Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛОГО КОМПЛЕКСА В ПЕРСПЕКТИВНОЙ ЗОНЕ ЗАСТРОЙКИ ГОРОДА ЧЕЛЯБИНСКА
|
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ИСТОЧНИКА
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В ПЕРСПЕКТИВНОЙ ЗОНЕ ЗАСТРОЙКИ
ГОРОДА ЧЕЛЯБИНСКА 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 10
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И 'ЗАРУБЕЖНЫХ КОТЕЛЬНЫХ
АГРЕГАТОВ 12
4 РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В ПЕРСПЕКТИВНОЙ
ЗОНЕ ЗАСТРОЙКИ ГОРОДА ЧЕЛЯБИНСКА 16
4.1 Расчет тепловых нагрузок на отопление и ГВС 16
4.1.1 Расчет часовых тепловых нагрузок на отопление 16
4.1.2 Расчет часовых тепловых нагрузок на ГВС 20
4.1.3 Годовой расход тепловой энергии 24
4.1.4 Расчет температур в подающем и обратном трубопроводах и построение температурного графика 26
4.1.5 Расчет расходов сетевой воды и построение графика расходов... 29
4.2 Расчет тепловой схемы котельной 32
4.3 Тепловой расчет котельных агрегатов RSD - 2000 и RSD - 2500 35
4.3.1 Тепловой расчет котельного агрегата RSD - 2000 36
4.3.1.1 Расчет объемов продуктов сгорания топлива 36
4.3.1.2 Расчет энтальпий продуктов сгорания газа и воздуха 38
4.3.1.3 Тепловой баланс 39
4.3.2 Тепловой расчет котельного агрегата RSD - 2500 40
4.3.2.1 Расчет объемов продуктов сгорания топлива 41
4.3.2.2 Расчет энтальпий продуктов сгорания газа и воздуха 43
4.3.2.3 Тепловой баланс 44
4.4 Схема химводоподготовки 45
4.5 Выбор вспомогательного оборудования 46
4.5.1 Выбор сетевого насоса 46
4.5.2 Выбор мембранного расширительного бака 50
4.5.3 Выбор подпиточного насоса 50
4.5.4 Выбор горелочного устройства 51
5 СРАВНЕНИЕ ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ С ЦЕЛЬЮ СНИЖЕНИЯ
РАСХОДА ТОПЛИВА 165
6 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИ'РЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 60
6.1 Описание работы функциональной схемы автоматики источника теп- лоснабже-
ния 61
6.1.1 Шкаф автоматического управления «ШАУ» 61
6.1.2 Насосы котлового контура 61
6.1.3 Насосы сетевого контура 62
6.1.4 Подпиточная насосная установка 62
6.1.5 Предусмотренные блокировки работы насосов 62
6.1.6 Ручной режим работы насосов 63
6.1.7 Аварийный режим работы насосов 63
6.1.8 Принцип работы электромагнитного клапана газа 63
6.1.9 Учёт тепловой энергии 64
6.1.10 Учет расхода природного газа 64
6.1.11 Диспетчеризация 64
6.2 Контрольно-измерительные приборы 65
6.2.1 Приборы для измерения температуры 65
6.2.2 Приборы для измерения давления 66
6.2.3 приборы для измерения расхода 66
6.2.4 Приборы для измерения уровня. Сигнализаторы уровня 67
6.2.5 Приборы для измерения загазованности 67
6.3 Сигнализация, защита и блокировка 67
6.3.1 Сигнализация по СО 67
6.3.2 Сигнализация по СН4 68
6.4 Регулирование параметров 68
6.5 Блокировка котельных агрегатов 68
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 70
7.1 Определение минимальной высоты дымовой трубы 71
8 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 75
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬСНОСТИ 78
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЯ 81
10.1 Технико-экономический расчет вариантов повышения
энергетической эффективности разработки индивидуального источника теплоснабжения 81
10.1.1 Смета капитальных затрат на разработку индивидуального
источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска ROSSEN RSD 81
10.1.2 Смета капитальных затрат на разработку источника тепло
снабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска SUPERAC 84
10.1.3 Расчет текущих затрат по варианту разработки индивидуаль
ного источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска ROSSEN RSD .87
10.1.4 Расчет текущих затрат по варианту разработки индивидуаль
ного источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска SUPERAC 89
10.1.5 Выбор лучшего варианта технического решения 91
10.2 SWOT-анализ вариантов технических решений 91
10.3 Планирование целей предприятия и проекта 94
10.3.1 Планирование целей проекта в дереве целей 94
10.3.2 Ленточный график Ганта по реализации целей проекта „ 95
10.4 Сравнение вариантов технических решений 97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 100
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ИСТОЧНИКА
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В ПЕРСПЕКТИВНОЙ ЗОНЕ ЗАСТРОЙКИ
ГОРОДА ЧЕЛЯБИНСКА 8
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 10
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И 'ЗАРУБЕЖНЫХ КОТЕЛЬНЫХ
АГРЕГАТОВ 12
4 РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В ПЕРСПЕКТИВНОЙ
ЗОНЕ ЗАСТРОЙКИ ГОРОДА ЧЕЛЯБИНСКА 16
4.1 Расчет тепловых нагрузок на отопление и ГВС 16
4.1.1 Расчет часовых тепловых нагрузок на отопление 16
4.1.2 Расчет часовых тепловых нагрузок на ГВС 20
4.1.3 Годовой расход тепловой энергии 24
4.1.4 Расчет температур в подающем и обратном трубопроводах и построение температурного графика 26
4.1.5 Расчет расходов сетевой воды и построение графика расходов... 29
4.2 Расчет тепловой схемы котельной 32
4.3 Тепловой расчет котельных агрегатов RSD - 2000 и RSD - 2500 35
4.3.1 Тепловой расчет котельного агрегата RSD - 2000 36
4.3.1.1 Расчет объемов продуктов сгорания топлива 36
4.3.1.2 Расчет энтальпий продуктов сгорания газа и воздуха 38
4.3.1.3 Тепловой баланс 39
4.3.2 Тепловой расчет котельного агрегата RSD - 2500 40
4.3.2.1 Расчет объемов продуктов сгорания топлива 41
4.3.2.2 Расчет энтальпий продуктов сгорания газа и воздуха 43
4.3.2.3 Тепловой баланс 44
4.4 Схема химводоподготовки 45
4.5 Выбор вспомогательного оборудования 46
4.5.1 Выбор сетевого насоса 46
4.5.2 Выбор мембранного расширительного бака 50
4.5.3 Выбор подпиточного насоса 50
4.5.4 Выбор горелочного устройства 51
5 СРАВНЕНИЕ ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ С ЦЕЛЬЮ СНИЖЕНИЯ
РАСХОДА ТОПЛИВА 165
6 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИ'РЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 60
6.1 Описание работы функциональной схемы автоматики источника теп- лоснабже-
ния 61
6.1.1 Шкаф автоматического управления «ШАУ» 61
6.1.2 Насосы котлового контура 61
6.1.3 Насосы сетевого контура 62
6.1.4 Подпиточная насосная установка 62
6.1.5 Предусмотренные блокировки работы насосов 62
6.1.6 Ручной режим работы насосов 63
6.1.7 Аварийный режим работы насосов 63
6.1.8 Принцип работы электромагнитного клапана газа 63
6.1.9 Учёт тепловой энергии 64
6.1.10 Учет расхода природного газа 64
6.1.11 Диспетчеризация 64
6.2 Контрольно-измерительные приборы 65
6.2.1 Приборы для измерения температуры 65
6.2.2 Приборы для измерения давления 66
6.2.3 приборы для измерения расхода 66
6.2.4 Приборы для измерения уровня. Сигнализаторы уровня 67
6.2.5 Приборы для измерения загазованности 67
6.3 Сигнализация, защита и блокировка 67
6.3.1 Сигнализация по СО 67
6.3.2 Сигнализация по СН4 68
6.4 Регулирование параметров 68
6.5 Блокировка котельных агрегатов 68
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 70
7.1 Определение минимальной высоты дымовой трубы 71
8 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 75
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬСНОСТИ 78
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЯ 81
10.1 Технико-экономический расчет вариантов повышения
энергетической эффективности разработки индивидуального источника теплоснабжения 81
10.1.1 Смета капитальных затрат на разработку индивидуального
источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска ROSSEN RSD 81
10.1.2 Смета капитальных затрат на разработку источника тепло
снабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска SUPERAC 84
10.1.3 Расчет текущих затрат по варианту разработки индивидуаль
ного источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска ROSSEN RSD .87
10.1.4 Расчет текущих затрат по варианту разработки индивидуаль
ного источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска SUPERAC 89
10.1.5 Выбор лучшего варианта технического решения 91
10.2 SWOT-анализ вариантов технических решений 91
10.3 Планирование целей предприятия и проекта 94
10.3.1 Планирование целей проекта в дереве целей 94
10.3.2 Ленточный график Ганта по реализации целей проекта „ 95
10.4 Сравнение вариантов технических решений 97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 100
В настоящее время в Челябинской области ведется активное строительство жилых и административных зданий, развивается энергетическая промышленность, а также улучшаются тепловые сети и инфраструктура в целом [1].
Один из наиболее важных аспектов при сооружении зданий - его теплоснабжение. Теплообеспечение сооружений является неотъемлемой частью современного строительства. Благодаря этому необходимость потребителя в горячем водоснабжении, вентиляции, и, в некоторых случаях - теплотехнических нуждах, удовлетворяется.
Строительство - это активный и достаточно трудоемкий процесс, который включает в себя различные факторы, среди которых прослеживается подбор строительных материалов, выбор местности, составление плана здания, электроснабжение и теплообеспечение сооружения. Поэтому в Челябинской области распространены локальные блочные котельные, которые предназначены для обеспечения тепловой энергией отдельных микрорайонов, частных домов, административных зданий, производственных цехов и т.д. [2].
Путем сравнения коэффициента полезного действия котельных агрегатов, работающих на различном топливе, было доказано, что оборудование, работающее на газовом топливе, являются одними из наиболее энергоэффективных. Строительство блочных котельных с агрегатами, использующими такое оборудование является целесообразным не только с точки зрения энергопотребления и экономии, но и с точки зрения экологичности, ведь загрязнение от продуктов сгорания данного топлива минимально.
Полная автоматизация блочной котельной предусматривает регулирование температуры воздуха в помещении и горячего водоснабжения. Благодаря энергосберегающим технологиям снижается расход топлива и теплоносителя, а также затраты на обслуживание оборудования.
В связи со строительством нового жилого комплекса возникает необходимость сооружения блочной котельной для теплообеспечения зданий, так как тепловой энергии, которая используется соседними микрорайонами, не хватает.
Один из наиболее важных аспектов при сооружении зданий - его теплоснабжение. Теплообеспечение сооружений является неотъемлемой частью современного строительства. Благодаря этому необходимость потребителя в горячем водоснабжении, вентиляции, и, в некоторых случаях - теплотехнических нуждах, удовлетворяется.
Строительство - это активный и достаточно трудоемкий процесс, который включает в себя различные факторы, среди которых прослеживается подбор строительных материалов, выбор местности, составление плана здания, электроснабжение и теплообеспечение сооружения. Поэтому в Челябинской области распространены локальные блочные котельные, которые предназначены для обеспечения тепловой энергией отдельных микрорайонов, частных домов, административных зданий, производственных цехов и т.д. [2].
Путем сравнения коэффициента полезного действия котельных агрегатов, работающих на различном топливе, было доказано, что оборудование, работающее на газовом топливе, являются одними из наиболее энергоэффективных. Строительство блочных котельных с агрегатами, использующими такое оборудование является целесообразным не только с точки зрения энергопотребления и экономии, но и с точки зрения экологичности, ведь загрязнение от продуктов сгорания данного топлива минимально.
Полная автоматизация блочной котельной предусматривает регулирование температуры воздуха в помещении и горячего водоснабжения. Благодаря энергосберегающим технологиям снижается расход топлива и теплоносителя, а также затраты на обслуживание оборудования.
В связи со строительством нового жилого комплекса возникает необходимость сооружения блочной котельной для теплообеспечения зданий, так как тепловой энергии, которая используется соседними микрорайонами, не хватает.
В результате выполнения ВКР был предложен проект разработки источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска.
Сравнительный анализ показал, что котлоагрегаты отечественного производства фирмы ROSSEN имеют ряд преимуществ наряду с котлами итальянского производства фирмы IVAR INDUSRTY. При одинаковой мощности оборудование имеет более высокий КПД, больший водяной объем, меньший вес, могут работать при большем давлении, и, что не менее важно, намного дешевле своих иностранных аналогов. Также сроки поставки котельного оборудования в сравнении с зарубежным аналогом меньше (так как исключается доставка до России). Таким образом, выбор был сделан в пользу отечественного производителя.
В специальной части выпускной квалификационной работы были произведены основные расчеты: тепловых нагрузок на отопление и ГВС, расчет годового расхода тепловой энергии, расчет температур в подающем и обратном трубопроводах и построение температурного графика, расчет расходов сетевой воды и построение графика расходов, расчет тепловой схемы котельной, тепловой расчет котельных агрегатов RSD - 2000 и RSD - 2500.
По результатам расчета выбраны сетевые насосы, подпиточная насосная установка и горелочные устройства для котлоагрегатов, а также мембранные расширительные баки.
По рассчитанным укрупненным показателям тепловых нагрузок на дома, сооруженных по образцу 97 серии, было определено, что необходимое теплообеспечение должно составлять 5000 кВт. Общая установленная мощность котельной 7МВт.
В разделе НИР рассмотрено сравнение горелочных устройств с целью снижения расхода топлива. По результатам расчета было определено, что расход воздуха и природного газа за счет большей площади сечения для прохода воздуха выше у горелочного устройства Lamborghini 310 PM/M -E.F10, чем у SIB UNIGAZ R92A. Как результат, Lamborghini 310 PM/M -E.F10 выше скорость истечения газа, глубина проникновения газовых струй и диаметр расширившейся струи. Данные показатели указывают на неэкономичность использования устройства Lamborghini 310 PM/M -E.F10, следовательно, к исполнению проекта принято горелочное устройство SIB UNIGAZ R92A.
В разделе КИПиА рассмотрена система автоматизации котельной. Описаны режимы работы котлов, сетевых насосов, насосов котлового контура и подпиточных насосов. Указаны защитные мероприятия технологического оборудования котельной и режимы их работы. Также рассмотрены контрольно-измерительные приборы учета тепловой энергии и природного газа, а также описана система диспетчеризации и обязанности диспетчера.
На основании полученных данных в разделе экологии можно сделать вывод о том, что необходимо три дымовых трубы для каждого из котлоагрегатов диаметром 0,5 м и 0,45м и высотой 12м. Выбранный материал трубы позволит избежать конденсирования за счет снижения разницы температур благодаря утеплителю в составе. Максимальная концентрация оксида азота в дымовых газах cno = 0,013 мг/м3, что не превышает максимально разовую ПДК этого вещества в атмосферном воздухе.
Согласно описанию в разделе энергосбережения источник теплоснабжения является энергоэффективным сооружением за счет отсутствия тепловых сетей, полной автоматизации и наличия погодозависимого регулирования по температурному графику для контролирования технологического процесса. КБТа предусматривает различное оборудование и мероприятия для с точки зрения энергосбережения, которые позволяют снизить до минимума перерасход топлива и сократить число обслуживающего персонала.
Разрабатываемый источник теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска соответствует всем нормам и правилам. Имеет категорию Г по надёжности отпуска теплоты потребителя, степень огнестойкости - IV, предел огнестойкости R45. Класс конструктивной пожарной опасности С0. По надежности отпуска теплоты потребителя относится ко второй категории
В разделе «Экономика и управление» была обоснована целесообразность предлагаемой разработки источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска. Для этого были сопоставлены варианты: разработка индивидуального источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска ROSSEN RSD и разработка источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска SUPERAC, определены капитальные и текущие затраты на реализацию проекта, составлен график Г анта, а также SWOT-анализ для двух вариантов. По результатам расчетов экономических показателей был выбрано лучшее техническое решение в пользу первого варианта.
Сравнительный анализ показал, что котлоагрегаты отечественного производства фирмы ROSSEN имеют ряд преимуществ наряду с котлами итальянского производства фирмы IVAR INDUSRTY. При одинаковой мощности оборудование имеет более высокий КПД, больший водяной объем, меньший вес, могут работать при большем давлении, и, что не менее важно, намного дешевле своих иностранных аналогов. Также сроки поставки котельного оборудования в сравнении с зарубежным аналогом меньше (так как исключается доставка до России). Таким образом, выбор был сделан в пользу отечественного производителя.
В специальной части выпускной квалификационной работы были произведены основные расчеты: тепловых нагрузок на отопление и ГВС, расчет годового расхода тепловой энергии, расчет температур в подающем и обратном трубопроводах и построение температурного графика, расчет расходов сетевой воды и построение графика расходов, расчет тепловой схемы котельной, тепловой расчет котельных агрегатов RSD - 2000 и RSD - 2500.
По результатам расчета выбраны сетевые насосы, подпиточная насосная установка и горелочные устройства для котлоагрегатов, а также мембранные расширительные баки.
По рассчитанным укрупненным показателям тепловых нагрузок на дома, сооруженных по образцу 97 серии, было определено, что необходимое теплообеспечение должно составлять 5000 кВт. Общая установленная мощность котельной 7МВт.
В разделе НИР рассмотрено сравнение горелочных устройств с целью снижения расхода топлива. По результатам расчета было определено, что расход воздуха и природного газа за счет большей площади сечения для прохода воздуха выше у горелочного устройства Lamborghini 310 PM/M -E.F10, чем у SIB UNIGAZ R92A. Как результат, Lamborghini 310 PM/M -E.F10 выше скорость истечения газа, глубина проникновения газовых струй и диаметр расширившейся струи. Данные показатели указывают на неэкономичность использования устройства Lamborghini 310 PM/M -E.F10, следовательно, к исполнению проекта принято горелочное устройство SIB UNIGAZ R92A.
В разделе КИПиА рассмотрена система автоматизации котельной. Описаны режимы работы котлов, сетевых насосов, насосов котлового контура и подпиточных насосов. Указаны защитные мероприятия технологического оборудования котельной и режимы их работы. Также рассмотрены контрольно-измерительные приборы учета тепловой энергии и природного газа, а также описана система диспетчеризации и обязанности диспетчера.
На основании полученных данных в разделе экологии можно сделать вывод о том, что необходимо три дымовых трубы для каждого из котлоагрегатов диаметром 0,5 м и 0,45м и высотой 12м. Выбранный материал трубы позволит избежать конденсирования за счет снижения разницы температур благодаря утеплителю в составе. Максимальная концентрация оксида азота в дымовых газах cno = 0,013 мг/м3, что не превышает максимально разовую ПДК этого вещества в атмосферном воздухе.
Согласно описанию в разделе энергосбережения источник теплоснабжения является энергоэффективным сооружением за счет отсутствия тепловых сетей, полной автоматизации и наличия погодозависимого регулирования по температурному графику для контролирования технологического процесса. КБТа предусматривает различное оборудование и мероприятия для с точки зрения энергосбережения, которые позволяют снизить до минимума перерасход топлива и сократить число обслуживающего персонала.
Разрабатываемый источник теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска соответствует всем нормам и правилам. Имеет категорию Г по надёжности отпуска теплоты потребителя, степень огнестойкости - IV, предел огнестойкости R45. Класс конструктивной пожарной опасности С0. По надежности отпуска теплоты потребителя относится ко второй категории
В разделе «Экономика и управление» была обоснована целесообразность предлагаемой разработки источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска. Для этого были сопоставлены варианты: разработка индивидуального источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска ROSSEN RSD и разработка источника теплоснабжения в перспективной зоне застройки города Челябинска SUPERAC, определены капитальные и текущие затраты на реализацию проекта, составлен график Г анта, а также SWOT-анализ для двух вариантов. По результатам расчетов экономических показателей был выбрано лучшее техническое решение в пользу первого варианта.
