Проектирование автономной газовой котельной мощностью 4,7 Гкал/ч на нужды системы отопления в посёлке Шухободь

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

теплоснабжение газ котельная гидравлический

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПИСАНИЕ ИСТОЧНИКА ТЕПЛОТЫ И СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА

2.1 Расчёт плотности природного газа при нормальных условиях

2.2 Расчёт низшей теплоты сгорания топлива

3. РАСХОД ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК

3.1 Тепловые нагрузки на отопление

3.2 Тепловые нагрузки на горячее водоснабжение

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

4.1 Описание методики гидравлического расчёта тепловых сетей

4.2 Расчёт дроссельных устройств

4.3 Тепловые потери и величина охлаждения воды в трубопроводах

4.4 Пьезометрический график

5. ПРОЕКТРИРОВАНИЕ ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КОТЕЛЬНОЙ

5.1 Исходные данные для проектирования водогрейной котельной

5.2 Построение графика отпуска тепловой энергии потребителю в зависимости от температуры наружного воздуха

5.2.1 Температурный график

5.2.2 Подбор котлоагрегата

5.2.3 Построение графика загрузки и переключения котлов в котельной

5.3 Подбор горелочных устройств

5.4 Расчёт тепломеханической схемы котельной

5.4.1 Построение принципиальной схемы котельной

5.4.2 Преобразование принципиальной схемы котельной в тепловую

5.4.3 Преобразование тепловой схемы в расчётных граф

5.4.4 Составление материального и энергетического баланса граф

5.4.5 Решение системы уравнений методом обратной матрицы

5.5 Подбор вспомогательного оборудования

5.5.1 Подбор сетевого насоса

5.5.2 Подбор подпиточного насоса

5.5.3 Подбор циркуляционного насоса

5.5.4 Подбор рециркуляционного насоса

5.6 Система удаления дымовых газов

5.6.1 Расчёт высоты дымовой трубы

5.6.2 Расчёт высоты дымовой трубы по ПДК

5.6.3 Расчёт высоты дымовой трубы по самотяге

5.6.4 Потери давления в газоходе

5.6.5 Потери давления в дымовой трубе

5.6.6 Определение требуемой высоты трубы

6. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

6.1 Расчет тарифа на тепловую энергии

6.2 Расчет и оценка экономического эффекта

7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С КОТЕЛЬНЫМИ УСТАНОВКАМИ

7.1 Техника безопасности при эксплуатации установок

7.2 Безопасность труда человека в производственных условиях

7.3 Техника безопасности при монтаже котельных установок

7.4 Вывод

8. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

8.1 Мероприятия по охране окружающей среды

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Расход тепловой энергии на отопление

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Расход тепловой энергии на горячее водоснабжение

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Гидравлический расчет тепловой сети

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Результаты расчета дросселирующих диафрагм на отопление

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Результаты расчета дросселирующих диафрагм на горячее водоснабжение

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Расчетные потери теплоты в трубопроводах

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Технические характеристики котла «Vitoplex 200 mun SX2а»

ПРИЛОЖЕНИЕ 8Технические характеристики горелки Oilon GP - 150M

ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Технические характеристики насоса АНУ 3 CR 64-2-1

ПРИЛОЖЕНИЕ 10 Технические характеристики насоса АЦМС 4046-1

ПРИЛОЖЕНИЕ 11 Технические характеристики насоса АЦМЛ-100S/300-11,0/4

ПРИЛОЖЕНИЕ 12 Технические характеристики насоса UPS 80-60 F - 96402391



ВВЕДЕНИЕ

Идея промышленного применения водяного пара возникла во второй половине восемнадцатого века. Первый паровой котел промышленного назначения создал талантливый русский изобретатель И.И. Ползунов в 1766 г. С этого времени котлостроение непрерывно развивалось и совершенствовалось.

Котельными установками называют устройства, предназначенные для производства пара или горячей воды заданных параметров для энергетических, технологических и отопительных целей.

В зависимости от назначения различают следующие типы котельных установок:

Энергетические - вырабатывающие пар для паровых двигателей;

Производственно-отопительные - вырабатывающие пар и горячую воду для удовлетворения технологических потребностей производства, отопления и вентиляции;

Отопительные - вырабатывающие пар и горячую воду для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения производственных, жилых и коммунальных помещений;

Смешанного назначения - вырабатывающие пар для снабжения одновременно паровых двигателей, технологических нужд и отопительно-вентиляционных установок и горячего водоснабжения.

Котельная установка состоит из котельных агрегатов и вспомогательных механизмов и устройств.

Котельный агрегат включает топочное устройство, котел, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, а также каркас с лестницами и помостами для обслуживания, обмуровку, газоходы, арматуру, и гарнитуру.

К вспомогательным механизмам и устройствам относят: дымососы и дутьевые вентиляторы, питательные, водоподготовительные и пылеприготовительные установки, системы топливоподачи, золоулавливания и золоудаления - при сжигании твердого топлива, мазутное хозяйство - при сжигании жидкого топлива, газорегуляторную станцию - при сжигании газообразного топлива.

Целью проекта является технико-экономическое обоснование установки новой газовой автоматизированной котельной, предназначенной для теплоснабжения посёлка Шухободь, Череповецкого района.



1. ОПИСАНИЕ ИСТОЧНИКА ТЕПЛОТЫ И СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Котельная, расположенная по адресу: Череповецкий район, посёлок Шухободь, будет обеспечивать теплоснабжение существующих зданий в д. Шухободь Череповецкого района с организацией единого узла учёта.

Газовая котельная Шухободь находится в собственности компании ООО «Аникор Плюс». Котельная предназначена для снабжения потребителей тепловой энергией на цели отопления и горячего водоснабжения.

Здание котельной - прямоугольное в плане с размерами в осях 9,0 х 13,5 м, высота до низа выступающих конструкций 4 м. Стены выполнены из сэндвич - панелей толщиной 100 мм, перекрытие из сэндвич - панелей толщиной 150 мм. Каркас здания - металлический. За относительную отметку 0.000 принята отметка чистого пола котельной. Пол котельной выполнен бетонным по монолитной ж/б плите толщиной 300 мм. Дверь - индивидуального изготовления, металлическая утеплённая для проёма 900 х 2100 (h). Ворота - индивидуального изготовления, утеплённые для проёма 1600 х 2100.

Оборудование котельной расположено в отдельно стоящем здании. Материал стен имеет индекс шумоизоляции 58 дБа.

Расчетная температура наружного воздуха для отопления, ^оС, t_н.о=-32 ^оС, [1]; средняя температура наружного воздуха за отопительный период, ^оС, t_оп=-4,1 ^оС, [1]; продолжительность отопительного периода, сут, n_o=231 сут, [1].

В котельной предусматривается одноконтурная схема теплоснабжения. Греющим теплоносителем будет являться вода с температурным графиком 95-70⁰С.

Характеристика котельной:

· по виду строительства - вновь строящаяся;

· по расположению на генеральном плане - отдельно стоящая;

· категория производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности помещения котельной - Г;

· категория производств по степени огнестойкости помещения котельной - III a;

· категория надёжности отпуска тепла потребителям - II;

· категория потребителей тепла по надёжности теплоснабжения-II;

· по виду теплоносителя - водогрейная;

· по виду потребляемого топлива - газовая.

Котельная представляет собой комплекс основного и вспомогательного технологического оборудования, запроектирована с высокой степенью автоматизации всех технологических процессов. Обслуживающий персонал не предусматривается.

Данные о максимальном количестве потребляемых ресурсов:

· электроэнергия

- установленная мощность Ру = 77,8 кВт;

- расчётная мощность Рр = 60,3 кВт.

· газ - 718,4 м³/ч;

· вода ( на подпитку) - 0,73 м³/ч;

· вода ( на заполнение системы) - 4,08 м³/ч.

Тепловая нагрузка на котельную составляет - 5,03 Гкал/ч.

В процессе эксплуатации котельной не вырабатываются вторичные энергоресурсы, а также нет отходов производства.

Проектируемая котельная расположена в зоне жилой застройки. Участок строительства 842 м². Поверхность представляет собой искусственно спланированную, участками забетонированную территорию с сетью подземных коммуникаций.



2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА

2.1 Расчёт плотности природного газа при нормальных условиях

Плотность природного газа при нормальных условиях определяется как плотность газовой смеси в зависимости от содержания и плотности отдельных компонентов по формуле:

(2. 1)

где r_i - объемная доля i-го компонента газовой смеси, определяемая по табл.1.4 [6];

сi - плотность i-го компонента при нормальных условиях, определяемая по из табл. 1.2 [6].

Месторождение газа - Вуктылское месторождение

Административный район - Коми АССР

Характеристика месторождения - Газоконденстное.

Метан:

Этан:

Пропан:

Бутан:

Пентан:

Азот + другие редкие газы:

2.2 Расчёт низшей теплоты сгорания топлива

Низшая теплота сгорания - количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p1 при котором протекает реакция, остается постоянным, все продукты сгорания принимают ту же температуру t1, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии.

Низшая теплота сгорания природного газа при нормальных условиях определяется как теплота сгорания газовой смеси в зависимости от содержания и теплоты сгорания отдельных компонентов смеси по формуле:

(2. 2)

где ri - объемная доля i-го горючего компонента газовой смеси;

- Q_н^р- теплота сгорания i-го компонента, найденная из таблицы 1.3[6].

Результаты расчета сводятся в таблицу 4.2.

Метан:

Этан:

Пропан:

Бутан:

Пентан:

Таблица 2.1 - Характеристики природного газа

Состав газа	Химическая формула	Процентное содержание компонентов смеси %	Низшая теплота сгорания, Qнр, кДж/м3.	Плотность газа при нормальных условиях, со, кг/м3.
1	2	3	4	5
Метан	СН4	74,8	26808,32	0,42
Этан	С2Н6	8,8	5608,24	0,09
Пропан	С3Н8	3,9	3641,43	0,61
Бутан	С4Н10	1,8	2227,86	0,04
Пентан	С5Н12	6,4	9365,76	0,16
Азот +редкие газы	N2	4,3	-	0,05



3. ПОТРЕБЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ

3.1 Тепловые нагрузки на отопление

Расходы теплоты на отопление производственных, жилых и общественных зданий, , Мкал/ч, рассчитаны по формуле:

, (3.1)

где с - коэффициент, зависящий от единиц измерения Q_час;

- поправочный коэффициент, учитывающий зависимость тепловой характеристики здания q_о от расчетной температуры наружного воздуха t_нр.

q - удельная тепловая отопительная (вентиляционная) характеристики здания соответственно, зависящие от его назначения и объема, ккал/(м³чС);

V_н - строительный объем здания по наружному обмеру, м³, который берется из генплана или из паспорта здания, составленного на основании проекта или по данным бюро технической инвентаризации;

t_вн - усредненная температура внутреннего воздуха в здании, С;

t_нр - температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92) в районе строительства, С.

Расходы теплоты на отопление и вентиляцию производственных зданий, Q_час^пр, Мкал/ч:

(3.2)

При расчете фактических и нормативных значений потребления тепловой энергии потребителями температуры внутреннего воздуха принимаем соответственно фактические и расчетные.

Для определения коэффициента используем формулу Б.М. Хлыбова:

. (3.3)

Для г. Череповец:

Годовой расход теплоты, Q_год, Гкал/год, на отопление:

. (3.4)

где n - количество часов работы системы вентиляции в течение суток, час;

N_год - продолжительность работы системы вентиляции в течение года со среднесуточной температурой наружного воздуха t_нар, сут;

t_н.ср - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, С;

Месячные расходы теплоты на отопление зданий, Q_мес, Гкал/мес:

. (3.5)

где N_мес - число суток в расчетном месяце, сут;

t_мес - среднемесячная температура наружного воздуха, С.

При определении расчетного или фактического потребления тепловой энергии потребителями за определенный период принимаем соответственно расчетный (нормативный) или фактический срок работы системы теплоснабжения, фактическую или нормативную максимальную тепловую нагрузку, а также, соответственно, фактические или нормативные температуры внутреннего и наружного воздуха [2].

Результаты расчета максимальных часовых расходов теплоты на отопление потребителей приведены в приложении 1.

3.2 Тепловые нагрузки на горячее водоснабжение

Расходы теплоты на горячее водоснабжение (суточный Q_сут, средний часовой Q_ср, максимальный часовой Q_макс), Мкал/ч:

, (3.6)

, (3.7)

, (3.8)

где m - фактическое число потребителей горячей воды в здании;

G_сут - суточная норма расхода горячей воды в литрах на одного потребителя (потр) при средней температуре разбираемой воды t_г= 55 град для закрытой системы теплоснабжения, л/(сутпотр); по СНиП 2.04.01-85;

t_г - средняя температура разбираемой потребителями горячей воды, t_г= 55С;

t_х - средняя температура холодной воды в отопительном периоде;

- плотность горячей воды; при температуре 55 град = 0,986 кг/л;

- коэффициент, учитывающий долю потерь теплоты Q_т.п трубопроводами горячей воды от среднечасовой величины теплопотребления; значения которого находятся в пределах K_т.п=0,1…0,35;

Т - период работы системы горячего водоснабжения в течение суток;

- коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды.

, (3.9)

где G_ч - норма расхода горячей воды на одного потребителя (потр) в час наибольшего водопотребления, л/(чпотр);

G_сут - суточная норма расхода горячей воды, л/(сутпотр);

G_о - часовой расход воды водоразборным прибором, литр/час.

При расчете фактического и нормативного потребления тепловой энергии за определенный период на нужды горячего водоснабжения соответственно принимаем фактическое и нормативное время работы системы [3].

Результаты расчета расходов тепловой энергии на горячее водоснабжение смотри в приложении 2.



4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

4.1 Описание методики гидравлического расчета тепловых сетей

При гидравлическом расчете тепловых сетей определяют потери давления на участках трубопроводов для последующей разработки гидравлического режима и выявления располагаемых напоров на тепловых пунктах потребителей. При гидравлическом расчете определяют суммарный расчетный расход сетевой воды. Перед гидравлическим расчетом составляют расчетную схему сети с нанесением на ней длин и диаметров трубопроводов, местных сопротивлений и расчетных расходов теплоносителя по всем участкам сети. Расчетная схема тепловой сети выполняется для облегчения расчетов в «одну линию».

Формулы, предложенные авторами А.Д. Альтшулем, Г.А. Муриным, Б.Л. Шифринсоном для определения коэффициента гидравлического трения при одинаковых значениях шероховатости дают практически одинаковые результаты. Наибольшее отклонение в значениях коэффициента полученное по отдельным формулам не превышает 5 % [4].

Возможные расхождения при расчете по различным формулам незначительны по сравнению с теми ошибками, которые обычно имеют место вследствие неопределенности в выборе значения шероховатости.

Потери напора по длине пропорциональны эквивалентному коэффициенту местных сопротивлений в степени 0.25 и обратно пропорциональны внутреннему диаметру трубопровода в степени 5.25. При этом ошибки, связанные с неправильным вводом коэффициента эквивалентной шероховатости, оказывают значительно меньшие влияния на величину потери напора, чем не учет возможного зарастания трубопровода.

Потери давления на участке трубопровода складываются из линейных потерь (на трение) и потерь в местных сопротивлениях:

,	(4.1)

Линейные потери давления пропорциональны длине труб и равны:

,	(4.2)

где R - удельные потери давления на трение , кгс/м²;

l - длина трубопровода, м.

,	(4.3)

где - коэффициент гидравлического трения;

- скорость теплоносителя, м/с;

- плотность теплоносителя на рассчитываемом участке трубопровода, кгс/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

D_вн - внутренний диаметр трубопровода, м;

G - расчетный расход теплоносителя на рассчитываемом участке, т/ч.

Потери давления в местных сопротивлениях находят по формуле:

,	(4.4)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Потери давления на участке трубопровода определяют также по

формуле:

,	(4.5)
,	(4.6)

где l_пр - приведенная длина трубопровода, м;

l_экв - эквивалентная длина местных сопротивлений, определяемая по формуле:

,	(4.7)

При отсутствии полных данных о характере и количестве местных сопротивлений на трубопроводах тепловой сети эквивалентную длину местных сопротивлений допускается определять по упрощенной формуле:

lэкв=l , м,	(4.8)

где - коэффициент, учитывающий долю потерь давления в местных сопротивлениях по отношению к потерям давления на трение, который при П-образных компенсаторах и диаметров трубопроводов тепловой сети до 150 мм принимается равным 0,3.

Коэффициент гидравлического трения зависит от характера движения жидкости (ламинарное или турбулентно).

При турбулентном режиме движения жидкости коэффициент гидравлического трения для стальных трубопроводов находят по разным формулам, выбираемым в зависимости от предельного значения числа Рейнольдса Re_пр, характеризующего границы переходной области и области квадратичного закона.

При ReRe_пр (переходная область) коэффициент трения определяют по формуле Кольбрука-Уайта:



,	(4.9)

где Re - число Рейнольдса;

K_экв - эквивалентная шероховатость внутренней поверхности трубы.

Тепловые сети, как правило, работают при турбулентном режиме движения теплоносителя в квадратичной области, поэтому коэффициент гидравлического трения определяется формулой Прандтля-Никурадзе:

.	(4.10)

Величину эквивалентной шероховатости труб действующих тепловых сетей определяют при гидравлических испытаниях. При значениях эквивалентной шероховатости, отличных от K_экв =3 мм, на величину удельных потерь давления вводится поправочный коэффициент .

В этом случае

	(4.11)

или

.	(4.12)

Гидравлический расчет тепловой сети от котельной выполнен на компьютере с помощью электронного редактора MS Excel пакета MS Office. Результаты расчета см. в приложении 3.



4.2 Расчет дроссельных устройств

Для обеспечения расчетного гидравлического режима необходимо погасить избыточные располагаемые напоры в системах теплопотребления, что достигается в данной системе установкой дроссельных диафрагм.

Диаметр дроссельной диафрагмы, d_ш, мм, определяют по следующей формуле:

,	(4.13)

где Н_изб - избыточный напор, м;

Н_изб=Р_расп -2Р_i -Р_потр, (4.14)

гдеР_расп - располагаемый перепад давления в начальной точке сети, м;

Р_i - потери давления на участке сети, м;

Р_потр - потери давления у потребителя, м;

Минимальный диаметр отверстия дроссельной диафрагмы во избежание засорения 3 мм. При расчетном диаметре диафрагмы менее 3 мм избыточный напор дросселируют в двух диафрагмах, устанавливают их последовательно (на расстоянии не менее 10 диаметров трубопроводов), либо на подающем и обратном трубопроводах. Дроссельные диафрагмы, как правило, устанавливают во фланцевых соединениях (на тепловом пункте после грязевика) между запорной арматурой, что позволяет заменять их без спуска воды из системы. [5]

Место установки дроссельных шайб перед системой отопления зависит от значения напора в обратном трубопроводе. Величина требуемого напора, обеспечивающего залив системы отопления, по умолчанию на 4 метра выше высоты здания. Если величина фактического напора в обратном трубопроводе меньше, чем высота здания плюс 4 метра, т.е. имеет место опорожнение системы отопления, то дроссельные шайбы предусматриваются на обратном трубопроводе, в противном случае - на подающем.

Результаты расчета дроссельных устройств приведены в приложениях 4 и 5.

4.3 Тепловые потери в трубопроводах

При движении теплоносителя в трубопроводах от котельной до потребителя существуют тепловые потери, которые складываются из двух составляющих:

1. Теплопотери участков трубопровода, не имеющих арматуры и фасонных частей - линейные потери;

2. Теплопотери фасонных частей, арматуры, опорных конструкций, фланцев и т.д. - местные теплопотери.

Суммарные теплопотери трубопроводов определяются по формуле:

,	(4.15)

где q - удельные теплопотери изолированными теплопроводами; при подземной прокладке - суммарно по обоим трубопроводам, при надземной - по одному трубопроводу приведены для каждого наружного диаметра труб и разности среднегодовых температур воды и окружающей среды (грунта - при подземной прокладке и воздуха - при надземной прокладке);

l - длина участка тепловой сети, характеризующегося одинаковым диаметром трубопровода и типом прокладки (подземная или надземная);

- коэффициент местных теплопотерь, для подземной прокладки =0,25.

Результаты расчета приведены в приложении 6.

4.4 Пьезометрический график

Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в тепловой сети относительно местности, на которой она проложена. На пьезометрическом графике в определенном масштабе наносят рельеф местности, высоту присоединенных зданий, величины напоров в сети. На горизонтальной оси графика откладывают длину сети, а на вертикальной оси - напоры. Линии напоров в сети наносят как для рабочего, так и для статического режимов. Пьезометрический график строят следующим образом:

1. Принимая за ноль отметку самой низкой точки тепловой сети, наносят профиль местности по трассе основной магистрали и ответвлений, отметки земли которых отличаются от отметок магистрали. На профиле проставляют высоты присоединенных зданий.

2. Наносят линию, определяющую статический напор в системе (статический режим). Если давление в отдельных точках системы превышает пределы прочности, необходимо предусмотреть подключение отдельных потребителей по независимой схеме или деление тепловых сетей на зоны с выбором для каждой зоны своей линии статического напора. В узлах деления устанавливают автоматические устройства рассечки и подпитки тепловой сети;

3. Наносят линию напоров обратной магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчета тепловой сети. Высоту расположения линии напоров на графике выбирают с учетом вышеприведенных требований к гидравлическому режиму. При неровном профиле трассы не всегда возможно одновременно выполнять требования заполнения верхних точек систем теплопотребления, не превысив допустимые давления. В этих случаях выбирают режим, соответствующий прочности нагревательных приборов, а отдельные системы, залив которых не будет обеспечен вследствие низкого расположения пьезометрической линии обратного трубопровода, оборудуют индивидуальными регуляторами.

Линия пьезометрического графика обратного трубопровода магистрали в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяет необходимый напор в обратном трубопроводе водоподогревательной установки (на входе сетевого насоса), обеспечиваемый подпиточным насосом;

4. Наносят линию подающей магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчета тепловой сети. При выборе положения пьезометрического графика учитывают предъявляемые к гидравлическому режиму требования и гидравлические характеристики сетевого насоса. Линия пьезометрического графика подающего трубопровода в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяет требуемый напор на выходе из подогревательной установки. Напор в любой точке тепловой сети определяется величиной отрезка между данной точкой и линией пьезометрического графика подающей или обратной магистрали.

Пьезометрический график приведен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1- Пьезометрический график тепловой сети на нужды отопления и ГВС от ГК Шухободь до ул. Жукова д. 66

5. ПРОЕКТРИРОВАНИЕ ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КОТЕЛЬНОЙ

5.1 Исходные данные для проектирования водогрейной котельной

Исходные данные для выпускной квалификационной работы представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1-Исходные данные для проектирования

№ п/п	Показатель	Размерность	Значение
1	Проектируемый район (город, область)	п.Шухободь
2	Вид застройки (жилой или административный сектор)	Жилой сектор
3	Климатические данные:
3.1	Температура наиболее холодной пятидневки	°С	-32
3.2	Средняя температура воздуха за отопительный период	°С	-4,1
3.3	Расчетная летняя температура воздуха	°С	22,3
3.4	Продолжительность отопительного периода	сут/год	231
4	Расчетная тепловая нагрузка на нужды:
4.1	- отопления	Мкал/ч	3649,95
4.2	- горячего водоснабжения	Мкал/ч	838,81
5	Характеристика система теплоснабжения:
5.1	Схема присоединения системы теплоснабжения	зависимая
5.2	Тип устанавливаемых отопительных приборов у потребителя (радиаторы, регистры, конвекторы)	радиаторы
5.3	Температурный график отпуска тепловой энергии	°С	95/70
5.4	Гидравлическое сопротивление трубопровода	кПа	75
5.5	Водяной объем системы трубопроводов	м3	356,65
5.6	Количество этажей самого высокого здания	шт.	5
6	Вид топлива	природный газ
6.1	Месторождение	Вуктылское
6.2	Плотность топлива	кг/ м3	1,37
6.3	Теплота сгорания	кДж/м3	47651,61



5.2 Построение графика отпуска тепловой энергии потребителю в зависимости от температуры наружного воздуха

5.2.1 Температурный график

Температура воды в подающем и обратном трубопроводах сети и подающем трубопроводе системы отопления зависят от температуры наружного воздуха [7].

Температура воды в подающем трубопроводе сети , ?, определяется по выражению (5.1):

(5.1)

Температура воды в обратном трубопроводе сети , ?, определяется по выражению (5.2):

(5.2)

Температура воды в подающем трубопроводе системы отопления , ?, определяется по выражению (5.3):

(5.3)

Коэффициент подмеса U определяется по выражению (5.4):

(5.4)

где , - температура внутреннего воздуха помещений, для расчета, при температуре наружного воздуха -32? [1] для жилого сектора принимается +20 ?;

, - температура наружного воздуха, для расчета , -32?;

, - температура воды в подающем трубопроводе сети, для расчета , 95?;

, - температура воды в обратном трубопроводе сети, для расчета , 70?;

- коэффициент подмеса, ;

, - температура воды в подающем трубопроводе системы отопления.

Расчеты сводим в таблицу 5.2, температурный график представлен на рисунке 5.1.

Таблица 5.2-Исходные данные для построения температурного графика отпуска тепловой энергии потребителю

tнв - температура наружного воздуха	t1 - температура подаваемой сетевой воды	t2 - температура обратной сетевой воды	tвн - температура внутреннего воздуха помещений
1	2	3	4
-32,0	95,0	70,0	20,0
-31,0	93,6	69,0	20,0
-30,0	92,1	68,1	20,0
-29,0	90,7	67,1	20,0
-28,0	89,2	66,2	20,0
-27,0	87,8	65,2	20,0
-26,0	86,3	64,2	20,0
-25,0	84,9	63,3	20,0
-24,0	83,5	62,3	20,0
-23,0	82,0	61,3	20,0
-22,0	80,6	60,4	20,0
-21,0	79,1	59,4	20,0
-20,0	77,7	58,5	20,0
-19,0	76,3	57,5	20,0
-18,0	74,8	56,5	20,0
-17,0	73,4	55,6	20,0
-16,0	71,9	54,6	20,0
-15,0	70,5	53,7	20,0
-14,0	69,0	52,7	20,0
-13,0	67,6	51,7	20,0
-12,0	66,2	50,8	20,0
-11,0	64,7	49,8	20,0
-10,0	63,3	48,8	20,0
-9,0	61,8	47,9	20,0
-8,0	60,4	46,9	20,0
-7,0	58,9	46,0	20,0
-6,0	57,5	45,0	20,0
-5,0	56,1	44,0	20,0
-4,0	54,6	43,1	20,0
-3,0	53,2	42,1	20,0
-2,0	51,7	41,2	20,0
-1,0	50,3	40,2	20,0
0,0	48,8	39,2	20,0
1,0	47,4	38,3	20,0
2,0	46,0	37,3	20,0
3,0	44,5	36,3	20,0
4,0	43,1	35,4	20,0
5,0	41,6	34,4	20,0
6,0	40,2	33,5	20,0
7,0	38,8	32,5	20,0
8,0	37,3	31,5	20,0

5.2.2 Подбор котлоагрегата

Количество котлов, необходимых к установке, определяется исходя из тепловой нагрузки на систему отопления для максимального - зимнего периода. Сообразно [8] для нужд отопления и вентиляции требуется как минимум два котла, один из которых будет работать в среднеотопительный период, когда тепловая нагрузка значительно снижается, или, в случае аварии, может служить резервным.

Для определения режимов работы котлоагрегатов и времени переключения необходимо определить подключаемую нагрузку , кВт, по выражению (5.5) [9]:

(5.5)

где Q_п - подключаемая нагрузка при данной температуре, кВт;

Q_к - мощность котлоагрегата, кВт;

N_к - количество работающих котлоагрегатов, шт;

Z_к - загрузка котлоагрегата [9]:

(5.6)

Загрузка котлоагрегата должна находиться в интервале от 30 до 100%. Характеристика подобранных котлов представлена в таблице 4.3.

Рисунок 5.1 - Температурный график отпуска тепловой энергии.

Таблица 5.3-Характеристика котла Viessman (Приложение 7) [10].

№п/п	Показатель	Контур системы	Ед.изм.
		Котел
1	Марка	Vitoplex 200 mun SX2а
2	Мощность	1950	кВт
3	Количество	3	шт
4	Температура	110	?
5	КПД котла	94	%
6	Сопротивление водяного тракта	22	мбар

5.2.3 Построение графика загрузки и переключения котлов в котельной

Таблица 5.4-Исходные данные для построения графика переключения котлов к котельной

Qп, кВт	Qк, кВт	Nк, шт.	Zк
5596,12	1950	2	143,49
5488,51	1950	2	140,73
5380,89	1950	2	137,97
5273,27	1950	2	135,21
5165,65	1950	2	132,45
5058,03	1950	2	129,69
4950,42	1950	2	126,93
4842,80	1950	2	124,17
4735,18	1950	2	121,41
4627,56	1950	2	118,66
4519,94	1950	2	115,90
4412,33	1950	2	113,14
4304,71	1950	2	110,38
4197,09	1950	2	107,62
4089,472	1950	2	104,86
3981,85	1950	2	102,10
3874,24	1950	2	99,34
3766,62	1950	2	96,58
3659,00	1950	2	93,82
3551,384	1950	2	91,06
3443,77	1950	2	88,30
3336,15	1950	2	85,54
3228,53	1950	2	82,78
3120,91	1950	2	80,02
3013,30	1950	2	77,26
2905,68	1950	2	74,50
2798,06	1950	2	71,75
2690,44	1950	2	68,99
2582,82	1950	2	66,23
2475,21	1950	2	63,47
2367,59	1950	2	60,71
2259,97	1950	2	57,95
2152,35	1950	2	55,19
2044,736	1950	2	52,43
1937,12	1950	1	99,34
1829,50	1950	1	93,82
1721,88	1950	1	88,30
1614,27	1950	1	82,78
1506,65	1950	1	77,26
1399,03	1950	1	71,75
1291,41	1950	1	66,23

При температуре от -32 до +3? работают 2 котла, при +2? - переключение на 1 работающий котёл.

График переключения котлоагрегатов представлен на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - График переключения котлоагрегатов

5.3 Подбор горелочных устройств

Газовые горелки необходимы для подачи газа в дозированных количествах в зону сгорания и поддержания заданных тепловых характеристик во время горения. Устройства работают в автоматическом режиме. Основные элементы горелок: смеситель, горелочная насадка и стабилизирующее устройство.

На выбор горелки для котла влияют следующие факторы:

1. Мощность. Значение мощности горелки должно быть больше топочной мощности котла.

2. Тип регулирования мощности.

3. Тип топлива.

4. Давление газа перед горелкой и диаметр газовой арматуры.

Учитывая все факторы, подбираем три горелки Oilon GP - 150M с модулируемым режимом работы для котлов Vitoplex 200 mun SX2а.

Характеристики горелочных устройств приведены в приложении 8 [11].

5.4 Расчёт тепломеханической схемы котельной

5.4.1 Построение принципиальной схемы котельной

Принципиальная тепловая схема, рисунок 5.3, представляет собой условное графическое изображение основного и вспомогательного оборудования, объединенного линиями трубопроводов в соответствии с последовательностью его движения в установке.

Основная цель расчета тепловой схемы котельной:

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

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

- определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчетов.

Рисунок 5.3 - Принципиальная схема котельной: Т1=95?; Т2=70?; Т3=95?; Т4=70?.

В дипломной работе рассматривается следующая схема - теплоноситель из котлов направляется непосредственно в тепловую сеть к потребителю с температурой Т1 за счет действия сетевого насоса. Для восполнения утечек теплоносителя в системе теплоснабжения организуется подпитка химочищенной водой в трубопровод обратной магистрали за счет подпиточного насоса. В соответствии с требованием производителей котельного оборудования к температуре воды на входе в котел, устанавливается рециркуляционный насос, осуществляющий подмес горячей воды после котла к поступающей воде.



5.4.2 Преобразование принципиальной схемы котельной в тепловую

Для определения расчетных значений расхода теплоносителя в системе котельной необходимо составить ее математическую модель с дальнейшим решением входящих в нее уравнений.

Тепловая схема котельной представлена на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 - Тепловая схема котельной

5.4.3 Преобразование тепловой схемы в расчетных граф

Под узловыми элементами расчетного графа, рисунок 5.5, понимаем все энергетически значимые объекты, в которых происходит изменение тепловой энергии, а также технические узлы разделения и соединения потоков теплоносителя.

Рисунок 5.5 - Расчетный граф для системы отопления

5.4.4 Составление материального и энергетического баланса графа

Для каждого узлового элемента расчетного графа рис.3.3 составляется материальный и энергетический балансы в соответствии с законами сохранения массы и энергии.

Уравнение материального баланса имеет вид (5.7) [9]:

, (5.7)

Уравнение энергетического баланса имеет вид (5.8) [9]:

; (5.8)

где , - входящие и выходящие для данного узла материальные потоки соответственно (расход теплоносителя), м³/ч;

, - входящие и выходящие для данного узла энергетические потоки соответственно (расход тепловой энергии), ккал/ч;

- плотность теплоносителя при заданных параметрах, кг/м³;

- энтальпия теплоносителя, ккал/кг.

При этом поток будет со знаком «плюс», если он является входящим, и «минус», если он - выходящий; уравнения с постоянной температурой исключаем из системы уравнений (СУ).

Получаем следующие выражения:

Узел котлоагрега №1

G₁₂-G₁₁=0

G₁₂·75-G₁₁·95=-1677

Узел 1

G₁₁-G₁₃-G₁₄=0

G₁₁·95-G₁₃·95-G₁₄·95=0 (исключаем из системы уравнений)

Узел 2

G₁₅+G₁₃-G₁₂=0

G₁₅·70+G₁₃·95-G₁₂·75=0

Узел 3

G₂₁-G₂₃-G₂₄=0

G₂₁·95-G₂₃·95-G₂₄·95=0 (исключаем из системы уравнений)

Узел 4

G₂₅+G₂₃-G₂₂=0

G₂₅·70+G₂₃·95-G₂₂·75=0

Узел 5

G₁₄+G₂₄-G₃=0

G₁₄·95+G₂₄·95-G₃·95=0 (исключаем из системы уравнений)

Узел 6

G₄-G₂₅-G₁₅=0

G₄·70-G₂₅·70-G₁₅·70=0 (исключаем из системы уравнений)

Узел котлоагрегата 2

G₂₂-G₂₁=0

G₂₂·75-G₂₁·95=-1677

5.4.5 Решение системы уравнений методом обратной матрицы

Эквивалентной записью системы уравнений является матричная запись. Зная энтальпию всех потоков в котельной и тепловую мощность котлов, формируем матрицу А (матрица переменных) и В (матрица неизвестных). При этом уравнения материального и энергетического балансов записываем в виде элементов матрицы, в которой расход - это искомая переменная, а энтальпия - коэффициент при этой переменной.

Представим данную математическую модель в виде матричной записи и путем обратной матрицы находим расходы по выражению (5.9) [9]:

, (5.9)

Расчётный внутренний диаметр трубопровода котлового контура определяется по выражению:

, мм, (5.10)

где G - расход теплоносителя, ;

щ -скорость движения воды в трубах, . Принимается щ =0,5 .

Таблица 5.5 - Матрица А

G11	G12	G13	G14	G15	G21	G22	G23	G24	G25	G3	G4
-1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
-95	75	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	0	-1	-1	0	0	0	0	0	0	0	0
0	-1	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0
0	-75	95	0	70	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	1	0	-1	-1	0	0	0
0	0	0	0	0	0	-1	1	0	1	0	0
0	0	0	0	0	0	-75	95	0	70	0	0
0	0	0	1	0	0	0	0	1	0	-1	0
0	0	0	0	-1	0	0	0	0	-1	0	1
0	0	0	0	0	-1	1	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	-95	75	0	0	0	0	0

Таблица 5.6 - Матрица В

Q
0
-1677
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-1677

Таблица 5.7 - Обратная матрица А^-1

3,75	-0,05	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
4,75	-0,05	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0,95	-0,01	0	-2,8	0,04	0	0	0	0	0	0	0
2,8	-0,04	-1	2,8	-0,04	0	0	0	0	0	0	0
3,8	-0,04	0	3,8	-0,04	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	3,75	-0,05
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	4,75	-0,05
0	0	0	0	0	0	-2,8	0,04	0	0	0,95	-0,01
0	0	0	0	0	-1	2,8	-0,04	0	0	2,8	-0,04
0	0	0	0	0	0	3,8	-0,04	0	0	3,8	-0,04
2,8	-0,04	-1	2,8	-0,04	-1	2,8	-0,04	-1	0	2,8	-0,04
3,8	-0,04	0	3,8	-0,04	0	3,8	-0,04	0	1	3,8	-0,04

Таблица 5.8 - Результаты расчета расходов воды и диаметров трубопроводов тепломеханической схемы котельной

Расход в контуре	Значение	Ед.изм	Расчетный внутренний диаметр трубы dвн	Ед.изм.	Маркировка трубы Dн х d
G11	83,85	м3/ч	160	мм	159х5
G12	83,85	м3/ч	160	мм	159х5
G13	16,77	м3/ч	80	мм	89х4
G14	67,08	м3/ч	125	мм	159х5
G15	67,08	м3/ч	125	мм	159х5
G21	83,85	м3/ч	244	мм	273х6
G22	83,85	м3/ч	244	мм	273х6
G23	16,77	м3/ч	80	мм	89х4
G24	67,08	м3/ч	125	мм	159х5
G25	67,08	м3/ч	125	мм	159х5
G3	134,16	м3/ч	308	мм	325х6
G4	134,16	м3/ч	308	мм	325х6

Подбор диаметров осуществлен по [12] d_max=325х6, d_min=89х4.



5.5 Подбор вспомогательного оборудования

5.5.1 Подбор сетевого насоса

Сетевой насос предназначен для перекачивания воды в тепловых сетях. В соответствии с [8], число сетевых насосов должно быть не менее двух, один из которых является резервным. Место установки сетевого насоса определяется рабочей температурой насоса.

Расход теплоносителя в системе теплоснабжения, для двухтрубной схемы тепловых сетей, определяется по уравнению (5.11):

(5.11)

где Q_от - расчетная тепловая нагрузка на нужды отопления, кВт/ч;

Q_гв- расчетная тепловая нагрузка на нужды горячего водоснабжения, кВт/ч;

с - коэффициент единиц измерения, 1,163 Вт/м^3оС;

t₁- расчетная температура воды в подающем трубопроводе, ^оС;

t₂ - расчетная температура воды в обратном трубопроводе, ^оС.

В выпускной квалификационной работе расход теплоносителя принимаем равным 132,75 м³/ч. Это наибольший расход из расчета тепловой схемы котельной и расчета на режимы теплопотребления.

Суммарные потери давления в системе теплоснабжения , м, определяем по выражению (5.12) [9]:

, (5.12)

где ДН_ис - потери давления на источнике теплоснабжения, кПа;

ДН_маг - потери давления в магистральном трубопроводе до наиболее удаленного (наиболее неблагоприятного) потребителя, кПа;

ДН_аб - потери давления у потребителя, кПа.

Потери давления на источнике теплоснабжения для двухконтурной схемы котельной потери давления равны сопротивлению в нагреваемой стороне теплообменного устройства.

Потери давления у потребителей включают в себя следующие составляющие:

кПа (5.13)

кПа (5.14)

где ДН_арм- потери давления в арматуре и оборудовании очистки, кПа; принимается 10 кПа;

ДН_рег - потери давления на регуляторах давления и температуры, кПа; принимается 25 .. 35 кПа;

ДН_пгв - потери давления в подогревателях горячего водоснабжения в зависимости от схемы присоединения к тепловым сетям, кПа; принимается 20 .. 40 кПа;

ДН_эл - требуемый напор для работы элеватора, кПа;

ДН_со - потери давления в системе отопления, кПа; принимается 10 кПа.

Требуемый напор насоса составляет суммарные потери давления в системе теплоснабжения с учетом запаса 5%:

кПа (5.15)

Данные по расчету и подбору сетевого насоса приведены в таблице 5.9.



Таблица 5.9- Сводные данные по расчету и подбору сетевого насоса

Наименование показателя	Значение	Единицы измерения
Исходные данные
Расход теплоносителя	132,75	м3/ч
Сопротивление магистрали	113,72	кПа
Сопротивление на источнике	3,5	кПа
Сопротивление абонента системы отопления	89	кПа
Суммарные потери давления в контуре	319,94	кПа
Напор на всасывающем патрубке насоса	100,0	кПа
Требуемый напор для насоса	335,94	кПа
Запас по напору	5,00	%
Напор насоса	33,73	м
Технические характеристики
Марка насосной установки	АНУ 3 CR 64-2-1
Производительность насоса	170	м3/ч
Напор	37,2	м
КПД	77,5	%
Количество (с резервными)	3	шт.
Частота вращения	2900	об/мин
Мощность электропривода	11	кВт

5.5.2 Подбор подпиточного насоса

Для обеспечения надежной работы тепловых сетей и местных систем необходимо ограничить возможные колебания давления и расхода с тепловой сети допустимыми пределами. Поддержание постоянного давления и восполнения утечки теплоносителя осуществляется подпиточными насосами в обратный трубопровод через автоматизированное подпиточное устройство.

Расчетный объем воды в системе теплоснабжения , м³, определяется по выражению (5.16):

, (5.16)

где - объем воды на источнике теплоснабжения, объем заполения 3-х котлов, 6,69 м³;

- объем воды на заполнение магистрали системы теплоснабжения согласно определяется в зависимости от типа установленных отопительных приборов , 19,5 м³/Гкал; 106,47 м³;

- объем воды в системе отопления потребителя, принимается по заданию, для независимой схемы теплоснабжения не учитывается, 0 м³.

Объем часовой утечки , м³, рассчитывается по следующему выражению (5.17) [9]:

, (5.17)

Статический напор , м, и требуемый напор , м, подпиточного насоса определяется по выражению (5.18, 5.19):

, (5.18)

, (5.19)

где - высота наиболее высокого здания, 15 м;

- допустимое значение рабочего давления в местных системах отопления, кПа;

- потери давления в системе химводоподготовки, принимаем 150 кПа.

Подпиточный насос предназначен для восполнения утечек теплоносителя из циркуляционных контуров котельной. Расчет и подбор оборудования сведен в таблицу 5.10.



Таблица 5.10- Сводные данные по расчету и подбору подпиточного насоса

№п/п	Наименование	Кол-во	Ед.изм.
1	2	3	4
Исходные данные
1.1.	Объем воды в трубопроводе (по заданию)	356,65	м3
1.2.	Объем воды на заполнение сети теплоснабжения	106,47	м3
1.3.	Объем воды на источнике (3 котла по 2230 л)	6,69	м3
1.4.	Объем воды в системе теплоснабжения	469,81	м3
1.5.	Величина утечки теплоносителя	35,23	м3/ч
1.6.	Высота наиболее высокого здания	15	м
1.7.	Статический напор в СО и В	133	кПа
1.8.	Сопротивление в подпиточной линии	50	кПа
1.9.	Требуемый напор для насоса	183	кПа
1.10.	Запас по напору	5	%
1.11.	Напор насоса	20	м
	Технические характеристики (Д)
2.1.	Марка насоса	АЦМС 4046-1
2.2.	Производительность	39,5	м3/ч
2.3.	Напор	20,1	м
2.4.	Количество	3	шт
2.5.	Частота	2900	об/мин
2.6.	Мощность электропривода	4	кВт

5.5.3 Циркуляционные насосы

Циркуляционные насосы котлового контура устанавливаются только для двухконтурной схемы котельной и предназначены для организации циркуляции теплоносителя в замкнутом контуре, связывающем котлы и теплообменник [13]. Насос подбирается по расходу и гидродинамическому сопротивлению котлового контура.

Сопротивление циркуляционного контура определяется по формуле:

(5.20)

где - потери давления в котлах, кПа;

- потери давления в теплообменнике, кПа.

Расчет и подбор оборудования представлен в таблице 5.11.

Таблица 5.11 - Сводные данные по расчету и подбору циркуляционного насоса котлового контура

Наименование показателя	Значение	Единицы измерения
1	2	3
Исходные данные
Расход теплоносителя	134,16	м3/ч
Сопротивление в водяном контуре котла	3,5	кПа
Суммарные потери давления в контуре	183	кПа
Запас по напору	5,00	%
Напор насоса	20	м
Технические характеристики
Марка насоса	АЦМЛ-100S/300-11,0/4
Производительность насоса	101	м3/ч
Напор	24,9	м
КПД	69,2	%
Количество (с резервными)	3	шт.
Частота вращения	1500	об/мин
Мощность электропривода	11	кВт

5.5.4 Подбор рециркуляционного насоса

Рециркуляционный насос устанавливается в котельной с водогрейным котлом для частичной подачи горячей сетевой воды в трубопровод, подающий воду к водогрейному котлу. Схема подключения рециркуляционного контура котла приведена на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 - Схема подключения рециркуляционного насоса контура

Производительность рециркуляционного насоса определяется из уравнения баланса смешивающихся потоков сетевой воды в обратной линии и горячей воды на выходе из водогрейного котла (G₁₃ , G₂₃ ). Кроме того, насос должен создавать напор, способный преодолеть гидравлическое сопротивление водогрейного котла. Резервные рециркуляционные насосы не предусматриваются.

Результаты подбора рециркуляционных насосов приведены в таблице 5.12.

Таблица 5.12 - Сводные данные по характеристике рециркуляционного насоса

Наименование показателя	Значение	Единицы измерения
Исходные данные
Расход теплоносителя	16,77	м3/ч
Сопротивление в водяном контуре котла	2,2	кПа
Запас по напору	10,00	%
Напор насоса	2,42	м
Технические характеристики
Марка насоса	UPS 80-60 F - 96402391
Производительность насоса	33	м3/ч
Напор	6	м
КПД	48,5	%
Количество (с резервными)	3	шт.
Частота вращения	2800	об/мин
Мощность электропривода	0,57	кВт

5.6 Система удаления дымовых газов

Дымовые трубы предназначены для отвода дымовых газов от тепловых установок в атмосферу. Дымовые трубы необходимо конструировать и строить таким образом, чтобы гарантировать максимально безвредный отвод дымовых газов в атмосферу во всех режимах работы и исключить образование опасного избыточного давления в топках.

Режимы работы котлоагрегатов:

- максимально-зимний режим (режим, соответствующий расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления t_нв=-32?);

- среднеотопительный режим (режим, соответствующий средней температуре наружного воздуха за отопительный период t_н.ср=-4,1?).

В систему удаления дымовых газов входят следующие элементы:

- газоход;

- дымовая труба;

- крепежная система;

- арматура и гарнитура дымоходов .

Дымоход - отвод из топки котла продуктов сгорания и обеспечение, за счет создаваемого разрежения, поступление в котельной воздуха для горения. Это происходит благодаря возникающей в дымоходе тяге, значение которой определяется высотой и диаметром дымохода.

Тяга - это разрежение воздуха в участка канала (в трубе), под действием которого создается направленный дымовой поток. При естественной тяге движущая сила возникает из-за разности в плотности отходящих газов и наружного воздуха.

Тяга имеет большую сезонную зависимость. Летом ее значение самое низкое, поскольку разница между температурами дымовых газов и атмосферного воздуха ниже, чем зимой.

5.6.1 Расчет высоты дымовой трубы

Высота устья дымовых труб для строенных, пристроенных и крышных котельных должна быть выше границы ветрового подпора, но не менее 0,5 м выше крыши, а также не менее 2 м над кровлей более высокой части здания или самого высокого здания в радиусе 10 м.

Высота трубы выбирается по условиям отвода газов для рассеивания содержащихся в них уходящих газов, летучей золя и прочих вредных веществ.

Расчет минимальной высоты дымовой трубы ведется одновременно по следующим параметрам:

1) высота дымовой трубы, при которой обеспечивается значение максимальной приземной концентрации вредного вещества, равное предельно допустимой концентрации (ПДК);

2) высота дымовой трубы, при которой обеспечивается самотяга в газовом тракте без учета тяго-дутьевых устройств;

3) высота дымовой трубы, при которой обеспечивается выполнение требований СП 42-101-2003 для дымовой трубы;

4) минимальная высота дымовой трубы не должна быть менее 5 метров.

Расчет ведется для двух периодов работы котельной: максимально зимнего и среднеотопительного.

Действительное количество воздуха необходимого для сжигания топлива , м³/м³, определяется по выражению (5.21):

(5.21)

где - коэффициент избытка воздуха;

- теоретически необходимое количество воздуха, м³/м³, определяемое по выражению (5.22):

(5.22)

Действительный объем дымовых газов, необходимого для сжигания газообразного топлива , м³/м³, определяется по выражению (5.23):

(5.23)

где - объем трехатомных газов, м³/м³;

- объем водяных паров, м³/м³;

- объем паров азота, м³/м³.

Объем трехатомных газов , м³/м³, определяется по выражению (5.24):

(5.24)

Объем паров азота V_N2 , м³/м³, определяется по выражению (5.25):

(5.25)

Суммарный расход топлива , м³/ч, определяется по выражению (5.26):

(5.26)

где - тепловая нагрузка на котел, Мкал/ч;

- низшая теплота сгорания топлива, Мкал/м³;

- КПД котлоагрегата, %.

Действительный расход воздуха , м³/ч, определяется по выражению (5.27):

(5.27)

Действительный объем продуктов сгорания , м³/ч, определяется по выражению (5.28):

(5.28)

где - температура продуктов сгорания (дымовых газов), 185 ?.

Минимальный диаметр газохода , мм, определяется по выражению (5.29):

(5.29)

где - скорость выхода дымовых газов из устья дымовой трубы; принимается от 10 до 15 м/с.

Фактическая скорость в газоходе после подбора типоразмера газохода , м/с, вычисляется по следующему выражению (5.30):