Помощь студентам в учебе
Разработка источника теплоснабжения для промышленной площадки ЗАО «Режевский кабельный завод» города Реж Свердловской области
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ИСТОЧНИКА
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 7
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 8
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 10
4 РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 13
4.1 Определение тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и ГВС
промышленной площадки ЗАО «Режевской кабельный завод» 13
4.1.1 Сезонная нагрузка 14
4.1.2 Круглогодичная нагрузка 17
4.1.3 Расчет годового потребления тепловой энергии 20
4.2 Расчёт и построение температурного графика котельной 22
4.2.1 Расчет температурного графика 22
4.2.2 Определение расходов сетевой воды 27
4.3 Расчет тепловой схемы котельной 28
4.3.1 Функционирование тепловой схемы котельной промышленной
площадки ЗАО «Режевской кабельный завод» 28
4.3.2 Расчет тепловой схемы источника теплоснабжения
при максимальном режиме работы 29
4.3.3 Расчет тепловой схемы источника теплоснабжения на режим
работы при средней за отопительный период температуре 33
4.3.4 Расчет тепловой схемы котельной на летний режим работы 35
4.4 Тепловой расчет котельного агрегата 38
4.4.1 Расчет теоретических объемов воздуха и продуктов
сгорания 39
4.4.2 Коэффициент избытка воздуха и объемы дымовых газов
по газоходам 40
4.4.3 Расчет энтальпий продуктов сгорания газа и воздуха 41
4.4.4 Расчет теплового баланса котла 42
4.4.5 Тепловой расчет топки 44
4.4.6 Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева 48
4.4.7 Тепловой расчет жаровой трубы 57
4.4.8 Тепловой расчет поворотной камеры 60
4.4.9 Расчетная невязка теплового баланса 63
5 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА 65
5.1 Расчет теплового баланса здания склада 68
5.1.1 Теплотехнический расчет ограждающей конструкции 68
5.1.2 Расчет потерь тепла через ограждающие конструкции 75
5.1.3 Расчет расхода тепла на нагрев инфильтрирующего воздуха 77
5.2 Выбор тепловой пушки для отопления здания склада 78
5.3 Оценка экономической эффективности выбора системы
теплоснабжения здания склада 79
5.3.1 Вариант применения газовой тепловой пушки 79
5.3.2 Вариант использования тепловой энергии водогрейной котельной 81
5.3.3 Сравнение вариантов проектных решений 82
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 83
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 89
7.1 Расчет высоты дымовой трубы на зимний режим работы 89
7.2 Расчет высоты дымовой трубы на летний режим работы 96
7.3 Утилизация сточных вод 97
8 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 98
8.1 Автоматизация водогрейного котельного агрегата 99
8.2 Система автоматизации и диспетчеризации водогрейной котельной 101
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 102
9.1 Пожарная безопасность котельной 104
9.2 Электробезопасность котельной 105
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 106
10.1 Сметы капитальных затрат реализации проекта 106
10.2 Сметы текущих затрат реализации проекта 108
10.3 Сравнение вариантов проектных решений 111
10.4 Модель ранжирования проблем теплоэнергетики и теплотехники . . 111
10.5 Модель причинно-следственной диаграммы 113
10.6 Качественный анализ вариантов проектных решений 113
10.7 Модель пирамиды целеполагания 115
10.8 Модель дерева целей проекта 116
10.9 Оценка движущих и сдерживающих сил реализации проекта 117
10.10 Планирование мероприятий по реализации проекта
(график Ганта) 118
10.11 Основные показатели энергетической, экологической
и экономической эффективности 120
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 121
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 123
... ПРИЛОЖЕНИЯ отсутствуют
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ИСТОЧНИКА
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 7
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 8
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 10
4 РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 13
4.1 Определение тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и ГВС
промышленной площадки ЗАО «Режевской кабельный завод» 13
4.1.1 Сезонная нагрузка 14
4.1.2 Круглогодичная нагрузка 17
4.1.3 Расчет годового потребления тепловой энергии 20
4.2 Расчёт и построение температурного графика котельной 22
4.2.1 Расчет температурного графика 22
4.2.2 Определение расходов сетевой воды 27
4.3 Расчет тепловой схемы котельной 28
4.3.1 Функционирование тепловой схемы котельной промышленной
площадки ЗАО «Режевской кабельный завод» 28
4.3.2 Расчет тепловой схемы источника теплоснабжения
при максимальном режиме работы 29
4.3.3 Расчет тепловой схемы источника теплоснабжения на режим
работы при средней за отопительный период температуре 33
4.3.4 Расчет тепловой схемы котельной на летний режим работы 35
4.4 Тепловой расчет котельного агрегата 38
4.4.1 Расчет теоретических объемов воздуха и продуктов
сгорания 39
4.4.2 Коэффициент избытка воздуха и объемы дымовых газов
по газоходам 40
4.4.3 Расчет энтальпий продуктов сгорания газа и воздуха 41
4.4.4 Расчет теплового баланса котла 42
4.4.5 Тепловой расчет топки 44
4.4.6 Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева 48
4.4.7 Тепловой расчет жаровой трубы 57
4.4.8 Тепловой расчет поворотной камеры 60
4.4.9 Расчетная невязка теплового баланса 63
5 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА 65
5.1 Расчет теплового баланса здания склада 68
5.1.1 Теплотехнический расчет ограждающей конструкции 68
5.1.2 Расчет потерь тепла через ограждающие конструкции 75
5.1.3 Расчет расхода тепла на нагрев инфильтрирующего воздуха 77
5.2 Выбор тепловой пушки для отопления здания склада 78
5.3 Оценка экономической эффективности выбора системы
теплоснабжения здания склада 79
5.3.1 Вариант применения газовой тепловой пушки 79
5.3.2 Вариант использования тепловой энергии водогрейной котельной 81
5.3.3 Сравнение вариантов проектных решений 82
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 83
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 89
7.1 Расчет высоты дымовой трубы на зимний режим работы 89
7.2 Расчет высоты дымовой трубы на летний режим работы 96
7.3 Утилизация сточных вод 97
8 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА 98
8.1 Автоматизация водогрейного котельного агрегата 99
8.2 Система автоматизации и диспетчеризации водогрейной котельной 101
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 102
9.1 Пожарная безопасность котельной 104
9.2 Электробезопасность котельной 105
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 106
10.1 Сметы капитальных затрат реализации проекта 106
10.2 Сметы текущих затрат реализации проекта 108
10.3 Сравнение вариантов проектных решений 111
10.4 Модель ранжирования проблем теплоэнергетики и теплотехники . . 111
10.5 Модель причинно-следственной диаграммы 113
10.6 Качественный анализ вариантов проектных решений 113
10.7 Модель пирамиды целеполагания 115
10.8 Модель дерева целей проекта 116
10.9 Оценка движущих и сдерживающих сил реализации проекта 117
10.10 Планирование мероприятий по реализации проекта
(график Ганта) 118
10.11 Основные показатели энергетической, экологической
и экономической эффективности 120
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 121
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 123
... ПРИЛОЖЕНИЯ отсутствуют
Теплоснабжение Российской Федерации является наиболее социально значимым фактором, обусловленным достаточно суровыми климатическими условиями. В тоже время отрасль теплоснабжения является наиболее значимой с точки
зрения потребления топливно-энергетических ресурсов. Более 40% энергоресурсов приходится на потребление области производства тепловой энергии. Поэтому,
в соответствии с принятым в основу выпускной квалификационной работы Федеральным законом от 23 ноября 2009 года ФЗ №261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», энергетика России направлена на
максимально эффективное использование первичных энергетических ресурсов.
Ежегодно значительное количество тепловой энергии теряется при транспортировке по разветвленным, протяженным и недостаточно изолированным тепловым сетям от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) до потребителя, что напрямую влияет
на конечную стоимость тепловой энергии.
Согласно утвержденной Правительством Российской Федерации «Энергетической стратегией России на период до 2030 года» планируется постепенный переход на децентрализованные системы теплоснабжения. Функции обеспечения
потребителей тепловой энергией частично перейдут от существующих ТЭЦ к
полностью автоматизированным блочно-модульным котельным заводской готовности. Этот переход обоснован тем, что оборудование действующих тепловых
станций претерпевает физический и моральный износ, вследствие чего коэффициент полезного действия таких ТЭЦ невысок. Во-вторых, причинной данного
перехода является нецелесообразность прокладки тепловых сетей от существующего источника теплоснабжения до отдаленного объекта теплового потребления с
экономической и технологической точки зрения. Также использование автономного источника теплоснабжения позволяет снизить отрицательное воздействие на
окружающую среду, за счет снижения выбросов загрязняющего вещества.
При разработке современной автоматизированной котельной появляется возможность проектирования ее таким образом, чтобы покрывать тепловые нагрузки
потребления, с учетом роста требуемых производственных мощностей.
Использование систем децентрализованного теплоснабжения позволяет снизить тариф на покупку тепловой энергии для потребителей, так как согласно Федеральному закону от 9 июня 2010 года ФЗ№190 «О теплоснабжении» верхнее
значение тарифной ставки будет устанавливаться как минимальная цена, при которой происходит окупаемость мероприятий по реализации проекта строительства источника теплоснабжения.
зрения потребления топливно-энергетических ресурсов. Более 40% энергоресурсов приходится на потребление области производства тепловой энергии. Поэтому,
в соответствии с принятым в основу выпускной квалификационной работы Федеральным законом от 23 ноября 2009 года ФЗ №261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», энергетика России направлена на
максимально эффективное использование первичных энергетических ресурсов.
Ежегодно значительное количество тепловой энергии теряется при транспортировке по разветвленным, протяженным и недостаточно изолированным тепловым сетям от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) до потребителя, что напрямую влияет
на конечную стоимость тепловой энергии.
Согласно утвержденной Правительством Российской Федерации «Энергетической стратегией России на период до 2030 года» планируется постепенный переход на децентрализованные системы теплоснабжения. Функции обеспечения
потребителей тепловой энергией частично перейдут от существующих ТЭЦ к
полностью автоматизированным блочно-модульным котельным заводской готовности. Этот переход обоснован тем, что оборудование действующих тепловых
станций претерпевает физический и моральный износ, вследствие чего коэффициент полезного действия таких ТЭЦ невысок. Во-вторых, причинной данного
перехода является нецелесообразность прокладки тепловых сетей от существующего источника теплоснабжения до отдаленного объекта теплового потребления с
экономической и технологической точки зрения. Также использование автономного источника теплоснабжения позволяет снизить отрицательное воздействие на
окружающую среду, за счет снижения выбросов загрязняющего вещества.
При разработке современной автоматизированной котельной появляется возможность проектирования ее таким образом, чтобы покрывать тепловые нагрузки
потребления, с учетом роста требуемых производственных мощностей.
Использование систем децентрализованного теплоснабжения позволяет снизить тариф на покупку тепловой энергии для потребителей, так как согласно Федеральному закону от 9 июня 2010 года ФЗ№190 «О теплоснабжении» верхнее
значение тарифной ставки будет устанавливаться как минимальная цена, при которой происходит окупаемость мероприятий по реализации проекта строительства источника теплоснабжения.
В выпускной квалификационной работе был разработан вариант строительства источника теплоснабжения для промышленной площадки ЗАО «Режевской кабельный завод» города Реж Свердловской области.
В результате выполнения ВКР было дано обоснование и показана актуальность разработки автономного источника теплоснабжения, произведен обзор литературных источников, а также приведено сравнение отечественных и зарубежных передовых технологий в области котлостроения.
При разработке источника теплоснабжения был произведен расчет теплового
потребления производственных и административных зданий завода. Суммарная
выработка тепловой энергии на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения составила 7,67·105 МВт. Для качественного регулирования был выполнен расчет и построен график зависимости температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха.По полученным данным расчета
тепловых нагрузок было выбрано основное и вспомогательное оборудования.
В научно-исследовательской части выпускной квалификационной работы было предложено и обосновано мероприятие по применению тепловой пушки для
отопления здания склада кабельного завода. Был произведен расчет необходимого
теплового потребления склада, который составил 12,4 кВт. По этим данным была
выбрана тепловая пушка «Парма ТПГ-15» производственной мощностью 15 кВт.
Приведено сравнение капитальных и текущих затрат варианта применения тепловой пушки для отопления здания склада с вариантом использования тепловой
энергии водогрейной котельной, в результате которого первый вариант оказался
экономически целесообразнее.
В разделе «Энергосбережение» был произведен расчет экономии природного
газа за счет применения современной погодозависимой автоматики, а также представлен расчет экономии электроэнергии за счет применения частотного преобразователя сетевого насоса. Были рассмотрены мероприятия по экономии тепловой
энергии на участках производства, транспортировки и при передаче потребителю.
В главе «Вопросы экологии» был проведен расчет высоты дымовой трубы по
концентрации выбросов загрязняющего вещества. В результате расчета выбрана
дымовая труба высотой 20 метров и диаметром 500 мм. Концентрация окислов
азота при данной высоте трубы 0,01 мг/м3
, что не превышает значение максимально разовой ПДК.
Для обеспечения надежной и безаварийной эксплуатации водогрейной котельной в разделе 8 выпускной квалификационной работы была разработана схема автоматизации газового водогрейного котла Buderus Logano SK755-1200.
В главе 9 «Безопасность жизнедеятельности» были рассмотрены факторы,
воздействующие на технический персонал при эксплуатации котельной, а также
предложены мероприятия по снижению их воздействия.
В десятой главе приведен технико-экономический анализ строительства водогрейной котельной, который включает в себя сравнения двух вариантов котель-ных, одна из которых работает на каменном угле, а другая на природном газе. В
результате сравнения капитальные и текущие затраты строительства водогрейной
котельной, работающей на природном газе получились меньше. Проведен качественный анализ реализации вариантов проектных решений методом SWOTанализа. Для систематического определения причин возникновения проблем и
способов их решения была построена модель причинно-следственной диаграммы. Также было построено дерево целей проекта, поле движущих и сдерживающих сил, воздействующих на реализацию проекта, модель пирамиды целеполагания предприятия. Для наглядного планирования и представления на каком этапе в
данный момент находится реализация строительства водогрейной котельной был
построен ленточный график Ганта.
В графической части выпускной квалификационной работе представлены:
план котельной на отметке 0,000 и разрезы, продольный и поперечный разрез водогрейного котла фирмы Buderus Logano SK755-1200, тепловая схема котельной,
схема автоматизации водогрейного котла Buderus Logano SK755-1200, чертеж
трубопроводов и дренажей котельной на отметке 0,000, плакат по экономической
части работы, плакат по научно-исследовательской части работы.
В результате выполнения ВКР было дано обоснование и показана актуальность разработки автономного источника теплоснабжения, произведен обзор литературных источников, а также приведено сравнение отечественных и зарубежных передовых технологий в области котлостроения.
При разработке источника теплоснабжения был произведен расчет теплового
потребления производственных и административных зданий завода. Суммарная
выработка тепловой энергии на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения составила 7,67·105 МВт. Для качественного регулирования был выполнен расчет и построен график зависимости температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха.По полученным данным расчета
тепловых нагрузок было выбрано основное и вспомогательное оборудования.
В научно-исследовательской части выпускной квалификационной работы было предложено и обосновано мероприятие по применению тепловой пушки для
отопления здания склада кабельного завода. Был произведен расчет необходимого
теплового потребления склада, который составил 12,4 кВт. По этим данным была
выбрана тепловая пушка «Парма ТПГ-15» производственной мощностью 15 кВт.
Приведено сравнение капитальных и текущих затрат варианта применения тепловой пушки для отопления здания склада с вариантом использования тепловой
энергии водогрейной котельной, в результате которого первый вариант оказался
экономически целесообразнее.
В разделе «Энергосбережение» был произведен расчет экономии природного
газа за счет применения современной погодозависимой автоматики, а также представлен расчет экономии электроэнергии за счет применения частотного преобразователя сетевого насоса. Были рассмотрены мероприятия по экономии тепловой
энергии на участках производства, транспортировки и при передаче потребителю.
В главе «Вопросы экологии» был проведен расчет высоты дымовой трубы по
концентрации выбросов загрязняющего вещества. В результате расчета выбрана
дымовая труба высотой 20 метров и диаметром 500 мм. Концентрация окислов
азота при данной высоте трубы 0,01 мг/м3
, что не превышает значение максимально разовой ПДК.
Для обеспечения надежной и безаварийной эксплуатации водогрейной котельной в разделе 8 выпускной квалификационной работы была разработана схема автоматизации газового водогрейного котла Buderus Logano SK755-1200.
В главе 9 «Безопасность жизнедеятельности» были рассмотрены факторы,
воздействующие на технический персонал при эксплуатации котельной, а также
предложены мероприятия по снижению их воздействия.
В десятой главе приведен технико-экономический анализ строительства водогрейной котельной, который включает в себя сравнения двух вариантов котель-ных, одна из которых работает на каменном угле, а другая на природном газе. В
результате сравнения капитальные и текущие затраты строительства водогрейной
котельной, работающей на природном газе получились меньше. Проведен качественный анализ реализации вариантов проектных решений методом SWOTанализа. Для систематического определения причин возникновения проблем и
способов их решения была построена модель причинно-следственной диаграммы. Также было построено дерево целей проекта, поле движущих и сдерживающих сил, воздействующих на реализацию проекта, модель пирамиды целеполагания предприятия. Для наглядного планирования и представления на каком этапе в
данный момент находится реализация строительства водогрейной котельной был
построен ленточный график Ганта.
В графической части выпускной квалификационной работе представлены:
план котельной на отметке 0,000 и разрезы, продольный и поперечный разрез водогрейного котла фирмы Buderus Logano SK755-1200, тепловая схема котельной,
схема автоматизации водогрейного котла Buderus Logano SK755-1200, чертеж
трубопроводов и дренажей котельной на отметке 0,000, плакат по экономической
части работы, плакат по научно-исследовательской части работы.
