Транспортабельная котельная установка на котлах пульсирующего горения КВа-П-120Гн

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Общая часть

1.1 Введение

1.2 Общие сведения о проекте

1.3 Техническое описание установки котельного агрегата КВа-П-120Гн

1.3.1 Назначение

1.3.2 Технические характеристики

1.3.3 Состав

1.3.4 Устройство и работа котла

1.4 Контрольно-измерительные приборы

1.5 Качество питательной воды

2. Тепломеханический расчет транспортабельной установки

2.1 Основные данные

2.2 Тепловая схема

2.2.1 Общее положение

2.2.2 Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной с водогрейными котлами кВа-П-120Гн для закрытой системы теплоснабжения

2.2.3 Расчет тепловой схемы котельной с водогрейными котлами кВа-П-120Гн для закрытой системы теплоснабжения

2.3 Расчет параметров теплообменника ГВС

3. Выбор оборудования

3.1 Водоподготовка системы теплоснабжения

3.2 Водоподготовка системы ГВС

3.3 Насосы

3.3.1 Сетевые насосы

3.3.2 Подпиточный насос

3.3.3 Рециркуляционный насос

3.3.4 Насос сетевой воды горячего водоснабжения

3.3.5 Насос для циркуляции горячего водоснабжения

4. Гидравлический расчет трубопроводов

5. Вентиляция

5.1 Расчет приточной вентиляции

6. Теплотехнический расчет

6.1 Исходные данные

6.2 Определение требуемого термического сопротивления наружных ограждающих конструкций здания

7. Расчет тепловоздушного баланса помещения котельной

7.1 Поступление тепла от технологического оборудования

7.2 Поступление тепла от электроосвещения

7.3 Поступление тепла от солнечной радиации

7.4 Определение количества тепла, теряемого в трубопроводах

8. Мероприятия по охране окружающей среды

8.1 Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

9. Внутренний водопровод и канализация

10. Электротехническая часть

11. Газоснабжение

12. Автоматизация

13. Охрана труда. Техника безопасности при монтаже котельных установок

14. Технология и организация производства

1. Общая часть

1.1 Введение

котельный агрегат тепломеханический

Использование газа в народном хозяйстве позволяет интенсифицировать и автоматизировать производственные процессы в промышленности и сельском хозяйстве, улучшить санитарно-гигиенические условия труда в производстве и в быту, оздоровить воздушные бассейны городов.

Малая стоимость газа в сочетании с удобствами его транспорта и отсутствием необходимости складского хранения, обеспечивает высокий экономический эффект замены других видов топлива газовым.

Развитие добычи природного газа позволяет широко развернуть работы по газификации городов и поселков нашей страны на Федеральном и Республиканском уровне.

Природный газ по сравнению с другими видами топлива, обладает следующими преимуществами:

высокой удельной теплотой сгорания;

удобством и легкостью транспортировки по газопроводам на большие расстояния;

низкой себестоимостью добычи, а следовательно и низкой стоимостью по сравнению с другими видами топлива.

В условиях коммунальной реформы и новых экономических отношений, требующих максимального снижения стоимости вырабатываемой и транспортируемой тепловой энергии, вопросы разработки принципиально новых энергосберегающих технологических схем, применение материалов и оборудования, повышение качества выполняемых работ при реконструкции и новом строительстве источников теплоснабжения требуют нового нетрадиционного подхода и новых решений. В случаях, когда централизованное теплоснабжение невозможно из-за отсутствия и удаленности трубопроводов тепловых сетей.

Уделяется особое внимание «Транспортабельным котельным установкам блочно-модульного исполнения», которые необходимы для небольших объектов как в городской, так и в сельской местности.

«Транспортабельные котельные установки» на котлах пульсирующего горения являются реактивным (из-за пульсирующего горения) оружием коммунальной реформы ввиду малых габаритов и малой стоимости из-за уличного размещения котлов.

«Транспортабельные котельные установки» предназначены для отопления и горячего водоснабжения объектов производственного, административного, культурно-бытового назначения: школ, больниц, жилых домов, спортивных залов и т.д.

Характерными особенностями этих «Блочно-модульных котельных» (в дальнейшем ТКУ) является:

Максимальная приближенность к объекту теплоснабжения, что резко сокращает затраты на теплоснабжение и эксплуатацию инженерных сетей.

Отсутствие значительных капитальных затрат и времени на строительство здания под котельную.

Простое и удобное решение вопроса при децентрализации теплоснабжения.

Минимальные сроки ввода в эксплуатацию с момента начала строительно-монтажных работ.

Минимальные затраты при монтаже и пуске.

Легко перемещаются на место эксплуатации железнодорожным, водным, автомобильным или воздушным транспортом.

Данный дипломный проект «Транспортабельная котельная установка на котлах пульсирующего горения КВа-П-120Гн» разработан на основании задания ОАО «КЗГО» г. Камбарки с перспективой внедрения в производство.

1.2 Общие сведения о проекте

Транспортабельная котельная установка представляет собой комплекс полной заводской готовности, включающей основное и вспомогательное оборудование, размещенное в блочном модульном здании, имеющем облегченные теплоизолирующие ограждающие конструкции из трехслойных панелей типа «сэндвич», газорегуляторная установка и котельные агрегаты КВа-П-120Гн размещены на открытой площадке вне здания.

Транспортабельная котельная установка автоматизированная, не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала. Осуществление контроля за работой котельной возможно с диспетчерского пункта.

ТКУ предназначена для отопления и горячего водоснабжения объектов имеющих закрытую систему отопления.

Теплоноситель сетевая вода.

Температура прямой сетевой воды на выходе из теплогенерирующей установки - t'c = 95 °С

Температура обратной сетевой воды на входе в теплогенерирующую установку - t"c = 70 °С

Температура воды ГВС на выходе из подогревателя - t'гвс = 60°C

Температура воды ГВС на входе в подогреватель - t"гвс = 5°C

Рабочее давление воды, не более:

в системе отопления - 0,6 МПа

в системе ГВС - 0,4 МПа

Необходимый напор на выходе из ТКУ

для тепловой сети - H = 40 м

для ГВС - H = 25м

Водоснабжение котельной - от хозяйственно-питьевого водопровода по ГОСТ 2874-82. «Вода питьевая»

Тепловые нагрузки приняты следующие:

Общая - 0,48 МВт

Отопление и вентиляция - 0,339 МВт

Горячее водоснабжение - 0,127 МВт

-на собственные нужды - 0,014 МВт

Вид топлива:

основной - природный газ Уренгойского месторождения газопровода Уренгой-Центр-Азия с теплотворной способностью Qрн=35,73кДж/нм3.

давление газа на вводе в ТКУ (перед ГРУ) - 0,3 МПа

резервное топливо - заданием не предусмотренно.

Климатические данные приняты для п.Ува Удмуртской Республики:

Расчетная температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 : t = -34°C

Средняя температура отопительного периода: tср = - 4,7°C

Продолжительность отопительного периода: Zот.пер. = 237 суток.

1.3 Техническое описание установки котельного агрегата КВа-П-120Гн

1.3.1 Назначение

Котельного агрегата предназначен для теплоснабжения зданий и сооружений, оборудованных системами водяного отопления с принудительной циркуляцией. По своей эффективности, безопасности и принципиально новой технологии выработки тепла котлы не имеют аналогов в России и СНГ, являются одним из наиболее технологичных образцов современной теплоэнергетики. Конструкция котла является полносборной моноблочной, поставляемой заводом-изготовителем на места установки в сборном виде, включая схемы автоматики и присоединительные газоходы.

Новизна котлов заключается в принципе их работы, основанном на периодическом объемном (безфакельном) сжигании топлива, а также в конструктивных особенностях, главные из которых - отсутствие горелки как отдельного изделия, дымососа, механически движущихся частей ,т.е.котел представляет собой котельный агрегат полной заводской готовности.

1.3.2 Технические характеристики

Таблица 1. Технические характеристики приведены в таблице

Наименование показателей и единицы измерения	КВа-П-120Гн
1	2
Показатели функциональной и технической эффективности
Номинальная теплопроизводительность, кВт	120±7%
Диапазон регулирования среднечасовой теплопроизводительности, %	40…100
Вид топлива	природный газ по ГОСТ 5542-87
Присоединительное давление топливного газа, кПа мм. вод. ст.	2,2±0,3 220±30
Рабочее давление воды, МПа кгс/см2	0,35…0,6 3,5…6
Максимальная температура воды на выходе котла, ?С, не более	115
Минимальная температура воды на входе котла, ?С, не менее	60
Расход воды при номинальной производительности, м3/ч 115-70 (95-70) ?С	9,51 (17,00)
Гидравлическое сопротивление котла при температурном перепаде 20?С м. вод. ст., не более	0,6
Температура уходящих газов при температуре воды на входе котла 70?С, ?С	160…170
Коэффициент избытка воздуха за котлом, не более	1,25
Электропитание	однофазное 220В±10%, 50±1 Гц
Установленная мощность электро. потребления, кВт	0,04
Конструктивные и массовые показатели
Габаритные размеры, мм Длина Ширина Высота	450 450 2100
Масса, кг, не более	220
Площадь сечения дымовой трубы, см2, не менее	0,005(80)
Показатели надежности
Полный срок службы, лет, не менее	15
Установленная безотказная наработка, ч., не менее	10000
Расчетное количество пусков	20000
Показатели эргономичности
Температура наружных изолированных поверхностей при температуре окружающей среды 25?С, ?С, не более	35
Уровень звука на расстоянии 1 м от фронта котла, дБа, не более	80
Показатели ресурсосберегающие
Удельное потребление электроэнергии при эксплуатации кВт/МВт, не более	0,3
КПД котла при температуре воды на входе в котел 70?С, %, не менее	93
Расход природного газа с низшей теплотворной способностью 7920 ккал/м3, м3/час(8500 ккал/нм3, нм3/час), не более	14,2 (13,2)
Показатели экологичности
Удельные выбросы вредных веществ в расчете на объем сухих уходящих газов при б = 1 и нормальных физических условиях (0?С и 101 кПа).Соответствуют требованиям международного стандарта ”Голубое пламя”:
моно оксид углерода, мг/м3, не более	30
оксиды азота (в пересчете на NO2), мг/м3, не более	50
Показатели безопасности
Автоматическое отключение топливного газа в аварийных ситуациях обеспечивается блоком автоматического контроля и управления

1.3.3 Состав

Состав котла в сборе приведен в табличной форме.

Таблица 2

Наименование	Кол-во в котле	Примечание
	КВа-П-120Гн
1	2	3
Механические части
Котел в сборе, в том числе	1
- вентиляторный узел	1
- датчик уровня воды	1
Электрооборудование
Вентилятор	1	Входят в состав вентиляторного узла
Свеча А-17ДВ (хромированная)	1	Входит в состав свечного узла
Блок БАК ТСВИ.301119.015	1
Блок БАУ ТСВИ.301119.016		Поставляется по отдельному заказу
Извещатель ИО 102-4	2	Входят в состав датчиков горения и продувки
Датчик ДГ1 ТСВИ.406231.001		Датчик горения
Катушка зажигания Б117А	1
Высоковольтный автомобильный провод нихромовый (2кОм/м), длиной 400…500мм	1
Клапан электромагнитный
КЭГ 20.00.000	1

Рис. 1. Схема котельного агрегата КВа-П-120Гн

1. Камера сгорания (I проход)

2. Змеевик камеры сгорания

3. Рессивер газовый

4. Вентилятор продувочный

5. Клапан мембранный воздушный

6. Рессивер воздушный

7. Клапан мембранный газовый

8. Свеча запальная

9. КаналII прохода

10. Канал III прохода (выхлопной рессивер)

11. Стакан водяной

12. Клапан эл.магнитный газовый

13. Клапан воздушный

14. Дымоход

15. Отверстие Орифиса

1.3.4 Устройство и работа котла

Устройство котла основано на использовании принципа пульсирующего горения. Камера сгорания котла (1) совместно с каналом II прохода (9) образуют объемный акустический резонатор (типа резонатора Гельмгольца). Для периодической подачи топливного газа и воздуха для горения в камеру сгорания служат мембранные клапаны: воздушно-пульсирующий (5) и газопульсирующий (7), расположенные в ресиверных камерах (6) и (3) соответственно. Дымовые газы из канала II прохода поступают в канал III прохода (выхлопной) ресивер. Для включения и отключения подачи топливного газа служит отсечной клапан (12). Для продувки камеры и дымогарных труб перед розжигом служит вентилятор (4). Для первичного воспламенения используется электрозапальная свеча (8).

Камера сгорания (1) представляет собой змеевик (2) из трубы по которому движется нагревается вода (теплоноситель) со скоростью более 1,5 м/c,канал II прохода организован наружной поверхностью змеевика (2) камеры сгорания (1) и внутренней поверхностью водяного стакана (11) по которому теплоноситель движется по спирали с той же скоростью ,что и змеевике.

Розжиг котла. Розжиг котла происходит автоматически. При получении команды «нагревание» включается продувочный вентилятор (4) на 30 секунд. После этого происходит подача напряжения на свечу (8) и через 1 и5 секунд на соленоид газового клапана (12). Происходит первая вспышка газовоздушной смеси, приводящая к кратковременному повышению давления в камере (1) и возникновению акустических волн в резонаторе состоящем из камеры сгорания (1) и канала II прохода (9). Пульсирующие клапаны (5) и (7) являются мембранными обратными клапанами. Они приходят в закрытое состояние, когда давление в камере (1) превышает давление в ресиверах (3) и (6). При этом дальнейшее поступление газа и воздуха в камеру сгорания приостанавливается. Дымовые газы под избыточным давлением выходят из камеры сгорания через канал II прохода в канал III прохода в выхлопной ресивер (10) и далее через дымоход выхлопа (14) в окружающую среду. Через определенное время (около 25мсек.) давление в камере вновь снижается и пульсирующие клапаны открываются, впуская очередную порцию газа и воздуха, и цикл повторяется. Устанавливается периодический (колебательный) процесс, именуемый пульсирующим горением. Частота этого процесса составляет примерно 85-96 Гц.

Работа котла в автоколебательном режиме. После установления процесса пульсирующего горения вентилятор и электроподжиг отключается. Всасывание воздуха происходит благодаря периодическим полуволнам разрежения, а повторное воспламенение свежих порций газовоздушной смеси осуществляется остаточным пламенем, которое постоянно присутствует в зоне завихрения (на свечном конце камеры сгорания). Пульсирующее горение может происходить неограниченное время, пока не будет прекращена подача топливного газа.

Система старт-стопного регулирования. При достижении нагреваемой водой заданной, максимальной температуры подача топливного газа прекращается. Котел гаснет, вода начинает остывать. При остывании воды до заданной, минимальной температуры цикл розжига котла и горение снова повторяются. Таким образом, в старт-стопном режиме, поддерживается необходимая температура воды и обеспечивается необходимая среднечасовая теплопроизводительность котла.

Все необходимые режимы работы, в том числе: розжиг котла, поддержание заданной температуры воды, индикация информации о состоянии котла, обеспечение безопасности и выдача сигнала «ТРЕВОГА» при возникновении внештатных ситуаций обеспечиваются электрооборудованием котла.

Основным элементом управления котлом является блок автоматического контроля.

Входной информацией для блока автоматического контроля является состояние датчиков горения, продувки, уровня, давления и температуры воды. На основании анализа входных данных блок включает необходимый режим работы котла, выдавая последовательность управляющих сигналов на вентилятор, узел зажигания и газовый клапан.

Для обеспечения безопасности блок автоматического контроля прекращает подачу топливного газа в котел при обнаружении в процессе анализа входных данных нештатных ситуаций.

Запуск не производится или процесс подачи газа прекращается в следующих ситуациях:

- перебои в электроснабжении (сигнал «ТРЕВОГА» не выдается);

- перегрев воды;

- отсутствие достаточного уровня или давления воды;

- неисправность датчиков температуры;

- засорение воздуховодов или канала выхлопа.

При пропадании напряжения во время подготовки к пуску или во время горения работа всех устройств приостанавливается, а после восстановления питания автоматически возобновляется. Если прекращение энергоснабжения повлекло местный перегрев теплоносителя из-за остановки циркуляционного насоса, то возобновление работы котла произойдет после снижения температуры до установленного нижнего значения.

Кроме того, прекращаются попытки розжига после установленного числа неудачных попыток (не более 5).

При выдаче сигнала «ТРЕВОГА» дальнейшая работа схемы возможна только с помощью ручного перезапуска после устранения причин, вызвавших нештатную ситуацию.

Все органы ручного управления котлом и элементы индикации расположены на лицевой панели блока автоматического контроля. Более подробная информация о блоке и его работе приведена в эксплуатационной документации блока.

Для автоматического регулирования температуры воды в системе отопления в зависимости от температуры воздуха на улице схемой котла предусмотрено использование блока автоматического управления (БАУ). Один блок БАУ ТСВИ.301119.016 обеспечивает такое регулирование в группе до 6 котлов.

Поставка блока БАУ осуществляется по отдельному заказу.

Применение на входе котла специальных датчиков давления, отключающих подачу газа при выходе давления газа за допуск, необязательно.

Если давление газа не соответствует необходимому в момент розжига, то запуск пульсирующего горения физически невозможен и после заданного числа попыток розжига блок автоматического контроля остановит отработку циклограммы и подаст сигнал «ТРЕВОГА». Если давление газа в питающем газопроводе выйдет за допуск во время горения, то в случае превышения давления работа котла прекратится, а в случае снижения продолжит безопасную работу с теплопроизводительностью ниже номинальной.

1.4 Контрольно-измерительные приборы

Таблица 3

Измеряемый параметр	Тип прибора, техническая характеристика	Место установки	Примечание
1	2	3	4
Давление газа	Топливо Манометр НП 100 МС 0250мм.вод.ст.	Газовый узел
	Датчик реле давления GW 50A6	--//--	Высокое
	Датчик реле давления GW 50A6	--//--	Низкое
Температура воды на входе в котлоагрегат	Вода Манометр стеклянный технический прямого исполнения с длиной верхней части 240мм и нижней части 103мм, шкала 0…1200С ТТП1.240.103 ГОСТ 27544-87	Патрубок входной
Температура воды за котлоагрегатом	Термометр стеклянный технический прямого исполнения с длиной верхней части 240мм и нижней части 103мм, шкала 0…1200С ТТП1.240.103 ГОСТ 27544-87	Патрубок выхода воды из котлоагрегата
	Термометр сопротивления ТСМ 1088-028-44 гр 50м ТУ 22-0879, 228-80	--//--	В комплекте блока автоматики БАК
	Датчик реле температуры ТАМ 103-03 ТУ 25-7301.0034-88	--//--
Давление воды на выходе из котлоагрегата	Манометр электроконтактный 0-1МПа исп. IV, ДМ 2010 IP 54 ГОСТ 2405-88	Патрубок выхода воды из котлоагрегата

1.5 Качество питательной воды

Качество сетевой и подпиточной воды должно соответствовать требованиям СНиП 11-35-76 «Котельные установки».

- общая жесткость, мкг-экв/л	до 200
- карбонатная жесткость, мкг-экв/л	до 700
- содержание растворенного кислорода, мкг/л	до 50
- содержание взвешенных частиц, мкг/л	до 5
- концентрация свободной углекислоты	не допускается
- значение РН при 250С	от - 6,5…8,5

2. Тепломеханический расчет транспортабельной котельной установки

2.1 Основные данные

В соответствии с заданием ОАО «КЗГО», проектом разработана транспортабельная котельная установка полной заводской готовности на 4-х водогрейных котлах КВа-П-120Гн, выпускаемых в г. Камбарка заводом ОАО «КЗГО».

Котельная предназначена для отопления и горячего водоснабжения объектов производственного, административного, культурно-бытового назначения и жилых домов.

В качестве топлива в котельной принят природный газ Уренгойского месторождения, используемый для газоснабжения в п. Ува с теплотой сгорания Qнр = 35,73 мДж/н.м3.

В качестве исходной и подпиточной воды принята вода хозяйственно-питьевого водопровода, соответствующая ГОСТ 2874-85 «Вода питьевая» и отвечающая требованиям СНиП II-35-76.

Температурный график отпуска воды потребителям тепла на нужды отопления и вентиляции 95-70 оС.

Котельная автоматизирована, предназначена для работы без постоянного обслуживаемого персонала. Предусматривается регулирование температуры теплоносителя на выходе из котельной в зависимости от температуры наружного воздуха.

Для системы горячего водоснабжения предусматривается два подогревателя, каждый из которых рассчитан на 50 % нагрузки.

Для измерения контроля и учета тепловой энергии, температуры и давления теплоносителя, горячеого и холодного водоснабжения предусматривается установка теплосчетчиков типа «ТСР» ЗАО «Взлет» г.С.-Петербург.

Теплочетчик выполняет следующие функции:

а) Измерение, вычисление и индикацию технологических параметров:

- время наработки и время останова (час);

- количество полученной тепловой энергии, Гкал;

- тепловая мощность, Гкал/час;

- температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, ?С;

- текущего расхода теплоносителя по подающему и обратному

трубопроводам, т/ч;

- количество теплоносителя по подающему и обратному трубопроводам, т/ч;

- давление теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, МПа.

б) Архивирование в энергозависимой памяти результатов измерения, вычисления и параметров функционирования.

К установке принимается теплосчетчик - регистратор «Взлет ТСР» в составе:

- на подающем, обратном трубопроводах - первичные преобразователи расхода электромагнитные - ЭРСВ-410;

- преобразователи температуры платиновые КТПТР-05, ввинчиваемые с защитными гильзами для их установки;

- преобразователь давления КРТ;

- тепловычислитель.

Характеристика трубопроводов:

- Давление в подающем трубопроводе - 41м.в.ст.

- Давление в обратном трубопроводе -20 м. в. ст.

- Температура в подающем трубопроводе - 950С

- Температура в обратном трубопроводе - 70 0С

- Схема присоединения отопления -зависимая

- Диаметр подающего трубопровода Т1 -89х4,0мм

- Диаметр обратного трубопровода Т2- 89х4,0мм

- Диаметр подающего трубопровода ГВС Т3 - 48х3,5 мм

- Давление Т3 -25 м. в. ст.

- Диаметр циркуляционного трубопровода ГВС Т4 - 48х3,5мм

- Диаметр трубопровода исходной воды В1 - 48х3,5мм

- Давление В1 - 30 м.в.ст.

2.2 Тепловая схема

2.2.1 Общее положение

1. Расчет тепловой схемы участка производится с целью определения расхода воды для отдельных узлов при характерных режимах работы котельной и составление общего материального баланса воды.

Расчетом определяются температура различных потоков воды (сетевой, подпиточной, сырой, умягченной).

2. На расчетной тепловой схеме котельной указываются направления основных потоков теплоносителей, их расходы и параметры.

3. Результаты расчетов являются исходными данными для расчета и выбора оборудования отдельных узлов тепловой схемы и основных трубопроводов котельной.

4. Расчет тепловой схемы выполняется в рекомендуемой последовательности. Исходные данные занесены в таблицу, составленную по определенной форме.

5. Расчет тепловой схемы водогрейной части котельной ведется для следующих режимов:

максимально зимнего при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции;

зимних режимов при текущих температурах наружного воздуха с интервалом 5?С (начиная от расчетной температуры наружного воздуха, значения текущих температур кратны пяти);

зимнего режима при температуре наружного воздуха в точке излома температурного графика сетевой воды.

6. Тепловой схемой предусмотрен отпуск потребителям воды с температурой 95-70 оС.

7. Нагрузка горячего водоснабжения принимается постоянной, не зависящей от температуры наружного воздуха как для отопительного, так и для летнего периода. Однако в летнее время расчетная нагрузка на горячее водоснабжение меньше, чем в отопительный период, так как расчетная температура холодной воды, поступающей из водопровода зимой, принимается t = +5?С, а летом t = +15?С. Следовательно, расход теплоты на горячее водоснабжение в летнее время по отношению к расходу теплоты в течение отопительного периода (при температуре воды, поступающей на горячее водоснабжение из котельной tгвс = 60?С) составит:

Qгвсл / Qгвсз = (60-15) / (60-5) = 0,82

Так как давление в водопроводе В1 30 м установка повысительного насоса не требуется.

Для восполнения потерь в тепловых сетях производится периодическая подпитка.

Подпитка сети предусмотрена от водопровода. При давлении в системе водопровода недостаточном при заполнении системы теплоснабжения подпитка осуществляется подпиточными насосами.

Котлы оборудованы дренажной системой с выводом дренажного трубопровода из котельной.

2.2.2 Исходные данные для расчета тепловой схемы котельной с водогрейными котлами кВа-П-120Гн для закрытой системы теплоснабжения

Таблица 4

№ поз. исх. данных	Наименование	Обозна-чение	Едини-цы из-мерения	Расчетные режимы	Примечание
				max зимнее	при tн в точке излома	зимнее при tн.в интервалом 5 оС
1	2	3	4	5	6	7	8
И01	Максимальный часовой отпуск тепла котельной установки.	Qmax	мВт	0,48
И02	Номинальная производительность 1-го котла	Qкном	мВт	0,120	0,120	0,120	По данным за-вода-изгот-ля
И03	Отпуск тепла на отопление и вентиляцию	Qов	мВт	0,339
И04	Отпуск тепла на горячее водоснабжение	Qгвс	мВт	0,127	0,127	0,127
И05	Отпуск тепла на собственные нужды котельной	Qс.н.	мВт	0,014	0,014	0,014
И06	Максимальная температура прямой сетевой воды	t1 max	оС	95	70
И07	Максимальная температура обратной сетевой воды	t2 max	оС	70	54,9
И08	Расчетная температура наружного воздуха	tн	оС	- 34	-0,884		СНиП23.-01.-99
И09	Температура воздуха внутри отапливаемых помещений	tв	оС	20	20	20	СНиП 2.08.01.-85
И10	Температура подпиточной воды	t	оС	5	5	5
И11	Удельный объем воды в системе теплоснабжения (34,5-43,1м3/мВт)	qсис	Т	16,8	16,8	16,8	Методич.указ. по определ. расхода т-ва
И12	Коэффициент снижения утечек в системе теплоснабжения	Кут	-	1	1	1
И13	Температура обратной сетевой воды на выходе в котел	tк2	оС	70	70	70	По решению ОАО «КЗГО»
И14	Вид топлива	Газ природный ГОСТ 5642-87

2.2.3 Расчет тепловой схемы котельной с водогрейными котлами кВа-П-120Гн для закрытой системы теплоснабжения

Таблица 5

№ позиции расчета	Наименование	Обозначение	Единицы измерения	Расчетная формула для зимнего режима	Расчетный режим зимний
					max -34°	t н в точке излома	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+10	Летний +22.4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Р01	Температура наружного воздуха в точке излома температурного графика сетевой воды	t н изл	°C	tвн -0,354(t вн-t н р)	-	-0,884	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Р02	Коэффициент снижения расхода тепла на отопление и вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха	Ков	-	(tвн-tн)/(tвн-tн р)	1	0,387	0,83	0,74	0,065	0,55	0,46	0,37	0,28	0,19	-
Р03	Расчетный отпуск тепла на отопление и вентиляцию	Qов	мВт/ч	Qо.в Ч Ков	0,339	0,21	0,28	0,25	0,22	0,19	0,16	0,12	0,09	0,06	-
Р04	Расчетный отпуск тепла на горячее водоснабжение	Qгвс	мВт/ч	Qгвс	0,127	0,127	0,127	0,127	0,127	0,127	0,127	0,127	0,127	0,127	0,127
Р05	Расход теплоты на собственные нужды котельной	Qс.н.	мВт/ч	0,03 Ч Qобщ	0,014	0,014	0,014	0,014	0,014	0,014	0,014	0,014	0,014	0,014	-
Р06	Значение коэффициента Ков в степени 0,8	Ков0,8	-	-	1	0,468	0,862	0,786	0,708	0,619	0,587	0,451	0,361	0,265	-
Р07	Температура прямой сетевой воды на выходе из котельной	t1	°C	См. график	95	54	84,4	78,4	72,3	66	59,5	52,9	45,9	38,5	-
Р08	Температура обратной сетевой воды на входе в котельную	t2	°C	См. график	70,0	45,2	63,6	59,9	56,1	52,1	47,9	43,6	39	33,9	-
Р09	Суммарный отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение	Qобщ	мВт/ч	Qов+ Qгвс+ Qс.н.	0,48	0,35	0,421	0,391	0,361	0,331	0,301	0,261	0,231	0,201	0,128
Р10	Расчетный часовой расход сетевой воды: отопление, вентиляция	Gо.в	Т/ч	QовЧ3600/(Св(t1-t2))	11,65	11,65	11,65	11,65	11,65	11,65	11,65	11,65	11,65	11,65	-
Р11	Расчетный часовой расход сетевой воды: горячее водо-снабжение	Gгвс	Т/ч	QгвсЧ3600/(Св(t1-t2))	4,36	4,36	4,36	4,36	4,36	4,36	4,36	4,36	4,36	4,36	4,36
Р12	Расчетный часовой расход сетевой воды на собственные нужды котельной	Gс.н.	Т/ч	QснЧ3600/(Св(t1-t2))	0,48	0,48	0,48	0,48	0,48	0,48	0,48	0,48	0,48	0,48	-
Р13	Расчетный часовой расход сетевой воды общий	Gобщ	Т/ч	Gобщ= Gо.в+ Gгвс+ Gсн	16,49	16,49	16,49	16,49	16,49	16,49	16,49	16,49	16,49	16,49	4,36
Р14	Расход подпиточной воды на восполнение утечек в теплосети	Gут	Т/ч	(0,02ч0,025) ЧGов	0,33	0,33	0,33	0,33	0,33	0,33	0,33	0,33	0,33	0,33	0,09
Р15	ГВС повыси-тельный	Gп	Т/ч	QпЧ3600/(Св(t3-t4))	1,98	1,98	1,98	1,98	1,98	1,98	1,98	1,98	1,98	1,98	1,98
Р16	Количество обратной сете-вой воды (отопл.+вент.)	Gсетоб	Т/ч	Gсет -Gут	16,10	16,10	16,10	16,10	16,10	16,10	16,10	16,10	16,10	16,10	4,27
Р17	Количество обратной сетевой воды без GГВС	GОБР	Т/	GОБРет -GГВС	11,74	11,74	11,74	11,74	11,74	11,74	11,74	11,74	11,74	11,74	11,74
Р18	Количество работающих котлов (с округлением до ближайшего целого)	Nк р	-	Qобщ / Окном	4,0	3,0	4,0	4,0	3,0	3,0	3,0	3,0	2,0	2,0	1
Р19	Процент загрузки работающих водогрейных котлов	Кзагр	%	(Qобщ/NкрЧQкном) Ч 100	100	97	88	81	100	92	84	73	96	84	108
Р20	Количество отключенных котлов	Nк о	-	Nкр(реж1max)-Nкр	0	1	0	0	1	1	1	1	2	2	3
Р21	Количество воды, пропускаемое через один водогрейный котел	Gв.к	Т/ч	QобщmaxЧ3600/(СвЧ (t1 max-t2 max) ЧNкр)	4,12	4,12	4,12	4,12	4,12	4,12	4,12	4,12	4,12	4,12	4,12
Р22	Количество воды, пропускаемое через работающие водогрейные котлы	Gв.к?	Т/ч	Nкр ЧGв.к	16,50	16,50	16,50	16,50	16,50	16,50	16,50	16,50	16,50	16,50	4,36
Р23	Температура сетевой воды на выходе из котла	tк1	°C	tк2+(QобщЧ3600/(Св ЧGв.к?))	95	95	95	95	95	95	95	95	95	95	95
Р24	Температура обратной сетевой воды перед сетевыми насосами	t3	°C	(t2ЧGобр+tпЧGут)/ Gо.в+Gс.н	67,39	43,55	61,23	57,68	54,03	50,18	46,15	42,02	37,60	32,70	-
Р24	Количество воды на рециркуляцию перед котлами	Gр.ц	Т/ч	Gо.в+Gс.н.Ч ((tк2-t4)/(tк1-t4))	1,11	5,89	3,04	3,87	4,57	5,19	5,56	6,20	6,62	7,02	-
Р25	Количество воды на подмешивание	Gсм	Т/ч	Gо.в+Gс.н Ч((tк1-t1)/(tк1-t3))	0	12,08	4,63	11,93	12,04	12,15	12,26	12,37	12,49	12,63	-

Таблица 6

Температура наружного воз-духа tн, °С	Температура прямой сетевой воды t1, °С	Температура обратной сетевой воды t2, °С
1	2	3
+10°	38,5	33,9
+9°	39,8	34,7
+8°	41,5	36,0
+7°	42,43	37,0
+6°	44,5	37,9
+5°	45,9	39,0
+4°	47,3	39,9
+3°	48,8	40,9
+2°	50,1	41,8
+1°	51,5	42,7
0°	52,9	43,6
-1°	54,2	44,5
-2°	55,6	45,4
-3°	56,9	46,3
-4°	58,2	47,1
-5°	59,5	47,9
-6°	60,8	48,8
-7°	62,1	49,6
-8°	63,4	50,4
-9°	64,7	51,3
-10°	66,0	52,1
-11°	67,2	52,9
-12°	68,5	53,7
-13°	69,8	54,5
-14°	71,1	55,3
-15°	72,3	56,1
-16°	73,5	56,8
-17°	74,8	57,7
-18°	76,0	58,4
-19°	77,2	59,2
-20°	78,4	59,9
-21°	79,6	60,6
-22°	80,8	61,4
-23°	62,0	62,1
-24°	63,2	62,8
-25°	84,4	63,6
-26°	85,6	64,3
-27°	86,8	65,1
-28°	88,0	65,8
-29°	89,2	66,5
-30°	90,3	67,2
-31°	91,5	67,9
-32°	92,7	68,6
-33°	93,8	69,3
-34°	95,0	70

График температур качественного регулирования тепловых сетей (п. Ува: температура воздуха в помещении 20?С; расчетная на отопление температура наружного воздуха - 34?С.

2.3 Расчет параметров теплообменника ГВС

Приведенный расход нагреваемой воды при температуре на выходе из теплообменника th = 60?С определяется по расходу теплоты на ГВС:

Gh = (3,6ЧQmaxh)/ (cЧ(th - tс)), кг/ч

где Qmaxh - расход теплоты на ГВС, Вт (127000 Вт);

с = 4,187 кДж/(кг?С) - теплоемкость воды;

tс = 5?С - температура холодной воды;

th = 60?С - температура горячей воды;

Gh = (3,6Ч127000)/(4,187Ч(60-5)) = 1985 кг/ч

Температура сетевой воды принимается по температурному графику.

Расход греющей воды рассчитывается по формуле:

Gdh = (3,6Ч Qmaxh)/(сЧ(r1? - r3?))

где Qmaxh - расход теплоты на ГВС, Вт

с = 4,187 кДж/(кг?С) - теплоемкость воды;

r1? = 95?С - температура воды в подающей магистрали;

r3? = 70?С - температура воды в обратной магистрали.

Gdh = (3,6Ч127000)/ (4,187Ч(95-70)) = 4367,81 кг/ч

точка излома

Q=127,0 кВт

Gгр=4,368 т/ч

t1"=70

t2?=5

Gн=1,985 т/ч

t1?=95

t2"=60

Расчет теплообменника ГВС

Расчет пластинчатых теплообменников производится в два этапа: предварительный и компоновочный.

Предварительный расчет проводится для определения требуемой площади нагрева теплообменника, а компановочный расчет заключается в выборе схемы сборки пластин. Компоновочный расчет завершается, когда выполняется условие проверочного расчета.

Предварительный расчет.

1. Определяются теплофизические параметры греющего и нагреваемого теплоносителей: плотность с, кг/м3; коэффициент теплопроводности л, Вт/(мЧК); теплоемкость ср, Дж/(кгЧК); коэффициент кинематической вязкости н, м2/с; число Прандтля Рr. Перечисленные характеристики могут быть определены по таблицам воды на линии насыщения или по аппроксимирующим формулам. Характеристики определяются по средней температуре теплоносителя tср:

Греющая вода (с индексом `1')

tсргр = (t1” +t1')/2 ?С

Нагреваемая вода (с индексом `2')

tсрнагр = (t2” +t2')/2 ?С

2. Определяется среднелогарифмический температурный напор.

Дtср = (t1'- t2”) - (t1”- t2')/?n((t1'- t2”)/(t1”- t2')), ?С

3. Скорость движения в трубках принимается в пределах 0,3-0,4 м/с.

Коэффициенты теплоотдачи б = Nuл/dэ, Вт/м2?С

где Nu - число Нуссельта, определяется в зависимости от характера течения: ламинарного Re ? 50, турбулентного Re > 50,

Nu = 0,135ЧRe 0,73ЧPr 0,43(Pr/ Prcт)0,25 , если Re > 50,

Nu = 0,63ЧRe 0,33ЧPr 0,33(Pr/ Prcт)0,25 , если Re ? 50,

Re = VЧdэ/ н

где Pr - число Прандтля;

dэ - эквивалентный диаметр канала, берется из паспортных данных теплообменника.

4. Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

К=, Вт/м2 0С

где дс / лс ? 0,000063; д3 / л3 ? 0,00011 термическое сопротивление стенки пластины и слоя загрязнения накипи.

6. Требуемая площадь теплообменника.

fа = Q / (kДt), м2

По каталогу выбирается ближайший теплообменник. К установке принимается теплообменник с пластиной типа РС-02 (площадь пластины 0,2 м2; приведенная длина 0,533 м; площадь живого сечения 0,000792 м2; эквивалентный диаметр 0,004245 м).

Компоновочный расчет.

7. Вычисляется площадь живого сечения пакета пластин по греющему fп1 и нагреваемому fп2 теплоносителям:

fп = G / (VЧс), м2

8. Вычисляется число каналов в пакете пластин по греющему m1 и нагреваемому m2 теплоносителям:

m = fn / f1

где f1 - площадь живого сечения одного канала (из паспорта теплообменника).

9. Вычисляется число пластин в пакете по греющему n1 и нагреваемому n2 теплоносителям:

n = 2m

10. Вычисляется площадь теплообменной поверхности пакета по греющему Fп1 и нагреваемому Fп2 теплоносителям:

Fп = F1Чn, м2

где F1 - площадь одной пластины (из паспорта теплообменника).

11. Вычисляется число ходов (пакетов) по греющему Х1 и нагреваемому Х2 теплоносителям:

Х = Fа / Fп

12. Принимается решение по компоновке теплообменного аппарата: определяется число каналов в пакете m = m1= m2, число ходов Х1 и Х2. Если Х1 и Х2 отличается менее, чем на...