Энергообеспечение котельной с. Терси Агрызского района Республики Татарстан с внедрением мероприятий по повышению энергетической эффективности

Пояснительная записка.docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»
КАФЕДРА «ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ»
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
Тема: «Энергообеспечение котельной с. Терси Агрызского района Республики Татарстан с внедрением мероприятий по повышению энергетической эффективности»
Расчетно-пояснительная записка
ВКР.13.03.01.13017.ЭЭ.000.ПЗ
ст. преподавательКорепанов А.С.
Консультант по экономике
ст. преподаватель Редников В.Л.
к.т.н. доцентНиязов А.М.
ВКР.13.03.01.13017.ЭЭ.001.ГП
Генплан с тепловыми сетями
ВКР.13.03.01.13017.ЭЭ.002.Г3
Тепловая схема котельной
ВКР.13.03.01.13017.ЭЭ.003.ВО
Компоновка котельной
ВКР.13.03.01.13017.ЭЭ.004.ВО
ВКР.13.03.01.13017.ЭЭ.005.Г3
Схема газорегуляторной
ВКР.13.03.01.13017.ЭЭ.000.ВД
В выпускной квалификационной работе проведен расчет и выбор вспомогательного оборудования котельной с установкой системы водоподготовки.
Произведены расчеты тепловых нагрузок выбраны котельные агрегаты основное и вспомогательное оборудование. Рассчитаны потребности в газе и расчитано газораспределительное устройство.
Решены вопросы водоподготовки при эксплуатации оборудования котельной. Представлены технико-экономические расчеты.
In the final qualification work the calculation and selection of the auxiliary equipment of the boiler house with the installation of a water treatment system was carried out.
Calculations of thermal loads were made boiler units main and auxiliary equipment were selected. The needs for gas are calculated and the gas distribution device is calculated.
The issues of water treatment during the operation of the boiler house equipment were solved. Technical and economic calculations are presented.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА8
1Краткая характеристика предприятия8
2Характеристика объекта проектирования8
3Основные задачи проектирования9
РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК10
1Расчет расходов теплоты на отопление10
2Гидравлический расчёт тепловой сети11
3Компенсация температурных деформаций трубопроводов сетей теплоснабжения14
4Расчет тепловой нагрузки котельной16
5Построение годового графика тепловой нагрузки17
ВЫБОР И РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ20
2 Составление и расчет тепловой схемы котельной21
3 Компоновка котельной23
4 Выбор вспомогательного оборудования котельной26
РЕКОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМЫ ВОДОПОДГОТОВКИ28
1 Литературный обзор28
2 Расчет системы водоподготовки35
ГАЗОСНАБЖЕНИЕ КОТЕЛЬНОЙ41
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ46
1 Меры безопасности при работе в котельной46
2 Меры пожарной безопасности при эксплуатации газоиспользующего оборудования49
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ51
В настоящее время трудно найти отрасль где бы не применялись электрическая и тепловая энергия. Благодаря им осуществляются все технологические процессы поддержание микроклимата освещение и т.д. Эффективное экономное использование электрической тепловой энергии позволяет добиться высокой производительности труда снизить себестоимость труда и продукции повысить конкурентоспособность. Степень использования энергии служит главным показателем уровня развития материально-технического потенциала предприятия.
В наше время с ростом тарифов на топливно-энергетические ресурсы резко встал вопрос о снижении затрат приих потреблении и транспортировке. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем перехода на энергосберегающие технологии производства совершенствования энергетического оборудования реконструкции устаревшего оборудования и сетей сокращения всех видов энергетических потерь и повышения уровня использования вторичных ресурсов улучшения структуры производства преобразования и использования энергетических ресурсов.
В структуре себестоимости продукции затраты на топливно-энергетические ресурсы составляют 10-30%. По статистике сегодня сельское хозяйство недополучает примерно 20% энергоресурсов. Вот почему вопросы применения энерго- и ресурсосберегающих технологий рационального использования топливно-энергетических ресурсов становится очень актуальными.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
1Краткая характеристика предприятия
Основными потребителями являются бюджетная сфера и население поселка и потребители муниципального образования потребляющие соответственно 56% и 32% тепловой энергии 12% коммерческие предприятия. Жилфонд отапливается в количестве 762 квартир общей площадью 330 тыс.кв.м.
На предприятии работают 79 человек из них 13 человек инженерно-технические работники.
2Характеристика объекта проектирования
Котельная представляет собой одноэтажное кирпичное здание расположенное на ровной местности грунт-суглинок. Стены наружные и внутренние выполнены из полнотелого красного кирпича марки «М-75». Подведенная система напряжения – трехфазная четырехпроводная с линейным напряжением 380В.
Электрическая энергия используется для освещения питания силовой сети а также для электроснабжения различных установок.
Отопительная котельная состоит из двух водогрейных котлов RS-A200 мощностью 200 кВт. Топливом для данных котлов является газ. Данная котельная предназначена для отпуска тепла в виде горячей воды на нужды отопления зданий. Потребителями тепла являются кафе-ресторан «Армения» санаторий-профилакторий детский сад бассейн и база отдыха «Детская дача». Схема теплоснабжения горизонтальная однотрубная. Для каждого котла устанавливается циркуляционный насос. Рециркуляционные насосы устанавливают для повышения температуры воды на входе в котел путем подмешивания горячей воды из прямой линии теплосетей. Котельная состоит из четырех помещений: котельный зал электрощитовая зал ХВО и комната отдыха.
3Основные задачи проектирования
Целью выпускной квалификационной работы является – проектирование энергоснабжения отвечающего существующим требованиям надежности экономичной и безопасной эксплуатации. Для выполнения данной цели первоначально необходимо проанализировать имеющиеся сведения об объекте проектирования учесть все факторы.
Основные задачи проектирования – это повысить надежность работы снизить эксплуатационные издержки повысить безопасность работ при производстве работ снизить время ремонта и уменьшить количество ненормальных и аварийных режимов.
РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК
1Расчет расходов теплоты на отопление
Данная котельная предназначена для отпуска тепла в виде горячей воды на нужды отопления зданий. Потребителями тепла являются кафе-ресторан «Армения» санаторий-профилакторий детский сад бассейн и база отдыха «Детская дача». В исходных данных дано: этажность зданий нормы потребления тепловой энергии температурные условия данной местности особенности потребителей [12 1617].
Для отдельных производственных зданий максимальные потоки теплоты Вт расходуемой на отопление и подогрев воздуха в приточной системе вентиляции можно определить по их удельным тепловым характеристикам:
где qот – удельные отопительная характеристики здания Вт(м3×°С) [3];
Vн – объем здания по наружному обмеру (без подвальной части) м3;
tв – расчётная температура внутреннего воздуха °С;
tн.о. – расчётная температура наружного воздуха °С;
α – поправочный коэффициент учитывающий влияние на удельную тепловую характеристику местных климатических условий:
Пример для детского сада:
V= 41059 м3 tв = 22°С tн.о. = -34 °С qот= 039 Вт(м3×°С)
Полученные данные для удобства сведём в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Перечень зданий и сооружений предприятия
Кафе-ресторан «Армения»
Санаторий-профилакторий
Отапливаемые здания являются объектами обогрева в зимний период времени.
Система теплоснабжения обеспечивает здания теплом поддерживает в зданиях требуемую температуру воздуха комфортную для людей. Также следует отметить что котельная работает на технологические нужды.
2Гидравлический расчёт тепловой сети
Гидравлический расчет тепловых сетей производится с целью определения диаметров трубопроводов и потерь давления на участках сети.
Для расчета потерь давления используются таблицы гидравлического расчета трубопроводов водяных тепловых сетей при эквивалентной шероховатости Кэ=05 мм температуре воды 100 °С плотности воды 9584 кгм3 и кинематической вязкости 0295·10-6 м2с.
Таблица 2.2 – Сводная таблица потребления теплоты
Расход теплоносителя
Гидравлический расчет выполняется только для подающего трубопровода.
Диаметры обратного и подающего трубопроводов принимаются одинаковыми.
Расход теплоносителя вычисляется по расчетным тепловым потокам зданий:
где с - теплоемкость воды 419кДж(кг·°С);
и 20 – температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах определяемая по температурному график для расчетной на отопление температуры наружного воздуха (130-70 °С).[3]
Пример расчётов для детского сада:
Целью конструкторского гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов и потерь давления в тепловой сети при известных расходах и параметрах теплоносителя. Конструкторский расчет выполняется для тупиковой и кольцевой тепловой сети.
Исходными данными для проведения конструкторского гидравлического расчета являются:
схема тепловой сети;
длины участков тепловой сети количество и места установки задвижек компенсаторов и углов поворота;
расчетные нагрузки потребителей;
расчетные параметры теплоносителя на источнике и потребителях;
геодезические отметки узлов тепловой сети и высоты зданий.
Конструкторский расчет тепловой сети закрытой системы теплоснабжения выполняется из условия что диаметры подающего и обратного трубопроводов одинаковые.
Рисунок 2.1 – Гидравлический расчет тепловой сети
Удельные потери давления на расчетном участке магистрали определяются по формуле:
где j – коэффициент учитывающий долю потерь давления на магистралях и стояках j=03 –для магистралей;
ΔРp– располагаемое давление в системе отопления Па
где R – удельные потери давления на трение Пам;
Z – потери давления на местных сопротивлениях Па;
Расчеты участков аналогичны результаты сведены в таблицу 2.3.
– коэффициент учитывающий местное сопротивление на участке
ρ – плотность теплоносителя кгм3
– скоростьтеплоносителя на участке мс;
Таблица 2.3 – Гидравлический расчет тепловых сетей
Расход теплоты Q кВт
Расход теплоносителя G тч
Удельные потери R Пам
Потери давления на участке кПа
3Компенсация температурных деформаций трубопроводов
сетей теплоснабжения
Термическое удлинение трубопровода при его нагревании транспортируемым теплоносителем определяется по формуле
где α – коэффициент температурного расширения;
Δt – разность температуры теплоносителя и температуры наружного воздуха при которой производится монтаж трубопровода.
Пример расчета до здания санатория-профилактория:
Для углеродистой стали можно принимать α=12·10-6 К-1. Минимальная температура при которой производится сварка труб из углеродистой стали равна -21°С. При надземной прокладке сетей теплоснабжения при расчете температурных удлинений рекомендуется принимать температуру наружного воздуха наиболее холодной пятидневки. В этом случае тепловое удлинение рассчитывается с запасом.
П-образные компенсаторы применяются при всех способах прокладки. К преимуществам этих компенсаторов следует отнести небольшие усилия передаваемые на неподвижные опоры и большую компенсирующую способность. К недостаткам - большие габариты и увеличенное гидравлическое сопротивление. Кроме того увеличивается металлоемкость и трудоёмкость строительства.
Компенсирующая способность П-образного компенсатора определяется его размерами: вылетом створом и радиусом отвода.
Для гибких компенсаторов применяются крутоизогнутые отводы с радиусом изгиба равным диаметру трубы а также нормально изогнутые отводы с радиусом изгиба не менее 3 диаметров трубы.
Рисунок 2.2 – П-образный компенсатор
D = 89 мм— наружный диаметр трубопровода
t = 3.5 мм— толщина стенки трубы
H = 3 м— вылет компенсатора
L = 3 м— ширина компенсатора
R = 150 мм— радиус оси отвода
= 110 МПа— изгибающее напряжение
E = 200000 МПа— модуль упругости стали
h = 1.00— геометрическая характеристика гибкости трубы
k = 1.00— коэффициент гибкости отвода
Lпр = 12 м— приведенная длина оси компенсатора
Ys = 148 м— расстояние от оси трубопровода до упругого центра
Ixs = 18 м3— момент инерции упругой линии оси компенсатора относительно оси X
Px = 1394 Н— сила упругого отпора компенсатора
М = 2126 Н— максимальный изгибающий момент в спинке компенсатора
F = 150 мм— компенсирующая способность без предварительной растяжки при монтаже
F = 300 мм— компенсирующая способность c растяжкой
Z = 750 мм— ход компенсатора
4Расчет тепловой нагрузки котельной
Котельной установкой называют комплекс устройств и агрегатов предназначенных для получения пара или горячей воды за счет сжигания топлива. По назначению различают отопительные производственные и отопительно-производственные котельные установки. Общий случай для расчета представляют отопительно-производственные котельные так как они работают как правило круглый год [6].
Тепловая нагрузка котельной по характеру распределения во времени классифицируется на сезонную и круглогодовую. Сезонная (расходы теплоты на отопление и вентиляцию) зависит в основном от климатических условий и имеет сравнительно постоянный суточный и переменный годовой график нагрузки. Круглогодовая (расходы теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды) практически не зависит от температуры наружного воздуха и имеет очень неравномерный суточный и сравнительно постоянный годовой график потребления теплоты.
Расчетную тепловую нагрузку котельной отопительно-производственного типа определяют отдельно для холодного и теплого периодов года. В зимнее время она складывается из максимальных расходов теплоты на все виды теплопотребления.
гдеФот Фв Фг.вФт– максимальные потоки теплоты расходуемой всеми потребителями системы теплоснабжения соответственно на отопление вентиляцию горячее водоснабжение и технологические нужды Вт; kз – коэффициент запаса учитывающий потери теплоты в тепловых сетях расход теплоты на собственные нужды котельной и резерв на возможное увеличение теплопотребления хозяйством kз = 12.
В летнее время нагрузку котельной составляют максимальные расходы теплоты на технологические нужды и горячее водоснабжение
Суммарные расходы теплоты на все виды теплопотребления определены по приближенным формулам.
Фр=12×18553776=2226453 Вт.
5Построение годового графика тепловой нагрузки
Годовой расход теплоты на все виды теплопотребления можно определить аналитически или графически из годового графика тепловой нагрузки. По годовому графику устанавливаются также режимы работы котельной в течение всего года. Строят такой график в зависимости от длительности действия в данной местности различных наружных температур.
На рис. 2.2 приведен годовой график нагрузки котельной обслуживающей группу производственных зданий со средневзвешенной расчетной внутренней температурой соответственно tв.ср=18 °С и tв.ср=16 °С. Уточненный график представлен в графическом материале.
Рисунок 2.3 – Годовой график тепловой нагрузки
Средневзвешенная расчетная внутренняя температура определяется по выражению:
где V ti – расчетные внутренние температуры этих зданий °С.
Строят график следующим образом. В правой его части по оси абсцисс откладывают продолжительность работы котельной (в часах) в левой части – температуру наружного воздуха; по оси ординат откладывают расход теплоты.
Сначала строят график расхода теплоты на отопление производственных зданий. На оси ординат откладывают точку соответствующую максимальному потоку теплоты расходуемому на отопление этих зданий при наружной температуре tн. Полученную точку соединяют прямой с точкой соответствующей средневзвешенной расчетной внутренней температуре tв.ср=18 °С (прямая 1). Так как отопительный сезон начинается при tн = 8 °С то линию графика до этой температуры показывают пунктиром.
Вправо по оси абсцисс откладывают для каждой наружной температуры число часов отопительного сезона (с нарастающим итогом) в течение которых держалась температура равная и ниже той для которой делается построение и через эти точки проводят вертикальные линии. Далее на эти линии из суммарного графика расхода теплоты проецируют ординаты соответствующие максимальным расходам теплоты при тех же наружных температурах. Полученные точки соединяют плавной кривой представляющей собой график тепловой нагрузки за отопительный период.
Площадь ограниченная осями координат кривой и горизонтальной линией показывающей суммарную летнюю нагрузку выражает годовой расход теплоты ГДжгод:
где F – площадь годового графика тепловой нагрузки мм2; mф и m – масштабы расхода теплоты и времени работы котельной соответственно Втмм и чмм.
ВЫБОР И РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ
Отопительно-производственные котельные в зависимости от типа установленных в них котлов могут быть водогрейными паровыми или комбинированными – с паровыми и водогрейными котлами [22].
Расчетную тепловую мощность котельной принимают по тепловой нагрузке для зимнего периода
где Фуст – суммарная тепловая мощность всех котлов установленных в котельной Вт.
В котельной должно быть не менее двух и не более четырех (стальных) или шести (чугунных) котлов причем котлы однотипные по теплоносителю должны иметь одинаковую площадь поверхности нагрева. Устанавливать резервные котлы не допускается.
Если для покрытия нагрузок требуется горячая вода и пар то в зависимости от принятых параметров теплоносителей котельную оборудуют либо одними паровыми котлами работающими как на паровые так и на водяные сети (через водоподогреватели) либо водогрейными и паровыми котлами. В котельных последнего типа летом работают только паровые котлы покрывающие нагрузку горячего водоснабжения и паровую технологическую нагрузку.
Число котлов в котельной
где Фк – тепловая мощность одного котла Вт.
Для более рационального использования котлов значение Фк должно быть равно или кратно летней тепловой нагрузке котельной Фр.л. допускается работа котлов с перегрузкой или недогрузкой не превышающей 25 % средней нагрузки.
m= 2226453200000=2 шт.
Исходя из заявленной мощности на котельной установлены напольные отопительные газовые котлы RS-A200 Мощность 200 кВт – 2 котла. [11]
2 Составление и расчет тепловой схемы котельной
Сетевая вода из обратного трубопровода сетевым насосом подается в котел где нагревается до 115°С и подается в тепловую сеть. Температура воды на входе в котел должна быть выше точки росы дымовых газов чтобы не было конденсации водяного пара в конвективных пучках котла. Значение температуры воды на входе в котел зависит от вида сжигаемого топлива и содержания в нем серы. При сжигании природного газа подаваемую воду нагревают до 70°С с помощью рециркуляционной перемычки по которой вода из подающего трубопровода подмешивается в подаваемую.
Регулировка температуры сетевой воды при изменении температуры наружного воздуха осуществляется так называемым центральным качественным регулированием которое заключается в регулировании отпуска теплоты путём изменения температуры теплоносителя на входе в прибор при сохранении постоянным количество теплоносителя подаваемого в регулирующую установку.
Для восполнения потерь теплоносителя в котел подается предварительно нагретая и прошедшая химводоочистку водопроводная вода.
В общем случае основной целью расчёта тепловой схемы являются:
определение общих тепловых нагрузок состоящих из внешних нагрузок на собственные нужды и потерь
определение всех тепловых и массовых потоков необходимых для выбора оборудования
определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчётов (годовых выработок тепла топлива и т.д.).
Расчёт тепловой схемы позволяет определить суммарную производительность котельной установки при нескольких режимах её работы. Расчёт производится для характерных режимов с соответствующей температурой наружного воздуха для характерных режимов температуры определяются по СНиП «Строительная климатология» [6]:
максимально-зимнего (-34 °С)
средней температуры наиболее холодного месяца (-16 °С)
средней температуры за отопительный период (-52 °С)
Расход сетевой воды на отопление:
где t1 t2 – температура сетевой воды в прямом и обратном трубопроводах °С; Св=419 кДжкг°С– теплоемкость воды.
Расход воды на подпитку тепловых сетей при потерях 2% от расхода сетевой воды для нужд отопления:
Расход сырой воды на химводоотчистку при собственных нуждах последней 25% от ее производительности:
При принятой температуре воды на входе в котлы t2=70°С температура воды на выходе из котлов составляет t1=150оС. Тогда соответствующий расход воды на рециркуляцию:
При температуре обратной воды tт.с.=625 °С для получения температуры воды на входе в котлы 70 °С нужен следующий расход воды на рециркуляцию:
Для основного расчетного режима котельной соответствующего максимальной зимней теплопроизводительности котлов расход воды в перепускную линию отсутствует т.е.:
Расход сетевой воды через обратный трубопровод:
Расчетный расход воды через котлы будет равен:
Так как разница между найденным и уточненным расходом воды через котлы незначительна то выполненный расчет тепловой схемы котельной можно считать оконченным.
3 Компоновка котельной
Компоновка предусматривает правильное размещение котельных агрегатов и вспомогательного оборудования в помещении котельной.
В зависимости от климатической зоны котельные строят закрытого типа (tн=-34 °С). В закрытых котельных всё оборудование размещают внутри здания. Оборудование котельной компонуют таким образом чтобы здание её можно было построить из унифицированных сборных конструкций. Одна торцевая стена должна быть свободной на случай расширения котельной.
При размещении оборудования необходимо соблюдать следующие требования:
расстояние от фронта котлов до противоположной стены должно быть не менее 3 м (для котлов работающих на газе не менее 1 м от горелок);
проходы между котлами котлами и стенами не менее 1м.
просвет между верхней отметкой котлов и нижними частями конструкций перекрытия здания должны быть не менее 2 м.
при площади котельной более 200 м2 предусматривается два выхода.
Описание архитектурно-строительной части здания котельной
Рациональная компоновка котельной должна:
Обеспечить надежную работу удобное и безопасное обслуживание установленного оборудования:
Дать минимальную протяженность трубопроводов и других коммуникаций а также кабельных линий;
Приводить к наименьшим габаритам помещений для размещения оборудования лабораторий и ремонтных служб котельной чтобы сократить затрат на строительные конструкции здания и вспомогательные сооружения;
Обеспечивать минимальное количество обслуживающего персонала путем использования экономически оправданных средств автоматизации технологических процессов;
Допускать поочередную установку оборудования а также расширение в условиях действующей котельной с минимальными переделками коммуникаций;
Создавать условия для механизированного производства ремонтных работ ревизии и чистки оборудования и арматуры использую для этих целей специальные приспособления подъемные механизмы и ремонтные площадки.
При проектировании котельной следует обеспечивать единое архитектурное и композиционное решение всех зданий и сооружений простоту и выразительность фасадов и интерьеров а также предусматривать применение экономичных конструкций и отделочных материалов.
Строительная часть котельной выполняется из сборных железобетонных
конструкций. Размеры пролетов здания приняты кратными 6 метров. Шаг колонн также 6 метров. Т.к. котельная работает на газообразном топливе с возможностью перехода на мазут предусмотрена легко сбрасываемая кровля.
Объемно-планировочные и конструктивные решения дают возможность расширения здания котельной в сторону ворот для установки дополнительного котла.
Размещение оконных проемов в наружных стенах дает возможность естественного освещения помещения в светлое время суток а также учитывает требования по обеспечению необходимой площади открывающихся проемов.
При количестве работающих в котельной в наиболее многочисленной смене от 12 до 30 человек предусматриваю размещение в служебно-бытовых помещенияхследующих комнат: комната начальника котельной гардеробные с умывальниками уборные душевые комната приема пищи и кладовая уборочного инвентаря.
Фронт котлов находиться на одной прямой с соблюдением минимально-допустимых расстояний проходов до сетевых и рециркуляционных насосов расположенных вдоль наружной стены котельной. За котлами находится тягодутьевое оборудование с возможностью забора воздуха из верхней части котельной в зимний период и с улицы летом и выпуска дымовых газов в дымовую трубу высотой 30 метров с диаметром устья 15 метра. Воздуховоды расположены ниже уровня пола котельной.
Для обслуживания оборудования предусмотрены ремонтные площадки на различной высоте.
4 Выбор вспомогательного оборудования котельной
К вспомогательному оборудованию котельной относят циркуляционные и подпиточные насосы водоподогреватели и оборудование водоподготовки.
Расчет рециркуляционных насосов:
Подачу циркуляционного насоса Qцирк (м3ч) определяют по формуле:
где Qуст – суммарная тепловая мощность всех котлов установленных в котельной Вт;
tп и tо – расчетные температуры прямой и обратной сетевой воды°С;
ρо – плотность обратной воды кгм3.
Выбираем 2 циркуляционных насоса марки GrundfosUPS 32-80. [11]
Выбор сетевых насосов:
Насос исходной воды служит для подачи сырой воды из системы водопровода жилого района к оборудованию водоподготовки котельной. Данные насосы выбираются исходя из максимального расхода теплоносителя котельной включая расход воды на собственные нужды химводоочистки. При определении расхода учитывается коэффициент запаса kз=11.
Расчетный расход сырой воды для выбора насоса:
Выбираем 2 сетевых насоса марки LowaraFCE 40-16022A. [12]
Выбор подпиточного насоса:
Подпиточные насосы служат для восполнения утечек воды из системы теплоснабжения. Подпитка ведется химически обработанной водой из бака. Вода подается в обратную линию тепловой сети.
Производительность подпиточных насосов выбирается равной удвоенной величине полученного количества воды для восполнения возможной аварийной подпитки:
Выбираем насос марки SperoniKPM 50. [8]
Оборудование котельной представлено в таблице 2.4:
Таблица 2.4 – Оборудование котельной
Производительность м3ч
Насос рециркуляционный
РЕКОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМЫ ВОДОПОДГОТОВКИ
Водоподготовка – обработка воды поступающей из природного водоисточника для приведения её качества в соответствие с требованиями технологических потребителей.
Рассматриваемая котельная осуществляет водозабор которая обладает множеством различных примесей солей жесткости. Так как на предприятии практически отсутствует водоподготовка (старая система не функционирует) котельная испытывает множество проблем. Образующиеся накипные отложения ухудшают теплопередачу теплообменных поверхностей что приводит к перегреву стенок котла и снижению срока его службы а также к увеличению потери тепла. Ухудшение теплообмена приводит к перерасходу энергоносителей что отражается на эксплуатационных затратах. Образование на поверхности нагрева слоя отложений приводит к перегреву металла и как следствие появлению отдушин свищей и даже разрыву труб.
В таких условиях установка новых котлов может привести к неэффективным вложениям поэтому реконструкция системы водоподготовки является актуальной.
1 Литературный обзор
Вода одновременно являющаяся дешевым теплоносителем и универсальным растворителем может представлять угрозу для водонагревательного и парового котлов. Риски в первую очередь связанны с наличием в воде определенных примесей. Решение и предотвращение проблем в работе котельного оборудования невозможно без четкого понимания их причин а также знания современных технологий подготовки воды.
Для котловых систем характерны три группы проблем связанных с присутствием в воде следующих примесей:
нерастворенных механических;
растворенных осадкообразующих;
коррозионноактивных.
Каждый тип примесей может служить причиной выхода из строя того или иного оборудования установки а так же вносит свой вклад в снижение эффективности и стабильности работы котла. Использование в системах воды не прошедшей механическую фильтрацию приводит к наиболее грубым поломкам - выходу из строя циркуляционных насосов уменьшению сечения повреждению трубопроводов запорной и регулировочной арматуры. Обычно механические примеси – это песок и глина присутствующие как в водопроводной так и в артезианской воде а так же продукты коррозии трубопроводов теплопередающих поверхностей и других металлических частей которые находятся в постоянном контакте с агрессивной водой.
Таблица 4.1 – Предельная растворимость CaSO4
Температура воды (°С)
Предельная растворимость CaSO4(гм3)
Образующиеся накипные отложения ухудшают теплопередачу теплообменных поверхностей что приводит к перегреву стенок котла и снижению срока его службы а так же к увеличению потери тепла. Ухудшение теплообмена приводит к перерасходу энергоносителей что отражается на эксплуатационных затратах. Образование на поверхности нагрева даже незначительного по толщине (01-02мм) слоя отложений приводит к перегреву металла и как следствие появлению отдушин свищей и даже разрыву труб [3 8 9 10].
Ионообменная технология обработки воды.
Ионообменные технологии основаны на пропускании воды через фильтрующий слой ионообменного материала нерастворимого в воде но способного взаимодействовать с содержащимися в обрабатываемой воде ионами. При этом ионы которые необходимо удалить задерживаются в слое ионообменного материала.
Ионообменный материал (ионит) естественный или искусственный содержит ионные группы которые сбалансированы противоионами таким образом чтобы в целом среда была электронейтральной. При пропускании воды через эти материалы определенные ионы задерживаются а противоионы из ионита переходят в воду. Существуют различные ионно-обменные материалы позволяющие избирательно удалять из воды те или иные микроэлементы (смолы специальной селективности). Ионообменные смолы делятся на катиониты и аниониты в зависимости от того какими ионами происходит обмен: катионами или анионами. Некоторые природные материалы (глина бокситы и др.) обладают способностью к обмену ионами однако в настоящее время применяются в основном синтетические ионообменные смолы.
Преимущества технологии – технология позволяет эффективно снижать жесткость воды содержание вредных ионов а также общее солесодержание; ионообменные процессы могут использоваться на небольших отдаленных объектах где сложно применить альтернативные методы очистки воды; низкие капитальные затраты при внедрении технологии.
Недостатки технологии – высокие текущие расходы на обеспечение работоспособности технологии определяются необходимостью постоянной регенерации ионообменных и анионообменных смол растворами соли кислот и щелочей; хранение сильнодействующих реагентов для регенерации ионообменной смолы анионитовых фильтров ограничивает возможность использования этого метода; образование промывных растворов после регенерации сброс таких промывных вод от небольших объектов как правило не вызывает осложнений так как в системе канализации происходит их разбавление до безопасных концентраций.
В основе водоподготовки методом обратного осмоса лежит процесс механизм которого заимствован у живой природы: в любом организме обмен веществ который физически представляет собой проникновение молекул определенного размера через «полупрозрачную» мембрану разделяющую два раствора с разным содержанием примесей. В результате такой фильтрации молекулы воды могут перемещаться через мембрану тогда как молекулы ряда растворенных примесей не имеют такой возможности. Толчком к переходу молекул воды через мембрану является разность концентраций растворенных солей в жидкостях. Так происходит перемещение из менее концентрированного раствора в более концентрированный следствием чего становится изменение уровней двух жидкостей и появление разности давлений между ними. Таким образом возникает осмотическое давление которое и определяет скорость перемещения молекул через мембрану. Описанный процесс — это прямой осмос. Обратный осмос возникает в случае приложения внешнего давления к раствору с большей концентрацией солей. При этом переход молекул воды в раствор с меньшей концентрацией солей возможен только если прикладываемое давление превышает осмотическое. Именно по этому принципу работают все установки обратного осмоса. В упрощенной схеме участвуют два раствора разделенные мембраной причем с одной стороны остается вода лишенная практически всех примесей солей а с другой — раствор содержащий высокую концентрацию таких примесей.
Преимущества технологии:
высокое качество получаемой воды;
чистые стоки сбрасываемые в дренаж;
отсутствие большого реагентного хозяйства;
возможность изменять производительность установки и качество получаемой воды применяя мембраны различной селективности;
низкие по сравнению с рядом других установок эксплуатационные затраты;
Недостатки технологии:
низкая производительность а также низкий КПД по фильтруемой воде;
проблемой может стать низкая стойкость ряда мембран к окислителям а полимерные мембраны легко подвергаются микробиологическому разрушению.
Электродиализ представляет собой процесс мембранного разделения в котором ионы растворенного вещества переносятся через мембрану под действием электрического поля. Таким образом движущей силой этого процесса является градиент электрического потенциала. Механизм процесса электродиализа показан на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Принципиальная схема процесса электродиализа
Преимущества метода:
Экологичность: электродиализ не требует применения дополнительных реагентов. Общий объем воды на выходе из установке содержит те же химические элементы что и на входе (с разницей лишь в их распределении).
Простота эксплуатации и технического обслуживания установок электродиализа.
Небольшое потребление энергии при соблюдении нормативов солесодержания в воде.
Электродиализ справляется с удалением солей однако молекулы не имеющие заряда коллоидные частицы органику и микроорганизмы этот процесс не затрагивает из чего следует вывод о том что электродиализ можно использовать только на финишных стадиях очистки воды;
Добиваться глубокого обессоливания воды в электродиализных установках экономически неэффективно в силу того что с увеличением концентрации соляного раствора возрастает электрическое сопротивление соответственно требуются большие затраты электроэнергии;
Комплексоны – это органические вещества образующие прочные растворимые в воде соединения с большинством катионов. Основная причина образования накипи или минеральных отложений на внутренних поверхностях труб или водогрейном оборудовании – повышенное содержание кальция или магния (повышенная жёсткость воды). Комплексоны содержащие ионы кальция магния и других металлов безвредны для человека и растворимы в воде. Такие комплексоныадсорбируются на поверхности зародышей кристаллизации солей жёсткости блокируя тем самым центры роста кристаллов. Иными словами комплексоны препятствуют кристаллизации солей жёсткости и образованию осадков в виде накипи и шлама. Это современные реагенты для водоподготовки воды.
Возможность очистки водогрейных и паровых котлов бойлеров систем горячего водоснабжения и циркуляционных систем охлаждения от отложений накипи солей и продуктов коррозии а также при кратковременных нарушениях водно-химического режима "на ходу" без вывода оборудования из эксплуатации;
Постоянное поддержание в чистоте поверхностей теплопередачи и трубопроводов что позволяет повысить эффективность работы теплотехнического оборудования снизить расход топлива и затраты энергии на подачу воды по трубопроводам;
Полная совместимость и возможность одновременного применения комплексонов с традиционными водоумягчительными фильтрами и физическими методами противонакипной обработки воды (магнитной или ультразвуковой) при этом эффективность борьбы с накипеобразованием и коррозией повышается;
Наименьшие по сравнению с другими методами противонакипной и противокоррозионной обработки воды затраты материалов энергии и труда на обслуживание системы водоподготовки (в частности исключение всех затрат на подогрев воды поваренную соль промывочную воду и сбросы сточных вод);
Отсутствие сточных вод что позволяет снизить отрицательное воздействие на окружающую среду; компактность оборудования дозирования комплексонов и расходных материалов: запас реагентов на отопительный сезон.
Na–катионитный фильтр.
Фильтры натрий-катионитные используют на производствах где есть необходимость обрабатывать воду в установках типа водоподготовительных а также на котельных промышленного либо отопительного назначения.
Фильтры натрий-катионитные параллельно-точные ФИПа предназначены для обработки воды с целью удаления из нее ионов-накипеобразователей (Са2+ и Мg2+) в процессе катионирования. Фильтры используются на водоподготовительных установках промышленных и отопительных котельных.
Рассмотревсуществующие технологии водоподготовки для объекта проектирования целесообразно применить фильтры натрий-катионитные.
2 Расчет системы водоподготовки
Натрий-катионитные параллельно-точные фильтры представляют собой вертикальный однокамерный цилиндрический аппарат и состоят из следующих основных элементов: корпуса верхнего и нижнего распределительных устройств трубопроводов и запорной арматуры проба отборного устройства и фильтрующей загрузки.
Рисунок 4.2- устройство Na-катионитного фильтра
Весь цикл работы такого натрий-катионитного фильтра делится на несколько стадий которые проходят в следующей последовательности:
Стальной цилиндрический корпус с эллиптическим верхним и нижним днищами днища приварены к цилиндрической обечайке фильтра. Корпус фильтра снабжен верхним люком предназначенным для загрузки фильтрующего материала и периодического осмотра его поверхности и лазом для проведения внутренних монтажных работ.
Расчет системы химводоочистки. Подбор натрий-катионитных фильтров.
Расчет и выборNa-катионитных фильтров ведется на основе следующих данных:
производительность установки Gхво м3ч;
общая жесткость воды поступающей на фильтры Жо г-экв м3;
остаточная жесткость воды после фильтров Жост г-экв м3.
Технологические данные для расчета Na-катионитных фильтров приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.2 – Технологические данные для расчета натрий-катионитных фильтров
Фильтр первой ступени
Фильтр второй ступени
Высота слоя катионита м
Крупность зерен катионита мм
Скорость фильтрования мч нормальная в скобках максимальная (при регенерации одного из фильтров) при жесткости мг-эквл:
Взрыхляющая промывка катионита:
Интенсивность кг(м2с) при крупности зерен катионита мм
продолжительность2 мин
Удельный расход поваренной соли на регенерацию сульфоугля гг-экв при двухступенчатом натрий-катионировании и жесткости обрабатываемой воды мг-эквл:
Концентрация регенерационного раствора %
Продолжение таблицы 4.2.
Скорость пропуска регенерационного раствора мч
Отмывка катионита от продуктов регенерации:
скорость пропуска отмывочной воды через катионит мч
удельный расход отмывочной воды м3м3
при загрузке фильтра:
Подберем диаметр фильтра по скорости фильтрования. Рассчитаем живое сечение фильтра:
Gхво – производительность фильтра м3ч;
a – количество фильтров. Количество фильтров принимаем равное трем один из которых является резервным и в расчете не участвует.
Исходя из рассчитанного живого сечения выбираем стандартный фильтр с ближайшим сечением диаметром Dу=700мм с площадью фильтрования м2. Это фильтр ФИПа I-07-06-Na производства саратовского завода энергетического машиностроения. Габаритные размеры фильтра приведены на рисунке 4.3.
Проверяем выбранный типоразмер фильтра
по нормальной скорости (когда оба фильтра в работе):
по максимальной скорости (когда один из фильтров регенерируется):
Нормальная и максимальная скорости лежат в рекомендуемых и допустимых пределах соответственно.
Количество солей жесткости удаляемое в Na-катионитных фильтрах:
где Жо – общая жесткость воды поступающей на фильтр г-эквм3;
Число регенераций натрий-катионитного фильтра в сутки:
где Нсл – высота слоя катионита м. Принимаем Нсл = 2 м;
– рабочая обменная способность катионита. Принимаем
Следовательно регенерацию натрий-катионитного фильтра необходимо проводить два раза в сутки.
Расход соли на одну регенерацию определяется по выражению:
где gc – удельный расход соли на регенерацию гг-экв обменной способности катионита. Принимаем gc = 100 гг-экв.
Учитывая что регенерация проводится 8% раствором соли количество воды на одну регенерацию:
Рисунок 4.3 – Габаритные размеры фильтра ФИПа I-07-06-Na
Выбор солерастворителя.
Солерастворитель предназначен для приготовления раствора NaCl использующегося в процессе регенерации Na-катионитных фильтров водоподготовительной установки. Солерастворитель выбираем исходя из массы соли которая может быть загружена для приготовления раствора MNaCl кг.
В целях надежности и исключения ошибок при приготовлении регенерационных раствора для Na-катионитных фильтров используем солерастворитель.
кг – для Na-катионитных фильтров;
Из условия выбираем солерастворитель марки С-05-07 производства Саратовского завода энергетического машиностроения
Габаритные размеры солерастворителя представлены на рисунке.
Рисунок 4.4 – Габаритные размеры солерастворителя С-05-07
ГАЗОСНАБЖЕНИЕ КОТЕЛЬНОЙ
Годовая потребность в топливе для котельной в год определяетсяпорасходутопливасоответствующеготеплукотороеотпускаетсявтепловуюсеть потребителям с учетом всех потерь тепла внутри котельной к.п.д. котлов [13].
Среднечасовой расход газав отопительный период на отопление находиться по формуле
где Qо – часовой расход газа на отопление;
Qр – суммарный часовой расход тепла по котельной Qо = Qр МВт;
tвн – усредненная расчетная температура внутри отапливаемых помещений tвн=18С.
tр.о. – расчетная температура наружного воздуха для отопления tр.о.= –34°С.
tср.о. – средняя температура наружного воздуха за рассматриваемый период для данной местности tр.о. = –7°С.
Годовой расход тепла на отопление
n – продолжительность отопительного периода n=233 суток.
Котельная работает только на выработку теплоты поэтому
Годовое количества тепла
Годовое количество тепла отпущенное в тепловую сеть
где Qп – потери в тепловых сетях принимаем равными 15% от Qгод.реал
Qсн – расход тепла на собственные нужды принимаем равным 1% Qгод.реал
Qотп= 2796 + 4194 + 2796 = 28689 МВт.
Годовой расход топлива
где – КПД котельного агрегата =091.
Qр.низ – низшая теплотворная способность топлива Qр.низ = 8000 ккалм3.
Часовой расход топлива
Выбор оборудования ГРУ начинается с определения типа регулятора давления газа. После выбора регулятора давления определяются типы предохранительно-запорных и предохранительно-сбросных клапанов. Далее подбирается фильтр для очистки газа а затем запорная арматура и контрольно-измерительные приборы.
Выбор регулятора давления.
Регулятор давления должен обеспечивать пропуск через ГРП необходимого кол-во газа и поддерживать постоянное давление его независимо от расхода [14].
Расчётное уравнение для определения пропускной способности регулятора давления выбираются в зависимости от характера истечения газа через регулирующий орган.
где KV - коэффициент пропускной способности регулятора давления;
кр–коэффициент учитывающий неточность исходной модели для уравнений;
P - перепад давлений в линии регулирования МПа.
P=P1– P2– PкрМПа.(5.8)
где P1– абсолютное давление газа передГРУ МПа;
P2– абсолютное давление газа после ГРУ МПа;
P – потери давления газа в линии регулирования обычно равные 0007 МПа;
кр = 1 – 046 0012 = 0994
ρ0 = 073 – плотность газа при нормальном давлении кгм3;
Т – абсолютная температура газа равная 283 К;
Z – коэффициент учитывающий отклонение свойств газа от свойств идеального газа (при Р1 ≤ МПа Z = 1).
Расчётный расход VР должен быть больше оптимального расхода газа через ГРП на 15 20% то есть:
VР = (115 ÷12)Vоптм3ч.
VР = 1211375= 1365 м3ч.
Определить режим истечения газа через клапан регулятора можно по соотношению:
Р2 Р1 = 00042 06 = 0007 МПа.
Так как Р2 Р1 05 то течение газа будет сверхкритическим и поэтому следует применять уравнение
Определив KV можно подобрать регулятор. По расчёту получен KV= 571 наиболее подходит регулятор РДГ-50-80.
Выбор предохранительно-запорного клапана.
Габариты и тип клапана определяются типом регулятора давления. ПЗК обычно выбирают с таким же условным диаметром как и регулятор.
Определен тип регулятора РДГ-50-80. Этот регулятор имеет условный диаметр 50 мм. Следовательно ПЗК будет ПКНВ-2Н-50 [7].
Выбор предохранительно-сбросного клапана.
Предохранительно-сбросной клапан подбирается по пропускной способности регулятора давления. Пропускная способность ПСК должна составлять не менее 10 % от пропускной способности регулятора давления или не менее пропускной способности наибольшего из клапанов. Выбираем ПСК-50С300.
Задачей фильтра в ГРУ является отчистка от механических примесей. При этом фильтр должен пропускать весь газовый поток не превышая допустимую потерю давления на себе в размере 10000 Па.
Для подбора фильтра необходимо определить перепад давления газа на нем при расчетном расходе газа через ГРУ.
Для фильтров этот перепад давления определяют по формуле
где Ргр – паспортное значение перепада давления газа на фильтре Ргр=1000 Па;
Vгр– паспортное значение пропускной способности фильтра Vгр= 7000м3ч;
ρ0– плотность газа при нормальных условиях ρ0 = 073 кгм3;
Р1– абсолютное давление газа перед фильтром МПа;
Vр– расчетный расход газа через ГРП или ГРУ м3ч.
Перепаддля фильтра ГРУ не превышает допустимого значения 10000 Па следовательно выбран фильтр ФС-50.
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
1 Меры безопасности при работе в котельной
Меры безопасности при работе в котельной при работе в котельной описаны в литературе [1 2].
Общие требования безопасности.
К самостоятельной работе в котельной допускаются лица в возрасте не моложе 18 лет прошедшие соответствующую подготовку и имеющие удостоверение о допуске к работе на водогрейных котлах прошедшие инструктаж по охране труда медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья.
Работающие должны соблюдать правила внутреннего трудового распорядка утверждённый график дежурства установленные режимы труда и отдыха.
При работе в котельной возможно воздействие на работающих следующих опасных и вредных производственных факторов:
оставление без присмотра работающие котлы и поручение наблюдения за их работой посторонним лицам;
превышение предельно допустимого давления пара в котлах;
термические ожоги при разжигании топлива в топках котлов бензином керосином или другими легковоспламеняющимися жидкостями а также при резком открывании дверцы топки и заглядывании в неё;
отогревание паяльными лампами и факелами замёрзших труб;
отравление угарным газом;
При работе в котельнойиспользуется следующая спецодежда и средства индивидуальной защиты: комбинезон хлопчатобумажныйрукавицы очки защитные респиратор или противогаз.
Помещение котельной должно быть оборудовано приточно-вытяжнойвентиляцией понижающим трансформатором на 12 В с переносной двенадцати вольтовой лампой и электрическим фонарём.
В котельной должна быть медаптечка с набором необходимых медикаментов и перевязочных средств для оказания первой помощи при травмах.
Работающие обязанысоблюдать правила пожарной безопасности знать места расположения первичных средств пожаротушения. Помещение котельной должно быть обеспечено огнетушителем на каждые котлы по два ящиком с песком и лопатой.
При несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обязан сообщить об этом администрации учреждения. При неисправности в работе водогрейных котлов сообщить об этом администрации учреждения.
В процессе работы соблюдать правила ношения спецодежды Пользования средствами индивидуальной и коллективной защиты соблюдать правила личной гигиены содержать в чистоте рабочее место.
Лица допустившие невыполнение или нарушение инструкции по охране труда привлекаются к дисциплинарной ответственности в соответствии с правилами внутреннего трудового распорядка и при необходимости подвергаются внеочередной проверке знаний норм и правил охраны труда.
Требования безопасности перед началом работы.
надеть спецодежду и убедиться в наличии средств индивидуальной защиты органов дыхания;
убедиться в исправной работе приборов контроля и автоматики наличии ограждения муфт электронасосов;
включить приточно-вытяжную вентиляцию убедиться в её нормальном функционировании;
Требования безопасности во время работы:
перед загрузкой угля в топку надеть респиратор или противогаз;
не разжигать котлы без предварительной продувки их воздухом;
не разжигать топливо в топках бензином керосином или другими легковоспламеняющимися жидкостями;
не оставлять без присмотра работающие котлы;
не допускать в помещения котельной посторонних лиц и не поручать им наблюдение за работой котлов;
во избежание ожогов соблюдать осторожность при открывании дверцы топки резко не открывать её и не заглядывать в топку;
не допускать повышения давления в котлах сверх допустимой нормы указанной на циферблатах манометров красной чертой;
запрещается сушить одежду обувь дрова и другие горючие материалы на конструкциях и оборудовании котлов и трубопроводах;
запас топлива хранить не ближе 10м от здания котельной и других строений. В помещении котельной разрешается хранить топливо не более суточной потребности;
шлак и золу выгребать в металлический ящик с крышкой на ножках;
не выбрасывать горячую золу шлак не прогоревший уголь возле строений и заборов.
Требования безопасности в аварийных ситуациях.
В случае повышения давления пара в котле сверх допустимой нормы указанной на циферблате манометра красной чертой открыть предохранительный вентиль и стравить излишек пара из котла до достижения нормального давления.
В случае прекращения подачи электроэнергии и остановки водяных насосов для предотвращения размораживания системы отопления тушить котлы и слить воду из системы.
При возникновении пожара немедленно сообщить о пожаре в ближайшую пожарную часть администрации учреждения и приступить к тушению очага возгорания с помощью первичных средств пожаротушения.
При получении травмы немедленно оказать первую помощь пострадавшему сообщить об этом администрации учреждения при необходимости отправить пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.
Требования безопасности по окончании работы:
передать смену в соответствии с утверждённым руководителем учреждения графиком с записью в сменном журнале;
снять спецодежду и принять душ.
2 Меры пожарной безопасности при эксплуатации газоиспользующего оборудования
Пожарная опасность газового оборудования характеризуется возможностью образования взрывоопасных смесей газа с воздухом и высокими температурами на поверхностях элементов печей и аппаратов. Взрывоопасные смеси при утечке газа могут образовываться в помещениях при отсутствии в них вентиляции а также в объеме печей и аппаратов.
Не допускается газового отопления в помещениях относящихся по пожарной опасности к категориям А Б и В складских помещениях гаражах на 50 и более автомашин в помещениях выполненных из легких металлических конструкций с утеплителем из горючих материалов в стенах и перекрытиях а также в помещениях подвальных и цокольных этажей.
Аппараты водонагревательные емкостные газовые следует устанавливать в нежилых помещениях у несгораемых стен на расстоянии не менее 15 см от стены.
Допускается установка аппаратов у сгораемых стен при условии изоляции стены кровельной сталью по листу асбеста толщиной 3 мм или асбестофанерой которая должна выступать на 10 см за габариты корпуса.
При установке водонагревателя на сгораемый пол последний необходимо изолировать кровельной сталью по листу асбеста толщиной 3 мм или другим несгораемым материалом.
Отопительные приборы с горелками инфракрасного излучения предназначенные для отопления помещений без постоянного обслуживающего персонала должны предусматриваться с автоматикой обеспечивающей прекращение подачи газа при погасании пламени горелки.
Расстояние от горелок инфракрасного излучения до конструкций из горючих материалов (стены перегородки оконные и дверные коробки и т. д.) должно быть не менее 05 м при температурах излучающей поверхности до 900 °С и не менее 125 м при температурах выше 900 °С потолок и конструкции из горючих материалов над горелкой необходимо защищать или экранировать несгораемыми материалами.
Для отвода продуктов сгорания от газовых аппаратов и печей должен предусматриваться обособленный дымоход от каждого аппарата или печи. Допускается в существующих зданиях присоединение к одному дымоходу не более двух газовых аппаратов или печей расположенных на одном или разных этажах при условии ввода продуктов сгорания в дымоход на различных уровнях не ближе 50 см друг от друга или устройства в дымоходе на такую же высоту рассечек. Расстояние от соединительной дымоотводящей трубы до потолка из негорючих материалов или стены должно приниматься не менее 5 см. При наличии деревянных отштукатуренных потолков и стен это расстояние принимается не менее 25 см. В случае обивки указанных конструкций кровельной сталью по листу асбеста толщиной 3 мм расстояние можно уменьшить до 10 см. Обивка должна выступать за габариты дымоотводящей трубы на 15 см с каждой стороны.
Запрещается использовать для отвода в атмосферу продуктов сгорания газа дымоходы выполненные из силикатного кирпича шлакобетонных и других неплотных или пористых материалов. Во время эксплуатации дымоходов от газовых аппаратов и печей необходимо производить периодическую проверку и чистку каналов. Дымоходы подлежат периодической проверке и чистке в следующие сроки: один раз в квартал – кирпичные дымоходы от проточных газовых нагревателей один раз в год – асбоцементные дымоходы выполненные из специальных блоков жаростойкого бетона дымоходы от проточных водонагревателей оборудованных автоматикой по тяге дымоходы от отопительных и отопительно-варочных печей.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
В данной выпускной работе рассматривается технико-экономический эффект реконструкции системы водоподготовки [15 18].
При установке в котельной водоподготовительной установки экономический эффект достигается за счет:
снижения потерь тепловой энергии в котле и трубопроводах;
увеличения межремонтного периода энергетического оборудования.
Таблица 6.1 – Характеристика предлагаемого оборудования водоподготовки
Технологияводоподготовки
Итоговая стоимость руб.
Натрий катионитовый фильтр
Рассчитываются показатели экономической эффективности водоподготовки.
Определяются капитальные вложения в машины и оборудование
где Соб – стоимостьустанавливаемого оборудования согласно договорной цены фирмы – поставщика руб;
Стр – затраты на транспортировку оборудования определяются по фактическим затратам на транспортировку оборудования в выпускной работепринимаются вразмере 12% от стоимости оборудования руб;
Сэу – стоимостьэлектротехнических устройств и КИПсоставляет ориентировочно 3-5 % от стоимости оборудования руб;
См – стоимость строительно-монтажных работ определяется на основе смет на строительные и монтажные работы в выпускной работе принимаютсяв размере 25% от стоимости оборудования руб;
Спнр – стоимость пуско-наладочных работ принимаются в размере 13-15% от стоимости оборудования руб.
Годовые издержки на эксплуатацию оборудования определяются по формуле
где И – годовые издержки руб;
ЗП – заработная плата с отчислениями руб;
А – амортизационные отчисления руб;
Тр – затраты на текущий ремонт руб;
Пр – прочие затраты тыс. руб.
Заработную плату работников определяют по затратам труда на выполнение технического обслуживания и ремонт оборудования по соответствующим нормативам.
Заработную плату работниковопределяем по формуле
где Тст –тарифная ставка четвертого разряда;
ЗТ – затраты труда чел.-ч;
Ко – отраслевой повышающий коэффициент принимается 18;
Кр – районный коэффициент равняется 115;
Кпр – коэффициент учитывающий премии и доплаты принимается равным 14;
Кс – коэффициент учитывающий страховые взносы во внебюджетные фонды равняется 127.
Годовая сумма отчислений на амортизацию определяется поформуле
где Бс – балансовая стоимость (капитальные вложения)оборудования руб;
а – годовая норма отчислений на амортизациюпринимается 7-14 %.
Для ионообменной технологии
Затраты на текущий ремонт определятся по формуле
где Тр – затраты на текущий ремонт руб;
в – норма отчислений на текущий ремонт принимается 5-7%.
Прочие затраты принимаются в размере 10 % от суммы предыдущих
Рассчитываем годовые издержки на эксплуатацию оборудования используя формулу 7.2
Расчёт выработки тепловой энергии котельной при установке водоподготовки.
Рассчитывается коэффициент теплопередачи
где α1 – коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы принимается равным 232 Вт(м2°С);
– толщина стенки трубы принимается равной 35 мм;
λ1– коэффициент теплопроводности стенки трубы принимается равным 232 Вт(м°С);
α2 – коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде принимается равным 1160 Вт(м2°С).
Плотность теплового потока через стенку трубы рассчитывается по формуле
где tг – температура газов в топке котла принимается равной 500 °С;
tв – температура воды в котле принимается равной 90 °С.
Тепловой поток через стенку находится по формуле
где F – площадь теплообмена принимается равной 86 м2;
nk – количество котлоагрегатов;
Годовая выработки тепловой энергии рассчитывается по формуле
где n – продолжительность отопительного периода принимается равной 247 суток;
tвн – температура воздуха внутри помещения принимается равной 20 °С;
ts – средняя температура воздуха за отопительный период принимается равной минус 5°С;
tн – средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки принимается равной минус 35°С.
Расчёт выработки тепловой энергии котельной без установкиводоподготовки.
Определяется коэффициент теплопередачи стенки трубы
где 2–толщина накипи образующая на теплообменных аппаратах принимается равной 2 мм;
λ2– теплопроводность накипи принимается равной 0116 Вт(м°С).
Определяется разность в стоимости выработанной тепловой энергии
где Сг – стоимость 1 Гкал тепла принимается равной 13688 руб.
Коммерческий экономический эффект (прибыль) при установке водоподготовки определяется по формуле
П = 98542 – 37100 = 61442 руб.
Таблица 7.2 – Показатели экономической эффективности внедрения водоподготовки
Капитальные вложения руб.
Годовые издержки на эксплуатацию оборудования руб.
Экономия тепловой энергии руб.
Срок окупаемости дополнительныхкапитальных вложений год
При разработке были проведены расчеты системы водоподготовки подпиточной воды. Внедрение данных технологий позволитисключитькоррозию внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования образование накипи и отложений на теплопередающих поверхностях накопление шлама в оборудовании и трубопроводах.Срок окупаемости капитальных вложений составляет 3 года.
Беляков Г.И. Безопасность жизнедеятельности на производстве Г.И. Беляков. – СПб. : Лань 2006. – 512с.
Гужулев Э.П. Водоподготовка и вводно – химические режимы в теплоэнергетике : учеб. для вузов Э.П. Гужулев В.В. Шалай. – О. : Издательство ОмГТУ 2005. – 384 с.
Дресвянникова Е.В. Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов обучающихся по направлению бакалавриата «Теплоэнергетика и теплотехника» Е.В.Дресвянникова. – Ижевск: РИО ИжГСХА 2015. – 37 с.
Копылов А.С. Водоподготовка в энергетике: учебник для вузов. – 2-е изд. стереот. А.С. Копылов В.М Лавыгин В.Ф. Очков. – М.: Издательский дом МЭИ 2006. – 309 с.
Курсовое проектирование по теплотехнике П.Л. Лекомцев [и др.] – Ижевск: РИО ИжГСХА 2004.-104 с.
Ниязов А.М. Учебно-методическое пособие для выполнения курсового проекта по дисциплине «Газоснабжение» студентам обучающиеся по направлению «Теплоэнергетика» А.М. Ниязов. - Ижевск: РИО ИжГСХА 2013. – 62 с.
Редников В.Л. Экономика и управление системами теплоэнергетики учеб. пособие для студентов В.Л. Редников.; ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА. – ФГБОУ ВПО. 2013. – 32 с.
Соколов Е.А. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов. – 8–е изд. стереот. Е.А.Соколов. – М.: Издательский дом МЭИ 2006. – 472 с.
Стерхова Т.Н. Курсовое проектирование по дисциплине «Источники и системы теплоснабжения» Т.Н.Стерхова. – Ижевск: РИО ИжГСХА 2012. – 107 с.
Фильтры умягчители [Электронный ресурс]: НПЦ Промводоочистка – база данных. Режим доступа:

Компановка котельной.cdw

Циркуляционный насос
Рециркуляционный насос
ВКР.13.03.01.13017.ЭЭ.003.ВО
Энергообеспечение котельной с. Терси Агрызского района Республики Татарстан
с внедрением мероприятий по повышению энергетической эффективности
Выбор и расчет оборудования котельной
Компановка котельной

Тепловая схема котельной.cdw

Затвор дисковый (рециркуляция)
предохр. клапан котлов
Насосы рециркуляционные
ВКР.130301.11004.ЭЭ.002.Г3
Энергообеспечение котельной с. Терси Агрызского района Республики Татарстан
с внедрением мероприятий по повышению энергетической эффективности
Расчет и выбор оборудования котельной

Экономика.cdw

схема ГРУ.cdw

Сбросные трубопроводы
ВКР.13.03.01.13017.ЭЭ.005.Г3
Энергообеспечение котельной с. Терси Агрызского района Республики Татарстан
с внедрением мероприятий по повышению энергетической эффективности
Газоснабжение котельной
Схема газорегуляторной установки

Котельный агрегат. Вид общий.cdw

-оребренная труба теплообменника
-трубчатые горелки с еденичной мощностью 45 кВт
-выход дымовых газов (газаход)
-газовый клапан Honeywell
ВКР.13.03.01.13017.ЭЭ.004.ВО
Энергообеспечение котельной с. Терси Агрызского района Республики Татарстан
с внедрением мероприятий по повышению энергетической эффективности
Выбор и расчет котельного агрегата
Вторичный воздух на горение

генплан.cdw

Наименование объекта
Санаторий-профилакторий
Кафе-ресторан "Армения
Врезка в существующий газопровод
ВКР.13.03.01.13017.ЭЭ.001.ГП
Энергообеспечение котельной с. Терси Агрызского района Республики Татарстан
с внедрением мероприятий по повышению энергетической эффективности
Генплан с тепловыми сетями