Помощь студентам в учебе
Совершенствование тепловой схемы жилого района Новосинеглазово в Советском районе г. Челябинска при работе 2-х котельных в летнем и аварийном режимах
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ 9
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 10
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ В ППУ ИЗОЛЯЦИИ
РОССИИ И ЕВРОПЕ 13
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ЖИЛОГО
РАЙОНА НОВОСИНЕГЛАЗОВО Г. ЧЕЛЯБИНСКА 16
4.1Теплотехнический расчет 16
4.1.1 Исходные данные 16
4.1.2 Расчет часовых нагрузок на отопление, вентиляцию и
горячее водоснабжение 21
4.1.3 Расчет тепловых нагрузок в отопительный период ( при ава -
рийном режиме) 22
4.1.4 Расчет тепловых нагрузок на горячее водоснабжение 28
4.2 Гидравлический расчет тепловых сетей 34
4.3 Построение пьезометрических графиков 35
5 НАУЧНАЯ ЧАСТЬ. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 38
5.1 Расчет толщины стенок трубопроводов 38
5.2 Расчет толщины тепловой изоляции 38
5.3 Расчет потерь тепловой энергии через изолированные
поверхности трубопроводов тепловых сетей 41
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 46
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 50
8 АВТОМАТИЗАЦИЯ 53
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 56
9.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 56
9.2 Безопасность производственных процессов и оборудования 57
9.2.1 Мероприятия по снижению рисков получения травм и
и возникновения аварий 57
9.2.2 Применение средств индивидуальной защиты и
производственная санитария 60
9.2.3 Электробезопасность 61
9.2.4 Пожарная безопасность при производстве работ 62
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 63
10.1 Технико-экономический расчеты 63
10.1.1 Расчеты капитальных и текущих затрат тепловой сети, проложенной в непроходном канале с теплоизоляцией минеральная вата 63
10.1.2 Расчеты капитальных и текущих затрат тепловой сети бесканальной прокладки полиэтиленовых труб в пенополиуретановой изоляции 67
10.1.3 Сравнение двух вариантов прокладки тепловых сетей 70
10.2 Управленческие решения 71
10.2.1 Анализ необходимости разработки решений по системе
управления совершенствования схемы теплоснабжения 71
10.2.2 STEEP - анализ внешних факторов необходимости
разработки проекта системы управления 72
10.2.3 SWOT - анализ (качественный анализ вариантов
проектных решений) 76
10.3 Планирование целей предприятия и проекта 80
10.3.1Планирование целей предприятия в пирамиде целеполагания предприятия 81
10.3.2 Планирование целей проекта в дереве целей 81
10.3.3 Модель поля сил эффективности реализации проекта 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 87
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Таблицы гидравлических расчетов тепловых сетей от котельной по ул. Челябинская,39-Б 91
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Таблицы гидравлических расчетов тепловых сетей от котельной по ул. Станционная,3а 94
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Ленточный график Ганта 98
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ 9
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 10
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ. ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ В ППУ ИЗОЛЯЦИИ
РОССИИ И ЕВРОПЕ 13
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ЖИЛОГО
РАЙОНА НОВОСИНЕГЛАЗОВО Г. ЧЕЛЯБИНСКА 16
4.1Теплотехнический расчет 16
4.1.1 Исходные данные 16
4.1.2 Расчет часовых нагрузок на отопление, вентиляцию и
горячее водоснабжение 21
4.1.3 Расчет тепловых нагрузок в отопительный период ( при ава -
рийном режиме) 22
4.1.4 Расчет тепловых нагрузок на горячее водоснабжение 28
4.2 Гидравлический расчет тепловых сетей 34
4.3 Построение пьезометрических графиков 35
5 НАУЧНАЯ ЧАСТЬ. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 38
5.1 Расчет толщины стенок трубопроводов 38
5.2 Расчет толщины тепловой изоляции 38
5.3 Расчет потерь тепловой энергии через изолированные
поверхности трубопроводов тепловых сетей 41
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 46
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 50
8 АВТОМАТИЗАЦИЯ 53
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 56
9.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 56
9.2 Безопасность производственных процессов и оборудования 57
9.2.1 Мероприятия по снижению рисков получения травм и
и возникновения аварий 57
9.2.2 Применение средств индивидуальной защиты и
производственная санитария 60
9.2.3 Электробезопасность 61
9.2.4 Пожарная безопасность при производстве работ 62
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 63
10.1 Технико-экономический расчеты 63
10.1.1 Расчеты капитальных и текущих затрат тепловой сети, проложенной в непроходном канале с теплоизоляцией минеральная вата 63
10.1.2 Расчеты капитальных и текущих затрат тепловой сети бесканальной прокладки полиэтиленовых труб в пенополиуретановой изоляции 67
10.1.3 Сравнение двух вариантов прокладки тепловых сетей 70
10.2 Управленческие решения 71
10.2.1 Анализ необходимости разработки решений по системе
управления совершенствования схемы теплоснабжения 71
10.2.2 STEEP - анализ внешних факторов необходимости
разработки проекта системы управления 72
10.2.3 SWOT - анализ (качественный анализ вариантов
проектных решений) 76
10.3 Планирование целей предприятия и проекта 80
10.3.1Планирование целей предприятия в пирамиде целеполагания предприятия 81
10.3.2 Планирование целей проекта в дереве целей 81
10.3.3 Модель поля сил эффективности реализации проекта 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 87
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Таблицы гидравлических расчетов тепловых сетей от котельной по ул. Челябинская,39-Б 91
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Таблицы гидравлических расчетов тепловых сетей от котельной по ул. Станционная,3а 94
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Ленточный график Ганта 98
Согласно Распоряжению Правительства РФ от 13.11.2009 № 1715 - Р «Об энергетической стратегии России на период до 2030 года» стратегическими целями развития теплоснабжения являются:
• достижение высокого уровня комфорта в жилых, общественных и производственных помещениях, включая количественный и качественный рост комплекса услуг по теплоснабжению (отопление, хладоснабжение, вентиляция, кондиционирование, горячее водоснабжение), высокий соответствующий ведущим европейским странам уровень обеспеченности населения и отраслей экономики страны этим комплексом услуг при доступной их стоимости;
• кардинальное повышение технического уровня систем теплоснабжения на основе инновационных, высокоэффективных технологий и оборудования;
• сокращение непроизводительных потерь тепла и расходов топлива;
• обеспечение управляемости, надежности, безопасности и экономичности теплоснабжения;
• снижение негативного воздействия на окружающую среду.
Результаты реализации энергетической стратегии России на период до 2030 года в сфере развития теплоснабжения являются неудовлетворительными.
За прошедший период ситуация в указанной сфере ухудшилась, несмотря на принятие целого ряда решений, которые оказались не подкреплены в достаточной степени необходимыми организационными мерами, материальнотехнической базой и финансовыми средствами.
За прошедший период выросли показатели износа основных фондов теплоснабжения, в особенности это коснулось тепловых сетей, протяженность которых сократилась на 7 процентов ( более чем на 13,5 тыс. км ), увеличились потери в тепловых сетях (с 14 до 20 процентов), а также значительно вырос расход электроэнергии на перекачку теплоносителя (до 40 кВт час /Гкал).
К числу основных проблем в указанной сфере относятся:
• неудовлетворительное состояние систем теплоснабжения, характеризующееся высоким износом основных фондов, особенно теплосетей, недостаточной надежностью функционирования, большими энергетическими потерями и негативным воздействием на окружающую среду;
• потребность в крупных инвестициях для обеспечения надежного теплоснабжения при необходимости одновременного ограничения роста стоимости услуг этой сферы;
• организационная разобщенность объектов и систем теплоснабжения - отсутствие единой государственной политики в этом секторе, прежде всего научно-технической и инвестиционной;
• необходимость институциональной перестройки всей системы теплоснабжения для вывода ее из кризиса и успешного функционирования в рыночных условиях.
Для стратегических целей развития коммунальной отрасли, в частности тепловых сетей, необходимо тщательно подходить к реконструкции и модернизации действующих систем теплоснабжения.
Одним из ключевых вопросов реконструкции существующих тепловых сетей является технико-экономическое обоснование эффективности инвестиций в повышение надежности теплоснабжения потребителей.
Анализ данных эксплуатирующих организаций тепловых сетей показывает, что в большинстве случаев фактическое значение параметра потока отказов существенно превышает нормативные показатели. Это значит, что надежность этих сетей не удовлетворяет нормам и требует повышения. В последнее время остро ставятся вопросы реконструкции тепловых сетей для оптимизации теплоснабжения потребителей, особенно снабжаемых теплотой от тупиковых систем. Анализ реальных схем подключения показывает, что многие существующие жилые здания подключены к таким сетям без техникоэкономического обоснования длины ответвлений от основной магистрали и не входят в оптимальный радиус действия данного теплоисточника.
Одним из ключевых вопросов данной проблемы является техникоэкономическое обоснование эффективности инвестиций в повышение надежности теплоснабжения потребителей. Повышение надежности достигается различными путями:
• прокладываются дополнительные перемычки, если возможно закольцевать существующую тупиковую систему трубопроводов;
• перекладываются проблемные участки подземной сети трубопроводов, ранее подверженные местному ремонту, затоплениям, с выявленными коррозионными дефектами поверхности;
• изменяются условия прокладки трубопроводов: ветки тепловой сети (ТС) подземной прокладки, не выдерживающие параметры надежности, перекладываются надземным способом, т. к. срок службы (надежность) воздушных прокладок значительно выше;
• при недостаточной мощности теплоисточника (причинами могут выступать досрочный выход из строя оборудования, снижение тепловой мощности из -за несбалансированной работы, подключение абонентов, тепловая нагрузка которых превышает фактическую свободную тепловую мощность источника, и т.п.) - демонтаж существующей ветки с переводом потребителя на автономное теплоснабжение, что исключает зависимость снабжения потребителя теплоносителем от надежности работы ТС.
Что касается повышенных тепловых потерь, то они объясняются не только тем, что в России в основном (90 %) трубопроводов тепловых сетей имеют тепловую изоляцию из минеральной ваты, которая к тому же в 30 — 50 % случаев повреждена или вообще разрушена, а также постоянным или периодическим затоплением каналов, т.к. при увлажненной тепловой изоляции в несколько раз повышается величина тепловых потерь
...
• достижение высокого уровня комфорта в жилых, общественных и производственных помещениях, включая количественный и качественный рост комплекса услуг по теплоснабжению (отопление, хладоснабжение, вентиляция, кондиционирование, горячее водоснабжение), высокий соответствующий ведущим европейским странам уровень обеспеченности населения и отраслей экономики страны этим комплексом услуг при доступной их стоимости;
• кардинальное повышение технического уровня систем теплоснабжения на основе инновационных, высокоэффективных технологий и оборудования;
• сокращение непроизводительных потерь тепла и расходов топлива;
• обеспечение управляемости, надежности, безопасности и экономичности теплоснабжения;
• снижение негативного воздействия на окружающую среду.
Результаты реализации энергетической стратегии России на период до 2030 года в сфере развития теплоснабжения являются неудовлетворительными.
За прошедший период ситуация в указанной сфере ухудшилась, несмотря на принятие целого ряда решений, которые оказались не подкреплены в достаточной степени необходимыми организационными мерами, материальнотехнической базой и финансовыми средствами.
За прошедший период выросли показатели износа основных фондов теплоснабжения, в особенности это коснулось тепловых сетей, протяженность которых сократилась на 7 процентов ( более чем на 13,5 тыс. км ), увеличились потери в тепловых сетях (с 14 до 20 процентов), а также значительно вырос расход электроэнергии на перекачку теплоносителя (до 40 кВт час /Гкал).
К числу основных проблем в указанной сфере относятся:
• неудовлетворительное состояние систем теплоснабжения, характеризующееся высоким износом основных фондов, особенно теплосетей, недостаточной надежностью функционирования, большими энергетическими потерями и негативным воздействием на окружающую среду;
• потребность в крупных инвестициях для обеспечения надежного теплоснабжения при необходимости одновременного ограничения роста стоимости услуг этой сферы;
• организационная разобщенность объектов и систем теплоснабжения - отсутствие единой государственной политики в этом секторе, прежде всего научно-технической и инвестиционной;
• необходимость институциональной перестройки всей системы теплоснабжения для вывода ее из кризиса и успешного функционирования в рыночных условиях.
Для стратегических целей развития коммунальной отрасли, в частности тепловых сетей, необходимо тщательно подходить к реконструкции и модернизации действующих систем теплоснабжения.
Одним из ключевых вопросов реконструкции существующих тепловых сетей является технико-экономическое обоснование эффективности инвестиций в повышение надежности теплоснабжения потребителей.
Анализ данных эксплуатирующих организаций тепловых сетей показывает, что в большинстве случаев фактическое значение параметра потока отказов существенно превышает нормативные показатели. Это значит, что надежность этих сетей не удовлетворяет нормам и требует повышения. В последнее время остро ставятся вопросы реконструкции тепловых сетей для оптимизации теплоснабжения потребителей, особенно снабжаемых теплотой от тупиковых систем. Анализ реальных схем подключения показывает, что многие существующие жилые здания подключены к таким сетям без техникоэкономического обоснования длины ответвлений от основной магистрали и не входят в оптимальный радиус действия данного теплоисточника.
Одним из ключевых вопросов данной проблемы является техникоэкономическое обоснование эффективности инвестиций в повышение надежности теплоснабжения потребителей. Повышение надежности достигается различными путями:
• прокладываются дополнительные перемычки, если возможно закольцевать существующую тупиковую систему трубопроводов;
• перекладываются проблемные участки подземной сети трубопроводов, ранее подверженные местному ремонту, затоплениям, с выявленными коррозионными дефектами поверхности;
• изменяются условия прокладки трубопроводов: ветки тепловой сети (ТС) подземной прокладки, не выдерживающие параметры надежности, перекладываются надземным способом, т. к. срок службы (надежность) воздушных прокладок значительно выше;
• при недостаточной мощности теплоисточника (причинами могут выступать досрочный выход из строя оборудования, снижение тепловой мощности из -за несбалансированной работы, подключение абонентов, тепловая нагрузка которых превышает фактическую свободную тепловую мощность источника, и т.п.) - демонтаж существующей ветки с переводом потребителя на автономное теплоснабжение, что исключает зависимость снабжения потребителя теплоносителем от надежности работы ТС.
Что касается повышенных тепловых потерь, то они объясняются не только тем, что в России в основном (90 %) трубопроводов тепловых сетей имеют тепловую изоляцию из минеральной ваты, которая к тому же в 30 — 50 % случаев повреждена или вообще разрушена, а также постоянным или периодическим затоплением каналов, т.к. при увлажненной тепловой изоляции в несколько раз повышается величина тепловых потерь
...
Для надежности теплоснабжения жилого района Новосинеглазово г. Челябинска принято решение о возможности подачи теплоты потребителям жилого района в аварийном и летнем режимах от одного из 2-х действующих теплоисточников - котельных по ул. Станционная, 3а и ул. Челябинская, 39-Б. В работе разработан вариант строительства перемычки в ТК 7 по ул. Кирова - Челябинская.
В период выполнения ВКР были проведены следующие исследования и расчеты:
1Теплотехнический расчет с определением часовых нагрузок тепла на отопление , вентиляцию и горячее водоснабжение в аварийном и летнем режимах работы котельных. Суммарный часовой расход тепла аварийного режима на отопление и вентиляцию составляет 27,17 Гкал/час, суммарный часовой расход летнего режима на ГВС составляет 9,1 Гкал/час;
2 Гидравлические расчеты тепловых магистралей - определены потери давления на участках трубопроводов от источников до конечных потребителей расчетных магистралей. Потери давления в расчетных магистралях с учетом потери давления на конечном потребителе составили 35 м вод. ст., данная величина меньше создаваемого перепада существующими сетевыми насосами на источниках теплоснабжения. Построены пьезометрические графики с существующими диаметрами трубопроводов и с переложенными участками трубопроводов ;
3 Расчет толщины стенок и тепловой изоляции полиэтиленовых труб;
4 Расчет потерь тепловой энергии через изолированные поверхности трубопроводов тепловых сетей по двум вариантам;
5 Предложены следующие конструктивные решения:
• трубопроводы ТЕХСТРОЙ TR из полиэтилена повышенной теплостой-кости PE - RTтип II в пенополиуретановой изоляции с системой оперативного дистанционного контроля (ОДК);
• метод прокладки - бесканальный , подземный;
• запорная арматура марки LD - дисковые затворы при диаметрах трубопроводов более 200 мм и шаровые краны при диаметрах менее 200 мм включительно;
• неподвижные опоры и компенсация температурных удлинений для данного типа трубопроводов не требуется;
6 Для уменьшения потерь давления на участках трубопроводов от каждого теплового источника до конечного потребителя предусмотрены перекладки магистральных трубопроводов :
Участок - строительство тепловой сети 2Ду 400 мм по ул. Челябинской от ТК 5 до ТК 7 протяженностью L=277,0 м;
Участок 2 -строительство тепловой сети 2 Ду 400 мм. по ул. Кирова отТК 13 до ТК 7, протяженностью L=323,0 м ; ТК 7 Предложена система оперативного дистанционного контроля (ОДК) теплоизоляционного покрытия трубопроводов в ППУ изоляции. Наличие системы ОДК на трубопроводах ППУ изоляции позволяет предотвращать аварии и сокращать до минимума расходы на проведение ремонтных работ;
8 Решения по энергосбережению приняты в соответствии с Федеральным Законом РФ от 23.11. 2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» . Основными мероприятиями по энергосбережению являются:
• устройство перемычки в ТК 7 для подачи теплоты потребителям жилого района Новосинеглазово в летнем режиме на нужды горячего водоснабжения от одной котельной, вместо двух в настоящее время;
• в отопительный сезон при аварийном останове одной из 2-х котельных будет обеспечена циркуляция теплоносителя в контуре теплоснабжения всего жилого района на период ликвидации аварийной ситуации;
• монтаж отечественных труб ТЕХСТРОЙ TR из полиэтилена повышенной теплостойкости PE - RT тип II в пенополиуретановой изоляции с системой оперативного дистанционного контроля подземным бесканальным методом;
-теплоизоляция трубопроводов и запорной арматуры в тепловых камерах комбинированной системой Изоллат - эффект с использованием жидкой теплоизоляции Изоллат
В период выполнения ВКР были проведены следующие исследования и расчеты:
1Теплотехнический расчет с определением часовых нагрузок тепла на отопление , вентиляцию и горячее водоснабжение в аварийном и летнем режимах работы котельных. Суммарный часовой расход тепла аварийного режима на отопление и вентиляцию составляет 27,17 Гкал/час, суммарный часовой расход летнего режима на ГВС составляет 9,1 Гкал/час;
2 Гидравлические расчеты тепловых магистралей - определены потери давления на участках трубопроводов от источников до конечных потребителей расчетных магистралей. Потери давления в расчетных магистралях с учетом потери давления на конечном потребителе составили 35 м вод. ст., данная величина меньше создаваемого перепада существующими сетевыми насосами на источниках теплоснабжения. Построены пьезометрические графики с существующими диаметрами трубопроводов и с переложенными участками трубопроводов ;
3 Расчет толщины стенок и тепловой изоляции полиэтиленовых труб;
4 Расчет потерь тепловой энергии через изолированные поверхности трубопроводов тепловых сетей по двум вариантам;
5 Предложены следующие конструктивные решения:
• трубопроводы ТЕХСТРОЙ TR из полиэтилена повышенной теплостой-кости PE - RTтип II в пенополиуретановой изоляции с системой оперативного дистанционного контроля (ОДК);
• метод прокладки - бесканальный , подземный;
• запорная арматура марки LD - дисковые затворы при диаметрах трубопроводов более 200 мм и шаровые краны при диаметрах менее 200 мм включительно;
• неподвижные опоры и компенсация температурных удлинений для данного типа трубопроводов не требуется;
6 Для уменьшения потерь давления на участках трубопроводов от каждого теплового источника до конечного потребителя предусмотрены перекладки магистральных трубопроводов :
Участок - строительство тепловой сети 2Ду 400 мм по ул. Челябинской от ТК 5 до ТК 7 протяженностью L=277,0 м;
Участок 2 -строительство тепловой сети 2 Ду 400 мм. по ул. Кирова отТК 13 до ТК 7, протяженностью L=323,0 м ; ТК 7 Предложена система оперативного дистанционного контроля (ОДК) теплоизоляционного покрытия трубопроводов в ППУ изоляции. Наличие системы ОДК на трубопроводах ППУ изоляции позволяет предотвращать аварии и сокращать до минимума расходы на проведение ремонтных работ;
8 Решения по энергосбережению приняты в соответствии с Федеральным Законом РФ от 23.11. 2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» . Основными мероприятиями по энергосбережению являются:
• устройство перемычки в ТК 7 для подачи теплоты потребителям жилого района Новосинеглазово в летнем режиме на нужды горячего водоснабжения от одной котельной, вместо двух в настоящее время;
• в отопительный сезон при аварийном останове одной из 2-х котельных будет обеспечена циркуляция теплоносителя в контуре теплоснабжения всего жилого района на период ликвидации аварийной ситуации;
• монтаж отечественных труб ТЕХСТРОЙ TR из полиэтилена повышенной теплостойкости PE - RT тип II в пенополиуретановой изоляции с системой оперативного дистанционного контроля подземным бесканальным методом;
-теплоизоляция трубопроводов и запорной арматуры в тепловых камерах комбинированной системой Изоллат - эффект с использованием жидкой теплоизоляции Изоллат
