Курсовая. Курсовой проект_Источники. Розрахунок системи теплопостачання
 Скачать 0.87 Mb.
|
6 П'ЄЗОМЕТРИЧНИЙ ГРАФІК ВОДЯНОЇ ТЕПЛОВОЇ МЕРЕЖІП'єзометричний графік полегшує з'ясування гідравлічного режиму теплової мережі та абонентських систем. При виконанні практичного завдання у задачу входить розробка графіка основної магістралі теплової мережі (рис.3). Для побудови графіка керуються такими положеннями: - за початок координат приймаємо вісь мережевого насоса; - на горизонтальній осі графіка у масштабі відкладаємо довжину головної магістралі, будуємо профіль місцевості по трасі основної магістралі, наносимо на нього висоти приєднаних будівель; - на вертикальній осі відкладаємо напір  – напір на вході у мережевий насос. Для орієнтовних розрахунків даний напір можна приймати рівним 15÷20 м;- відкладаємо напір, що розвивається мережевим насосом –  . Його значення визначають за формулою: , ,де  – втрати напору в обладнанні і трубопроводах теплопідготовчої установки (котельні, ТЕЦ). Приймають  =20÷25 м. вод. ст,; – втрати натиску в подаючої і зворотній магістралі теплової мережі (згідно з гідравлічним розрахунком); –наявній напір кінцевого (останнього) споживача.Значення приймаємо: при незалежному і безелеваторному приєднанні 6÷10 м. вод. ст.; при елеваторному приєднанні 15÷20 м. вод. ст.;повний напір в подаючому трубопроводі теплової мережі:  . .повний напір в нагнітальному патрубку мережного насоса визначається  ; ;наявний напір мережевої води на виході з котельної складе:  ; ;- виходячи з результатів гідравлічного розрахунку будуємо графіки натисків в подаючому і зворотному трубопроводах теплової мережі, відкладаючи сумарні втрати натиску по кожній розрахунковій ділянці головної магістралі; - обираємо і наносимо на графік лінію статичного тиску. Нижня границя розташування лінії обмежується тим, щоб тиск у всіх споживачів не перевищував максимально допустимий (60 м. вод. ст. для чавунних радіаторів), особливо для споживачів розташованих в найнижчих точках району. Верхню межу лінії статичного тиску вибираємо так, щоб лінія була приблизно на 5 м вище найвищої будівлі, щоб уникнути утворення вакууму в верхніх поверхах систем опалення та їх часткового спорожнення. Після побудови п'єзометричного графіка вибираємо схеми приєднання споживачів до теплової мережі з урахуванням вимог, що пред'являються до режиму тисків в теплових мережах.  7 РОЗРАХУНОК ТЕПЛОВОЇ СХЕМИ КОТЕЛЬНІ З ВОДОГРІЙНИМИ КОТЛАМИРозрахунок теплової схеми котельної роблять після визначення теплових навантажень споживачів і гідравлічного розрахунку теплової мережі. У курсовому проекті розробляється принципово теплова схема котельної, основною ціллю розрахунку якої є: - визначення загальних теплових навантажень, що складаються з зовнішніх навантажень і витрат теплоти на власні потреби, розподіл цих навантажень між водогрійною і паровою частинами (при наявності) котельної для обгрунтування вибору основного устаткування; - визначення всіх теплових і масових потоків, необхідних для вибору допоміжного устаткування і визначення діаметрів трубопроводів і арматури; - визначення вихідних даних для подальших техніко-економічних розрахунків. Розрахунок теплової схеми котельної ведеться методом послідовних наближень. Для кожного з елементів теплової схеми складається рівняння теплового і матеріального балансу, рішення якого дозволяє визначити невідомі витрати і ентальпії. Загальне ув'язування цих рівнянь здійснюється упорядкуванням матеріального і теплового балансу деаератора, куди сходяться основні потоки робочого тіла. Ряд величин, необхідних для ув'язування теплової схеми, одержують із розрахунку елементів і пристроїв, пов'язаних із схемою. При відсутності деяких відомостей рядом величин можна попередньо задаватися, виходячи з досвіду проектування котельних. Наприклад, для визначення витрати пару або гарячої води на власні потреби котельної, рекомендується попередньо приймати такої величини витрат теплоти: на деаерацію живильної води і підігрів сирої і хімічно очищеної води в закритій системі теплопостачання від 7 до 10 % сумарної відпустки теплоти зовнішнім споживачам; на втрати теплоти усередині котельної 2 – 3 % тієї ж величини. Температури води можуть прийматися: вихідної води, що надходить у котельну в опалювальний період 5 0С, улітку 15 0С, води, яка йде на хімводоочиення 30 0С. Втрати води в теплових схемах при закритій системі теплопостачання приймаються рівними 1,5 – 2 % годинної витрати води в мережі. Розрахунок теплової схеми дозволяє визначити сумарну теплопродуктивність котельної при декількох режимах її роботи. По відомих сумарних витратах пари і гарячої води провадиться вибір типу, кількості і продуктивності котельних агрегатів, після чого вибирається допоміжне устаткування. Теплова схема котельної розраховується для таких характерних режимів: а) у випадку виробничо-опалювальної й опалювальної котельної це: I – максимально зимовий (розрахунковий) режим, що відповідає розрахунковій температурі зовнішнього повітря для проектування опалення; II – режим, що відповідає середній температурі найбільше холодного місяця; III – режим, що відповідає середній температурі зовнішнього повітря за опалювальний період; IV – режим, що відповідає температурі зовнішнього повітря в точці зламу температурного графіка мережної води. Якщо в котельної відсутнє навантаження гарячого водопостачання, то цей режим заміняється режимом, що означає закінчення опалювального періоду, тобто при зовнішній температурі рівної + 8 0С; V – літній режим; б) у випадку опалювальної котельної при наявності тільки опалювально-вентиляційного навантаження літній режим не враховується, тому що котельна в цей період не працює; в) у випадку виробничої котельний це максимальний-зимовий режим, режим при середній температурі найбільше холодного місяця і літнього режиму. Дані, отримані для I режиму, використовуються для вибору основного устаткування котельної. У курсовому проекті теплову схему розраховуємо для максимально зимового режиму. Котельні з водогрійними котлами (опалювальні котельні) роблять теплову енергію у виді гарячої води для теплопостачання споживачів. Нагрів мережної води провадиться безпосередньо у водогрійних котлах. Якщо резервним паливом є мазут, що подається в холодному стані, то для його розігріву у водогрійних котельних установлюються службові парові котли. При розробці і розрахунку теплових схем котелень із водогрійними котлами необхідно враховувати особливості їхньої конструкції й експлуатації. Надійність і економічність водогрійних котлів залежить від сталості витрати води через них, що не повинний знижуватися щодо встановленого заводом-виготовлювачем. Принципова теплова схема котельної з водогрійними котлами для закритої системи теплопостачання приведена на рис. 7.1. Вода з зворотної лінії теплової мережі з напором 0,2 – 0,4 МПа надходить у мережний насос 2. В усмоктувальну лінію мережного насоса подається підживильна вода насосом 6. Сюди ж надходить і гріюча вода після підігрівника хімічно очищеної води 9 і підігрівника сирої води 8. Потім мережна вода подається в котел 1. При роботі котлів можлива корозія поверхонь нагрівання внаслідок конденсації водяних парів і окислів сірки з димових газів. Щоб уникнути низькотемпературної і сіркокислотної корозії конвективних поверхонь нагрівання температура води на вході в котел при спаленні палив, що не містять сірку, повинна бути не менше 60 0С, малосіркових палив не менше 70 0С і високосіркових палив не менше 110 0С. Для підвищення температури води на вході в котел при температурах води нижче указаних, у схемі котельної передбачається подача гарячої води на вхід котла (рециркуляція) за допомогою рециркуляційного насоса 3. Для забезпечення розрахункової температури води в лінії, що подає, теплової мережі при всіх режимах роботи котельної, крім максимального-зимового, частина води зі зворотної лінії після насоса 2 надходить у магістраль, що подає, через лінію перепуску 4.  1 - водогрійний котел; 2 - насос мережної води; 3 – рециркуляційний насос; 4 – лінія перепуску; 5 - насос для сирої води; 6 – насос для підживлення; 7 – бак води з деаератора; 8 – підігрівник сирої води; 9 – підігрівник хім. очищеної води; 10 - деаератор; 11 - охолоджувач випару деаератора; 12 – ежектор; 13 – бак з робочою водою; 14 – насос для подавання робочої води. Рисунок 7.1 - Принципова теплова схема котельні з водогрійними котлами Для підживлення теплової мережі використовується підживильна вода яка підготовляється у вакуумному деаераторі 10. Сира вода насосом 5 подається в підігрівник 8, потім проходить хімводоочищення (водопідготовча установка - ВПУ), підігрівається в підігрівнику 9 і надходить у деаератор. Частина хімочищенної води підігрівається в охолоднику випара деаератора 11 і також надходить у деаератор. Вакуум у деаераторі підтримується за рахунок видалення пароповітряної суміші з колонки за допомогою водострумного ежектора 12, у контур якого включений бак робочої води ежектора 13 і насос робочої води ежектора 14. Після деаератора вода надходить у бак підживильної води 7 і підживильним насосом 6 подається в зворотну магістраль теплової мережі. Розрахунок теплової схеми робимо у такій послідовності. Складаємо таблицю 7.1 вихідних даних. Таблиця 7.1 – Вихідні дані для розрахунку теплової схеми котельної
Для визначення витрати гарячої води на власні потреби котельні рекомендується попередньо приймати такі величини витрат теплоти: на деаерацію живильної води і підігрів сирої і хімічно очищеної води при закритій системі теплопостачання від 7 до 10% сумарного відпуску теплової енергії зовнішнім споживачам; на втрати теплоти всередині котельні 2-3% тієї ж величини. Витрата теплоти на опалення і вентиляцію, МВт QОВ = QО + QВ , (7.1) QОВ = 30,456 + 0,0309 = 30,4869 МВт, де QО – розрахункова витрата теплоти на опалення споживачів, МВт; QВ – розрахункова витрата теплоти на вентиляцію споживачів, МВт. Сумарна витрата теплоти на опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання, МВт, Q = QОВ +QГВ, (7.2) Q = 30,4869 + 4,95 = 35,437 МВт, де QГВ – максимальна витрата теплоти на гаряче водопостачання, МВт. Визначаємо розрахункову витрату мережної води для потреб гарячого водопостачання при рівнобіжній схемі приєднання водопідігрівників, кг/с GГВ =  , (7.3)GГВ =  де 1 – розрахункова температура води, що подається, в трубопроводітеплової мережі, 0С, 2 – те ж у зворотному трубопроводі, 0С. При двохступінчастих схемах приєднання водопідігрівників, кг/с GГВ =  , (7.4)GГВ =  ,де t – температура гарячої води, подаваної споживачам,0С; t ХВ – температура холодної водопровідної води,0С. Визначаємо розрахункову витрату мережної води на потреби опалення і вентиляції, кг/с GОВ =  . (7.5)GОВ =  ,Сумарна розрахункова витрата мережної води G = GОВ + GГВ. (7.6) - при рівнобіжній схемі G = 91,017 + 14,778 = 105,795 кг/с; - при двохступінчастих схемах G = 91,017 + 0 = 91,017 кг/с. Для максимально зимового режиму при двохступінчатих схемах приєднання водопідігрівників GГВ у (7.6) дорівнює нулю. Визначаємо температура зворотної мережної води після підігрівників гарячого водопостачання, 0С: - при рівнобіжній схемі приєднання підігрівників 2ОБР = 2, 2ОБР = 70; - при двохступінчатих схемах приєднання підігрівників 2ОБР = 2 ‒  , (7.7) 2ОБР = 70 ‒  = 56,75,де - ККД підігрівника, приймається рівним 0,98. При відносно максимально зимової теплового навантаження на потреби ГВП до максимально зимової тепловим навантаженням на потреби опалення Qгв/Qо ≤ 0,2 приймають одноступінчасту послідовну схему підключення теплообмінників. Приклад підключення показаний на рис. 7.2, б. При відношенні Qгв/Qо ≥ 1,0 приймають паралельну схему підключення теплообмінників. Приклад підключення показаний на рис. 7.2, а. При відношенні 0,2 < Qгв/Qо < 1,0 приймають змішану двохступінчасту схему підключення теплообмінників. Приклад підключення показаний на рис. 7.2, в. З огляду на те, що Qгв/Qо = 2,4∙4,95/30,456 = 0,39 > 0,2 приймаємо до розрахунку змішану двохступінчасту схему підключення теплообмінників ГВП (рис. 7.2, в).  Рисунок 7.2 - Вибір схеми підключення місцевих теплообмінників ГВП Визначаємо витрату підживильної води, т/год GПОДП =  ∙G , (7.8)GПОДП =  = 5,713 т/год,де КТС – втрати води в системі теплопостачання, приймаються 1,5 – 2 % розрахункової витрати мережної води. Витрата сирої води на хімводоочищення, з урахуванням власних потреб, т/год GСВ = 1,25∙ GПОДП . (7.9) GСВ = 1,25∙5,713 = 7,141 т/год. Визначаємо температуру хімічно очищеної води, що надходить у деаератор,0С  1 - tГР) + t"ХОВ , (7.10) ‒ 75)0,98 + 18 = 51,1 0С , де  - попередньо прийнята витрата води, що гріє, на підігрівник хімічно очищеної води, т/год (можна прийняти GгрПОД = 0,45Gхов = 2,571 т/ч для зими);G'ХОВ – попередньо прийнята витрата хімічно очищеної води, т/год; 1 – розрахункова температура мережної води на виході з котла, 0С (при tРО); tГР – температура гріючої води після підігрівника хімічно очищеної води. Звичайно її приймають на 4 – 6 0С вище температури насичення при тиску в деаераторі; t"ХОВ – температура хімічно очищеної води, 0С. 11. З урахуванням підрахованих величин перевіряємо температуру сирої води перед хімводоочищенням, 0С   (7.11) 12. Витрату гріючої води на деаератор визначаємо з  деаератор визначається з рівняння теплового балансу = G'ХВО  + 1, (7.12)відкіля  . (7.13) т/ч13. Перевіряємо витрату хімічно очищеної води на підживлення  . (7.14) т/ч14. Витрата теплоти на підігрів сирої води, МВт  . (7.15) = 0,127 МВт.15. Витрата теплоти на підігрів хімічно очищеної води, МВт  , (7.16) = 0,4814 МВт.16. Витрата теплоти на деаератор, МВт  . (7.17) 17. Витрата теплоти на підігрів мазуту, МВт  , (7.18)де В – витрата мазуту на встановлені котли при відповідному режимі, кг/с;  - питома теплоємність мазуту (орієнтовно можна прийняти рівною 2 кДж/(кг К));  і  - температура мазуту після підігрівника і перед ним, оС.При відсутності даних про витрату палива, витрата теплоти на мазутне господарство, в залежності від потужності котельні, може орієнтовно прийматися від 0,6 до 1,4 МВт. Приймаємо 0,6 МВт. 18. Сумарна витрата теплоти в котельні  . (7.19) 19. Визначаємо витрату води через котли, т/год  (7.20) 20. Витрата води на рециркуляцію, т/год  . (7.21)21. Витрата води по перепускній лінії  (7.22)де  - температура води в лінії, що подає, після котлов. Для максимального-зимового режиму  , тобто  .22. Витрата води через зворотну лінію  . (7.23) = 389,69 т/год.23. Розрахункова витрата води через котли  . (7.24) .24. Оскільки частина гарячої води після котлів йде на підігрівники, у деаератор і на рециркуляцію, витрата мережної води на виході з котельної  . (7.25) 25. Визначаємо різницю між знайденим раніше й уточненою витратою мережної води, %  При розбіжності, менше 3 %, розрахунок вважається закінченим. Якщо розбіжність виходить більш 3 %, необхідно зробити перерахунок витрат гарячої води на власні потреби при тієї ж теплопродуктивносіи котельної. Для котельних із водогрійними котлами кількість установлюваних котлів, NВ, шт:  (7.26)КВГМ-10:  КВГМ-6,5:  де Q – сумарна витрата теплоти в котельної, МВт;  - номінальна теплопродуктивність одного водогрійного котла, МВт. Отримані значення числа котлів округляються до найближчих великих чисел. Для водогрійних котлів перевіряють розрахункову витрату води, т/год, через один котел  (5.27)КВГМ-10:  КВГМ-6,5:  де G' – розрахункова витрата води через котли, т/год. Порівняємо його з витратою, указаною заводом-виготовлювачем. Більш відповідний результатам котел КВГМ-6,5. Його і обираємо. Основні технічні характеристики водогрійних котлів приведені в додатках Г, Д, Ж [18]. ВИСНОВКИ1. Розраховані навантаження на опалення, вентиляцію і гаряче водопостачання житлових районів, громадських будівель.2. Побудовані графік навантажень за тривалістю і температурний графік теплової мережі. 3. Визначені витрати теплоносія. 4. Наведений гідравлічний розрахунок теплової мережі і побудований п’єзометричний графік. 5. Розрахована теплова схема джерела теплопостачання і вибрані водогрійні котли. ПЕРЕЛІК ДЖЕРЕЛ ПОСИЛАНЬ1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети / Е.Я.Соколов. – М.: Энергоиздат, 1982. – 376 с. 2. Сафонов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям / А.П.Сафонов. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 230 с. 3. Пешехонов Н. И. Проектирование теплоснабжения / Н. И. Пешехонов. – К.: Высшая шк.,1982. – 328 с. 4. Голубков Б.Н.Проектирование и эксплуатация установок кондиционирования воздуха и отопления/ Б. Н. Голубков, Т.М. Романова, В.А. Гусев. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 190 с. 5. Справочник проектировщика: проектирование тепловых сетей /под ред. А.А. Николаева. – М.: Стройиздат, 1965. – 359 с. 6. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей :справочник / В.И. Манюк, Я.И. Каплинский и др. – М.: Стройиздат, 1988. – 432 с. 7. Енін П.М.Теплопостачання (частина 1 «Теплові мережі та споруди») : навчальний посібник / П.М.Енін, Н.А.Швачко.-К.: Кондор, 2007. – 244с. 8. Шубин Е.П. Основные вопросы проектирования систем теплоснабжения городов / Е.П.Шубин. – М.: Энергия, 1979. – 360 с. 9. Шмидт В.А. Теплоснабжение городов / В.А. Шмидт. – М.: Стройиздат, 1976. – 288 с. 10.ДБН В. 2.5-67:2013 Опалення, вентиляція та кондиціювання. – Київ: Мінрегіон України, 2013 11. ДБН В. 2.5.-39:2008 Теплові мережі. – Київ: Мінрегіон України, 2009 12. ГОСТ 2.106 – 96. 13. Бузников Е. Ф. Производственные и отопительные котельные / Е. Ф. Бузников, К. Ф. Роддатис, Э. Я. Берзиньш. – М. : Энергоатомиздат, 1984. – 248 с. 14. Эстеркин Р. И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование / Р. И. Эстеркин. – Л. : Энергоатомиздат, 1989. – 280 с. 15. Алабовський О. М. Проектування котелень промислових прідпрємств / О. М. Алабовський, М. Ф. Боженко, Ю. В. Хоренженко. – К. : Вища школа, 1992. – 207 с. 16. СниП ІІ-35-76. Котельные установки. – М. : Стройиздат, 1977. 17. Розрахунок системи теплопостачання. У 2 ч. Частина 1 [Електронний ресурс]: методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу «Джерела теплопостачання промислових підприємств»для студентів галузі знань 14 «Електрична інженерія» спеціальності 144 «Теплоенергетика» очної та заочної форми навчання / уклад. В. І. Циганов. – Маріуполь: ПДТУ, 2018. – 35 с. – Режим доступу:http://umm.pstu.edu/handle/123456789/16265 18. Джерела теплопостачання промислових підприємств. Розрахунок системи теплопостачання [Електронний ресурс] : методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу «Джерела теплопостачання промислових підприємств» для студентів спеціальності 144 «Теплоенергетика» денної та заочної форм навчання : у 2-х ч. Частина 2 / укл. В. І. Циганов. – Маріуполь : ПДТУ, 2019. – 36 с. – Режим доступу: http://umm.pstu.edu/handle/123456789/17178 |
