Теплоснабжение жилого района в г. Тула

Определяем располагаемую теплоту сгорания QPP=QCH, которая равна низшей теплоте горения Qc„=37300 кДж/м3.

Определяем потери тепла с уходящими газами, %, по формуле

q2=(Iyx- б yx • I0BB)/Qp • 100%, (55)

где Iyx -энтальпия уходящих газов (определяется по I? -диаграмме для tyx = 155°С),

Iyx = 2800 кДж/м3

I0BB - энтальпия воздуха подаваемого в топку котла, (при 1=30°С-температура воздуха в помещении котельной в верхней части).

Определяем энтальпию внутреннего воздуха, кДж/м3, по формуле

I0BB = CBB • V0 • tBB (56)

где V0 - теоретический объём воздуха, м3/м3.

I0BB = =30 •9,5843 •1,341;

I0BB =385,6 кДж/кг.

q2 =

q2 = 6,2 %.

Определяем потери тепла от химической неполноты сгорания, %. Принимаем по J13, табл.4.4 в зависимости от вида топки и топлива. Для природного газа и экранированной топки q3=0,5% Определяем потери тепла в окружающую среду, %, по формуле

q5 = q5ном • (Nном / N (57)

q5=5 • (2,32/2,32) =5%.

где q5ном - принимаем по Л 10, табл. 4.5 в зависимости от теплопроизводительности котла; N и N ном = 2,32 МВт - соответственно номинальная и расчетная теплопроизводительность котла. Определяем полезную мощность котла, кВт, по формуле

Q=GB (iГВ- iXB), (58)

где iГВ = 416 кДж/кг - энтальпия кипящей воды;

iXB = 292кДж/кг - энтальпия холодной воды,

GB- расход воды через водогрейный котёл, кг/с, который определяется по формуле

Gпp=NK/c-(Tl-T2), (59)

Gnp=2320/4,19(115-70);

Gnp-9,2 кг/с.

Q=l 1Л (416-292);

Q=188,7kBt.

Определяем КПД брутто котла, % по формуле

збр = 100 - (q2 + q3 + q5) (60)

збр =100-(0,5+6,2+5);

збр =88,3 %.

Определяем расход топлива, м3/с, по формуле

Вр =(Q/Q% (61)

Вр =(1140,8/37300-88,3)-100;

В, =0,035 м3/с.

Определяем коэффициент сохранения теплоты по формуле

ц = 1-(q5/100), (62)

ц = 1 - (5/100);

ц = 0,95.

2.8 Расчет тепловой схемы котельной

Тепловой схемой котельной называют графическое изображение основного и вспомогательного оборудования котельной, объединяемого линиями трубопроводов для транспортирования теплоносителя в виде пара или горячей воды.

Тепловые схемы бывают:

-принципиальные;

-развернутые;

-монтажные (рабочие).

На принципиальной схеме указывают только основное оборудование (котлы, подогреватели, деаэраторы и др.) и основные трубопроводы без арматуры. На этой схеме указываются расходы и параметры теплоносителей.

На развернутой схеме условно изображается все установленное оборудование, указываются диаметры трубопроводов и арматура. На монтажной схеме указывается все оборудование и арматура.

В также дополнительно указываются отметки уровня прокладки трубопроводов, уклон, места крепления трубопроводов, компенсация теплового удлинения, соединения узлов (сварные, фланцевые, резьбовые). Для удобства использования монтажная схема выполняется в аксонометрической проекции.

Развернутую и монтажную схемы составляют после расчета принципиальной тепловой схемы и выбора оборудования.

Составляя тепловую схему отопительной котельной необходимо предусмотреть установку следующего оборудования:

-котельного агрегата;

-деаэратора (при необходимости);

-установки ХВО;

-сетевых подогревателей;

-РОУ;

-подогревателей сырой и умягченной воды;

-необходимых насосов;

-систем трубопроводов;

-дренажных и продувочных колодцев.

Расчетная нагрузка на отопление и вентиляцию Qob= 2,9 Гкал/ч (3,33 МВт).

Расчетная нагрузка на горячее водоснабжение Qre= 1,2 Гкал/ч (1,4МВт).

Расчетные расходы воды на отопление и вентиляцию зданий, а также на горячее водоснабжение, т/ч определяется по формулам

Расчетный расход воды на отопление и вентиляцию зданий, т/ч, определяется по формуле

GOB = (63)

где , - энтальпии, соответствующие температурным параметрам тепловой схем (115 -70°С), ккал/кг,

- энтальпии, соответственно горячей воды (принимается 70°С) и воды на входе в подогреватель сырой воды (T1 = 5°C), ккал/кг,

GOB = =76,7т/ч

Температура обратной сетевой воды, 0С, после местных теплообменников ГВ определяется по формуле

= = - (64)

где температура воды после системы отопления (70°С);

- коэффициент, учитывающий потери теплоты в подогревателях, равный 0,98; СB - энтальпия воды, 1 ккал/кг-°С.

= -=70°С

Расход подпиточной воды принимаем в размере 2 % от расхода в тепловой сети, т.е.

Gподп76,7 0,02= 1,53 т/ч.

Расхода сырой воды, т/ч, на химическую очистку определяется по формуле

GCB =1,25 Gподп (65)

GCB= 1,25-1,53 =1,92 т/ч.

Определяем температуру сырой воды, °С, перед ХВО по формуле

ХВО =- (66)

Принимаем расход горячей воды в подогревателе сырой воды 1,5 т/ч.

ХВО =- = 47,1°С

Расход химически очищенной воды на подпитку, т/ч, определяем по формуле

G ХВО = Gподп - (67)

GXB0 = 1,92-0 = 1,92т/ч.

При температуре воды = 70°С и = 110°С расход воды через насосы, т/ч, определяется по формуле

Gк = (68)

Gк =

Расчетный расход через котел, т/ч, определяется по формуле

Gк = Gобр - Gподп (69)

Gк =74,4 + 1,53 = 75,93 т/ч.

Расход сетевой воды, т/ч, на выходе из котельной определяется по формуле

G = Gк - Gподп , (70)

G =75,93 -1,5 = 74,43 т/ч.

Невязка по расходу воды, %, определяем по формуле

100% (71)

H100%= 2%

Невязка по расходу воды через котел не превышает 5%, следовательно, расчет выполнен правильно.

2.9 Выбор дополнительного оборудования

В качестве дополнительного оборудования в котельной БМК-5 предусмотрены к установке насосы группы представлены агрегатами "DAB" (Италия) с устройствами "мягкого пуска" и блоками частотного регулирования (что позволяет избежать гидроударов при запуске и существенно снизить затраты электроэнергии).

Благодаря общекотельной автоматике, основанной на свободном программироваемом контролере "Деконт", котельные работают без постоянного присутствия обслуживающего персонала с выводом параметров на диспетчерский пульт. Данная система регулирует работу котельной в зависимости от температуры наружного воздуха и потребности в нагрузке.

Вывод параметров на диспетчерский пульт осуществляется по средствам кабеля (не большие расстояния), телефонной линии (модем), либо выделенного GSM канала. Данные на диспетчерском пульте отражают все текущие параметры работы котельной и сигнализируют в случае отклонения от заданных параметров.

Кроме того, в котельной предусмотрена установка автоматической блочной водоподготовительной установки (Na-катионирование), система подачи и распределения газа, ГРУ (или ГРПШ), коммерческие приборы учета (тепла, газа, электроэнергии, исходной и горячей воды) изолированные самонесущие дымовые трубы (в виде опции с шумоглушителями), клапаны управления двух или трех ходовые, система автоматического пожара тушения, основанная на порошковых модулях.

3. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Настоящий материал разработан на основе «Концепции реформы жилищно-коммунального хозяйства в Российской Федерации», одобренной Указом Президента Российской Федерации от 28 апреля 1997 г. N 425, Указа Президента Российской Федерации от 7 мая 2012 года N 600 "О мерах по обеспечению граждан Российской Федерации доступным и комфортным жильем и повышению качества жилищно-коммунальных услуг", а также Федерального закона об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты российской федерации, принятый Государственной Думой11 ноября 2009 года.

В соответствии с указанными документами важнейшим звеном реформирования жилищно-коммунального хозяйства должно стать снижение издержек на производство услуг. Экономической основой осуществления этого процесса является энергоресурсосбережение.

Конечной целью энергоресурсосберегающей политики в жилищно-коммунальном хозяйстве - сокращение затрат на содержание и эксплуатацию жилья и, соответственно, смягчение для населения процесса реформирования системы оплаты жилья и коммунальных услуг при переходе на режим безубыточного функционирования.

Основными методами достижения указанных целей являются:

-переход к эффективным энергосберегающим архитектурно-строительным системам и инженерному оборудованию в жилищно - коммунальном строительстве;

-внедрение приборного учета и регулирования потребления тепловой энергии, воды и газа, организация взаиморасчетов за потребление ресурсов по показаниям приборов;

-создание экономического механизма, стимулирующего процесс энергоресурсосбережения;

-совершенствование систем тарифов, стандартизации, сертификации и метрологии, направленных на энергоресурсосбережение.

3.1 Общие положения программы

Энергосбережение, как новое направление в экспериментальном в строительстве, а в целом в науке и технике, появилось во всем мире после мирового энергетического кризиса 1974 года.

Нашу страну, как обладателя огромного энергетического потенциала в виде полезных ископаемых, энергетический кризис затронул мало. В то время как ведущие страны мира приложили все силы для создания энергоэффективных зданий и в целом энергоэффективных технологий, в нашей стране продолжалось строительство панельных не утепленных зданий, продолжалось сжигание твердого и газообразного топлива с низким КПД.

Но сегодня наблюдается значительное несоответствие между потребностью в топливно-энергетических ресурсов, их запасами или процентом добычи в различных регионах. Происходит ис тощение запасов топлива. С 1990 года страна в расчете на единицу национального дохода продолжает слишком много расходовать топлива, электроэнергии, металла. Энергоемкость национального дохода у нас в 2,5 раза больше, чем например в Финляндии.

В связи с перечисленными негативными явлениями в энергосбережении необходимо, чтобы максимально возможное снижение затрат энергии на работу систем теплоснабжения и вентиляции было одной из основных задач, решаемых при проектировании-и эксплуатации этих систем.

Однако экономия энергии не может быть целью, проекта: целесообразность осуществления любого энергосберегающего мероприятия должна быть экономически выгодна с хозяйственной точки зрения.

Все энергосберегающие мероприятия могут быть объединены в две группы:

Снижающие расход энергоресурсов при выполнении технологических процессов и экономящие энергоресурсы, расходуемые в жилищно-коммунальном хозяйстве и общественных зданиях и при обеспечении условий для выполнения техпроцессов.

Первая группа включает переход на энергосберегающие технологические процессы и оборудование (при их совершенствовании), утилизацию вторичных энергоресурсов для использования в технологических нуждах или для получения низкопотенциального тепла.

Во вторую группу энергосберегающих мероприятий входят использование геотермальных источников тепла, солнечной энергии и других нетрадиционных возобновляемых источников в зданиях различного назначения, оптимизация уровня тепловой защиты зданий, снижение потерь тепла неизолированными теплопроводами, повышение КПД котельных, устройство прерывистого или регулируемого в нескольких уровнях теплоснабжения, совершенствование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, диспетчеризация и автоматизация работы всех систем.

Все мероприятия, разделяют на малозатратные, среднезатратные и крупнозатратные.

В каждом конкретном случае необходимо разрабатывать систему мероприятий с учетом территориальных и климатических особенностей, с учетом планировки, архитектурного решения и назначения здания. Возможны случаи, когда мероприятие экономически целесообразное в одних условиях, окажется не эффективным в других.

Следовательно, в каждом конкретно случае необходимо проведение энергоаудита и оценку экономической целесообразности предлагаемого решения.

В проекте предлагаются решения для повышения энергоэффективности - внедрения автоматического регулирования отпуска тепла (это средне-затратное мероприятие), и системы климатизации (крупно-затратное мероприятие).

3.2 Основные направления энергоаудита

Энергоаудит - это анализ состояния существующего или проектируемого объекта или инженерной системы, с определением негативных и позитивных сторон.

Проведем анализ эффективности использования ресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве.

В настоящее время деятельность жилищно-коммунального хозяйства в городе Тула сопровождается очень большими потерями ресурсов, как потребляемых самими коммунальными предприятиями, так и предоставляемых потребителям воды, тепловой и электрической энергии.

Фактическое удельное потребление воды в расчете на одного жителя превышает установленные в регионах и в городах нормативы в 1,5-2 раза, а удельное потребление - в 2-3 раза.

Договоры на фактическую поставку тепла и воды, составленные на основе расчетов по нормативам, отражают объемы реализации, которые часто отличаются от фактического потребления.

На современном этапе действующий в отрасли хозяйственный механизм не стимулирует снижение затрат.

Тарифы формируются по фактической себестоимости. При этом все непроизводительные расходы, связанные с процессом производства услуг, а также потерями воды и тепла при их транспортировке, перекладываются на потребителя. В итоге происходит как завышение тарифов, так и объемов реализации.

Выход из этой ситуации может быть только один - полная или частичная замена устаревшего оборудования и изношенных основных фондов.

Но наши предприятия не имеют ни ощутимых стимулов, ни финансовых возможностей по замене фондов и оборудования. Вместо ежегодной замены 3-4% сетей перекладывается 0,3 - 0,8% их общей длины, что ведет к увеличению количества аварий и повреждений.

В существующем жилищном фонде Российской Федерации значительную долю, в некоторых регионах до 80%о, составляют дома старого сборного железобетона, являющиеся по проектным данным самыми энергорасточительными сооружениями.

Теплопотери в таких домах почти всегда на 20 - 30 % выше проектных из-за низкого качества строительства и эксплуатации.

Наиболее значительные теплопотери происходят через наружные стеновые ограждения (вспомним расчет теплопотерь), они составляют 42 и49 % для пяти- и девятиэтажных зданий, а через окна около 35%>. Дополнительные теплопотери вызывает также промерзание наружных ограждающих конструкций зданий.

Существенные потери тепла и ресурсов происходят при эксплуатации инженерных систем и оборудования.

Некоторые котельные и индивидуальные отопительные установки крайне не экономичны по использованию топлива. Существуют котельные, которые работают на твердом топливе, что требует также и больших затрат труда. Они характеризуются устаревшими конструкциями, отсутствием автоматического регулирования и средств контроля.

Во многих котельных очень плохо идет водоподготовка, что в целом увеличивает расход топлива более чем на 12,5%. В некоторых котельных водоподготовка отсутствует совсем.

Если обратить внимание на тепловые сети, то их суммарная протяженность составляет примерно 125000 км (в двухтрубном исчислении). Все эти сети имеют теплоизоляцию не высокого качества (как правило, это минеральная вата), теплопотери через которую составляют никак не меньше 15 -20%. При наружной прокладке тепловых сетей даже эта изоляция служит очень не долго, быстро разрушается под воздействием внешних факторов.

Велики также потери воды в тепловых сетях через свищи, образующиеся по причине наружной и внутренней коррозии. Потери тепла, связанные с утечками, можно оценить в 10 -15%. Резкое увеличение потерь происходит при аварии в сетях теплоснабжение при канальной прокладке или прокладке в траншеях. На определение места утечки уходит много времени.

Централизованное горячее водоснабжение осуществляется в значительной мере через центральные тепловые пункты (ДТП), обустроенные устаревшими водяными подогревателями.

Использование ЦТП для подогрева воды в системах горячего водоснабжения обуславливает значительную протяженность наружных трубопроводов от теплового пункта до жилого дома. Срок их службы из-за значительной внутренней коррозии в 2 -4 раза ниже нормативного.

Несмотря на признание необходимости энергоресурсосбережения одним из наиважнейших этапов реформы ЖКХ России, практическая реализация этого процесса сдерживается рядом нерешенных проблем:

-несовершенством нормативно-правовой базы, стимулирующей политику энергоресурсосбережения и привлекающей в эту сферу отечественные и иностранные инвестиции;

-неразвитостью отечественного рынка услуг по инвестированию, установке и обслуживанию энергоресурсосберегающей техники, монополизацией этой деятельности энергосберегающими организациями;

-недостаточно развитыми маркетинговыми услугами в области производства специального оборудования и, как следствие - перекосами в производстве и предложении отдельных его видов;

-неравномерным уровнем удовлетворения спроса на энергоресурсосберегающее оборудование в различных регионах;

искажением ценовых соотношений между стоимостью такого оборудования тарифами на энергоносители;

-несовершенством механизма стимулирования и финансирования инновационных процессов в ЖКХ, в том числе - возврата кредитов.

3.3 Мероприятия по повышению энергоэффективности объекта

Учитывая требования сегодняшнего дня, при проектировании жилого квартала закладываем в проект энергосберегающие мероприятия. Цель которых в том что бы создать объект безубыточного функционирования, т.е. сократить затраты на содержание и обслуживание при повышении условий комфортности в каждом отдельно взятом помещении.

Мероприятия можно разделить на мало-, средне-, крупно-затратные. Внедрение мало-затратных мероприятий должно быть осуществлено на этапе строительства, средне- и крупно-затратных можно осуществлять поэтапно

Мало-затратные мероприятия:

утепление наружных ограждений, повышение термического сопротивления за счет использования утеплителей с коэффициентом теплопроводности не менее 0,04 Вт/м2 С,

сокращение инфильтрации, за счет применения оконных и дверных блоков с коэффициентом тепопроводности не менее 0,66 Вт/м2 С,

для монтажа системы отопления и горячего водоснабжения внутри здания применяем металлопо-лимерные трубы,

используем отопительные приборы, легкие и прочные с хорошей теплоотдачей алюминиевые радиаторы, но на вводе в здание устанавливаем фильтр дополнительной очистки и умягчение теплоносителя,

при прокладке теплопроводов в не отапливаемых помещениях, подвалах и чердаках предусматриваем тепловую изоляцию,

при прокладке теплопроводов тепловой сети применяем тепловую изоляцию с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/м2 С, с предварительным нанесение на трубы (при подключении объекта к централизованному теплоснабжению протяженность тепловых сетей составляет 880 м в однотрубном исчислении),

-устанавливаем теплосчетчик - расходомер на систему теплоснабжения детского сада.

К средне-затратным мероприятиям второго этапа относим:

-внедрение узла регулирования отпуска тепла в местном тепловом пункте. Регулирование осуществляем в зависимости от температуры наружного воздуха, как для системы отопления, так и для горячего водоснабжения.

Приборы регулирования автоматические, оборудованы датчиками дистанционного управления, которые через управляющий блок и частотный преобразователь включают систему циркуляционных насосов фирмы «Грундфосс». Насосы имеют следующие достоинства - долговечны, низкий уровень шума, компактны, легко монтируются и обслуживаются.

Автоматический узел регулирования отпуска тепла является подготовительным этапом для внедрения системы климатизации.

К крупно-затратным мероприятиям, с учетом возможностей заказчика рекомендуем отнести монтаж системы климатизации с отключением его от централизованного теплоснабжения:

- установка индивидуального напольного котла,

-установка утилизаторов на систему искусственной вентиляции и геотермальную скважину радиогенного тепла,

Климатические условия города: средняя температура отопительного периода -2,9 градусов, наиболее холодного месяца -19,5 градусов, среднегодовое количество осадков 635,4 мм. Соответственно в г. Туле климатические условия составляют -3,8 градусов, -27 градусов, 502,6 мм.

В периметральной схеме, которая использована в данном здании, отопительные приборы гидравлически более зависимы, но эта схеме требует меньшего количества труб и обладает лучшей ремонтопригодностью. При этой схеме трубы укладываются в лотках и могут обслуживаться. В этом случае могут быть использованы не только металлопластиковые грубы, но и обьжновенные стальные. Независимость развязки трубопроводов от других квартир предполагает возможность индивидуального проектирования отопления каждой квартиры.

Поквартирные вводы могут объединяться коллекторами на лестничной площадке в приборном щите с поквартирными теплосчетчиками. В этом случае приборные щиты всех этажей объединяются подающим и обратным стояками системы отопления, связанные через дымовой узел учета тепла с теплосетью. Отопительные приборы каждой квартиры присоединены к подающему и обратному стоякам через поквартирный теплосчетчик, расположенный на кухне. Квартиры обслуживаются четырьмя подающими и четырьмя обратными стояками. Дополнительные стояки обслуживают лестничные клетки и лифтовой холл.

В настоящее время технологии теплоснабжения, использующие тепловые насосы, применяются практически во всех развитых странах мира. Преимущества технологий, использующих тепловые насосы, в сравнение с их традиционными аналогами связаны не только со значительными сокращениями затрат-энергий в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также новыми возможностями в области повышения степени автономности систем теплоснабжения. В России, в рамках описываемого проекта, фактически впервые была построена теплонасосная система горячего водоснабжения многоэтажного жилого дома.

Установка для подготовки горячего водоснабжения расположена в подвале здания. Она включает в себя следующие основные элементы:

парокомнрессионные теплонасосные установки (ТНУ);

баки-аккумуляторы горячей воды;

система сбора низкопотенциальной тепловой энергии фунта и низкопотенциального тепла удаляемого вентиляционного воздуха;

циркуляционные насосы, контрольно-измерительную аппаратуру.

Основным теплообменным элементом системы сбора являются вертикальные грунтовые теплообменники коаксиального типа, расположенные снаружи по периметру здания. Грунт поверхностных слоев земли фактически представляет собой тепловой аккумулятор неограниченной емкости, тепловой режим которого формируется под воздействием двух факторов: солнечной радиации и потока радиогенного тепла, поступающего из земных недр. Температурный режим слоев фунта, расположенных ниже глубин проникновения тепла солнечной радиации, формируется только под воздействием тепловой энергии, поступающей из недр земли практически не зависит от сезонных, а тем более суточных изменений параметров наружного климата. Таким образом, на сравнительно небольшой глубине от поверхности имеются слои грунта, температурный потенциал которых в холодное время года значительно выше, чем у наружного воздуха.

3.4 Оценка результатов предлагаемых мероприятий

Энергетическая эффективность оценивается уровнем теплозащиты, т.е. теплоустойчивостью ограждающих конструкций.

Теплоустойчивость это свойство конструкции, определённое отношение колебаний внутренней амплитуды температур к колебаниям наружной амплитуды.

Отношение температуры внутренней к температуре внешней одинаково, когда конструкция теплоустойчива.

Для оценки энергоэффективности составляют энергетический паспорт здания - это документ, который содержит геометрические, энергетические теплотехнические характеристики и нормативные требования, определяющиеся исходя из проекта.

Пользуясь паспортом можно сравнить фактические и проектные данные, как при строительстве, так и на любом сроке эксплуатации. Удельная тепловая характеристика здания показывает соответствие общим тепловым потерям по зданию.

Тепловая эффективность здания характеризуется удельной энергией на отопление, горячее водоснабжение и т. д.

Стандарт предусматривает три уровня теплозащиты пониженный, средний в высокий.

Пониженный - когда фактический расход на 20 % ниже нормы;

Средний - расход тепловой энергии соответствует нормативам;

Высокий - показатель энергоэффективности, когда реальный выше стандартного.

Все предлагаемые мероприятии вынесенные на лист 5 ведут к повышения энергоэффективности здания.

Например установка клапана 25с991нж (КРУ) позволяет регулировать параметры теплоносителя как для всех потребителей в целом, так и для каждого потребителя в частности. Он позволяет регулировать температуру в помещение (которая необходима потребителю), количество подаваемого теплоносителя с целью экономии тепловой энергии.

Использование металлопластиковых труб позволяет снизить потери тепла на открытых участках трубопровода. Так же они более просты при монтаже отопительного оборудования.

Система горячего водоснабжения в здание является закрытой, передача теплоты осуществляется через водо - водяной теплообменник.

Система аккумулирования тепла солнечной радиации в основание здания позволяет сделать независимое здание от внешних факторов. Данные технологии в России практически не используются, так как они являются достаточно дорогими и требуют для их обслуживания квалифицированный персонал.

4. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

4.1 Основные положения

Охрана окружающей среды - это комплекс мер, предназначенных для ограничения негативного влияния человеческой деятельности на живую и неживую природу.

Громадные количества СО2 потребляются при фотосинтезе и поглощаются мировым океаном. Этот газ поступает в атмосферу благодаря производственной деятельности человека. За последние 100 лет содержание СО2 в атмосфере возросло на 10%, причём основная часть (360 млрд. т) поступила в результате сжигания топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся то в ближайшие 50-60 лет количество СО2 в атмосфере удвоится и может привести к глобальным изменениям климата.

Сжигание топлива - основной источник загрязняющих газов (СО, NO, SО2). Диоксид серы окисляется О2 воздуха до SО3 в высших слоях атмосферы, который взаимодействует с парами Н2О и NH3, а образующиеся при этом H2SО4 и (NH4)2SО4 возвращаются на поверхность Земли вместе с атмосферными осадками.

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические заводы.

Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.

4.2 Расчет вредных выбросов и определение высоты дымовой трубы

При искусственной тяги дымовая труба выводит продукты сгорания в более высокие слои атмосферы, чтобы улучшить условия рассеивания их в воздухе до уровня концентрации, и когда они становятся безопасными для окружающей среды.

Для правильного и надежного определения высоты дымовой трубы и обеспечения допустимых концентрации вредных выбросов, необходимо рассчитать их суммарную величину.

Определяем количество смеси углерода, выбрасываемого в атмосферу при сжигании газообразного топлива, г/с, по формуле

Мсо= СН * В * ун * (1 - q /100), (72)

где СН - коэффициент, характеризующий выходы окиси углерода при сжигании газообразного топлива, г/м;

ун - поправочный коэффициент, учитывающий влияние режима горения на выходе смеси углерода. При нормальной эксплуатации котла и нормальных значениях коэффициента избытка воздуха на выходе из топки принимаем равной 1;

В - расход топлива, мЗ/с;

q - потеря теплоты от механического недожога, %;

Мсо=9,3- 0,02- 1- (1-0/100)

Мсо=0,186г/с.

Определяем количество окислов азота в пересчете на NО2, выбрасываемьгх в атмосфер) при сжигании газообразного топлива, г/с, по формуле

MNО2 = 0,034- в1 • K • Вр- Qch * (1-q4 /100) * (1- в2 • г) • в3 (73)

где в1 - безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества сжигания топлива на выходе;

k - коэффициент, характеризующий выход окислов азота на 1 МДж теплоты в топливе, г/МДж;

в2- коэффициент характеризующий эффективность воздействия газов в зависимо ста от условия подачи их в топку;

г - степень рециркуляции дымовых газов, %, расхода дутьевого воздуха;

в3 - 1, для прямоточных горелок в 3=0,85, для котлов с паропроизводительностью

К - коэффициент характеризующий выход окислов азота на одну тонну сожженного условного топлива в зависимости от номинальной и действительной производительности котлов, кг/т. определяется по формуле

К = (2,5 * (Q / 20)) + QНОМ, (74)

где Q и QHOM - номинальная и действительная производительность котла, Г кал/ч.

К = (2,5 * (1,1/20)+1,1)= 1,24;

MNO2 = 0,034 • 1 • 1,24 • 0,02- 37300 • (1-0/100) • (1-0) • 1=31,5 г/с.

Определив количество выбрасываемых вредных выбросов, переходим к расчету высоты дымовой трубы из условия отвода газов и рассеивания их в атмосфере.

В соответствии с заданием в дипломном проекте принята к установке БМК - 5,0, в комплекте оборудования которой предусмотрена установка трех дымовых труб высотой 21 м каждая.

5. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

5.1 Эксплуатация и технический контроль на энергетических объектах

Системы теплофикации и централизованного теплоснабжения являются важным звеном энергетического хозяйства и инженерного оборудования городов и промышленных районов. Для организации эксплуатации этих систем в крупных городах и промышленных районах создаются специальные предприятия - Тепловые сети (Теплосеть). В населённых пунктах, в которых объём работ по эксплуатации тепловых сетей недостаточен для создания специальной организации Теплосети, эта работа осуществляется одним из цехов источника теплоснабжения на правах самостоятельного подразделения.

Основной задачей эксплуатации является организация надёжной, бесперебойной подачи тепловым потребителям теплоты требуемых параметров.

Для этого необходимы:

а) согласованная работа источников теплоты, тепловых сетей и теплопотребляющих установок абонентов;

б) правильное распределение теплоносителя по потребителям и приборам теплопотребления и учёт отпущенной теплоты;

в) тщательное наблюдение за оборудованием теплоподготовительных установок источников теплоты и тепловых сетей, своевременное выявление слабых участков, их исправление или замена, систематическое проведение ревизии и ремонта оборудования, обеспечение быстрой ликвидации и локализации аварий и отказов;

г) организация систематического контроля за состоянием оборудования теплопотребляющих установок и за режимом их работы.

Постоянное внимание должно уделяться совершенствованию оборудования системы теплоснабжения, методов эксплуатации, повышению производительности труда эксплуатационного персонала, обеспечению условий для своевременной тепловой нагрузки ТЭЦ, лучшего использования теплоносителя у абонентов, увеличения комбинированной выработки электрической энергии.

Эксплуатационный персонал Теплосети должен руководствоваться в своей работе Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей, Правилами техники безопасности при обслуживании тепловых сетей, Инструкциями Главтехуправления Минэнерго РФ по эксплуатации тепловых сетей, противопожарным требованиям и другими действующими правилами, инструкциями и руководящими указаниями, издаваемыми Минэнерго РФ и Госгортехнадзором.

Сфера деятельности предприятия Теплосеть регламентируется границами обслуживания и балансовой принадлежностью участков тепловой сели.

Такими границами обычно являются, с одной стороны, запорные выходные задвижки магистрали на коллекторе источника теплоты (ТЭЦ или котельной), с другой стороны, входные задвижки теплосети на групповых или местных тепловых подстанциях промышленных предприятий и жилых микрорайонов или на абонентских вводах..

В соответствии с ГОСТ 13377-75 под надёжностью понимается способность системы выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах, в течение требуемого срока работы.

Причиной нарушения надёжности системы теплоснабжения являются различные аварии и отказы.

Под аварией понимается случайное повреждение оборудования, отражающееся на теплоснабжении потребителей.

Под отказом понимается событие, заключающееся в нарушении работы оборудования. Таким образом, не всякий отказ является аварией. Аварией называется отказ, отражающийся на теплоснабжении потребителей. При современной, весьма разнообразной структуре тепловой нагрузки, обеспечиваемой единой системой теплоснабжения, тепловые сети должны находиться в работе круглосуточно и круглогодично. Выключение их из работы для проведения ремонта может допускаться только на ограниченный срок. В этих условиях особое значение приобретает надёжность системы теплоснабжения.

Наиболее слабое звено системы теплоснабжения в настоящее время - водяные тепловые сети, основная причина этого - наружная коррозия подземных теплопроводов, в первую очередь подающих линий водяных тепловых сетей, на которых приходится свыше 80% всех повреждений.

Значительную часть отопительного периода, а также в течение всего неотопительного периода температуры воды в падающей линии водяной тепловой сети поддерживаются обычно на уровне 70 -80°С. При этой температуре в условиях повышенной влажности окружающей среды процесс коррозии проходит особенно интенсивно, так как тепловая изоляция и поверхность стальных трубопроводов находятся во влажном состоянии, а температура поверхности достаточно высока.

Процессы коррозии существенно замедляются, когда поверхность трубопроводов сухая. Поэтому целесообразно в неотопительный период проводить систематическую сушку тепловой изоляции подземных теплопроводов путём эпизодического повышения температуры в подающей линии тепловой сети до 100°С и поддержания этой температуры в течение сравнительно длительного периода (примерно 30 -40 ч). Наружная коррозия особенно интенсивна в местах подтопления или увлажнения теплоизоляционной конструкции, а также в анодных зонах теплопроводов, подвергающихся действию блуждающих токов. Выявление в процессе эксплуатации коррозийно-опасных участков подземных теплопроводов и устранение источников коррозии является одним из эффективных методов увеличения долговечности тепловых сетей и повышения надёжности теплоснабжения.

Основные задачи эксплуатационной службы состоят в обеспечении надежной и бесперебойной работы оборудования котельной установки и повышения её экономичности. Для выполнения этих задач необходимо сосредоточить внимание на главных вопросах.

К ним относятся прежде всего правильный подбор, расстановка и постоянное повышение квалификации кадров. Выполнение этих мероприятий должно базироваться на научной организации труда и способствовать неуклонному повышению её производительности. Персонал котельной должен четко знать и точно выполнять все требования правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов Госгортехнадзора РФ, а также правила технической эксплуатации электростанций и сетей, правила техники безопасности при обслуживании теплосилового оборудования электростанций, правила безопасности в газовом хозяйстве и другие официальные правила и инструкции.

К самостоятельной работе в качестве машиниста котельного агрегата могут допускаться лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обученные по соответствующей программе и имеющие удостоверение квалификационной комиссии на право обслуживания котлов. Повторная проверка зданий этих лиц должна проводиться периодически, не реже одного раза в 12 месяцев, а также при переходе на другое предприятие или на обслуживание котлов другого типа или при переводе обслуживаемых котлов с твердого топлива на жидкое или газообразное. При переводе персонала на обслуживание котлов, работающих на газообразном топливе, проверка знаний должна производиться в порядке, установленном «Правилами безопасности в газовом хозяйстве»

Инженерно-технические работники, имеющие непосредственное отношение к эксплуатации котельных агрегатов, проходят проверку знаний правил Ростехнадзора и правил безопасности в газовом хозяйстве периодически, но не реже одного раза в три года.

Большое значение в организации эксплуатации имеют составление технически обоснованных планов работы котельных и безусловное их выполнение. Эти планы должны составляться с учетом внедрения новой техники, механизации и автоматизации производства.

Одна из основных задач в этих планах - снижение себестоимости вырабатываемого тепла за счет более полного использования внутренних резервов сокращения удельных расходов топлива. тепла, снижения потерь топлива, электроэнергии и воды, сокращение числа обслуживающего персонала за счет внедрения механизации и автоматизации технологических процессов, совмещения профессий.

Для обеспечения надежной работы оборудования котельной имеют большое значение соблюдение графиков планово-предупредительных ремонтов, своевременное обеспечение котельного хозяйства необходимыми материалами и запасными частями, а также повышенное качества ремонта и сокращение сроков простоя оборудования в ремонте.

Организация контроля работы оборудования, создание системы технического учета и отчетности - важное условие, обеспечивающее оптимальные эксплуатационные режимы работы котельной установки. Систематический контроль за исправностью работающего оборудования позволяет своевременно обнаружить повреждения и устранить их в кратчайшие сроки. В соответствии с требованиями Госгортехнадзора РФ персонал котельной обязан систематически, в установленные сроки, проверять исправное действие предохранительных клапанов, продувать манометры и водоуказательные проборы, проверять исправность всех резервных питательных насосов путем кратковременного их пуска. Контроль работы оборудования также предусматривает проверку на отсутствие парения или течи в агрегатах, арматуре и фланцевых соединениях, исправность конденсационных горшков (автоматических конденсатоотводчиков), состояние (плотность) обмуровки и исправность тепловой изоляции трубопроводов и горячих поверхностей оборудования, а также наличие смазки у вращающихся механизмов.

Автоматизация - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность персонала, повышает надёжность и долговечность машин, даёт экономию материалов, улучшает условия труда и технике безопасности.

Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировки, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действиями.

Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный груд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.

По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузки). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.

Автоматизация параметров даёт значительные преимущества:

обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности труда;

приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала;

увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара;

повышает безопасность труда и надёжность работы оборудования;

увеличивает экономичность работы парогенератора.

Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, технологический контроль, технологические блокировки и сигнализацию.

Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.)

Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пускать и останавливать парогенераторную установку, а так же переключать и регулировать её механизмы на расстоянии, с пульта, где сосредоточены устройства управления.

Теплотехнический контроль за работой парогенератора и оборудования осуществляется с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, протекающих в парогенераторной установки, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещаются на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения и обслуживания.

Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при пусках и остановках механизмов парогенераторной установки, а так же в случаях срабатывания технологической защиты.

Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспечивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.

Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования (в работе, остановлено и т.п.) предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния парогенератора и его оборудования. Применяется звуковая и световая сигнализации.

Эксплуатация котлов должна обеспечивать надёжную и безопасную выработку пара требуемых параметров и безопасные условия труда персонала. Для выполнения этих требований эксплуатации должна вестись в точном соответствии с законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности, в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов» Ростехнадзора, «Правилами технической безопасности электрических станций и сетей». «Правилами технической эксплуатации установок и тепловых сетей» и др.

На основании указанных материалов для каждой котельной установки должны быть составлены должностные технологические инструкции по обслуживанию оборудования, ремонту, технике безопасности, предупреждению и ликвидации аварий и т.п.

Должны быть составлены технические паспорта на оборудования, исполнительные, оперативные и технологические схемы трубопроводов разного назначения. Знание инструкций, режимных карт работы котла и указанных материалов является обязательным для персонала. Знания обслуживающего персонала должны систематически проверяться.

Эксплуатация котлов производится по производственным заданиям, составленным по планам и графикам выработки пара, расхода топлива, расхода электроэнергии на собственные нужды, обязательно ведётся оперативный журнал, в который заносятся распоряжения руководителя и записи дежурного персонала о работе оборудования, а так же ремонтную книгу, в которую записывают сведения о замеченных дефектах и мероприятиях по их устранению.

Должны вестись первичная отчётность, состоящая из суточных ведомостей по работе агрегатов и записей регистрирующих приборов и вторичная отчётность, включающая обобщённые данные по котлам за определённый период. Каждому котлу присваивается свой номер, все коммуникации окрашиваются в условный цвет, установленный ГОСТом.

Установка котлов в помещении должна соответствовать правилам Ростехнадзора. требования технике безопасности, санитарно-техническим нормам, требования пожарной безопасности.

5.2 Требования по технике безопасности и противопожарной защиты на энергетических объектах

На энергетических предприятиях установлена и действует четкая система подготовки и обучения персонала безопасным методам труда, подготовки рабочих мест при выполнении ремонтных и эксплуатационных работ с целью исключения производственного травматизма. Положения этой системы нашли отражение в следующих действующих нормативных документах, знание и выполнение которых являются обязательными для всего персонала энергетических предприятий:

-«Руководящие указания по организации работы с персоналом на энергетических предприятиях и в организациях»;

отраслевые правила техники безопасности для персонала;

производственные инструкции и инструкции по охране труда и технике безопасности для рабочих мест на предприятиях;

«Правила Ростехнадзора»;

«Правила безопасности в газовом хозяйстве» и т. д.

Руководствуясь этими нормативными документами, работу по охране труда и технике безопасности на электростанциях возглавляют директор и главный инженер, а организуют служба или инженер по технике безопасности, начальники цехов и их заместители, инженерно-технические работники и мастера цехов и участков.

Знание, грамотное и четкое выполнение правил и производственных инструкций должны обеспечить машинистам котлов, энергоблоков и другому эксплуатационному персоналу надежную и безаварийную эксплуатацию оборудования и безопасную работу.

Производственные инструкции для отдельных рабочих мест составляются на базе многолетнего положительного опыта, накопленного передовыми предприятиями отрасли.

Системой организации ремонтных работ на электростанциях предусмотрено, что все работы на действующем или остановленном в ремонт оборудовании, когда требуется выполнение отключений, переключений и других технических мероприятий по подготовке рабочих мест к ремонту, следует выполнять по наряду.

В наряде указываются необходимые меры безопасности и лица, ответственные за безопасность работы: выдающий наряд (начальник цеха или его заместитель), руководитель работ (мастер), производитель работ (бригадир), дежурный, подготавливающий рабочее место, допускающий к работам (начальник смены цеха) и члены бригады.

За правильность, полноту мер безопасности, указанных в наряде, и их полное выполнение при подготовке рабочих мест несет ответственность выдающий наряд, руководитель работ и дежурный. За соблюдение мер безопасности в процессе работы отвечают руководитель работ, производитель работ и члены бригады.

В наряд вносится также перечень работ, время их начала и окончания. После окончания работ рабочее место убирается, производитель работ сдает наряд дежурному и наряд закрывается. Только после закрытия наряда дежурный персонал имеет право делать переключения и вводить оборудование в работу. Наряд оформляется в двух экземплярах: один экземпляр наряда постоянно до закрытия хранится у дежурного, второй - у производителя работ.

При проведении капитальных и средних ремонтов оборудования и замене крупных узлов (пароперегревателей, водяных экономайзеров, воздухоподогревателей, газоходов и др.) должен быть разработан проект организации работ (ПОР), обязательным разделом которого является

раздел по технике безопасности. В проекте указываются правила применения грузоподъемных механизмов, порядок страховки и транспортировки грузов, последовательность монтажа дополнительных временных площадок и ограждений проемов, меры безопасности при проведении совмещенных работ. Проект организации работ рассматривается и утверждается главными инженерами электростанции и ремонтного предприятия.

Обязательными для всего персонала электростанций являются действующие отраслевые «Правила техники безопасности при эксплуатации теплотехнического оборудования электростанций и тепловых сетей», знание которых проверяется у рабочего и дежурного персонала ежегодно. В этих правилах отражены требования к оборудованию, к территории предприятий, изложены правила безопасности труда при выполнении встречающихся видов работ, учтены требования Госгортехнадзора, санитарных норм и других руководящих материалов.

Помещения котельных и турбинных цехов электростанций по опасности поражения людей электрическим током относятся к помещениям с повышенной опасностью. Все электродвигатели, электрические сборки, щиты, оболочки кабелей должны иметь надежные заземления, присоединенные к стационарному контуру заземления. При производстве ремонтных работ на вращающихся механизмах (насосах, мельницах и т. д.) питающие кабели должны быть отсоединены и на них наложено переносное заземление.

Если кабели от электродвигателей не отключаются, переносные заземления накладываются в сборках на масляных выключателях, рубильниках, автоматах и принимаются другие меры, препятствующие ошибочному включению отключающегося устройства (запирание рукояток на замок, установка изолирующих прокладок, вывешивание запрещающих плакатов и т.д.).

Стационарное освещение помещений и площадок обслуживания котлов выполняется напряжением 220В закрытыми светильниками на высоте, недоступной для персонала. Переносное освещение при производстве ремонтных работ допускается только на напряжение 12В.

Производственный персонал электростанций должен быть практически обучен приемам освобождения человека, попавшего под напряжение, от действия электрического тока и оказания ему доврачебной помощи. Если пострадавший не дышит или дышит слабо, редко, судорожно, необходимо делать искусственное дыхание. Самым эффективным считается способ искусственного дыхания с одновременным наружным массажем сердца, изучаемый на специальных манекенах.

Характерными травмами в котельных являются ожоги горячей водой, паром, горячей пылью, падение людей с высоты, различные ушибы.

Причинами травматизма являются преимущественно нарушения правил безопасности: люди падают с высоты при неогороженных проемах, пользуясь случайными подставками, вставая на перила и ограждения и т. д. На людей падают предметы и инструмент, брошенные без надзора на площадках или недостаточно закрепленные, неправильно застропленные, уложенные на случайные подставки. Причинами ожогов могут быть плохо опорожненные от горячей воды и пара участки трубопроводов и сосудов, незалитая тлеющая пыль, случайные выбросы воды, пара, пыли.

На каждом предприятии должен быть оперативный план пожаротушения, один экземпляр которого передается в закрепленную пожарную часть для руководства при возможных пожарах и отработки взаимодействия с персоналом электростанции при проведении совместных учений.