Проект блочной установки газовых котельных наружного размещения "Норд" административных зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

теплоснабжение газопровод котельная

Проектом предусмотрена установка газовых котельных наружного размещения ТГУ-Норд мощностью 240 кВт и 300 кВт взамен устаревших угольных котельных. Котельная установка ТГУ-Норд представляет собой единый модуль, размещенный в теплоизолированном влагозащищенном корпусе. Благодаря встроенному регулятору давления газа допустимое входное давление от 0,02 до 0,6 МПа. Установка оборудована системой модемной связи по GSM каналу для передачи аварийных сигналов на мобильный телефон или удаленный компьютер.

Целью данного проекта является повышение качества теплоснабжения отапливаемых зданий, а также снижение вредных выбросов от угольных котельных, которые негативно влияют на состояние окружающей природной среды. Данные термоблоки оснащены погодозависимой автоматикой и являются автономными, что исключает человеческий фактор при эксплуатировании котельной.

Термоблок газовый уличный (ТГУ установка наружного размещения) является готовым изделием, проектирование на которое не ведется и поставляется единым оборудованием. Заводом изготовителем ТГУ установки является ООО «Северная Компания», Россия, г. Санкт-Петербург.

ТГУ не является объектом капитального строительства, является движимым имуществом.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЮ

1.1 Системы теплоснабжения. Общие сведения

Теплоснабжение - подача энергии тепла в виде пара или нагретой воды потребителям. Тепло отдаётся по специальным трубопроводам - тепловым сетям. Тепловые сети делятся на магистральные, которые проводиться на главных направлениях заселённого пункта, распределительные - внутри квартала, микрорайона и ответвления к зданиям [1]. В систему отопления, вентиляции и горячего водоснабжения тепло может отпускаться абонентам двумя путями:

· централизованно;

· децентрализовано.

Централизовано - это когда тепло от одного источника передаётся нескольким абонентам. Источниками могут являться:

· ТЭЦ

· районные котельные (водогрейные, промышленно-отопительные)

Теплоснабжение является одной из важнейших систем энергетики каждого высокоразвитого государства. Около 1/3 всех употребляемых в стране топливно-энергетических ресурсов требует теплоснабжение народного хозяйства. Употребляются два типа водяных систем теплоснабжения:

· закрытые;

· открытые.

Вода, циркулирующая в закрытых системах тепловой сети, применяется исключительно как теплоноситель. А вода циркулирующая в открытых системах отчасти или полностью разбирается у потребителей горячего водоснабжения.

1.1.1 Основные источники теплоснабжения. Теплоносители

Источники теплоснабжения - комплекс технических механизмов, в которых первичная энергия обращается в энергию теплоносителя (пара или воды) с запрашиваемыми характеристиками. В качестве первичной энергии в главном применяют органическое топливо, теплоту Земли и Солнца, ядерную энергию, повторные энергетические ресурсы, низко потенциальную теплоту. Восстанавливаемые (альтернативные) источники энергии перспективны в теплоснабжении, хотя их часть не превышает 10%. В централизованных системах теплоснабжения источники теплоты функционируют на твердом, жидком и газообразном топливах.

Децентрализованные системы теплоснабжения функционируют на твердом и отчасти на газообразном топливах. Централизация систем теплоснабжения доходит до восьмидесяти процентов, важнейшими источниками теплоты являются теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и немалые котельные установки (тепловые станции). На базе ТЭЦ основана теплофикация -- система централизованного теплоснабжения, позволяющая сократить расход топлива для выработки теплоты и электроэнергии практически на двадцать пять процентов.

В крупных системах теплоснабжения нередко используют котельные установки мощностью от 100000 до 500000 кВт. Они могут функционировать совместно с ТЭЦ. Котельные установки применяются как независимые источники в локальных системах теплоснабжения или при коллективной работе нескольких котельных на коллективную сеть [2]. Для централизованного теплоснабжения помимо немалых районных котельных применяют групповые и квартальные с загрузкой 15000-100000 кВт, для теплоснабжения аграрных и маленьких населенных пунктов - котельные мощностью до 15000 кВт, децентрализованные домовые и поквартирные источники теплоты.

В отопительных котельных зачастую ставят водогрейные котлы, но используют и паровые котлы, готовя горячую воду для теплоснабжения в пароводяных нагревателях.

Теплота сжигаемого топлива в топках котлов, подается воде, какая циркулирует в системе, нагревая ее до 140°С. После котлов доля воды рециркуляционными насосами подается в возвратную линию для подогрева попадающей в котлы воды, дабы её температура была выше температуры точки росы уходящих газов. В данном случае не будет конденсации водяных паров из газов и исключается коррозия поверхностей нагрева. Рециркуляцию употребляют также для того, чтобы поддерживать неизменный расход воды сквозь котлы, по-иному могут начаться неравномерные распределения воды по трубам котла, локальное вскипание её и перегрев труб. Главный расход воды устраивается в подающую магистраль тепловой сети. Для понижения температуры и поддержания ее нужному графику качественного регулирования реализовывается подмес остуженной воды по перемычке из возвратной линии. Количеством подмешиваемой воды распоряжается регулятор, определяя температуру горячей воды в зависимости от температуры наружного воздуха. Циркуляцию воды в системе теплоснабжения осуществляет насос. Подпитку системы водой производит через регулятор подпиточный насос.

Теплоноситель - это жидкое или газообразное вещество, используемое для подачи тепловой энергии.

Имеются некоторые запросы, выставляемые к каждому теплоносителю вне зависимости от его типа. Вот они:

· он обязан быть инертным по отношению к материалам, употребленным для изготовления системы отопления;

· у него должна быть необходимая вязкость;

· неплохая теплоёмкость;

· неплохая теплоотдача.

Руководствуясь этим можно выделять следующие категории для теплоносителей системы отопления:

· жидкие;

· газообразные.

К жидким причисляется вода и антифриз, тосол, отопительная жидкость. Газообразные - это подогретый воздух или пар.

1.1.2 Тепловая сеть. Классификация, схемы и оборудование

Тепловая сеть - совокупность механизмов (охватывая центральные тепловые пункты, насосные станции), предназначенных для подачи тепловой энергии, теплоносителя от источников тепловой энергии до теплопотребляющих устройств.

Тепловые сети делятся на магистральные, распределительные, квартальные и ответвления.

Магистральные тепловые сети - сети (со всеми сопровождающими устройствами и сооружениями), переносящие нагретую воду, пар, конденсат водяного пара, от выходной запорной арматуры (исключая её) источника теплоты до первой запорной арматуры (включая её) в тепловых пунктах.

Распределительные тепловые сети - это сети от тепловых пунктов до зданий и сооружений, в том числе от центральных тепловых пунктов до индивидуальных тепловых пунктов.

Квартальные тепловые сети - это распределительные сети внутри кварталов города или населенного пункта.

Ответвления - участок тепловой сети, который присоединяет тепловой пункт к магистральным тепловым сетям или отдельное здание и сооружение к распределительным тепловым сетям [3].

Водяные тепловые сети надлежит разрабатывать, как правило, двухтрубными, передающими одновременно теплоту на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические потребности.

Многотрубные и однотрубные магистральные тепловые сети допускается применять при технико-экономическом обосновании.

Многотрубные распределяющие тепловые сети подобает прокладывать после центральных тепловых пунктов при присутствии у потребителей системы централизованного горячего водоснабжения, а так же при различных температурных графиках в системах отопления, вентиляции и технологических потребителей при независимом присоединении.

Схема и конфигурация тепловых сетей обязаны служить гарантией теплоснабжение на уровне необходимых показателей надежности путем:

· применения сугубо прогрессивных устройств и технических решений;

· коллективной работы нескольких источников теплоты;

· прокладки резервных теплопроводов;

· устройства перемычек между тепловыми сетями смежных тепловых районов.

Тепловые сети могут быть тупиковыми и кольцевыми, нерезервированными и резервированными.

Системы отопления потребителей могут подключаться к двухтрубным водяным тепловым сетям по зависимой и независимой схемах в соответствии с поручением на проектирование.

Обычно, по независимой схеме, рассчитывающей установку в тепловых пунктах подогревателей, разрешается подключать, при обосновании, системы отопления и вентиляции зданий в двенадцать этажей и выше, а также других потребителей, если такое присоединение обусловлено гидравлическим порядком работы системы.

Оборудование тепловых сетей - это тяжелый технологический комплект разнообразных механизмов, агрегатов и аппаратов, всякий из которых исполняет свои установленные функции.

Главное оборудование тепловых сетей:

· Трубопровод. По внешнему трубопроводу тепло доставляется к абонентам от своего источника. Трубопровод обязан иметь высокую прочностью и устойчивостью к отрицательному воздействию внешних факторов, поэтому его делают из стали. Трубы могут быть бесшовными или электросварными.

· Тепловая изоляция. Этот элемент сетей реализует функцию защиты трубопровода от потерь теплоты в внешнюю среду. В качестве изоляции используются разнообразные материалы, важнейшее условие, чтобы они располагали малой теплопроводностью, значительной влагоустойчивостью. Все эти параметры необходимы не только лишь для минимизации теплопотерь, но и для предохранения металлических труб от коррозии отрицательного воздействия внешних факторов.

· Измерительная арматура. Эта часть сетей предназначена для контроля температуры и давления в сети, в нее входят манометры и термометры. Ремонт оборудования тепловых сетей проводиться гораздо проще, если они оснащены такими приборами.

· Дренажные устройства. Устанавливаются в случае нужды защиты труб от влаги и воды.

Имеются и другие, дополнительные элементы тепловых сетей. В зависимости от того, какое-либо расстояние надо для прохождения тепла от источника к абонентам, используются различные виды оборудования. Тепломеханическое оборудование тепловых систем дозволяет с наименьшими потерями, предельно стремительно и неопасно реализовывать обогрев помещений даже с крупной площадью.

1.1.3 Насосы. Основные правила подбора

При избрании подкачивающих насосов, ставящихся в соответствии с требованиями п. 3.5 [4], надлежит допускать:

· подачу насоса - по рассчитанному расходу воды на подаче в тепловой пункт (приложение 10);

· напор - в зависимости от рассчитанного давления в тепловой сети и необходимого давления в присоединяемых системах потребления теплоты.

При избрании смесительных насосов для систем отопления, вводимых в соответствии с требованиями пункты 3.4 и 3.7 [4], в индивидуальных тепловых пунктах надлежит принимать:

а) при монтаже насоса на перемычке между дающим и возвратным трубопроводами системы отопления:

напор - на 2-3 метра выше потерь давления в системе отопления;

подачу насоса , , - по выражению:

, , (1.1)

где - расчетный наибольший расход воды на отопление из тепловой сети , находиться по выражению:

, , (1.2)

где - наибольший тепловой поток на отопление, ;

- удельная теплоемкость воды, ;

- коэффициент смешения, находимый по выражению:

, (1.3)

где - температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при рассчитанной температуре наружного воздуха для проектировке отопления , ;

- то же, в подающем теплопроводе системы отопления, ;

- то же, в обратном теплопроводе системы отопления, ;

б) при монтаже насоса на подающем или обратном трубопроводе системы отопления;

напор - в зависимости от давления в тепловой сети и необходимого давления в системе отопления с резервом в 2-3 м;

подачу насоса , , - по выражению:

, , (1.4)

Смесительные насосы для систем вентиляции, монтируемые в соответствии с пунктом 3.8, надлежит принимать по пункту 4.10, подставляя в формулах (1) и (4) вместо расчетный расход воды на вентиляцию определяемый по выражению:

, , (1.5)

где - наибольший тепловой поток на вентиляцию,;

- температура воды в подающем трубопроводе, поступающей в калориферы, при расчетной температуре наружного воздуха ,

- то же, в обратном трубопроводе после калориферов, ;

Коэффициент смешения надлежит вычислять по выражению (3), подставляя вместо и необходимые температуры воды в трубопроводах до и после калориферов системы вентиляции при расчетной температуре внешнего воздуха.

При выборе циркуляционных насосов для систем отопления и вентиляции, монтируемых в соответствии с правилами пункта 3.10, надлежит принимать:

подачу насоса - по расчетным расходам воды в системе отопления и вентиляции, найденным по выражениям приложения 3 [4];

напор - при монтаже насосов в индивидуальных тепловых пунктах - по сумме потерь давления в водоподогревателях и в системах отопления и вентиляции, а при монтаже насосов в центральных тепловых пунктах дополнительно следует учесть потери давления в тепловых сетях от центрального теплового пункта до наиболее удаленных индивидуальных тепловых пунктов.

При выборе корректирующих насосов, монтируемых в соответствии с требованиями пункта 3.9 [4], должны принимать:

подачу насоса - по расчетному расходу воды в системе, на трубопроводах которой он монтируется;

напор - по наименьшему необходимому имеемому напору в месте подключения этих насосов, включая сопротивление трубопровода и регулирующих механизмов перемычки.

При выборе подпиточных насосов, монтируемых в соответствии с требованиями пункта 3.13 [4], надлежит принимать:

подачу насоса - в величине 20 процентов от объема воды, находящейся в трубопроводах тепловой сети и систем отопления, подсоединенных к подогревателю.

При выборе подкачивающих, смесительных и циркуляционных насосов расчетная подача их обязана быть в границах 0,7-1,1 подачи при наибольшем КПД для предоставленного типа насосов. При значительных фактических расходах воды рекомендуется усиливать гидравлическое сопротивление системы за счет монтажа диафрагмм или использовать насос с регулируемым приводом.

1.2 Системы газоснабжения. Общие сведения

Проектировка, строительство и реконструкцию сетей газоснабжения и газораспределения рекомендуется исполнять в соответствии со схемами газоснабжения, разработанными в составе федеральной, межрегиональной и региональных программ газификации субъектов Российской Федерации в целях снабжения предусматриваемого этими программами величины газификации жилищно-коммунального хозяйства, промышленных и иных организаций [5].

Строительство, реконструкцию сетей газораспределения представляется осуществлять с употреблением в основном полимерных труб и соединительных фитингов (например, из полиэтилена и его модификаций, полиамидов) и других сертифицированных материалов.

В сетях газораспределения и газопотребления безопасность употребления газа представляется обеспечивать употреблением технических средств и механизмов.

Присоединение новых созданных газопроводов к функционирующим газопроводам представляется совершать без отключения потребителей газа.

Газораспределительная система обязана снабжать потребителей газом в тех объемах и с теми параметрами, которые соответствуют проектной документации.

Пропускная способность сетей газораспределения и газопотребления обязана обусловливаться гидравлическим расчетом из условия газоснабжения всех абонентов в часы предельного потребления газа.

Качество природного газа и СУГ подобает соответствовать нормативным документам на поставку. При транспортировании газов прочего происхождения следует быть удостоверено обеспечение целостности и надежной эксплуатации сетей газораспределения и газопотребления на всё время эксплуатации в соответствии с требованиями СП 62.1330.2011.

Избрание схем газоснабжения надлежит проводить в зависимости от объема, строения и плотности газопотребления объектов административно-территориального разделения, размещения жилых и производственных зон, а также источников газоснабжения (местоположение и мощность существующих и проектируемых магистральных газопроводов, ГРС и др.). Предпочтение той или иной схемы сетей газораспределения в проектной документации должно быть обосновано экономически и обеспечено необходимым уровнем безопасности. Всякое видоизменение имеющейся сети надлежит исполнятся с сохранением или совершенствованием характеристик надежности и безопасности.

1.2.1 Природный газ. Химический состав и свойства

Природный газ - смесь состоящая из таких компонентов как метан, тяжелых углеводородов, инертных газов, азота, серосодержащих соединений, диоксида углерода и инертных газов.

Метан является главным компонентом газа горючего природного (ГГП). ГГП как правило также содержит следовые количества других компонентов [6].

По физико-химическим показателям ГГП обязан отвечает нормам и требованиям, указанным в таблице 1.

Таблица 1 - Физико-химические показатели ГГП промышленного и коммунально-бытового назначения

Наименование показателя	Норма	Метод испытания
1 Компонентный состав, молярная доля, %	Нормы нет. Вычисление обязательно	По ГОСТ 31371.1 - ГОСТ 31371.7
2 Низшая теплота сгорания при обычных условиях, МДж/м3 (ккал/м3)	31,81 (7601)	По 8.2
3 Зона значения числа Воббе от номинального значения, %	От 41,21 до 54,21 (от 9841 до 13021)	По ГОСТ 31369
4 Отклонение числа Воббе от номинального значения, %	±5	-
5 Массовая концентрация сероводорода, г/м3, не более	0,0201	По 8.3
6 Массовая концентрация меркаптановой серы г/м3, не более	0,0361	По 8.3
7 Молярная доля кислорода, %, не больше	0,0501	По ГОСТ 31371.1 - ГОСТ 31371.3, ГОСТ 31371.6, ГОСТ 31371.7
8 Молярная доля диоксида углерода, %, не больше	2,5	По ГОСТ 31371.1 - ГОСТ 31371.7
9 Температура точки росы по воде при давлении в точке отбора пробы, °С	Ниже температуры ГГП в точке отбора пробы	По 8.4
10 Температура точки росы по углеводородам при давлении в точке отбора пробы, °С	Ниже температуры ГГП в точке отбора пробы	По 8.5
11 Массовая концентрация механических примесей, г/м3, не больше	0,0010	По ГОСТ 22387.4
12 Плотность при стандартных условиях, кг/м3	Нормы нет, вычисление обязательно	По 8.6
13 Интенсивность запаха ГГП при объемной доле 1% в воздухе, баллы, не меньше	3	По ГОСТ 22387.5

1.2.2 Газовая сеть. Классификация, схемы и оборудование

Все газопроводы распределяются по давлению газа, проходящего через них, на газопроводы высокого давления (I и II класса), среднего давления и низкого давления в соответствии с таблицей 2 [5].

Газопроводы из полиэтиленовых труб надлежит использовать для подземной прокладки при давлении природного газа до 600 кПа включительно внутри заселений, до 1200 кПа включительно - межпоселковые, и до 5 кПа включительно для паровой фазы СУГ.

Таблица 2 - Классификация газопроводов по давлению

Классификация газопроводов по давлению, категория	Вид транспортируемого газа	Рабочее давление в газопроводе, кПа
Высокое	I-a	Природный	Св. 1200
	I	Природный	Свыше 600 до 1200 включительно
		СУГ	Св. 600 » 1600 »
	II	Природный и СУГ	» 300 » 600 »
Среднее	III	Природный и СУГ	» 100 » 300»
Низкое	IV	»	До 100 включительно

Стальные газопроводы применяются для наружной и внутренней прокладки до 1600 кПа включительно для сжиженного газа и для всех давлений природного газа.

Газопроводы по месту и способу прокладки можно подразделить на:

· наружный газопровод - надземный и (или) подземный газопровод сети газопотребления или газораспределения, проложенный вне зданий, до наружной границы наружной устройства здания;

· внутренний газопровод - газопровод, проложенный внутри здания от вводного газопровода до места установки газоиспользующего оснащения;

· межпоселковый газопровод - распределительный газопровод, проведенный вне территории заселений;

· подземный газопровод - наружный газопровод, проведенный ниже уровня поверхности обваловании или поверхности земли;

· надземный газопровод - наружный газопровод, проведенный над поверхностью земли без обвалования или по поверхности земли;

· подводный газопровод - наружный газопровод, проведенный ниже уровня поверхности дна пересекаемых водных преград;

· газопровод-ввод - газопровод от места подключения к распределительному газопроводу до отключающего устройства перед вводным газопроводом или футляром при вводе в здание в подземной реализации;

· вводной газопровод - участок газопровода от установленного снаружи выключающего механизма на вводе в здание при его монтаже снаружи до внутреннего газопровода, включая газопровод, проложенный в футляре через стену здания;

· распределительный газопровод - газопровод, проведенный от источника газа до места подключения газопровода-ввода.

Нынешние схемы систем газоснабжения имеют иерархичность в построении. Верхний иерархический уровень составляют газопроводы высокого давления. Они обязаны быть зарезервированными, лишь для незначительных систем можно ограничится тупиковыми схемами. Резервируют сети кольцеванием или дублированием с обязательным испытанием пропускной способности при наиболее критических гидравлических режимах [7].

На рисунке 1 показаны схемы систем газоснабжения

Рисунок 1 - Схемы систем газоснабжения

а - одноступенчатая; б - двухступенчатая; в - трехступенчатая.

Газопроводы давления: низкого - 1; среднего - 2; высокого - 3;

ГРП, питающие сети низкого - 4 и среднего - 5 давления

Сеть высокого давления гидравлически объединяется с другой частью системы через регуляторы давления, снабженные предохранительными устройствами, предотвращающими увеличение давления после регуляторов. Таким образом, система делится на несколько иерархических уровней, на всяком уровне автоматически поддерживаются предельно допустимое давление газа. С переходом на более низкий уровень давление газа опускается на клапанах регуляторов, которые поддерживают давление после себя неизменным, но более уменьшенным согласно нормам.

По числу ступеней давления, используемых в газовых сетях, системы газоснабжения можно разделить на:

· одноступенчатые - обеспечивающие подачу газа абонентам по газопроводам одного давления, обычно, низкого;

· двухступенчатые - состоящие из сетей низкого и среднего или среднего и высокого (до 600 кПа) давлений;

· трехступенчатые - содержат в себе газопроводы низкого, среднего и высокого давлений;

· многоступенчатые - в них газ подается по газопроводам низкого, среднего и высокого давления обоих категорий.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СИСТЕМ ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ

2.1 Основные правила гидравлического расчета теплопроводов

Главнейшая функция гидравлического расчета при проектировке теплосети - это определение диаметров трубопровода по расходам и падением и перепадам давления в теплосети или на её отдельных участках

Иногда в процессе использования теплосети возникает потребность в определении обратных задач по поиску расходов воды в сети или давления в определенных точках при изменении гидравлического режима. Итоги гидравлического расчета используются для поиска стоимости теплосети, подбора насосов и построения пьезометрических графиков [8].

При передвижении сетевой воды по трубопроводам потери давления вычисляются из местных сопротивлений и гидравлического сопротивления трения по длине трубопровода находим по выражению:

, (2.1.1)

Гидравлические сопротивления (Па) по длине трубопровода подсчитываются по выражению Вейсбаха - Дарси:

, , (2.1.2)

где - коэффициент гидравлического трения;

- длина трубопровода, ;

- внутренний диаметр трубопровода, ;

- плотность теплоносителя, ;

- скорость движения теплоносителя, .

Относительная эквивалентная шероховатость трубы и число Рейнольдса обуславливают коэффициент гидравлического трения в обычном варианте. Выпуклости и неровности, воздействующие при турбулентном передвижении воды на линейные потери давления нарекают шероховатостью трубы. В реальных трубах эти выпуклости и неровности разнообразны по форме, величине и неравномерно распределены по её длине.

За эквивалентную шероховатость символически берут размеренную зернистую шероховатость, выступы которой располагают равной формой и размерами, а потери давления по длине те же, как и в действительных трубах. С учётом коррозии рекомендуется принимать эквивалентную шероховатость в размере: для конденсатопроводов - 1 мм, для паропроводов - 0,2 мм, для водяной теплосети - 0,5 мм. Если - при таком неравенстве трубу считают гидравлически гладкой. В этом случае ламинарный пограничный слой перекрывает шероховатость стенок, вернее толщина граничного слоя больше и гидравлические сопротивления обуславливаются числом Рейнольдса и зависят только от силы трения в жидкости.

При турбулентном передвижении для гидравлически гладких труб коэффициент гидравлического трения допустимо вычислять по выражению Г.А. Мурина:

, (2.1.3)

При для гидравлических шероховатых труб, когда главное влияние на гидравлические сопротивления по всей длине трубопровода проявляют силы трения жидкости о стенку трубы, коэффициент гидравлического трения зависит лишь от относителъной эквивалентной шероховатости и находиться по выражению профессора Б.Л. Шифринсона:

, (2.1.4)

В переходной области гидравлических сопротивлений, характеризующейся трансформацией комплекса , рекомендуется выражение профессора А.Д. Альтшуля:

, (2.1.5)

Величина находиться довольно верно для всех трёх зон гидравлических сопротивлений (гладкой, переходной, и шероховатой) по выражению (2.5). При результаты расчета сходятся с данными Г.А. Мурина, а при с данными Б.Л. Шифринсона. Потому при построении расчетных номограмм было применено выражение А.Д. Альтшуля.

По выражению Вейсбаха вычисляются местные гидравлические сопротивления:

, (2.1.6)

где - суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке.

Местные потери давления можно подменить эквивалентным гидравлическими сопротивлениями по длине, если в выражении (2.2) вместо подставить - эквивалентную длину местных сопротивлений, то есть такую длину прямолинейного трубопровода, линейные потери давления в каком числено равны потерям давления в местных сопротивлениях.

Решая вместе выражения (2.2) и (2.6), получим:

 , (2.1.7)

Для свойственных в тепловых сетях местных сопротивлений значения эквивалентных длин показаны в приложении 17 [8].

Гидравлический расчет разветвленных трубопроводов благоприятно совершать по способу средних удельных потерь давления, потому нередко употребляются следующие формы записи полных гидравлических сопротивлений:

, (2.1.8)

где - коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных

сопротивлениях от сопротивлений по длине;

- удельное падение давления по длине, .

Из выражения (2.2) следует, что:

, (2.1.9)

где - расход теплоносителя, .

Для облегчения расчетов по выражению (2.9) составляются таблицы или номограммы, которыми можно воспользоваться при проектировании тепловых сетей.

Расчетным участком разветвленной сети принято именовать трубопровод, в котором расход теплоносителя не меняется. Расчетный участок устраивается, как правило, между соседними ответвлениями.

Временами расчетный участок доводиться делить на два или несколько, если в его пределах нужно изменить диаметры труб.

Гидравлический расчет в основную очередь ведут по участкам в направлении основной магистрали, объединяющей источник тепла с наиболее удаленным абонентом. В паровых тепловых сетях, когда запрашиваемое давление пара у абонентов различно, неизбежно доводиться вначале рассчитывать те трубопроводы, которые соединяют источник тепла с абонентом, требующим наибольшее давление пара.

Пусть число участков вдоль главной магистрали равно n, расчетные расходы теплоносителя G₁, G₂, G₃, . . . G_n, а имеемый перепад давлений во всей сети (рисунок 2).

Рисунок 2 - Расчетная схема тепловой сети

Тогда для каждого участка сети можно записать:

Таким образом, для установления диаметров труб можно записать (n+1) уравнений при числе неизвестных 2n (неизвестны . Для однозначного решения предоставленной системы уравнений следует задаваться наилучшим законом распределения давлений по основной магистрали.

Методика установления экономического разделения давления в тепловых сетях приводится в главе XIII [8]. Как правило принимают, что давление вдоль основной магистрали падает размеренно, то есть:

тогда

Па,

откуда

(2.1.10)

По величине средней удельной потере давления и известным расходам теплоносителя можно установить такие диаметры труб, при которых располагаемое циркуляционное давление будет довольно полно использовано.

В предварительных расчетах, когда не знакомы диаметры труб, доля потерь давления в местных сопротивлениях может быть приблизительно найдена по выражению Б.Л. Шифринсона:

(2.1.11)

где - коэффициент, для водяных сетей =0.01

- расход теплоносителя в начальном участке разветвленного теплопровода, т/ч.

Перед гидравлическим расчетом нужно: начертить в масштабе расчетную схему трубопроводов; поделить ее на участки; найти длины участков и расчетные расходы теплоносителя.

Расчет выполняют в два этапа: предварительный и окончательный.

В предварительном расчете находят:

· по выражению (2.11) - приблизительное значение ;

· по выражению (2.10) - значение средней удельной потери давления ;

· по известным расходам теплоносителя на участках и с помощью таблиц или номограмм - диаметры труб с округлением до типовых размеров.

В конечном расчете уточняют гидравлические сопротивления на всех участках сети при избранных диаметрах труб следующим образом:

· при округлении диаметров труб по типовым размеров по тем же таблицам или номограммам находят фактические значения удельных потерь давления по длине и, если надо, скорости теплоносителя ;

· находят эквивалентные длины местных сопротивлений на расчетных участках (приложение 17);

· подсчитывают полные потери давления на участках сети:

;

· находят суммарные потери гидравлического сопротивления для всех участков расчетной магистрали, которые сравнивают с располагаемым в ней перепадом давления: .

Расчет считается приемлемым, если гидравлические сопротивления не превосходят располагаемый перепад давлений и отличаються от него не более чем на 10%. В этом случае расчетный расход теплоносителя будет обеспечен с ошибкой не более +3,4%. Диаметры труб ответвлений рассчитывают в таком же порядке.

2.2 Основные правила гидравлического расчета газопроводов среднего и низкого давлений

Пропускная возможность газопроводов должна браться из условий образования при предельно вероятных потерях давления газа наиболее экономичной и надежной в использовании системы, снабжающей устойчивую работы ГРП и газорегуляторных установок (ГРУ), а также работы котлов и плит абонентов в дозволенных диапазонах давления газа.

Расчетные внутренние диаметры газопроводов находятся исходя из условия снабжения бесперебойной подачи газа для всех абонентов в час самого большого использования газа [9].

Вычисление размера диаметра газопровода надлежит осуществлять, обычно, на ЭВМ с наилучшим разделением найденных потерь давления в сети промеж участков.

Если нет смысла или возможности реализации гидравлического расчета на ЭВМ, его разрешается выполнять по формулам и выражениям показанным далее по тексту.

Расчетные потери давления в газопроводах среднего и высокого давления берутся в пределах категории давления, избранной для газопровода.

Сумма расчётных потерь давления газа в газопроводах низкого давления (от источника газоснабжения до самого отдаленного котла или плиты) берутся не больше 170 , включая распределительные газопроводы - 210 , во внутренних газопроводах и газопроводах вводах - 70 .

Значения расчетных потерь давления газа при проектировке газопроводов каждых давлений для сельскохозяйственных, промышленных и бытовых предприятий и организаций коммунально-бытового обслуживания принимаются в зависимости от давления газа в месте подсоединения с учетом технических характеристик зачисляемого к монтажу газового оборудования, механизмов автоматики регулирования и автоматики безопасности технологического распорядка газовых устройств.

На участке газовой сети понижение давления можно находить:

· для сетей среднего и высокого давлений по выражению:

, ,м(2.2.1)

гдеР_н - абсолютное давление в начале газопровода, ;

Р_к - абсолютное давление в конце газопровода, ;

Р₀ =0,102335 ;

- коэффициент гидравлического трения;

l - расчетная длина газопровода постоянного диаметра, ;

d - внутренний диаметр газопровода, ;

₀ - внутренний диаметр трубопровода, ;

Q₀ - плотность теплоносителя, ;

· для сетей низкого давления по выражению:

, , (2.2.2)

гдеР_н - давление в начале газопровода, ;

Р_к - давление в конце газопровода, ;

Коэффициент гидравлического трения находится в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса:

(2.2.3)

где v - коэффициент кинематической вязкости газа, , при нормальных

условиях;

Гидравлическая гладкость внутренней стенки газопровода вычисляется по выражению:

, (2.2.4)

Где Re - число Рейнольдса;

n - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности

стенки трубы, принимаемая равной для новых стальных - 0,01 см, для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации -0,0007 см.

В зависимости от значения Re коэффициент гидравлического сопротивления определяется:

· для ламинарного режима движения газа Re 2000:

; (2.2.5)

· для критического режима движения газа Re = 2000-4000

; (2.2.6)

· при Re > 4000 - в зависимости от выполнения условия (2.2.4)

· для гидравлически гладкой стенки (неравенство (2.2.4) справедливо): при 4000 < Re < 100 000 по выражению:

; (2.2.7)

при Re > 100 000:

; (2.2.8)

· для шероховатых стенок (неравенство (2.2.4) несправедливо) при Re > 4000:

; (2.2.9)

Расчетный расход газа на участках распределительных наружных газопроводов низкого давления, обладающих путевыми расходами газа, надлежит находить как сумму транзитного и 0, 5 путевого расходов газа на данном участке.

Падение давления в местных сопротивлениях (тройники, запорная арматура, колена, отводы и другие) допускается учитывать путем повышения фактической длины газопровода на 4--9 %.

Для наружных надземных и внутренних газопроводов расчетную длину газопроводов находят по выражению:

, , (2.2.10)

Где l₁ - действительная длина газопровода, ;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода;

- коэффициент гидравлического трения, находимый в зависимости от режима течения и гидравлической гладкости стенок газопровода по формулам (2.2.5) - (2.2.9).

В тех эпизодах когда газоснабжение СУГ является временным (с последуюшим переводом на снабжение природным газом), газопроводы проектируются из обстоятельств возможности их использования в грядущем на природном газе.

3. ПРОЕКТ БЛОЧНОЙ УСТАНОВКИ ТГУ «НОРД» ЗДАНИЙ В ГОРОДЕ ВЕЛЬСКЕ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

3.1 Краткие сведения о проектируемом объекте

Проект блочной установки ТГУ «Норд» административных зданий в городе Вельске Архангельской области разработан на основании:

· технических условий № 9(н) от 25.07.2016г., выданных ООО "Вельские газовые системы";

· технических условий № 122 и № 123 от 18.08.2016г., выданных ООО "Водоканал";

· технических условий № 15-02561В/16-001 и № 15-02562В/16-001 от 16.08.2016г., выданных ПАО "МРСК Северо-Запада";

· заданием на проектирование, выданным ООО "ВельскГазСервис".

Проектная документация на строительство газопровода среднего давления, водоснабжения и теплоснабжения разработана в соответствии с требованиями СНиП 42-01-2002, Постановления № 870, СП 40-102-2000, СНиП 3.05.04-85, СП 124-13330-2012, СП 61-13302-2012 и других нормативных документов.

3.2 Климатические условия

Район размещения трасы газопровода относятся к 2 «В» климатическому подрайону и отличается умерено холодной зимой и умерено теплым летом с довольно значительным количеством выпадающих осадков.

Зимой преобладают ветры южного направления. Средняя температура января минус 12,7 С. Абсолютный минимум температуры воздуха может достигать минус 50 С. Осадков выпадает 34-51 мм в месяц. Продолжительность залегания снежного покрова на открытом месте составляет в среднем 168 дней в году. Наибольшая из средних толщин снежного покрова на открытом месте составляет 52 см, максимум за время наблюдения 68 см.

Весной переход средних суточных температур к положительным значениям наблюдается в начале апреля. Среднемесячное количество осадков составляет 38-51 мм. Снежный покров сходит в конце апреля.

Самый теплый месяц лета - июль, его средняя температура 17 С. Максимум температуры может достигать 36 С. Среднемесячное количество осадков составляет 52-72мм.

Климатические условия площадки строительства газопровода по СНиП 23-01-99 (2003) «Строительная климатология» характеризуются следующими данными:

· расчетная температура наружного воздуха - минус 32 С;

· нормативная глубина промерзания (для песчаных грунтов) - 1,2 метра.

· уровень грунтовых вод в этот период устанавливается на глубине до 1,5 м.

Трасса газопровода расположена на слабоволнистой поверхности озерно-ледниковой террасы с абсолютными отметками 78-92 мБС (Балтийская система высот). На всем протяжении трассы газопровода встречаются почвенно-растительные грунты, до глубины 1.5-2.0 метра пески мелкозернистые без включений с редкими включениями гравия, ниже, до глубины 3.1 метра - супеси пластичные, полутвёрдые, на отдельных участках - суглинки тугопластичные.

3.3 Инженерные сети

Источниками газоснабжения служат существующие сети газопровода среднего давления проложенные по ул. Карла Маркса у дома № 43А и № 46 в городе Вельске.

Давление газа в точке подключения P=0,2 .

Диаметр газопровода в точке врезки Д=110х10,0, материал - полиэтилен.

Трассировка газопровода определена исходя из расположения объектов газификации.

Присоединение к действующему газопроводу среднего давления выполняется неразъемным с помощью седлового отвода с закладными электронагревателями.

Подземный газопровод среднего давления прокладывается из полиэтиленовых труб ПЭ80 по ГОСТ Р50838-2009. Глубина прокладки газопровода не менее 1,30 м.

Соединение полиэтиленовых труб между собой выполнить муфтами с закладными электронагревателями по ГОСТ 16037-80. Присоединение стальной и полиэтиленовой частей газопровода выполняется неразъемным соединением полиэтилен-сталь заводского изготовления.

Проектом предусмотрена установка термоблоков ТГУ НОРД-240 и ТГУ НОРД-300 взамен существующих источников теплоснабжения.

ТГУ НОРД-240 и ТГУ НОРД-300 предназначены для теплоснабжения жилых и административных зданий.

Термоблок газовый уличный (ТГУ установка наружного размещения) является готовым изделием, проектирование на которое не ведется и поставляется единым оборудованием. ТГУ не является объектом капитального строительства, является движимым имуществом.

Дно траншеи до укладки газопровода выравнивается слоем песка, согласно отметкам продольного профиля. На участке газопровода из стальных труб, на выходах из земли и у газового колодца, предусматривается засыпка траншеи песком. Засыпка осуществляется на толщину 20 см.

Вдоль трассы газопровода предусмотреть укладку сигнальной ленты желтого цвета с надписью «Огнеопасно - газ» на расстоянии 0,2 метра от верхней образующей газопровода. На участках пересечений газопроводов с подземными инженерными коммуникациями сигнальная лента уложена вдоль газопровода дважды на расстоянии не менее 0,2 между собой и на 2 в обе стороны от пересекаемого сооружения.

Для определения местонахождения газопровода на углах поворота, местах изменения диаметра, установки арматуры и сооружений, принадлежащих газопроводу, а также на прямолинейных участках трассы (через 200-500 ) устанавливаются опознавательные знаки. Общим количеством - 1 шт.

Опознавательные знаки устанавливаются на металлические столбики. Кроме установленных знаков, опознавательные знаки наносятся на постоянные ориентиры масляной краской. На опознавательный знак наносятся привязки газопровода, глубина его заложения и номер телефона аварийно-диспетчерской службы.

Подземные части стального газопровода и стальные футляры защищается от коррозии изоляцией полимерной "весьма усиленной" лентой типа ПВХ по ГОСТ 9.602-89.

На 2м в каждую сторону от газопровода устанавливается охранная зона газопровода.

При выходе из земли газопровод заключить в стальной футляр. На подъеме газопровода на фасады зданий устанавливаются краны шаровые Ду=25.

Расположение подземных коммуникаций уточнить перед производством работ и выдержать расстояние до них согласно СП 62.13330.2011, СНиП 42-01-2002.

Общая протяженность газопровода низкого давления составляет 116,0 м.

Строительство газопровода производить в строгом соответствии со СНиП 42-01-2002, СП 42-103-2003 и Постановления № 870.

Сети системы отопления:

· Тепловая мощность ТГУ НОРД-300 - 300 кВт., ТГУ НОРД-240 - 240 кВт.

· ТГУ НОРД-240 и ТГУ НОРД-300: на выходе из ТГУ 2х76х3,5, горячее водоснабжение - на выходе из ТГУ 2х32х2,8.

Регулирование отопительной нагрузки - качественное погодозависимое.

Система теплоснабжения - двухтрубная.

Система горячего водоснабжения - двухтрубная.

Теплоноситель - вода.

Слив теплоносителя из трубопроводов теплосети осуществляется на грунт. В верхней точке предусмотрены воздушники для удаления воздуха из трубопроводов.

Сети холодного водоснабжения: на выходе из ТГУ НОРД-240 и ТГУ НОРД-300 32х3,0 с дальнейшим переходом на сталь 32х2,8.

Протяженность трассы теплоснабжения составляет - 35,0 .

Протяженность трассы горячего водоснабжения - 35,0 .

Протяженность трассы холодного водоснабжения - 9,75 .

При производстве работ отрывку траншей для прокладки сетей водопровода производить с креплениями. В местах пересечения с существующими подземными коммуникациями и зелеными насаждениями разработку грунта вести ручным способом по 2,0 от боковой стенки и не менее 1,0 над верхом трубы кабеля. При засыпке трубопроводов над верхом трубы обязательно устройство защитного слоя из песчаного или мягкого местного грунта толщиной не менее 30 см, не содержащих твердых включений (камней, щебня, кирпичей и т.д.). Подбивка грунтом трубопровода производится ручным немеханизированных инструментом.

На все остальные трубопроводы наносится защитное покрытие "весьма усиленного" типа. Перед нанесением покрытия, поверхность трубопроводов должна быть очищена от ржавчины, пассивирована и высушена в соответствии с ГОСТ 9.602-89.

Состав защитного слоя: клеевая грунтовка, полимерная изол. лента в 3 слоя общей толщиной в 1,1 , наружная обертка пленками ПРДБ по ТУ 102-31-74 общей толщиной не менее 0,5 .

Так как сброс сточных вод от термоблока не предусматривается, то сетей канализации не предусматривается.

Заполнение системы и подпитка тепловых сетей производится непосредственно ТГУ после коммерческого учета холодной воды.

Сети электроснабжения:

· В проекте предусмотрено электроснабжение термоблока газового уличного 0,4 прокладка питающего кабеля СИП-2А (4*10) и установка шкафа учета. Установленная мощность 16,0 , расчетная мощность 16,0 .

· Для обеспечения безопасности от поражения электрическим током применены следующие меры защиты: защитное заземление и автоматическое отключение питания. Заземление электроборудования выполнить в соответствии с требованием глав ПУЭ, СНиП 3.05.06-85 и альбома А10-93.

3.4 Расчет тепловых потерь помещений административных зданий

Климатические параметры района приведены в таблице 3 [10].

Таблица 3 - Климатические параметры города Вельска

Район застройки	Вельск
Средняя температура наиболее холодной пятидневки,		-32
Средняя температура отопительного периода,		-4,7
Продолжительность отопительного периода, сут.		256

Максимальные потери теплоты через отдельные ограждения определяют по формуле [11]:

, (3.1)

где - приведенное сопротивление теплопередаче ограждения;

- коэффициент, учитывающий фактическое снижение расчетной разности температур для ограждений, которые изолируют отапливаемое помещение от неотапливаемого (чердак, подвал);

- коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери сквозь ограждение;

- площадь ограждения;

Величина предельных теплопотерь будет соответствовать коэффициенту обеспеченности внутренних условий в помещении , с учетом которого избрано значение . Наружные ограждения обычно обладают различной теплоустойчивостъ. Сквозь ограждения с низкой теплоустойчивостъю (окна, легкие конструкции) теплопотери при похолодании будут резко расти, практически следуя во времени за изменениями температуры внешнего воздуха. Через теплоустойчивые ограждения (перекрытия, стенки) потери теплоты в период резкого похолодания возрастают немного и во времени эти изменения теплопотеръ будут существенно отставать от уменьшения наружной температуры. Потери теплоты через массивные ограждения вызовут понижение температуры помещения позже, чем через легкие. Потому наибольшие потери теплоты всем помещением в расчетных условиях периода резкого похолодания не будут равны сумме максимальных потерь через отдельные ограждения.

Для упрощения решения данной задачи можно ориентироваться на одно ограждение часть теплопотеръ через которое максимальная. Как правило таким ограждением является окно. Во время резкого похолодания, как представляют натурные наблюдения, теплопотери через окна составляют 80% и более всеобщих потерь. Опираясь на наблюдения, также можно полагать, что наибольшие потери теплоты помещения сходятся во времени с максимальными теплопотерями через окна [11]. Величина находится по формуле:

, , (3.2)

где - максимальные теплопотери через окна по формуле (3.1);

- сумма теплопотерь через все прочие (кроме окон) ограждения в помещения в момент времени в максимальных теплопотерь через окна;

Величину для теплоустойчивого ограждения можно найти как:

, , (3.3)

где - теплопотери в начале периода резкого похолодания, то есть установленные по выражению (3.1) и при ;

- увеличение теплопотерь за период резкого похолодания при понижении наружной температуры до минимальной.

Теплопотери возрастают при похолодании, следуя с некоторым запаздыванием за понижением температуры. Возрастание теплопотерь на к концу периода резкого похолодания, когда наружная температура будет наинизшей, равно:

, , (3.4)

где - коэффициент, учитывающий тепловую инерцию ограждения;

Все ограждения в помещении, кроме окон, как правило имеют близкую между собой тепловую массивность, поэтому величина для них может бытъ общей. При расчете теплопотеръ через конструкцию пола по грунту, учитывая значительную тепловую массивность грунта, величиной можно пренебрегать.

Теплопотери помещения, которые берутся за расчетные при выборе тепловой мощность системы отопления, вычисляются как сумма расчётных потеръ теплоты через все его наружные ограждения. Кроме того, должны быть учтены потери или поступления теплоты через внутренние ограждения, если температура воздуха в смежных помещениях выше или температуры в данном помещении на 3° и более.

Проанализируем, как принимаются для различных ограждений показатели, входящие в формулу (3.2), при нахождении расчетных теплопотерь. Коэффициенты теплопередачи для наружных стен и покрытий берутся по теплотехническому расчету.

Расчет теплопотерь через полы. Передача теплоты из помещения нижнего этажа через конструкцию пола является сложным процессом. Учитывая сравнительно малый удельный вес теплопотерь через пол в общих теплопотерях помещения, применяют упрощенную методику расчета. Теплопотери через пол, расположенный на грунте, расчитывают по зонам. Для этого поверхность пола разделяют на полоски шириной по 2 метра, параллельные наружным стенам. Полоску, ближайшую к наружной стене, отмечают первой зоной, следующие две полосы второй и третей, а оставшуюся - четвертой зоной.

Расчет теплопотерь всякой зоны производят по формуле (3.1), принимая За величину принимают условное сопротивление теплопередачи, которое для каждой зоны неутепленого пола берут равными: для I зоны ; для II зоны ; для III зоны ; для IV зоны

Если конструкция пола, размещенная прямо на грунте, имеются слои материалов, теплопроводность которых менее 1,2, то данный пол именуют утепленным. Термические сопротивления утепляющих слоев в каждой зоне прибавляют к сопротивлениям так, что условное сопротивление теплопередаче каждой зоны утепленного пола оказывается равным:

, (3.5)

где - сопротивление теплопередаче неутепленного пола соответствующей зоне;

и - толщина и теплопроводность утепляющих слоев.

Теплопотери сквозь полы по лагам находятся также по зонам, только условное сопротивление теплопередаче всякой зоны пола по лагам берётся равным:

, , (3.5а)

где - величина, полученная по формуле (3.5) с учетом утепляющих слоёв;

Поверхность пола в первой зоне, прилегающей к наружному углу, обладает повышенными теплопотерями, поэтому ее площадь 2х2 м учитывается при нахождении общей площади первой зоны дважды.

Подземные части наружных стен анализируются при расчете теплопотерь пола. Разбивка на полосы - зоны в этом случае производится от поверхности подземной части стен и дальше по полу. Условные сопротивления теплопередаче для зон в этом случае берутся и рассчитываются так же, как для утепленного пола при наличии утепляющих слоёв, которыми в данном случае являются слои конструкций стены.

Площадь отдельных ограждений при расчете потерь теплоты через них должна подсчитываются с соблюдением определенных правил обмера. Эти правила по возможности учитывают сложность процесса теплопередачи через элементы ограждения и предусматривают условные повышения и понижение площадей, когда фактические теплопотери могут быть соответственно больше или меньше высчитанных по принятым простейшим формулам. Как правило, площади определяются по внешнему обмеру:

1. площади окон (О), дверей (Д) и фонарей измеряются по меньшему строительному проёму;

2. площади потолка (Пт) и пола (Пл) измеряются между осями внутренних стен и внутренней поверхностью наружной стены.