150871 (Розширення центральної опалювальної котельні середньої потужності)

Вступ

Теплопостачання та енергопостачання споживачів різних категорій здійснюється за допомогою ТЕЦ, ТЕС, центральних та промислових котелень. Збудовані в основній своїй масі 30–40 років тому вони вже давно вичерпали свій експлуатаційний запас і потребують заміни. Обладнання, яке використовується в котельнях застаріло. Його техніко-економічні показники не відповідають сучасним вимогам. Тому воно потребує заміни на більш нове, ефективніше обладнання.

В даному дипломному проекті розглянуте питання розширення центральної котельні з чотирма котлами ДЕ-4–14ГМ.

Розширення мікроструктури району, зростання населення супроводжується збільшенням теплового навантаження котельної. Збільшуються витрати на опалення, вентиляцію, гаряче водопостачання житлових будівель; збільшилися витрати пари на технологічні потреби.

Відповідно з цим виникає необхідність розширення центральної котельні мікрорайону з добудовою необхідних потужностей.

Для забезпечення даної задачі в дипломному проекті слід виконати виконані наступні операції: розрахувати нове теплове навантаження мікрорайону, скласти і розрахувати теплову схему, підібрати основне і допоміжне обладнання, здійснити розрахунки котла, пальника, мережевого підігрівача; розглянуті питання водопідготовки, паливо подачі, питання техніки безпеки, охорони праці, економіки, використання вторинних енергоресурсів, та міроприємства по охороні навколишнього середовища.

1. Технологічні рішення

1.1 Основа для розробки проекту

Населення мікрорайону виросло з 1800 до 2000 чоловік та, відповідно, збільшилася житлова площа будівель (до 20000 м). Збільшилась також витрата пари на технологічні потреби з 3-х до 4-х т/год. У зв'язку з цим збільшується і теплове навантаження мікрорайону.

Проводимо розширення котельні з 4-а котлами ДЕ-4–14-ГМ, добавляючи 1 котел ДЕ-4–14-ГМ. Система теплопостачання закрита. Паливо – газ, резерв – мазут.

1.2 Область застосування

Котельня з котлами ДЕ-4–14-ГМ призначена для теплопостачання систем опалення, вентиляції, паропостачання, гарячого водопостачання споживачів різного призначення.

Система телопостачання закрита, схема гарячого водопостачання централізована з баками-аккумуляторами.

Категорія споживачів тепла по надійності теплопостачання і відпуска тепла – друга.

Котельня призначена для будівництва у районах з розрахунковими температурами зовнішнього повітря -20 °С, з сейсмічністю до 6 балів.

1.3 Розрахунок теплового навантаження мікрорайону

1.3.1 Споживачі теплоти

Теплоспоживаючі процеси залежно від температурного потенціалу класифікують на:

• високотемпературні, що проходять при температурі не нижче 400°С (теплоносій – перегріта пара від ТЕЦ або котелень) і мають технологічне призначення;

• середньотемпературні, що відбуваються при температурі 150…400°С (теплоносій – пара і гаряча вода) і використовується для промислових, а також комунально-побутових цілей;

• низькотемпературні, що проходять при температурі 70…150°С (теплоносій – пара і гаряча вода) і застосовується для опалення, вентиляції та кондиціювання повітря, гарячого водопостачання і технологічних цілей.

Споживачами теплоти від систем централізованого теплопостачання є об'єкти житлово-комунального господарства та промислові підприємства. У перших теплота використовується для опалення, побутового гарячого водопостачання, вентиляції та кондиціювання повітря; у других, крім того, вона застосовується для технологічних цілей.

Теплові навантаження систем теплопостачання, пов'язані з опаленням, вентиляцією та кондиціюванням повітря, мають сезонний характер і залежать від кліматичних умов; технологічні навантаження можуть бути як сезонними, так і цілорічними; побутове гаряче водопостачання – цілорічне навантаження систем теплопостачання.

Визначення витрат теплоти на ці потреби передбачено наступним чином:

• для підприємств – за збільшеними відомчими нормами витрат теплоти,

• затвердженими в прийнятому порядку, або за проектами аналогічних підприємств, прив'язаних до району будівництва;

• для житлових районів міст й інших населених пунктів – за збільшеними показниками залежно від кількості населення N i житлової площі F.

1.3.2 Визначення витрати теплоти на опалення житлових і громадських будівель мікрорайону

Максимальна витрата теплоти у ватах на опалення житлових та громадських будівель визначається за формулою

(1.1)

де k – коефіцієнт, яким ураховують витрату теплоти на опалення громадських будівель (при відсутності точних даних k=0,25);

q – збільшений показник максимальної витрати теплоти на опалення житлових будівель, Вт/м житлової площі (таблиця 1);

F – житлова площа будівель, м.

За формулою (1.1) визначаємо витрати тепла на опалення, попередньо прийнявши: розрахункова температура зовнішнього повітря t_зовн= -20°С; питоме значення житлової площі, що припадає на одну людину f =10 м /люд.

де F = N · f=2000–10=20000 м²;

N – кількість жителів мікрорайону (у зв'язку зі збільшенням кількості жителів мікрорайону з 1800 до 2000 приймаємо нове значення N=2000).

1.3.3 Визначення витрати теплоти на вентиляцію

Максимальна витрата теплоти у ватах на вентиляцію окремих громадських і виробничих будівель визначається за формулами:

– при вентиляції без обмеження

; (1.2)

; (1.3)

де q_в – питома вентиляційна характеристика будівель, Вт/(м³ · К).

V_зовн – зовнішній об'єм будівель, м³;

t_вн – розрахункова температура внутрішнього повітря, °С;

t_ро – розрахункова температура для опалення, °С.

Вентиляція без обмеження застосовується у виробничих будівлях зі значними виділеннями шкідливих речовин, де не допускається навіть короткочасне зменшення вентиляції, а вентиляція з обмеженням – у тих будівлях, в яких за характером і кількістю цих речовин можна допустити короткочасне (на кілька днів) послаблення вентиляції при температурі нижче t_p.в.

В нашому випадку використовуємо вентиляцію для окремих громадських будівель, а саме для вентиляції цехів підприємства. У нашому випадку витрати на вентиляцію не змінилися, а отже приймаємо їх згідно з попередніми. За формулою (1.2) визначаємо витрату теплоти на вентиляцію

,

де q_в – 0,08 Вт/(м³ · К); V_зовн =15000м³; t_вн=18 °С; t_р.о =-20 °С;

1.3.4 Визначення витрати теплоти на гаряче водопостачання

Середня витрата теплоти у ватах за опалювальний період на гаряче водопостачання житлових і громадських будівель обчислюється за формулою

(1.4)

або

(1.5.)

де 1,395 – коефіцієнт, яким враховують тепловіддачу в приміщення від трубопроводів систем гарячого водопостачання (опалення ванних кімнат і приміщень для сушіння білизни);

m=N – кількість жителів району (міста);

а_л – норма витрати води в кілограмах при температурі 55°С для житлових будівель на одну людину за добу згідно зі СНиП 2.04.01–85;

b – норма витрати води в кілограмах при температурі 55°С для всіх громадських будівель району (міста) (при відсутності даних b= 25 кг/доба на одну людину);

t_х.в. – температура холодної (водопровідної) води в опалювальний період, °С при відсутності даних t_х.в = 5°С);

q_г.в. – збільшений показник середньої витрати теплоти у ватах на гаряче водопостачання в розрахунку на одну людину: середня за опалювальний період норма витрати гарячої води в кілограмах при температурі 55 °С на одну людину за добу: 85; 90; 105; 115, якій відповідає відповідно збільшений показник середньої витрати теплоти у ватах на гаряче водопостачання q_г.в. в розрахунку на одну людину: 320; 331; 378; 407.

За формулою (1.4), прийнявши, що норма витрати води в кілограмах при температурі 55 °С для житлових будівель на одну людину за добу а_л=105 кг/люд. доба, температура холодної води t_х.в. =10 °C визначаємо витрату теплоти на гаряче водопостачання:

Витрати на гаряче водопостачання збільшилися з до 6,1 МВт.

1.3.5 Визначення теплоти на технологічні потреби

Максимальна витрата теплоти у ватах на технологічні потреби, коли теплоносієм є пара з поверненням конденсату, обчислюється за формулою

(1.6.)

де Д_Т – масова витрата пари на технологічні потреби, кг/с (у зв'язку зі збільшенням витрати пари на технологічні потреби на 1 т/год, масова витрата пари на технологічні потреби буде складати Дг=4 т/год);

М_к – втрати конденсату, М_к=0,7 · Д_Т=0,78 кг/с;

С_води – питома теплоємність води при сталому тиску, С_води=4,19 кДж/(кг·К);

і_п – ентальпія пари, яка поступає на виробництво, і= 2788 кДж/(кг);

t_xв – температура холодної води, (див. формула 1.4);

t_K - температура конденсату, t_K =80 °С

1.3.6 Загальна потужність котельні

Сумарне теплове навантаження мікрорайону в мегаватах включає в себе витрату теплоти на опалення, вентиляцію, гаряче водопостачання та технологічні потреби визначається за формулою

(1.7)

1.3.7 Річне навантаження котельні

Опалення:

Середня витрата теплоти у ватах на опалення обчислюється за формулою

, (1.7)

де t_cp.o – середня температура зовнішнього повітря за опалювальний період (згідно СНиП 2.01.01–82).

Річна витрата теплоти в джоулях на опалення житлових і громадських будівель визначається за формулою

(1.9)

де п₀ – тривалість опалювального періоду (кількість діб) за числом днів із стійкою середньою добовою температурою зовнішнього повітря 8 °С і нижче (приймається за СНиП 2.01.01–82).

За формулою (1.8) визначаємо середню витрату теплоти у ватах на опалення, попередньо прийнявши: t_ср.о = – 1°С; t_ро = – 20°С; t_вн = 18 °С; п₀ = 190, річну витрату визначаємо за формулою (1.9):

Вентиляція:

Середня витрата теплоти у ватах за опалювальний період на вентиляцію обчислюється за формулами:

при вентиляції без обмеження

(1.10)

при вентиляції з обмеженням

(1.11)

Річна витрата теплоти в джоулях на вентиляцію з обмеженням і без обмеження визначається за формулою

(1.12)

де z – усереднене за опалювальний період число годин роботи системи вентиляції протягом доби (для громадських будівель при відсутності точних даних z=16 год.).

Визначаємо середню витрату теплоти у ватах за опалювальний період на вентиляцію: .