,Вт.

1,1 - коэффициент учитывающий дополнительные потери тепла в системе отопления;

- объем здания по наружному обмеру, м³.

, (9)

Где V_общ - удельный объем общественных зданий, отнесенный к одному жителю, зависит от крупности поселений и ориентировочно составляет:

- удельный расход тепла на отопление общественных зданий,

- коэффициент, учитывающий расход теплоты на подогрев инфильтрационного воздуха, который при отсутствии приточной вентиляции ; в зданиях с приточной вентиляцией .

- температурный коэффициент, учитывающий изменения требуемого термического сопротивления наружных стен в зависимости от .

(10)

2. Расход тепла на вентиляцию

, (11)

- удельная вентиляционная характеристика общественных зданий

Расход тепла на горячее водоснабжение в общественном здании в зимний период.

, (12)

- норма расхода горячей воды для общественных зданий.

Расход тепла на горячее водоснабжение в общественном здании в летний период

 (13)

Результаты расчетов свести в таблицу.

Годовой расход тепла жилыми и общественными зданиями складов.

1.Годовой расход тепла на систему отопления.

, (14)

2.Годовой расход тепла на систему вентиляции.

(15)

Z- число часов работы системы вентиляции Z = 16

3.Годовой расход тепла на систему горячего водоснабжения.

(16)

Суммарный годовой расход тепла жилыми и общественными зданиями.

, (17)

Построение годового графика повторяемости расходов тепла зданиями складов.

Для построения такого графика выписывают из климатологических таблиц число часов стояния различных наружных температур для географического пункта, соответствующего расположению зданий. Выписку ведут с интервалом температур 5-10⁰С, включая в интервал длительность стояния данной температуры для отопления и температур ниже ее.

Исходные данные.

Район строительства - г. Москва

Температура наружного воздуха (расчетная) для проектирования отопления -

Температура наружного воздуха (средняя отопительного периода) -

Продолжительность отопительного периода - .

Расчет произведен для одного жителя.

Расходы тепла зданиями складов.

Годовой расход тепла жилыми и общественными зданиями

Z- число часов работы системы вентиляции Z = 16

Построение годового графика повторяемости расходов тепла жилыми и общественными зданиями.

1.2 Построение графика качественного регулирования отпуска теплоты на отопление

Необходимое количество подаваемой теплоты зданиям определяется из условия и линейной зависимости разности температур:

.

Линейная зависимость является следствием принятия коэффициента теплопередачи через ограждения здания постоянным.

Теплота Q поступает в помещения здания через нагревательные приборы от греющего теплоносителя, температура которого и расход должны быть такими, чтобы обеспечить подачу требуемого количества. Температурный график нагревательного прибора (рис. 1) иллюстрирует процесс передачи теплоты, который описывается уравнением теплопередачи:

и уравнением баланса тепла для теплоносителя:

Баланс тепла для воздуха написать нельзя, так как

В приведенной системе уравнений заданы: .

Коэффициент теплопередачи задан числом, если он принимается постоянным, или математической зависимостью, по которой его можно определить. Неизвестные величины:. Так как уравнений два, то надо задаваться законом изменения одного из параметров. Если , тогда осуществляется качественное регулирование, если - количественное. Возможно качественно-количественное регулирование.

Запишем уравнения в безразмерном виде:

, .

Изменение коэффициента теплопередачи нагревательных приборов определяется экспериментально и аппроксимируется следующей математической зависимостью:

,

где в зависимости от типа нагревательного прибора изменяется в пределах 0,25 - 0,32.

Из решения уравнения получаем:

;

_.

При качественном регулировании , поддерживают на источнике, а - температура воды на выходе из нагревательных приборов (реакция системы на процесс отопления здания).

Если на пути теплоносителя от источника тепла до системы отопления установлен трансформатор температуры для ее снижения (например, элеватор), тогда необходимо найти закон изменения температуры на входе (ф₁) в зависимости от требуемой температуры на выходе (). Для элеваторного ввода (рис.2) коэффициент смещения остается постоянным:

, тогда

;

;

Задано: =18, = 130, = 95, =70, = -28.

Определяем параметры для основных точек.

а) Расчетные условия для отопления:

= -28, =1, =130, =95, =70;

б) Точка излома графика температур:

;

, где

=64,5;

;

,

отсюда =0,41;

0,34=; =-0,86;

;

.

в) Конец отопительного периода:

;

==0,22;

;

;

.

Рассчитываем параметры для промежуточных значений Q, равных 0,75; 0,5. Все рассчитанные параметры сводим в таблицу.

=0,5;

0,5=; =-5;

;

;

.

=0,75;

0,75=; =-16,5;

;

;

.

По полученным данным строим температурный график (см.рис. на листе ).

Температуру закрытых систем теплоснабжения не снижают ниже

1.3. Определение расхода сетевой воды, проходящей через калориферы системы вентиляции

Метод безразмерных комплексов.

Определение расхода сетевой воды G_в, проходящей через калориферы приточной системы вентиляции, и конечные температуры воды ф_гв на выходе из калориферов при заданном графике температур воды в подающем трубопроводе и графике расхода теплоты на вентиляцию. Построение графиков зависимости расхода воды G_в и конечных температур теплоносителя ф_гв от температуры наружного воздуха (расчет производится методом безразмерных параметров).

Исходные данные:

Расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции t^р_н = -28 єС;

Расчетный расход воды на вентиляцию, соответствующий t^р _н = -28 єС

Q^р _в = 6,687 МВт;

Температура приточного воздуха t_пр = 18 єС.

Расчетный расход теплоносителя проходит через калориферы при расчетной тепловой нагрузке, т.е. при t^р _н = -28 єС. При этом температура теплоносителя на входе в калориферы ф₁ = 130 єС. Экономически целесообразно температуру воды на выходе из калорифера принимать равной температуре после системы отопления, т.е. ф₂ = 70 єС. Тогда расчетный расход воды:

G^р_в = Q^р _в /с·(ф₁ -ф₂ ) = 6,687•10⁶ /4190·(130-70) = 26,6 кг/с.

В расчетном режиме находим расчетные значения безразмерных параметров калорифера:

е^р _х = t_пр -t^р_н /( ф₁ - t^р _н ) = (18+28)/(130+28) = 0,29

И^р _х = ф₁ - ф₂/( t_пр -t^р_н ) = (130-70)/(18+28) = 1,3

щ^р _х = t_пр -t^р_н /?t_ср = (18+28)/105 = 0,438

?t_ср = 0,5·[(130+70)-(18-28)] = 105 єС

А_к = W^n-m _х /0,5?щ^р _х ?(И^р _х )^п = 1/0,5•0,438•(1,3)^0,2 = 4,33.

Параметр калорифера остается неизменным во всех режимах. Здесь W_х = G_в •с = 1, т.к. расход приточного воздуха - величина постоянная в течение отопительного сезона.

Уравнение, связывающее безразмерные параметры калорифера, имеет вид:

И_х + А_к ?Иⁿх -(2/ ех -1) = 0.

2. Температура воды на входе в калорифер:

ф_вх = 105,6 єС

t_н = -16,5 єС

Новое значение параметра ех = tпр -tрн /( ф1 - tр н ) = (18+16,5)/(105,6+16,5) = 0,28.

Подставляя в уравнение новое значение параметра ех и постоянное для данного калорифера значение параметра Ак = 4,33, получим соответствующее значение параметра Их = 1,6.

Относительный расход теплоносителя: Wв = Ирх / Их = 1,3/1,6 = 0,81;

Расход воды через калорифер: Gв = Gрв •Wв = 26,6•0,81 = 21,5 кг/с;

Температура воды на выходе из калорифера:

ф2в = фвх - Их •( tпр -tн ) = 105,6-1,6•(18+16,5) = 50,4 єС.

3. ф_вх = 80,1; єС, t_н = -5 єС

е_х = t_пр -t^р_н /( ф₁ - t^р _н ) = (18+5)/(84,4+5) = 0,27

И_х = 1,8

W_в = И^р_х / И_х = 1,3/1,8 = 0,72

G_в = G^р_в •W_в = 26,6•0,72 = 19,21 кг/с

ф_2в = ф_вх - И_х •( t_пр -t_н ) = 80,1-1,8·(18+5) = 38,7 єС.

4. ф_вх = 70 єС, t_н = -0,86 єС

е_х = t_пр -t^р_н /( ф₁ - t^р _н ) = (18+0,86)/(70+0,86) = 0,266

И_х = 1,9

W_в = И^р_х / И_х = 1,3/1,9 = 0,68

G_в = G^р_в •W_в = 26,6•0,68 = 18,20 кг/с

ф_2в = ф_вх - И_х •( t_пр -t_н ) = 70-1,9·(18+0,86) = 34,17 єС.

5. ф_вх = 48,9 єС, t_н = 8 єС

е_х = t_пр -t^р_н /( ф₁ - t^р _н ) = (18-8)/(48,9-8) = 0,24

И_х = 2,6

W_в = И^р_х / И_х = 1,3/2,6 = 0,5

G_в = G^р_в •W_в = 26,6•0,5 = 13,3 кг/с

ф_2в = ф_вх - И_х •( t_пр -t_н ) = 48,9-2,6·(18-8) = 22,9 єС

1.4 График расходов сетевой воды

Расчетные расходы воды при ггидравлическом расчете тепловой сети определяем в зависимости от назначения тепловой сети, вида системы теплоснабжения, применяемого графика температур, а так же от схемы включения подогревателей горячего водоснабжения.

Расчетные расходы воды (кг/ч) определяем:

-на отпление G_o =3,6 * Q_o /c * (ф_o1 - ф_o2)

ф_{o 1} и ф_o2 -температура сетевой воды по отопительному графику.

G_o =3,6 * 4,885* 10³ /4,19 * (130 - 70)=70 ^т/_ч

-на вентиляцию G_в =3,6 * Q_в /с * (ф_o1 - ф_o2)

G_в =3,6 * 6,687 * 10³ /4,19 * (130 - 70)=95,8 ^т/_ч

расход воды на горячее водоснабжение при двухступенчатой схеме присоединения подогревателей

- расчетный расход воды на горячее водоснабжение;

- температуры горячей и холодной воды для систем горячего

Водоснабжения;

G_гв =3,6 * 0,814* 10³/4,19 * (55- 5) = 14 ^т/_ч

1.5 Механический расчет

Расчет расстояния между неподвижными опорами.

Неподвижные опоры фиксируют отдельные точки трубопровода, делят его на независимые в отношении температурных удлинений участки и воспринимают усилия, возникающие в трубопроводах при различных схемах и способах компенсации тепловых удлинений.

Расстояние между неподвижными опорами по компенсирующей способности сальниковых компенсаторов определяется по формуле:

- расчётная компенсирующая способность сальникового компенсатора, мм.

Расчётную компенсирующую способность сальниковых компенсаторов принимают меньше указанной на величину z, которая учитывает недостаточную точность изготовления компенсаторов и возможную податливость неподвижных опор.

t - расчётная температура теплоносителя °С.

- расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления.

-коэффициент линейного расширения трубной стали мм/м °С

Исходные данные:

Диаметр трубы Dy=400 мм, Dн=426 мм ;

Расчётная температура теплоносителя 130°С

Расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления -28 °С.

= 400 мм (табл. 4.16 [32])

z = 50 мм (табл. 4.18 [32])

мм/м°С (табл. 10.11 [32])

Максимальный пролёт между подвижными опорами

Максимальный пролёт между подвижными опорами на прямом участке трубы определяется по формуле:

,где

кгс/мм² допускаемое эквивалентное напряжение для весовой и ветровой нагрузок кгс/мм².

(формулы в табл. 10.3 [32])

(табл. 10.1 [32])

момент сопротивления поперечного сечения трубы при расчётной толщине стенки трубы, см³, (табл. 2.10. СП);

-коэффициент прочности сварного шва (табл. 10.2 [32]).

0,8 коэффициент пластичности

-эквивалентная весовая нагрузка кгс/м (равна весу трубопровода в рабочем состоянии);

Эквивалентную весовую нагрузку при подземной прокладке трубопроводов принимают равной расчетному весу трубопровода в рабочем или холодном состоянии.

, (52)

где q - вес одного метра трубопровода: вес трубы (q_тр), воды (q_в) (табл. 2.11., 2.12. СП), изоляционной конструкции (q_из).

, кгс

Пролёт между подвижными опорами при сальниковых компенсаторах определяют расчётом по растягивающим или сжимающим напряжениям (=0,95,=1 соответственно).

По сжимающим напряжениям ,=1

По растягивающим напряжениям ,=0,95

за расчётный принимают

Нагрузки на неподвижные опоры.

Нагрузки на неподвижные опоры трубопроводов подразделяют на вертикальные и горизонтальные.

Вертикальные:

кгс

где q вес 1 метра трубопровода, кгс

l-пролёт между подвижными опорами, м.

Горизонтальные нагрузки на неподвижные опоры трубопроводов возникают под влиянием следующих:

Трения в подвижных опорах, при тепловом удлинении теплопроводов.

Трения в сальниковых компенсаторах, при тепловом удлинении теплопроводов.

Горизонтальные осевые нагрузки на промежуточные опоры определяют с учётом всех действующих сил по обе стороны опоры:

кгс.

-силы трения в подвижных опорах, кгс

- силы трения в сальниковых компенсаторах, кгс

где q вес 1 метра трубопровода, кгс

L-длинна трубопровода от неподвижной опоры до компенсатора, м

f-коэффициент трения подвижных опор( табл. 11.1 [32])

Силы трения в сальниковых компенсаторах определяют в зависимости от рабочего давления теплоносителя, диаметра трубы и конструкции сальниковой набивки:

кгс

кгс

-рабочее давление теплоносителя

длинна слоя набивки по сои сальникового компенсатора (4.16 [32])

наружный диаметр стакана сальникового компенсатора(4.16 [32])

коэффициент трения набивки с металлом =0,15

число болтов компенсатора(4.16 [32])

-площадь поперечного сечения набивки (4.16 [32])

величину принимают не менее 10 кгс/см².

В качестве расчётной принимают меньшую из сил.

Результирующие горизонтальные усилия на промежуточные неподвижные опоры находятся как разница суммарных сил по обе стороны опоры. S=S_Б-S_М, м. При этом для запаса прочности меньшую из сил принимают с коэффициентом 0,7: S=S_Б-0,7S_М , при S_Б=S_М принимаем одну из сумм с коэффициентом 0,3 S₁=0,3Sт.к. l1=l2=120 м, то S₁=S₂.

f=0,3 для скользящих опор

q_тр=62,15 кгс

q_в=134,6 кгс

q_из=30,4 кгс

L=80 м

кгс

=16 кгс/см²

l₂=13 см

Д₂=42,6 см

кгс

n=8

f_н=260

кгс

В качестве расчётной принимаем кгс

S=5451,6+8346,9=13798,5 кгс

В качестве расчётной принимаем 13798,5=4139,6 кгс

Расчет тепловой изоляции теплопроводов.

Расчёт производится на головном участке (от Энергоцентра до первого ответвления.)

Исходные данные:

Определяем толщину тепловой изоляции для двухтрубной прокладки тепловой сети диаметром d_н =0,426 м в железобетонном непроходном канале с размерами 2,54 х 0,93 м (внутренний) и 2,94 х 1,33 м (наружный). Место строительства -- г. Москва Средняя температура теплоносителя в подающем теплопроводе , в обратном (из температурного графика). Глубина заложения оси трубопроводов h = 1,23 м. Среднегодовая температура грунта t_гр = 3,2 °С. В качестве тепловой изоляции принимаем маты минераловатные, прошивные, ГОСТ 2/880-88 марки 100. Покровный слой из стеклоткани .

Для трубопроводов с d_н = 0,426 м (d_у = 400 мм) по нормам плотность теплового потока и (табл. 13.6 [32].).

;

.

Принимаем толщину слоя тепловой изоляции и покровного слоя

Для определения коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала температуру по наружной поверхности слоя тепловой изоляции принимаем , тогда ;

;

;

;

, ;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Определяем соотношение

,

тогда ;

.

Определим температуру внутри канала:

;

Определяем тепловые потери:

;

.

Сравниваем с нормами:

;

.

Тепловой расчет проведен. Толщины изоляционных слоев выбраны верно.

1.6 Расчет ВВП, присоединенного по двухступенчатой смешанной схеме.

Подбор теплообменников горячего водоснабжения и системы отопления при двухступенчатой смешанной схемы присоединения теплообменников осуществляется по программе фирмы «ОАО Альфа Лаваль Поток».

Схема применяется при отпуске теплоты по нормальному температурному графику, соответствующему качественному методу регулирования по отопительной нагрузке.

1.7 Горячее водоснабжение

Расчет подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения в режиме водоразбора.

Определение расхода воды в режиме водоразбора.

Расход воды согласно [34] определяется по формуле:

, где

g - секундный расход воды, л/с, через расчетный прибор. В качестве расчетного принимаем g=0,2 л/с (приложение 3 [33]);

б - функция вероятности действия и числа приборов на участках: . Определяется по приложению 4.5 [33].

Определение вероятности действия приборов.

, где

n - количество стояков.

?G находится в регламентируемых пределах, следовательно система

достаточно гидравлически устойчива.

Определение требуемого напора.

, где

мПа;

мПа

Примем также Р_св=0,04мПа, Р_с=0,04мПа, Р_т.о.=0,01мПа.

мПа.

Раздел 2.

АВТОМАТИЗАЦИЯ

2. Автоматизация

Автоматизация городских и промышленных систем центрального теплоснабжения позволяет экономить топливо и улучшить тепловой комфорт в отапливаемых помещениях, создать необходимые условия для качественного выполнения технологических процессов.

Автоматизация тепловых пунктов является одной из важнейших частей комплексной автоматизации теплоснабжения, т.к. находится в тепловой и гидравлической взаимосвязи с остальными звеньями системы теплоснабжения. сложность задачи заключается

а) в большом количестве и разнообразности тепловых пунктов;

б) в разнообразии теплопотребляющих систем (О, В, ГВ);

в) в значительном влиянии теплового пункта совместно с теплопотребляющими системами на работу соседних тепловых пунктов и систем.

Приборы и средства автоматического регулирования.

Измерение температуры - применяют теплометры и автоматические мосты, принцип действия основан на тепловом расширении теплометрической жидкости.

Монометры - для измерения перепада давления в теплоснабжении при изменении расхода воды используются стандартные диафрагмы.

Теплосчетчики - изменение расхода тепловой энергии тепломерами, изменение количества теплосчетчиком.

Регулирующие приборы и датчики применяются в комплекте с регуляторами расхода РР, который используется в качестве исполнительного и регулирующего органа. Чувствительным элементом служат биметаллические пластины.

Регулятор температуры электронный - регулирующий прибор предназначенный для автоматического регулирования отпуска теплоты в установках теплоснабжения.

Автоматизированный элеватор с регулируемым соплом ЭРСА - предназначен для смешения сетевой и подмешиваемой из обратного трубопровода воды, подачи смешанной воды на отопление, автоматического регулирования температуры смешанной воды в зависимости от t_нар и другие приборы.

Раздел автоматизации распределительно-складского комплекса выполнен на основании технического задания заказчика, тепломеханической части проекта согласно требованиям Руководства по проектированию тепловых пунктов СП 41-101-95 и включает следующие объекты:

* Склады К35-К39.

Для всех узлов учета предусматривается установка теплосчетчиков Multical UF, в состав которых входят:

Расходомеры Ultraflow - 2 шт.;

Термопреобразователи Pt500- 2 шт.;

Тепловычислитель Multical 601-1 шт.

Тепловычислитель предназначен для измерения тепловой энергии в любых водяных системах.

Теплосчетчик прост в монтаже, считывании информации и поверке. Кроме того, уникальное сочетание высокой точности измерения и долгого срока службы обеспечивает минимальную себестоимость его эксплуатации.

Подключение теплосчетчика к расходомерам как в подающем, так и в обратном трубопроводе позволяет вести контроль утечек и разрывов трубопроводов.

Схема ИТП в складах предусматривает наличие 3-х следующих регуляторов:

Температуры ГВС;

перепада давления в прямом и обратном трубопроводе теплосети;

перепуска на водоподогревателе 1-й ступени.

В качестве регуляторов применяются измерители-ПИД-регуляторы фирмы "ОВЕН". Для измерения температуры применяются медные термопреобразователи сопротивления. Перепад давления контролируется датчиками разности давлений Метран.

В зависимости от величины измеряемого параметра регулятор выдает соответствующий сигнал на регулирующий клапан, приводящий параметр в норму.

Управление насосами осуществляется при помощи контроллера САУ-МП.

Один насос является рабочим, другой - резервным. При останове рабочего насоса автоматически включается резервный насос.

Согласно правилам СП 41-101-95 предусматривается схема сигнализации, срабатывающая при:

повышении давления в прямом трубопроводе теплосети;

понижении давления в обратном трубопроводе теплосети;

повышении температуры воды на ГВС;

повышении температуры воды в прямом трубопроводе теплосети.

В качестве регулятора применен контроллер фирмы «ОВЕН» ТРМ 32-Щ4. В зависимости от измеряемой температуры регулятор подает команду на регулирующий клапан меняющий количество греющей воды к теплообменникам.

Проектом предусматривается схема сигнализации, срабатывающая при:

повышении температуры в прямом трубопроводе теплосети (внутренний контур);

отклонении давления в обратном трубопроводе теплосети (внутренний контур);

уменьшении перепада давления в прямом и обратном трубопроводе теплосети (внешний контур);

включении резервного насоса (при останове рабочего насоса).

Вся аппаратура и приборы контроля, сигнализации и управления для ИТП устанавливаются в щитах автоматики.

Питание щита осуществляется переменным током частотой 50 Гц напряжением 220 В от ВРУ.

Щит и другое электрооборудование необходимо заземлить (занулить) в соответствии с требованиями ПУЭ.

Автоматизация теплового и гидравлического режима ИТП.

Цели и задачи автоматизации.

Средства автоматизации (контроль, автоматическое регулирование, защита оборудования, блокировка и сигнализация) теплового и гидравлического режима ИТП запроектированы в целях:

безопасной работы;

сокращения численности обслуживающего персонала;

экономии теплоты и электроэнергии;

учета отпущенной тепловой энергии и холодной воды.

Уровень автоматизации технологической схемы выбран в зависимости от технологических требований и экономической целесообразности.

Задачи автоматизации ИТП:

- местный контроль параметров (температура и давление теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе, на перемычке, до и после теплообменных аппаратов);

регулирование подачи теплоты на отопление и горячее водоснабжение;

пуск и остановка оборудования;

регулирование давления;

учет тепловой энергии и холодной воды;

блокировка оборудования;

- сигнализация о рабочем состоянии оборудования (рабочая и аварийная);

Спецификация оборудования

Задачи и принципы автоматизации ТП

Производство и отпуск теплоты в системе централизованного теплоснабжения осуществляется в теплоподготовительной установке источника теплоты ТЭЦ.

Основное назначение источника тепла - обеспечение экономичных режимов отпуска теплоты в тепловую сеть, экономичная работа оборудования.

Назначение тепловых сетей - транспортировка теплоносителя при минимальных потерях тепла и воды. Рациональное решение задачи определяется способами и стилями присоединения.

В тепловых пунктах размещают оборудование: водонагреватели, насосы, приборы контроля учета, управления и автоматизации.

Тепловые пункты: ИТП.

Задачи автоматизации определяются наличием или отсутствием в них ГВ. При автоматизации ИТП необходимо использовать схемы присоединения подогревателей ГВ к тепловой сети обеспечивающее удовлетворение нагрузки ГВ без увеличения расхода воды на отопление.

Принципы работы локальных схем автоматики

Приборы первого уровня автоматизации работают по общепринятым правилам. При включении и отключении насосного оборудования предусмотрена блокировка работы электродвигателей повысительно-циркуляционных и подмешивающего насосов. Резервные насосы сблокированы с основными насосами по принципу "начало работы резервного оборудования при отключении основного".

Регулирование температуры в подающем трубопроводе горячего водоснабжения осуществляется с помощью клапана на подающем трубопроводе сетевой воды к теплообменнику второй ступени. При повышении температуры в подающем трубопроводе горячего водоснабжения выше требуемой происходит прикрывание клапана сетевой воды на теплообменник второй ступени. При понижении температуры происходит обратный процесс.

Приготовление теплоносителя для системы отопления производится с помощью трехходового смесительного клапана по графику регулирования в зависимости от температуры наружного воздуха. При повышении температуры на подающем и обратном трубопроводе системы отопления происходит увеличение подмеса воды из обратного трубопровода. При понижении соответствующих температур в подающем трубопроводе системы отопления происходит уменьшение подмеса воды из обратного трубопровода.

Защита системы отопления от повышения давления производится установкой регулирующего клапана, настроенного на поддержание давления в системе отопления не более 6 кг/см². Клапан, с регулированием давления «после себя», при увеличении давления сверх установленного, прикрывается, тем самым, понижая давление. При понижении давления происходит открытие клапана, сопротивление клапана уменьшается и за счет этого давление после клапана возрастает.

Аналогичный клапан установлен и на вводе водопровода к теплообменнику горячего водоснабжения.

Экономические показатели эффективности средств автоматического регулирования.

Экономическую целесообразность применения энергосберегающих мероприятий определяют исходя из сравнительной экономической эффективности капитальных вложений необходимых для осуществления такого мероприятия.

Экономический эффект Эф должен быть получен при реализации какого-либо мероприятия определяется разницей стоимостного выражения полученной экономии Э_к с учетом срока службы системы и приведенных затрат П являющихся суммой эксплуатационных затрат И капитальных вложений К.

Э_ф = УЭ_К - П = УЭ_К - (рК + УИ)

Срок окупаемости капиталовложений Z определяется исходя из средней величины эксплуатационных затрат включая полученную экономию за весь срок вложений Ф.

Z = мхКхФ/(Э_k-И)хУ

Затраты на электроэнергию потребляемую устройством авторегулирования Э_р.

Эр = С_э х (0,01 + 0,1 х 0,05) х П_от.

Раздел 3.

ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ

3. Теплогенерирующие установки

Расчёт выбросов загрязняющих веществ при работе водогрейных котлов “Logano S 825” на природном газе.

Исходные данные.

Проект предусматривает строительство котельной с двумя водогрейными котлами “Logano S 825” фирмы “Buderus” разной мощности. Дымовые газы от котлов удаляются в общую металлическую трубу.

- Годовой расход топлива:

- Паспортные данные котла “Logano S 825”:

Полезная мощность 1котла - Q_к1=4,15 МВт ,

- Q_к1=5,2 МВт ;

Температура наружного воздуха в ХП,

Температура самого жаркого месяца лета,

К.П.Д. при номинальной мощности - з=0.93%;

Температура уходящих газов - t_ух=210 ⁰С;

Высота дымовой трубы Н=40м.

Скорость дымовых газов на выходе из дымовой трубы,

Коэффициент избытка воздуха - б_т=1.1;

Расход газа на котлы - В=1220 м³/ч=0,34 м³/с

Количество котлов, устанавливаемых в котельной - n=2 шт.

Топливо : природный газ.

Теплота сгорания топлива - Q_н^р=36.13 МДж/м³ или Q_н^р=8630 ккал/м³;

Плотность сухого газа - с=0.786 кг/м³;

Фоновая концентрация оксида углерода,

Фоновая концентрация золы,

Удельный объём воздуха - V⁰=9.57 м³/м³;

Удельный объём трёхатомных газов - =1.03 м³/м³;

Удельный объём азота - =7.59 м³/м³;

Удельный объём водяных паров - =2.13 м³/м³;

Удельный объём уходящих газов - при м³/м³

Удельный объем воздуха при м³/м³

Характеристики газового топлива:

- содержание водорода,

- содержание оксида углерода,

- содержание азота,

Предельно допустимые концентрации вредных веществ: (табл.12.4[29])

- оксид углерода, ;

- диоксид азота, ;

- сернистый ангидрид, .

Находим секундный объем дымовых газов на выходе из дымовой трубы, (см. формулу 11.5 [29]) :

Определяем диаметр существующей дымовой трубы (см.стр.326[29]) :

, где

секундный объем дымовых газов,

скорость дымовых газов на выходе из дымовой трубы,

Расчётный расход топлива.

, где:

В - расход газа на котлы , м³/ч;

q₄ - потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, q₄=0.

м³/ч, где:

В_год- годовой расход топлива , м³/ч;

q₄ - потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, q₄=0.

Выбросы оксида углерода

Выполняем расчет выбросов оксида углерода в единицу времени, г/с (см. формулу 12.13[29]) :

, где

расход натурального топлива, м³/с;

выход окиси углерода при сжигании газообразного топлива (г/м³), определяется из соотношения:

(формула 12.14[29]), где

потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, %;

коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленной содержанием окиси углерода в продуктах сгорания; для газа , см.стр.311[29].

низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг,

,

Выбросы оксида азота

Выбросы оксида азота в пересчете на в единицу времени, г/с, рассчитывается по формуле:

(формула 12.15[29])

При сжигании газообразного топлива потери от механической неполноты горения равны нулю (), тогда формула примет вид:

, где

расход топлива,

коэффициент, учитывающий влияние содержания азота в топливе на выход оксидов азота; для котлов, в которых сжигается газообразное топливо при(см.стр.312[29]);

коэффициент, характеризующий выход оксидов азота на 1ГДж теплоты сожженного условного топлива, кг/ГДж; определяется по рис.12.8[29]

, где:

Q_т - фактическая тепловая мощность 1 котла по введённому в топку теплу, МВт.

В - расход газа на котлы , м³/ч;

Q_н^р - теплота сгорания топлива , ккал/м³.

- Удельный выброс оксидов азота при сжигании газа от каждого котла:

, где:

коэффициент, учитывающий конструкцию горелок ( для вихревых ), см.стр.311[29];

коэффициент, учитывающий вид шлакоудаления, см.стр.311[29], ;

коэффициент, учитывающий эффективность воздействия рециркуляционных газов в зависимости от условий подачи их в топку, ;

коэффициент, характеризующий снижение выбросов окислов азота при подаче части воздуха помимо основных горелок (при двухступенчатом сжигании); определяется по рис 12.6[29] при условии общего избытка воздуха за котлом; при

степень рециркуляции дымовых газов, .

.

Выброс бензопирена

- Теплонапряжение топочного объёма:

, где:

В - расход газа на котлы , м³/ч;

Q_н^р - теплота сгорания топлива , МДж/м³;

V_т - объём топочной камеры котла , м³.

- Концентрация бенз(а)пирена в сухих продуктах сгорания природного газа на выходе из топочной зоны водогрейных котлов малой мощности:

- теплонапряжение топочного объёма, кВт/м³;

К_д - при отношении фактической нагрузки котла к номинальной, К_д =1.3;

К_р - при отсутствии рециркуляции, К_р =1;

К_ст - при отсутствии воздуха, подаваемого помимо горелок, К_ст =1.

- Массовая концентрация бензопирена:

, где:

- концентрация бензопирена в сухих продуктах сгорания природного газа на выходе из топочной зоны водогрейных котлов малой мощности, г/м³;

б_т - коэффициент избытка воздуха ;

б_о- стандартный коэффициент избытка воздуха, б_о=1.4 .

- Суммарное количество бензопирена, поступающего в атмосферу с дымовыми газами:

- массовая концентрация бензопирена, г/м³;

- удельный объём уходящих газов , м³/м³;

В_р.г. - расчётный расход топлива , м³/с.

Рассеивание вредных выбросов в атмосфере

Высота трубы, которую приняли в проекте проверяется по условиям, исключающим возникновение концентраций вредных веществ в приземном слое атмосферы, превышающих величины максимально - разовой предельно допустимой концентрации (ПДК) в воздухе.

Максимальная приземная концентрация вещества в выбросах продуктов сгорания:

(формула 12.26[29]), где

A- коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (см.стр.319[29]) А=140 для Московской области.

М- масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с

F- безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (см.стр.319[29]), F=1;

m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья дымовой трубы;

Значение коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров и :

(формула 12.20[29]);

(формула 12.21[29]);

(формула 12.22[29]);

(формула 12.23[29]);

Коэффициент m определяется в зависимости от параметра f по формуле (12.24[29]):

При :

Коэффициент n в зависимости от Vм принимается равным при <2 (см.стр.320[29]).

Суммарная концентрация вредных примесей должна удовлетворять условию:

Расстояние Хм, м, от дымовой трубы, на котором приземная концентрация вредных веществ при неблагоприятных метеорологических условиях достигается максимального значения:

(формула 12.27[29]) где

безразмерный коэффициент, определяемый из соотношения (стр.321[29])

Проверим высоту дымовой трубы по расчету на рассеивание вредных веществ в атмосфере из условия суммарного действия оксидов серы и азота по формуле:

 (формула12.25[29])

Существующая дымовая труба обеспечивает предельно допустимые нормы рассеивания вредных веществ в атмосфере с учетом суммарного действия оксидов серы и азота, принимаем к установке дымовую трубу высотой 8 м.

Определение расстояния от дымовой трубы, на котором приземная концентрация вредных веществ при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения с учетом розы ветров для котельной с двумя котлами “Logano S 825” фирмы “Buderus”.

Нормативная СЗЗ вокруг энергоблока - отопительно-производственной котельной 100 м.

Рельеф местности в районе завода ровный, не оказывает влияния на рассеивание вредных примесей в атмосфере.

Санитарно-защитные зоны котельных дифференцированы в зависимости от высоты дымовых труб; при высоте труб менее 15 м она должна составлять не менее 100 м; при высотах более 15 м -- порядка 300 м, если по акустическому расчету проектных решений не требуется дополнительных корректировок в сторону их увеличения.

Потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) -- способность атмосферы рассеивать примеси, включает комплекс метеофакторов по табл.1 из [31]

116

Зона умеренного ПЗА -- Западная Сибирь и большая часть европейской территории страны.

- расстояние от дымовой трубы, на котором приземная концентрация вредных веществ при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения должно проверяться расчетом для различных направлений ветра с учетом среднегодовой розы ветров района расположения котельной по формуле [30]: