Особенности выполнения проекта технической реконструкции тепло водогрейной котельной

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Россия одна из самых северных стран, и обеспечение комфортных условий жизни нашего населения одна из самых важных задач. Поэтому отопление жилых и общественных зданий, промышленных предприятий требует строительства котельной. В современных котельных применяют самые передовые технологий, разработки и инноваций в сфере автоматизации, теплотехники, а так же опыта предыдущих поколений. Строительство котельных представляет из себя целый комплекс работ, который начинается с получения технических условий, тепловых расчетов, проектирования, а заканчивается пуско-наладочными работами.

Целью выпускной квалификационной работы является выполнение проекта технической реконструкции тепло водогрейной котельной в д. Рязаново Калининского района Тверской области, включающее расчет нагрузок на котельную, подбор основного и вспомогательного оборудования котельной, подбор газопроводов котельной.



1.Характеристика объекта

Реконструируемая котельная находится в деревне Рязаново Калининского района Тверской области на территории АО «Птицефабрика Верхневолжская». Здание котельной является отдельностоящим, с размерами в осях 1-6/А-Г-36Ч18 м, высота 7,8 м.

В связи с тем, что существующее оборудование котельной выработало свой ресурс, проектом предусмотрено замена оборудования. В котельной предусмотрена установка трех паровых котлов, паропроизводительностью 3 т/ч каждый, марки FR 25-3-12, двух водогрейных котлов тепловой мощностью 1,0 МВт каждый, марки Термотехник ТТ100 и одного водогрейного котла тепловой мощностью 0,5 МВт марки ЗИОСАБ-500, работающие на газе среднего давления (0,3 МПа).Кроме котлов в котельной предусмотрена установка сетевых, рециркуляционных, подпиточных, питательных, конденсатных насосов. Для обработки исходной воды в проекте предусмотрена автоматическая установка непрерывного действия TS 95-21М.

Удаление дымовых газов осуществляется через существующую дымовую трубу Ду 1000 мм, Н=30 м. Снабжение котельной газом предусмотрено от ранее запроектированного газопровода Ду 100 мм, Ру=0,6 МПа. Водоснабжение котельной предусмотрено от ранее запроектированного водопровода Ду125 мм.

2 Сведения о климатических условиях

Климатические характеристики района строительства:

1) температура наиболее холодной пятидневки: -35єС;

2) средняя температура наиболее холодного месяца: -14,9єС;

3) средняя температура отопительного периода: -6,6єС;

4) температура точки излома отопительного графика: -13,8єС;

5) среднесуточная температура наружного воздуха конца отопительного периода: +8єС;

6) продолжительность отопительного периода: 231 день.

Общая характеристика потребителей и энергоносителей:

1) конструкция тепловых сетей: 4-х тубная, закрытая, водяная;

2) рельеф: ровный.

Нагрузки котельной:

1) расход теплоты на отопление и вентиляцию - 1,96 МВт;

2) расход теплоты горячее водоснабжение - 0,32 МВт;

3) расход теплоты на технологию - 0,5 МВт;

4) расход пара на производство - 5,92 т/ч.

Параметры теплоносителя:

1) для коммунально-бытовых потребителей - 95-70єС;

2) для технологии - 90-70єС;

3) для производственных потребителей пара - Ру=0,6 МПа.

Потери в сетях и располагаемые напоры:

1) коммунально-бытовые потребители - 15 м;

2) технология - 10 м;

3) система горячего водоснабжения - 24 м;

4) давление в водопроводе на вводе в котельную - 21 м.

Параметры исходной воды:

1) водоем - р. Кама;

2) требования к качеству воды: прозрачность по шрифту не менее 30 см; общая жесткость 40 мкг/кг; содержание растворенного кислорода 50 мкг/кг; значение рН при 25єС 8,5…10,5.



3. Основная часть

3.1Тепловая схема котельной установки и её расчет

Принципиальная тепловая схема характеризует сущность основного технологического процесса преобразования энергии и использования в установке теплоты рабочего тела. Она представляет собой условное графическое изображение основного и вспомогательного оборудования, объединенного линиями трубопроводов рабочего тела в соответствии с последовательностью его движения в установке.

Основной целью расчета тепловой схемы котельной является:

1) определение общих тепловых нагрузок, состоящих из внешних нагрузок и расходов тепла на собственные нужды, и распределением этих нагрузок между водогрейной и паровой частями котельной для обоснования выбора основного оборудования;

2) определение всех тепловых и массовых потоков, необходимых для выбора вспомогательного оборудования и определения диаметров трубопроводов и арматуры;

3) определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчетов (годовых выработок тепла, годовых расходов топлива и др.).

Расчет тепловой схемы позволяет определить суммарную теплопроизводительность котельной установки при нескольких режимах ее работы.

Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной приведены в таблице 1.4., а сам расчет тепловой схемы приведен в таблице 1.5.



3.1.1 Построение температурного графика центрального качественного регулирования

При качественном регулировании, для зависимых схем присоединения систем отопления, температуру воды в подающей и обратной магистралях, а так же, после подмешивающего устройства в течение отопительного периода определяют по следующим выражениям:

(1)

(2)

(3)

проект котельная тепловой

где- средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, єС, принимается ;

- средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой воздуха 8 ^оС и менее (отопительный период), єС;

- расчетная температура наружного воздуха для отопления, єС, принимается ; - расчетный температурный напор нагревательного прибора, єС, определяемый по формуле:

где - расчетные температуры воды соответственно после подмешивающего устройства и в обратной магистрали тепловой сети определенные при , єС, принимаем ₃= 95 ⁰С; ₂= 70 ⁰С;

- расчетный перепад температур сетевой воды в тепловой сети, єС.

где - расчетная температура воды соответственно в подающей магистрали тепловой сети, єС, принимается ₁ = 95 ⁰С;

- расчетный перепад температур сетевой воды в местной системе отопления, єС:

проект котельная тепловой

Задаваясь различными значениями температур наружного воздуха t_н определяются₀₁, ₀₂, ₀₃ и строится отопительный график температур воды. Для удовлетворения нагрузки горячего водоснабжения температура воды в подающей магистрали ₀₁устанавливается не ниже 70 ⁰С (в закрытых системах теплоснабжения). Для этого отопительный график спрямляется на уровне указанных температур и становится отопительно-бытовым.

Расчет отопительно-бытового графика приведен в таблице 1, а построение на рисунке 1.



Таблица 1. Температура воды в тепловых сетях и системы отопления



Рисунок 1. Отопительно-бытовой температурный график

3.1.2 Расчетные режимы тепловой схемы котельной установки

Расчет тепловой схемы котельной установки в данном проекте выполняется для шести режимов. Их характеристики приведены в таблице 2.



Таблица 2. Расчетные режимы

3.1.3 Расчет тепловой схемы котельной установки

Для расчета тепловой схемы котельной установки систематизированы нагрузки по видам потребления и температурные режимы.

Тепловые нагрузки по видам потребления приведены в таблице 3.



Таблица 3. Тепловые нагрузки по видам потребления

Исходные данные для расчета производственно-отопительной теплогенерирующей установки для закрытой системы теплоснабжения приведены в Приложении 1.

При расчете тепловой схемы определяются:

1. Коэффициент снижения расхода теплоты на отопление и вентиляцию для режима наиболее холодного месяца:

где - принятая температура воздуха внутри отапливаемых помещений, °С;

- температура наружного воздуха для режима наиболее холодного месяца, °С;- расчетная температура наружного воздуха,

2. Расход сетевой воды, т/ч:



гдеQ- расход теплоты на нужды сетевого потребителя, МВт;

- температура в падающем и обратном трубопроводах, °С.

3. Количество химически очищенной воды на подпитку тепловых сетей, т/ч:

где- подпитка воды, % расхода сетевой воды;

- суммарный расход сетевой воды, т/ч.

4. Тепловая нагрузка водоподогревательной установки, т/ч:

где - суммарный расход теплоты на отопление, вентиляцию, горячие водоснабжение и технологические нужды, МВт.

5. Расход воды на рециркуляцию котла, т/ч:

где - расход воды на один водогрейный котел, т/ч;

- температура воды на выходе из водогрейного котла, єС;

- температура воды на входе в водогрейного котла, єС;

- температура обратной сетевой воды после внешних потребителей, єС, принимается по температурному графику в зависимости от температуры наружного воздуха. Потери теплоты трубами горячего водоснабжения, МВт:



где - коэффициент, учитывающий потери теплоты трубами, .

6. Расход циркуляционной воды на горячие водоснабжение, т/ч:

где -коэффициент разрегулировки циркуляции, принимается по СНиП 2.04.01-85 п.8.2 ;

-разность температур в подающих трубопроводах системы от водонагревателя до наиболее удаленной водоразборной точки, С, принимается по СНиП 2.04.01-85 п.8.2 .

7. Расход пара на подогреватель сетевой воды (определяется только для режимов, при которых подогреватель находится в работе), т/ч:

где - энтальпия греющего пара, подаваемого на подогреватель сетевой воды, кДж/кг;

- энтальпия конденсата греющего пара, кДж/кг;

з - коэффициент полезного действия подогревателя (охладителя) воды, принимается равным 0,98.

8. Суммарный расход свежего пара внешними потребителями, т/ч:

где - расход пара на нужды производства, т/ч;

- суммарный расход пара на подогреватели сетевой воды, т/ч.

9. Расход пара на собственные нужды котельной по предварительной оценке, т/ч:

где - расход пара на собственные нужды, % суммарного расхода свежего пара внешними потребителями, принимается предварительно 15 %.

10. Паропроизводительность котельной по предварительной оценке с учетом потерь теплоты в цикле, т/ч:

где - потери пара в цикле котельной установки, %, принимается 3%.

11. Количество котловой воды, поступающей на непрерывную продувку, т/ч:

где- непрерывная продувка котлоагрегатов, %, принимается 3%.

12. Потери конденсата внешними производственными потребителями,

где- возврат конденсата производственными потребителями, %.

13. Потери конденсата в цикле котельной установки, т/ч:



14. Расход химически очищенной воды, поступающей в деаэратор питательной воды, т/ч

15. Расход сырой воды, поступающей на химводоочистку паровых котлов, т/ч:

16. Количество конденсата, возвращаемого внешними производственными потребителями, т/ч:

17. Температура сырой воды после охладителя подпиточной воды, єС:

где - температура сырой воды, єС;

- энтальпия подпиточной воды до охладителя, кДж/кг;

- энтальпия подпиточной воды после охладителя, кДж/кг.

18. Расход воды из деаэратора, т/ч:



где d - удельный расход выпара из деаэратора, кг/кг, принимаемый для атмосферного деаэратора равным 0,002 кг/кг.

19. Температура химически очищенной воды после охладителя выпара, єС:

20. Расход пара на подогреватель химически очищенной воды, т/ч:

где:- энтальпия воды, подаваемой в деаэратор, кДж/кг.

21. Суммарное количество воды и пара, поступающего в деаэратор питательной воды, за вычетом пара, поступающего в деаэратор, т/ч:

22. Средняя температура воды в деаэраторе, єС:

23. Расход пара деаэратор питательной воды, т/ч:



24. Расход пара на собственные нужды, т/ч:

25. Действительная паропроизводительность котельной с учетом на собственные нужды и потери пара в котельной, т/ч:

26. Невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной, %:

Расчет тепловой схемы сведен в Приложение 2.

3.1.4 Тепломеханические решения

Тепловой расчет схемы закончен так, как невязка с предварительно принятой паропроизводительностью котельной меньше 3%. К установке принимаются три паровых котлапаропроизводительностью 3 т/ч каждый, марки FR 25-3-12, два водогрейных котла тепловой мощностью 1,0 МВт каждый,марки Термотехник ТТ100 и один водогрейный котел тепловой мощностью 0,5 МВт марки ЗИОСАБ-500.

По результатам расчета тепловой схемы определяют суммарную теплопроизводительность котельной установки и расходы в трубопроводах.

Режимы работы котельной приведены в таблице 4.

Таблица 4. Режимы работы котельной

3.2 Гидравлический расчет трубопроводов

проект котельная тепловой

3.2.1 Гидравлический расчет водяных трубопроводов

Расчёт выбора диаметра труб производится по таблицам, исходными данными является количество протекаемой по трубам воды и значение скорости, не превышающей 1,0 м/с.

Результаты расчета сведены в таблицу 5.



Таблица 5. Гидравлический расчет водяных трубопроводов

3.2.2 Гидравлический расчет паропроводов

Расчёт выбора диаметра труб производится по таблицам.

Исходными данными являются паровая нагрузка на трубопроводы и ограничение скорости пара в трубопроводе:

-при диаметре трубопровода < 200 ммV = 35 м/с;

-при диаметре трубопровода > 200 ммV = 60 м/с.

Расчёт скорости производится по формуле:



где = 5,54 при Р = 1,0 МПа;

= 3,6 при Р = 0,6МПа.

Результаты расчета сведены в таблицу 6.

Таблица 6. Гидравлический расчет паропроводов

3.2.3 Гидравлический расчет конденсатопроводов

Расчёт выбора диаметра труб производится по таблицам, исходными данными является количество протекаемой по трубам воды и значение удельной потери давления, не превышающей 100 Па/м.

Результаты расчета сведены в таблицу 7.



Таблица 7. Гидравлический расчет конденсатопроводов

3.3 Подбор оборудования

3.3.1 Подбор парового котла

Число котельных агрегатов, находящихся в рабочем состоянии, определяется по относительной величине допустимого снижения тепловой мощности теплогенерирующей установки в режиме наиболее холодного месяца отопительного периода при выходе из строя одного из котельных агрегатов:

где - допустимое снижение тепловой мощности теплогенерирующей установки, равное ее минимально допустимой мощности в режиме наиболее холодного месяца, МВт

- максимальная расчетная тепловая мощность ТГУ, МВт.

Максимальная расчетная тепловая мощность равна Q_м.р=zЧQ_К.

Тогда, число устанавливаемых котельных агрегатов определяется из равенства (z-1)Q_К.А=Q_н.х.м, т.е.:

Паропроизводительность одной котельной установки, т/ч, определяется по формуле:

По таблицам, в зависимости от мощности котла, топливу и давлению пара принимаем три паровых котла FR 25-3-12, «ЗиОСаб», Россия

Характеристика котла приведена в таблице 8.

Таблица 8. Характеристика котла FR 25-3-12

3.3.2 Подбор водогрейного котла

По таблицам, в зависимости от мощности котла, топливу принимаем: два водогрейных котла Термотехник ТТ100, «Энтророс», Россия - для нагрева теплоносителя на систему теплоснабжения; один водогрейный котел ЗИОСАБ-500, «ЗиОСаб», Россия - на технологическую систему.

Характеристики котлов приведены в таблицах 9. и 10.

Таблица 9. Характеристика котла Термотехник ТТ100

Таблица 10. Характеристика котла ЗИОСАБ-500

3.3.3 Подбор горелочного устройства

Подбор горелочного устройства производится по рекомендациям завода производителя «Weishaupt».

По диаграмме определяется коэффициент снижения тепловой мощности горелки в зависимости от высоты расположения над уровнем моря:

f=0,86 для FR 25-3-12

f=0,87 для Термотехник ТТ1000

f=0,92 для ЗИОСАБ-500

Определяется теоретическая тепловая мощность горелки, кВт:

гдеQ - номинальная теплопроизводительность котла, кВт.

Q_т=1950/0,86=2267, кВт для FR 25-3-12

Q_т=1000/0,87=1149, кВт для Термотехник ТТ1000

Q_т=500/0,92=543, кВт для ЗИОСАБ-500

Определяется теоретическое давление камеры сгорания, мбар:

где р_к.с - давление камеры сгорания котла (при нормальных условиях), мбар.

р_т.к.с=8,7/0,86=10,11, мбар для FR 25-3-12

р_т.к.с=8,8/0,87=10,11, мбардля Термотехник ТТ1000

р_т.к.с=9,3/0,92=10,11, мбардля ЗИОСАБ-500

По рабочему полю горелочного устройства и виду сжигаемого топлива определяем его тип.

Следовательно:

- для котла FR 25-3-12 принимаем горелку газодизельную RGL 9/1-D;

- для котла Термотехник ТТ100 принимаем горелку газодизельную RGL 7/1-D;

- для котла ЗИОСАБ-500 принимаем горелку газодизельную GL 3/1-Е.

3.3.4 Подбор деаэратора

Подбираем деаэратор по его производительности ,т/ч:



Принимаем к установке деаэратор DА 15/4.

Технические характеристики и комплектность деаэратора приведены в таблице 11.

Таблица 11. Технические характеристики и комплектность деаэратора ДА 15/4

3.3.5Подбор оборудования для системы водоподготовки

В данном проекте предусматривается установка умягчения воды непрерывного действия с управляющими клапанами «FLECK». Особенностью данной установки является непрерывный рабочий процесс: попеременная регенерация (восстановление ионообменной емкости смолы) в двух резервуарах; непрерывная подача умягченной воды. Регенерация фильтрующего материала проводится в автоматическом режиме по сигналу встроенного счетчика (по объему пропущенной воды).

Для достижения нормальных свойств воды применяется двух ступенчатое фильтрование. На первой ступени устанавливаются фильтры Na-катионные, параллельно точные, предназначенные для обработки воды относительно низкой карбонатной жесткости. На второй ступени устанавливают параллельно точные фильтры, предназначенные для глубокого умягчения исходной воды для улавливания проскальзывающих солей жесткости после первой ступени обработки.

Остаточная жесткость после ХВО принимается:

- для первой ступени: Ж_о = 0,1 мг-экв/л

- для второй ступени: Ж_о = 0,01мг-экв/л.

Нормальная скорость фильтрования при жёсткости до 5-10 мг-экв/л:

- для второй ступени W_н=40 м/ч;

- для первой ступени W_н=15 м/ч.

Скорость фильтрования, м/ч:

гдеQ_Na - производительность фильтра, м³/ч;

f_Na- площадь фильтрования натрийкатионового фильтра;

а - количество фильтров, принимаемдля первой ступени 1 шт., для второй ступени 1 шт. Площадь фильтрования натрийкатионового фильтра, м²:



Принимаем фильтр диаметром TS 95-21М с площадью фильтрования f_Na = 0,246 м².

Фактическую скорость фильтрования определяется по формуле (5.34):

18,54 м/ч

18,54 м/ч

Число регенераций фильтра в сутки:

гдеЖ_о - жёсткость воды, поступающей на фильтры, мг-экв/л, принимается в фильтре первой ступени 5,2 мг-экв/л, второй ступени - 0,1 мг-экв/л;

- высота слоя катионита, м, для фильтра TS 95-21М м;

- рабочая обменная способность катионита при натрийкатионировании, г-экв/м³:

где_Na- коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита, принимается в зависимости от удельного расхода поваренной соли на регенерацию gs, г/г-экв: для первой ступени _Na = 0,74, для второй ступени _Na = 0,62;

_Na- коэффициент снижения обменной емкости катионита по Са2⁺ и Mg2⁺вследствие влияния ионов Na⁺, содержащихся в исходной воде, принимаем для первой и второй ступени _Na = 0,88

q_уд- удельный расход воды на отмывку фильтров, м³/м³, принимаем для первой ступени q_уд = 6 м³/м³, для второй ступени q_уд = 8 м³/м³;

E_n - полная обменная емкость катионита, г-экв/м³, принимаем для катионнообменной смолы E_n = 1700 г-экв/м³.

г-экв/м3.

г-экв/м3.

Расход 100% поваренной соли на одну регенерацию фильтра, кг:

гдеq_c - удельный расход соли на регенерацию, г/г-экв, для первой ступени q_c1 = 150 г/г-экв, для второй ступени q_c2= 100 г/г-экв

=64.4 кг

=36,49 кг

Суточный расход технической соли на регенерацию фильтра, кг/сут:

9,75 кг/сут.

Расход воды на одну регенерацию фильтра складывается из:



гдеi - интенсивность промывки фильтра,м²с, принимаем i=4 л/(м²с) для первой и второй ступени;

t_взр - продолжительность обратной промывки фильтра, мин, принимаетсядля первой и второй ступени t_взр=20 минут.

=1,18 м³

=1,18 м³

б) расхода воды для приготовления регенерационного раствора соли, м³:

гдеb - концентрация регенерационного раствора соли, %, принимаем для первой ступени b=6,5 %, для второй ступени принимаем b = 10%.

_PP - плотность регенерационного раствора, гр/мл, принимаем для 6,5% раствора _PP1=1,0449кг/м³, для 10% раствора _PP2=1,0707кг/м³

0.07 м³

0.04м³

в) расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³:

=2,36 м³;

=3,15 м³;

г) расхода воды на одну регенерацию, м³.

=3,61 м³

=4,37 м³



Среднечасовой расход воды на собственные нужды, м³/ч:

=0.3 м³/ч

=0.18 м³/ч

Время между регенерациями:

гдеt_NaРЕГ - время регенерации фильтра, ч:

гдеt_РР -время приготовления регенерационного раствора соли, ч:

где W_PP - скорость пропуска регенерационного раствора, м³/ч, принимаем для первой и второй ступени W_PP =3 м/ч.

t_ОТМ -время отмывки фильтра, ч:

гдеW_ОТ - скорость пропуска промывочной воды через катионит, м³/ч, принимаем W_ОТ = 6 м/ч.

=5,59 мин;

=3,25 мин;



=95,93 мин;

=128,05 мин;

=121,62 мин;

=151,3 мин;

=9,97 часа;

=21,48часа;

Количество одновременно регенерируемых фильтров, шт:

=0,17 шт;

=0,11 шт.

В соответствии с паспортными данными фильтра TS 95-21M потери напора составляют 6ч8 м.

3.3.6 Подбор редукционного клапана

Редукционный клапан подбирается по паропроизводительности и перепаду давления.

Давление на входе редукционного клапана составляет 1,0 МПа, после него - 0,6 МПа.

Паропроизводительность на технологические нужды составляет 5,92 м3/ч.

Принимаем редукционный клапан RP 45-080 (пружина N62) А-21 для насыщенного пара, «ADL», Россия.



3.3.7 Подбор регулирующего клапана

Подбор клапанов выполняется по формуле:

гдеР - перепад давления на полностью открытом регулирующем клапане, атм.;

G - объемный расход среды через полностью открытый клапан, м³/ч.

По величине КV подбираем регулирующий клапан таким образом, чтобы расчетный коэффициент КV не превышал КVS , который принимается по паспортным данным клапана.

Расчет сведен в таблицу 12.

Таблица 12. Расчет регулирующего клапана

3.3.8 Подбор крана трехходового

Подбор крана трехходового производится по рекомендациям завода производителя «ESBE».

По диаграмме,в зависимости от объемного расхода,определяется наименьший коэффициент Кvs. По значению коэффициента Кvs по таблицам определяется диаметр трехходового крана.

На систему отопления принят кран трехходовой 3F100: Кvs=225, Ду 100, Ру 0,6 МПа;

На систему ГВС принят кран трехходовой 3F65: Кvs=90, Ду 65, Ру 0,6 МПа.

3.3.9Подбор счетчика пара

Счетчик пара подбирается по паропроизводительности.

Паропроизводительность D=3,0 т/ч.

Принимаем счетчик пара СВП-2500: Ду 100, Ру 1,6 МПа.

3.3.10 Подбор счетчика воды

Диаметр условного прохода счетчика воды следует выбирать исходя из среднечасового расхода воды за период потребления (сутки, смену), который не должен превышать эксплуатационный, принимаемый, и проверять согласно следующим указаниям:

а) на пропуск расчетного максимального секундного расхода воды, при этом потери напора в счетчиках воды не должны превышать: 5,0 м - для крыльчатых и 2,5 м - для турбинных счетчиков.

б) на пропуск максимального (расчетного) секундного расхода воды, при этом потери напора в счетчике не должны превышать 10 м.

Потери давления в счетчиках h, м, при расчетном секундном расходе воды л/с, следует определять по формуле:

гдеS -- гидравлическое сопротивление счетчика;

q - секундный расход воды, л/с.

Расчет счетчика воды сведен в таблицу 13.



Таблица 13. Расчет счетчика воды

3.3.11 Подбор мембранного расширительного бака

Определяем коэффициент расширения жидкости (прирост объема в долях или в % при ее нагреве от температуры заполнения системы до средней температуры воды в системе):

t_зап=10С;

следовательно К_расш=0,0307

следовательно К_расш=0,0288

Определяем объем расширения по формуле, м³:

гдеV_с - объем системы, м³, принимается для системы отопления V_сист=12000 м³, для системы на технологию V_сист=7000 м³;

- абсолютное давление газовой подушки расширительного бака, атм.;



л.

По каталогу принимаем мембранный расширительный бак WRV-500, «Wester Heating», Англия.

Для системы на технологию:

л.

По каталогу принимаем мембранный расширительный бак WRV-300, «Wester Heating», Англия.

3.3.12Подбор объема бака для сбора конденсата

Емкость сборного бака конденсата принимается не менее 10 максимального расхода конденсата, м3:

где-количество конденсата, возвращаемого внешними потребителями, м3/ч.

3.3.13 Подбор питательного насоса

Производительность насоса, м3/ч:



ге- коэффициент запаса, принимается ;

-расход питательной воды на один котел, м3/ч;

- расход воды на непрерывную продувку, м3/ч.

Напор насоса, м:

где- коэффициент запаса, принимается ;

ДHКА - потери давления в котельном агрегате, м;

ДHД - избыточное давление в деаэраторе, м;

ДHг - геометрическая разность уровней между установкой деаэратора и входа питательной воды в котел, м;

ДHс -суммарные сопротивления всасывающего и напорного тракта питательной воды, м;

м3/ч;

=112 м.

По каталогу принимаются 2 насоса (1 резервный):

CR5-16, «GRUDFOS»

Подача: 2,95 м3/ч

Напор: 112 м

Мощность: 4 кВт

Масса: 43 кг

3.3.14Подбор конденсатного насоса

Производительность насоса, м3/ч:



где- коэффициент запаса, принимается ;

- расход конденсата, м3/ч.

Напор насоса, м:

где-коэффициент запаса, принимается ;

ДHс - сопротивления конденсатопроводов и арматуры, м;

ДHд- избыточное давление в деаэраторе, м;

ДHгидрст - гидростатический напор из-за разностей уровней мест установки насоса и деаэратора.

=3.91 м3/ч;

=17.2 м.

По каталогу принимаются 2 насоса (1 резервный):

CR5-3, «GRUDFOS»

Подача:3,91 м3/ч

Напор :17,2 м

Мощность:0,75 кВт

Масса:24 кг

3.3.15. Подбор сетевого насоса для системы отопления

Производительность насоса, м3/ч:

где- коэффициент запаса, принимается ;

- расход сетевой воды на систему отопления, м3/ч;

- расход сетевойводы на систему ГВС, м3/ч.

Напор насоса, м.

где:- коэффициент запаса, принимается ;

Hс - потери давления в наружных сетях, м;

HКА - потери давления в котельном агрегате, м;

HВН.К - сопротивление трубопроводов и арматуры внутри котельной, м.

=94.26м3/ч;

=20м.

По каталогу принимаются 2 насоса (1 резервный):

ТР 100-250/2, «GRUDFOS»

Подача:94,7 м3/ч

Напор:20 м

Мощность:5,5 кВт

Масса:197 кг

3.3.16 Подбор сетевого насоса на технологию

Производительность насоса, м3/ч:

где:- коэффициент запаса, принимается ;

- расход сетевой воды на технологию, м3/ч;.



где:- коэффициент запаса, принимается ;

Hс - потери давления в наружных сетях, м;

HКА - потери давления в теплообменнике, м;

HВН.К - сопротивление трубопроводов внутри котельной, м.

=23,65м3/ч;

=20м.

По каталогу принимаются 2 насоса (1 резервный):

ТР 50-230/4, «GRUDFOS»

Подача:23,65 м3/ч

Напор :20 м

Мощность:3 кВт

Масса:83,3 кг

3.3.17Подбор насоса на систему горячего водоснабжения

Производительность насоса, м3/ч:

где:- коэффициент запаса, принимается ;

- расход воды на ГВС, м3/ч.

Напор насоса, м.

где- коэффициент запаса, принимается ;

Hс - потери давления в наружных сетях, м;

HКА - потери давления в теплообменнике, м;

HВН.К - сопротивление трубопроводови арматуры внутри котельной, м.

=6,05м3/ч;

=37м.

По каталогу принимаются 2 насоса (1 резервный):

CR5-8, «GRUDFOS»

Подача:6,05 м3/ч

Напор:37 м

Мощность:2,2 кВт

Масса:31 кг

3.3.18 Подбор подпиточного насоса

Производительность насоса, м3/ч:

где- коэффициент запаса, принимается ;

- расход подпиточной воды, м3/ч.

Напор насоса, м.

где- коэффициент запаса, принимается ;

Hс - давление воды в обратной магистрали, м;

Hтр - сопротивление трубопроводов и арматуры на линии подпитки, м;

Hд- избыточное давление в деаэраторе, м.

=2,09м3/ч;

=37м.

По каталогу принимаются 2 насоса (1 резервный):

CR1-8, «GRUDFOS»

Подача:2,09 м3/ч

Напор:37 м

Мощность:0,37 кВт

Масса:24 кг

3.3.19 Подбор рециркуляцонного насоса

Производительность насоса, м3/ч:

где- расход воды в котловом контуре, м3/ч;

- температура воды на выходе из котельного агрегата, єС;

- температура воды на входе в котельный агрегат, єС;

- температура обратной сетевой воды после внешних потребителей, єС. Производительность рециркуляционных насосов для закрытых систем теплоснабжения определяют при температуре наружного воздуха tн=0єС.



где- коэффициент запаса, принимается ;

- потери давления в котельном агрегате, м;

- сопротивление трубопроводов и арматуры на линии рециркуляции, м;

=11,16 м3/ч

=2,96 м.

По каталогу принимается 1 насос:

UPS 40-60/2F, «GRUDFOS»

Подача:11,16 м3/ч

Напор:2,96 м

Мощность:0,28 кВт

Масса:8,5 кг

3.4 Аэродинамический расчет котельной установки

3.4.1 Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания

Расчетные характеристики газообразного топлива месторождения Ямал сведены в таблицу 14.

Таблица 14. Состав газа по объему, %

Низшая теплота сухого газа Qнс=47458 кДж/м³ Плотность газа =1,043 кг/м³. Теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 м³ газа, м³/м³:



(73)

гдеCO, H₂, H₂S, O₂ - процентное содержание соответствующего газа 1м³ газовой смеси;

Cm Hn - процентное соотношение i-го углеводорода;

m,n - количество, соответственно, атомов углерода и водорода химической формуле углеводорода.

=7.39 м³/м³

Объем сухих трехатомных газов, образующихся при сгорании 1м³ газа, м³/м³:

Теоретический объем азота, образующийся при сгорании 1м3 газа, м³/м³:

0,79 - учитывает процентное содержание азота в воздухе.

=5.88 м³/м³.

Теоретический объем водяных паров, образующихся при сгорании 1м³ газа, м³/м³:



(76)

гдеdв, dт - влагосодержание воздуха и топлива соответственно (dт=0 г/кг, dв=0,013 г/кг.

м³/м³.

Теоретический объем сухих продуктов сгорания, м3/м3:

м³/м³.

Полный теоретический объем продуктов сгорания, м³/м³:

м³/м³.

Объем избыточного воздуха, м₃/м₃:

=1,11 м³/м³.

Объем водяных паров в избыточном воздухе, м³/ м³:



м³/ м³

Действительный объем водяных паров, м³/м³:

2.53 м³/м³.

Полный объем продуктов сгорания, м3/м3:

=10.85 м³/м³.

Масса дымовых газов при сжигании газообразного топлива, кг/м³:

гдеj - удельный вес газовой смеси, кг/м₃:

кг/м³



Плотность дымовых газов, кг/м³:

=1,12кг/м³.

3.4.2 Аэродинамический расчет котельной установки

Аэродинамический расчет производится для определения рабочих давлений газовоздушного тракта для определения аэродинамических сопротивлений.

Действительный объем продуктов сгорания, м³/ч:

где - теоретический объем продуктов сгорания, для м³/м³;

- теоретически необходимое количество воздуха, м³/м³;

- коэффициент избытка воздуха;

- температура дымовых газов, єС;

- расход газа с учетом теплотворной способности данного газа, м³/ч:

где- теплопроизводительность котла, Вт;

- теплотворная способность газа, Вт/м³;

- коэффициент полезного действия котла;

- плотность дымовых газов, кг/м³.

Полное аэродинамическое сопротивление тракта продуктов сгорания, Па:



гдеh_к - аэродинамическое сопротивление в котле, Па;

h_тр - сопротивление трения, Па:

где- коэффициент сопротивления трения;

l - для участка, м;

w_г - скорость дымовых газов, м/с

h_мс - потери давления в местных сопротивлениях, Па:

где- коэффициент местного сопротивления;

h_сам - самотяга в дымовой трубе, Па:

где- высота дымовой трубы, м; - ускорение свободного падения, м/с²;- плотность наружного воздуха, кг/м³.

Па

Сопротивления трения и потери давления в местных сопротивлениях на участках дымохода приведены в таблице 15.



Таблица 15-Сопротивления трения и потери давления в местных сопротивлениях на участках дымохода

Для котла FR 25-3-12:

м³/ч;

м³/ч;

=1971,88 Па

Для котла ТЕРМОТЕХНИК ТТ100:

м³/ч;

м³/ч;

=1232,06 Па



м³/ч;

м³/ч;

=1125,11 Па

Подбор дымососов ведут с учетом коэффициентов запаса по производительности (в1=1,1) и по давлению (в2=1,2).

По каталогу принимается для котла FR 25-3-12:

Дымосос ВДН-8

Производительность: 4800 м3/ч

Давление: 2370 Па

Двигатель: 5А160S6

Мощность: 11 кВт

Частота вращения : 1000 об/мин

Масса: 800 кг

По каталогу принимается для котла ТЕРМОТЕХНИК ТТ100:

Дымосос ВДН-6,3:

Производительность: 275 м3/ч

Давление: 1500 Па

Двигатель: АDM112М4

Мощность: 5,5 кВт

Частота вращения : 1500 об/мин

Масса: 610 кг

По каталогу принимается для котла ЗиОСаб 500:

Дымосос ВДН-5:

Производительность: 1025 м3/ч

Давление: 1350 Па

Двигатель: АDM80В4. Мощность: 1,5 кВт Частота вращения : 1500 об/мин. Масса: 320 кг



4. Газоснабжение котельной установки

В объём газоснабжения котельной установки входит проектирование:

1) газорегуляторной установки (ГРУ);

2) внутреннего газопровода низкого давления от ГРУ до котлов FR 25-3-12, ТЕРМОТЕХНИК ТТ100, ЗиОСаб-500.

Точкой подключения является существующий ввод в котельную газопровода.

Газоснабжение предусматривается природным газом, теплотворной способностью Qн = 47458 кДж/м3, удельным весом 0,68 кг/нм3, давление в точке подключения котельной Ру = 0,6 МПа (6,0 кгс/см2).

4.1 Расчет параметров газовой смеси

Компонентный состав газа приведён в таблице 16.

Таблица 16. Средний состав и характеристика природного газа

Подавляющее большинство газов, использующихся коммунально-бытовыми и промышленными потребителями, представляют собой смеси, состоящие из горючих компонентов, балластных примесей и, возможно, некоторого, строго регламентируемого количества вредных веществ. Поэтому для возможности проведения расчетов систем, необходимо предварительно определить осредненные по объёму смеси плотность, низшую теплоту сгорания, стехиометрические объёмы, пределы взрываемости.

Плотность смеси, кг/м³:

где- процентное содержание соответствующего газа 1м³ газовой смеси, %;

- плотность соответствующего газа 1м³ газовой смеси, кг/м³.

кг/м³.

Низшая теплота сгорания смеси, кДж/м³:

где - низшая теплота сгорания соответствующего газа 1м³ газовой смеси, кДж/м³.

кДж/м³.

Теоретически необходимое количество сухого воздуха для горения 1м³ газа, м³/м³:



где- количество сухого воздуха для горения 1м³ соответствующего газа, м³/м³.

.509 м³/м³.

Теоретически необходимое количество влажного воздуха, м³/м³:

где- влагосодержание воздуха, гр/м³ (dв=13 гр/м³).

м³/м³

Теоретически необходимое количество продуктов, получающихся при сжигании 1м³ газа:

где- влагосодержание газа, гр/м³ (dв=5 гр/м³).

=12,717 м³/м³;

Концентрационный предел взрываемости, %:

а) без учёта балласта:



где - концентрационный предел взрываемости соответствующего газа 1м³ газовой смеси, %.

б) с учётом балласта:

Гдеб - балласт в смеси:

=0,043;



4.2 Определение часовых расходов газа

Часовой расход природного газа, м3/ч, определяется по формуле (6.15.)

Часовой расход природного газа для котла FR 25-3-12 составляет:

максимальный м³/ч;

минимальный м³/ч.

Часовой расход природного газа для котла ТЕРМОТЕХНИК ТТ100:

максимальный , м³/ч;

минимальный , м³/ч.

Часовой расход природного газа для котла ЗиОСаб 500:

максимальный , м³/ч;

минимальный , м³/ч.

Часовой расход природного газа для котельной установки:

максимальный м³/ч;

минимальный Вт=29,11 м³/ч.

4.3 Гидравлический расчет газопровода

При проектировании трубопроводов для транспорта газа выбор размеров труб осуществляется на основании их гидравлического расчета, имеющего целью определить внутренний диаметр труб для пропуска необходимого количества газа, и, что важно отметить, при допустимых для конкретных условий потерях давления.

Расчетный участок сети среднего или высокого давления характеризуется квадратичным перепадом давления, кПа²:



Помимо линейных потерь вследствие трения при движении газа в трубопроводах в определенных элементах систем, где характерно изменение скорости и направление потока, создаются местные сопротивления. Для наружных систем их учет производится достаточно просто путем увеличения длины расчетного участка на 10 %. Для внутренних же систем необходим детальный учет отдельных местных сопротивлений в соответствии с формулой:

где-расчетная длина участка газопровода, м;

-фактическая его длина, м;

-сумма коэффициентов местных сопротивлений, расположенных на рассматриваемом расчетном участке;

-эквивалентная длина прямолинейного участка газопровода, путевые потери давления в котором равны потерям давления в местном сопротивлении со значением ??=1:

Основной особенностью расчета сетей среднего (высокого) давления является определение на каждом участке не перепада давления, а узловых его значений. Так, давление в конце рассматриваемого i-того участка определится по формуле, Па:



гдеА -удельные квадратичные потери давления, кПа²/м, определяемые по формуле:

Для гидравлической увязки отдельных направлений возможно использование составных участков (здесь, варьируя длинами составляющих участка можно довести если не до нуля, то до очень малой величины) или, при дроссельных шайб, внутренний диаметр которой dш определяется следующим образом.

Сначала рассчитывают коэффициент местного сопротивления шайбы, способной погасить необходимый перепад давления Др_ш, в соответствии с зависимостью:

где значение внутреннего диаметра подставляется в мм.

Далее, используя график функции, определяют относительную площадь отверстия шайбы, а из нее - диаметр шайбы .

В случае, если диаметршайбы получился менее 5 мм, целесообразно на трассе устанавливать несколько шайб с большим диаметром отверстия.



где- давление камеры сгорания, кПа;

- давление перед клапаном, кПа.

Для горелки RGL 9/1-D ;

Для горелки RGL 7/1-D

Для горелки RGL 9/1-D

Таблица 17. Гидравлический расчет газопровода

*На данном участке для гидравлической увязки устанавливается 1 шайба с d_ш=54,3 мм, рассчитанная на оставшийся перепад давления Др=25,55 кПа.

**На данном участке для гидравлической увязки устанавливается 1 шайба с d_ш=35,7 мм, рассчитанная на оставшийся перепад давления Др=24,92 кПа. На данном участке для гидравлической увязки устанавливается 1 шайба с d_ш=29,2 мм, рассчитанная на оставшийся перепад давления Др=25,63 кПа.



4.4 Подбор основного оборудования ГРУ

Расчётный расход ГРУ составляет 912,42 м3/ч;

Давление на входе в ГРУ 0,6МПа;

На выходе 0,03Мпа.

Подбор регулятора давления:

Подбор регулятора давления заключается в выборе типа регулятора и определения проходного клапана, при котором обеспечивается пропуск расчётного количества газа.

При этом, исходя из предположения, что расчётная пропускная способность регулятора должна быть на 20% больше требуемого максимального расхода, расход газа определяется по формуле, м³/ч:

гдеQ_расч - расчетный расход газа, м³/ч.

м³/ч.

При заданных давлениях подходит регулятор блочный РДГБ-50Н (регулятор давления РДБК1-50-35 и предохранительный запорный клапан в сборе). Пропускная способность регулятора составляет 2724 м³/ч.

Так как плотность газовой смеси отличается от плотности газа по графику, вводим поправку на плотность:



Тогда пропускная способность регулятора составляет:

м³/ч.

Загрузка регулятора составляет:

Проверим пропускную способность регулятора по формуле:

гдеf- площадь сечения клапана, см2, f =9,62 см²;

k_v - коэффициент расхода газа, kv =0,65;

- коэффициент расхода, зависящий от отношения выходного и входного давлений, =0,28.

Выбор клапана отсекателя ПЗК:

Клапан отсекатель устанавливается на высокой стороне перед регулятором давления и выбирается по диаметру присоединительного патрубка регулятора. Принимаем клапан КПЭГ-50 П.

Верхний предел настройки на отсечку устанавливается:

Нижний предел настройки на отсечку устанавливается:

Выбор клапана ПСК:

Принимаем сбросной клапан ПСК-50С/50.

Определяем количество газа, подлежащего сбросу через клапан, по формуле:

Проводим проверку пропускной способности выбранного клапана по формуле:

гдеТ - абсолютная температура газа, С, Т=273 С;

Р_вх - абсолютное давление газа перед клапаном с учётом превышения на 15% рабочего давления, МПа.



гдеQ_мах - максимально возможная производительность выбранного регулятора давления.

Таким образом, установлено, что выбранный клапан обеспечит необходимый сброс газа.

Выбор газового фильтра:

Принимаем фильтр сетчатый ФГ-50С.

Для фильтров этой марки допустимые потери давления составляют 5000 Па.

Выбор измерительного комплекса:

Для коммерческого учета потребления газа в котельной принимаем измерительный комплекс учета газа Логика СПГ-761 НФП «Логика», г. Санкт-Петербург.

Измерения и вычисления выполняются для следующих диапазонов изменения параметров газа:

1) абсолютное давление - от 0,1 до 12 МПа;

2) температура - от -20 до +50єС;

3) содержание азота - от 0 до 0,15 молярных долей;

4) содержание диоксида углерода - от 0 до 0,15 молярных долей;

5) влагосодержание - от 0 до 0,15 объёмных долей;

6) плотность сухого газа при стандартных условиях - не менее 0,6 кг/м³.



4.4.1 Подбор устройства учета расхода газа

Согласно приказу Министерства Энергетики РФ №448 от 16.12.2002 «Утверждение нормативных актов для реализации Правил пользования газом» принимаем учет расхода газа на каждый котел.

Счетчик газа принимается по пропускной способности выбираемого счетчика.

Принимаем:

Для котла FR 25-3-12: счетчик газа ротационный RVG G160 Ду80 Ру1,6 МПа, «Газэлектронника», Россия;

Для котла ТЕРМОТЕХНИК ТТ100: счетчик газа ротационный RVG G100 Ду50 Ру1,6 МПа, «Газэлектронника», Россия;

Для котла ЗиОСаб-500: счетчик газа ротационный RVG G40 Ду50 Ру1,6 МПа, «Газэлектронника», Россия.



5.Экономическая часть

5.1 Определение сметной стоимости

5.1.1 Пояснение к локально-сметному расчету

Сметная стоимость - сумма денежных средств, необходимых для осуществления строительства в соответствии с проектными материалами. Сметная стоимость является основной для определения размера капитальных вложений, финансирования строительства, расчетов за выполненные подрядные работы, оплаты расходов по приобретению оборудования и доставке его на стройку. Требования к сметной документации определены в МДС 81-35.2004 «Методика определения сметной стоимости строительства».

Для определения сметной стоимости, составляется сметная документация, основной частью которой является локальная смета.

Локальная смета относится к первичному сметному документу, где отдельные виды работ сгруппированы в раздел, в соответствии с технологической последовательностью.

Сметная стоимость определена в ценах 2001 года с индексацией на цены действующего периода, прогнозируемый коэффициент индексации принят, согласно решения Госстроя УР.№БФ 906/12.

Накладные расходы, как часть сметной себестоимости, представляют собой совокупность затрат, связанных с созданием необходимых условий для выполнения работ, а также их организацией, управлением и обслуживанием. Накладные расходы нормируются косвенным способом в процентах от сметных затрат на оплату труда рабочих (строителей, механизаторов) в составе прямых затрат. Размер накладных расходов, принимают согласно МДС 81-33.2004 «Методика определения величины накладных расходов в строительстве» и изменений, внесенных письмом от 31.01.2005№ЮТ-260/06. Для земляных работ - 95%, для монтажных работ 128%, для изоляционных работ - 100%, эти показатели приняты по видам работ, согласно МДС 81-33.2004 приложение 4.

Сметная прибыль, как часть сметной стоимости, представляет собой средства передаваемые подрядчику на развитие собственного производства, материальное стимулирование работников. Сметная прибыль принимается в процентах от сметных затрат на оплату труда (строителей, механизаторов) в составе прямых затрат. Размер сметной прибыли, принимают согласно МДС 81-25.2001 «Методика определения сметной прибыли» и изменений, внесенных письмом от 18:11.2004г. № АП-5536/06.

Для земляных работ - 50%, для монтажных работ 83%, для изоляционных работ -- 70%, эти показатели приняты по видам работ, согласно МДС 81-25.2001 приложение 3.

В условиях рыночных отношений оценка строительной продукции осуществляется инвестором (заказчик) и подрядчиком на равноправной основе в процессе заключения договора. Стоимость строительства в сметной документации можно определять в базисном или текущем уровне.

Наиболее распространенный метод составления сметных расчетов -базисно-индексный, который основан на использовании системы текущих и прогнозных индексов по отношению к стоимости определенных в базисном уровне 2001 года. Приведение в уровень текущих цен производится путем перемножения полученных данных с индексом к текущим ценам.

Индексы стоимости (цен) в строительстве - это отношение текущих стоимостных показателей на составление по номенклатуре и структуре ресурсов в базисном периоде. Индексы выражаются в безмерных величинах. Создаваемая система индексов в строительстве должна обеспечить инвесторам повышение должности технико-экономических обоснований намеченного строительства и потребности в финансовых ресурсах подрядчика. Она является основой определения уровня договорных цен в строительстве и является методикой для осуществления расчетов за выполненные работы, она способствует планированию и статистическому контролю повышения точности экономических расчетов, оцениваемых как в текущих, так и в базисных ценах.

Свободная цена на строительную продукцию - это цена, устанавливаемая инвестором и генподрядчиком на равноправной основе при заключении договора на строительство, капитальный ремонт и реконструкцию зданий, сооружений. Эта цена формируется с учетом спроса и предложения на строительную продукцию, складывающихся на рынке труда, конъюнктуры стоимости материалов, применяемых машин и оборудования, а так же с учетом прибыли подрядной организации для расширенного воспроизводства.

Договорная цена устанавливается как суммированная стоимость по локальным сметным расчетам в текущих ценах и дополнительных затрат за итогом договорной цены на строительную продукцию. С привлечением средств на покрытие налогов и НДС-18%, составляется протокольная согласованная цена. Результаты расчетов экономической части сведены в таблицу 18.

...