Проектирование автоматизированной газовой котельной для системы теплоснабжения Вологодского завода ЖБК и СД

Тип:
Добавлен:

ВВЕДЕНИЕ

Преамбула. Тепловая энергия - один из основных видов энергии, используемых человеком для обеспечения необходимых условий его жизнедеятельности. Централизованное отопление промышленных объектов и жилищно-коммунального хозяйства от котельных в настоящее время и на перспективу является одним из основных направлений развития отопления. Наблюдающийся в теплоэнергетике переход на внедрение блочного оборудования и оборудования повышенной заводской готовности постепенно распространяется и на котельные автономного типа. К проектным решениям по котельным автономных систем теплоснабжения предъявляются повышенные требования в части экономичности и современного технического уровня.

Актуальность данной выпускной квалификационной работы заключается в разработке мероприятий по повышению эффективности работы системы теплоснабжения от котельной Вологодского завода ЖБК и СД, а именно проектирование автоматизированной газовой котельной для снижения тарифа на тепловую энергию потребителям.

Целью проекта является технико-экономическое обоснование установки новой газовой автоматизированной котельной, предназначенной для теплоснабжения жилого и производственного сектора в районе предприятия. Была поставлена задача показать, что строительство блочно-модульной котельной в сравнении с существующей паровой, а также оснащение ее современным оборудованием с автоматическим регулированием всех процессов повысит экономическую эффективность системы теплоснабжения.

Задачи, которые необходимо решить в ходе выполнения выпускной квалификационной работы:

1)рассчитать тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение;

2)рассчитать расходы сетевой воды на системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения;

)выполнить гидравлический расчет тепловой сети;

)подобрать необходимое оборудование котельной (котлоагрегаты, горелочные устройства, ГРУ, теплообменник, расширительный бак, ХВО, насосное оборудование, систему дымоудаления);

)выполнить компоновку котельной в соответствии с оптимальными решениями тепломеханической схемы;

)произвести технико-экономическое обоснование установки новой котельной.

Практическая значимость проекта заключается в формировании обоснованного предложения по повышению эффективности существующей системы теплоснабжения Вологодского завода ЖБК и СД.

Социальная значимость. Теплоснабжение это сложная как техническая, так и социальная система, и решение проблемы повышения эффективности систем производства и распределения тепловой энергии влияет на повышение социального удовлетворения и благополучия населения.

1. ОПИСАНИЕ ИСТОЧНИКА ТЕПЛОТЫ И СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

котел газовый насосный отопление

Целью дипломного проекта является повышение эффективности системы теплоснабжения от котельной завода железобетонных конструкций и строительных деталей СМТ №5 филиал ОАО «РЖД», расположенного в юго-восточном промышленном районе г.Вологды.

Основное производство - это выпуск железобетонных конструкций и строительных деталей, применяемых в строительстве жилых, общественных и производственных зданий.

В настоящее время на заводе выпускается следующая продукция: товарный бетон, сборный железобетон, стеновые, оконные, дверные и балконные блоки, прочие столярные изделия, доска, вагонка, плинтуса, наличники, металлоизделия для ремонта оборудования осуществляется сушка пиломатериала, а также производство лесопиления.

В состав завода входят следующие цеха:

. Цех железобетонных изделий;

. Деревообрабатывающий цех;

. Ремонтно-механический цех;

. Транспортный цех;

. Паросиловой цех.

Также в составе завода - котельная, электроцех и сан.технический участок.

Расчетная температура наружного воздуха для отопления, оС, tн.о=-32 оС, [1]; средняя температура наружного воздуха за отопительный период, оС, tоп=-4,1 оС, [1]; продолжительность отопительного периода, сут, no=231 сут, [1].

В котельной завода ЖБК и СД работают 4 котла ДКВР 6,5/13 с 1984 года: 2 водогрейных и 2 паровых.

Расчетная тепловая нагрузка на нужды: отопления - 6367 Мкал/ч, горячего водоснабжения - 541 Мкал/ч, вентиляции - 1612 Мкал/ч.

Схема присоединения системы теплоснабжения - непосредственная, схема тепловой сети - двухтрубная. Температурный график отпуска тепловой энергии потребителю 95-70 оС. Самое высокое отапливаемое здание - 4 этажа. Самое удаленное здание расположено в 639 м от котельной.

2. ПОТРЕБЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ

2.1 Тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию

Расходы теплоты на отопление и вентиляцию производственных, жилых и общественных зданий, Qчас, Мкал/ч, рассчитаны по формуле:

час=с*a*q*Vн*(tвн-tнр)*10-3, (2.1)

где с - коэффициент, зависящий от единиц измерения Qчас;

a - поправочный коэффициент, учитывающий зависимость тепловой характеристики здания qо от расчетной температуры наружного воздуха tнр.

q - удельная тепловая отопительная (вентиляционная) характеристики здания соответственно, зависящие от его назначения и объема, ккал/(м3×ч×°С);

Vн - строительный объем здания по наружному обмеру, м3, который берется из генплана или из паспорта здания, составленного на основании проекта или по данным бюро технической инвентаризации;

tвн - усредненная температура внутреннего воздуха в здании, °С;

tнр - температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92) в районе строительства, °С.

Расходы теплоты на отопление и вентиляцию производственных зданий, Qчаспр, Мкал/ч:

часпр=с*a*q*Vнпр*(tвн-tнр)*10-3. (2.2)

При расчете фактических и нормативных значений потребления тепловой энергии потребителями температуры внутреннего воздуха принимаем соответственно фактические и расчетные.

Для определения коэффициента a используем формулу Б.М. Хлыбова:

a=1+0,6*(30+tн.р)/(tвн-tн.р).(2.3)

Для г. Вологды:

a=1+0,6*(30-32)/(20+32)»0,98

Годовой расход теплоты, Qгод, Гкал/год, на отопление:

год=10-3*24*Nгод*Qчас*(tвн-tн.ср)/(tвн-tн.р).(2.4)

Годовой расход теплоты, Qгод, Гкал/год, на вентиляцию:

год=10-3*24*n * Nгод*Qчас*(tвн-tн.ср)/(tвн-tн.р),(2.5)

где n - количество часов работы системы вентиляции в течение суток, час;год - продолжительность работы системы вентиляции в течение года со среднесуточной температурой наружного воздуха tнар, сут;н.ср - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, °С;

Месячные расходы теплоты на отопление зданий, Qмес, Гкал/мес:

мес=10-3*24*Qчас*Nмес*(tвн-tмес)/(tвн-tн.р).(2.6)

Месячные расходы теплоты на вентиляцию зданий, Qмес, Гкал/мес:

мес=10-3*n *Qчас*Nмес*(tвн-tмес)/(tвн-tн.р),(2.7)

где Nмес - число суток в расчетном месяце, сут;мес - среднемесячная температура наружного воздуха, °С;

При определении расчетного или фактического потребления тепловой энергии потребителями за определенный период принимаем соответственно расчетный (нормативный) или фактический срок работы системы теплоснабжения, фактическую или нормативную максимальную тепловую нагрузку, а также, соответственно, фактические или нормативные температуры внутреннего и наружного воздуха [2].

2.2 Тепловые нагрузки на горячее водоснабжение

Расходы теплоты на горячее водоснабжение (суточный Qсут, средний часовой Qср, максимальный часовой Qмакс), Мкал/ч:

сут = 0,001 × m × c × Gсут × (tг - tх) × r × (1 + Kт.п),(2.8)ср = Qсут/Т,(2.9)макс = Qср × (Kч + Kт.п)/(1 + Kт.п),(2.10)

где m - фактическое число потребителей горячей воды в здании;сут - суточная норма расхода горячей воды в литрах на одного потребителя (потр) при средней температуре разбираемой воды tг= 55 град для закрытой системы теплоснабжения, л/(сут×потр); по СНиП 2.04.01-85;г - средняя температура разбираемой потребителями горячей воды, tг= 55°С;х - средняя температура холодной воды в отопительном периоде;

r - плотность горячей воды; при температуре 55 град r = 0,986 кг/л;т.п = Qт.п/Qпотр - коэффициент, учитывающий долю потерь теплоты Qт.п трубопроводами горячей воды от среднечасовой величины теплопотребления Qпотр=Qср - Qт.п; значения которого находятся в пределах Kт.п=0,1…0,35;

Т - период работы системы горячего водоснабжения в течение суток;ч = Gмакс/Gср - коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды.

ч=(120×Gч/Gсут)×[0,2 + 0,6/(m×Gч/Gо)0,5 + 0,18/(m×Gч/Gо)],(2.11)

где Gч - норма расхода горячей воды на одного потребителя (потр) в час наибольшего водопотребления, л/(ч×потр);сут - суточная норма расхода горячей воды, л/(сут×потр);о - часовой расход воды водоразборным прибором, литр/час.

При расчете фактического и нормативного потребления тепловой энергии за определенный период на нужды горячего водоснабжения соответственно принимаем фактическое и нормативное время работы системы [3].

Результаты расчета расходов тепловой энергии на горячее водоснабжение смотри в приложении 3.

3. РАСХОДЫ СЕТЕВОЙ ВОДЫ

3.1 Расходы сетевой воды на системы отопления и вентиляции

Расчетный расход сетевой воды на систему отопления (СО), присоединенную по зависимой схеме, можно определить по формуле:

, (3.1)

где - расчетная нагрузка на систему отопления, Гкал/ч;

-температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, °С;

-температура воды в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, °С;

Расчетный расход теплоносителя в системе вентиляции определяется по формуле:

, (3.2)

где - расчетная нагрузка на систему вентиляции Гкал/ч;

- расчетная температура сетевой воды после калорифера системы вентиляции, ºС.

3.2 Расходы сетевой воды на систему горячего водоснабжения

Расчетный расход теплоносителя (греющей воды) на систему ГВС для закрытых систем теплоснабжения при параллельной схеме включения подогревателей на систему горячего водоснабжения определятся по формуле:

, (3.3)

где: - температура сетевой воды в подающем трубопроводе в точке излома температурного графика, °С;

- температура сетевой воды после подогревателя в точке излома температурного графика (принимается = 30 °С);

При отсутствии баков аккумуляторов:

, Гкал/ч.(3.4)

Для смешанной схемы включения подогревателей на систему горячего водоснабжения, при регулировании отпуска теплоты по отопительной нагрузке, расчетный расход греющей воды на верхнюю ступень подогревателя определяется по формуле:

, (3.5)

, (3.6)

где - температура холодной водопроводной воды после теплообменного аппарата нижней ступени, принимаемая на 5 - 10 ºС ниже температуры сетевой воды в обратном трубопроводе после системы отопления в точке излома температурного графика;

- температура сетевой воды после теплообменного аппарата верхней ступени, принимаемая равной температуре сетевой воды после системы отопления в точке излома температурного графика, ºС;

Для последовательной схемы включения подогревателей на систему горячего водоснабжения при регулировании отпуска теплоты по отопительной нагрузке, расчетный расход греющей воды на верхнюю ступень подогревателя определяется по формуле:

, т/ч,(3.7)

где - температура сетевой воды после теплообменного аппарата верхней ступени, ºС;

, (3.8)

где ,- балансовая нагрузка на горячее водоснабжение, Гкал/ч, при = 1,2

Расход сетевой воды на первую (нижнюю) ступень теплообменного аппарата определяется по формуле:

, (3.9)

где - расчетный расход сетевой воды на абонентский ввод, т/ч;

- расчетный расход сетевой воды на вторую (верхнюю) ступень теплообменного аппарата, т/ч.

Суммарный расход сетевой воды на абонентский ввод равен сумме расчетных расходов на отопление, вентиляцию и ГВС

, (3.10)

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

4.1 Описание методики гидравлического расчета тепловых сетей

При гидравлическом расчете тепловых сетей определяют потери давления на участках трубопроводов для последующей разработки гидравлического режима и выявления располагаемых напоров на тепловых пунктах потребителей. При гидравлическом расчете определяют суммарный расчетный расход сетевой воды. Перед гидравлическим расчетом составляют расчетную схему сети с нанесением на ней длин и диаметров трубопроводов, местных сопротивлений и расчетных расходов теплоносителя по всем участкам сети. Расчетная схема тепловой сети выполняется для облегчения расчетов в «одну линию».

Формулы, предложенные авторами А.Д. Альтшулем, Г.А. Муриным, Б.Л. Шифринсоном для определения коэффициента гидравлического трения при одинаковых значениях шероховатости дают практически одинаковые результаты.

Наибольшее отклонение в значениях коэффициента полученное по отдельным формулам не превышает 5 % [5]. Возможные расхождения при расчете по различным формулам незначительны по сравнению с теми ошибками, которые обычно имеют место вследствие неопределенности в выборе значения шероховатости.

Потери напора по длине пропорциональны эквивалентному коэффициенту местных сопротивлений в степени 0.25 и обратно пропорциональны внутреннему диаметру трубопровода в степени 5.25. При этом ошибки, связанные с неправильным вводом коэффициента эквивалентной шероховатости, оказывают значительно меньшие влияния на величину потери напора, чем не учет возможного зарастания трубопровода.

Потери давления на участке трубопровода складываются из линейных потерь (на трение) и потерь в местных сопротивлениях:

,(4.1)

Линейные потери давления пропорциональны длине труб и равны:

,(4.2)

где R - удельные потери давления на трение , кгс/м2;- длина трубопровода, м.

,(4.3)

где l - коэффициент гидравлического трения;

u - скорость теплоносителя, м/с;

g - плотность теплоносителя на рассчитываемом участке трубопровода, кгс/м3;- ускорение свободного падения, м/с2;вн - внутренний диаметр трубопровода, м;- расчетный расход теплоносителя на рассчитываемом участке, т/ч.

Потери давления в местных сопротивлениях находят по формуле:

,(4.4)

где Sx - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Потери давления на участке трубопровода определяют также по формуле:

,(4.5)

,(4.6)

где lпр - приведенная длина трубопровода, м;экв - эквивалентная длина местных сопротивлений, определяемая по формуле:

,(4.7)

При отсутствии полных данных о характере и количестве местных сопротивлений на трубопроводах тепловой сети эквивалентную длину местных сопротивлений допускается определять по упрощенной формуле:

lэкв=l ´ a, м,(4.8)

где a - коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях по отношению к потерям давления на трение, который при П-образных компенсаторах и диаметров трубопроводов тепловой сети до 150 мм принимается равным 0,3.

Коэффициент гидравлического трения l зависит от характера движения жидкости (ламинарное или турбулентное).

При турбулентном режиме движения жидкости коэффициент гидравлического трения l для стальных трубопроводов находят по разным формулам, выбираемым в зависимости от предельного значения числа Рейнольдса Reпр, характеризующего границы переходной области и области квадратичного закона.

При Re<Reпр (переходная область) коэффициент трения определяют по формуле Кольбрука-Уайта:

,(4.9)

где Re - число Рейнольдса;экв - эквивалентная шероховатость внутренней поверхности трубы.

Тепловые сети, как правило, работают при турбулентном режиме движения теплоносителя в квадратичной области, поэтому коэффициент гидравлического трения определяется формулой Прандтля-Никурадзе:

.(4.10)

Величину эквивалентной шероховатости труб действующих тепловых сетей определяют при гидравлических испытаниях. При значениях эквивалентной шероховатости, отличных от Kэкв =3 мм, на величину удельных потерь давления вводится поправочный коэффициент b .

В этом случае

(4.11)

или

.(4.12)

Характеристика рассчитываемой тепловой сети приведен в приложении Г. Гидравлический расчет тепловой сети от котельной завода ЖБК и СД выполнен на компьютере с помощью электронного редактора MS Excel пакета MS Office. Результаты расчета см. в прил. 4.

4.2 Расчет дроссельных устройств

Для обеспечения расчетного гидравлического режима необходимо погасить избыточные располагаемые напоры в системах теплопотребления, что достигается в данной системе установкой дроссельных диафрагм.

Диаметр дроссельной диафрагмы, dш, мм, определяют по следующей формуле:

,(4.13)

где Низб - избыточный напор, м;

Низб=DРрасп -2DРi -DРпотр,(4.14)

гдеDРрасп - располагаемый перепад давления в начальной точке сети, м;

DРi - потери давления на участке сети, м;

DРпотр - потери давления у потребителя, м;

Минимальный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы во избежание засорения 3 мм. При расчетном диаметре диафрагмы менее 3 мм избыточный напор дросселируют в двух диафрагмах, устанавливают их последовательно (на расстоянии не менее 10 диаметров трубопроводов), либо на подающем и обратном трубопроводах. Дроссельные диафрагмы, как правило, устанавливают во фланцевых соединениях (на тепловом пункте после грязевика) между запорной арматурой, что позволяет заменять их без спуска воды из системы. [6]

Место установки дроссельных шайб перед системой отопления зависит от значения напора в обратном трубопроводе. Величина требуемого напора, обеспечивающего залив системы отопления, по умолчанию на 4 метра выше высоты здания. Если величина фактического напора в обратном трубопроводе меньше, чем высота здания плюс 4 метра, т.е. имеет место опорожнение системы отопления, то дроссельные шайбы предусматриваются на обратном трубопроводе, в противном случае - на подающем.

Результаты расчета дроссельных устройств приведены в приложениях 5 и 6.

4.3 Тепловые потери и величина охлаждения воды в трубопроводах

При движении теплоносителя в трубопроводах от котельной до потребителя существуют тепловые потери, которые складываются из двух составляющих:

) теплопотери участков трубопровода, не имеющих арматуры и фасонных частей - линейные потери;

) теплопотери фасонных частей, арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д. - местные теплопотери.

Суммарные теплопотери трубопроводов определяются по формуле:

,(4.15)

где q - удельные теплопотери изолированными теплопроводами; при подземной прокладке - суммарно по обоим трубопроводам, при надземной - по одному трубопроводу приведены для каждого наружного диаметра труб и разности среднегодовых температур воды и окружающей среды (грунта - при подземной прокладке и воздуха - при надземной прокладке);- длина участка тепловой сети, характеризующегося одинаковым диаметром трубопровода и типом прокладки (подземная или надземная);

b - коэффициент местных теплопотерь, для подземной прокладки b=0,25.

Для определения величины остывания теплоносителя составим уравнение теплового баланса:

,(4.16)

где G - расход теплоносителя на участке, т/ч;

t1 и t2 - температуры теплоносителя в начале и в конце участка,°С.

Тогда величина остывания воды на участке при движении будет определяться по формуле:

.(4.17)

Результаты расчета приведены в приложении 7.

4.4 Пьезометрический график

Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в тепловой сети относительно местности, на которой она проложена. На пьезометрическом графике в определенном масштабе наносят рельеф местности, высоту присоединенных зданий, величины напоров в сети. На горизонтальной оси графика откладывают длину сети, а на вертикальной оси - напоры. Линии напоров в сети наносят как для рабочего, так и для статического режимов. Пьезометрический график строят следующим образом:

) принимая за ноль отметку самой низкой точки тепловой сети, наносят профиль местности по трассе основной магистрали и ответвлений, отметки земли которых отличаются от отметок магистрали. На профиле проставляют высоты присоединенных зданий;

) наносят линию, определяющую статический напор в системе (статический режим). Если давление в отдельных точках системы превышает пределы прочности, необходимо предусмотреть подключение отдельных потребителей по независимой схеме или деление тепловых сетей на зоны с выбором для каждой зоны своей линии статического напора. В узлах деления устанавливают автоматические устройства рассечки и подпитки тепловой сети;

) наносят линию напоров обратной магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчета тепловой сети. Высоту расположения линии напоров на графике выбирают с учетом вышеприведенных требований к гидравлическому режиму. При неровном профиле трассы не всегда возможно одновременно выполнять требования заполнения верхних точек систем теплопотребления, не превысив допустимые давления. В этих случаях выбирают режим, соответствующий прочности нагревательных приборов, а отдельные системы, залив которых не будет обеспечен вследствие низкого расположения пьезометрической линии обратного трубопровода, оборудуют индивидуальными регуляторами.

Линия пьезометрического графика обратного трубопровода магистрали в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяет необходимый напор в обратном трубопроводе водоподогревательной установки (на входе сетевого насоса), обеспечиваемый подпиточным насосом;

) наносят линию подающей магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчета тепловой сети. При выборе положения пьезометрического графика учитывают предъявляемые к гидравлическому режиму требования и гидравлические характеристики сетевого насоса. Линия пьезометрического графика подающего трубопровода в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяет требуемый напор на выходе из подогревательной установки. Напор в любой точке тепловой сети определяется величиной отрезка между данной точкой и линией пьезометрического графика подающей или обратной магистрали.

Пьезометрический график приведен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Пьезометрический график тепловой сети (Котельная - Ремстройпуть)

5. РЕГУЛИРОВКА ВОДЯНЫХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

5.1 Основные положения

Регулировку водяных тепловых сетей осуществляют для обеспечения нормального теплоснабжения потребителей. В результате наладки создаются необходимые условия для работы систем отопления, приточной вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения и повышаются технико-экономические показатели централизованного теплоснабжения за счет увеличения пропускной способности тепловых сетей, ликвидации перегрева потребителей, снижения расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя.

Наладку выполняют во всех звеньях централизованного теплоснабжения: в подогревательной установке источника теплоты, тепловой сети, тепловых пунктах и системах теплопотребления. Наладочные работы выполняют в три этапа:

) обследуют и испытывают систему централизованного теплоснабжения с последующей разработкой мероприятий, обеспечивающих эффективность ее работы;

) осуществляют разработанные мероприятия;

) регулируют систему.

В результате обследования выявляют фактические эксплуатационные режимы, уточняют тип и состояние оборудования системы теплоснабжения, определяют характер и величину тепловых нагрузок, необходимость и объем испытаний тепловых сетей и оборудования.

При выполнении мероприятий по наладке производят следующие работы: устраняют дефекты строительных конструкций и оборудования; приводят схемы и оборудование водоподогревательной установки, тепловых сетей. Подкачивающих насосных станций, тепловых пунктов и систем теплопотребления в соответствии с рекомендациями, основывающимися на выполненных расчетах и разработанных тепловых и гидравлических режимах; оснащают все звенья системы теплоснабжения необходимыми контрольно-измерительными приборами в соответствии с требованиями нормативных документов; автоматизируют отдельные узлы системы теплоснабжения; устраивают насосные и дроссельные станции; устанавливают дроссельные и смесительные устройства.

К регулировке систем централизованного теплоснабжения приступают только после выполнения всех разработанных мероприятий по наладке. В процессе регулировки проверяют прогрев теплоиспользующих установок при работе источника теплоты в разработанных тепловых и гидравлических режимах, а также соответствие фактических расходов теплоносителя расчетным, корректируют диаметры отверстий сопел элеваторов и дроссельных диафрагм, настраивают автоматические регуляторы [7].

Эффективность наладки тепловых сетей характеризуется следующими показателями: сокращением расходов топлива за счет ликвидации перегрева систем теплопотребления; сокращением расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя за счет снижения удельного расхода сетевой воды и отключения излишних насосных станций; обеспечением возможности подключения к сетям дополнительных теплопотребителей, сокращением расходов топлива на выработку электроэнергии за счет снижения температуры воды в обратных трубопроводах тепловой сети (в теплофикационных системах).

5.2 Регулировка тепловой сети

Регулирование тепловых сетей является заключительным этапом проведения наладочных работ. Задача регулирования состоит в том, чтобы в работающей тепловой сети достигнуть расчетных (заданных) гидравлических и тепловых режимов и нормального теплоснабжения всех подключенных потребителей. Регулирование следует проводить во всех звеньях системы: в теплоприготовительной установке источника теплоты, тепловых сетях, тепловых пунктах и местных системах теплопотребления. При регулировании системы теплоснабжения обеспечивают расчетную циркуляцию воды в тепловых сетях, распределение теплоносителя между всеми подключенными системами теплопотребления, а внутри них распределение теплоносителя по теплопотребляющим приборам в строгом соответствии с расчетной тепловой нагрузкой. Распределение теплоносителя между теплопотребляющими приборами в соответствии с их нагрузкой обеспечивает в помещениях расчетную внутреннюю температуру при условии соответствия поверхности нагрева установленных отопительно-вентиляционных приборов расчетным теплопотерям этих помещений. В противном случае результаты регулировки позволяют дать рекомендации об изменении установленной поверхности нагрева.

Регулировке подлежат все абоненты, подключенные к сетям от одного источника теплоты. Если какой-либо потребитель в данной системе теплоснабжения не подвергается наладке, он должен быть на тепловом пункте строго ограничен по расходомеру расчетным расходом воды с помощью регулятора расхода или при его отсутствии - дроссельной диафрагмой, задвижкой и т. п. Регулировка систем теплопотребления и отдельных теплопотребляющих приборов сводится к проверке соответствия фактических расходов воды расчетным [8].

Скорректированный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы d', мм, в случае возможности определения фактического гидравлического сопротивления системы теплопотребления находят по формуле:

,(5.1)

где d - первоначальный диаметр отверстия диафрагмы, мм;

Н - располагаемый напор перед системой теплопотребления, м;' - фактическое гидравлическое сопротивление системы теплопотребления, м.

В случае, когда фактическое гидравлическое сопротивление системы теплопотребления замерить невозможно, скорректированный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы d', мм, определяют по формуле:

,(5.2)

где h - расчетное гидравлическое сопротивление системы теплопотребления, м.

При малом гидравлическом сопротивлении по сравнению с располагаемым напором перед системой для нахождения скорректированного диаметра дроссельной диафрагмы d', мм, используют формулу:

,(5.3)

Перед регулировкой систему теплопотребления промывают и полностью удаляют воздух из приборов и трубопроводов. Необходимо следить за соблюдением требуемых уклонов разводящих магистралей и подводок к нагревательным приборам, обеспечивающим удаление воздуха из систем отопления, а также за горизонтальностью установки радиаторов во избежание образования в них воздушных мешков.

6. Проектирование тепломеханической части котельной

.1 Исходные данные

Исходные данные для выпускной квалификационной работы представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Исходные данные

НаименованиеЧисленное значениеЕд. измеренияМестоположение (город, область)г. ВологдаВид застройки (жилой или административный сектор)Промышленная зонаКлиматические данные:Температура наиболее холодной пятидневки-32°ССредняя температура за отопительный период-4,1°СРасчетная летняя температура воздуха22,3°СПродолжительность отопительного периода231сут./годРасчетная тепловая нагрузка на нужды- отопления6367Мкал/ч- горячего водоснабжения541Мкал/ч- вентиляции1612Мкал/чХарактеристика системы теплоснабженияСхема присоединения системы теплоснабжения (зависимая - элеваторная или насосная; независимая; непосредственная)непосредственнаяСхема тепловой сети (двухтрубная; четырехтрубная)двухтрубнаяТип устанавливаемых отопительных приборов у потребителя (радиаторы, регистры, конвекторы)радиаторыТемпературный график отпуска тепловой энергии потребителю95-70°СГидравлическое сопротивление трубопровода81кПаВодяной объем системы трубопроводов77м3Количество этажей самого удаленного здания4шт.Количество этажей близлежащего здания в радиусе 10 м4шт.Расстояние до самого удаленного здания639мТопливоМесторождениеУхтинскоеТеплота сгорания8048кДж/м3Плотность топлива0,786кг/м3

Определение теплоты сгорания газа, кДж/м3 и его плотности, кг/м3 производится в соответствии с формулами (6.1) и (6.2):

, МДж/м3(6.1)

, ккал/м3. (6.2)

6.2 Построение температурного графика отпуска тепловой энергии потребителям

Поддержание постоянной температуры в помещении осуществляется путем изменения температуры теплоносителя, отпускаемого потребителю с котельной в соответствии с установленным для данной системы теплоснабжения температурным графиком отпуска тепловой энергии потребителям. Данный график устанавливает соотношение температур в подающей и обратной магистралях тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха для создания комфортной температуры внутри помещения.

Средняя расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий tвн, принимается согласно норм [1].

Фактические температуры определяются по следующим формулам:

(6.3)

(6.4)

(6.5)

(6.6)

(6.7)

где - усреднённая температура внутреннего воздуха, °С;

- расчётная температура внутреннего воздуха в помещении принимается равной 16°С;

- расчётная температура наружного воздуха, °С;

- температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 для города Вологды принимается равным -32°С;

- температура в подающем трубопроводе при расчетной температуре наружного воздуха, °С;

- температура в подающем трубопроводе при расчетной температуре наружного воздуха равной -32 °С составляет 95 °С;

- температура в обратном трубопроводе при расчетной температуре наружного воздуха, °С;

- температура в обратном трубопроводе при расчетной температуре наружного воздуха равной -32 °С составляет 70 °С;

- температура на входе в систему отопления при расчетной температуре наружного воздуха, °С;

- температура на входе в систему отопления при расчетной температуре наружного воздуха равной -32°С принимается равной 95°С;

- безразмерный коэффициент подмеса в тепловом пункте потребителя.

В таблице 6.2 указаны исходные данные для расчета графика.

Таблица 6.2 - Исходные данные для построения температурного графика отпуска тепловой энергии потребителю водогрейной котельной

ПоказательРазмерностьЗначениеРасчетная температура подающего трубопроводаоС95Расчетная температура обратного трубопроводаоС70Расчетная температура наружного воздухаоС-32Расчетная температура внутреннего воздухаоС16Расчетная температура воды на входе в систему отопленияоС95Коэффициент смешения-0

Расчет ведется в табличной форме для всего диапазона температур наружного воздуха по уравнениям (6.3) - (6.6). Результаты расчета приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Расчетные данные для построения температурного графика отпуска тепловой энергии потребителю

Температура среды, оСНаружный воздухВнутренний воздухПодающий трубопроводОбратный трубопроводСистема отопления12345-3216957095-3116946994-3016926892-2916916791-2816896789-2716886688-2616876587-2516856485-2416846384-2316826282-2216816181-2116806080-2016785978-1916775977-1816755875-1716745774-1616725672-1516715571-1416705470-1316705570-1216705570-1116705670-1016705670-916705770-816705870-716705870-616705970-516705970-416706070-316706070-216706170-11670617001670627011670627021670637031670637041670647051670647061670657071670657081670667091670667010167067701116706770121670677013167067701416706770151670677016167067701716706770181670677019167067702016706770211670677022,316706770

Температурный график отпуска тепловой энергии потребителю показан на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Отопительно-бытовой график отпуска тепловой энергии потребителю водогрейной котельной для двухтрубной схемы тепловой сети

6.3 Подбор основного оборудования

.3.1 Подбор котлов и газового оборудования

Газовый водогрейный котёл - устройство для получения тепловой энергии в целях, главным образом, отопления помещений (объектов) различного назначения, нагрева воды для хозяйственных и иных целей, путем сгорания газообразного топлива.

Режимы теплопотребления.

При подборе котлов требуется знать режимы теплопотребления. В практике проектирования котельных установок приняты следующие режимы:

максимально-зимний режим (режим, соответствующий расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления tнв);

среднеотопительный режим (режим, соответствующий средней температуре наружного воздуха за отопительный период tн.ср) ;

летний режим (режим, соответствующий требуемой температуре воды на нужды горячего водоснабжения tгв).

Тепловая нагрузка на нужды теплоснабжения и водоснабжения для расчетного режима теплопотребления, Мкал/ч, определяется по следующим выражениям для двухтрубной схемы тепловой сети:

(6.8)

где Qтс - тепловая нагрузка на нужды теплоснабжения, Мкал/ч;

Qрот и Qот - соответственно расчетная и фактическая нагрузка на отопление и вентиляцию, Мкал/ч;

Qгвр и Qгв - соответственно расчетная и фактическая нагрузка на горячее водоснабжение, Мкал/ч;

tвнр и tвн - соответственно расчетная и фактическая температура внутреннего воздуха помещения, °С;

tнвр и tнв - соответственно расчетная и фактическая температура наружного воздуха, °С;

tгр и tг - соответственно расчетная и фактическая температура горячей воды, °С;

tхр и tх - соответственно расчетная и фактическая температура холодной воды, °С.

Расход сетевой воды может быть определен по уравнению (6.9).

(6.9)

где t1 и t2 - соответственно фактические температуры теплоносителя в подающей и обратной магистрали тепловой сети для даннойтемпературы рассматриваемого режима теплопотребления, °С.

В общем случае, тепловая нагрузка на нужды теплоснабжения зависит от следующих показателей:

требуемая тепловая нагрузка на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения;

перспективная нагрузка на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения (обычно величина задается как процент от требуемой тепловой нагрузки в виду необходимости обеспечить перспективу развития системы теплоснабжения и соответствовать темпам строительства жилья в рассматриваемом районе);

- собственные нужды котельной (расход теплоты на технологические процессы подготовки воды, отопление помещений котельной и вспомогательных зданий, бытовые нужды персонала и т.п.); 2,2% 1,5 %

транспортные потери теплоты (количество теплоты, теряемое при транспортировании теплоносителя от теплоисточника до потребителя).

В двухтрубной схеме отпуск на нужды теплоснабжения организован совместно с отпуском на нужды горячего водоснабжения, поэтому итоговая нагрузка рассчитывается суммарной для СО и СГВ с учетом потерь и перспективы (таблица 6.4).

Таблица 6.4 - Определение тепловой нагрузки на нужды теплоснабжения для двухтрубной схемы тепловых сетей

ПоказательПроцентСОВГВССОВ+ГВСЕд. изм.Тепловая нагрузка на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжениебез перспективы100%79795418520Мкал/чперспектива0%79795418520Мкал/чИТОГО с перспективой79795418520Мкал/чсобственные нужды5%39927426Мкал/чтранспортные потери теплоты7%55938596Мкал/чИТОГО с потерями89366069542Мкал/ч1039370511098кВт

Результаты расчета режимов теплопотребления сводятся в таблице 6.5.

Таблица 6.5 - Сводные данные по режимам теплопотребления

Режим теплопотребленияМакс-зим.Среднеотоп.ЛетнийЕд. изм.Температура наружного воздуха-32-3,122,3°СТемпература холодной воды5515°СТемпература в помещении161622,3°СТепловая нагрузка на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения9 5424 162757Мкал/чРасход сетевой воды на нужды -отопления и вентиляции -горячего водоснабжения381,7420,6252,5т/ч

Количество котлов, необходимых к установке, определяется исходя из тепловой нагрузки на систему отопления и горячего водоснабжения для максимально-зимнего периода. Согласно СНиП II-35-76 «Котельные установки», для нужд отопления и вентиляции требуется как минимум два котла, один из которых будет работать в среднеотопительный период, когда тепловая нагрузка значительно снижается, или, в случае аварии, может служить резервным.

Кроме того, при выборе следует останавливаться на котлах одной марки, обладающих максимальным КПД, а также требуемой температурой на выходе. При этом температура после котла должна быть больше или равна температуре в подающем трубопроводе в соответствии с расчетным температурным графиком. Наиболее рациональным является подбор котлов равной производительности.

Результаты подбора котлов показаны в таблице 6.6.

Таблица 6.6 - Сводные данные по характеристике котлоагрегатов

Показатель1 котел2 котелЕд.изм.Производительность/маркаЗИОСАБ - М3500ЗИОСАБ - М750-Мощность3500750кВтКоличество31штРасход топлива379,581,3м3/чКПД котла9292%Давление по газу--кПаСопротивление газового тракта950700ПаСопротивление водяного тракта2,52,5кПаВодяная емкость котла4,30,91м3Длина камеры сгорания36732260ммГабаритные размеры4690х1970х21923120х1260х1475мм

Так же подбираем один паровой котел. Паровой котел - это устройство, имеющее систему поверхностей нагрева для получения пара из непрерывно поступающей в него питательной воды путем использования теплоты, выделяющейся при сгорании органического топлива.

Для подбора необходимо рассчитать требуемую паропроизводительность котла, которая находиться из уравнения (6.10).

(6.10)

Из расчетов паропроизводительность равна 3,98 т/ч. Исходя из этого подбираем котел.

Результаты подбора котлов показаны в таблице 6.7.

Таблица 6.7 - Сводные данные по характеристике котлоагрегата

Показатель1 котелЕд.изм.Производительность/маркаЗИОСАБ FR-25-4-16-Паропроизводительность4т/чКоличество1штРасход топлива721м3/чКПД котла90%Давление пара рабочее1,4МПаСопротивление газового тракта1080ПаДлина камеры сгорания3410ммГабаритные размеры4680x2750x2650мм

График загрузки и переключения котлов является наглядным изображением величины производительности котлов при их совместной работе по общей выработке тепловой энергии на нужды отопления и горячего водоснабжения.

Коэффициент загрузки, %, котла определяется по уравнению 6.11.

,(6.11)

где Zк - загрузка котлоагрегата, ;

Qк - теплопроизводительность котлоагрегата, кВт;

Nк - количество работающих котлоагрегатов, шт;

Qот - требуемая тепловая нагрузка при данной температуре, кВт.

Расчетные данные для построения графика переключения котлов показаны в таблице 6.8.

Таблица 6.8 - Расчетные данные для построения графика переключения работы водогрейных котлов

Температура наружного воздуха, °СТребуемая тепловая нагрузка, кВтМощность 1 котла, кВтКоличество 1 котлов, штМощность 2 котла, кВтКоличество 1 котлов, штЗагрузка 1 котла, %Загрузка 2 котла, %12345678-3211097,83500375019994-3110881,33500375019794-3010664,83500375019594-2910448,23500375019394-2810231,73500375019194-2710015,23500375018994-269798,73500375018794-259582,13500375018594-249365,63500375018294-239149,13500375018094-228932,63500375017894-218716,13500375017694-208499,53500375017494-198283,03500375017294-188066,53500375017094-177850,03500375016894-167633,43500275019994-157416,93500275019694-147200,43500275019394-136983,93500275019094-126767,33500275018794-116550,83500275018494-106334,33500275018094-96117,83500275017794-85901,23500275017494-75684,73500275017194-65468,23500275016894-55251,73500275016594-45035,23500275016294-34818,63500275015994-24602,13500275015694-14385,6350027501539404169,1350017501999413952,5350017501939423736,0350017501879433519,5350017501809443303,0350017501749453086,4350017501689462869,9350017501629472653,4350017501569482436,9350017501499492220,33500175014394102003,8350017501379411563,735000750107512563,735000750107513563,735000750107514563,735000750107515563,735000750107516563,735000750107517563,735000750107518563,735000750107519563,735000750107520563,735000750107521563,735000750107522,3563,7350007501075

График переключения работы четырех водогрейных котлов разной производительности представлен на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 - График переключения работы четырех водогрейных котлов разной производительности ЗИОСАБ М-3500 и ЗИОСАБ М-750

6.3.2 Подбор горелочных устройств

Газовые горелки необходимы для подачи газа в дозированных количествах в зону сгорания и поддержания заданных тепловых характеристик во время горения. Устройства работают в автоматическом режиме. Основные элементы горелок: смеситель, горелочная насадка и стабилизирующее устройство.

На выбор горелки для котла влияют следующие факторы:

1.Мощность. Значение мощности горелки должно быть больше топочной мощности котла.

2.Тип регулирования мощности.

.Тип топлива.

.Давление газа перед горелкой и диаметр газовой арматуры.

Учитывая все факторы, подбираем одну горелку Ecoflam BLU 1000.1 PR мощностью до 875 кВт для котла ЗИОСАБ - М750 и три горелочных устройства Ecoflam BLU 4000.1 PR мощностью до 3900 кВт для котлов ЗИОСАБ - М3500. Характеристики горелочных устройств приведены в приложениях 11 и 12 в соответствии с данными [10].

6.3.3 Подбор ГРУ

Подбор осуществляется исходя из максимального и минимального давления газа на входе в котельную, давления подключения газа к горелкам и максимальный и минимальный расходы газа.

Устанавливаем газорегуляторную станцию ГСГО-02 с одной линией редуцирования на базе регулятора давления РДБК1-50 и байпасом, предназначенный для снижения давления природного газа, автоматического поддержания выходного давления в заданных пределах независимо от изменения входного давления и расхода газа, очистки его от механических примесей, блокировки подачи газа при критическом изменении заданных параметров давления и учета расхода газа.

Характеристики подобранных газорегуляторного пункта и регулятора давления газа в соответствии с данными [11] и [12] приведены в таблицах 6.9 и 6.10.

Таблица 6.9 - Характеристики газорегуляторного пункта ГСГО-02

ПоказательДавлениеЕд. изм.минимальноемаксимальное1234Исходные данныеДавление на входе0,10,6МПаДавление на выходе5кПаМаксимальный расход газа1051м3/чМинимальный расход газа54м3/чТехнические характеристикиТип ГРПГазорегуляторная станцияМаркаГСГО-02Регулятор давленияРДБК1-50Загрузка ГРП:- при максимальном расходе74,320,7%- при минимальном расходе19,15,3%Габариты1550 х 1900 х 760ммМасса250кг

Таблица 6.10 - Характеристики регулятора давления РДГ - 50Н

ПоказательЗначениеЕд. изм.123Регулируемая средаПриродный газ по ГОСТ 5542-87Диапазон входного давления0,05 - 1,2МПаДиапазон настройки выходного давления1 - 60кПаДиапазон настройки отключающего устройства:- при понижении выходного давления(0,15 - 0,5)РвыхкПа- при повышении выходного давления(1,25 - 1,5)РвыхкПаПропускная способность:- при минимальном входном давлении Рmin = 0,1 МПа600м3/ч- при максимальном входном давлении Рmax = 0,6 МПа2150м3/чНеравномерность регулирования±10%Диаметр седла35ммДиаметр присоединительного патрубка:- вход50мм- выход50ммСтроительная длина365ммВид соединенияФланцевое по ГОСТ 12820 - 80Габаритные размеры230х412х278ммМасса39кг

6.3.4 Расчет тепловой схемы котельной

Принципиальная тепловая схема характеризует сущность основного технологического процесса преобразования энергии и использования в установке теплоты рабочего тела. Она представляет собой условное графическое изображение основного и вспомогательного оборудования, объединенного линиями трубопроводов рабочего тела в соответствии с последовательностью его движения в установке.

При этом каждая дуга потокового графа является вектором, определяющим направление потока, у которого есть собственная характеристика (семантические данные) - это расход и температура. Для дальнейших расчетов необходимо перейти от температурной характеристики теплоносителя к энергетической - в форме энтальпии.

Рисунок 6.3 -Расчетный граф для системы отопления

Очевидно, что напрямую использовать эту информацию для построения расчетной математической модели невозможно.

Поэтому необходимо заменить графическое отображение каждого элемента на их математическую запись. Точечный объект одновременно является узлом математического графа. Линейный объект одновременно является дугой математического графа, Отсюда следует, что в начале и конце такого линейного объекта обязательно должны находиться точечные объекты, являющиеся узлами.

Далее для каждого узлового элемента составляется материальный и энергетический балансы в соответствии с законами сохранения массы и энергии вида:

(6.11)

(6.12)

(6.13)

где Gвхiи Gвыхj - входящие и выходящие для данного узла материальные потоки соответственно (иначе, расход теплоносителя), м3/ч;

Евхiи Евыхj - входящие и выходящие для данного узла энергетические потоки соответственно (иначе, расход тепловой энергии), м3/ч;

i - энтальпия теплоносителя, ккал/кг.

При этом поток будет со знаком «+», если он является входящим, и с «-», если он - выходящий. Таким образом, для системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения будут следующие системы уравнений:

К1:- G12 = 0∙ i11 - G12∙ i12= - QКА1

К2:- G22 = 0∙ i21 - G22∙ i22= - Q КА2

К3:- G32 = 0∙ i31 - G32∙ i32= - Q КА3

К4:- G42 = 0∙ i41 - G42∙ i42= - Q КА4

Узел 1:- G15 - G13 = 0∙ i12 - G15∙ i15+ G13∙ i13 = 0

Узел 2:+ G14 - G11 = 0∙ i13- G14∙ i14 - G11∙ i11 = 0

Узел 3:- G25- G23 = 0∙ i22- G25∙ i25- G23∙ i23 = 0

Узел 4:+ G23 - G21 = 0∙ i24 + G23∙ i23 - G21∙ i21 = 0

Узел 5:- G35 - G33 = 0∙ i32 + G35∙ i35- G33∙ i33 = 0

Узел 6:+ G33 - G31 = 0∙ i34 + G33∙ i33 - G31∙ i31 = 0

Узел7:- G45 - G43 = 0∙ i42- G45∙ i45 - G43∙ i43 = 0

Узел8:+ G43 - G41 = 0∙ i44 - G43∙ i43 - G41∙ i41 = 0

Узел9:+ G25 - G3 = 0∙ i15+ G25∙ i25 - G3∙ i3 = 0

Узел10:- G24 - G14 = 0∙ i5 - G24∙ i24 - G14∙ i14 = 0

Узел11:+ G3 - G4 = 0∙ i35- G3∙ i3 - G4∙ i4 = 0

Узел12:- G34 - G5 = 0∙ i6 - G34∙ i34 - G5∙ i5 = 0

Узел13:+ G4 - G1 = 0∙ i45+ G4∙ i4 - G1∙ i1 = 0

Узел14:- G44 - G6 = 0∙ i2 - G44∙ i44 - G6∙ i6 = 0

ТО:х + G1 - Gг - G2 = 0х∙ iх + G1∙ i1 - Gг∙ iг - G2∙ i2 = 0

Далее преобразуем полученную систему уравнений в равностороннюю матрицу. Матричная запись будет выглядеть следующим образом:

Таблица 6.8 - Матрица А

G11G12G13G14G15G21G22G23G24G25G31G32G33G34G35G41G42G43G44G45G3G4G5G6G11-10000000000000000000000080-11500000000000000000000000000001-10000000000000000000000080-11500000000000000000000000000001-10000000000000000000000080-11500000000000000000000000000001-10000000000000000000000080-1150000000001-10-100000000000000000000-1011000000000000000000000-800115700000000000000000000000000001-10-100000000000000000000-1011000000000000000000000-800115700000000000000000000000000001-10-100000000000000000000-1011000000000000000000000-800115700000000000000000000000000001-10-100000000000000000000-1011000000000000000000000-8001157000000000001000010000000000-10000000-10000-10000000000000100000000000000001000001-10000000000000000-100000000-110000000000000000000010100-1000000000000000000-10000-100000000000000000000000001000000000000000000000000115

Таблица 6.9 - Матрица Б

Q0-30100-30100-30100-64500000000000000000000

Таблица 6.10 - Обратная матрица А-1

- новая матрица, элементы которой являются значениями расходов теплоносителя в тепловой схеме котельной. Значения расходов воды приведены в таблице 6.11.

Диаметры трубопроводов, мм, определяют по формуле:

(6.14)

где G - расход теплоносителя, м3/ч;

ω - скорость движения воды в трубах, принимается равной 0,5 м/с.

Таблица 6.11 - Результаты расчета расходов воды и диаметров трубопроводов тепломеханической схемы котельной

Расход в контуреЗначениеЕд.измРасчетный внутренний диаметр трубы dвнЕд.изм.Маркировка трубы Dн х d123456G1186,00т/ч61мм76х3G1286,00т/ч61мм76х3G1319,11т/ч14мм57х3G1466,89т/ч47мм57х3G1566,89т/ч47мм57х3G2186,00т/ч61мм76х3G2286,00т/ч61мм76х3G2319,11т/ч14мм57х3G2466,89т/ч47мм57х3G2566,89т/ч47мм57х3G3186,00т/ч61мм76х3G3286,00т/ч61мм76х3G3319,11т/ч14мм57х3G3466,89т/ч47мм57х3G3566,89т/ч47мм57х3G4118,43т/ч13мм57х3G4218,43т/ч13мм57х3G434,10т/ч3мм57х3G4414,33т/ч10мм57х3G4514,33т/ч10мм57х3G3133,78т/ч95мм108х4G4200,67т/ч142мм159х4,5G5133,78т/ч95мм108х4G6200,67т/ч142мм159х4,5G1215,00т/ч152мм159х4,5G2215,00т/ч152мм159х4,5Gх387,00т/ч274мм325х6Gг387,00т/ч274мм325х6

Подбор диаметров осуществлен по [14] dmax=325х6, dmin=57х3.

6.3.5 Подбор теплообменника

Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому.

В различных отраслях промышленности, в энергетических установках применяется огромное количество разнообразных теплообменных аппаратов. Наиболее широкое распространение получили кожухотрубные теплообменники.

В зависимости от теплоносителя водоподготовительные установки делятся на водоводяные и пароводяные теплообменники. В выпускной квалификационной работе к установке принимаем водоводяные рекуперативные теплообменники, в которых теплопередача от греющего теплоносителя к нагреваемому происходит через разделяющую их стенку трубы и в качестве теплоносителя используется горячая вода.

Для расчета необходимо знать нагрузку и температуры воды на входе и выходе из теплообменника как для греющей, так и для нагреваемой среды. Кроме того, принимаем запас по нагрузке равным 5% и потери давления равными 5 кПа. Подбор теплообменника осуществляем в программе PHE-Designer-4.08.5.1d [13]. Результаты подбора приведены в таблице 6.12.

Таблица 6.12 - Подбор теплообменного аппарата

ПараметрСредаЕд. измгреющаянагреваемая1234Исходные данныеНагрузка11098кВтТемпература воды на входе11570°СТемпература воды на выходе7595°СПотери давления55кПаЗапас по нагрузке5%Результаты расчетаМарка теплообменникаFPDW 80-547-1-xxЗапас по нагрузке5,3%Площадь теплообменника436м2Масса4241,73кгРасход среды238,464382,392т/чПотери давления24,94кПаМаксимальная рабочая температура115°СОбъем воды655,2655,2лГабаритыВысота2199ммДлина4110ммШирина710мм

6.3.6 Подбор расширительного бака

В системах теплоснабжения расширительные баки применяются для компенсации объема воды при изменении температуры.

Внутреннее пространство всех элементов заполнено водой. Объем воды в системе в процессе эксплуатации изменяется: при увеличении температуры увеличивается, а при уменьшении - уменьшается. Изменение объема воды компенсирует расширительный бак.

Конструкция расширительных баков представляет собой цилиндрическую емкость, поделенную на две части мембраной: одна часть - для воды, вторая заполнена газом под давлением. При нагревании избыточный объем воды поступает в бак, сжимая газ, находящийся по другую сторону мембраны. При этом повышается давление как в баке, так и в системе в целом. При охлаждении вода из сосуда под давлением со стороны газа возвращается в систему теплоснабжения.

Расширительный бак присоединяется к обратному контуру, т.к. температура там самая низкая и нагрузка на мембрану будет минимальной.

Для подбора бака необходимы следующие исходные данные:

) общий объем воды в системе;

) максимальная рабочая температура воды;

) статическая высота (высота от места расположения бака до высшей точки системы);

) тепловая нагрузка контура.

Общий объем воды в системе определяется суммой всех элементов этой системы и находится по формуле (6.14):

ΣVсист. = VКА · nКА + Vто + Vтруб., м3,(6.14)

где VКА - водяная емкость котла, м3, определяется из характеристики котла;

nКА - количество котлов, шт;

Vто - объем воды в теплообменнике, м3, принимается исходя из расчета ТО;

Vтруб. - объем воды в трубопроводах, м3.

Максимальная рабочая температура воды определяется из характеристик теплообменного аппарата.

Статическая высота установки определяется по формуле (6.15):

Hст = , м,(6.15)

где Нст.нап - статический напор в системе, рассчитанный при подборе подпиточных насосов, кПа.

Расчет бака начинается с определения коэффициента расширения по формуле (6.16):

kрасш. = 0,012 ·,(6.16)

где tmaxраб - максимальная рабочая температура воды, °С.

Объем расширения определяется как произведение объема воды в системе на коэффициент расширения, зависящий от максимальной температуры и находится по формуле (6.17):

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.