Помощь студентам в учебе
Разработка системы теплоснабжения ТРК «Космос» г.Челябинск с целью энергосбережения топливно-энергетических ресурсов
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ВКР 8
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ РАЗРАБОТОК
ПО ТЕМЕ ВКР 9
2.1 Сравнение отечественных и зарубежных крышных котельных 9
2.2 Сравнение отечественных и зарубежных разработок в области
котельного оборудования 9
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 15
3.1 Расчет тепловых нагрузок 15
3.1.1 Определение тепловой нагрузки на отопление 16
3.1.2 Определение тепловой нагрузки на вентиляцию 17
3.1.3 Определение тепловой нагрузки на горячее водоснабжение... 18
3.2 Т епловая схема котельной 19
3.2.1 Описание тепловой схемы котельной 19
3.2.2 Расчет тепловой схемы котельной 21
3.3 Тепловой расчет котла Vitoplex 200 SX2A 26
3.3.1 Состав и количество продуктов сгорания 26
3.3.2 Расчет энтальпий продуктов сгорания 28
3.3.3 Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива 29
3.3.4 Т епловой расчет топочной камеры 30
3.3.5 Расчет дымогарных труб 36
3.3.6 Невязка теплового баланса 39
3.4 Выбор вспомогательного оборудования 39
3.4.1 Выбор насосов 39
3.4.2 Выбор теплообменников 40
3.4.3 Выбор расширительных и подпиточных баков 41
3.5 Водоснабжение и химводоподготовка 41
3.5.1 Описание системы водоснабжения и химводоподготовки.
Выбор основного и вспомогательного оборудования 41
3.5.2 Сточные воды котельной 43
4 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 45
4.1 Научная значимость использования воздушных тепловых завес.. 45
4.1.1 Расчет воздушной завесы 47
4.2 Схема применения пропиленгликоля в системе вентиляции 49
4.2.1 Сравнение пропиленгликоля и воды как нагреваемых
теплоносителей в системе вентиляции 50
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 52
5.1 Актуальность энергосбережения в России и мире 52
5.2 Энергосберегающие мероприятия в автономной системе
теплоснабжения 52
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 55
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 60
7.1 Описание схемы автоматизации 60
7.2 Контрольно-измерительные приборы(КИП) 62
7.3 Автоматика безопасности 63
7.4 Сигнализация 63
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 64
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 68
9.1 Определение сравнительной экономической эффективности
применения методов сооружения нового объекта теплоэнергетики 68
9.1.1 Определение капитальных затрат по двум вариантам 68
9.1.2 Определение текущих затрат по двум вариантам 72
9.1.3 Определение экономической эффективности строительства
крышной котельной 73
9.2 SWOT-анализ вариантов технических решений 74
9.3 Оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов крышной
котельной для ТРК «Космос» 76
9.4 Модель дерева целей проекта разработки крышной котельной для
ТРК «Космос» в г. Челябинске 77
9.5 Планирование мероприятий по реализации проекта
«График Ганта» 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 82
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Спецификация оборудования схемы автоматизации... 84
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ВКР 8
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ РАЗРАБОТОК
ПО ТЕМЕ ВКР 9
2.1 Сравнение отечественных и зарубежных крышных котельных 9
2.2 Сравнение отечественных и зарубежных разработок в области
котельного оборудования 9
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 15
3.1 Расчет тепловых нагрузок 15
3.1.1 Определение тепловой нагрузки на отопление 16
3.1.2 Определение тепловой нагрузки на вентиляцию 17
3.1.3 Определение тепловой нагрузки на горячее водоснабжение... 18
3.2 Т епловая схема котельной 19
3.2.1 Описание тепловой схемы котельной 19
3.2.2 Расчет тепловой схемы котельной 21
3.3 Тепловой расчет котла Vitoplex 200 SX2A 26
3.3.1 Состав и количество продуктов сгорания 26
3.3.2 Расчет энтальпий продуктов сгорания 28
3.3.3 Тепловой баланс котла и расчет расхода топлива 29
3.3.4 Т епловой расчет топочной камеры 30
3.3.5 Расчет дымогарных труб 36
3.3.6 Невязка теплового баланса 39
3.4 Выбор вспомогательного оборудования 39
3.4.1 Выбор насосов 39
3.4.2 Выбор теплообменников 40
3.4.3 Выбор расширительных и подпиточных баков 41
3.5 Водоснабжение и химводоподготовка 41
3.5.1 Описание системы водоснабжения и химводоподготовки.
Выбор основного и вспомогательного оборудования 41
3.5.2 Сточные воды котельной 43
4 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 45
4.1 Научная значимость использования воздушных тепловых завес.. 45
4.1.1 Расчет воздушной завесы 47
4.2 Схема применения пропиленгликоля в системе вентиляции 49
4.2.1 Сравнение пропиленгликоля и воды как нагреваемых
теплоносителей в системе вентиляции 50
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 52
5.1 Актуальность энергосбережения в России и мире 52
5.2 Энергосберегающие мероприятия в автономной системе
теплоснабжения 52
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 55
7 АВТОМАТИЗАЦИЯ 60
7.1 Описание схемы автоматизации 60
7.2 Контрольно-измерительные приборы(КИП) 62
7.3 Автоматика безопасности 63
7.4 Сигнализация 63
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 64
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 68
9.1 Определение сравнительной экономической эффективности
применения методов сооружения нового объекта теплоэнергетики 68
9.1.1 Определение капитальных затрат по двум вариантам 68
9.1.2 Определение текущих затрат по двум вариантам 72
9.1.3 Определение экономической эффективности строительства
крышной котельной 73
9.2 SWOT-анализ вариантов технических решений 74
9.3 Оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов крышной
котельной для ТРК «Космос» 76
9.4 Модель дерева целей проекта разработки крышной котельной для
ТРК «Космос» в г. Челябинске 77
9.5 Планирование мероприятий по реализации проекта
«График Ганта» 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 82
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Спецификация оборудования схемы автоматизации... 84
В настоящее время во всем мире существует большая проблема - это дефицит энергетических ресурсов. Если в ближайшее время не приступить к решению данной проблемы, то это приведет к нарушению концепции устойчивого развития человечества. Данная концепция предусматривает процессы экономических и социальных изменений.
Дефицит энергоресуров обуславливается двумя основными причинами: невозможность возобновления ископаемых топлив и нерациональное их использование. Человек не может повлиять на невозможность возобновления ископаемых топлив и полностью ее устранить, но человек может изменить количество потребления энергетических ресурсов. Влияние данной проблемы на энергетику страны можно уменьшить за счет повышения эффективности энергосбережения. Это подтверждает ФЗ №261 от 23.11.2009 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
На данный момент потребители получают тепло от ТЭС или котельных. Для того, чтобы транспортировать тепло от таких источников теплоснабжения необходимо прогнать его через большие расстояния, из-за этого происходят большие потери тепловой энергии. Так же к тепловым потерям и к низкоэффективному сжиганию топливных ресурсов может привести плохой некачественный ремонт или износ(старение) основного и вспомогательного оборудования котельных и ТЭС, вследствие чего падает их энергетическая эффективность. В результате все это приведет к увеличению количества используемого топлива и повышение тарифов на теплоноситель для потребителей. Поэтому при строительстве новых зданий и сооружений всегда возникает вопрос о выборе для них эффективного и экономически выгодного источника теплоснабжения.
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.
Для разработки источника теплоснабжения ТРК «Космос», расположенного на пересечении проспекта Победы и улицы Чичерина г. Челябинска, было принято построить крышную котельную. Внешне крышная газовая котельная будет представлять из себя раздельную установку: на крыше здания будут располагаются баки, системы водоподготовки и само котельное оборудование, а насосы будут помещаются в цокольный этаж или подвал. Таким образом, будет обеспечиваться хороший обогрев и бесперебойное ГВС.
Разработка автономной системы теплоснабжения с целью энергосбережения топливно-энергетических ресурсов будет служить объектом исследования ВКР. Целью работы является предложение разработки крышной котельной для торгово-развлекательного комплекса.
Дефицит энергоресуров обуславливается двумя основными причинами: невозможность возобновления ископаемых топлив и нерациональное их использование. Человек не может повлиять на невозможность возобновления ископаемых топлив и полностью ее устранить, но человек может изменить количество потребления энергетических ресурсов. Влияние данной проблемы на энергетику страны можно уменьшить за счет повышения эффективности энергосбережения. Это подтверждает ФЗ №261 от 23.11.2009 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
На данный момент потребители получают тепло от ТЭС или котельных. Для того, чтобы транспортировать тепло от таких источников теплоснабжения необходимо прогнать его через большие расстояния, из-за этого происходят большие потери тепловой энергии. Так же к тепловым потерям и к низкоэффективному сжиганию топливных ресурсов может привести плохой некачественный ремонт или износ(старение) основного и вспомогательного оборудования котельных и ТЭС, вследствие чего падает их энергетическая эффективность. В результате все это приведет к увеличению количества используемого топлива и повышение тарифов на теплоноситель для потребителей. Поэтому при строительстве новых зданий и сооружений всегда возникает вопрос о выборе для них эффективного и экономически выгодного источника теплоснабжения.
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.
Для разработки источника теплоснабжения ТРК «Космос», расположенного на пересечении проспекта Победы и улицы Чичерина г. Челябинска, было принято построить крышную котельную. Внешне крышная газовая котельная будет представлять из себя раздельную установку: на крыше здания будут располагаются баки, системы водоподготовки и само котельное оборудование, а насосы будут помещаются в цокольный этаж или подвал. Таким образом, будет обеспечиваться хороший обогрев и бесперебойное ГВС.
Разработка автономной системы теплоснабжения с целью энергосбережения топливно-энергетических ресурсов будет служить объектом исследования ВКР. Целью работы является предложение разработки крышной котельной для торгово-развлекательного комплекса.
В результате выполнения ВКР была предложена разработка крышной котельной для здания ТРК «Космос», построенного на пересечении улиц Чичерина и проспекта Победы 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 не предусматривают дополнительного расхода сетевой воды. Решение выбрать для здания ТРК 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 были описаны преимущества и недостатки котлов различных заводовизготовителей, 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 специальной части работы были произведены следующие расчеты: вычислена мощность котельной путем определения тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение здания ТРК. Также был произведен расчет тепловой схемы при максимально зимнем режиме и при температуре наиболее холодного месяца. При расчете тепловой схемы были определены все необходимые данные для выбора вспомогательного оборудования. Был произведен тепловой расчет котла vitoplex 200 SX2A 1600 кВт. Также был проработан раздел водоснабжения и химводоподготовки здания.
В научной части работы была предложена установка воздушных тепловых завес на пропиленгликоле вместо электрических. Был выполнен расчет тепловой завесы. Также было приведено сравнение применения воды и раствора пропиленгликоля в системе вентиляции.
В разделе энергосбережение были рассмотрены способы повышения энергоэффективности котельной.
Кроме того, в разделе о вопросах экологии был произведен расчет максимальной приземленной концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, которая удовлетворяет условию См < ПДК.
В разделе автоматизация рассмотрена автоматика системы теплоснабжения, контрольно-измерительные приборы и сигнализация. Разработана функциональная схема автоматизации.
В разделе безопасность жизнедеятельности был рассмотрен вопрос о пожаробезопасности котельной. Были выявлены причины пожара в котельной, а также были определены все необходимые меры по безопасности согласно нормативным документам. Установлены пределы огнестойкости ограждающих конструкций, категория помещения по взрывопожарной опасности, класс функциональной опасности, а также класс пожара в рассматриваемой крышной котельной.
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 ТРК 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 ТРК является эффективным.
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 были описаны преимущества и недостатки котлов различных заводовизготовителей, 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 специальной части работы были произведены следующие расчеты: вычислена мощность котельной путем определения тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение здания ТРК. Также был произведен расчет тепловой схемы при максимально зимнем режиме и при температуре наиболее холодного месяца. При расчете тепловой схемы были определены все необходимые данные для выбора вспомогательного оборудования. Был произведен тепловой расчет котла vitoplex 200 SX2A 1600 кВт. Также был проработан раздел водоснабжения и химводоподготовки здания.
В научной части работы была предложена установка воздушных тепловых завес на пропиленгликоле вместо электрических. Был выполнен расчет тепловой завесы. Также было приведено сравнение применения воды и раствора пропиленгликоля в системе вентиляции.
В разделе энергосбережение были рассмотрены способы повышения энергоэффективности котельной.
Кроме того, в разделе о вопросах экологии был произведен расчет максимальной приземленной концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, которая удовлетворяет условию См < ПДК.
В разделе автоматизация рассмотрена автоматика системы теплоснабжения, контрольно-измерительные приборы и сигнализация. Разработана функциональная схема автоматизации.
В разделе безопасность жизнедеятельности был рассмотрен вопрос о пожаробезопасности котельной. Были выявлены причины пожара в котельной, а также были определены все необходимые меры по безопасности согласно нормативным документам. Установлены пределы огнестойкости ограждающих конструкций, категория помещения по взрывопожарной опасности, класс функциональной опасности, а также класс пожара в рассматриваемой крышной котельной.
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 ТРК 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 ТРК является эффективным.
