Помощь студентам в учебе
Разработка источника теплоснабжения в границах улиц Мира, Советской Армии, Победы г. Южноуральска
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 7
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 8
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ ТЕХ
НОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ В ОБЛАСТИ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК 10
4 РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 12
4.1 Определение тепловой нагрузки 12
4.1.1 Климатическая характеристика района строительства 12
4.1.2 Расчёт тепловых нагрузок 12
4.1.3 Расчёт нагрузки на отопление 13
4.1.4 Определение нагрузки на ГВС 15
4.1.5 Определение нагрузки на вентиляцию 17
4.1.6 Определение тепловой мощности источника теплоснабжения 19
4.2 Расчёт тепловой схемы 20
4.3 Выбор источника теплоснабжения 25
4.3.1 Основное оборудование котельной. Котёл КВ-ГМ-26,26-150 25
4.4 Тепловой расчёт водогрейного котельного агрегата 26
4.4.1 Расчёт объёмов и энтальпий продуктов сгорания 26
4.4.2 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания 29
4.4.3 Тепловой расчет котельного агрегата КВГМ-23,26-150 30
4.4.4 Расчёт топочной камеры 33
4.4.5 Расчёт конвективного пучка котла 40
4.4.6 Проверка теплового баланса 44
4.5 Выбор вспомогательного оборудования 45
5 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 46
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 51
6.1 Мероприятия по соблюдению требований энергетической эффективности и требований оснащенности зданий, строений и сооружений приборами учета используемых энергетических ресурсов 51
6.2 Технологическое решение 53
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 56
7.1 Расчёт концентрации вредных выбросов и высоты дымовой трубы 57
8 АВТОМАТИЗАЦИЯ 61
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 66
9.1 Выявление опасных производственных факторов 66
9.2 Безопасность производственных процессов и оборудования 66
9.3 Электробезопасность 68
9.4 Пожаровзрывобезопасность 69
9.5 Правила организации работы персонала 71
9.5.1 Требования охраны труда при техническом обслуживании и ремон
те тепловых энергоустановок 71
9.5.2 Требования охраны труда при эксплуатации тепловых энергоустановок 74
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 76
10.1 Определение сравнительной экономической эффективности применения вариантов сооружения нового объекта теплоэнергетики 76
10.1.1 Определение капитальных затрат по вариантам 76
10.1.2 Расчёт эксплуатационных затрат по вариантам 79
10.1.3 Определение экономической эффективности строительства
водогрейной котельной 81
10.2 SWOT-анализ вариантов технических решений 81
10.3 Оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов водогрейной ко
тельной для района новостроек города Южноуральска 82
10.4 Планирование мероприятий по реализации проекта 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 89
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 7
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 8
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПЕРЕДОВЫХ ТЕХ
НОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ В ОБЛАСТИ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК 10
4 РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 12
4.1 Определение тепловой нагрузки 12
4.1.1 Климатическая характеристика района строительства 12
4.1.2 Расчёт тепловых нагрузок 12
4.1.3 Расчёт нагрузки на отопление 13
4.1.4 Определение нагрузки на ГВС 15
4.1.5 Определение нагрузки на вентиляцию 17
4.1.6 Определение тепловой мощности источника теплоснабжения 19
4.2 Расчёт тепловой схемы 20
4.3 Выбор источника теплоснабжения 25
4.3.1 Основное оборудование котельной. Котёл КВ-ГМ-26,26-150 25
4.4 Тепловой расчёт водогрейного котельного агрегата 26
4.4.1 Расчёт объёмов и энтальпий продуктов сгорания 26
4.4.2 Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания 29
4.4.3 Тепловой расчет котельного агрегата КВГМ-23,26-150 30
4.4.4 Расчёт топочной камеры 33
4.4.5 Расчёт конвективного пучка котла 40
4.4.6 Проверка теплового баланса 44
4.5 Выбор вспомогательного оборудования 45
5 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 46
6 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 51
6.1 Мероприятия по соблюдению требований энергетической эффективности и требований оснащенности зданий, строений и сооружений приборами учета используемых энергетических ресурсов 51
6.2 Технологическое решение 53
7 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 56
7.1 Расчёт концентрации вредных выбросов и высоты дымовой трубы 57
8 АВТОМАТИЗАЦИЯ 61
9 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 66
9.1 Выявление опасных производственных факторов 66
9.2 Безопасность производственных процессов и оборудования 66
9.3 Электробезопасность 68
9.4 Пожаровзрывобезопасность 69
9.5 Правила организации работы персонала 71
9.5.1 Требования охраны труда при техническом обслуживании и ремон
те тепловых энергоустановок 71
9.5.2 Требования охраны труда при эксплуатации тепловых энергоустановок 74
10 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 76
10.1 Определение сравнительной экономической эффективности применения вариантов сооружения нового объекта теплоэнергетики 76
10.1.1 Определение капитальных затрат по вариантам 76
10.1.2 Расчёт эксплуатационных затрат по вариантам 79
10.1.3 Определение экономической эффективности строительства
водогрейной котельной 81
10.2 SWOT-анализ вариантов технических решений 81
10.3 Оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов водогрейной ко
тельной для района новостроек города Южноуральска 82
10.4 Планирование мероприятий по реализации проекта 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 89
Теплоснабжение является одной из главных подсистем энергетики. На теплоснабжение народного хозяйства и населения расходуется около всех трети первичных топливно-энергетических ресурсов используемых в стране.
Специфика развития теплоснабжения России отличается от остальных стран длительным отопительным периодом, составляющем 7-9 месяцев, в связи с чем для России характерна централизованная система теплоснабжения, которая пользовалась преимуществом вплоть до середины 80-х годов. Однако в последнее время всё более популярными становятся автономные источники теплоснабжения.
В рамках федерального закона «О теплоснабжении» от 27.07.2010 N 190-ФЗ делается акцент на децентрализацию производства тепловой энергии. Такие факторы, как внушительные теплопотери при производстве и при передаче тепловой энергии до потребителя и невозможность регулирования температуры теплоносителя, послужили предпосылками к такой энергетической политике.
Старые изношенные тепловые сети теряют очень много тепла. Даже в сильные морозы температура на выходе из источника теплоснабжения не поднимается выше 110°С, т.е. происходит недостаточный нагрев сетевой воды до нормативной температуры, так называемый «недотоп». Также существует и другое негативно влияющее на работу ТЭС и тепловых сетей явление «перетоп», возникающий вследствие отсутствия возможности регулирования температуры у потребителя, что приводит к перерасходу топлива.
Необходимость проектирования автономного источника теплоснабжения обусловлена многими факторами. Во-первых, это автономность от централизованных систем теплоснабжения, но не полная, так как происходит подключение к централизованным системам снабжения топлива, воды и электричества. Во- вторых, автономное теплоснабжение работает в автоматическом режиме, не требующем ежедневной проверки и наладки. В-третьих, происходит значительное снижение затрат и сокращение сроков на строительство, уменьшение срока окупаемости, снижение себестоимости тепловой энергии, высокий КПД и т.д.
Автономное теплоснабжение, обслуживающее несколько домов, расположенных компактно, сочетает в себе достоинства централизованных и индивидуальных систем теплоснабжения. Например, потери тепла при транспортировке сведены к минимуму.
Специфика развития теплоснабжения России отличается от остальных стран длительным отопительным периодом, составляющем 7-9 месяцев, в связи с чем для России характерна централизованная система теплоснабжения, которая пользовалась преимуществом вплоть до середины 80-х годов. Однако в последнее время всё более популярными становятся автономные источники теплоснабжения.
В рамках федерального закона «О теплоснабжении» от 27.07.2010 N 190-ФЗ делается акцент на децентрализацию производства тепловой энергии. Такие факторы, как внушительные теплопотери при производстве и при передаче тепловой энергии до потребителя и невозможность регулирования температуры теплоносителя, послужили предпосылками к такой энергетической политике.
Старые изношенные тепловые сети теряют очень много тепла. Даже в сильные морозы температура на выходе из источника теплоснабжения не поднимается выше 110°С, т.е. происходит недостаточный нагрев сетевой воды до нормативной температуры, так называемый «недотоп». Также существует и другое негативно влияющее на работу ТЭС и тепловых сетей явление «перетоп», возникающий вследствие отсутствия возможности регулирования температуры у потребителя, что приводит к перерасходу топлива.
Необходимость проектирования автономного источника теплоснабжения обусловлена многими факторами. Во-первых, это автономность от централизованных систем теплоснабжения, но не полная, так как происходит подключение к централизованным системам снабжения топлива, воды и электричества. Во- вторых, автономное теплоснабжение работает в автоматическом режиме, не требующем ежедневной проверки и наладки. В-третьих, происходит значительное снижение затрат и сокращение сроков на строительство, уменьшение срока окупаемости, снижение себестоимости тепловой энергии, высокий КПД и т.д.
Автономное теплоснабжение, обслуживающее несколько домов, расположенных компактно, сочетает в себе достоинства централизованных и индивидуальных систем теплоснабжения. Например, потери тепла при транспортировке сведены к минимуму.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы была предложена разработка водогрейной котельной для района новостроек в границах улиц Мира, Советский Армии, Победы г. Южноуральска.
Так как в 2020 году закрывается Южноуральская ГРЭС-1, снабжающая город теплом, встал вопрос о выборе источника теплоснабжения. Существующие тепловые сети в данном районе совсем новые, поэтому решение использования водогрейной котельной стало эффективным и целесообразным.
Было проведено сравнение отечественных и зарубежных передовых технологий и решений в области водогрейных котельных агрегатов, в результате которого было выявлено, что рынок котельного оборудования очень насыщен. Имеется большое количество практически идентичных по характеристикам водогрейных котлов. Существуют такие зарубежные аналоги предлагаемым в ВКР водогрейным котлам КВ-ГМ, как Viessmann Vitomax 300-HW M94A, BOSCH Unimat UT-H/UT-HZ и другие. Были рассмотрены и описаны преимущества и недостатки водогрейных котлов от производителей разных стран, на основании чего выбран отечественный производитель.
В специальной части были произведены расчёты в следующей последовательности: определение тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, далее на основании полученных данных произведён расчёт тепловой схемы котельной и выбраны водогрейные котлы КВ-ГМ производительностью 23,26 МВт. В работе были приведены технические характеристики и выполнен тепловой расчёт котла.
В разделе энергосбережения было предложено использование контактных теплоутилизаторов с активной насадкой для более глубокого использования теплоты уходящих газов.
В разделе экологии была определена концентрация вредных выбросов из дымовой трубы, рассчитано количество выбросов оксидов и произведён расчёт минимальной высоты дымовой трубы, которая не допускает концентрации вредных веществ выше предельно допустимой концентрации.
В разделе автоматизации были рассмотрены регулируемые параметры котельной установки, системы защиты и сигнализации, а также системы автоматического регулирования водогрейных котлов. Описана функциональная схема автоматического регулирования котла КВ-ГМ-23,26-150.
В разделе безопасности жизнедеятельности было оценено влияние потенциально опасных производственных факторов, рассмотрены общие требования техники безопасности при работе в котельной, требования электробезопасности и пожаровзрывоопасности, а также правила организации работы персонала.
Необходимость раздела «Экономика и управление» была обусловлена определением экономической целесообразности предлагаемой в ВКР разработки районной водогрейной котельной. Для экономического обоснования были сопоставлены предлагаемый вариант использования котельного оборудования
отечественного производителя с вариантом использования котельного оборудования зарубежного производителя, определены величины капитальных и текущих затрат и себестоимости отпускаемой тепловой энергии, оценены движущие и сдерживающие силы, составлен график Ганта. Более низкая себестоимость отпускаемой тепловой энергии, а также значительно более низкие капитальные вложения, говорят о том, что решение использования котельных агрегатов отечественного производителя является целесообразным и экономически выгодным.
Таким образом, цель работы достигнута, задачи - решены.
Результаты работы рекомендованы к использованию для разработки и внедрения проекта районной водогрейной котельной для района новостроек города Южноуральска.
Так как в 2020 году закрывается Южноуральская ГРЭС-1, снабжающая город теплом, встал вопрос о выборе источника теплоснабжения. Существующие тепловые сети в данном районе совсем новые, поэтому решение использования водогрейной котельной стало эффективным и целесообразным.
Было проведено сравнение отечественных и зарубежных передовых технологий и решений в области водогрейных котельных агрегатов, в результате которого было выявлено, что рынок котельного оборудования очень насыщен. Имеется большое количество практически идентичных по характеристикам водогрейных котлов. Существуют такие зарубежные аналоги предлагаемым в ВКР водогрейным котлам КВ-ГМ, как Viessmann Vitomax 300-HW M94A, BOSCH Unimat UT-H/UT-HZ и другие. Были рассмотрены и описаны преимущества и недостатки водогрейных котлов от производителей разных стран, на основании чего выбран отечественный производитель.
В специальной части были произведены расчёты в следующей последовательности: определение тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, далее на основании полученных данных произведён расчёт тепловой схемы котельной и выбраны водогрейные котлы КВ-ГМ производительностью 23,26 МВт. В работе были приведены технические характеристики и выполнен тепловой расчёт котла.
В разделе энергосбережения было предложено использование контактных теплоутилизаторов с активной насадкой для более глубокого использования теплоты уходящих газов.
В разделе экологии была определена концентрация вредных выбросов из дымовой трубы, рассчитано количество выбросов оксидов и произведён расчёт минимальной высоты дымовой трубы, которая не допускает концентрации вредных веществ выше предельно допустимой концентрации.
В разделе автоматизации были рассмотрены регулируемые параметры котельной установки, системы защиты и сигнализации, а также системы автоматического регулирования водогрейных котлов. Описана функциональная схема автоматического регулирования котла КВ-ГМ-23,26-150.
В разделе безопасности жизнедеятельности было оценено влияние потенциально опасных производственных факторов, рассмотрены общие требования техники безопасности при работе в котельной, требования электробезопасности и пожаровзрывоопасности, а также правила организации работы персонала.
Необходимость раздела «Экономика и управление» была обусловлена определением экономической целесообразности предлагаемой в ВКР разработки районной водогрейной котельной. Для экономического обоснования были сопоставлены предлагаемый вариант использования котельного оборудования
отечественного производителя с вариантом использования котельного оборудования зарубежного производителя, определены величины капитальных и текущих затрат и себестоимости отпускаемой тепловой энергии, оценены движущие и сдерживающие силы, составлен график Ганта. Более низкая себестоимость отпускаемой тепловой энергии, а также значительно более низкие капитальные вложения, говорят о том, что решение использования котельных агрегатов отечественного производителя является целесообразным и экономически выгодным.
Таким образом, цель работы достигнута, задачи - решены.
Результаты работы рекомендованы к использованию для разработки и внедрения проекта районной водогрейной котельной для района новостроек города Южноуральска.
