5. Проектирование и строительство блочно-модульной котельной сектора ЖКХ.
Конкретное содержание бакалаврской работы в основном зависит от темы. В состав ВКР по теплогенерирующим установкам, как правило, входят
следующие разделы.
1.Социально-экономическое обоснование проекта (1 - 2%).
2.Экономика, включая технико-экономическое сравнение вариантов
(10%).
3.Основная часть проекта (45%), включая вопросы экономии топливноэнергетических ресурсов.
4.Организация работ по строительству и монтажу ТГУ (10%).
5.Автоматика (10%).
6.Охрана труда и техника безопасности при строительстве и эксплуатации ТГУ (10%).
7.Мероприятия по энергосбережению и повышению энергоэффективно-
сти (25%).
8.Мероприятия по охране окружающей среды (5%).
9.Отопление, вентиляция проектируемых объектов (8%).
10.Общие выводы.
Все дополнительные разделы должны органически сочетаться с основной частью проекта и являться ее более широким развитием.
3. СОДЕРЖАНИЕ И УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНОЙ ЧАСТИ РАБОТЫ
Расчетно-пояснительная записка включает в себя:
-характеристику и систематизацию потребителей тепла, выявление характера тепловых нагрузок отопительно-производственных объектов, построение графика расхода тепла на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды, выбор источника теплоснабжения, теплоносителей по каждому потребителю (вода, пар) и их параметров [16,17,22,24,26];
-технико-экономическое обоснование выбора типа теплогенератора, их числа с учетом резерва и расширения поверхности нагрева (объемом 8-10%) [3,4,16,17,30];
-выбор топочных устройств, расчет их габаритов применительно к виду топлива и тепловой нагрузке теплогенератора. Тепловой расчет теплогенерато-
ра с применением ЭВМ (объемом 15-18%) [2,9,12,14,15,20,21,25,27];
-разработку схемы и конструкции топливного хозяйства и топливоподачи, составление схемы газопроводов или мазутопроводов; разработку схемы золошлакоудаления и выбор оборудования; разработку схемы воздухопроводов, расчет их аэродинамических сопротивлений и сечений, выбор дутьевых вентиляторов; выбор устройств золоулавливания; разработку схемы боровов, расчет аэродинамических сопротивлений котла и боровов, размеров дымовой трубы;
6
выбор дымососов (объемом 12-15%); проверку высоты дымовой трубы на рассеивание вредных выбросов от теплогенераторов [6,11,18,19,23,29];
-обоснование и выбор тепловой схемы водоподготовки применительно к типу теплогенераторов и параметрам теплоносителей; расчет и выбор основного оборудования водоподготовки; разработку и расчет тепловой схемы котельной с выбором необходимого оборудования; расчет гидравлических сопротивлений и диаметров трубопроводов теплогенерируюшей установки с выбором питательных, подпиточных и сетевых насосов (объемом 15-17%) [5,7,8,10,13];
-выбор типа здания котельной и размещение в нем основного и вспомогательного оборудования; выбор схемы отопления и вентиляции здания котельной и расчет ее по укрупненным показателям (объемом 5%); техникоэкономические расчеты, перечень оборудования и общие капиталовложения, калькуляцию себестоимости отпущенной тепловой энергии (объемом 5%)
[4,14,19,28].
3.1.Определение тепловых нагрузок и построение их графиков
Вобщем случае тепловая нагрузка складывается из технологической нагрузки, нагрузки горячего водоснабжения, отопительно-вентиляционной нагрузки. При летнем режиме имеются лишь нагрузки - технологическая и горячего водоснабжения.
Технологическая нагрузка представляет собой потребление пара на молоты, прессы и другие агрегаты, применяемые для обработки металлов, пластмасс
ипрочих материалов. Давление пара в этом случае требуется порядка 0,5-0,7 МПа, на выходе пар будет иметь давление 0,02-0,05 МПа. Технологическая нагрузка представляет собой также потребление тепла разнообразными сушилками, выпарными аппаратами и т. п.
Технологическая нагрузка может покрываться в большинстве случаев паром, давлением 0,2-0,9 МПа и реже горячий водой с температурой до 150°С. Ее можно считать постоянной в течение года, равномерной по часам смены и по часам суток при трехсменной работе предприятия.
Для определения количества вырабатываемого тепла на котельной необходимо учесть сетевые потери тепла (они учитываются сразу для всех нагрузок) и снижение параметров теплоносителя.
Взависимости от протяженности сетей и качества их изоляции необходимо оценить потерю давления в паропроводах 0,05- 0,1 МПа и снижение температуры воды в водяных сетях в 1-3°С на 1 км трубопровода.
Для технологических целей пар обычно применяется перегретым до 220 - 250°С , а температура конденсата может быть различной.
Если пар после технологических агрегатов выбрасывается в атмосферу, то на восполнение потерь пара в котельной будет увеличиваться подача воды на химводоочистку из водопровода. В этом случае температура воды принимается равной 5°С. Если же отработанный пар предполагается использовать для нагре-
7
вания воды на горячее водоснабжение, а конденсат направить в котельную, то можно принять температуру 100°С. В этом случае энтальпия пара, входящего в пароводяной теплообменник, должна быть определена при давлении отработанного пара 0,02-0,05 МПа и влажности 20%.
Горячее водоснабжение может использоваться для технологических и хо- зяйственно-бытовых нужд промышленных предприятий, а также хозяйственнобытовых нужд в жилых и общественных зданиях. Нагрузка горячего водоснабжения для технологических нужд, как правило, должна быть известна.
При определении нагрузки горячего водоснабжения для хозяйственнобытовых нужд промпредприятий необходимо сначала разделить все цехи предприятия на группы в зависимости от санитарной характеристики производственных процессов. Oт этого зависит необходимость устройства в цехах умывальников и душевых.
Результатом расчета будет являться среднечасовой расход тепла за сутки. На суточном графике расхода тепла на горячее водоснабжение он будет представлен прямой линией, параллельной оси абсцисс.
Сложив все расходы тепла на горячее водоснабжение, можно получить необходимое количество тепла, которое теплогенерирующая установка должна подать потребителям для покрытия нагрузки горячего водоснабжения. Если к этому прибавить технологическую нагрузку, то будет получена минимальная летняя нагрузка котельной установки, без учета потерь в сетях.
При использовании отработанного пара от технологических потребителей для нагрева воды из общей нагрузки горячего водоснабжения необходимо вычесть долю тепла, полученного за счет утилизации отработанного пара.
Отопительно-вентиляционную нагрузку можно подсчитать по укрупненным показателям. Максимальный часовой расход тепла на отопление зданий определяется по общеизвестным соотношениям с учетом удельной отопительной характеристики здания, усредненной расчетной температуры внутреннего воздуха отапливаемых зданий, расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления и наружного отопительного объема здания.
При разработке проекта котельной для большого микрорайона (или района) города допустимо использование еще более укрупненных показателей.
Расчетную тепловую нагрузку на котельную можно определить по площади застроенного района или по числу жителей. В этом случае используются данные о максимально-часовой и годовой тепловой плотности на 1 га застройки для различных районов или сведения о максимально-часовом и годовом расходе тепла на одного жителя.
Максимальный часовой расход тепла на вентиляцию зданий определяется аналогично расчетам расхода тепла на отопление с учетом удельной вентиляционной характеристики здания, расчетной температуры наружного воздуха для проектирования вентиляции. В результате определяется максимальное потребление тепла как сумма этих нагрузок.
8
Тепловые нагрузки изменяются по сезонам, кроме того, они могут меняться и по часам суток. Чтобы определить суммарные максимальную и минимальную нагрузки, знание которых необходимо для подбора количества и мощности котлов, требуется построение графиков нагрузки.
При этом технологическая нагрузка и нагрузка горячего водоснабжения считается постоянной в течение года. Отопительно-вентиляционная нагрузка является сезонной.
Для полного представления о характере изменения тепловых нагрузок необходимы суммарный график изменения нагрузок в зависимости от наружной температуры, график годовой выработки тепла. По оси абсцисс откладываются температуры наружного воздуха от +8°С до расчетной отопительной температуры (начало и конец отопительного сезона), а по оси ординат - расход тепла.
На графики в виде прямых, параллельных оси абсцисс, должны быть нанесены среднечасовые за сутки расходы тепла на технологические нужды и на горячее водоснабжение.
На графики наносится также среднечасовой за сутки расход тепла на вентиляцию. Изменения расходов тепла на отопление будут выражены прямой линией, наклонной к оси абсцисс. Суммарный график количества потребляемого тепла при изменении наружной температуры будет получен путем сложения ординат всех четырех нагрузок. Над полученной суммарной прямой нужно провести еще одну прямую, ординаты всех точек которой будут больше на 10% ординат построенного графика, что учитывает потери в сетях и расходы на собственные нужды. Это будет линия, выражающая зависимость количества вырабатываемого тепла от наружной температуры.
Затем переходят к построению графика, позволяющего определить годовую выработку тепла производственно-отопительной котельной и годовой расход топлива для этой цели. В этом графике по-прежнему откладываются по оси ординат количество тепла, а по оси абсцисс - годовое количество часов. Используя данные о числе часов отопительного периода с одинаковой температурой наружного воздуха для различных районов, можно построить кривую, выражающую годовую выработку тепла котельной установкой. Построение графика начинается с перенесения на него максимальной выработки тепла при расчетной наружной температуре предыдущего графика. Поскольку на этом графике отражаются продолжительность сезонной и круглогодичной нагрузки, то его еще называют графиком продолжительности нагрузок.
3.2.Выбор источника теплоснабжения и теплоносителя
Впринципе, теплоснабжение объектов должно осуществляться централизованно - от одной котельной установки или от ТЭЦ. Выбор между центральной котельной и ТЭЦ может быть сделан лишь на основе всестороннего учета всех технико-экономических условий энергоснабжения данного района.
9
В районах крупных энергетических систем выбор системы централизованного теплоснабжения производится в зависимости от размера суммарных тепловых нагрузок, а именно:
-при суммарной тепловой нагрузке 300МВт и выше во всех случаях следует применять комбинированную выработку тепла и электроэнергии на ТЭЦ;
-при суммарной нагрузке 200 МВт и ниже следует принимать строительство районных котельных;
-при суммарных тепловых нагрузках в пределах от 200 и 300 МВт выбор системы надлежит принимать в результате технико-экономического анализа.
Строительные нормы и правила в качестве теплоносителя в системах централизованного теплоснабжения для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения рекомендуют применять, как правило, воду; и в этом случае для технологических потребителей также рекомендуется применять воду, если это технически целесообразно, и поэтому для теплоснабжения жилых кварталов или районов следует принимать, как правило, двухтрубную циркуляционную тепловую сеть с совместной подачей тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение [26]. Температура воды в подающем трубопроводе при расчетной наружной температуре для проектирования отопления предпочтительнее всего 150°С.
Технологические потребители промышленных предприятий большей частью требуют в качестве теплоносителя водяной пар. По этой причине промышленные котельные чаще всего оборудуются паровыми котлами.
Смешанными (паровыми и водяными) тепловые сети будут в том случае, если пар подается только для технологических потребителей, а для отопления и вентиляции, а также и для горячего водоснабжения устанавливаются теплообменные аппараты в здание котельной. К потребителям прокладывают два отопительных трубопровода и один трубопровод горячего водоснабжения. В этом случае котельная в целях унификации оборудования также оснащается только паровыми котлами. Но возможна и смешанная котельная с паровыми и водогрейными котлами.
Окончательный выбор паровых или смешанных тепловых сетей должен решаться технико-экономическим расчетом.
В зависимости от соотношения паровой и водяной нагрузок принимается решение по выбору теплогенераторов для котельной установки. При значительной нагрузке по пару (более 20% от общей максимальной нагрузки) все котлы в котельной следует устанавливать паровые. При небольшой паровой нагрузке допустимо проектировать смешанную котельную с паровыми и водогрейными котлами или применять комбинированные пароводогрейные котлы, выпускаемые, например, Дорогобужским котельным заводом.
10