Газовая котельная

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЩИЕ ДАННЫЕ ПО ГАЗОВОЙ КОТЕЛЬНОЙ

1.1 Общие данные

1.2 Общие данные по тепломеханическим решениям

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

2.1 Исходные данные

2.2 Расчет потребности котельной в тепле и топливе

2.3 Состав и характеристика оборудования котельных, вид и годовой расход топлива

2.4 Потребители тепла

2.5 Расчет максимально-часовых расходов тепла на отопление

2.6 Расчет максимально-часовых расходов тепла на вентиляцию

2.7 Расчет годовых расходов тепла на отопление

2.8 Расчет годовых расходов тепла на вентиляцию

3 ПОДБОР ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3.1 Подбор основного оборудования

3.1.1 Котлоагрегаты

3.1.2 Подбор газовой горелки

3.2 Подбор вспомогательного оборудования

3.2.1 Сетевой насос

3.2.2 Выбор циркуляционного насоса

3.2.2.1 Выбор циркуляционного насоса на вентиляцию

3.2.2.2 Подпиточный насос

3.3 Теплообменник

3.4 Подбор расширительных баков для котлов

3.4 Подбор установки систем умягчения воды

3.5 Расчет стоков

3.6 Отвод дымовых газов

3.7 Подбор и расчёт трубопроводов котельной

4 ГАЗОСНАБЖЕНИЕ ПРОЕКТА

4.1 Месторождение газа

4.2 Общие данные

4.3 Подбор оборудования котельной

4.2 Расчёт газопроводов

5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

7 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ



ВВЕДЕНИЕ

Отопление в строительстве здания - это одно из важнейших условий комфорта, что особенно важно для населения России, в связи с особенностями нашего климата.

Частью системы отопления являются котельные. В настоящее время работают самые различные виды котельных. Они классифицируются по типу топлива, типу теплоносителя, типу размещения, уровню механизации. Вид котельной выбирается в зависимости от поставленных целей и задач, а так же от условий требований и эксплуатации заказчика. Самый распространенный вид - это отдельно стоящие котельные, которые являются комплексным инженерным сооружением и представляют собой отдельно стоящее здание. Внутри такого сооружения находится один или несколько котлов, количество которых зависит от того, какую мощность нужно вырабатывать котельной.

Такая конструкция имеет ряд преимуществ. Во-первых, котельная находится за пределами самого объекта, а это значит, что все составные части расположены вне здания, к которому доставляется тепло. Поэтому пространство объекта, потребляющего тепло, не уменьшается. Монтаж таких сооружений осуществляется на расстоянии, которое определяется нормами СанПиНа. Потребитель должен быть огражден от шума, производимого работающими котлами.

Отдельно стоящие котельные бывают нескольких типов:

- отопительные, снабжающие теплом системы отопления, вентиляции, а так же обеспечивающие горячее водоснабжение;

- отопительно-производственные, выполняющие задачи, которые осуществляют предыдущие виды;

- производственные (монтируются для технологического теплоснабжения).

Еще выделяют водогрейные и паровые котельные. Чаще устанавливаются водогрейные, так как имеют более широкую сферу использования.

Котельная, отдельно стоящая - это стационарное здание, устанавливающееся на длительное время, из чего следует, что при строительстве используются железобетонные конструкции.

В данном дипломном проекте рассматривается работа газовой котельной, так как из всех источников отопления и горячего водоснабжения газовая котельная пользуется наибольшей популярностью в России. Главной причиной выбора такого источника тепла является низкая стоимость магистрального газа в нашей стране, что, в свою очередь, делает газовое отопление наиболее выгодным и доступным широкому кругу потребителей. Если рядом с объектом есть магистральный газ, то нет смысла рассматривать котельную на другом виде топлива, это будет не рационально. Еще одним из главных преимуществ газовой котельной являются довольно обширные возможности автоматизации работы и низкий уровень вредных выбросов в атмосферу.

К недостаткам газовой котельной относится повышенная опасность газового оборудования. Поэтому проектирование, монтаж и техническое обслуживание таких котельных должны выполнять профессионалы, имеющие допуск к данным работам, так как любая утечка газа может привести к пожару или взрыву.

Рассматривается газовая котельная в городе Вологда на улице Набережная 6-Армии дом 91а .

газовая котельная оборудование расходы



1. ОБЩИЕ ДАННЫЕ ПО ГАЗОВОЙ КОТЕЛЬНОЙ

1.1 Общие данные

Проектом предусматривается газоснабжение котельной, предназначенной для отопления жилых домов, размерами в плане 15Ч7,5 м, высотой 6 м.

В качестве топлива принят природный газ со следующими параметрами (при нормальных условиях): температура - 0?С, давление - 101,325 кПа, плотность газа - 0,68 кг/м³, низшая теплота сгорания - 33,52 МДж/нм³ (8000 ккал/м³).

Давление газа в точке подключения максимальное - 0,6 Мпа; минимальное - 0,1 Мпа; фактическое - 0,429 Мпа.

Редуцирование газа до рабочего предусматривается новой газорегуляторной установкой с двумя линиями редуцирования. ГРУ расположена в помещении котельной, в свободном для доступа обслуживающего персонала месте с естественным и искусственным освещением..

Давление газа на входе в котельную не более 5 кПа. Расчетный расход газа на котельную составляет 400,0 м³/ч.

Диаметр газопровода на входе - 57 мм.

Устройство горелки Weishaupt и газовой линии обеспечивает регулирование теплопроизводительности, безопасный розжиг с автоматической прессовкой двойных магнитных клапанов, отсечку газа при нарушении технологических параметров работы котла, недопустимом отклонении давления газа, воздуха перед горелкой или при погасании факела.

В помещении котельной на вводе газопровода проектом предусматривается установка следующего оборудования:

- термочувствительный запорный клапан КТЗ 001 - 50 - 02 DN 50 Ру16, производства ООО «Монтек - М» (Россия). Герметичность закрытого клапана обеспечивается полностью сопряжения конусов клапана и его седла в корпусе. Клапан остаётся герметичным при нагреве до температуры 900 ?С;

- клапан предохранительно - запорный электромагнитный газовый ВН2Рм-6П Ду50, производства СП «Термобрест». Предназначен для автоматического непрерывного контроля и отключения подачи газа по ГОСТ 5542 - 87 к потребителю при аварийном повышении или понижении входного давления сверх допустимых заданных величин. Клапаны устанавливаются на газопроводах низкого и среднего давления. Условия эксплуатации клапанов соответствуют климатическому исполнению УХЛ категории размещения 2 по ГОСТ 15150 - 69 с температурой окружающей среды от - 30 ?С до + 60 ?С;

- фильтр газовый Ду 50 с индикатором перепада давления (справа-налево) ФГ 16 - 50, производства ООО ПКФ «ЭКС - ФОРМА». Данный фильтр производит очистку от механических частиц природного газа, а так же воздуха, азота и других неагрессивных газов при рабочей температуре очищаемых газов от - 40 ?С до + 70 ?С и применяется для установки на газопроводах перед измерительными приборами, запорно - регулирующей арматурой, газогорелочными устройствами котлов и других газосжигающих установок для повышения надёжности и долговечности работы оборудования. Фильтр может быть установлен как в вертикальном положении, так и в горизонтальном;

- измерительный комплекс газа СГ - ЭКВЗ - Р - 0,2 - 160/1,6 на базе ротационного счётчика газа RVG G100 Ду80 и электронного коллектора по температуре и давлению ЕК - 270. Такие комплексы предназначены для измерения неагрессивного, сухого газа, приведённого к стандартным условиям по ГОСТ 2939 путём измерения объёма газа при рабочих условиях счётчиками газа турбинными (TRZ, TRZ2, СГ) или ротационными (RABO, RVG) и автоматической электронной коррекции по измеренным значениям температуры, давления газа, вычисленного по ГОСТ 30319. Они могут применяться для измерения объёма природного газа по ГОСТ 5542 и других неагрессивных, сухих и очищенных газов (воздух, азот, аргон, и другие, кроме кислорода в напорных трубопроводах газораспределительных пунктов и станций (ГРП, ГРС), теплоэнергетических установок и других технологических объектов. Электропитание осуществляется от двух литиевых элементов питания со сроком службы не менее 5 лет, либо от внешнего источника питания. (Устанавливается во взрывоопасной зоне).

Для технологического учета газа на котлах №1,2,3 Vitoplex 100 PV1 1350 кВт установлены ротационные счётчики RVG G100 Ду80.

Для продувки газопровода перед пуском котла, а так же на участках газопровода с оборудованием, отключаемым для профилактического осмотра и ремонта (узел учёта газа) предусмотрена установка продувочных газопроводов, имеющих отключающие устройства и штуцера для отбора проб.

Продувочные газопроводы выводятся наружу, на 0,1 м выше кровли здания.

Продувочные газопроводы соединить с внутренним контуром заземления медным проводом жёлто-зелёной окраски сечением 4 мм².

Контроль загазованности помещения природным газом осуществляется сигнализатором RGD MET MP1 «Seitron». Прибор установить на расстоянии 30 см ниже потолка для обнаружения природного газа в местах возможной его утечки в помещении котельной.

Контроль загазованности помещения угарным газом осуществляется сигнализатором RGD COO MP1 «Seitron». Сигнализатор обладает световой и звуковой сигнализацией, а так же имеет два встроенных выходных реле. Прибор устанавливается на высоте 150 см от уровня пола.

Сигнал от сигнализатора загазованности выводится на щит автоматики, установленный в котельной и дублируется на щит диспетчера, находящийся на посту охраны.

Монтаж газового оборудования и газопроводов производить в соответствии с СП 62.13330.2011 «Свод правил газораспределительные системы».

Срок эксплуатации внутренних газопроводов, технических и технологических устройств - 30 лет.

1.2 Общие данные по тепломеханическим решениям

Помещение котельной отдельно стоящее здание. Степень огнестойкости здания - II. Категория отпуска тепла - вторая. Категория помещения теплогенераторной по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности - Г.

Проектом предусматривается установка 3-х водогрейных котлов Viessmann Vitoplex 100 PV1 мощностью 1350 кВт с контроллерами управления Vitotronic 100, газовой горелкой WM-G 20/2-А с принудительной подачей воздуха на горение, производства фирмы Weishaupt (Германия), контрольно-измерительными приборами, автоматикой и приборами безопасности и регулирования.

Мощность горелки - 1468 кВт, давление подключения газа Рмин = 125 мбар, Рмакс = 300 мбар.

Котлы оснащены системой Therm-Control для обеспечения допустимой температуры теплоносителя на входе в котёл.

Котёл имеет сертификат соответствия Госстандарта России № РОСС DE.AB28.BO5966 срок действия до 27.06.2025 г., разрешение на изготовление и применение Ростехнадзора России № РСС 00 - 040971 срок действия до 03.11.2025 г.

Тепловой схемой котельной предусматривается:

- приготовление и отпуск сетевой воды, имеющей параметры 95/70 ?C на нужды отопления по температурному графику;

- регулирование отпуска тепла потребителю центральное, качественное с автоматическим поддержанием заданной температуры;

- подпитку трубопроводов контура котлов, тепловой сети водой, прошедшей водоподготовку.

Для обеспечения циркуляции воды в контурах систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения приняты к установке насосы фирмы Wilo (Германия), характеристики которых приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристики насосов, принятых к установке
№ п/п	Наименование	Марка	Кол-во	Характеристики насоса
				Производительность, м3/ч	Напор, м
1	2	3	4	5	6
1	Насос сетевой воды	Wilo IL 80/160-11/2 3~	3	69,6	30
2	Переносной, самовсасывающий, одноступенчатый, горизонтальный центробежный насос	Wilo-Jet WJ 203 X 3~	1	4,5	36.6
3	Насос контура котла	Wilo IL 65/170-1,5/4	3	31,4	9
4	Насос повышения давления	Wilo MVI 206/PN16 3~	2	3	45
5	Циркуляционный насос на контур вентиляции	Wilo TOP-SD 50/7 3~ PN6/10	1	03,6	6

Для компенсации температурного расширения и поддержания постоянного напора в системах в котельной установлены расширительные баки «Reflex»:

- три расширительных бака для компенсации расширения воды в контурах котлов фирмы «Reflex» N 200 6 бар;

- четыре расширительных бака для компенсации расширения воды в тепловой сети фирмы «Reflex» N 500 6 бар;

- расширительный бак фирмы «Reflex» NG 18 6 бар.

Регулирование подпитки организовано при помощи клапанов понижения давления производства фирмы «Honeywell» 3/4.

Учёт потребления исходной воды на подпитку сетевого и котлового контуров осуществляется при помощи счётчика ВСХ - 32 ЗАО «Тепловодомер».

Проектом предусматривается учёт отпуска тепловой энергии в контуре системы теплоснабжения теплосчётчиком СПТ - 961.2 с электромагнитными преобразователями расхода ПРЭМ Ду 32, 20.

На котлах предполагается установка предохранительных клапанов. При срабатывании предохранительных клапанов вода отводится в канализацию.

Отвод продуктов сгорания производится через утеплённые дымовые трубы диаметром 400 мм, высотой 20 м, по металлическим теплоизолированным газоходам диаметром 300 мм, производитель ООО «Энегрострой». На горизонтальных газоходах установлены взрывные предохранительные клапана ПГВУ 091 - 80 по ГОСТ 108.812 - 82, диаметр - 250 мм, S = 0,05 м².

Трубы оснащены люком для чистки и ревизии. На газоходе каждого из котлов в помещении котельной, а также в нижней части стволов дымовых труб предусматриваются дренажные патрубки для отвода образующегося в трубах конденсата.

В качестве молниеприёмника использовать дымовые трубы, которые присоединить стальной полосой 40Ч5 мм к заземляющему устройству.

Вентиляция котельного зала приточно-вытяжная. Вытяжка в объеме 3-х кратного воздухообмена (Lв=2212,5 мі/ч) естественная. Осуществляется с помощью двух дефлекторов ?630. Приток из расчета компенсации вытяжки плюс воздух на горение газа (Lпр=2212,5 + 5677 = 7889,5 мі/ч) осуществляется двумя воздушно-отопительными агрегатами Frico SWН32.

Площадь остекления котельного зала составляет 23,0 мІ, что соответствует норме.

В проекте приняты трубы стальные электросварные по ГОСТ 10704 - 91 (Сортамент), ГОСТ 10704 -91 (Технические условия) из стали марки Ст3 сп по ГОСТ 3262-75 из стали марки Ст20.

Крепление трубопроводов выполнено на опорах по серии с.5.900 - 7 выпуск 4.

В верхних точках трубопроводов предусмотрены - воздушники, в нижних - спускники.

На неизолированных трубопроводах наносят опозновательную краску участками, шириной не менее 4 - х диаметров трубопровода, с учётом изоляции.

Окраска металлоконструкций должна быть выполнена в светло - сером или голубом цвете.

Монтаж, испытание и наладка оборудования котельной выполняется в соответствии с паспортными данными и руководством по эксплуатации, требованием действующих норм, правил, инструкций.

После сварки и приварки штуцеров для КИП, трубопроводы должны быть подвергнуты гидравлическому испытанию пробным давлением, равным 1,25 от рабочего.

В котельной трубопроводы должны быть проложены с уклонами, согласно проекту.

В обще - котельную канализацию также выполняются сливы от котлов и сброс от предохранительных клапанов.



2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

2.1 Исходные данные

Расчетная температура наружного воздуха составляет - 32°C,

Тепловая нагрузка котельной составляет - 3,49 МВт (3,00 Гкал/ч), в том числе:

- отопление - 2,21 МВт (1,9 Гкал/ч);

- вентиляция - 0,90 МВт (0,775 Гкал/ч);

- резерв тепловой мощности - 0,38 МВт (0,325 Гкал/ч)

Теплоноситель для системы отопления сетевая вода с расчетными температурами по отопительному графику 110/70°С с возможностью работы по графику 95/70°С. Расход сетевой воды - 87 т/ч, расход подпиточной воды - 2,5 т/ч.

Давление (избыточное) в теплосети у котельной: в прямом трубопроводе - 0,4 МПа, в обратном трубопроводе - 0,25 МПа.

Исходной водой является вода из городского хозяйственно-питьевого водопровода. Общий расход водопроводной воды составляет 2,5 мі/ч. Давление водопроводной воды составляет 0,18 МПа.

2.2 Расчет потребности котельной в тепле и топливе

Расчет потребности котельной в тепле и топливе представлен в таблице 2

Таблица 2 - Расчет потребности котельной в топливе

На какие нужды	Присоединенная максимальная тепловая нагрузка (Гкал/ч)	Количество часов работы в году	Годовая потребность в тепле(Гкал)	Покрытие потребности в тепле (Гкал/год)
	существующая	проектируемая (включая существующую)		существующая	проектируемая (включая существующую)	Котельная (ТЭЦ)	вторичные энергоресурсы	за счет других источников
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Отопление	нет	1,9	228Ч24=5472	нет	10396,8	10396,8	нет	нет
Вентиляция	нет	0,775	228Ч24=5472	нет	4240,8	4240,8	нет	нет
Технологические нужды	нет	нет	нет	нет	нет	нет	нет	нет
Итого:	нет	2,675	-	нет	14637,6	14637,6	нет	нет
Собственные нужды котельной (ТЭЦ)(2%)	нет	0,325	-	нет	113,75	113,75	нет	нет
Потери в тепловых сетях(2%)	нет	нет	-	нет	нет	нет	нет	нет
Итого:	нет	3,0	-	нет	14751,35	14751,35	нет	нет

2.3 Состав и характеристика оборудования котельных, вид и годовой расход топлива

Состав и характеристика оборудования котельных, вид и годовой расход топлива представлен в таблице 3.

Таблица 3 - Состав и характеристика оборудования котельных, вид и годовой расход топлива

Тип котлов (по группам)	Количество	Общая мощность	Используемое топливо	Запрашиваемое топливо
			Вид основного (резервного)	Удельный расход	Годовой расход	Вид основного (резервного)	Удельный расход	Годовой расход
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Viessmann Vitoplex 100 PV1	3		-	-	-	Природный газ	155,3	0,1989
	3		-	-	-	-	-	0,1989

Примечание:

1.Годовой расход топлива указать общий по группам котлов;

2. Удельный расход топлива указать с учетом собственных нужд котельной

2.4 Потребители тепла

Потребители тепла представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Потребители тепла

№ г/п	Потребители тепла	Максимальные тепловые нагрузки (Гкал/ч)	Технология (Гкал/ч)	Итого Гкал/ч
		отопление	вентиляция
1	2	3	4	6	7
1	Жилые дома	1,9	0,775	нет	2,675
	Итого:				2,675



2.5 Расчет максимально-часовых расходов тепла на отопление

Расчет максимально-часовых расходов тепла на отопление представлен в таблице 5.

Таблица 5 - Расчет максимально-часовых расходов тепла на отопление

№ г/п	Наименование	Kо	V	tвн.	Расчет	Результат
1	2	3	4	5	6	7
1	Жилые дома	0,15	15422	20	0,98Ч0,15Ч15422Ч(20-(-32))Ч10-6	0,11789
	Всего	-	15422		-	0,11789

Qот.=MЧK_оЧVЧ(t_вн.-t_ро)Ч10^-6, Гкал/час, (1)

где М - поправочный коэффициент, учитывающий различие климатических зон;

К_о- удельная отопительная тепловая характеристика здания, ккал/м³ч ^оС,

V- объем здания по наружному обмеру, м³;

t_вн - расчетная температура воздуха в помещениях, ^оС;

t_ро - -32^оС, расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления.

2.6 Расчет максимально-часовых расходов тепла на вентиляцию

Расчет максимально-часовых расходов тепла на вентиляцию представлен в таблице 6.



Таблица 6 - Расчет максимально-часовых расходов тепла на вентиляцию

№ г/п	Наименование	Kо	V	tвн.	Расчет	Результат
1	2	3	4	5	6	7
1	Жилые дома	0,72	15422	20	0,98Ч0,72Ч154722Ч(20-(-32))Ч10-6	0,56585
	Всего	-	15422		-	0,56585

Qв=MЧK_вЧVЧ(t_вн.-t_ро)Ч10^-6, Гкал/час, (2)

где М - поправочный коэффициент, учитывающий различие климатических зон;

К_в- удельная вентиляционная тепловая характеристика здания, ккал/м³ч ^оС;

V- объем здания по наружному обмеру, м³;

t_вн - расчетная температура воздуха в помещениях, ^оС;

t_ро - -32^оС, расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления.

2.7 Расчет годовых расходов тепла на отопление

Расчет годовых расходов тепла на отопление представлен в таблице 9.

Таблица 7 - Расчет годовых расходов тепла на отопление

№ г/п	Наименование	Расчет	Результат
1	2	3	4
1	Жилые дома	24Ч0,11789Ч(20+4)/(20-(-32))Ч228	297,74
	Итого:		297,74

Q_от.год=24ЧQ_отЧ (t_вн- t_ср.от.)/( t_вн- t_р.от.)ЧП_о, Гкал/год, (3)

где t_вн - расчетная температура воздуха в помещениях, ^оС;

t_ср.от. - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, ^оС ;

t_р.от.- расчетная температура наружного воздуха самой холодной пятидневки, ^оС;

П_о-- продолжительность отопительного периода, дней.

2.8 Расчет годовых расходов тепла на вентиляцию

Расчет годовых расходов тепла на вентиляцию представлен в таблице 8.

Таблица 8 - Расчет годовых расходов тепла на вентиляцию

№ г/п	Наименование	Расчет	Результат
1	2	3	4
1	Жилые дома	24Ч0,565Ч(20+4)/(20-(-32))Ч228	1426,93
	Итого:		1426,93

Q_от.год=ZЧQ_вЧ(t_вн- t_ср.от.)/( t_вн- t_р.от.)ЧП_о, Гкал/год, (4)

где Z - усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции;

t_вн - расчетная температура воздуха в помещениях, ^оС;

t_{ср.от. -}- средняя температура наружного воздуха за отопительный период, ^оС.;

t_р.от. - расчетная температура наружного воздуха самой холодной пятидневки, ^оС;

П_о - продолжительность отопительного периода, дней.



3 ПОДБОР ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3.1 Подбор основного оборудования

3.1.1 Котлоагрегаты

Количество котельных агрегатов определяется делением расчетных нагрузок на паро - или теплопроизводительностью того или иного котельного агрегата. В результате расчета было подобрано 3 котла марки Vitoplex 100 PV1 (рисунок 1).

Для нужд отопления и вентиляции требуется как минимум два котла один из которых будет работать в средне - отопительный период, когда тепловая нагрузка снижается, или, в случае аварии, может служить резервным. В проектах газовых котельных следует принимать заводские и типовые компоновки котлоагрегатов в соответствии с основными требованиями к проектированию .

Котел должен быть:

- газовый;

- водогрейный;

- автоматизированный.

В котельной установке любого типа максимальная величина нагрузок должна соответствовать установленной теплопроизводительности агрегатов без резервного.

Каждый котел комплектуется двумя предохранительными клапанами для защиты котла от превышения допустимого избыточного давления ,датчиком температуры котловой воды, устройством ограничения давления, смотровым стеклом, отверстием для чистки.

Основные технические характеристики котла приведены в таблице 9.Таблица 9 - Технические данные котла марки Vitoplex 100 PV1

Наименование	Размерность	Величина
1	2	3
Теплопроизводительность	кВт	1350
Вид топлива		газ
Доп.избыточное рабочее давление	бар	6
Объем котловой воды	л	1324
Аэродинамическое сопротивление	Па	400
Габаритные размеры( дл, шир, выс.)	мм	2665х1375х1550
Полная масса котла с теплоизоляцией	кг	2525
Коэффициент полезного действия	%	94
Температура уходящих газов	?С	215
Допустимая t	?С	95

Рисунок 1 - Водогрейный котёл «Vitoplex 100 PV1»

3.1.2 Подбор газовой горелки

Расчет тепловой мощности горелки вычисляется по формуле:

(5)

где - мощность котла, кВт;

- КПД котла,

- расчетная тепловая мощность горелки.

Найдём расчёт тепловой мощности горелки по формуле (5):

Номинальная мощность тепловой установки -

КПД тепловой установки -

Расчетная мощность горелки -

Сопротивление котла -

В результате расчета принимаем газовую горелку диаметром 1 марки Weishaupt WM-G 20/2-А (рисунок 2).

Технические характеристики газовой горелки приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Технические данные газовой горелки марки Weishaupt WM-G 20/2-А

Наименование	Размерность	Величина
1	2	3
Мощность	кВт	250-2100 кВт
Топливо		газ
Давление подключения газа	мбар	15-300
Диаметр присоединительного фланца	мм	25
Максимальный расход	м3/ч	57
Минимальный расход	м3/ч	14,5

Рисунок 2 - Общий вид газовой горелки марки «Weishaupt WM-G 20/2-А»

3.2 Подбор вспомогательного оборудования

В состав вспомогательного оборудования обычно входят:

- тяговое устройство;

- дутьевая установка;

- питательные или сетевые насосы;

- устройства подготовки питательной воды, идущей на питание паровых котлов, или подпиточной воды, идущей на восполнение утечек в тепловой сети;

- трубопроводы;

- контрольно-измерительные приборы;

- средства регулирования и управления;

- устройство топливоподачи.

3.2.1 Сетевой насос

Подбор насосов котлового контура для котлов Vitoplex 100 PV1 мощностью 1350 кВт.

Общая производительность котельной 4,05МВт (3,0Гкал/час).

Насосы устанавливаются в котельных с водогрейными котлами для частичной подачи горячей сетевой воды в трубопровод, подводящий воду к водогрейному котлу. Напор насосов греющего контура должен преодолевать гидравлическое сопротивление трубопроводов при расчетном максимальном расходе сетевой воды и потери напора в сетевом теплообменнике, теплообменнике - охладителе, котле и арматуре. Для подбора сетевого насоса требуются следующие формулы:

Где - потери давления в системе отопления (сопротивление абонента с.о.), кПа;

- потери давления в системе абонента, кПа;

- потери давления в регуляторах, кПа;

- потери давления в подогревателе горячего водоснабжения, кПа;

- потери давления в элеваторе.

(7)

где - суммарные потери давления в контуре, кПа;

- сопротивление на источнике теплоты, кПа;

- сопротивление в трубопроводе, кПа.

(8)

где требуемый напор сетевого насоса, кПа;

напор на всасывающем патрубке насоса, кПа.

(9)

где напор сетевого насоса, кПа.

В котельной должен быть установлен насос марки Wilo IL 80/160-11/2 3~ (рисунок 3).

Технические характеристики сетевого насоса Wilo IL 80/160-11/2 3~ представлены в таблице 11.

Таблица 11 - Техническая характеристика сетевого насоса Wilo TOP - SD 65/15

Показатель	Численное значение
1	2
Производительность, м3/ч	133
Напор, м	32
Мощность электродвигателя, кВт/ об/мин	11/2900
Электропитание, В	3*380
Масса, кг	157

Рисунок 3 - Сетевой насос «Wilo TOP - SD 65/15»

3.2.2 Выбор циркуляционного насоса

Циркуляционный насос - один из главных элементов отопительной системы и горячего водоснабжения. Главная функция этого устройства состоит в обеспечении принудительного движения жидкой среды по определенному замкнутому контуру (циркуляция). Благодаря действию насоса обеспечивается более быстрое перемещение теплоносителя в системе.

3.2.2.1 Выбор циркуляционного насоса на вентиляцию

Расход воды, требуемый для выбора циркуляционного насоса, находится по формуле:

В результате расчета к установке принимаем насос марки Wilo TOP-SD 50/7 3~ PN6/10 (рисунок 5).

Технические характеристики циркуляционного насоса Wilo TOP-SD 50/7 3~ PN6/10 представлены в таблице 12.

Таблица 12 - Технические характеристики циркуляционного насоса Wilo TOP - SD 50/15 3~ PN6/10

Показатель	Численное значение
1	2
Производительность, м3/ч	3,6
Напор, м	6
Мощность электродвигателя, кВт/ об/мин	0,61/2800
Электропитание, В	230/400
Масса, кг	16,6

Рисунок 5 - Насос «Wilo TOP-SD 50/7 3~ PN6/10»

3.2.2.2 Подпиточный насос

Для подбора подпиточного насоса использованы следующие формулы:

(10)

где объем воды в системе отопления, м³;

м³/ГКал;

максимальная тепловая нагрузка, ГКал.

(11)

гдеобъем воды в системе теплоснабжения, м³;

объем воды в системе отопления, м³;

объем воды в источнике отопления, м³. Вычисляется следующим образом:

,м³ , (12)

где - объём котловой воды в 1 котле, м³;

- объём котловой воды во 2 котле, м³.

,м³, (13)

где величина утечки теплоносителя, м³;

, кПа, (14)

где статический напор в системе, кПа;

высота здания, м.

, кПа, (15)

где требуемый напор подпиточного насоса, кПа;

сопротивление подпиточной линии, кПа.

, кПа, (16)

где напор подпиточного насоса, кПа.

Устанавливаются два подпиточных насоса марки Wilo MVI 206/PN16 3~ (рисунок 8).

Насосы установлены на нулевой отметке и подают подпиточную воду из бака подпиточной воды в обратную линию тепловой сети.

Технические характеристики подпиточного насоса марки Wilo MVI 206/PN16 3~ представлены в таблице 13.

Таблица 13 - Технические характеристики подпиточного насоса марки MVI 206/PN16 3~

Показатель	Численное значение
1	2
Производительность, м3/ч	3,0
Напор, м	45
Рабочее давление, бар	16
Электропитание, В	400

Рисунок 8 - Насос «Wilo MVI 206/PN16 3~»

3.3 Теплообменник

Теплообменник устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному. Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости.

В дипломном проекте к установке принимаем водоводяные рекуперативные теплообменники, которых теплопередача от греющего теплоносителя к нагреваемому происходит через разделяющую их стенку трубы и в качестве теплоносителя используется горячая вода. Предусмотрена независимая схема подключения тепловой сети. В соответствии с тепловой схемой сетевой теплообменник рассчитываем на полную тепловую нагрузку для системы теплоснабжения Q_сет = 3,0 Гкал/ч. Подбор теплообменного аппарата приведён в таблице 14 и 15.

Таблица 14 Подбор теплообменного аппарата

	Ед. изм.	Греющая среда	Нагреваемая среда
1	2	3	4
Тип среды		Вода	Вода
Тепловая нагрузка	Гкал/ч	3,0
Массовый расход	т / ч	87	87
Температура среды на входе в ПТО	С	105	70
Температура среды на выходе из ПТО	С	80	95
Допускаемые потери напора в ПТО, макс.	м.в.с.	3	3
Рабочее давление, макс.: 6 кгс/смІ.	Рабочая температура, макс.: 115 С
Результаты расчета
Марка теплообменника.	Alfa Laval T2-BFG
Максимальное давление	Бар.	32
Площадь теплообмена	м2	150
Масса	кг	617
Расход среды	т/ч	50	50
Потери давления	кПа	2,9	2,7
Максимальная рабочая температура	°С	150

Таблица 15 Подбор теплообменного аппарата

Габариты
1	2	3
Высота	мм	380
Длина	мм	140
Ширина	мм	285

На рисунке 9 показан общий вид пластинчатого теплообменника фирмы Alfa Laval T2-BFG мощностью 1,73 Гкал/ч.

Рисунок 9 - Общий вид пластинчатого теплообменника фирмы Alfa Laval T2-BFG

3.4 Подбор расширительных баков для котлов

Система отопления представляет собой замкнутый контур, заполненный теплоносителем (вода или незамерзающая жидкость - антифриз). Поэтому, незначительное увеличение объема теплоносителя при повышении температуры может создать давление, превышающее предел прочности отдельных элементов системы, а уменьшение объема при понижении температуры может вызвать разрыв струи и нарушение циркуляции. Для предотвращения этих явлений в системах отопления служит расширительный бак. Для подбора расширительного бака необходимо знать вид теплоносителя, общий объем теплоносителя в системе, коэффициент расширения теплоносителя в системе, начальное и максимально допустимое значение давления и коэффициент заполнения расширительного бака при заданных условиях работы. По формуле 3.7.1 вычисляем объем расширения теплоносителя:

, л, (17)

где - объем расширительного бака, л;

- коэффициент расширения теплоносителя в системе;

- общий объем теплоносителя в системе, л;

- начальное давление в расширительном баке, атм;

- максимально допустимое значение давления, атм;

- коэффициент заполнения расширительного бака при заданных условиях работы.

По формуле 18 находим полный объем расширительного бака:

, л, (18)

где - полный объем расширительного бака, л;

- объем расширительного бака, л;

- коэффициент запаса равный 1,25 (или 25%).

В результате расчетов подберем расширительные баки.

Для компенсации температурного расширения и поддержания постоянного напора в системах в котельной установлены расширительные баки Reflex:

- на обратном сетевом трубопроводе - 4 шт;

- в контуре котлов на линии - 3 шт.;

На рисунке 10 показан общий вид расширительного бака фирмы Reflex N 200/6

Рисунок 10- Общий вид расширительного бака фирмы Reflex N 200/6

3.4 Подбор установки систем умягчения воды

Одним из наиболее распространенных видов химводоподготовки воды является система умягчения воды. Умягчение воды - это процесс удаления из воды солей щелочноземельных металлов, в основном кальция и магния (Ca и Mg). Концентрация солей кальция и магния обуславливает так называемую жесткость воды. Чем выше концентрация данных солей, тем выше жесткость воды.

Оценка исходных данных. Исходя из представленных данных лабораторного анализа исходной воды и требований, предъявляемых к качеству воды, корректировке подлежат следующие параметры (16):



Таблица 16 - Исходные данные

Показатель	Единицы измерения	Концентрация	Требующееся значение для паровых котлов
1	2	3	4
Жесткость	мг-экв/л	3,4	0,7
рН	ед.	7,0 принимается	7,0-11,0
Железо	мг/л	0,39	Не нормируется
Растворенный кислород	мкг/кг	-	50

В результате обменных реакций из обрабатываемой воды удаляются ионы Ca2+ и Mg2+, а в обрабатываемую воду поступают ионы Na+, анионный состав воды при этом не изменится.

Осуществлять метод натрий - катионирования предлагается на установке умягчения периодического действия кабинетного типа. Установка состоит из бака-солерастворителя, внутри которого размещается фильтр, и блока управления. Корпус фильтра изготовлен из полиэтилена высокой плотности с наружным покрытием из стекловолокна на эпоксидной смоле. В корпусе имеется верхнее резьбовое отверстие для установки дренажно-распределительной системы, загрузки фильтрующих материалов, крепления блока управления. Бак-солерастворитель используется для автоматического приготовления раствора поваренной соли, предназначенного для проведения регенерации загрузки. В качестве загрузки используются импортные сильнокислотные катионообменные смолы в Na-форме. Для приготовления регенерационного раствора предлагаем использовать таблетированную поваренную соль, производимую нами специально для этой цели. Регенерация осуществляется путем обработки ионообменной смолы раствором поваренной соли из бака-солерастворителя. Концентрированный раствор соли в баке-солерастворителе образуется в результате ее контакта с соответствующим объемом воды. Для получения концентрированного солевого раствора необходим контакт избыточного количества соли с водой, для чего в солевом баке всегда должен находиться запас соли не менее чем на 2 - 3 регенерации. Показателем насыщенности солевого раствора является наличие нерастворенной соли в баке при продолжительном контакте соли с водой (в течение не менее 4-5 ч). Регенерация производится без применения специальных насосов за счет давления исходной воды (засасывание солевого раствора производится по принципу инжекции). Периодическая загрузка соли в бак осуществляется обслуживающим персоналом. Сигнал к началу регенерации поступает от встроенного водосчетчика, регистрирующего объем воды, прошедшей через установку. Работа установки полностью автоматизирована и не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала. Во всех операциях процесса регенерации одного фильтра используется исходная вода. Технические характеристики фильтра HYDROTECH STF 1248-9000 представлены в таблице 17.

Таблица 17- Технические характеристики фильтра

Характеристика	Величина
1	2
Производительность номинальная, м3/ч	2,5
Производительность максимальная , м3/ч	2,8
Линейная скорость фильтрования, м/ч	36,26
Объемная скорость фильтрования, ОС/ч (ОС - объемы смолы)	33,33
Потери напора, кг/см2	0,4 -0,5
Допустимый диапазон давления, кгс/см2	2,5-6,0
Размеры корпуса фильтра (высота/диаметр), мм	11200/255
Размеры солевого бака (диаметр/высота), мм	450/650
Объем смолы, л	35
Объем солевого бака, л	100
Требуемая подача воды на взрыхление одного фильтра, м3/ч	0,35
Продолжительность регенерации, мин	63
Присоединительные размеры Dy,(вход/выход/дренаж), мм	25/25/15
Расход поваренной соли на регенерацию одного фильтра, кг	9
Месячный расход соли на регенерацию, кг	396
Объем воды, обрабатываемый за один фильтроцикл, м3	40,9
(при исходной жесткости 3,4 мг-экв/л)
Продолжительность одного фильтроцикла, ч	16,36
(при заявленной производительности 2,5 м3/ч)
Электропотребление установки	8,9Вт,24В, 50 Гц (в комплект входит трансформатор 220В, 50Гц)

3.5 Расчет стоков

Процесс регенерации автоматической установки умягчения состоит из следующих этапов: взрыхление, подача соли и медленная промывка, быстрая промывка, заполнение бака-солерастворителя. Приведенные параметры процесса регенерации относятся к заводской настройке, с которой установки поступают к потребителям. Параметры процесса регенерации уточняются в ходе пуско-наладочных работ и могут изменяться в зависимости от качества исходной воды и конкретных условий эксплуатации.

3.6 Отвод дымовых газов

Отвод продуктов сгорания производится через утеплённые дымовые трубы.

Трубы оснащены люком для чистки и ревизии. На газоходе каждого из котлов в помещении котельной, а также в нижней части стволов дымовых труб предусматриваются дренажные патрубки для отвода образующегося в трубах конденсата.

Для определения химического состава дымовых газов (в процессе пуско-наладочных работ) на выходе из каждого котла на дымоходе устанавливается штуцер для переносного газоанализатора.

В котельных обычно устанавливают железобетонные, кирпичные и металлические одноствольные трубы с вентиляционным зазором.

Расчёту подлежат высота и диаметр устья трубы. Высота зависит от объема дымовых газов и от концентрации в них СO₂ и NО_х.

Определяем объем дымовых газов по формуле:

(19)

где G_г. - расход газа, равен 104,0 м³/ч = 0,029 м³/сек;

- температура уходящих газов, равная

Объём дымовых газов определим по формуле:

Рассчитаем минимальную высоту дымовой трубы.

Высота трубы рассчитывается по формуле:

(20)

где - коэффициент, зависящий от конструкции трубы. Для одноствольных труб

- коэффициент, зависящий от географического положения котельной в г. Вологда равен

- коэффициент, учитывающий скорость осаждения токсичных выбросов

- коэффициент, зависящий от скорости выброса дымовых газов из устья, при (скорость выбросов дымовых газов), тогда

- количество котлов на трубу;

- разность между температурой уходящих газов () и средней температурой самого жаркого месяца в полдень ();

определяется по формуле:

(21)

Найдём разность между температурой уходящих газов и средней температурой самого жалкого месяца в полдень по формуле:

Секундный расход дымовых газов, :

(22)

Определим секундный расход дымовых газов по формуле :

Найдем , от которого зависит коэффициент n по формуле:

(23)

Предварительно принятая высота трубы 25 м.

По формуле (3.44) рассчитываем , от которого зависит коэффициент n:

Находим минимальную высоту дымовой трубы по формуле:

Диаметр устья определяется по формуле:

(24)

Определим диаметр устья по формуле:

В соответствии с расчетом выбираем металлическая труба высотой 20 м и диаметр устья .

Площадь сечения выхода дымовых газов по формуле:

(25)

Определим площадь сечения выхода дымовых газов по формуле:

После того, как сделан расчёт и выбор дымовой трубы, можно найти следующие величины:

Скорость дымовых газов в дымовой трубе:

(26)

где - площадь сечения выхода дымовых газов, .

Определим скорость дымовых газов по формуле:

Удельный вес дымовых газов на выходе из трубы:

(27)

где - удельный вес для сухого воздуха при давлении и температуре , равный

_. - температура уходящих газов, равная .

Определим удельный вес дымовых газов на выходе из трубы по формуле:

Плотность дымовых газов на выходе из трубы:

(28)

где - плотность для сухого воздуха при давлении и температуре , равная

- температура уходящих газов, равная .

Определим плотность дымовых газов на выходе из трубы по формуле:

Найдём местные сопротивления:

Динамическое давление определяется по формуле:

(29)

где - скорость дымовых газов в дымовой трубе,

- удельный вес дымовых газов на выходе из трубы,

- ускорение свободного падения,

Определим динамическое давление по формуле:

Сопротивление отвода определяется по формуле:

(30)

где - динамическое давление,

- коэффициент местного сопротивления отвода, равный

Определим сопротивление отвода по формуле:

Сопротивление входа в дымовую трубу под углом 45⁰ найдем по формуле:

(31)

где - динамическое давление, мм.вод.ст.;

- коэффициент местного сопротивления при входе под углом равный

Определим сопротивление входа в дымовую трубу под углом по формуле:

Сопротивление выхода из дымовой трубы определяется по формуле:

(32)

где - динамическое давление, мм.вод.ст.;

- коэффициент местного сопротивления при выходе, равный

Определим сопротивление выхода из дымовой трубы по формуле:

Сопротивление трения в газоходе и дымовой трубе определяется по формуле:

(33)

где - скорость дымовых газов в дымовой трубе,

- плотность дымовых газов на выходе из трубы,

- длина прямолинейного горизонтального газохода, равная

- высота дымовой трубы (от места ввода до устья), равная

Определим сопротивление трения в газоходе и дымовой трубе по формуле:

<...