Проектирование системы газопотребления котельной

записка алены т.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ)
Факультет инженерно-экологических систем и сооружений
Кафедра теплогазоснабжения
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
Проектирование системы газопотребления котельной
Архитектурно-планировочные решения .. 3
Котельный агрегат .. 4
Определение расхода газа котельной установкой . .5
Подбор агрегатного счетчика . ..6
1. Подбор агрегатного счетчика для учета расхода газа на котел
2. Подбор агрегатного счетчика для учета расхода газа на котлах
BuderusLoganoSK755 1400кВт . 7
Подбор газовых горелок для котлов и газовых рамп к ним 8
Подбор газорегуляторной установки 9
Гидравлический расчет газопроводов котельной 9
Подбор предохранительно-взрывного клапанов 15
Автоматическое регулирование 16
Система контроля загазованности и пожарной безопасности 17
Список используемых источников 18
Газовые котельные на сегодняшний день - наиболее востребованный и популярный источник теплоснабжения в нашей стране. Производственные и отопительные котельные должны обеспечивать бесперебойное и качественное теплоснабжение производственных и административно-бытовых объектов предприятий. Повышение надежности и экономичности теплоснабжения в значительной мере зависит от качества работы котлоагрегатов и рационально спроектированной тепловой схемы котельной.
В данном курсовом проекте разрабатывается система газопотребления котельной работающей на газовом топливе.
В ходе выполнения проекта предстоит решить следующие задачи:
-определить расчётные тепловые нагрузки на котельную для максимального среднеотопительного режима работы котельной определить количество и типоразмеры котлов;
-разработать систему подвода газа к горелкам котлов;
-подобрать оборудование котельной (газовые котлы горелки);;
-определить систему подачи приточного воздуха на горение и на вентиляцию котельной систему удаления воздуха из помещения.
Проектируемая котельная находится в г. Краснодар. Расчётная температура наружного воздуха Вид топлива: природный газ. Система теплоснабжения – закрытая. По размещению котельная относится к крышным. Данная котельная предназначена для выработки тепловой энергии для обеспечения нужд отопления вентиляции и горячего водоснабжения потребителей. Согласно [4 п.4.7] котельная относится к категории отопительно-производственных котельных и служит для обеспечения тепловой энергией систем отопления вентиляции кондиционирования горячего водоснабжения технологического теплоснабжения промышленных объектов. Котельная относится ко второй категории надежности отпуска тепла потребителям [4 п.4.9]. Котельная предназначена для работы в автоматическом режиме без постоянного присутствия обслуживающего персонала.
Архитектурно-планировочные решения
Котлы и котельное оборудование размещаются в котельной в осях «1-6» и «А-Б».
Проектом предусмотрена разработка проекта водогрейной котельной. Данная котельная предназначена для выработки тепловой энергии для обеспечения нужд отопления и горячего водоснабжения потребителей и работает на газовом топливе.
Режим работы котельной– круглосуточный круглогодичный.
Категория котельной по надежности отпуска тепла – вторая.
Категория потребителей тепла по надежности теплоснабжения и отпуска тепла вторая.
Система теплоснабжения – духконтурная закрытая двухтрубная.
Котельная работает на топливе:
- основное топливо - природный газ
- резервноеаварийное топливо – отсутствует.
По размещению котельная относится к отдельно стоящим.
Установленная мощность котлов - 20 МВт
Тепловая нагрузка - 5522 МВт в том числе распределение по расчетным режимам представлено в таблице 1.1
Общая площадь котельной помещения котельной 878 м2.
Помещение котельной одноэтажное внутренние размеры котельной в плане 126х60 м высота до низа строительных конструкций – 40 м внутренняя площадь котельной составляет 756 м2 объем котельной – 3518 м3.
Материал колонн и перекрытия - монолитный железобетон. Стены – сендвич-панели. Все конструкции помещения имеют пределы огнестойкости требуемые СНиП 21-01-97 для зданий IIстепени огнестойкости.
Требуемая площадь остекления согласно п.6.9.16 СП 4.13130.2013 из расчета 005 м2 на
м3 объема помещения котельной:
Sост треб. = 3518 х 005 = 1756 м2
Принимаем к установке 6 окон размерами 12*52 м. Площадь остекления каждого окна
м2в чистоте. Общая площадь окон 30 м2 в чистоте. Остекление одинарное толщиной 3 мм.
Отметка уровня пола котельной +0000 м.
Относительная отметка 0000 уровня чистого пола основного здания соответствует абсолютной отметке 77900 (уровень земли).
Выход из крышной котельной предусмотрен непосредственно на кровлю. Дверь из котельной открывается наружу. Дверь имеет порог 15 см для предотвращения попадания воды за пределы котельной при аварии трубопроводов.
1. Определение количества и типоразмеров котлов
Теплопроизводительность максимально зимнего периода:
Qо – максимальный расход теплоты на отопление МВт
Qв- максимальный расход теплоты на вентиляцию МВт
Qгвс – среднечасовой поток теплоты на горячее водоснабжение МВт
Теплопроизводительность наиболее холодного месяца:
α – коэффициент допустимого снижения тепловой мощности котельной установки при выходе из строя 1-ого котла:
Теплопроизводительность летнего периода:
Расчёт теплопроизводительности котельной установки (КУ) для 3-ёх режимов работы представлен в таблицу 4
Таблица 7 – Теплопроизводительность для 3-ёх режимов работы КУ
Теплопроизводительность МВт
Наиболее холодного месяца
Предварительное количество устанавливаемых КА определяется по формуле:
Единичная расчётная мощность 1-ого КА:
По полученным параметрам выбираем 3 котлаUNICALTRISTAR2000.
В котельной устанавливаются 3 водогрейных котла TRISTAR2000 (2000 кВт) и
Основные технические данные котлов котла TRISTAR2000(2000 кВт)
Полезная мощность (кВт)
Полная мощность (кВт)
Тем-ра уход. газов С
Дымовой патрубок (мм)
Для одновременной защиты поверхностей стального котла от конденсатной коррозии:
камера сгорания размещена в «верхней» части водяного объема т.е. в зоне более высоких температур воды;
дымогарные трубы 2" размещенные в «нижней» части водяного объема выполнены двухслойными (патент UNICAL) – внутри труб установлено по 6 треугольных вставок из углеродистой стали. Таким образом дымовые газы не имеют непосредственного контакта с водоохлаждаемой поверхностью конвективного пучка т.е. исключается опасность конденсации на ней водяных паров. Температура внутренних вставок повышена за счет чередования по длине дымогарных труб кольцевых «выступов!впадин» т.е. конструктивного исключения постоянного контакта двух «слоев» теплопередающей поверхности конвективного пучка;
дополнительная интенсификация теплосъема в конвективном пучке обеспечивается за счет установки в передней части дымогарных труб специальных турбулизаторов;
дымовой короб надежно защищает от конденсации слоем минеральной ваты толщиной 80 мм.
Определение расхода газа котельной установкой
Максимальный и минимальный расходы газа на котел определяются исходя из максимальной и минимальной мощности котла
Q – установленная мощность котла МВт
Qнизш – низшая теплота сгорания газа; Qнизш = 8073 ккалм3
- коэффициент полезного действия котла.
Расход газа на котел TRISTAR2000 мощностью 2 кВт:
Расход газа на котельную максимальный составляет Qc=6708м3ч в ст.усл.
Расход газа на котельную минимальный расчетный Qmin=436 м3ч в ст.усл.
Подбор агрегатного счетчика
Подбор агрегатного счетчика для учета расхода газа на котел TRISTAR2000
Выполнен в соответствии с ГОСТ 8.740-2011 «Расход и количество газа. Методика измерений с помощью турбинных ротационных и вихревых расходомеров и счетчиков».
Максимальный расход газа на котел Qcmax = 2236 м3ч в ст. усл.
Минмальный расход газа Qcmin= 436 м3ч в ст. усл.
Давление газа в месте установки счетчика Pи (Ри min–Pи max) –
Pи = 0025 Мпа (0020 Мпа – 0030 Мпа)
Температура газа t (tmin – tmax)
Рассчитываем максимальный и минимальный расходы газа при рабочих условиях по формулам А.1 и А.2 приложения А ГОСТ 8.740-2011:
Где Pc – стандартное давление газа Рс = 0101325 Мпа;
Тс – стандартная температура газа Тс = 29315К;
По данным рабочим условиям подбираем газовый счетчик RVGG160 dy 80 с пределом измерений от 80 2500 м3ч
Подбор газовых горелок для котлов и газовых рамп к ним
Котел TRISTAR2000 мощностью 2000 кВт оборудуется горелкой газовой
«WM-G203-A» исп. ZM фирмы«Weishaupt» предназначенной для сжигания природного газа по ГОСТ 5542-2014.
Рис.1 Газовая горелка WM-G203-Aисп. ZM фирмы Weishaupt
Основные технические характеристики горелки «WM-G203-A»
Максимальная тепловая мощность МВт 26
Минимальная тепловая мощность МВт 035
Присоединительное давление газа кПа 250
Тип электродвигателя WM-D112110-23K5
Мощность электродвигателя кВт 411
По ходу газа к горелочным блокам котлов устанавливается:
- кран шаровой (КШЦФ) Ду 100;
- счетчик газовый RVGG160 Ду80;
- врезка продувочного газопровода Ду20;
- кран шаровой Ду 65 ( в комплекте с горелкой);
-оборудование блока горелочного автоматизированного.
Руководство по монтажу и эксплуатации представлены в приложении 1.
Подбор газорегуляторной установки
На вводе газа в котельную устанавливается узел вводного газового оборудования R-2ООО «Рационал» включающий в себя термозапорный клапан электромагнитный клапан отключающее устройство и фильтр. Паспорт технический представлен в приложении 2.
Гидравлический расчет газопроводов котельной
Расчетный перепад в газопроводе среднего давления определяем в зависимости от конечного требуемого давления перед наиболее удаленным потребителем:
Где Рн – давление газа после ГРС (абсолютное) МПа:
Рн = 03 МПа по заданию;
lд – расстояние до самой удалённой точки м.
Расчетный внутренний диаметр газопровода предварительно определяем по формуле:
гдеА В т т1 – коэффициенты определяемые в зависимости от категории сети (по давлению) и материала газопровода.
ρ0 – плотность газа при нормальных условиях кгм3.
Qр – расчетный расход газа на участке сети м3ч
m m1 – коэффициенты определяемые в зависимоти от материала трубы для стальных m=2 m1=5.
По полученным значениям принимаем стандартный диаметр труб.
Падение давления на участке газовой сети определяем по формулам. Для сетей среднего давления:
Где Рн – абсолютное давление в начале рассчитываемого участка газопровода МПа;
Рк – абсолютное давление в конце рассчитываемого участка газопровода МПа;
Р0 – давление газа при нормальных физических условиях МПа:
lр – расчётная длина газопровода м:
– то же что в формуле (40). Находим аналогично по формулам (42) – (45) в зависимости от режима движения газа по газопроводу характеризуемого числом Рейнольдса определяемого по формуле (41).
Для наружных надземных и внутренних газопроводов расчетную длину определяют по формуле:
Где lд–действительная длина участка м.
– сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода.
Расчет начинаем с участка для которого известно начальное давление Рн. Конечное давление расчетного участка определяем по формуле:
Коэффициент гидравлического трения определяем в зависимости от режима движения газа по газопроводу характеризуемого числом Рейнольдса:
гдеv – коэффициент кинематической вязкости газа м2с при нормальных условиях:
v = 143 10-6 м2с по [11 табл. VIII];
В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического трения определяется:
для ламинарного режима движения газа (Re 2000): =64Re
для критического режима движения газа (Re = 2000 – 4000):
для турбулентного режима движения газа:При 4000 Re 100000:
– коэффициент учитывающий потери давления в местных сопротивлениях.
Расчет вести в соответствии со схемой газопотребления котельной представленной на листе 1.
Расчеты сведены в таблицу №1.
На газоходах за каждым котлом устанавливается шибер с отверстием диаметром 50 мм. Газоходы за котлом приняты металлические прямоугольного сечения изолированные(внутренний контур – нержавеющая сталь AISI 430 толщиной 05-08 мм наружный – оцинкованная сталь 08 ПС ОН MT1 толщиной 05-06 мм изоляционный слой- базальтовый утеплитель ROCKWOOL–50 мм).
Для контроля за температурой дымовых газов в газоходе устанавливается показывающий термометр. Температура уходящих газов в зимний период не должна быть ниже 80 С.
Проектом предусмотрены на газоходах за каждым котлом штуцера отбора проб dy15 для анализа уходящих газов и закладные под термометр и манометр.
Для удаления дымовых газов запроектированы индивидуальные навесные дымовые трубы:
- от котлов TRISTAR 2000кВт – составные навесные дымовые трубы внутренним диаметром 500 мм заводской поставки фирмы «НЭСТ»
Характеристика отводимых дымовых газов
Вид сжигаемого топлива природный газ
Температура отводимых газов (max) 195
поступающих в трубу(выше газохода) С
Объем отводимых газов(при нагрузке 100%) кгс 07935
Содержание серы % нет
Коэффициент избытка воздуха 125
Температура точки росы С 564
Дымовые трубы навесные крепятся на металлическую конструкцию крепления.
Подбор предохранительно-взрывного клапанов
-от котлов TRISTAR 2000 кВт до дымовой трубы:
V=052*447*3144=088 м3
Длина газоходов d500 – 447 м
Площадь одного предохранительно-взрывного клапана (ПВК) определяется по формуле:
Где: V – объем газоходов м3
- от котлов TRISTAR 2000 кВт
F=005*088 м2=0044 м2
- на газоходах от каждого котла TRISTAR 2000 кВт принимаем к установке предохранительно-взрывной клапан ДКУКВ диаметром 500 мм с площадью сечения 0785 м2 заводского изготовления фирмы «НЭСТ» (из оцинкованной стали с легко разрушающейся вставкой из асбокартона);
.Вентиляция котельной
Вентиляция котельной рассчитана в соответствии с требованиями [5] из условия однократного воздухообмена в помещении без учета воздуха идущего на горение.
Объем помещения котельной составляет 3518 м3.
Высота помещения котельной составляет 400 м.
Согласно тепловоздушного баланса помещения котельной:
- объем воздуха удаляемого через дефлекторы из условия однократного воздухообмена составляет 3518м3ч
- суммарный объем приточного воздуха в холодный период года с учетом воздуха на горение составляет 142176 м3ч( при этом объем воздуха необходимый на горение – 109167 м3ч)
- суммарный объем приточного воздуха в теплый период года с учетом воздуха на горение составляет 132598 м3ч (объем воздуха необходимый на горение – 99589 м3ч)
Площадь живого сечения вентканала определяем по формуле:
– скорость воздуха мс
Gвоздуха – расход воздуха м3ч
Определяем площадь сечения вытяжного вентканала:
Воздух из котельной удаляется с помощью трех дефлекторов диаметров Ду 250 мм. Дефлекторы установлены на кровле котельной.
Определяем площадь сечения приточных жалюзийных решеток:
Рассчитаем площадь живого сечения решетки:
где L –удельный расход воздуха м3ч;
v- cкорость воздуха мс зададимся 1 мс;
N- количество решеток примем равное 2 шт;
Для организации поступления приточного воздуха проектом предусмотренаустановка двух жалюзийных решеток размером 600х200мм с площадью сечения 0112 м2 каждая. Суммарная площадь сечения приточных решеток - 0224 м2. Отметка низа решетки 2600 м.
Автоматическое регулирование
В системах автоматического регулирования вспомогательного оборудования приняты электронные регуляторы системы.
В котельной предусмотрено:
- автоматическое поддержание температуры на выходе из котла при помощи автоматики котла;
- поддержание температуры обратной сетевой воды через котел при помощи рециркуляционного насоса;
- регулирование температуры прямой сетевой воды и горячего водоснабжения по температуре наружного воздуха осуществляется автоматикой Logomat
- автоматическое поддержание давления обратной воды теплосети за счет подпитки исходной воды с помощью подпиточныхнасосов и регулятора давления которые в составе заводского узла
Водогрейный котел изготовителем оборудован автоматикой безопасности.
Автоматика безопасности котла обеспечивает прекращение подачи газа на горелку при достижении следующих предельных значений параметров:
- понижение давления газа перед горелкой 30 мбар
- повышение давления газа перед горелкой 50 мбар
- понижение давления воздуха перед горелкой 10 мбар
- повышение температуры воды на выходе из котла 105 С
- погасание факела горелки не более 1 сек
- отключение эл. энергии не более 1 сек
Неисправности цепей защиты включая исчезновение напряжения.
Отсечка топлива сопровождается включением звуковой и световой сигнализации с дублированием в диспетчерской.
Система контроля загазованности и пожарной безопасности
Помещения зданий всех назначений в которых устанавливается газоиспользующее оборудование работающее в автоматическом режиме должны быть оснащены системами контроля загазованности и обеспечения пожарной безопасности с автоматическим отключением подачи газа и выводом сигналов на диспетчерский пункт или в помещение с постоянным обслуживающим персоналом. В помещении котельной установлены сигнализаторы загазованности газом (СЗ-1) и оксидом углерода (СЗ-2). Сигнализатор СЗ-1 устанавливается на стене в месте наиболее вероятного скопления природного газа и на расстоянии от потолка – 20 см. Сигнализатор СЗ-2 расположен рядом и на высоте от пола 1.8 м один сигнализатор устанавливается на 200 м2 помещения.
Сигнализация котельной
Подсистема сбора и обработки информации (нижний уровень) передаваемой в существующую систему диспетчерского управления (верхний уровень) обеспечивает съем передачу и отображение данных о следующих технологических параметрах работы котельной.
- авария горелки котла №1;
- авария горелки котла №2;
- авария горелки котла №3;
- сигнал срабатывания главного быстродействующего запорного клапана топливоснабжения котельной;
- "Загазованность помещения котельной СО" - «Порог 1» - «Порог 2»;
- "Загазованность помещения котельной СН" - 10% НКПР;
- отключение питания на щите управления газовым клапаном.
Аварийно-предупредительные сигналы
- давление газа на вводе в котельную.
Для контроля параметров наблюдение за которыми необходимо при эксплуатации технологического оборудования предусмотрены показывающие приборы.
Приборы КИП и А и электроаппаратуру заземлить согласно ПУЭ используя свободные жилы контрольных кабелей. Информация о рабочем состоянии всего оборудования и параметрах в котельной передается в диспетчерскую.
Список используемых источников
СП 131.13330.2012. Свод правил. Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* (утв. Приказом Министерства регионального развития РФ от 30 июня 2012г.N 275) (дата обращения 21.03.2019)
СНиП 42-01-2002 Газораспределительные системы: строит нормы и правила: утв. Госстроем России 23.12.2002 г.: взамен СНиП 2.04.08-87* и СНиП 3.05.02-88* :введ. 01.07.2003 г. –М.: ГУП ЦПП 2003.(дата обращения 21.03.2019)
СП 62.13330.2011. Свод правил. Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002 (утв. Приказом Минрегиона РФ от 27.12.2010 N 780) (ред. От 10.12.2012).(дата обращения 21.03.2019)
СП 89.13330.2016 Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП 2-35-76 (утв. Приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 16.10.2016 г. N 944пр)(дата обращения 21.03.2019)
ГОСТ Р 21.1101-2013 Основные требования к проектной и рабочей документации. – Введ. Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 июня 2013 г №156-СТ с 01.01.2014 г. Взамен ГОСТ Р 21.1101-2009 – М.: Стандартинфом 2013. – 56с(дата обращения 21.03.2019)
ГОСТ 21.609-83 Газоснабжение. Внутреннее устройство. Рабочие чертежи – Введ. 01.07.1986 г. – М.: ИПК Издательство стандартов 1983. – 5с(дата обращения 21.03.2019)
СП 42 – 101 – 2003 Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб: своды правил по проектированию и строительству: утв. Госстроем России 26.06.2003 г.введ. 08.07.03. – М.: ФГУП ЦПП 2004. – 6 167с (дата обращения 21.03.2019)
ГОСТ 21204-97 Горелки газовые промышленные. Общие технические требования. Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации метрологии и сертификации от 17 сентября 1997 г. N 313 межгосударственный стандарт ГОСТ 21204-97 введен в действие в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1998 г.(дата обращения 26.03.2019)
Каталог компании по производству котлов и котельного оборудования «PolykraftEurothermВодогрейные водотрубные газоплотныегазомазутные котлы» (дата обращения 26.03.2019)
Каталог компании по производству газовых горелок «Riello горелки каталог 2019» (дата обращения 26.03.2019)
СП 56.13330.2011 Производственные здания. Актуализированная редакция СНиП 31-03-2001УТВЕРЖДЕНприказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 30 декабря 2010 г. N 850и введен в действие с 20 мая 2011 г. (дата обращения 26.03.2019)
СП 4.13130.2013 Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты. Требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям.УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕприказом Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России) от 24 апреля 2013 г. N 288. (дата обращения 26.03.2019)
Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребленияУТВЕРЖДЕНпостановлением ПравительстваРоссийской едерацииот 29 октября 2010 года N 870. (дата обращения 26.03.2019)

Чертеж Алена.cdw

Газоход из нержавеющей
стали в теплоизоляции
Дымовая труба Н=15м(Ду500) из жаропрочной
коррозионностойкой нержавеющей стали б 0
двухстенные тепловой изоляцией на основе
базальтового волокна
Дымовая труба Н=15м (Ду=400) из жаропрочной
корозионностойкой нержавеющей стали б 0
двухстенные с тепловой изоляцией на основе
бахальтового волокна
Вход газа в котельную
Узел вводного газового оборудования R-2
Оголовки свечей вывести выше
крыши котельной на 1м и заземлить
Weishaupt WM-G 202-A
уточнить при монтаже;
При проходе через стены все газопроводы проложены в стальных футлярах
При прокладке газопровода Г2 используются трубы стальные электросварные
При прокладке газопровода Г5 и Г7 используются трубы стальные
водогазопроводные ГОСТ 3262-75
Pi - для контроля температуры и состава уходящих газов на
Отметка уровня пола котельной принята за условную отметку 0.000
Газоснабжение внутреннее
План котельной на отм. 0.000 М1:50
Схема газопроводов котельной
План котельной на отм.0.000
Cхема газопроводов котельной
Газовая горелка "Weishaupt
Узел вводного газового оборуд.
Кран газовый шаровой
Оголовок продувочной свечи
Манометр показывающий
Датчик-реле давления газа
Термометр биметаллический
Спецификация оборудования