АННОВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ КРЫШНОЙ
КОТЕЛЬНОЙ ДЛЯ БИЗНЕС-ЦЕНТРА ПО УЛ. КРАСНОАРМЕЙСКОЙ В ГОРОДЕ ЧЕЛЯБИНСКЕ 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 9
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ В ОБЛАСТИ КОТЕЛЬНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 11
4 РАЗРАБОТКА КРЫШНОЙ КОТЕЛЬНОЙ ДЛЯ БИЗНЕС-ЦЕНТРА ПО
УЛ. КРАСНОАРМЕЙСКОЙ В ГОРОДЕ ЧЕЛЯБИНСКЕ 16
4.1 Определение удельных тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и
ГВС 16
4.1.1 Отопительная тепловая нагрузка 16
4.1.2 Вентиляционная тепловая нагрузка 19
4.1.3 Расход теплоты на горячее водоснабжение 20
4.1.4 Расчёт суммарных тепловых нагрузок 21
4.1.5 Расчет годового отпуска теплоты 22
4.2 Расчёт температурного графика и расходов сетевой воды 23
4.2.1 Расчет температур сетевой воды 23
4.2.2 Расчет расходов сетевой воды 27
4.3 Расчет тепловой схемы котельной 28
4.4 Выбор котельного агрегата 31
4.4.1 Исходные данные для выбора типа котла 32
4.4.2 Низкотемпературный водогрейный котел Vitoplex 200 32
4.4.3 Атмосферный низкотемпературный водогрейный газовый котел
Vitogas 100-F 34
4.5 Тепловой расчет котла 36
4.5.1 Состав и количество продуктов сгорания 37
4.5.2 Расчет энтальпий продуктов сгорания 39
4.5.3 Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива 39
4.5.4 Тепловой расчет топочной камеры 41
4.5.5 Расчет дымогарных труб 46
4.5.6 Проверка теплового баланса 49
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 51
5.1 Основные мероприятия по энергосбережению в котельных 51
5.2 Меры по энергосбережению, применяемые в крышной котельной 52
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 56
6.1 Определение объемов продуктов сгорания топлива 56
6.2 Расчет максимальной приземной концентрации выбросов из дымовой
трубы 59
6.3 Расчет выброса оксидов азота 59
6.4 Расчет минимальной высоты дымовой трубы 61
ТАЦИЯ7 АВТОМАТИЗАЦИЯ - ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, ЗАЩИТА И
АВТОМАТИКА 69
7.1 Система автоматизации котлов 69
7.2.Система защиты оборудования котла 70
7.3 Сигнализация 71
7.4 Автоматическое регулирование 71
7.5 Простейшая принципиальная функциональная схема автоматического
регулирования котла Vitoplex 200 72
7.6 Комплектация водогрейного котла Vitoplex 200 74
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 75
8.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов 75
8.2 Общие требования безопасности при работе в котельной 77
8.3 Требования безопасности перед началом работы в котельной 78
8.4 Требования безопасности во время работы в котельной 78
8.5 Требования безопасности в аварийных ситуациях 78
8.6 Меры безопасности при эксплуатации крышных котельных 79
8.7 Электробезопасность 79
8.8 Заземление и уравнивание потенциалов 81
8.9 Молниезащита 81
8.10 Пожаровзрывобезопасность 82
8.11 Мероприятия по снижению шума и вибрации 84
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 86
9.1 Определение сравнительной экономической эффективности применения
методов сооружения нового объекта теплоэнергетики 86
9.1.1 Определение капитальных затрат по двум сопоставимым
вариантам 86
9.1.2 Определение текущих затрат по двум сопоставимым вариантам 90
9.1.3 Определение экономической эффективности строительства
крышной котельной 92
9.2 SWOT - анализ вариантов технических решений 92
9.3 Оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов крышной котельной
для бизнес-центра по ул. Красноармейской 94
9.4 Модель дерева целей проекта разработки крышной котельной для
бизнес-центра по ул. Красноармейской в г. Челябинске 95
9.5 Планирование мероприятий по реализации проекта (График Ганта) 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 101
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. График Ганта по реализации целей проекта 105
С каждым днем плотность городской застройки увеличивается. Растут новые жилые кварталы, а вместе с тем, появляется необходимость в сооружении административных зданий - бизнес-центров, которые служат рабочими местами для жителей. Бизнес-центры, в основном, строятся многоэтажными, а следовательно, при проектировании таких зданий необходимо решить вопрос с выбором источника теплоснабжения.
В настоящее время в крупных городах теплоснабжение потребителей обеспечивается за счет тепловых электростанций. Дефицит топлива, энергоемкость производств, экологическая перегрузка региона обостряют энергетическую проблему области.
Потребители тепла проявляют все больший интерес к эффективности использования котельного оборудования. Прослеживается четкая тенденция к возрастанию роли индивидуальных источников теплоснабжения, которые зачастую являются более экономичными по сравнению с ТЭЦ или централизованными котельными. Стоимость производимого тепла в индивидуальных котельных, как правило, в 2-3 раза ниже по сравнению централизованными источниками тепла. В связи с этим в последние годы на российском рынке значительно вырос спрос на автоматизированные котлы малой мощности. Причинами возрастания такого спроса являются также отсутствие резервов в существующих тепловых сетях.
В большинстве случаев запросы потребителей на такое оборудование удается удовлетворить, используя котлы мощностью до 6,5 МВт, при этом наиболее приемлемыми для отопительных котельных, исходя из соображений экономичности, надежности, безопасности и простоты эксплуатации, является автоматизированные водогрейные котлы с температурой воды на выходе 95-115 0С. В настоящее время на российском рынке появился большой выбор как отечественного, так и импортного котельного оборудования.
Отдельное внимание среди индивидуальных источников теплоснабжения заслуживают крышные котельные. Они возводятся на кровле здания, и обеспечивают его теплом и ГВС.
Крышные котельные имеют множество преимуществ. Они позволяют повысить энергосбережение на 25-30 %. Такие источники теплоснабжения более экономичны, так как протяженность тепловых сетей отсутствует, а, следовательно, отсутствуют и потери в сетях.
На улице Красноармейской города Челябинска было принято решение возвести бизнес-центр. В качестве источника тепловой энергии для него было решено разработать крышную котельную, которая и будет служить объектом исследования ВКР. Целью работы является предложение разработки крышной котельной для бизнес-центра.
Задачи работы:
- обоснование актуальности выбора крышной котельной в качестве источника тепловой энергии здания бизнес-центра;
- определение тепловых нагрузок и мощности котлов;- предложение тепловой схемы котельной;
- выполнение ряда технических расчетов (расчет тепловой схемы котельной, определение выбросов и минимальной высоты дымовой трубы);
- технико-экономической обоснование строительства предложенной котельной и расчет годового экономического эффекта.
В результате выполнения ВКР была предложена разработка крышной котельной для здания бизнес-центра по ул. Красноармейской в г. Челябинске.
Для вновь сооружаемого здания встал вопрос о выборе источника теплоснабжения. Район строительства имеет плотную застройку. Резервы тепловых мощностей для возможности подключения проектируемого здания к существующим тепловым сетям минимальны. Тепловые сети находятся в изношенном состоянии и имеют место колоссальные теплопотери в них. Решение выбрать для здания биз- нес-центра такой автономный источник теплоснабжения, как крышная котельная, стало наиболее эффективным и целесообразным.
Было проведено сравнение отечественных и зарубежных передовых технологий и решений в области котельного оборудования, в результате которого было выявлено, что рынок котельного оборудования очень богат. Водогрейных трехходовых котлов имеется большое количество. Существуют такие российские аналоги предлагаемым в работе котлам Vitoplex 200, как котлы ТЕРМОТЕХНИК компании «Энтророс» и котлы КВ-ГМ Дорогобужского котельной завода. В данном разделе былы описаны преимущества и недостатки котлов различных заводов- изготовителей, рассмотрен их принцип. Котельное оборудование различных производителей имеет свои особенности, однако компания Viessmann хорошо зарекомендовала себя на этом рынке как производитель надежного, простого в эксплуатации и экологичного оборудования, а выбор в рассматриваемой котельной именно этих котлов обусловлен желанием заказчика и его предыдущим удачным опытом по эксплуатации оборудования фирмы Viessmann.
В спецчасти работы были произведены следующие расчеты: вычислена мощность котельной путем определения тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжения здания бизнес-центра, а также рассчитан годовой отпуск теплоты; определены температуры и расходы сетевой воды с учетом качественного регулирования по совмещенной нагрузке, построены соответствующие графики, рассчитана тепловая схема котельной для пяти расчетных режимов: максимально зимнего, при температуре наиболее холодного месяца tHXM, при температуре излома температурного графика ?НИ, при температуре начала отопительного периода t=+8 °С и летнего режимов. По результатам этого расчета выбраны типы и производительность котельных агрегатов - два низкотемпературных водогрейных котла, работающих на газообразном топливе Vitoplex 200, мощностью 440 кВт каждый, и атмосферный низкотемпературный газовый водогрейный котел Vitogas 100-F мощностью 84 кВт, который самостоятельно будет покрывать тепловые нагрузки на нужды горячего водоснабжения в летний период. В работе были приведены технические характеристики и выполнен тепловой расчет водогрейного котла Vitoplex 200.
По итогам раздела энергосбережении можно сказать, что крышная котельная является энергоэффективным источником теплоснабжения, за счет отсутствия тепловых сетей, погодозависимого регулирования и полной автоматизации, благодаря которой котельная работает без обслуживающего персонала. В крышной ко-
тельной для бизнес-центра по ул. Красноармейской в г. Челябинске реализуются такие энергосберегающие мероприятия, как использование современного теплоизоляционного материала «Энергофлекс», снижение потерь теплоты с уходящими газами за счет своевременной очистки внутренних и наружных поверхностей нагрева от загрязнений, применение проверенного и качественного насосного оборудования «Grundfoss».
В экологическом разделе была определена максимальная приземистая концентрация выбросов из дымовой трубы, рассчитано количество выбросов оксидов азота, и произведен расчет минимальной высоты дымовой трубы, которая удовлетворяет условию См < ПДК.
В разделе автоматизации были рассмотрены основные принципы автоматизации котлов, виды систем автоматического регулирования (САР), системы защиты, сигнализации и автоматического регулирования водогрейных котлов, описана простейшая принципиальная функциональная схема автоматического регулирования и комплектация автоматики котла Vitoplex 200.
В разделе БЖД было оценено влияние потенциально опасных и вредных производственных факторов, рассмотрены общие требования техники безопасности при работе в котельной, требования электро- и пожаровзрывоопасности, устройство заземления и молниезащиты, а также мероприятия по снижению шума и вибрации.
Необходимость экономико-управленческого раздела была обусловлена определением экономической целесообразности предлагаемой в ВКР разработки крышной котельной. Для экономического обоснования были сопоставлены предлагаемый вариант с запиткой здания бизнес-центра от существующих городских тепловых сетей, определены величины капитальных затрат, текущих затрат и общего годового экономического эффекта, оценены движущие и сдерживающие силы, составлен график Ганта. Положительная величина годового экономического эффекта свидетельствует о том, что решение, предлагаемое в выпускной квалификационной работе о разработке крышной котельной для бизнес-центра является эффективным
Таким образом, цель работы достигнута, задачи - решены.
Результаты работы рекомендованы к использованию для разработки и внедрения проекта строительства крышной котельной для здания бизнес-центра по ул. Красноармейской в городе Челябинске.
1 Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации. Введён в действие 27.11.2009 // Российская газета № 5050 27 ноября 2009 г. - 2009.
2 ГОСТ 10704-91 ГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 99 с.
3 ГОСТ 12.0.003-80. Опасные и вредные производственные факторы. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1980.
4 ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общие требования к безопасности. - М.: Изд- во стандартов, 1983.
5 ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. - М.: Стандартинформ, 2006.
6 ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - М.: Изд-во стандартов, 1988.
7 ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ И - 01.12.81; 02.06.90. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. - М.: Стандартинформ, 2007.
8 ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования. - М.: Изд-во стандартов, 1990.
9 ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ И - 1.01.86. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защит. - М.:ИПК Изд-во стандартов, 2001.
10 ГОСТ 21.404-85. СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. - Введ. 1986-0101. - М.: Стандартинформ, 2007.
11 ОСТ 36.13-90. Щиты и пульты автоматизации технологических процессов. Общие технические условия. - Введ. 1991-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1991.
12 ПБ 10-574-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. - Утв. Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору, 2008.
13 Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кГс/см2), водогрейных котлов и водоподогревате- лей с температурой нагрева воды не выше 388 К. - Утв. Минстроем России, 1993.
14 ПУЭ. Правила устройства электроустановок. - Утв. Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 №204.
15 РД 24.031.120-91. Методические указания. Нормы качества сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов. Организация водно-химического режима и химического контроля. Руководящий документ по стандартизации. - Введ. 1991-07-01.
..63