Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности первого участка поселка Шексна

Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности первого участка поселка Шексна

Особенности теплоснабжения населенных пунктов. Характеристика потребителей тепловой энергии поселка Шексна. Анализ параметров системы теплоснабжения, рекомендации по ее модернизации. Технико-экономическая оценка инвестиций в реконструкцию тепловых сетей.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 20.03.2017
Размер файла 1,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Обзор источников по теме дипломной работы

1.1 Особенности теплоснабжения малых населенных пунктов

1.2 Повышение эффективности газовых котельных агрегатов

1.3 Современная тепловая изоляция трубопроводов

1.4 Повышение эффективности системы теплоснабжения у потребителей

2. Исходные данные для выполнения дипломной работы

2.1 Общая характеристика системы теплоснабжения

2.2 Описание тепловой сети

2.3 Описание потребителей тепловой энергии

2.4 Выводы и постановка задачи дипломной работы

3. Анализ основных параметров системы теплоснабжения

3.1 Анализ основных параметров магистральных трубопроводов

3.1.1 Скорость движения теплоносителя

3.1.2 Тепловые потери по участкам

3.2 Анализ отводящих участков тепловой сети

3.2.1 Основные параметры отводящих участков

3.2.2 Затраты на транспортировку тепловой энергии

3.3 Гидравлический расчет тепловой сети

4. Разработка рекомендаций по повышению эффективности системы теплоснабжения

4.1 Рекомендации по модернизации отводящих участков тепловой сети

4.2 Рекомендации по осуществлению регулировки тепловой сети

5. Технико-экономическая оценка инвестиций в реконструкцию тепловых сетей

5.1 ТЭО регулировки тепловых сетей

5.1.1 Расчет экономической эффективности

5.1.2 Пример расчета регулировки теплосети

5.2 Расчет NPV регулировки тепловых сетей

5.3 Расчет NPV замены отводящих трубопроводов

5.4 Выводы по оценке эффективности65

6. Автоматизация котла марки КВа-1,0Г

6.1 Общие данные

6.2 Контрольно-измерительные приборы

6.2.1 Местные приборы

6.2.2 Автоматические приборы

6.3 Автоматическое регулирование

6.3.1 Приборы

6.3.2 Исполнительный механизм

6.4 Защита и блокировка

6.5 Технико-экономическая эффективность автоматизации

6.6 Решения в области автоматизации

6.7 Контрольно-измерительные приборы

7. Безопасность жизнедеятельности при эксплуатации оборудования под давлением

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Теплоснабжение по расходу первичных топливно-энергетических ресурсов является самым крупным сегментом в энергообеспечении нашей страны. Однако, как показывает практика, техническое состояние теплового хозяйства России и его производственная деятельность - ниже критического уровня [1].

Так как большая часть территории нашей страны находится в суровой климатической зоне, то для нас обеспечение населения тепловой энергией имеет первостепенное значение. Именно поэтому системы централизованного теплоснабжения получили здесь столь широкое распространение. Они позволяют создавать благоприятные условия для жизнедеятельности людей и при этом существенно снизить затраты на топливно-энергетические ресурсы и, следовательно, затраты на эксплуатацию.

В целом тепловое хозяйство России - это множество локальных систем централизованного (СЦТ) и децентрализованного (ДТ) теплоснабжения, рассредоточенных по отдельным населенным пунктам и промышленным предприятиям. В то же время тепловое хозяйство имеет общенациональный характер, поэтому его следует рассматривать как отрасль топливно-энергетического комплекса со своими внутренними и внешними материальными, финансовыми, технико-технологическими и организационными связями [1].

Одной из самых значимых и технически сложных составляющих систем теплоснабжения населенных пунктов являются тепловые сети. В суровых рабочих условиях высоких температур и давлений теплоносителя они должны соответствовать повышенным требованиям безопасности и надежности.

Следствием высокого износа и ветхости тепловых сетей, отсутствия у большей их части современной теплоизоляции стали крайне высокие потери тепла. По данным [2], потери тепла в тепловых сетях в среднем по России в 2008 г. достигли 24,2%.

Так как в России процесс реорганизации и реконструкции действующих инженерных сетей достаточно долговременный, это приводит к тому, что традиционные материалы, применяемые для строительства сетей, и технологии, многие из которых не менялись со времен СССР, не соответствуют современным условиям эксплуатации и требованиям энергосбережения и качества теплоснабжения. Как следствие, возникает необходимость в капитальных ремонтных работах (иногда с полной заменой оборудования и трубопроводов) каждые 10-15 лет.

В настоящее время энергосбережение - это одно из самых перспективных направлений в области энергетики [3]. По оценкам специалистов, что при проведении энергосберегающих мероприятий и внедрении соответствующих технологий потенциал сбережения энергетических ресурсов может достигать 40%.

Самый верный вектор в этом направлении - это внедрять программы и комплексы мероприятий, которые позволят получать дешевое, качественное, надежное теплоснабжение.

Для дипломной работы выбрана котельная первого участка поселка Шексна с двухтрубной тупиковой тепловой сетью и закрытой системой теплоснабжения - котельная №3, расположенная по адресу ул. Дзержинского, д. 3. Прокладка сети большей частью осуществлена надземным способом.

Котельная обеспечивает теплом 39 объектов. В котельной отсутствует тепловая нагрузка на горячее водоснабжение - только на вентиляцию и отопление жилых, общественных и производственных зданий.

Цель дипломной работы - разработка рекомендаций для увеличения показателей эффективности системы теплоснабжения первого участка поселка Шексна.

В рамках дипломной работы необходимо провести анализ следующих энергосберегающих мероприятий:

- обследование и составление характеристики системы теплоснабжения, расчет гидравлического режима и ТЭО его регулировки;

- составление рекомендаций по реконструкции тепловых сетей;

- расчет ТЭО проекта реконструкции тепловых сетей;

- разработка инструкции по технике безопасности.

Дипломная работа включает в себя пояснительную записку с подробной информацией по каждому пункту проекта, а также презентацию в электронном виде, в которой представлены основные тезисы и выводы.

1. ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ ПО ТЕМЕ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ

1.1 Особенности теплоснабжения малых населенных пунктов

Главная особенность и, собственно, недостаток теплоснабжения небольших населенных пунктов - это отсутствие систем центрального теплоснабжения (СЦТ). Зачастую, мы можем наблюдать следующую картину. Источники тепловой энергии разбросаны по территории населенного пункта, каждый из них снабжает теплом отдельный район, при этом теплоисточники не соединены друг с другом. Это приводит к тому, что, при сбое в работе теплогенерирующего предприятия, появляется опасность полного обесточивания потребителей тепловой энергии района, который обслуживается этим предприятием. И если при наличии СЦТ, этот район может обеспечиваться теплом от других котельных, то здесь такое невозможно. Соответственно, потребитель остается без тепла. Это очевидный минус систем теплоснабжения небольших населенных пунктов.

Также нужно обратить внимание на слабую материально-техническую базу малых городов и населенных пунктов.

Еще одна слабая сторона такого теплоснабжения - это низкая квалификация обслуживающего теплоисточники и тепловые сети персонала. В частности, это касается вопросов автоматизации рабочих процессов и правильной эксплуатации оборудования.

Далее нужно отметить, что в большинстве котельных используется изношенное и технологически устаревшее оборудование с низкими показателями КПД.

Также особенностью является низкое, в большинстве случаев, качество теплоносителя, которое вызвано отсутствием химводоподготовки и нормальных источников воды. Это приводит к ускоренным темпам износа тепловых сетей и оборудования. Так как во многих малых населенных пунктах бюджет сильно ограничен, нет возможности регулярно выделять средства на ремонт и замену элементов систем теплоснабжения. Как следствие, оборудование и трубопроводы работают, иногда в разы превышая рекомендованные сроки эксплуатации.

На работу котельной, также, неблагоприятно влияет низкий уровень механизации топливного и золошлакового трактов.

1.2 Повышение эффективности газовых котельных агрегатов

В данном пункте предлагается рассмотреть возможные пути повышения эффективности работы газифицированных котельных установок за счет комплексного использования вторичных ресурсов.

Основой современного общества является сбалансированное решение экологических и энергетических проблем.

Растущее потребление органического топлива при одновременно высоком расходе на единицу валового продукта усугубляет как экономические, так и экологические показатели.

Одним из путей существенного улучшения использования топлива в теплогенерирующих установках является глубокая утилизация теплоты продуктов сгорания.

Эффективным оборудованием для осуществления этого процесса являются конденсационные теплообменники (КТ), в частности, калориферного типа, устанавливаемые в хвостовой части котельного агрегата.

В результате установки КТ калориферного типа потенциально достигнуть повышения КПД котельного агрегата до 10%. Например, при установке КТ за котлом КВ-ГМ-20-150, работающем на номинальной нагрузке, снижение расхода топлива составит 1220 тыс. м3/год.

Реализация энергосберегающих технологий позволяет существенно улучшить не только экономическую, но и экологическую ситуацию. Это особенно касается наиболее актуальной экологической проблемы - изменения климата в результате растущего парникового эффекта.

Влияние техногенных факторов на эмиссию так называемых «парниковых газов» (ПГ) настолько существенно, что приводит к глобальным изменениям температуры поверхности Земли и уровня мирового океана. Это вынудило международное сообщество принять в 1992 году Рамочную Конвенцию ООН по изменению климата, а в 1997 году подписать Киотский протокол по недопущению возрастания парникового эффекта, который в 2004 году ратифицирован и Россией.

Около 80% парниковых газов антропогенного характера поступает в атмосферу Земли с продуктами сгорания органического топлива. Это основные продукты сгорания - углекислый газ и водяные пары, а также метан, выделяющийся в процессах неполного сгорания природного газа и в результате утечек из газопроводов. Токсичные компоненты продуктов сгорания - оксид углерода СО и оксиды азота NOх не являются парниковыми газами, но влияют на фотохимические процессы в атмосфере и в конечном итоге - на парниковый эффект. Тепловое загрязнение воздушного бассейна уходящими газами котлов и печей еще более усиливает негативное воздействие процессов горения на экологическую ситуацию.

Энергосберегающие технологии, решая проблему сокращения расхода топлива, непосредственно воздействуют на снижение выброса ПГ, а использование конденсационных теплообменников (КТ) приводит к дополнительному уменьшению выброса СО2 и Н2О в результате их конденсации и снижению растворимых в воде токсичных веществ.

Рассмотрим эффективность установки КТ за котлом КВ-ГМ-20-150. Расчеты показывают следующие изменения экологических характеристик котла:

- сокращается выброс СО2 и Н2О соответственно на 2400 т/год и 1950 т/год за счет экономии топлива и около 10000 т/год за счет конденсации;

- уменьшается расход выбросов на 8000 м3/ч;

- сокращается тепловое загрязнение атмосферы на 1,4 МВт.

Кроме того, сокращается негативное воздействие газодобывающих технологий на почву, растительность и водный бассейн эквивалентно сэкономленному топливу.

Внедрение теплоутилизаторов в существующих котельных приводит к ухудшению рассеивания вредных веществ в атмосфере в результате снижения температуры уходящих газов, т.е. несколько снижает экологические характеристики. Это вызывает необходимость сочетания энергосберегающих установок с природоохранными технологиями.

В связи с актуальностью экологических проблем разработан ряд комплексных схем снижения вредных выбросов промышленных котлов.

Все схемы включают сочетание технологических методов снижения загрязнения и методов очистки, а также оборудование для глубокой утилизации теплоты продуктов сгорания.

Сочетание энергосберегающих технологий с природоохранными способствует эффективному решению энергетических и экологических проблем [4].

1.3 Современная тепловая изоляция трубопроводов

Тепловая изоляция - это важнейший конструктивный элемент системы теплоснабжения. Ее главная функция - максимально снизить тепловые потери в тепловых сетях. Тем самым она формирует ТЭО, надежность и стабильность всей системы теплоснабжения. Кроме того, при бесканальной прокладке теплоизоляция выполняет роль несущей конструкции.

Применяются как сборные конструкции, так и готовые трубы с теплоизоляцией заводской готовности. Обычно, тепловая изоляция трубопроводов имеет следующую структуру: теплоизоляционный слой, арматура и крепежные изделия, пароизоляционный и покровный защитный слой.

Согласно [5], в качестве теплоизоляционного слоя рекомендуется более 30 основных материалов либо готовых изделий, которые обеспечивают необходимый тепловой поток через поверхность трубопровода согласно нормам или принятому технологическому режиму, а также исключают выделение вредных, взрывоопасных, пожароопасных и зловонных веществе в процессе эксплуатации в количествах, которые превышают ПДК.

В числе традиционных эффективных материалов, используемых в теплосетях, находятся битумоперлит, газосиликат, армопенобетон автоклавного твердения, фенольные пенопласты, минеральная вата, асфальтокерамзитобетон, вулканитовые. В таблице 1.1 приведены основные усредненные характеристики теплоизоляционных материалов и готовых изделий.

Таблица 1.1

Основные характеристики теплоизоляционных материалов и изделий

Материалы или изделия

tmax теплоносителя, оС

Теплопроводность при 20оС, Вт/(м оС)

Плотность, кг/м3

Минеральная вата

600

0,13

200

Изоляция

из штапельного стекловолокна

180

0,12

75

из непрерывного стекловолокна

450

0,13

170

из минеральной ваты

400

0,17

200

Изделия

вулканитовые

600

-

400

совелитовые

500

-

400

известково-кремнеземистые

600

-

225

Монолитные

асфальтокерамзитобетон

150

-

750

армопенобетон

150

0,16

400

пенобетон

400

0,16

400

битумоперлит

150

-

350

фторопласт

150

-

120

торфяные плиты

100

0,09

220

самоспекающийся асфальтоизол

100

0,09

220

Покровный слой тепловой изоляции при новом строительстве выполняется из следующих материалов:

- металл (сталь тонколистовая оцинкованная и кровельная, металлопласты, алюминиевые ленты и листы и др.);

- на основе природных полимеров (толь, стеклорубероид, рубероид и др.);

- на основе синтетических полимеров (стеклопластик, армопластмасса, стеклотекстолит и др.);

- минеральные (асбоцементная штукатурка, стеклоцемент и др.);

- дублированные фольгой (алюминиевая фольга, фольгоизол и др.).

В качестве гидроизоляционных и антикоррозийных покрытий применяют полимерные, силикатные, металлизационные и органосиликатные покрытия, а также на основе битумного вяжущего.

При бесканальной прокладке тепловых сетей необходимо использовать материалы, средняя плотность которых не превышает 600 кг/м3, а теплопроводность - 0,13 Вт/(моС). При этом, прочность на сжатие конструкции тепловой изоляции должна быть не менее 0,4 МПа. В таблице 1.2 приведены характеристики материалов, которые применяются при бесканальной прокладке.

Таблица 1.2

Технические характеристики материалов, применяемых при изоляции тепловых сетей при бесканальной прокладке

Материал

Условный проход, мм

Средняя плотность, кг/м3

Теплопроводность сухого материала при 20оС, Вт/(моС)

Максимальная температура вещества, оС

Битумоперлит

50-400

450-550

0,11-0,13

130

Битумовермикулит

до 500

600

0,13

130

Пенополиуретан11Важно помнить, что у полиуретана есть не малозначимый недостаток - это горючий материал, при горении которого выделяются сильнодействующие ядовитые вещества

100-400

60-80

0,05

120

Битумокерамзит

до 500

600

0,13

130

Фенольный поропласт

до 1000

100

0,05

150

1.4 Повышение эффективности системы теплоснабжения у потребителей

Одним из самых доступных и эффективных способов повышения качества теплоснабжения является уплотнение щелей оконных и дверных проемов у потребителей. Потери тепловой энергии за счет инфильтрации могут достигать 20%. Если неконтролируемую инфильтрацию воздуха в отапливаемое помещение свести к минимуму, то можно значительно сэкономить тепловую энергию. Проблема тепловых потерь у потребителей - это не только проблема экономии денежных средств, но и проблема создания комфортных условий в помещении.

Для уплотнения оконных переплетов, форточек, створок, клапанов и полотен эффективно применять полиуретановые вставки.

Более интенсивная инфильтрафия происходит через ограждающие конструкции на нижних этажах за счет большего перепада давлений внутри и снаружи помещения. При уплотнении одновременно и внутренних, и наружных притворов окон уменьшение воздухопроницаемости в среднем достигает 40%. Очевидно, что это эффективное мероприятие.

Уплотняющие прокладки способствуют повышению температуры на внутренней поверхности в среднем на 1-2оС, защищают стекла и переплеты от излишнего загрязнения и сводят к минимуму запотевание и, как следствие, образование конденсата. Таким образом, теплозащита дверных и оконных проемов повышается на 15-20%.

В большинстве домой собранных из крупноразмерных панелей наблюдается высокий уровень инфильтрации через зазоры стенами и оконными коробками или балконной двери. Для выполнения герметизации этих зон применяют растворы, монтажные пены или другие герметизирующие материалы. При применении уплотняющих прокладок, которые устанавливают по периметру балконных дверей и переплетов, срок их службы принимается равным 6-9 годам. По его истечению необходимо заменить изделия на новые. При высоте здания 9 этажей и более рекомендуют применять двойную герметизацию сопряжений в притворах внутренних и наружных створок, спаренных переплетов, а также повышенную герметизацию с внутренней стороны помещений.

Также при герметизации крупнопанельных зданий широко применяется герметизация горизонтальных и вертикальных стыков уплотняющими прокладками из пористой резины (гернит), однако, как показывает практика, эта методика не обеспечивает требуемых показателей эффективности. Гораздо эффективнее являются изделия «Вилатерм-С». Эти уплотняющие прокладки производят методом экструзии из гранулированного полиэтилена. Такие прокладки подходят для герметизации стыков открытого и закрытого типа в гражданском строительстве при наружной температуре не менее -30оС.

По данным [6], уплотнение дверных и оконных проемов приносит экономию 15-20 долл. на 1 м2 остекления. На настоящий момент только жилых зданиях в нашей стране используется более 700 млн м2 окон старого типа и еще 800 млн м2 - в общественных и производственных зданиях. В целом, по России, если применить утепление дверных и оконных проемов у потребителей хотя бы в 25% случаев, то экономия может достигнуть 5-7 млрд. долл. в год.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ

2.1 Общая характеристика системы теплоснабжения

Котельная №3 расположена по адресу пос. Шексна, ул. Дзержинского, д. 3. Закрытая система теплоснабжения с двухтрубной тупиковой тепловой сетью. Вся тепловая нагрузка котельной приходится на отопление и вентиляцию жилых, общественных и производственных зданий. Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение отсутствует.

Основные параметры климата поселка Шексна в соответствии с [7] представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Основные климатические параметры поселка Шексна

Параметр

Ед. изм.

Значение

1. Средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92,

оС

-32,0

2. Средняя температура наиболее холодного месяца (январь),

оС

-11,7

3. Средняя температура за период со средней суточной температурой наружного воздуха 10,

оС

-3,0

4. Продолжительность отопительного периода,

сут.

246

Котельная №3 обеспечивает теплом 39 объектов. Теплоноситель - вода. Отпуск тепловой энергии производится согласно температурному графику 95-70оС. Применяется качественное центральное регулирование.

2.2 Описание тепловой сети

Двухтрубная тупиковая система теплоснабжения закрытого типа. Выполнена из стальных электросварных труб согласно ГОСТ 10704-63 «Трубы стальные электросварные». Сеть проложена как подземным способом в непроходных каналах, так и надземным способом (большая часть сети).

Суммарная длина теплосетей - 3273 метра, из них надземной прокладки - 2830 метров, подземной - 443 метра. Условные проходы трубопроводов в диапазоне 25-200 мм, в основном 50-150 мм. На протяжении всей тепловой сети выполнена тепловая изоляция: материал - минеральная вата, покрытая листами оцинкованной стали при надземном способе прокладки, либо 2-3 слоями бризола или изола при прокладке под землей. Во избежание нарушений системы теплоснабжения из-за тепловой деформации труб применены компенсаторы (гнутые П-образные и сварные), а также естественные повороты теплотрассы. Для закрепления, а также разделения теплосети на независимые по тепловым деформациям участки, применены неподвижные опоры. В случае надземной прокладки это лобовые хомутовые опоры, а при подземной - щитовые. Кроме того, использованы подвижные опоры для осуществления передачи веса трубопроводов на грунт, а для обеспечения их беспрепятственного перемещения при тепловых деформациях - скользящие. Применяемая запорная арматура в основном стальная, с ручным приводом на фланцевом соединении. Также используется арматура из ковкого чугуна.

В тепловой сети существуют тепловые камеры из сборного железобетона для обслуживания отдельных участков и ответвлений. В камерах установлены воздушные и дренажные краны, а также запорная арматура. На вводе потребителей есть тепловые пункты.

На рисунке 2.1 изображен фрагмент схемы тепловой сети первого участка поселка Шексна. Полная схема тепловой сети представлена в Приложении 1.

Рисунок 2.1 - Схема тепловой сети первого участка поселка Шексна (фрагмент)

В таблицах 2.2 и 2.3 представлены характеристики, соответственно, магистральных и отводящих участков тепловой сети.

Таблица 2.2

Характеристика магистральных участков тепловой сети

Номер участка

Условный проход, мм

Длина, м

Способ прокладки

1

150

94

надземный

3

150

84

надземный

5

150

84

надземный

7

150

54

надземный

9

150

50

надземный

11

150

47

надземный

13

150

118

надземный

15

150

72

надземный

18

100

26

надземный

19

100

18

подземный

20

100

51

надземный

24

100

38

подземный

26

100

113

надземный

29

100

48

подземный

31

100

18

подземный

32

80

46

подземный

33

100

15

подземный

34

80

14

подземный

35

200

68

подземный

36

80

84

подземный

37

70

50

надземный

40

100

80

надземный

42

100

25

надземный

43

100

24

надземный

45

80

30

надземный

48

100

110

надземный

50

100

93

надземный

52

100

32

надземный

54

100

20

надземный

55

100

65

надземный

56

100

10

надземный

58

100

85

надземный

61

100

25

надземный

63

100

40

надземный

65

100

40

надземный

67

100

40

надземный

69

100

40

надземный

72

100

30

надземный

74

100

35

надземный

75

100

25

надземный

78

100

120

надземный

Таблица 2.3

Характеристика отводящих участков тепловой сети

Номер участка

Условный проход, мм

Длина, м

Способ прокладки

Потребитель

2

50

4

подземный

Спортивная, 24

4

50

5

надземный

Штаб №2

6

40

5

подземный

Спортивная, 11

8

80

40

подземный

Спортивная, 16

10

50

5

подземный

Спортивная, 25

12

50

10

надземный

Спортивная, 26

14

70

10

надземный

Спортивная, 27

16

80

10

надземный

Спортивная, 29

17

40

20

подземный

Спортивная, 30

21

40

25

надземный

Спортивная, 32

22

40

50

надземный

Спортивная, 31

23

70

201

надземный

Спортивная, 33

25

50

50

надземный

Спортивная, 28

27

32

8

надземный

Спортивная, 10

28

50

110

надземный

Детсад

30

25

25

надземный

Почта

38

50

14

надземный

Дзержинского, 2

39

70

90

надземный

Дзержинского, 1

41

25

2

надземный

Торг. комплекс

44

50

10

надземный

Пожарное депо

46

80

7

надземный

Рота охраны

47

70

40

надземный

Штаб №1 1-ый ввод

49

50

25

надземный

ШИЗО

51

50

2

надземный

Медчасть

53

40

20

надземный

Церковь

57

50

2

надземный

Общежитие №1

59

50

2

надземный

Общежитие №2

60

50

55

надземный

Дом быта

62

50

2

надземный

Общежитие №3

64

50

2

надземный

Общежитие №4

66

50

2

надземный

Общежитие №5

68

50

2

надземный

Общежитие №6

70

50

2

надземный

Общежитие №7

71

50

50

надземный

Покроечный цех

73

50

10

надземный

Баня

77

100

90

надземный

Столовая

79

100

20

надземный

Швейная фабрика

80

50

80

надземный

Штаб №1 2-ой ввод

2.3 Описание потребителей тепловой энергии

Потребителями тепловой энергии на первом участке поселка Шексна являются жилые, общественные и производственные здания. На территории района находится ФКУ ИК-17 «Исправительная колония №17», которая включает в себя около половины всех потребителей котельной. 38 из 39 абонентов - это малоэтажные здания (1-2 эт.). Единственный дом №33 на ул. Спортивной является 3-этажным.

В таблице 2.4 представлена характеристика всех потребителей котельной на первом участке поселка Шексна с указанием количества потребляемой энергии.

Таблица 2.4

Потребители котельной первого участка поселка Шексна

Адрес потребителя

Назначение здания

Расход тепловой энергии на отопление Qо, Мкал/ч

Расход тепловой энергии на вентиляцию Qв, Мкал/ч

Суммарный расход тепловой энергии Qобщ, Мкал/ч

Дзержинского, 1

Жилой дом

60,446

-

60,446

Дзержинского, 2

Жилой дом

62,660

-

62,660

Спортивная, 10

Жилой дом

86,616

-

86,616

Спортивная, 11

Жилой дом

83,460

-

83,460

Спортивная, 16

Жилой дом

105,956

-

105,956

Спортивная, 24

Жилой дом

84,537

-

84,537

Спортивная, 25

Жилой дом

123,172

-

123,172

Спортивная, 26

Жилой дом

117,481

-

117,481

Спортивная, 27

Жилой дом

64,976

-

64,976

Спортивная, 28

Жилой дом

144,119

-

144,119

Спортивная, 29

Жилой дом

87,129

-

87,129

Спортивная, 30

Жилой дом

120,072

-

120,072

Спортивная, 31

Жилой дом

87,129

-

87,129

Спортивная, 32

Жилой дом

106,026

-

106,026

Спортивная, 33

Жилой дом

164,098

-

164,098

-

Пожарное депо

41,817

12,445

54,262

-

Торг. комплекс

44,594

-

44,594

-

Почта

17,689

-

17,689

-

Детсад

91,740

27,098

118,838

ИК-17

Штаб №1 1-й ввод

27,707

-

27,707

ИК-17

Штаб №1 2-й ввод

27,707

-

27,707

ИК-17

Штаб №2

28,571

-

28,571

ИК-17

Рота охраны

24,525

-

24,525

ИК-17

Швейная фабрика

290,143

-

290,143

ИК-17

Школа

144,510

34,029

178,539

ИК-17

Столовая

81,759

-

81,759

ИК-17

Баня

20,302

73,986

94,288

ИК-17

ШИЗО

77,480

-

77,480

ИК-17

Медчасть

25,602

18,940

44,542

ИК-17

Церковь

13,148

-

13,148

ИК-17

Дом быта

110,836

-

110,836

ИК-17

Покроечный цех

127,949

159,210

287,159

ИК-17

Общежитие №1

160,952

-

160,952

ИК-17

Общежитие №2

160,952

-

160,952

ИК-17

Общежитие №3

160,952

-

160,952

ИК-17

Общежитие №4

160,952

-

160,952

ИК-17

Общежитие №5

160,952

-

160,952

ИК-17

Общежитие №6

160,952

-

160,952

ИК-17

Общежитие №7

160,952

-

160,952

2.4 Выводы и постановка задачи дипломной работы

Тепловая сеть является одним из важнейших элементов системы теплоснабжения, от которого во многом и зависят показатели эффективности работы системы. Но, к сожалению, большинство тепловых сетей в наше время характеризуется низкой эффективностью. Это вызывает регулярный, порой неоправданный, рост тарифов на теплоснабжение. Поэтому необходимо стремиться проводить мероприятия по их снижению. Этого можно добиться, например, уменьшением затрат на производство тепловой энергии, ее транспортировку и распределение между абонентами.

Проведение экономически обоснованных энергоресурсосберегающих мероприятий (ЭРСМ) позволит значительно сократить расходы теплоснабжающих организаций. Возможны такие мероприятия, как:

- модернизация источника тепловой энергии, т.е. котельной;

- реконструкция теплосетей;

- децентрализация теплоснабжения - наиболее радикальный, но, в то же время, дешевый и эффективный способ решения многих проблем современных систем теплоснабжения;

- проведение ЭРСМ непосредственно на объектах теплоснабжения (потери на объектах теплоснабжения могут достигать 35% от общей нагрузки системы).

Остановимся на первых двух пунктах более подробно.

Модернизация (совершенствование) источника тепловой энергии. Максимально возможный КПД, которым обладают существующие источники тепловой энергии, не превышает 80-85%, если говорить о тех, что работают на природном газе, потому что с другими видами топлива этот показатель еще ниже. Во многом этому способствуют несовершенство технологий и устаревшее оборудование. Практика показывает, что предприятиям невыгодно проводить мероприятия по модернизации оборудования при текущем тарифообразовании и кредитной политике в стране. Самый перспективный и доступный на сегодня путь - это пошаговое снижение мощности источника тепловой энергии и сопутствующая этому замена устаревшего оборудования на более совершенное.

Реконструкция теплосетей. Не секрет, что тепловые сети - это одно из самых слабых мест в системе теплоснабжения. Тепловые потери через тепловую изоляцию трубопроводов порой достигают огромных величин (до 30% от всей транспортируемой тепловой энергии). Главной причиной опять-таки являются устаревшие технологии. Защитный слой из листовой стали не обеспечивает надежную защиту изоляции от влаги. При увлажнении теплоизоляционного материала, в частности, минеральной ваты, происходит резкое увеличение потерь теплоты, возникает наружная коррозия трубопроводов, и как следствие - сверхнормативные потери энергии и утечки теплоносителя.

Большую популярность в мире получили трубы из пенополиуретана (ППУ). Главные их составляющие это стальная труба, изоляционный слой из пенополиуретана и наружный защитный слой из полиэтилена. Такая конструкция позволяет добиться высокого качества сохранения теплоты при транспортировке. Коэффициент теплопередачи таких труб мало зависим от диаметра и приблизительно равен , тогда как в существующих тепловых сетях этот показатель может быть в 2-3 раза больше. Кроме того, стоимость изготовления и монтажа также является плюсом таких труб.

Конечно, при ремонте сетей, применяют трубы из этого материала, но, зачастую, по той причине, что на это требуется меньше капитальных затрат, а не из соображений энергосбережения и повышения качества транспортировки тепловой энергии.

Анализируя реальную ситуацию, можно ожидать, что в ближайшие 10-15 лет тепловые сети в нашей стране полностью перейдут на трубы из пенополиуретана. Хотя современные технологии и возможности производственной сферы экономики позволяют сделать это быстрее.

Исходя из представленной выше информации сформулируем следующие задачи дипломного проекта:

- провести описание и анализ источника тепловой энергии, а также разработать рекомендации по его совершенствованию;

- разработать мероприятия по повышению эффективности и оптимизации тепловых сетей первого участка поселка Шексна;

- произвести расчет ТЭО разработанных мероприятий.

3. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

3.1 Анализ основных параметров магистральных трубопроводов

3.1.1 Скорость движения теплоносителя

Определим расходы сетевой воды по участкам магистральных трубопроводов, в т/ч, по формуле:

(3.1)

Где - присоединительная тепловая нагрузка на отопление, Мкал/ч;

- присоединительная тепловая нагрузка на вентиляцию, Мкал/ч;

- разность температур подающего и обратного трубопровода, оС, при температурном графике 95-70оС .

Зная расчетные расходы сетевой воды, определим скорость движения воды на участках, м/с, по формуле:

(3.2)

Где - диаметр расчетного участка трубопровода, м.

Результаты расчета представлены в табличной форме (табл. 3.1).

На основе полученных результатов строим рейтинговую диаграмму скоростей теплоносителя на магистральных участках тепловой сети.

Низкая скорость свидетельствует о завышенном диаметре и, следовательно, больших тепловых потерях на участке. Диаграмма представлена на рисунке 3.1.

Таблица 3.1

Расчетные данные для магистральных участков тепловой сети

Номер участка

Условный проход, мм

Длина, м

Расход сетевой воды, т/ч

Скорость движения теплоносителя, м/с

1

150

94

60,887

0,958

3

150

84

57,506

0,904

5

150

84

56,363

0,886

7

150

54

53,025

0,834

9

150

50

48,787

0,767

11

150

47

43,86

0,690

13

150

118

25,177

0,396

15

150

72

22,578

0,355

18

100

26

14,29

0,506

19

100

18

14,29

0,506

20

100

51

7,726

0,273

24

100

38

13,984

0,495

26

100

113

8,219

0,291

29

100

48

104,962

3,714

31

100

18

104,254

3,689

32

80

46

4,924

0,272

33

100

15

4,924

0,174

34

80

14

4,924

0,272

35

200

68

4,924

0,044

36

80

84

4,924

0,272

37

70

50

4,924

0,356

40

100

80

99,33

3,515

42

100

25

97,546

3,452

43

100

24

4,259

0,151

45

80

30

2,089

0,116

48

100

110

93,287

3,301

50

100

93

63,29

2,240

52

100

32

61,508

2,177

54

100

20

60,982

2,158

55

100

65

60,982

2,158

56

100

10

17,309

0,612

58

100

85

10,871

0,385

61

100

25

43,673

1,545

63

100

40

37,235

1,318

65

100

40

30,797

1,090

67

100

40

24,359

0,862

69

100

40

17,921

0,634

72

100

30

26,898

0,952

74

100

35

23,126

0,818

75

100

25

10,412

0,368

78

100

120

12,714

0,450

Рисунок 3.1 - Рейтинговая диаграмма скоростей теплоносителя на магистральных участках тепловой сети

Из диаграммы скоростей видно, что на 16 участках из 41 скорость ниже отметки в 0,5 м/с. Это участки с самыми большими тепловыми потерями. Кроме того, на девяти участках скорость теплоносителя сильно превышает нормативную скорость 1,5 м/с. Это может привести к кавитации и более интенсивному износу внутренней поверхности трубопровода.

3.1.2 Тепловые потери по участкам

В соответствии с [8], теплопотери на участке трубопровода определяются согласно формуле:

(3.3)

Где - диаметр расчетного участка трубопровода, м;

- норма линейной плотности теплового потока, Вт/м [5].

Так как нагрузка на горячее водоснабжение отсутствует, то расчет ведем только для отопительного периода. Результаты расчета представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Тепловые потери на магистральных участках сети

Номер участка

Условный проход, мм

Длина, м

Тепловые потери

Мкал/ч

Гкал/год

%

1

150

94

3,233

18,777

0,467

3

150

84

2,889

16,780

0,442

5

150

84

2,889

16,780

0,450

7

150

54

1,857

10,787

0,308

9

150

50

1,720

9,988

0,309

11

150

47

1,617

9,389

0,323

13

150

118

4,058

23,572

1,434

15

150

72

2,476

14,383

0,976

18

100

26

0,738

4,285

0,459

19

100

18

0,526

3,056

0,328

20

100

51

1,447

8,405

1,666

24

100

38

1,111

6,452

0,673

26

100

113

3,206

18,623

3,199

29

100

48

1,403

8,150

0,122

31

100

18

0,526

3,056

0,046

32

80

46

1,226

7,121

2,215

33

100

15

0,439

2,547

0,792

34

80

14

0,373

2,167

0,674

35

200

68

3,040

17,659

5,493

36

80

84

2,239

13,004

4,045

37

70

50

1,290

7,491

2,330

40

100

80

2,270

13,184

0,208

42

100

25

0,709

4,120

0,066

43

100

24

0,681

3,955

1,473

45

80

30

0,774

4,495

3,470

48

100

110

3,121

18,128

0,304

50

100

93

2,639

15,327

0,364

52

100

32

0,908

5,274

0,129

54

100

20

0,567

3,296

0,082

55

100

65

1,844

10,712

0,265

56

100

10

0,284

1,648

0,150

58

100

85

2,412

14,008

2,062

61

100

25

0,709

4,120

0,140

63

100

40

1,135

6,592

0,261

65

100

40

1,135

6,592

0,313

67

100

40

1,135

6,592

0,392

69

100

40

1,135

6,592

0,522

72

100

30

0,851

4,944

0,318

74

100

35

0,993

5,768

0,408

75

100

25

0,709

4,120

0,617

78

100

120

3,405

19,776

2,648

В результате расчетов получаем значения тепловых потерь для каждого из участков в Мкал/ч и суммарные потери за год в Гкал/год. На основе полученных данных построим сравнительную диаграмму тепловых потерь в процентах от суммарной тепловой энергии, проходящей через участок за год (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 - Сравнительная диаграмма тепловых потерь за год на магистральных участках тепловой сети

В принципе, потери тепловой энергии укладываются в нормативные показатели, но на участках №35, №36 и №45 рекомендуется улучшить изоляцию для достижения более высокого уровня теплоснабжения потребителей.

3.2 Анализ отводящих участков тепловой сети

3.2.1 Основные параметры отводящих участков

Методика расчета основных параметров отводящих участков тепловой сети такая же, как и для магистральных участков. Результаты расчетов приведены в таблице 3.3.

По полученным данным строим рейтинговую диаграмму скоростей теплоносителя и сравнительную диаграмму тепловых потерь на отводящих участках тепловой сети. Диаграммы представлены на рисунках 3.3 и 3.4 соответственно.

Рисунок 3.3 - Рейтинговая диаграмма скоростей теплоносителя на отводящих участках тепловой сети

Таблица 3.3

Основные параметры отводящих участков тепловой сети

Номер участка

Условный проход, мм

Длина, м

Потребитель

Расход тепловой энергии, Гкал/год

Расход сетевой воды, т/ч

Скорость движения теплоносителя, м/с

Тепловые потери

Мкал/ч

Гкал/год

%

2

50

4

Спортивная, 24

220,757

3,381

0,479

0,096

0,569

0,258

4

50

5

Штаб №2

70,847

1,143

0,162

0,103

0,607

0,856

6

40

5

Спортивная, 11

217,947

3,338

0,738

0,107

0,635

0,291

8

80

40

Спортивная, 16

276,692

4,238

0,234

1,204

7,107

2,569

10

50

5

Спортивная, 25

321,649

4,927

0,697

0,120

0,711

0,221

12

50

10

Спортивная, 26

306,787

4,699

0,665

0,206

1,213

0,395

14

70

10

Спортивная, 27

169,677

2,599

0,188

0,262

1,548

0,913

16

80

10

Спортивная, 29

227,528

3,485

0,193

0,262

1,548

0,681

17

40

20

Спортивная, 30

313,554

4,803

1,062

0,430

2,538

0,810

21

40

25

Спортивная, 32

276,876

4,241

0,938

0,490

2,894

1,045

22

40

50

Спортивная, 31

227,528

3,485

0,771

0,980

5,787

2,544

23

70

201

Спортивная, 33

428,524

6,564

0,474

5,271

31,122

7,263

25

50

50

Спортивная, 28

376,35

5,765

0,816

1,028

6,066

1,612

27

32

8

Спортивная, 10

226,187

3,465

1,197

0,143

0,845

0,373

28

50

110

Детсад

355,975

4,754

0,673

2,261

13,346

3,749

30

25

25

Почта

43,863

0,708

0,401

0,411

2,424

5,526

38

50

14

Дзержинского, 2

163,63

2,506

0,355

0,288

1,699

1,038

39

70

90

Дзержинского, 1

157,847

2,418

0,175

2,360

13,935

8,828

41

25

2

Торг. комплекс

104,216

1,784

1,010

0,033

0,194

0,186

44

50

10

Пожарное депо

139,055

2,17

0,307

0,206

1,213

0,873

46

80

7

Рота охраны

60,815

0,981

0,054

0,184

1,084

1,782

47

70

40

Штаб №1 1-й ввод

68,705

1,108

0,080

1,049

6,193

9,014

49

50

25

ШИЗО

202,329

3,099

0,439

0,514

3,033

1,499

51

50

2

Медчасть

138,755

1,782

0,252

0,041

0,243

0,175

53

40

20

Церковь

30,726

0,526

0,116

0,392

2,315

7,534

57

50

2

Общежитие №1

420,308

6,438

0,911

0,041

0,243

0,058

59

50

2

Общежитие №2

420,308

6,438

0,911

0,041

0,243

0,058

60

50

55

Дом быта

259,023

4,433

0,627

1,130

6,673

2,576

62

50

2

Общежитие №3

420,308

6,438

0,911

0,041

0,243

0,058

64

50

2

Общежитие №4

420,308

6,438

0,911

0,041

0,243

0,058

66

50

2

Общежитие №5

420,308

6,438

0,911

0,041

0,243

0,058

68

50

2

Общежитие №6

420,308

6,438

0,911

0,041

0,243

0,058

70

50

2

Общежитие №7

420,308

6,438

0,911

0,041

0,243

0,058

71

50

50

Покроечный цех

842,88

11,483

1,625

1,028

6,066

0,720

73

50

10

Баня

139,055

3,772

0,534

0,206

1,213

0,873

77

100

90

Столовая

191,071

3,27

0,116

2,585

15,260

7,987

79

100

20

Швейная фабрика

678,064

11,606

0,411

0,574

3,391

0,500

80

50

80

Штаб №1 2-ой ввод

68,705

1,108

0,157

1,644

9,706

14,128

Около 50% процентов участков с явно завышенным диаметром, так как скорость движения теплоносителя ниже 0,5 м/с, что способствует неоправданно высоким потерям тепловой энергии на пути к потребителям.

Рисунок 3.4 - Сравнительная диаграмма тепловых потерь за год на отводящих участках тепловой сети

На большинстве участков потери незначительны, но есть несколько участков с высокими потерями (от 5% до 14%). Если сравнить диаграммы на рисунках 3.3 и 3.4, то мы увидим, что на этих участках скорость движения теплоносителя ниже 0,5 м/с, что говорит о прямой зависимости величины потерь от диаметра трубопровода.

3.2.2 Затраты на транспортировку тепловой энергии

Удельную стоимость транспортировки тепловой энергии, в руб./Гкал, определим по формуле:

(3.4)

где- сумма затрат участка, руб./год;

- годовое потребление тепловой энергии, Гкал/год.

(3.5)

Где - годовые амортизационнные отчисления, приходящиеся на рассматриваемый участок сети, руб./год;

- стоимость годовых тепловых потерь участка, руб./год;

- затраты на перекачку теплоносителя по участку, руб./год.

(3.6)

где- стоимость трубопровода на участке сети, руб.;

- срок амортизации, год.

(3.7)

где- величина тепловых потерь на участке, Гкал/час;

- установленный тариф на тепловую энергию, руб/Гкал, принимаем равным 1698,02 руб./Гкал, в соответствии с [9];

- время работы системы отопления за год, час/год.

(3.8)

Где - мощность сетевых насосов необходимая для преодоления гидравлического сопротивления, кВт;

- тариф на электрическую энергию, руб./кВт*ч, принимаем равным 3,6961 руб./кВт*ч (средний тариф за отопительный период 2015-16 гг.);

- время работы системы теплоснабжения, час/год.

(3.9)

Где - напор сетевого насоса, кПа;

- расход сетевой воды, м3/с; - КПД сетевого насоса.

Результаты расчетов представлены в табличной форме (табл. 3.4).

Таблица 3.4

Затраты на транспортировку теплоносителя

Номер участка

Условный проход, мм

Длина, м

Потребитель

Затраты на транспорт. тепло-носителя, руб./год

Уд. стоимость транспортировки тепло энергии, руб./Гкал

2

50

4

Спортивная, 24

36755,44

166,50

4

50

5

Штаб №2

36833,11

519,90

6

40

5

Спортивная, 11

36873,21

169,18

8

80

40

Спортивная, 16

48253,26

174,39

10

50

5

Спортивная, 25

37003,54

115,04

12

50

10

Спортивная, 26

37903,20

123,55

14

70

10

Спортивная, 27

38492,61

226,86

16

80

10

Спортивная, 29

38494,61

169,19

17

40

20

Спортивная, 30

40223,82

128,28

21

40

25

Спортивная, 32

40862,83

147,59

22

40

50

Спортивная, 31

45962,63

202,01

23

70

201

Спортивная, 33

90675,68

211,60

25

50

50

Спортивная, 28

46443,84

123,41

27

32

8

Спортивная, 10

37256,62

164,72

28

50

110

Детсад

59254,80

166,46

30

25

25

Почта

40070,85

913,55

38

50

14

Дзержинского, 2

38755,26

236,85

39

70

90

Дзержинского, 1

60349,29

382,33

41

25

2

Торг. комплекс

36108,85

346,48

44

50

10

Пожарное депо

37903,20

272,58

46

80

7

Рота охраны

37681,15

619,60

47

70

40

Штаб №1 1-ый ввод

46691,37

679,59

49

50

25

ШИЗО

41103,43

203,15

51

50

2

Медчасть

36189,06

260,81

53

40

20

Церковь

39842,87

1296,72

57

50

2

Общежитие №1

36189,06

86,10

59

50

2

Общежитие №2

36189,06

86,10

60

50

55

Дом быта

47503,90

183,40

62

50

2

Общежитие №3

36189,06

86,10

64

50

2

Общежитие №4

36189,06

86,10

66

50

2

Общежитие №5

36189,06

86,10

68

50

2

Общежитие №6

36189,06

86,10

70

50

2

Общежитие №7

36189,06

86,10

71

50

50

Покроечный цех

46443,84

55,10

73

50

10

Баня

37903,20

272,58

77

100

90

Столовая

63014,44

329,80

79

100

20

Швейная фабрика

41814,44

61,67

80

50

80

Штаб №1 2-ой ввод

52844,31

769,15

По результатам расчета построим диаграмму удельных стоимостей транспортировки (рис. 3.5) тепловой энергии и сравним показатели с тарифом. Как видно из диаграммы, удельная стоимость транспортировки на всех участках не превышает установленного тарифа в 1698,02 руб./Гкал.

Рисунок 3.5 - Диаграмма удельных стоимостей транспортировки тепловой энергии

3.3 Гидравлический расчет тепловой сети

Гидравлический режим тепловых сетей оказывает решающее значение на качество теплоснабжения потребителей теплоты. В свою очередь гидравлический режим в основном зависит от:

- характеристики сетевых насосов, установленных в источнике теплоснабжения;

- профиля местности, на которой проложены тепловые сети;

- пропускной способности тепловых сетей и качества их эксплуатации и ремонта.

Расчет гидравлического режима тепловых сетей ставит своей целью следующие задачи:

- давление в подающем и обратном теплопроводах должно обеспечивать надежную работу веек систем отопления потребителей теплоты;

- давление в тепловой сети не должно превышать допустимого давления для работы систем отопления потребителей теплоты.

При регулировке гидравлического режима [10] необходимо, чтобы как можно меньше терялся напор, развиваемый сетевыми насосами источника теплоснабжения, и как можно больше был избыток этого напора на вводах потребителей теплоты. При этом будут устойчивее работать тепловые сети и системы отопления.

В результате гидравлического расчета тепловой сети определяют диаметры всех участков трубопроводов, оборудования и запорно-регулирующей арматуры, а также потери давления теплоносителя на всех элементах сети.

В данном случае требуется выполнить гидравлический расчет уже существующей тепловой сети, задача сводиться лишь к определению потерь давления на участках сети.

Суммарные потери давления на участке состоят из потерь давления на трение и потерь в местных сопротивлениях:

(3.10)

Где - потери давления на трение, Па;

- потери давления в местных сопротивлениях, Па.

Найдем потери давления на трение по формуле 3.11:

(3.11)

Где - абсолютная эквивалентная шероховатость, м, принимаем равной 0,001 м;

- длина участка, м;

- диаметр участка, м;

- массовый расход теплоносителя, кг/с;

- плотность теплоносителя, кг/м3;

Потери в местных сопротивлениях находятся с учетом эквивалентной длины:

(3.12)

Где - эквивалентная местным сопротивлениям длина, м.

Эквивалентная длина местных сопротивлений - это длина прямолинейного участка трубопровода диаметром d, на котором линейное падение давления равно падению давления в местных сопротивлениях [10]. Найти ее можно воспользовавшись следующей формулой:

(3.13)

Где - сумма коэффициентов местных сопротивлений, которые имеются на участке.

Так как для нахождения суммы коэффициентов местных сопротивлений необходимо знать обо всех нюансах трубопровода на расчетном участке, таких как углы поворотов, наличие запорной арматуры, сужение и расширений и т.д., то за отсутствием такой информации, воспользуемся упрощенной формой расчета эквивалентной длины местных сопротивлений - lэ принимается равной 10% от длины участка l.

Тогда конечная формула для нахождения суммарных потерь на участке тепловой сети будет иметь следующий вид:

(3.14)

При расчете гидравлического режима тепловой сети необходимо соблюдать следующие требования:

1. Величины напора в обратном трубопроводе должно быть достаточно для залива верхних отопительных приборов системы отопления, а также не превышать допустимое рабочее давление в местных системах. Допустимое рабочее давление в системах отопления первого участка поселка Шексна, где установлены чугунные радиаторы, равняется 60 м. вод. ст.;

2. Также в линии обратного трубопровода давление не должно быть менее 0,5 кгс/м2 во избежание подсоса воздуха;

3. Давление на всасывающих патрубках сетевых и подпиточных насосов не должно быть ниже 0,5 кгс/м2 и не должно превышать допустимое значение по условиям прочности насосного оборудования;

4. Учитывая падения давления в соплах элеваторов и дроссельных диафрагмах, перепад давления на тепловых пунктах у абонентов не должен быть менее гидравлического сопротивления систем теплопотребления.

Также необходимо построить пьезометрический график. Пьезометрический график позволяет учесть все факторы, влияющие на гидравлический режим (рельеф местности, высота систем потребителей, потери давления). Пьезометрический график - это графическое изображение напоров в теплосети относительно рельефа местности, по которой она пролегает. На нем в масштабе наносятся рельеф местности, величины напоров и высоты зданий абонентов. Напоры откладываются по оси ординат, а по оси абсцисс - длина тепловой сети. Наносятся как рабочие напоры, так и для статического режима.

В таблице 3.5 приведен фрагмент гидравлического расчета тепловой сети первого участка поселка Шексна.

Рисунок 3.5 - Пьезометрический график до самого удаленного потребителя

Таблица 3.5

Гидравлический расчет тепловой сети первого участка поселка Шексна (фрагмент)

Номер участка

Диаметр участка, м

Длина участка, м

Gр, м3/ч

Gр, кг/с

tср, оС

с, кг/м3

lэ, м

lпр, м

Кэ, м

Потери на уч., м. вод. ст.

Располаг. напор у абонента, м

Требуемый напор, м

Избыток напора, м

ул. Спортивная, 33

1

0,150

94,0

60,887

16,404

83,00

969,91

9,4

103,4

0,001

0,983

3

0,150

84,0

57,506

15,493

83,00

969,91

8,4

92,4

0,001

0,784

5

0,150

84,0

56,363

15,185

83,00

969,91

8,4

92,4

0,001

0,753

7

0,150

54,0

53,025

14,286

83,00

969,91

5,4

59,4

0,001

0,428

9

0,150

50,0

48,787

13,144

83,00

969,91

5

55,0

0,001

0,336

11

0,150

47,0

43,86

11,817

83,00

969,91

4,7

51,7

0,001

0,255

13

0,150

118,0

25,177

6,783

83,00

969,91

11,8

129,8

0,001

0,211

15

0,150

72,0

22,578

6,083

83,00

969,91

7,2

79,2

0,001

0,104

18

0,100

26,0

14,29

3,850

83,00

969,91

2,6

28,6

0,001

0,126

19

0,100

18,0

14,29

3,850

83,00

969,91

1,8

19,8

0,001

0,087

23

0,070

201,0

6,564

1,768

83,00

969,91

20,1

221,1

0,001

1,335

5,402

10,000

-4,598

Детсад 24

0,100

38,0

13,984

3,768

83,00

969,91

3,8

41,8

0,001

0,176

26

0,100

113,0

8,219

2,214

83,00

969,91

11,3

124,3

0,001

0,181

28

0,050

110,0

4,754

1,281

83,00

969,91

11

121,0

0,001

2,243

6,139

10,000

-3,861

ул. Спортивная, 10

27

0,032

8,0

3,465

0,934

83,00

969,91

0,8

8,8

0,001

0,902

4,798

10,000

-5,202

ул. Спортивная, 28

25

0,050

50,0

5,765

1,553

83,00

969,91

5

55,0

0,001

1,499

5,214

10,000

-4,786

ул. Спортивная, 32

20

0,100

51,0

7,726

2,082

83,00

969,91

5,1

56,1

0,001

0,072

21

0,040

25,0

4,241

1,143

83,00

969,91

2,5

27,5

0,001

1,309

5,448

10,000

-4,552

На рисунке 3.5 представлен пьезометрический график до самого удаленного потребителя котельной - 3-этажный дом по адресу ул. Спортивная, 33. Суммарная длина трубопровода составляет 848 метров.

инвестиция модернизация тепловой сеть

4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Данная глава посвящена разработке рекомендаций по улучшению показателей эффективности существующей системы теплоснабжения первого участка поселка Шексна.

4.1 Рекомендации по модернизации отводящих участков тепловой сети

Основной причиной высоких показателей тепловых потерь в системах теплоснабжения является необоснованное применение трубопроводов завышенного диаметра.

На наш взгляд, наиболее правильным решением данной проблемы будет расчет трубопроводов оптимальных диаметров на отводящих участках и потенциальная установка взамен старых при плановых либо аварийных ремонтных работах. Такой подход позволяет произвести модернизацию действующей тепловой сети, сохранив при этом потенциал системы на случай расширения сети потребителей, а также оказывает наименьшее влияние на всю систему в целом.

При расчете диаметра необходимо учитывать, что гидравлическое сопротивление в подающем и обратном трубопроводах должно быть максимально близким к сопротивлению сужающего устройства, но, при этом, не превышало его. Как правило, прежде всего заменяют подающие участки сети, т. к. на них происходят наибольшие потери тепловой энергии.

Минимальный допустимы диаметр находится по формуле [11]:

(4.1)

Где - расход теплоносителя на участке, м3/ч;

- плотность теплоносителя, кг/м3;

- перепад давления на отводящем участке, Па;

- требуемый перепад давления для теплоснабжения объекта, Па;

Также, важным моментом при реализации этого мероприятия, который нужно учитывать, является увеличения скорости движения теплоносителя на участках тепловой сети, что может вызвать повышенный уровень шума и вибрации. При возникновении таких явлений, нужно предусмотреть инсталляцию антивибрационных компенсаторов, который будут гасить возникающие вибрации и помогут уберечь систему от негативных последствий.

Определив величины оптимального среднего диаметра отводящих трубопроводов с учётом энергоэкономических показателей ТС, сравниваем полученные значения с существующим средним. Определённая таким образом величина оптимального диаметра зависит как от энергетических параметров (качества изоляции трубопроводов ТС, температурного графика, КПД сетевых насосов), так и от экономических (соотношения тарифов на тепловую и электрическую энергию) и будет динамически изменяться с течением времени [12].

Годовой экономический эффект от замены трубопроводов на новые вычислим по формуле:

(4.2)

Где - экономия за счет сокращения амортизационных издержек, руб./год;

- экономия за счет сокращения расходов на транспортировку тепловой энергии, руб./год;

(4.3)

Где и - затраты на тепловые потери до и после подбора новых диаметров, руб/год;

(4.4)

Где и - амортизационные издержки до и после подбора новых диаметров, руб/год;

Подбираем для новых трубопроводов стальные трубы в изоляции из пенополиуретана (ППУ) [13]. Для расчета вложений принимаем средние цены за погонный метр трубы, которые предлагают производители. Расчет оптимальных диаметров, а также сроков окупаемости по каждому участку представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Подбор оптимальных диаметров для отводящих участков тепловой сети

Номер участка

Условный проход, мм

Длина м

Потребитель

dmin, мм

dнов, мм

Вложения, руб.

Экономический эффект, руб/год

Окупаемость, год

2

50,0

4

Спортивная, 24

14,1

32,0

2352,00

1688,95

1,39

10

50,0

5

Спортивная, 25

27,3

32,0

2940,00

2111,18

1,39

51

50,0

2

Медчасть

17,3

32,0

1176,00

713,58

1,65

6

40,0

5

Спортивная, 11

16,8

32,0

2940,00

1307,92

2,25

57

50,0

2

Общежитие №1

28,3

32,0

1176,00

428,15

2,75

59

50,0

2

Общежитие №2

27,4

32,0

1176,00

428,15

2,75

62

50,0

2

Общежитие №3

28,2

32,0

1176,00

428,15

2,75

64

50,0

2

Общежитие №4

28,7

32,0

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены