Расчет теплоснабжения промышленного района

Содержание

Введение

1 Организационно – технический раздел

1.1 Исходные данные на проектирование

1.2 Характеристика объекта теплоснабжения

1.3 Выбор теплоносителя и его параметров

1.4 Способ прокладки тепловой сети

1.5 Выбор конструкции тепловой изоляции

2 Расчетно – конструкторский раздел

2.1 Определение расчетного расхода тепла

2.2 Годовые расходы тепла

2.3 График по продолжительности тепловой нагрузки

2.4 Характеристика и расчет регулирования отпуска тепла

2.5 Гидравлический расчет тепловой сети

2.6 Тепловой расчет

3 Экономический раздел

3.1 Экономика транспорта тепла

Заключение

Список использованных источников

Перечень чертежей

Введение

Теплоснабжение является крупной отраслью народного хозяйства. Достаточно сказать, что на нужды теплоснабжения ежегодно расходуется 25% всего добываемого и вырабатываемого в топлива. В условиях ограниченных топливных ресурсов рациональное и экономное расходование их представляет собой задачу большой государственной важности. Значительная роль в решении этой задачи отводится централизованному теплоснабжению и теплофикации, которые тесно связаны с электрификацией и энергетикой. Централизованное теплоснабжение базируется на использовании крупных районных котельных, характеризующихся значительно большими КПД, чем мелкие отопительные установки. Теплофикация, т. е. централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепла и электроэнергии, является высшей формой централизованного теплоснабжения. Она позволяет сократить расход топлива на 20—25%. Кроме экономии топлива централизация теплоснабжения имеет большое социальное значение, способствуя повышению производительности труда, вытесняя малоквалифицированные профессии, улучшая условия труда и повышая культуру производства. Централизованные системы теплоснабжения существенно улучшают бытовые условия жизни населения. При централизованном теплоснабжении мелкие отопительные установки, являющиеся источниками загрязнения воздушного бассейна, ликвидируются, а вместо них используются крупные источники тепла, газовые выбросы которых содержат минимальные концентрации токсичных веществ. Таким образом, централизация теплоснабжения способствует решению крупной задачи современности — охраны окружающей природной среды.

В настоящее время в результате достижений в области использования ядерного топлива развивается новое направление — централизованное теплоснабжение на базе атомных ТЭЦ и атомных котельных. Использование ядерного топлива для теплоснабжения сокращает расход дефицитного органического топлива и облегчает решение проблемы топливно-энергетического баланса страны.

Для централизованного теплоснабжения используются два типа источников тепла: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и районные котельные (PK). На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии, обеспечивающая существенное снижение удельных расходов топлива при получении электроэнергии. При этом сначала тепло рабочего тела — водяного пара — используется для получения электроэнергии при расширении пара в турбинах, а затем оставшееся тепло отработанного пара используется для нагрева воды в теплообменниках, которые составляют теплофикационное оборудование ТЭЦ. Горячая вода применяется для теплоснабжения. Таким образом, на ТЭЦ тепло высокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а тепло низкого потенциала — для теплоснабжения. В этом состоит энергетический смысл комбинированной выработки тепла и электроэнергии. При раздельной их выработке электроэнергию получают на конденсационных станциях (КЭС), а тепло — в котельных. В конденсаторах паровых турбин на КЭС поддерживается глубокий вакуум, которому соответствуют низкие температуры, и охлаждающую воду не используют. В результате на теплоснабжение расходуют дополнительное топливо. Следовательно, раздельная выработка экономически менее выгодна, чем комбинированная.

Преимущества теплофикации и централизованного теплоснабжения наиболее ярко проявляются при концентрации тепловых нагрузок, что характерно для современных развивающихся городов. Следует учитывать, что при теплофикации капитальные вложения в ТЭЦ и тепловые сети оказываются больше, чем в КЭС и централизованные системы теплоснабжения от PK, поэтому ТЭЦ экономически целесообразно сооружать лишь при больших тепловых нагрузках.

В качестве теплоносителя для теплоснабжения городов используют горячую воду, а для теплоснабжения промышленных предприятий — водяной пар. Теплоноситель от источников тепла транспортируют по теплопроводам. Горячая вода поступает к потребителям по подающим теплопроводам, отдает в теплообменниках свое тепло и после охлаждения возвращается по обратным теплопроводам к источнику тепла. Таким образом, теплоноситель непрерывно циркулирует между источником тепла и потребителями. Циркуляцию теплоносителя обеспечивает насосная станция источника тепла. Водяной пар поступает к промышленным потребителям по паропроводам под собственным давлением, конденсируется в теплообменниках и отдает свое тепло. Образовавшийся конденсат возвращается к источнику тепла под действием избыточного давления или с помощью конденсатных насосов.

Современные тепловые сети городских систем теплоснабжения представляют собой сложные инженерные сооружения. Протяженность тепловых сетей от источника до крайних потребителей составляет десятки километров, а диаметр магистралей достигает 1400 мм. В состав тепловых сетей входят теплопроводы; компенсаторы, воспринимающие температурные удлинения; отключающее, регулирующее и предохранительное оборудование, устанавливаемое в специальных камерах или павильонах; насосные станции; районные тепловые пункты (РТП) и тепловые пункты (ТП).

Теплопроводы прокладывают под землей в непроходных и полупроходных каналах, в коллекторах и без каналов. Для сокращения потерь тепла при движении теплоносителя по теплопроводам применяют теплоизоляцию их.

Для управления гидравлическим и тепловым режимами системы теплоснабжения ее автоматизируют, а количество подаваемого тепла регулируют в соответствии с требованиями потребителей. Наибольшее количество тепла расходуется на отопление зданий. Отопительная нагрузка изменяется с изменением наружной температуры. Для поддержания соответствия подачи тепла потребностям в нем применяют центральное регулирование на источниках тепла. Добиться высокого качества теплоснабжения, применяя только центральное регулирование, не удается, поэтому на тепловых пунктах и у потребителей применяют дополнительное автоматическое регулирование. Расход воды на горячее водоснабжение непрерывно изменяется, и для поддержания устойчивого теплоснабжения гидравлический режим тепловых сетей автоматически

регулируют, а температуру горячей воды поддерживают постоянной.

Тепловые пункты бывают центральные (ЦТП) и индивидуальные (ИТП). От ЦТП предусматривается теплоснабжение нескольких зданий, а от ИТП — одного здания. ЦТП размещают в отдельных одноэтажных зданиях, а ИТП — в помещении здания. Тепловые пункты обеспечивают подачу необходимого количества тепла в здания для их отопления и вентиляции с автоматическим поддержанием в системах отопления нужных гидравлического и теплового режимов. В теплообменниках ТП подогревают водопроводную воду до 65°С, а затем подают ее в жилые и общественные здания для горячего водоснабжения. Температура горячей воды регулируется автоматически.

Организационно-технический раздел

1.3 Выбор теплоносителя и его параметров

В централизованной системе теплоснабжения в качестве теплоносителя используются вода и пар, в связи с чем различают водяные и паровые системы.

Преимущество воды как теплоносителя:

а) легко поддаётся регулированию;

б) меньшие потери тепла на 1км теплопровода;

в) высокий КПД системы теплоснабжения;

г) повышенная аккумулированность водяной системы;

д) минимальная стоимость присоединения к тепловым сетям.

Недостатки воды как теплоносителя:

а) большой расход электроэнергии на перекачку по сравнению с расходом электроэнергии на перекачку конденсата в паровых системах;

б) большая чувствительность к авариям, т.к. утечки теплоносителя из паровых сетей вследствии значительных удельных объемов пара во много (примерно 20 – 40) раз меньше, чем в водяных системах(при небольших повреждениях паровые сети могу продолжительно оставаться в работе, в то время как водяные системы требуют остановки);

в) большая плотность теплоносителя и жёсткая гидравлическая связь между всеми точками системы.

1.3.1 Выбор параметров теплоносителя

Параметры в паровых системах теплоснабжения определяются требованиями технологического процесса. Повышение температуры воды в системах теплоснабжения приводит к уменьшению диаметров труб и снижению расходов на перекачку. Теплоноситель “вода” применяется для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения с температурой в подающем трубопроводе 150°С, в обратном - 70°С.

1.3.2 Выбор вида теплоносителя

Если тепловая нагрузка района состоит только из отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, то в качестве теплоносителя используется вода. В тех случаях, когда в районе имеются также небольшая технологическая нагрузка, требующая повышенного потенциала (пар), а сезонная нагрузка не велика, то в качестве теплоносителя применяется пар. В сложных случаях теплоноситель определяется технологическим расчётом.

В данном курсовом проекте выбираем теплоноситель – вода.

1.4 Способ прокладки тепловой сети

При проектировании теплоснабжения новых районов на первом этапе требуется выбрать направление (трассу) тепловых сетей от источника тепла до потребителей. Производится это по тепловой карте районо с учетом материалов геодезической съемки местности, плана существующих и намечаемых надземных и подземных сооружений и коммуникаций, данных о характеристики грунтов и высоте состояния грунтовых вод и др.

При выборе трассы тепловых сетей исходят из следующих основных условий: надежности теплоснабжения, быстрой ликвидации возможных неполадок и аварий, безопасности работы обслуживающего персонала, наименьшей длины тепловой сети и минимального объема работ по ее сооружению. При этом учитывают также возможность совместной прокладки теплопроводов с другими инженерными сетями (водопроводов, газопроводов, канализаций и т.д.) если это допускается по условиям надежности всех сетей и безопасности их обслуживания. Совместная прокладка может выполняться как подземным способом (в непроходных и проходных каналах, городских и внутриквартальных коллекторах), так и надземным (многоярусные опоры, мачты, эстакады). Такие решения обычно приводят к снижению суммарных затрат на строительство инженерных сетей.

В жилых районах городов трассу теплопроводов прокладывают ,как правело, в отдельных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проезжей части и полосы зеленых насаждений. При обосновании допускается прокладка теплопроводов под проезжей частью и тротуарами.

Для уменьшения коррозии подземных теплопроводов при прокладке трассы следует избегать пересечений и сближении с источниками блуждающих токов (трамвайными путями, отсасывающими кабелями постоянного тока и др.) заболоченными местами, участками, подвергающимися затоплению, загрязненными территориями.

На территории, не подлежащей застройке, применяются, как правило, надземная прокладка теплопроводов на низких опорах. При этом трасса тепловых сетей должна намечаться вдоль автомобильных дорог или с учетом устройства дорог для строительства и обслуживания тепловых сетей. Не допускается по условиям надежности прокладка теплопроводов вдоль бровок оврагов, террас и искусственных выемок при посадочных грунтах. Для снижения затрат на строительство и эксплуатацию тепловых сетей следует избегать и пересечений рек, оврагов и заболоченных мест.

На площадках предприятий тепловые сети прокладываются обычно в специально отведенных технических полосах вне проезжей части совместно с технологическими трубопроводами независимо от параметров теплоносителя и среды как надземным, так и подземным способом.

Пересечение трубопроводов с инженерными сетями и различными сооружениями производится на разных уровнях с соблюдением определенных расстояний между ними, а также с выполнением мероприятий, устраняющих вредное взаимное влияние их. При этом для снижения затрат на строительство тепловых сетей и для повышения надежности теплоснабжения пересечение их со сложными коммуникациями (железными и автомобильными дорогами, трамвайными путями, линиями метрополитена, реками и т.п.) зданиями и сооружениями желательно производить под углом 90°; для линии метрополитена этот угол допускается уменьшать до 60°, для остальных – 45°.

Уклон тепловых сетей на участках должен приниматься не менее 0,002 независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки, за исключением отдельных участков: при пересечениях, прокладки по местам и т.п., где допускается прокладка без уклона. На трассе тепловых сетей в низших точках намечаются спускные устройства, а в высших – воздушники которые размещаются в камерах. Спуск воды из трубопроводов осуществляется в сбросные

колодцы с отводом воды из них самотеком или насосами (непосредственно из трубопроводов) в системе канализации (при обеспечении температуры воды не выше 40°С) и в поглощающие колодцы.

Для данного города выбираем подземный способ прокладки трубопроводов в непроходных каналах, руководствуясь тем , что в городе Курске преобладают влажные грунтовые условия.

Подземный способ является основным в жилых районах, т.к. при этом не загромождается территория и не ухудшается архитектурный облик города.

При прокладке в каналах теплопроводы защищены со всех сторон от механических воздействий и нагрузок и в некоторой степени от грунтовых и поверхностных вод. Для восприятия собственного веса теплопровода устанавливают специальные подвижные опоры.

Каналы в настоящее время изготовляют, как правило, из унифицированных сборных железобетонных деталей. Для защиты от грунтовых и поверхностных вод наружную поверхность каналов покрывают битумом с оклейкой гидрозащитным рулонным материалом. Для сбора влаги которая попадает внутрь каналов, их дну следует придавать поперечный уклон не менее 0,002 в одну сторону, где делаются иногда закрытые (плитами, решётками) лотки, по которым вода стекает в сборные приямки, откуда отводится в водосток.

Непроходные каналы применяют обычно для теплопроводов диаметром до 500 - 700 мм. Изготовляют их прямоугольной, сводчатой и цилиндрической формы из железобетонных плит и сводов, асбестоцементных и металлических труб и др. При этом между поверхностью теплопроводов и стенками канала оставляют, как правило, воздушный зазор, через который происходит высыхание тепловой изоляции и удаление влаги из каналов.

1.5 Выбор конструкции тепловой изоляции

Тепловая изоляция устраивается на трубопроводах, арматуре, фланцевых соединениях, компенсаторах и опорах для следующих целей: уменьшение потерь тепла при его транспортировании, что снижает установленную мощность источника тепла и расход топлива; уменьшение падение температуры теплоносителя, подаваемого к потребителям, что снижает требуемый расход теплоносителя и повышает качество теплоснабжения; понижение температуры на поверхности теплопровода и воздуха в местах обслуживания (камерах, каналах), что устраняет опасность ожогов и облегчает обслуживание теплопроводов.

Кроме того, теплоизоляционные покрытия выполняют иногда роль антикоррозионной защиты наружной поверхности стальных труб и оборудования, что повышает их долговечность и надежность теплоснабжения.

Для тепловой изоляции применяют материалы, имеющие низкую теплопроводность и низкий коэффициент коррозионной активности, малое водопоглощение, высокое электросопротивление и высокую механическую прочность. Не допускается использовать материалы, подверженные горению и гниению, а также содержащие вещества, способные выделять кислоты, крепкие щелочи, вредные газы и серу.

Наиболее тяжелые условия для работы теплопроводов возникают при подземной канальной и особенно бесканальной прокладки вследствие увлажнения тепловой изоляции грунтовыми и поверхностными водами и наличия в грунте блуждающих токов. В связи с этим к важнейшим требованиям к теплоизоляционным материалам относятся малое водопоглащение, высокое электросопротивление, механическая прочность.

В качестве тепловой изоляции в тепловых сетях в настоящее время применяют в основном изделия из неорганических материалов (минеральной и стеклянной ваты), известковокремнеземистые, совелитовые, вулканитовые, а также составы, изготавливаемые из асбеста, бетона, асфальта, битума, цемента, песка или других компонентов.

В зависимости от вида используемых изделий тепловую изоляцию подразделяют на оберточную (маты, полосы, шнуры, жгуты), штучную (плиты, блоки, кирпичи, цилиндры, полуцилиндры, сегменты, скорлупы), заливочную (монолитную, литую), мастичную, засыпную.

Теплоизоляционные конструкции стальных трубопроводов при подземной канальной прокладке состоят обычно из трёх слоёв: противокоррозионного и покровного. Противокоррозионный слой накладывается на наружную поверхность стальной трубы и выполняется из обмазочных и оберточных материалов в не сколько слоёв (лизола или бри зола на и зольной мастике, эпоксидных или органосиликатных эмалей и красок, стеклоэмальный и др.). Поверх него укладывается основной теплоизоляционный слой из обёрточных, штучных или монолитных изделий. За ним идёт покровный слой, защищающий теплоизоляционный слой от воздействия влаги и воздуха от механических повреждений.

Заключение

В данном курсовом проекте был произведен расчет системы теплоснабжения для города Курск. Курсовой проект состоит из трех разделов.

1 В организационно-техническом разделе рассмотрены исходные данные для проектирования, приведена характеристика объекта теплоснабжения, трассы и способа прокладки тепловой сети, а также произведен выбор конструкции тепловой изоляции.

2 В Расчетно-конструкторском разделе произведены расчеты:

а) Определены расчетные расходы тепла от источника теплоснабжения, суммарные годовые расходы тепла и потери в тепловых сетях. Это необходимо для того, чтобы знать, сколько необходимо выработать тепла, и с какой температурой подавать теплоноситель в систему, для обеспечения всех районов необходимым количеством тепла на отопление и горячее водоснабжение.

б) произведен расчет и построен график регулирования температур по отопительной нагрузке, который необходим для регулирования количества тепла вырабатываемого на ТЭЦ в соответствии с наружной температурой воздуха.

в) произведен гидравлический расчет, в задачу которого входит: определение диаметров трубопровода, скорости движения теплоносителя, а также определение потерь давления и напора в любой точке тепловой сети. По данным этого расчета построен пьезометрический график

г) Произведен тепловой расчет системы теплоснабжения, в задачу которого входит расчет толщины изоляции трубопроводов, при которой будут минимальные экономические затраты на материалы и минимальные тепловые потери в окружающую среду.

3 В экономическом разделе произведен расчет стоимости теплопотерь в сети, стоимости электроэнергии на перекачку теплоносителя, стоимости годвых эксплуатационных расходов и суммы себестоимости транспорта тепла, которая составила 3,41 руб/ГДж.

специииииифиии.cdw

схема (на печать).cdw