Проект газовой котельной

2

71 690,00

5

Насос сетевой Wilo IPL 40/150 - 3/2.

2

55 508,00

6

Насос циркуляции Wilo TOP-S 25/7-3

2

15 065,00

7

Насос подпиточный Wilo MHIL 102-E-3-400-50-2

2

12 500,00

8

Мембранный расширительный бак Reflex для компенсации расширения воды в тепловой сети N 600/6 объемом 0,6 м3

1

46 016,00

9

Блок водоподготовки автоматизированный

комплект

53 875,00

10

Комплект запорно-регулирующей арматуры

комплект

207 145,00

11

Комплект оборудования газоснабжения в соответствии с требованиями Правил безопасности систем газораспределения и газопотребления:

- запорная арматура;

- коммерческий узел учета газа;

- покотловой учет газа;

-термозапорный и электромагнитный клапан на вводе в котельную;

- газовый фильтр;

- сигнализация загазованности

комплект

226 347,00

12

Электрооборудование

комплект

285 000,00

13

Комплект КИПиА

комплект

46 675,00

14

Отопительное и вентиляционное оборудование

комплект

38 765,00

15

Материалы (трубопроводы, фитинги, крепеж, тепловая изоляция)

комплект

175 198,00

16

Блок дымовых труб

комплект

234 562,00

Итого стоимость комплектующих: оборудования и материалов, рублей

3 558 694,00

Таблица 3.3 - Строительно-монтажные работы

№ п/п	Вид работ	Стоимость, руб.
1	Монтаж тепломеханической части котельной	80000,00
2	Монтаж системы внутреннего газоснабжения котельной	55200,00
3	Монтаж системы внутреннего электроснабжения	28230,00
4	Монтаж системы водоподготовки	35230,00
5	Монтаж дымовых труб и дымоходов	58000,00
6	Монтаж системы автоматизации котельной	30700,00
7	Расстановка контрольно-измерительных приборов	32250,00
8	Монтаж охранно-пожарной сигнализации	25340,00
9	Монтаж водоснабжения и канализации котельной	38782,00
10	Монтаж диспетчеризации котельной	46760,00
11	Монтаж системы отопления и вентиляции котельной	27580,00
12	Подготовка исполнительной документации на выполнение строительно-монтажных работ	2960,00
13	Сдача СМР контролирующим и надзорным органам для проведения пуско-наладочных работ	2800,00
Итого стоимость строительно-монтажных работ, рублей	576 000,00

Годовое потребление тепловой энергии на нужды отопления находятся по формуле:

, (3.49)

где- продолжительность отопительного периода, 230 сут;

- усредненная мощность котельной, кВт.

Годовые затраты на отопление при централизованном теплоснабжении:

, (3.50)

где -тариф на тепловую энергию при централизованном отоплении, 1865руб руб/Гкал [15].

Годовые затраты на отопление газовой котельной:

; (3.51)

, (3.52)

где - низшая теплота сгорания природного газа, ккал/м³;

- КПД котла, %;

- действующий тариф на газ, 4,5 руб / м³.

Разность годовых затрат на тепловую энергию равна:

. (3.53)

Срок окупаемости строительства новой котельной найдем по формуле:

, (3.54)

где К-это сумма капитальных затрат на строительство котельной, которые составили 4 262 694,00 рублей.

;

;

;

;

;

год.

На основе выполненной мною работы были получены следующие расчеты:

1. Капитальные затраты на строительство новой газовой котельной составили- 4 262 694,00 рублей.

2. Экономическая выгода от использования новой котельной составила - 949438 рублей/год.

3. Срок окупаемости составил - 4,4 года.

На основании расчета можно рекомендовать на использование к производству данную газовую котельную.

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации котельной КС Шекснинская «Северо - Европейского газопровода»

Опасный производственный фактор - производственный фактор, при воздействии которого приводит работающего к травме.

Котельные установки относятся к опасным производственным объектам, так как при их эксплуатации вероятно осуществление потенциальных основных опасностей:

- нерегулируемые газовоздушные и аэрозольные взрывы горючих веществ;

- физические взрывы систем, работающих под давлением;

- разрушение трубопроводов с горячей водой, паром за счет температурных градиентов, которые обуславливаются отложением накипи на нагретых поверхностях из нагреваемой воды;

- генерирование вибрации и шума за счёт работы дробильных, размольных и транспортных агрегатов, а также тягодутьевых устройств;

- опасность термических ожогов при контакте работающего персонала с нагретыми поверхностями и паром;

- загрязнение окружающей среды, гидросферы и литосферы, атмосферы, аэрозольными, газообразными жидкими и твердыми отходами;

- загрязнение природной среды неиспользованной теплотой отходящих газов, охлаждающей воды и твердофазных отходов.

Вредный производственный фактор - это производственный фактор, при воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к снижению работоспособности или заболеванию, в зависимости от продолжительности и от уровня воздействия вредных производственных факторов можно считать опасным.

Длительное воздействие на человека опасных и вредных факторов может привести к профессиональному заболеванию. Профессиональное отравление является распространенным среди профессиональных заболеваний.

К вредным производственным факторам относятся: повышенная запыленность воздуха, пониженная и повышенная температура воздуха в рабочей зоне, шум, вибрация, высокая подвижность воздуха, освещенность несоответствующую нормам. Так же производственные факторы подразделяются по природе действия на следующие группы: биологические, физические и психофизиологические.

Воздух рабочей зоны - является оптимальный микроклимат в помещении, который обеспечивает поддержание теплового равновесия между организмом и окружающей среды, а также снижение содержания вредных веществ в воздухе.

Воздух рабочей зоны производственных помещений характеризуется следующими параметрами: температура воздуха в помещении, выражается в градусах Цельсия; относительная влажность воздуха - в процентах; скорость его движения - в метрах в секунду, интенсивность радиации, преимущественно в инфракрасной и частично в ультрафиолетовых областях спектра; электромагнитных излучений - в джоулях на квадратный сантиметр в минуту.

Все эти характеристики по отдельности и вместе в целом влияют на организм человека, определяя его самочувствие.

Кроме отмеченных параметров воздуха от оптимальных значений возможно наличие в воздухе рабочей зоны вредных веществ.

Содержание вредных веществ в воздухе не должно превышать установленных ПДК. Для примера, ПДК ацетона 200 мг/м3, дихлорэтана 10 мг/м3, серной кислоты 1 мг/м3, ртути и свинца 0,01 мг/м3.

ПДК некоторых аэрозолей (пыли, взвешенной в воздухе): золы горючих сланцев 4 мг/м3, кокса 6 мг/м3, каменного угля 10 мг/м3.

Для определения содержания вредных веществ в воздухе отбор проб должен осуществляться в зоне дыхания (в радиусе до 0,5 м от лица, работающего) при специфических производственных условиях.

Недостаточное естественное освещение вызывает нарушение зрения, головные боли, быструю утомляемость

Для создания наилучших условий работы зрения человека в процессе труда освещение должно обеспечивать:

- освещенность на рабочих местах в соответствии с характером зрительной работы;

- достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности;

- отсутствие резких теней, блёскости;

- в котельной предусмотрено: рабочее освещение, искусственное дежурное и аварийное освещение.

Аварийное освещение следует предусматривать в случаях, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования и механизмов может вызвать:

- взрыв, отравление людей, пожар;

- длительное нарушение технологического процесса.

Аварийное освещение должно создаваться на рабочих поверхностях в производственных помещениях и на территориях предприятий, требующие обслуживания при отключении рабочего освещения, наименьшую освещенность в размере 5 % освещенности, нормируемой для рабочего освещения от общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк для территорий предприятий.

В помещении котельной предусмотрено естественное освещение, в вечернее и ночное время - искусственное.

Искусственное освещение скомбинировано общего освещения котельной с местным освещением рабочих мест. В качестве источников света применяются люминесцентные лампы и лампы накаливания.

Для обеспечения требуемого направления светового потока электрические лампы заключаются в арматуру, которая обеспечивает защиту глаз от слепящего действия и предохраняет лампы от загрязнения. Для освещения применяются светильники напряжением 220 В и мощностью 40-1000 Вт.

К источникам общей вибрации относятся вращающие механизмы-вентиляторы и насосы, дымососы, работающие котлы. Вибрация возникает при плохом центрировании, а также разбалансировке вращающихся механизмов и правильной балансировки. В оборудовании вибрации возникает при движении среды.

Вибрация может вызывать нарушение функций организма. При воздействии общей вибрации возникают изменения со стороны центральной нервной системы: головокружение, шум в ушах, сонливость, нарушается координация движений. Со стороны сердечно-сосудистой системы наблюдается гипертонические явления и неустойчивость артериального давления. Поражение кожно-суставного аппарата локализуется в позвоночнике и ногах. При большой интенсивности и в определенном диапазоне частот - разрыв тканей. Наиболее опасны для организма человека вибрации могут вызвать резонансные явления в организме. Диапазон частот таких вибраций 4- 400 Гц. Наиболее опасна частота для работающих 5ё9 Гц.

Основным способом обеспечения вибробезопасности является создание и применение вибробезопасных машин.

При проектировании и использовании машин, зданий, объектов должны быть использованы методы по снижающие вибрацию на путях ее распространения от источника возбуждения; применена виброизоляция, виброгасящие основания (пружины, пневматические демпферы).

Несущие конструкции здания не должны соприкасаться с фундаментами машин для исключения вибрации и сотрясений от работы машин.

В котельной применены виброгасящие основания на фундаментах насосов.

Источники шума в котельной - это котел, работающие насосы, дымосос, вентилятор, движение воды и пара в трубопроводах.

Интенсивный шум при ежедневном воздействии уменьшает остроту слуха, приводит к изменению кровяного давления, ослабляет внимание, снижает остроту зрения, ускоряется процесс утомления, вызывает изменение в двигательных центрах. Особенно неблагоприятное воздействие оказывает шум на: сердечно-сосудистую и нервную системы. Шум при интенсивности более 130 дБ вызывает боль в ушах, а при 140 дБ наступают необратимые нарушения органа слуха [12].

Одним из методов снижения шума является снижение шума на пути его распространения. Он реализуется применением: кожухов, экранов и звукоизолирующих перегородок, которыми закрывают вышеперечисленное оборудование, применение звукоизоляции ограждающих конструкций; уплотнением по периметру притворов окон, ворот, дверей; звукоизоляцией мест пересечения ограждающих конструкций инженерными коммуникациями; устройством звукоизолированных кабин наблюдения и дистанционного управления. Для индивидуальных средств защиты используют противошумные наушники и вкладыши. Для снижения шума от всех вращающихся механизмов в котельной применяются кожухи, помещения операторской имеет звукоизоляцию.

4.2 Меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда при эксплуатации котельной КС Шекснинская «Северо-Европейского газопровода»

4.2.1 Безопасность при эксплуатации котельной

В промышленности получили распространение многие виды технологического оборудования: котлы, сосуды, работающие под давление и компрессорные установки, которые представляют собой оборудование работающие под давлением. Неправильная эксплуатация этого оборудования может привести к взрывам и значительным разрушениям [4].

К оборудованию, работающему под давлением относится оборудования находящиеся под давлением воды, воздуха или пара свыше 0,7 кгс/см² или при температуре воды более 115 °С. К Обслуживанию такого оборудования допускаются лица старше 18 лет, прошедшие обучение и проверку знаний.

Здание котельной должно быть выполнено из несгораемых материалов. Котельные станции площадью пола до 200 м² должны быть оборудованы не менее чем 1 выходом, а с большой площадью не менее чем 2 выходами. В помещениях котельных должен быть предусмотрен уровень естественного и искусственного освещения, который соответствует требованиям нормативных актов. При установке ламп на высоту менее 2,5 м для питания осветительных установок должно применяться напряжение не более 36 В. Для обеспечения безопасной эксплуатации котлы должны быть оборудованы приборами для контроля режима работы, запорной арматурой, предохранительными устройствами и указателями уровня жидкости.

В котельной запрещено хранить легко воспламеняющих и горючих веществ, складирование материалов в проходной. В помещении должны устанавливаться телефоны или сигнальные устройства в случае экстренного вызова аварийных служб. При возникновении пожара в котельной необходимо немедленно вызвать аварийно-пожарную команду, по возможности приступить к тушению пожара [14].

4.2.2 Основные способы обеспечения безопасной эксплуатации котельных установок

С целью безопасной эксплуатации котельных установок применяется арматура безопасности:

- манометры, для контроля давления среды (воды, пара и другое);

- предохранительные устройства для сброса избыточного давления рабочей среды (разрывные мембраны, предохранительные клапаны, и другие);

- парозапорные вентили для отключения котельной установки от паровой магистрали;

- водозаборные вентили (задвижки) для впуска воды в котельную установку и регулирование её количества;

- обратный питательный клапан, предотвращающий пропуск воды из котельной установки обратно в питательную магистраль при аварии на питательном трубопроводе;

- воздушные клапаны для удаления из котельной установки воздуха и других газов.

На всю арматуру должны быть сертификаты (паспорт), в которых отражаются параметры эксплуатации, схемы включения и другие сведения.

Соединения трубопроводов котельных установок выполняются фланцевыми или сварными.

Котельные установки оборудуются необходимой гарнитурой безопасности:

- заслонки и шиберы для регулирования тяги и дутья;

- лазы в обмуровке для осмотра топочной камеры, газоходов и других поверхностей нагрева и футеровки;

- предохранительные взрывные клапаны для защиты обмуровки и каркаса котельных установок от разрушений при взрывах горючей смеси в топке и газоходах;

- затворы на шлаковых и золовых бункерах для удаления шлака и золы из топки, газоходов и других мест.

Для предупреждения взрывов автоматически контролируется температура топочных газов, воды и пара, при том, что система контроля блокируется с питательными системами (по воде и топливу), которые автоматически отключаются при превышении критических величин температур [14].

Для обеспечения безопасности процесса розжига котельных установок, должны предусматриваться автоматические системы контроля и регулирования подачи горючего на запальник, в топку.

Особое значение для безопасной эксплуатации котельных установок являются, умягчение питательной воды (предупреждения образования накипи на нагретых поверхностях). При умягчении (обессоливании) воды из неё удаляют соли жесткости (Ca (HCO3)2; Mg (HCO3)2; CaSO4; MgSO4; MgCI2), которые обеспечивают карбонатную и некарбонатную жёсткость воды.

Умягчение питательной воды производится при помощи ионообменных смол (катиониты и аниониты), реагентными методами (обработка кислотами с выпадением солей жёсткости в осадок).

4.2.3 Обеспечение здоровых и безопасных условий труда

Во всех учреждениях, предприятиях и организациях создаются здоровые и безопасные условия труда.

Обеспечение здоровых и безопасных условий труда возлагается на администрацию предприятий, учреждений, организаций.

Обязанность внедрения современных средств техники и безопасности, предупреждающие производственный травматизм и обеспечение санитарно- гигиенических условий, предотвращающих профессиональных заболеваний работников возлагается на администрацию.

Трудовые коллективы одобряют и обсуждают комплексные планы улучшения условий, охраны труда и санитарно-оздоровительных мероприятий, а также контролируют выполнение этих планов.

На производственных предприятиях при организации создаются безопасные и здоровые условия труда для персонала, устанавливают правовые основы регулирования отношений в области охраны труда между работниками и их работодателями, создаются условия безопасной организации всех рабочих мест, которые соответствуют требованиям Законодательства РФ по сохранению жизни и здоровья рабочего персонала в процессе трудовой деятельности.

Одной из важных целей охраны труда является анализ условий безопасного труда, технологических процессов, аппаратуры и оборудования с точки зрения возможности появления опасных факторов, выделение вредных производственных веществ. В соответствии с данным анализом определяются опасные участки производства, виды работ повышенной опасности, возможные аварийные ситуации, а также разрабатываются мероприятия по их устранению или ограничению последствий происшествий.

В процессе проведении анализа условий безопасного труда и работающей система охраны труда на предприятии определяются:

- характеристики предприятия, показатели основных результатов финансово-хозяйственной деятельности;

- теоретические и внедренные практические аспектов охраны труда на предприятии;

- вскрываются проблем обеспечения условий охраны труда на предприятии;

- формулируются предложения по совершенствованию организации охраны труда на предприятии.

Охрана труда - это совокупность всех мер политического, правового, экономического, социального, культурного, научного, медицинского, санитарно - гигиенического и противоэпидемического характера, направленная на сохранение и укрепление физического и психического здоровья каждого человека, поддержание его долголетней жизни, предоставление медицинской помощи в случаях повреждения или утраты здоровья.

Право на охрану здоровья персонала и безопасный труд -- является широким понятием, и распространяется на всех трудящихся нашей страны. По оценке факторов воздействия, на здоровье (от любых видов неблагоприятного воздействия -- и на окружающую среду, факторов как природного, так и техногенного характера), по задачам регулирования (меры должны обеспечивать и сохранять здоровье, меры должны быть направлены и способствовать укреплению его, то есть не расходиться с дальнейшим развитием предприятия [13].

Условия охраны труда обеспечивают защиту работников от неблагоприятного воздействия. Такая защита осуществляется от ограниченного круга вполне определенных вредных и опасных производственных факторов.

Все рабочие на производстве нуждаются, прежде всего, в защите от игнорирования, от чрезмерных физических нагрузок или недостаточного учета работодателем различных негативных производственных факторов, от пренебрежения различиями в индивидуальных качествах. Так же работники нуждаются и в защите от опасностей получения травм и несчастного случая, либо профессиональных заболеваний вследствие взаимодействия производства и факторов производственной среды.

4.3 Меры по обеспечению устойчивости работы котельной в условиях чрезвычайных ситуаций

4.3.1 Общие принципы обеспечения устойчивости производств

Под устойчивостью функционирования производств (в условиях ЧС) понимается их способность выполнять функции в этих условиях при заданном уровне безопасности для производственного персонала, населения и окружающей среды.

Основными направлениями обеспечения устойчивости производств являются: снижение вероятности возникновения ЧС; подготовка в работе объектов производства в условиях ЧС; подготовка системы управления производством к работе в условиях ЧС, защита производственного персонала и его жизнеобеспечение; снижение тяжести последствий и ликвидации ЧС.

Все мероприятия по обеспечению устойчивости функционирования производств осуществляются и разрабатываются с учетом прогнозов возможных возникновений аварий, катастроф, стихийных и других бедствий и их возможных последствий. Разработка данных прогнозов организуется определенными органами управления.

Для реализации мероприятий по обеспечению и повышению устойчивости производств, органами управления разрабатываются перспективные и годовые планы обеспечения устойчивости [19].

Кроме планов заблаговременных мероприятий ими так же разрабатываются планы, которые предусматривают мероприятия, намеченные к реализации в период угроз и при возникновении ЧС.

Устойчивость функционирования производств обеспечивается проведением мероприятий: инженерно-технических, организационных, технологических и других, которые направленны на предупреждение и ликвидацию ЧС.

Организационные мероприятия предусматривают планирование действий руководящего, командно-начальствующего состава, служб и гражданских организаций (формирований) ГО по защите рабочих и служащих предприятий, проведению АСДНР, восстановлению производства, а также по выпуску продукции на сохранившемся оборудовании.

Инженерно-технические мероприятия включают комплекс работ, по обеспечению повышения устойчивости производственных зданий и сооружений, оборудования, коммунально-энергетических систем.

Технологические мероприятия обеспечивают повышение устойчивости работы объекта, с помощью изменения технологического процесса, способствующего упрощению производства продукции и исключающего возможность образования вторичных поражающих факторов.

Данные группы мероприятий включают в себя:

- рациональное размещение объектов зданий и сооружений;

- повышение устойчивости, механической прочности зданий, сооружений, оборудования;

- ограничение воздействия от вторичных поражающих факторов;

- обеспечение надежности и оперативности по управлению производством;

- организация надежных производственных связей, повышение надежности системы энергоснабжения;

- обеспечение пожарной безопасности;

- подготовка к переводу на аварийный режим работы объектов;

- подготовка к восстановлению нарушенного производства;

- подготовка персонала и планов действий в условиях ЧС;

- обеспечение надежности работы персонала при нормальной работе промышленных объектов, а также защиту рабочих и служащих объектов экономики при возникновении ЧС.

4.3.2 Повышение устойчивости и прочности зданий и сооружений

Устойчивость объектов - это сохранение способности выполнения функций в условиях ЧС, а также возможность быстрого восстановления при легких и частично средних повреждениях. Разнообразие объектов экономики и условий, функционирования обуславливает различные мероприятия по обеспечению и повышению устойчивости [14].

Устойчивость устанавливается при проектировании, строительстве и поддержании при дальнейшей эксплуатации. Все мероприятия для повышения устойчивости должны проводиться постоянно, так как меняется обстановка, которая обуславливается ЧС. Меняются сырье и технологии, увеличиваются мощности предприятия, меняется так же и обстановка прилегающей к предприятию территории.

Раз в пять лет предусмотрено проведение учений. На предприятии постоянно идёт работа по анализу и повышению устойчивости в ЧС. При этом проводятся основные мероприятия:

- защита работников предприятия;

- повышение устойчивости оборудования;

- повышение устойчивости систем управления;

- мероприятия в отношении сырья;

- мероприятия в отношении энергообеспечения и топлива;

- инженерные сооружения в условиях ЧС.

К инженерным сооружениям можно отнести здания, трубопроводы и тому подобные. Предпринимаются следующие меры по повышению сопротивления сооружений ударной волны: заглубление трубопроводов, усиление несущих строительных конструкций.

Для оценки устойчивости сооружений и зданий необходимо изучать их основные особенности (конструкции, этажность, длина и ширина, перекрытия и так далее) и технические здания.

На предприятии должно находиться специальной резервное оборудование, которое включает в себя средства для проведения неотложных аварийно-спасательных работ.

Номенклатура этого оборудования определяется масштабом производства и его спецификой. Для предприятий небольшого размера и мощности всё оборудование и техника сосредотачивается в подразделениях МЧС. Также должны отрабатываться технологии аварийно-спасательных работ.

Все что касается энергообеспечения, то их специфика работ требует наличия автономных малогабаритных источников энергии и освещения, должны создаваться резервные запасы комплектующих и технической документации по размещению подземных трубопроводов и кабелей, их разгонка в помещении, должны быть составлены списки персонала и их рабочие места. Проведение мероприятий по повышению устойчивости требует больших капиталовложений, поэтому повышение устойчивости сверх нормы - нерентабельно.

Разработке мероприятий по повышению устойчивости должен предшествовать анализ с учётом всех источников ЧС.

При анализе устойчивости помимо рассматриваемых выше функциональных особенностей, учитывающих гидрогеологические свойства местности, для оценки опасности подтопления и оползней [14].

А также ориентация зданий по отношению к помещениям - потенциальным опасностям взрыва. Также проводят оценку вторичных поражающих факторов, таких как:

- наличие потенциальных объектов пожаров;

- нахождение ёмкостей и коммуникаций с ХОВ.

Так же учитывается пожаробезопасность всех прилегающих территорий, плотность застройки, наличие транспортных коммуникаций, характеристики здания, их огнестойкость, прочностные характеристики и другие.

4.3.3 Требования пожарной безопасности к котельным установкам

Установки, вырабатывающие пар или горячую воду, называются котельными установками. В зависимости от назначения они бывают отопительные, отопительно-производственные и производственные.

По размещению на генеральном плане установки подразделяются на отдельно стоящие, пристроенные к зданиям другого назначения и встроенные в здания другого назначения.

Пожарная безопасность котельных установок при их проектировании и эксплуатации обеспечивается соблюдением противопожарных требований, изложенных в строительных нормах и правилах по проектированию котельных установок [14].

Действия оператора при пожаре в котельной, взрывах газов в топке и газоходах котла. Если пожар угрожает котельной или возник в самой котельной, следует принять меры к полной остановке котлов и предупреждению их взрыва, для чего необходимо закрыть запорный предохранительный клапан, задвижку на вводе, а также все краны и задвижки; открыть краны продувочных свечей и принять меры к тушению огня; закрыть шибер за котлом; закрыть окна и двери; если котел паровой, выключить питательный насос; поднять предохранительные клапаны и заклинить их, чтобы они не могли закрываться и обеспечивали выпуск пара в атмосферу; вызвать пожарную команду.

На случай пожара в котельной должен быть следующий противопожарный инвентарь: огнетушители ОП-5 (один на каждую топку), ящик вместимостью 0,5 м3 с сухим песком и две стальные лопаты, войлок или одеяло, шланг для водопроводного крана.

Взрыв газов может произойти в топке или в верхней части газоходов. При взрыве газов в газоходах повышается давление и возможны случаи разрушения обмуровки, а в топке происходит выбрасывание пламени из смотрового и загрузочного отверстий при открытой топочной дверце или сквозь щели при закрытых дверцах, что подвергает опасности обслуживающий персонал котельной. В случае взрыва газов в топке или газоходах котла обслуживающий персонал обязан немедленно остановить его работу и доложить об этом лицу, ответственному за котельную.

Котлы могут устанавливаться как в отдельных зданиях, так и в помещениях, непосредственно примыкающих к производственным зданиям, отделенных от них брандмауэром.

Не разрешается устанавливать котлы:

- в помещениях, где возможно скопление людей;

- в помещениях, расположенных под складом горючих материалов;

- в помещениях, примыкающих к складу горючих материалов, за исключением топлива для самой котельной.

Пол в помещениях котельных должен быть выполнен из огнестойких материалов с негладкой и нескользкой поверхностью (бетонные).

Во временных котельных со сроком действия до 3-х лет возможно устройство земляных и глинобитных полов.

В помещениях котельных с площадью полов до 200 м допускается устройство одного выхода, а с общей площадью полов более 200 м - не менее двух, расположенных с противоположных сторон. Двери помещений должны открываться легко и только наружу. Во время работы котельных их запирать нельзя.

Выходы наружу должны быть оборудованы тамбурами или другими устройствами, препятствующими проникновению холодного воздуха в котельные.

Двери из котельной в служебные, бытовые и другие помещения должны открываться в сторону котельной и иметь приспособления для самозакрывания.

Помещение котельной, а также бытовое и вспомогательное должны быть оборудованы естественной или искусственной вентиляцией [21].

При расстановке оборудования в помещениях котельных необходимо соблюдать установленные расстояния между оборудованием и стенами. Так, расстояние от фронта котлов или выступающих частей штока до противоположной стены должно быть не менее 3 м. Для котлов на газово-жидком топливе это расстояние должно быть не менее 2 м. При этом расстояние от выступающих частей газовых горелок и форсунок для жидкого топлива до стен должно быть не менее 1 м.

При установке насосов, вентиляторов и т.п. перед линией фронта котлов ширина свободных проходов должна быть не менее 1,5 м. Ширина проходов между котлами и между котлами и стенкой должна быть не менее 1 м.

Расходные баки для жидкого топлива устанавливают вне помещения, как исключение допускается установка в котельных, баков емкостью не более суточного расхода.

Подвозка, разгрузка и размещение запасов твердого топлива в котельной не должны мешать работе обслуживающего персонала.

4.3.4 Меры пожарной безопасности при эксплуатации газоиспользующего оборудования

Пожарная опасность газового оборудования характеризуется возможностью образования взрывоопасных смесей газа с воздухом и высокими температурами на поверхностях элементов печей и аппаратов. Взрывоопасные смеси при утечке газа могут образовываться в помещениях при отсутствии в них вентиляции, а также в объеме печей и аппаратов [21].

Не допускается газовое отопление в помещениях, относящихся по пожарной опасности к категориям А, Б и В, складских помещениях, гаражах на 50 и более автомашин, в помещениях, выполненных из легких металлических конструкций с утеплителем из горючих материалов в стенах и перекрытиях, а также в помещениях подвальных и цокольных этажей.

Аппараты водонагревательные емкостные газовые следует устанавливать в нежилых помещениях у несгораемых стен на расстоянии не менее 15 см от стены. Допускается установка аппаратов у сгораемых стен при условии изоляции стены кровельной сталью по листу асбеста толщиной 3 мм или асбестофанерной, которая должна выступать на 10 см за габариты корпуса.

При установке водонагревателя на сгораемый пол последний необходимо изолировать кровельной сталью по листу асбеста толщиной 3 мм или другим несгораемым материалом.

Отопительные приборы с горелками инфракрасного излучения, предназначенные для отопления помещений без постоянного обслуживающего персонала, должны предусматриваться с автоматикой, обеспечивающей прекращение подачи газа при погасании пламени горелки.

Расстояние от горелок инфракрасного излучения до конструкций из горючих материалов (стены, перегородки, оконные и дверные коробки и т. д.) должно быть не менее 0,5 м при температурах излучающей поверхности до 900 °С и не менее 1,25 м при температурах выше 900 °С.

Для отвода продуктов сгорания от газовых аппаратов и печей должен предусматриваться обособленный дымоход от каждого аппарата или печи. Допускается в существующих зданиях присоединение к одному дымоходу не более двух газовых аппаратов или печей, расположенных на одном или разных этажах, при условии ввода продуктов сгорания в дымоход на различных уровнях не ближе 50 см друг от друга или устройства в дымоходе на такую же высоту рассечек.

Расстояние от соединительной дымоотводящей трубы до потолка из негорючих материалов или стены должно приниматься не менее 5 см. При наличии деревянных отштукатуренных потолков и стен это расстояние принимается не менее 25 см. В случае обивки указанных конструкций кровельной сталью по листу асбеста толщиной 3 мм расстояние можно уменьшить до 10 см. Обивка должна выступать за габариты дымоотводящей трубы на 15 см с каждой стороны [21].

Запрещается использовать для отвода в атмосферу продуктов сгорания газа дымоходы, выполненные из силикатного кирпича, шлакобетонных и других неплотных или пористых материалов. Во время эксплуатации дымоходов от газовых аппаратов и печей необходимо производить периодическую проверку и чистку каналов. Дымоходы подлежат периодической проверке и чистке в следующие сроки: один раз в квартал - кирпичные дымоходы от проточных газовых нагревателей, один раз в год - асбоцементные дымоходы, выполненные из специальных блоков жаростойкого бетона, дымоходы от проточных водонагревателей, оборудованных автоматикой по тяге, дымоходы от отопительных и отопительно-варочных печей.

5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ГАЗОВОГО ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА

5.1 Основные позиции

Автоматизация - это система технических, организационных и других мероприятий, дающая возможность осуществлять технологические процессы без постоянного участия человека, но под его контролем. Процесс автоматизации приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества производства, снижает число сотрудников, обслуживающих объект, рабочий ресурс машин, снижает затраты материалов, повышает условия труда и техники безопасности [18].

В проектируемых котельных необходимо предусмотреть защиту оборудования (автоматика безопасности), автоматическое регулирование и контроль, сигнализацию и управление технологическими процессами. В зданиях и сооружениях котельных возможна установка центральных, групповых, или местных щитов управления.

В дипломном проекте проектируется автоматизация низкотемпературного газового водогрейного котла Vitoplex 200 тип SX2 фирмы "Viessmann" (Германия). По плану раздела «Автоматизация» подготовлена функциональная схема автоматизации, выбраны измерительные и регистрирующие приборы, фиксирующие температуру, давление, расход, и автоматические регуляторы с исполнительными механизмами и регулирующими клапанами.

Целью автоматизации является: регулирование давления газа, эффективность работы вентилятора, прекращение подачи газа при затухании факела и контроль, и управление с панели приборов.

Далее в подразделах представлены современные способы решения задач автоматизации, с учетом требований правил эксплуатации теплопотребляющих установок, что создаёт возможность проведения наладочных работ во время эксплуатации оборудования.

5.2 Система автоматизации водогрейных котлов

Технологические процессы, происходящие в котле в период его работы, можно охарактеризовать несколькими параметрами. Изменение одного из этих параметров, допустим, температуры воды, должно сказывается на изменении всех остальных, таких как: расход топлива, количество воздуха и выведенных дымовых газов и т.д. При автоматизации заданный технологический режим осуществляется без прямого участия обслуживающего персонала. Система автоматического включает в себя: объект регулирования и взаимодействующий с ним автоматический регулятор. Водогрейный котел, как регулируемый объект, требует постоянного контроля ряда параметров, таких как: температура или давление пара (воды), объем сжигаемого топлива и расход воздуха, разряжение в топке и за котлом, обеспечение электропитанием, устойчивость горения топлива, подача воздуха к топливосжигающим устройствам котла. Основными составляющими САР, кроме объекта автоматического регулятора, служат:

- усилитель - блок для улучшения качества сигнала за счет использования дополнительного источника энергии;

- исполнительный механизм - устройство, взаимодействующее на регулируемый объект;

- чувствительный элемент - устройство, реагирующее на отклонение регулируемого параметра (датчика);

- задающее устройство - механическое, ручное или автоматическое устройство для настройки заданных условий;

- преобразователь - исполнительный орган, преобразующий сигнал чувствительного элемента в электрические импульсы, удобные для усиления;

- корректирующее устройство-стабилизирующие процесс регулирования воздействия на работу регуляторов: в качестве корректирующих устройств используются внутренние обратные связи и дифференцирующие элементы.

Иногда, используют системы с регулятором прямого действия, в котором отсутствует преобразователь и усилитель, а чувствительные элементы воздействуют непосредственно на исполнительные органы. Системы автоматического регулирования водогрейных котлов и котельных классифицируются по построению и методам реализации функциональных возможностей. По принципу работы они делятся на комбинированные системы с автоматическим регулированием тепловой мощности отопительных котельных и на системы с регулированием тепловой мощности по возмущению. Регулирование по возмущению выполняют функции управления. По этому принципу, температура горячей воды на выходе из водогрейного котла изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, изменение которой, есть возмущающий фактор. Поступающее на вход регулятора возмущение изменяет величину регулирующего воздействия, так что она компенсирует влияние изменения температуры наружного воздуха на температуру помещения [19].

Комбинированные САР включают в себя системы регулирования и управления. Постоянное значение регулируемого параметра поддерживается воздействием по возмущению. В системе с воздействием по возмущению регулятор работает с опережением, т.е. начинает действовать сразу вслед за возмущающим воздействием до момента изменения регулируемой величины. Последняя контролируется, а изменение сигнала подается на вход регулятора. Кроме того, вводится задающее воздействие, зависящее от возмущения.

Существуют системы с регулированием по отклонению, т.е. воздействие на объект регулирования зависит от изменения регулируемого параметра.

САР по виду регулирования делятся на системы постоянные и многопозиционные. В системах постоянного регулирования при изменении возмущающего воздействия состояние регулирующего органа изменяется плавно. В системах многопозиционных регулирующий орган всегда занимает одно из крайних положений.

5.3 Системы защиты оборудования водогрейного котла

Система защиты предохраняет котел в таких аварийных ситуациях, как: повышение температуры воды за котлом или давления пара в паросборнике сверх допустимого, падение разряжения в топке, угасание пламени горелки или форсунки, падение давления воздуха перед горелкой, отключение электропитания в цепях автоматики [22].

В паровых котлах, использующих в качестве топлива газ, независимо от их давления и мощности следует предусмотреть устройства, которые автоматически прекращают подачу топлива к горелкам при:

- изменении давления топлива перед горелками;

- снижении разряжения в топке;

- понижении давления воздуха перед горелками;

- погасании факелов горелок, отключение которых при работе котла не допускается;

- повышении давления пара при работе котельных без постоянного контроля;

- понижении или повышении уровня воды в барабане;

- неисправности электросетей защиты.

В водогрейных котлах, использующих в качестве топлива газ, следует предусмотреть устройства, автоматически прекращающие подачу топлива к горелкам при:

- повышении или понижении давления газообразного топлива перед горелками;

- понижении давления жидкого топлива перед горелками, кроме котлов, оборудованных ротационными горелками;

- уменьшении разряжения в топке;

- понижении давления воздуха перед горелками;

- погасание факелов горелок, отключение которых при работе котла не допускается;

- понижении давления воздуха перед горелками для котлов, оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха;

- понижении или повышении давления воды на выходе из котла;

- повышении температуры воды на выходе из котла;

- неисправности электроцепей защиты.

5.4 Сигнализация и системы оповещения

Котельные, работающие без постоянного обслуживаемого персонала, следует оборудовать диспетчерским пунктом, на который выводятся сигналы (звуковые и световые) [24]:

- о неисправности оборудования, при этом в котельной фиксируется причина вызова;

- о срабатывании главного быстродействующего запорного клапана топливоснабжения котельной;

- для котельных, работающих на газообразном топливе, при уровне загазованности помещения 10% от границы воспламенения природного газа.

В котельных, с постоянным обслуживающим персоналом, проектируется светозвуковая сигнализация:

- при остановке котла;

- по причинам срабатывания защиты;

- при понижении температуры и давления жидкого топлива в общем трубопроводе к котлам;

- при повышении или понижении давления газа;

- при понижении давления в каждой питательной магистрали;

- при повышении или понижении давления воды в обратном трубопроводе тепловой сети;

- при повышении или понижении уровня воды в баках;

- при повышении температуры подшипников электродвигателей и технологического оборудования;

- при понижении величины pH в обрабатываемой воде.

5.5 Автоматическое регулирование котлов

Котлы, использующие в качестве топлива твердые, газообразные и жидкие вещества, а также котлы со слоевыми механизированными топками должны оснащаться системами автоматического регулирования процессов горения позволяющих автоматизировать их работу.

Котельные, работающие без постоянного обслуживаемого персонала, должны быть оборудованы системами автоматического регулирования, предусматривающими автоматическую работу основного и вспомогательного оборудования котельной, в зависимости от заданных параметров работы и с учетом автоматизации теплопотребляющих установок. Запуск таких котлов при аварийном отключении должен осуществляться только после устранения неисправностей вручную [19].

Также в котельной следует запроектировать устройства для автоматического поддержания заданной температуры воды, поступающей в системы теплоснабжения и горячего водоснабжения, а также заданную температуру обратной воды, поступающей в котлы, если это предусмотрено заводом изготовителем.

С целью поддержания контроля над параметрами, которые необходимы для эксплуатации котельной, следует запроектировать следующие показывающие приборы:

- сигнализирующие приборы, для контроля над параметрами, изменение которых может привести к аварийному состоянию оборудования;

- регистрирующие или суммирующие приборы, для контроля параметров, учет которых необходим для анализа работы оборудования или хозяйственных расчетов.

Водогрейные котлы с температурой воды более 110 ⁰С, должны быть оборудованы следующими показывающими приборами для измерения:

- газоанализаторы на уходящие газы;

- давления воды на входе в котел после запорной арматуры и на выходе из котла до запорной арматуры;

- давления воздуха после дутьевого вентилятора и каждого регулирующего органа для котлов, имеющих зонное дутье, перед горелками за регулирующими органами и пневмозабрасывателем;

- давления жидкого и газообразного топлива перед горелками после регулирующего органа;

- разряжения в топке;

- разряжения перед дымососом;

- расхода воды через котел;

- расхода топлива - температуры воды на входе в котел после запорной арматуры;

- температуры воды на выходе из котла до запорной арматуры;

- температуры воздуха до и после воздухоподогревателя;

- температуры уходящих газов.

5.6 Принципиальная функциональная схема автоматического регулирования котла “Viessmann Vitoplex 200 SX2”

Проект автоматизации предусматривает контроль, защиту и регулирование котлоагрегатов и вспомогательного оборудования. Работа котельной предусматривается в автоматическом режиме.

Котельная оборудована двумя котлами «Viessmann Vitoplex 200 SX2» мощностью по 440 кВт каждый. Котлы оборудованы модуляционными газовыми горелками WG 40N/1-A исп. ZM-LN фирмы Weishaupt. Система автоматики горелки и контроллер котлового блока служат для управления работой котла в следующих режимах:

- автоматический розжиг;

- двухступенчатое регулирование теплопроизводительности котла;

- поддержание оптимального соотношения газ-воздух;

- аварийное отключение подачи газа;

- сигнализация аварийной ситуации.

Подача топлива в котельную прекращается, путем закрытия клапана - отсекателя газа на вводе газопровода в котельную при:

- сигнале от датчика загазованности по метану и СО;

- наличии пожара по сигналу от предохранительного клапана ПРЕГРАН;

- отсутствии напряжения в сети.

Для учета тепловой энергии отпускаемой котлами используется тепловой счетчик СТ-10 с вычислителем ВТЭ-1.

Все приборы питания и регулирования устанавливаются на щите вспомогательного оборудования.

Питание щита220В:

- на щите запроектирована светозвуковая сигнализация;

- отклонение от нормы давления обратной сетевой воды;

- отклонение от нормы давления газа на вводе к каждому котлу;

- состояние котлов;

- состояние насосов;

- срабатывание клапана-отсекателя на газе;

- загазованности в котельной по СО и МЕТ.

Схема предусматривает прекращение подачи топлива к горелке при:

- погасании факела;

- повышении давления воды за котлом;

- отсутствии расхода воды через котел;

- повышении температуры воды на выходе из котла;

- понижении давления газа перед горелкой;

- понижении давления воздуха;

- неисправности цепей защиты.

Трехходовые клапаны предусмотрены для более быстрого разогрева котлов, управляемые с помощью ТРМ-12 по температуре воды на выходе из котла.

В проекте предусмотрено автоматическое прекращение подачи газа в котельную (срабатывание клапана-отсекателя) в случаях, когда происходит:

- превышение допустимой концентрации природного газа в воздухе котельной (10% НКПР);

- превышение допустимой концентрации оксида углерода в воздухе котельной (5 ПДК);

- пожар в котельной;

- отключение электроэнергии в котельной.

В комнате для обслуживающего персонала, предусмотрена сигнализация аварийных ситуаций. Питание установок автоматизации производится электроэнергией напряжением 220 В (однофазные электроприемники) частотой 50 Гц. Звуковой сигнал отключается дежурным, а световой сохраняется до ликвидации аварии.

Котлы “Viessmann Vitoplex 200 SX2” предназначены для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Котлы выпускаются для работы при допустимом рабочем давлении 5 бар и допустимой температурой подачи воды до 120⁰С [19].

5.7 Система управления контуром котловой воды

В комплект поставки производитель рекомендует включать щит управления контура котловой воды ЩК-2, который осуществляет управление работой горелочного устройства и обеспечивает безопасность работы котловой установки.

5.8 Описание установки безопасности

Щит управления контура котловой воды ЩК-2 (рисунок 5.1), выполнен в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа, водогрейных котлов и водонагревателей с температурой нагрева воды не выше 393К.

Рисунок 5.1 - Щит управления и аварийных блокировок

5.9 Состав комплектации водогрейного котла “Vitoplex 200 SX2”

Состав комплектации водогрейного котла марки “Vitoplex 200 SX2”:

- предельный термостат - осуществляет защиту от перегрева котловой воды;

- установка температуры производится в зависимости от выбранного графика, но не более 120С;

- регулировочный термостат - предназначен для ступенчатого регулирования работы горелочного устройства. Установку производит пусконаладочная организация, имеющая все необходимые сертификаты;

- предохранительный клапан - устанавливается в корпус котла между патрубками подачи и выхода котловой воды.

Показывающие приборы:

- манометры осуществляют измерение давления в подающем трубопроводе котла;

- термометры осуществляют измерение температуры прямой и обратной магистрали котловой воды;

- термометры необходимы для измерения температуры отходящих газов;

- запорная арматура на подающем и обратном трубопроводах;

- обратный клапан - с целью предотвращения реверсирования циркуляции теплоносителя;

- ограничитель максимального и минимального давления котловой воды - врезается в подающий трубопровод;

- циркуляционные насосы.

Итак, применение автоматически в регулировании и управлении приводит к централизованному контролю над работой автоматизированных котельных без постоянного присутствия обслуживающего персонала в них, с помощью данной аппаратуры и каналов связи [5].

5.10 Технико-экономическое обоснование автоматизации

Автоматизация позволяет человеку избавиться от необходимости прямого управления механизмами. Роль человека в процессе производства сводится к наладке, регулированию, обслуживанию средств автоматизации и наблюдению за их действиями. Автоматизация позволяет не только облегчить не только физический, но и умственный труд человека. Поддержание средств автоматизации в рабочем состоянии требует от рабочего персонала высокого уровня квалификации [18].

По степени автоматизации теплоэнергетика, по праву, занимает одно из лидирующих мест среди других отраслей промышленности. Процессы, протекающие в теплоэнергетических установках, имеют непрерывный характер, но при этом выработка тепловой энергии, в любой момент времени, должна соответствовать нагрузке. Автоматизация дает ряд преимуществ:

1) обеспечивает малую численность рабочего персонала, т.е. повышает производительности его труда;

2) изменяет характер труда обслуживающего персонала;

3) повышает уровень безопасности труда и надежности работы оборудования;

4) увеличивает экономичность работы котлоагрегатов.

Автоматизация котлоагрегатов состоит из автоматического регулирования, дистанционного управления, технологической защиты, теплотехнического контроля, технологической блокировки и сигнализации.

Автоматическое регулирование обеспечивает непрерывность протекающим процессам в котлоагрегате (питание водой, горение и др.).

Дежурный персонал может дистанционно запускать и останавливать котел, переключать и регулировать его механизмы на расстоянии, с помощью пульта, где сосредоточены устройства управления.

Теплотехнический контроль над работой котла и его оборудования производится с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически. Приборы ведут постоянный контроль над процессами, протекающими в котле, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещают на панелях, щитах управления по возможности максимально удобно для наблюдения и обслуживания.

...