3,44

7

Количество работающих фильтров: a₁, шт.

2

8

Количество резервных фильтров: а₂, шт.

1

9

Общая жёсткость воды, поступающей на фильтры первой ступени: , мг-экв/кг

5,5

10

Скорость фильтрования, м/ч

9,18



6. Расчет системы газоснабжения

6.1 Выбор газового фильтра

Фактическое сопротивление чистого фильтра , мм. вод. ст:

, (6.1.1)

где расход природного газа через фильтр, м³/ч: ;

сопротивление фильтра по паспортным данным:

мм. вод. ст. [11];

паспортная пропускная способность фильтра, соответствующая мм. вод. ст.: ;

фактическая плотность природного газа:

паспортная плотность природного газа:

паспортное значение давления газа за фильтром, кгс/см²:

(6.1.2)

где сопротивление измерительной камеры: принимаем 550 мм. вод. ст;

Р₁ - давление на входе в ГРУ, кгс/см²

Р_п.ф. - фактическое значение давления газа за фильтром, кгс/см³;

Выбираем к установке на ГРУ фильтр волосяной сварной ФГ-40 [11].

С пропускной способностью до 6000

6.2 Подбор регулятора давления

Определим расчётную пропускную способность V_р.пр, м³/ч:

При

(6.2.1)

где [10]

Максимальная загрузка РДУК2 n_max, %:

(6.2.2)

Минимальная загрузка РДУК2 n_min, %:

(6.2.3)



Следовательно, регулятор работает в режиме устойчивого регулирования.

Принимаем к установке регулятор РДУК-2Н-100: V_р.пр.=14893,15 м³/ч.

6.3 Выбор предохранительно-запорного клапана

Предел настройки ПЗК определяется P_ПЗК, кгс/см²:

(6.3.1)

Выбираем к установке ПКК-40МН - 0,6: диапазон настройки срабатывания 0,1-0,15 кгс/см² [9].

6.4 Выбор предохранительно-сбросного клапана

ПСК устанавливается на выходном газопроводе из ГРУ. Количество газа, подлежащее сбросу ПСК, при наличии перед регулятором давления ПЗК, V_ПСК, м³/ч:

(6.4.1)

Предел настройки ПСК Р_ПСК, кгс/см²:

(6.4.2)



Принимаем к установке ПСК-25В [10].



7. КИП и автоматика котельной

Раздел предусматривает оснащение основного и вспомогательного оборудования котельной средствами автоматического регулирования, теплового контроля и защиты в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.002, ГОСТ 12.2.032, СНиП 2.09.02, «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов», а также СНиП II-35-76 «Котельные установки».

Котел должен устанавливаться в производственных помещениях, относящихся по пожарной безопасности к категориям Г и Д и к степеням I и II по огнестойкости согласно СНиП 2.09.02.

Управление работой оборудования требует наличия в котельной аппаратуры контроля и управления. Основной и необходимой частью аппаратуры являются контрольно-измерительные приборы, по которым осуществляется оперативное управление технологическим процессом, обеспечивающее экономичную, надежную и безопасную работу оборудования. Кроме того, показания приборов используются для получения исходных данных при составлении учета и отчетности по работе установки в целом.

В котельных технологическому контролю подлежат следующие параметры:

- расход питательной воды и ее параметры: давление, температура;

- температура уходящих газов и воздуха;

- анализ продуктов сгорания;

- количество и качество сжигаемого топлива;

- качество воды;

- давление воздуха, разрежение в топке и других пунктах газового тракта котельного агрегата;

- расход электроэнергии на собственные нужды и др.

Текущий контроль и ведение режима осуществляется по показывающим приборам. Для измерения параметров, необходимых при подсчете технико-экономических показателей, а также последующем анализе причин нарушения режимов или аварий, устанавливаются регистрирующие приборы. Замеры количества воды и электроэнергии, необходимые только для отчетности, производятся расходомерами с суммирующими счетчиками.

Для удобства обслуживания персоналом оборудования в современных котельных приборы контроля и управления концентрируются на тепловых щитах. Управление работой котельного агрегата осуществляется путем воздействия на отдельные механизмы и устройства (вентиляторы, дымососы, запорная арматура и др.) дистанционно.

7.1 Теплотехнический контроль

Приборы теплотехнического контроля выбраны в соответствии со следующими принципами:

· параметры, наблюдение за которыми необходимо для правильного ведения технологического процесса и осуществления предпусковых операций, измеряются показывающими приборами;

· параметры, учёт которых необходимо для хозяйственных или коммерческих расчётов или анализа работы оборудования, контролируются самопишущими или суммирующими приборами;

· параметры, изменение которых может привести к аварийному состоянию оборудования, контролируются сигнализирующими приборами.

7.2 Автоматическое регулирование

Для каждого котлоагрегата предусмотрено автоматическое регулирование процесса горения, осуществляемое тремя регуляторами: топливо (газ), воздуха и разрежение. Кроме того, для каждого котла предусмотрено регулирование температуры дымовых газов за дымососом.

Для вспомогательного оборудования предусматриваются следующие регуляторы:

1. температура прямой сетевой воды;

2. температура на выходе из подогревателя горячего водоснабжения;

3. температура воды на выходе из деаэратора;

4. давление циркуляционной воды горячего водоснабжения;

5. давление подпиточной воды;

6. давление питательной воды к котлам.

7.3 Розжиг и технологическая защита

Схема защиты, предусмотренная на типовом щите управления котлом выполняет независимый розжиг и отключение оборудования при нарушении основных параметров технологического процесса. Кроме того, предусмотрена возможность остановки котла по месту кнопкой.

Схема защиты срабатывает в следующем случае:

1. понижения температуры в топке;

2. понижения давления воздуха;

3. уменьшения разрежения в топке;

4. погасания пламени;

5. неисправности цепей защиты.

Схема защит предусматривает запоминание первопричины аварийной остановки котла. Во всех случаях отключения котла повторный пуск его возможен только после устранения причины, вызвавшей его остановку. Отключение котла сопровождается светозвуковой сигнализацией на щите.



7.4 Сигнализация и управление

Схема технологической сигнализации служит для предупреждения обслуживающего персонала об отклонении параметров от нормы. В качестве звукового сигнала принят звонок. Звуковой сигнал снимается дежурным персоналом, а световой (световые табло размещены на щитах контроля управления) горит до ликвидации нарушения.

Схема аварийной сигнализации служит для извещения оператора об аварийном состоянии электродвигателя основного оборудования. В качестве звукового сигнала принят ревун, а световая аварийная сигнализация осуществляется красной лампочкой, расположенной над ключом управления электропривода.

7.5 Питание электроэнергией

Питание контрольно-измерительной аппаратуры управления, сигнализация и регулирования предусмотрено напряжением 220В переменного тока. Для питания измерительных преобразователей типа «Сапфир» напряжением 36В постоянного тока предусмотрена установка специальных блоков питания типа 22 БП-36.

Для получения ремонтного напряжения 12В на всех щитах предусмотрены розетки, к которым по проекту силового электрооборудования запроектирован подвод сети напряжением 12В.



8. Технико-экономический расчет

Оценка качества принятого в дипломном проекте технического решения производится на основе анализа ее технико-экономических показателей, в число которых входят технологические и экономические показатели. К основным техническим показателям, определяемым в экономической части проекта, относятся: установленная мощность котельной, расходы топлива и др. Здесь рассчитывается и режимный показатель - число часов использования установленной мощности котельной.

Важнейшим экономическим показателем, определяемым в дипломном проекте, является себестоимость отпущенной теплоты.

10.1 Расчет технических показателей

Годовой отпуск теплоты на отопление:

, ГДж/год (8.1.1)

где - продолжительность отопительного периода: для г. Ростов-на-Дону =175 суток [13];

- средний расход теплоты на отопление за отопительный период на нужды отопления

, кВт (8.1.2)

где - максимальная часовая отопительная нагрузка; согласно заданию, суммарная максимальная тепловая нагрузка составляет 42,25 МВт, поэтому, разбивая ее на составляющие, получаем расход тепла на отопление: =22,44 МВт, на вентиляцию: =3,9 МВт;

- расчетная температура воздуха внутри зданий, принимается в соответствии со СНиП 11-35, ;

-средняя за отопительный период температура наружного воздуха, в соответствии со СНиП 11-35, ;

- расчетная температура наружного воздуха для отопления, в соответствии со СНиП 11-35, .

Годовой отпуск теплоты на вентиляцию:

, ГДж/год (8.1.3)

где - средний расход теплоты на вентиляцию за отопительный период

, кВт (8.1.4)

где - расчетная температура наружного воздуха для вентиляции, в соответствии со СНиП 11-35-76, ;

кВт;

- усреднённое за отопительный период число часов работы системы вентиляции в течение суток, принимается равным 16 часов.

ГДж/год.

Годовой отпуск теплоты на горячее водоснабжение:



, (8.1.5)

где - средний расход теплоты на горячее водоснабжение за отопи-тельный период, кВт:

, (8.1.6)

где - максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение, принимается согласно показателям расчета тепловой схемы, кВт, тогда

кВт;

- средний расход теплоты на горячее водоснабжение за летний период, кВт:

, (8.1.7)

где - температура холодной воды в летний период, принимается равной 15 С;

- температура холодной воды в отопительный период, принимается равной 5 С;

- коэффициент, учитывающий снижение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к отопительному периоду: принимается равным 0,8;

350 - число суток в году работы системы горячего водоснабжения;

ГДж/год.

Годовой отпуск тепла от котельной, ГДж/год (Гкал/год):

, (8.1.9)

Годовая выработка теплоты котельной:

, ГДж/год (Гкал/год) (8.1.10)

где - к.п.д теплового потока: для газа равен 97% [13].

Число часов использования установленной мощности котельной в году:

, ч/год (8.1.11)

Годовой расход топлива котельной:

- условного топлива:

а) на выработку теплоты:

(8.1.12)



где - удельный расход условного топлива на выработку единицы тепла: для нескольких типов котлов определяется как средневзвешенный показатель:

кг. у.т. / Гкал (8.1.13)

где КПД водогрейного котла:

кг. у.т/ Гкал

тут т.у.т.

б) на отпуск теплоты:

тут (8.1.14)

где - удельный расход условного топлива на отпуск единицы тепла,

кг. у.т. / Гкал (8.1.15)

- натурального топлива:

а) на выработку теплоты:



тыс. м³/год (8.1.16)

где теплота сгорания условного топлива: ккал/год;

низшая теплота сгорания натурального топлива:

ккал/год

б) на отпуск теплоты:

тыс. м³/год (8.1.17)

тыс. м³/год.

Годовой расход электроэнергии на собственные нужды котельной:

, (8.1.18)

где - число часов работы котельной в году, для котельной с горячим водоснабжением =8400 часов [1];

- коэффициент использования установленной электрической

мощности, принимается равным 0,75 [13];

- установленная мощность токоприёмников,

, кВт (8.1.19)

где - удельный расход электрической мощности на собственные нужды котельной, принимается 18 кВт/МВт [13];

- установленная мощность котельной

кВт;

кВт•ч/год.

Удельный расход электрической энергии на собственные нужды котельной:

кВт•ч / Гкал.

Годовой расход воды котельной:

, т/год (8.1.20)

где - расход сырой воды на химводоочистку для зимнего и летнего режимов, согласно тепловой схеме: =6,96 т/ч, =2,65 т/ч.

т/год.

Удельный расход сырой воды на 1 Гкал отпущенного тепла:

, т / Гкал (8.1.21)

т / Гкал.

Расчёт экономических показателей

Топливная составляющая затрат:

, млн. руб./год



где - стоимость единицы топлива, 4278,86 руб./ тыс. м³

,

Годовые затраты на электроэнергию:

, млн. руб./год

млн. руб./год.

Годовые затраты на использованную воду:

, млн. руб./год

где - стоимость 1000м³ воды: = 26340 руб./тыс. м³.

Капитальных затраты на сооружение котельной:

К = К₁ + К₂,

К₁ - затраты на приобретение оборудования, млн руб.;

К₂ - стоимость строительно-монтажных и наладочных работ, млн руб.

К₂ составляет 10% от стоимости оборудования.

К = 103,248 млн руб.

Численность персонала:

чел.

где - штатный коэффициент: =0,9 чел./МВт [13]

Годовой фонд заработной платы:

млн. руб./год

И_осн - основная заработная плата;

И_доп - дополнительная заработная плата;

Отчисления на социальные нужды:

социальное страхование - 30%;

Амортизационные отчисления:

млн. руб./год

где - нормы амортизации по зданиям и сооружениям и по оборудованию соответственно: , ;

- стоимость зданий и сооружений,

, млн. руб.

где - доля стоимости общих строительных работ: =30% [13];

- капитальные затраты на сооружение котельной на 2015 год

- стоимость оборудования,

, млн. руб.

где - доля стоимости оборудования с монтажом: =70%

млн. руб.

млн. руб./год.

Затраты на ремонтно - эксплуатационное обслуживание:

млн. руб./год

Прочие расходы:

млн. руб./год

Годовые эксплуатационные расходы котельной:

, млн. руб./год

Структура себестоимости отпущенного тепла приведена в таблице

Таблица 11 - Издержки

№	Наименование элементов и статей затрат	Условное обозначение	Значение, млн. руб./год
1	Затраты на топливо		307,057
2	Затраты на электроэнергию		4,369
3	Затраты на воду		109
4	Затраты на ЗП		3,9
5	Амортизация		4,141
6	Отчисления на соц. нужды		1,3
7	Затраты на РЭО		2,05
8	Прочие затраты		3,253
9	Эксплуатационные расходы котельной		435,07

Затраты на отпуск теплоты, р / Гкал:

Себестоимость тепловой энергии:

Объем реализуемой продукции.

млн. руб./год

- цена тарифа за отпущенную энергию. Для отопления и ГВС 1671,15 руб. / Гкал.

Для реализуемого тепла 1470,5 руб. / Гкал.

Прибыль до налогообложения, млн. руб./год:



Величина общей рентабельности:

где S_ноб - среднегодовая стоимость нормируемых оборотных средств, руб.

Налог на прибыль составляет:

где Н - налог на прибыль, 20%.

Чистая прибыль:

Расчет интегральных критериев эффективности

Таблица 12 - Интегральне критерии

Показатели	Инв. фаза	Эксплуатационная фаза
	0	1	2	3	4	5	6	7
1 Объем реализуемой продукции, млн руб.		1399,5	1399,5	1399,5	1399,5	1399,5	1399,5	1399,5
2 Годовые эксплуатационные издержки, млн руб.		1180,74	1180,74	1180,74	1180,74	1180,74	1180,74	1180,74
3 Капитальные вложения, млн руб.		-	-	-	-	-	-	-
4 Налоги и платежи, млн руб.		43,75	43,75	43,75	43,75	43,75	43,75	43,75
5Амортизационные отчисления, млн руб.		14,94	14,94	14,94	14,94	14,94	14,94	14,94
6 Чистый денежный поток, млн руб.		175,019	175,019	175,019	175,019	175,019	175,09	175,019
7 Коэффициент дисконтирования	1	0,8	0,64	0,51	0,41	0,33	0,26	0,21
8 Чистый дисконтированный доход, руб.	-175,019	140,015	112,012	89,26	71,758	57,756	45,504	36,754
9 Чистый дисконтированный доход нарастающим итогом, руб.	-175,019	-35	-53,6	-36,2	-21,8	-10,51	0,857	8,096

Срок окупаемости 5 лет и 10 месяцев

Результаты расчёта сводим в таблицу 13

Таблица 13 ? Основные технико-экономические показатели котельной

№	Наименование	Ед. измерения	Обозначение	Значение
1	Месторасположение котельной	-	-	Ростов-на-Дону
2	Топливо	-	-	Природный газ
3	Марка и количество установленных котлов	-	-	КВГМ-20-150 3 шт.
3	Годовой отпуск тепла	Гкал/год		509532,31
4	Годовая выработка тепла	Гкал/год		525291,041
5	Число часов использования установленной мощности	час/год		2848
6	Уд. расход топлива на 1 Гкал отпущенной теплоты: - натурального - условного	тыс. м3/Гкал		0,14
		тут / Гкал		0,16054
7	Годовой расход топлива: - натурального - условного	тыс. м3/год		71761,46
		тут/год		82218,13
8	Установленная мощность токоприёмников	кВт		990,9
9	Годовой расход электроэнергии	тыс. кВт•ч/год		3121,35
10	Годовой расход сырой воды	т/год		254256,96
11	Удельный расход сырой воды на 1 Гкал отпущенной теплоты	т / Гкал		0,605
12	Численность персонала	чел.	Х	8
13	Капиталовложения	млн. руб.		103,248
14	Годовые эксплуатационные расходы котельной	млн. руб./год		435,07
15	Срок окупаемости	лет		5,10



Заключение

При выполнении дипломного проекта был произведён расчёт отопительной котельной установленной мощностью 115 МВт, по результатам которого были приняты к установке три водогрейных котла КВГМ-20-150, работающие на природном газе.

Был произведен расчет необходимого расхода газа для покрытия заданной нагрузки, выполнены тепловые расчёты топок, газоходов котлов, конструктивный расчёт экономайзера (расчёт хвостовых поверхностей котельного агрегата) и проверка теплового баланса, а также сделан выбор вспомогательного оборудования. Для надежной и безопасной эксплуатации котлоагрегатов применены схемы автоматического контроля и регулирования процессов. В проекте отражены вопросы техники безопасности и охраны окружающей среды, произведен расчет основных технико-экономических показателей, в результате которых были определены себестоимость отпускаемой теплоты в размере 810,19 руб. / Гкал и срок окупаемости 5 лет и 10 месяцев.

Принятое проектное решение позволяет полностью удовлетворить потребности в горячей воде, а также обеспечить бесперебойное и качественное теплоснабжение потребителей жилищно-коммунального сектора.



Список использованной литературы

Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование. Учеб. пособ. для техникумов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989.-280 с.

Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учеб. пособие для ВУЗов. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. школа, 1980.-467 с.

Гусев Ю.А. Основы проектирования котельных установок (учебное пособие для ВУЗов). Изд. 2-ое, переработанное и дополненное. М.: Стройиздат, 1973.

Роддатис К.Ф. Полтарацкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности./под ред. Роддатиса К.Ф. - М.: Энергатомиздат, 1989.-488 с.

Зимницкий В.А., Каплун А.В. Лопастные насосы. Справочник. М., 1980.

Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник/ А.М. Бакластов, В.М. Бродянский, Б.П. Голубев и др.; Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.Н. Зорина.-М.: Энергоатомиздат, 1983.-552 с.

Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. Изд. 2-е, перераб. и доп., М.: Энергия, 1976.

Порецкий Л.Я. и др. Справочник эксплуатационника газифицированных котельных/ Л.Я. Порецкий, Р.Р. Рыбаков, Л.: Недра, 1988. - 608 с.

Сжигание газов в топке котлов и печей, и обслуживание газового хозяйства предприятий. Под ред. В.Е. Берхмана. Ленинград «Недра», 1980.

Гапоненко А.М. Арестенко Ю.П. Пахомов Р.А. Методические указания по подготовке выпускной квалификационной работы по направлению 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника» Краснодар 2013-80 с.

Справочник работника газового хозяйства. Изд. 3-е, перераб. и доп. Л. «Недра», 1973.-360 с. Авт.: М.А. Нечаев, А.С. Иссерлин, Б.И. Млодок, А.Н. Плотникова.

12. Производственные и отопительные котельные. /Е.Ф. Бузников, К.Ф.

Роддатис, Э.Я. Берзиньш. - 2-е изд., перераб. - М.: Энергатомиздат, 1984.-248 с., ил.

13. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. - Мн.: «Инженерный центр» «БОИМ», 2006. - 194 с.

14. Кострикин Ю.М. и др. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления: Справочник/ Ю.М. Кострикин, Н.А. Мещерский, О.В. Коровина. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 254 с.

15. Гапоненко А.М. Автоматизация тепловых процессов на электростанциях и системах теплоснабжения. Краснодар, издательство КубГТУ 1996-168 с.

16. Охрана труда в машиностроении. Второе издание, переработанное и дополненное. Под редакцией д.т.н. проф. Е.Я. Юдина и д.т.н. проф. С.В. Белова. Москва «Машиностроение» 1983 - 432 с.

17. Денисенко Г.Ф. Охрана труда: учебное пособие для инж.-экон. спец. вузов. «Высшая школа» 1985 - 319 с.

18. Методические указания по выполнению экономической части дипломного проекта для студентов всех форм обучения специальностей 140101 Тепловые электрические станции и 140104 Промышленная теплоэнергетика. Составитель канд. экон. наук, доц. Е.О. Белова Краснодар 2012 - 24 с.

19. Бирюков Б.В. Котельные установки и парогенераторы. Учебное пособие., Краснодар, КубГТУ, 2012 - 357 с.

Размещено на Allbest.ru