Проект системи теплопостачання житлово-промислового району міста Донецьк

Работа из раздела: «Физика и энергетика»

Пояснювальна записка

до дипломного проекту на тему:

Проект системи теплопостачання житлово-промислового району міста Донецьк

Вступ

Метою дипломного проекту є розроблення водогрійної котельні для забезпечення потреб опалення, вентиляції та гарячого водопостачання житлового району міста та технологічного навантаження підприємства.

Актуальність роботи полягає в тому, що на сьогодні більша частина будинків житлових районів мають застаріле обладнання, яке не відповідає сучасним вимогам і потребам населення нашої держави. Через те виникає потреба у створенні сучасного обладнання, яке відповідає європейським стандартам і зможе повністю забезпечувати зростаючі потреби населення у тепло - та водопостачанні.

В основу даного проекту покладено створення водогрійної котельні, яка зможе при економії електроенергії та палива, працюючи максимально ефективно, забезпечити житловий район опаленням та гарячим водопостачанням.

Для реалізації вирішенні такі задачі :

- розраховані теплові навантаження в системі теплопостачання житлового району;

- знайдені витрата та температури мережної води в прямій та зворотній магістралях;

- розрахована теплова схема котельні з водогрійними котлами;

- визначена собівартість теплоти, відпущена від котельні;

- описані виробничі шуми, їх негативний вплив на людину, колективний та індивідуальний захист від них;

- обґрунтоване техніко - економічне проектування котельні;

- виконані монтажні креслення котельні;

При дотриманні всіх розрахунків, дана водогрійна система зможе більш повно задовольнити потреби населення даного району у опаленні та гарячому водопостачанні.

Анотація

Даний проект містить розрахунок теплових навантажень в системі теплопостачання житлового району на 48 будинків, знайдені графіки залежності теплових навантажень опалення, вентиляції та гарячого водопостачання району від температури зовнішнього повітря, графік залежності температур і витрати мережної води від температури зовнішнього повітря, графік річної сумарної витрати теплоти.

Обгрунтована та сформульована система технічних рішень зі створення котельні, виконаний розрахунок теплової схеми котельні з техніко - економічним показником ефективності її роботи, здійснений вибір енергетичного обладнання котельні, викреслена розгорнута схема котельні, план та повздовжній розріз.

Розглянуті питання з охорони праці.

Розрахунково - пояснювальна записка містить :

сторінок тексту, таблиць, рисунків.

Графічна частина виконана на 4 листах формату А1

Техніко-економічне обґрунтування проектування котельні

Проектом передбачено будівництво і введення в експлуатацію котельні для забезпечення гарячого водопостачання житлового фонду і громадських приміщень в місті Луганську.

Котельна-є приватною власністю.

Інвестиції передбачено за рахунок власників.

Наша комунальна система менш ефективна ніж в країнах Євросоюзу,більш енергоємна та затратна. Тому слід врахувати досвід країн Європи ефективного безперебійного забезпечення мікрорайону опалення і гарячою водою.

В проекті обґрунтовано розміщення джерела теплоти згідно генерального плану розвитку мікрорайону. Максимальна зимова температура для системи опалення прийнята -25°С.

Середня температура зовнішнього повітря складає -1.6°С.Тривалість опалюваного сезону 180 діб. З урахуванням розвитку,мікрорайону ,збільшення чисельності міського населення проектом передбачено потужністю будівництво котельні 347,3 Мвт ,з теплоносієм гарячою водою з температурою 95°С.Тривалість роботи котельні 8400 годин/рік. Котельна працює на газі.

Забезпечення електроенергією,водою здійснюється з міських електричних та водопровідних мереж. Водовиділення здійснюється в міську систему стічних вод. Передбачено встановлення передової системи автоматизації керування теплотехнічними процесами.

Перелік умовних позначень, скорочень, термінів

Умовні позначення

- тепловий потік;

- коефіцієнт теплопередачі;

- площа поверхні;

- температурний перепад;

- температура;

- об'єм;

L - довжина;

В - ширина;

nо- тривалість опалювального періоду;

- витрата;

m- кратністьповітрообміну;

- теплоємність;

Н- напір;

N-потужність;

? -коефіцієнт корисної дії;

Р -тиск;

Індекси

Нижні:

в - вентиляція;

0 - опалення;

ГВП - гаряче водопостачання;

max-максимальне теплове навантаження;

в,сер - на вентиляцію середні;

х - холодна вода;

х.з. - холодна зимова вода;

г - гаряча вода;

х.в.о - хімводоочистка;

пер - перепуск;

рец - рециркуляція;

м - мережа;

мн - мережний насос;

в - вода;

Верхні:

річ - річні;

доб - добові;

год-годинні;

в.п - власні потреби;

ном - номінальна;

роб - робоча;

відп- відпущена;

д - дійсна;

м - мережа.

Скорочення

СНиП - Строительные нормы и правила;

ДБН - Державні будівельні норми;

МЗ -максимально зимовий період;

ТЗ-період точки «зламу»;

Л-літній період;

ВК - водогрійний котел;

Табл.. - таблиця;

Рис. - рисунок;

ТОА - теплообмінний апарат;

ХВО - хімводоочистка;

Визначення теплових навантажень в системі теплопостачання житлового району

Викреслюю план району, у відповідності із завданням у масштабі 1:30000 .

Рис

Поверховість забудов житлового района

- 2 - поверхова забудова

- 3 - поверхова забудова

- 4 - поверхова забудова

-5 - поверхова забудова

- 6 - поверхова забудова

- 7 - поверхова забудова

- 8 - поверхова забудова

9 - поверхова забудова

- 12 - поверхова забудова

- 16 - поверхова забудова

- 22 - поверхова забудова

Нумерую на плані району квартали району теплопостачання.

Визначаю загальну площу житлових споруд району, за формулою (3.1):

м2

де - густина (щільність) житлового фонду, м2/га, приймається в залежності від поверховості забудови /додаток 8/.

2.4. Визначаю максимальне теплове навантаження системи опалення житлових і громадських будівель, за формулою (3.3):

МВт

де - укрупнений показник максимального теплового потоку на опалення 1м2 загальної площі житлових споруд, Вт/м2 /додаток 9/; - коефіцієнт, що враховує тепловий потік на опалення громадських споруд, .

2.5. Визначаю максимальне теплове навантаження системи вентиляції громадських споруд, за формулою (3.4):

МВт

де- коефіцієнт, що враховує тепловий потік на вентиляцію громадських споруд; - для споруд, збудованих до 1985 року, - для споруд, збудованих після 1985 року.

2.6. Визначаю чисельність /кількість мешканців/ людей, що проживають у районі за формулою (3.2):

де - норма загальної площі на одного мешканця (людину), приймається м2/люд.

2.7. Визначаю середнє теплове навантаження на гаряче водопостачання житлових і громадських споруд, за формулою (3.5):

МВт

де - укрупнений показник середнього теплового потоку на гаряче водопостачання на одну людину, Вт/люд., /дод. 10/; - кількість людей.

Звожу результати розрахунку по кожному кварталу в таблицю 1.

Таблиця 1 Розрахункові теплових навантажень

Номер квар-тала	Площа квар-тала, га	Густина (щільність) житлового фонду, м2/га	Житлова площа кварталу, м2	Кількість мешканців, люд.	Теплові потоки, МВт
					Опалення	Вентиляція	ГВП	ГВП	Всього: 6+7+8
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	9,45	6800	64260	3213	6,47	0,52	1,2	0,768	8.19
2	28,5	3700	105450	5272,5	26.31	2,1	1,98	1,267	30.4
3	12,6	6300	79380	3969	7.99	0,64	1,49	0,954	10.12
4	17,1	4700	80370	4018,5	11.8	0,94	1,51	0,966	14.25
5	13,5	6800	91800	4590	9.25	0,74	1,72	1,101	11.7
6	9,45	7800	73710	3685,5	7.43	0,6	1,38	0,883	9.4
7	11,34	7800	88452	4422,6	8,9	0.71	1,66	1,062	10.75
8	10,8	7800	84240	4212	8.49	0.68	1,58	1,011	10
9	4,41	7500	33075	1653,75	3,33	0.27	0,62	0,397	10.75
10	8,1	7500	60750	3037,5	6,12	0.5	1,14	0,73	7,76
11	16,2	7800	126360	6318	12,7	1.02	2,3	1,472	16.02
12	13,5	7500	101250	5062,5	10,2	0.81	1,9	1,216	12,9
13	16,2	7800	126360	6318	12,7	1.02	2,3	1,472	16.02
14	16,2	7800	126360	6318	12,7	1.02	2,3	1,472	16.02
15	16,2	7500	121500	6075	12,2	0,98	2,2	1,408	15.4
16	17	7100	120700	6035	12,16	0,97	2,2	1,408	15,3
17	16,2	7800	126360	6318	12,73	1.02	2,3	1,472	14,94
18	16,2	750	121500	6075	12,24	0,98	2,2	1,408	16
19	15,7	7800	122460	6123	12,34	0,99	2,3	1,472	15,6
20	16,2	7500	121500	6075	12,24	0,98	2,2	1,408	15.4
Всього:	284,85	142500	1975837	98791,85	199.1	15.92	36,5	23,34	277

Визначаю максимальне теплове навантаження на гаряче водопостачання житлових і громадських споруд, за формулою (3.6):

МВт

Визначаю середнє теплове навантаження на гаряче водопостачання для неопалювального /літнього/ періоду, за формулою (3.7):

МВт

де - температура холодної водопровідної води для літнього періоду, оС; - температура холодної водопровідної води для опалювального (зимового) періоду, оС; - коефіцієнт, що враховує зміну витрати мережної води на гаряче водопостачання в неопалювальний період по відношенню до опалювального; для житлово-комунального сектора ; для курортних і південних міст ; для підприємств .

2.11. Визначаю максимальне теплове навантаження на гаряче водопостачання для неопалювального /літнього/ періоду, за формулою (3.8):

МВт

Визначаю теплові навантаження на опалення та вентиляцію для 5-ти характерних температур зовнішнього повітря , , , , , за формулами (3.9) та (3.10):

МВт

МВт

де - температура повітрі всередині приміщення, +18 оС; - розрахункова температура зовнішнього повітря на опалення, оС.

Визначаю теплове навантаження системи гарячого водопостачання (середнє і максимальне) на протязі опалювального періоду, як незмінні, незалежно від температури зовнішнього повітря.

Звожу результати розрахунків теплових навантажень в таблицю 2

Таблиця 2 Значення максимальних і середніх теплових навантажень в залежності від температури зовнішнього повітря

№ п/п	Позна- чення	Одиниця виміру	Тепловий потік при
			-24 оС	-10 оС	-1,8 оС	+2,8 оС	+8 оС	літо
1			1	0,66	0,47	0,36	0,238	-
2		МВт	199,1	132,73	93.86	72,055	47,4	-
3		МВт	15,92	10,6	7,48	5,73	3,79	-
4		МВт	36,5	36,5	36,5	36,5	36,5
5		МВт
6	Всього: 2+3+4	МВт	251,5	179,8	137,84	114,28	87,7
7	Всього: 2+3+5	МВт	302,6	230,93	188,94	165,39	138,8

Визначаю річну витрату теплоти:

- на опалення, за формулою (3.15):

ГДж/рік

- на вентиляцію, за формулою (3.16):

ГДж/рік

- на гаряче водопостачання, за формулою (3.17):

ГДж/рік

де - тривалість опалювального періоду, діб; - тривалість роботи системи гарячого водопостачання (ГВП) протягом року, год; - тривалість роботи вентиляційної системи протягом доби, год/добу; - середня температура зовнішнього повітря протягом опалювального періоду, оС.

Визначаю сумарну річну витрату теплоти на опалення, на вентиляцію та на ГВП, за формулою (3.18):

ГДж/рік

МВт/рік

Будую графік зміни теплових навантажень на опалення, ГВП та вентиляцію в залежності від температури зовнішнього повітря та графік зміни теплових навантажень протягом року.

Рис

Розрахунок витрати та температури мережної води в прямій та зворотній магістралях

Розрахунок витрат та температур мережної води на опалення

Визначаю температуру мережної води для 5-ти характерних температур зовнішнього повітря , , , , :

- в подавальному трубопроводі, за формулою (4.1):

оС

- після вузла змішування, за формулою (4.2):

оС

після системи опалення (опалювальних приладів), за формулою (4.3):

оС

де оС; оС;

; оС;

оС

- розрахункова температура мережної води перед системою опалення (на вході в опалювальні прилади), приймається в межах 95…105 оС.

Визначаю витрату мережної води на опалення у першому діапазоні (), за формулою (4.4):

кг/с

Визначаю витрату мережної води на опалення у другому діапазоні (), витрата є постійною і дорівнює розрахунковій, за формулою (4.5):

кг/с

Звожу результати визначення температур і витрат в таблицю 4.

Таблиця 4 Результати розрахунку температури і витрати мережної води на опалення в залежності від температури зовнішнього повітря

Позначення	Одиниця виміру	Температура і витрата мережної води при
		-24 оС	-10 оС	-1,8 оС	+2,8 оС	+8 оС
	оС	150	109,6	85,16	70	70
	оС	70	56,3	47,45	42,08	42,08
	оС	95	72,97	59,24	51,13	51,13
	кг/с	593,9	593,9	593,9	593,9	328

Будую графік зміни температури і витрати мережної води на опалення в залежності від температури зовнішнього повітря.

Розрахунок витрат та температур мережної води на гаряче водопостачання

Визначаю витрату мережної води на гаряче водопостачання, за формулою (4.6):

кг/с

Визначити температуру мережної води після підігрівника 1-го ступеню, за формулою (4.7):

оС

де - температура водопровідної води після підігрівника ГВП 1-го ступеня, оС, .

Визначаю витрату теплоносія і температури мережної води при . Розрахунок виконується в два етапи: попередній і кінцевий.

Попередній розрахунок ( оС):

Визначаю температурні напори 1-го і 2-го ступенів підігрівників при розрахунковому режимі (), за формулами (4.13) та (4.14):

оС

оС

Визначаю витрату водопровідної води на ГВП, за формулою (4.15):

кг/с

Визначаю теплопродуктивність підігрівників 1-го і 2-го ступенів, за формулами (4.16) та (4.17):

МВт

МВт

Повинна виконуватись умова .

Визначаю витрати мережної води, що проходить через підігрівників 1-го і 2-го ступенів, за формулами (4.18) та (4.19):

кг/с

кг/с

Визначаю параметр підігрівників 1-го та 2-го ступенів за формулою (4.12)

Визначаю теплопродуктивність 1-го ступеню, нехтуючи витратою мережної води через 1-й ступінь і приймаючи витрату нагрівної води через його рівною , температуру нагрівної води на вході в підігрівник 1-го ступеню, рівною , за формулою (4.20):

МВт

де визначаю за формулою (4.11)

Визначаю температуру водопровідної води після підігрівника 1-го ступеню, за формулою (4.21):

оС

Визначаю теплопродуктивність підігрівника 2-го ступеню, за формулою (4.22):

МВт

Визначити витрату мережної води через підігрівник 2-го ступеню, за формулою (4.23):

кг/с

Для попереднього розрахунку нехтую величиною недогріву підігрівнику 2-го ступеню, тобто приймаю

Визначаю витрату мережної води через підігрівник 1-го ступеню, за формулою (4.24):

кг/с

Визначаю температуру мережної води на вході в підігрівник 1-го ступеню, за формулою (4.25):

оС

На цьому попередній розрахунок закінчую.

Кінцевий розрахунок

Визначаю теплопродуктивність 1-го ступеню за формулою (4.20). В даному випадку витрати нагрівної і водопровідної води приймаються відповідно і .

МВт

Визначаю температуру водопровідної води після підігрівника 1-го ступеню, за формулою (4.21):

оС

Визначаю теплопродуктивність підігрівника 2-го ступеню, за формулою (4.22):

МВт

Визначаю витрату мережної води через підігрівник 2-го ступеню за формулою (4.26):

кг/с

Визначаю температуру мережної води на виході із підігрівника 2-го ступеню, за формулою (4.28):

оС

Визначаю витрату мережної води через підігрівник 1-го ступеню, за формулою (4.24):

кг/с

Визначаю температуру мережної води на вході в підігрівник 1-го ступеню, за формулою (4.25):

оС

Перевіряю теплову продуктивність 1-го і 2-го ступенів підігрівників за формулами (4.20)-(4.22). Якщо знайдені величини близько співпадають з даними попереднього розрахунку, то розрахунок закінчено. В протилежному випадку знову провести уточнюючий розрахунок за вищенаведеною методикою.

- Визначаю теплопродуктивність 1-го ступеню:

МВт

- Визначаю температуру водопровідної води після підігрівника 1-го ступеню:

оС

- Визначаю теплопродуктивність підігрівника 2-го ступеню:

МВт

- Визначаю витрату мережної води через підігрівник 2-го ступеню:

кг/с

(, ).

- Визначаю температуру мережної води на виході із підігрівника 2-го ступеню:

оС

- Визначаю витрату мережної води через підігрівник І ступеню:

кг/с

- Визначаю температуру мережної води на вході в підігрівник 1-го ступеню:

оС

Визначаю теплопродуктивність 1-го ступеню:

МВт

- Визначаю температуру водопровідної води після підігрівника 1-го ступеню:

оС

- Визначаю теплопродуктивність підігрівника 2-го ступеню:

МВт

Визначаю температуру мережної води на виході з підігрівника 1-го ступеню, за формулою (4.29):

оС

Здійснюю перевірку, за формулою (4.30)

оС

Для визначення витрати теплоносія і температури мережної води при інших значеннях пункти 3.2.4-3.2.8 не розраховуються, приймаються з попереднього, оскільки вони визначені при .

Визначити витрату мережної води в літньому режимі:

кг/с.

Звожу результати розрахунків у таблицю 5.

Таблиця 5 Результати розрахунку витрат та температур мережної води на гаряче водопостачання

Позначення	Одиниця виміру	Температура мережної води при
		-24 оС	-10 оС	-1,8 оС	+2,8 оС	+8 оС	літо
	оС	70	56,3	47,45	42,08	42,08	70
	оС	52.095	42.364	40,397	42,08	42,08	30
	оС	52.478	42.66	37,768	37,08	37,08	60
	оС	68.497	53.66	45,746	42,08	42,08	-
	оС	39.6	33.02	29,84	28,62	28.62	-
	кг/с	29.205	98.039	188.79	312.052	312.052	139,4

Будую графіки залежності витрати мережної води на ГВП і температури мережної води після підігрівників ГВП 1-го і 2-го ступеня від температури зовнішнього повітря.

Рис

Розрахунок витрат та температур мережної води на вентиляцію

За наявності «зрізки» температурного графіка виділяю три характерних діапазони.

ІІІ. Діапазон температур зовнішнього повітря, менших ніж .

3.3.1. Визначаю температуру мережної води після калориферів за формулою (4.37):

,

де - температура мережної води у подавальному трубопроводі при ; - температура води після калориферів при , оС.

Методом підбору знаходжу оС.

3.3.2. Визначаю витрату мережної води на вентиляцію, за формулою (4.39):

кг/с

ІІ. Діапазон температур зовнішнього повітря ().

3.3.3. Визначаю температуру води після калориферів, за формулою (4.40):

оС

Визначаю витрату мережної води на вентиляцію, за формулою (4.39):

кг/с

І. Діапазон температур зовнішнього повітря ().

3.3.5. Визначаю температуру води після калориферів, за формулою (4.42):

,

Методом підбору знаходжу оС.

Визначаю витрату мережної води на вентиляцію, за формулою (4.39):

кг/с

Звожу результати розрахунків у таблицю 6.

Таблиця 6. Результати розрахунку витрат та температур мережної води на вентиляцію

Позначення	Одиниця виміру	Температура і витрата мережної води при
		-24 оС	-10 оС	-1,8 оС	+2,8 оС	+8 оС
	оС	150	109,6	85,16	70	70
	оС	70	56,3	46,7	41,06	41,06
	оС	23,7	56,3	46,7	41,06	12,2
	кг/с	30,083	47,464	47,464	47,464	15,649

Будую графіки залежності температур мережної води після калориферів і витрати мережної води на вентиляцію від температури зовнішнього повітря.

Рис

Визначення розрахункових витрат теплоносія

Визначаю розрахункову витрату мережної води:

- на опалення, за формулою (6.1)

кг/с

- на вентиляцію, за формулою (6.2)

кг/с

- середня при двоступеневих схемах приєднання підігрівників води в системі ГВП, за формулою (6.5)

кг/с

де - температура водопровідної води після підігрівника ГВП першого (нижнього) ступеня; .

- максимальна при двоступеневих схемах приєднання підігрівників води в системі ГВП, за формулою (6.8)

кг/с

Визначаю сумарні розрахункові витрати мережної води, за формулою (6.9):

кг/с

Коефіцієнт , що враховує частку середньої витрати води на гаряче водопостачання при регулюванні по навантаженню опалення, приймаю з додатку 8.

Визначаю розрахункову витрату води в двотрубних водяних теплових мережах для неопалювального /літнього/ періоду, за формулою (6.11):

кг/с

Заношу результати розрахунків витрат теплоносія для кожного кварталу в таблицю 7.

Таблиця 7 Значення розрахункових витрат теплоносія

Номер кварталу	Розрахункова витрата теплоносія, кг/с
1	2	3	4	5	6	7
1	19,302	1,551	3,776	4,412	25,265	4,582
2	78,49	6,265	6,066	7,279	92,035	7,562
3	23,837	1,909	4,565	5,478	31,224	5,69
4	35.203	2.804	4.626	5,551	43.558	5.766
5	27,595	2.208	5.269	6,323	36.126	6.568
6	22.166	1.79	4.228	5,073	29,029	5.27
7	26.551	2.118	5.086	6,103	34.772	6.339
8	25.328	2.029	4.841	5,809	33.165	6.033
9	9.934	0.805	1.899	2,279	13.019	2.37
10	18.258	1.492	3.493	4,191	23.94	4.353
11	37.88	3.043	7.046	8,456	49.386	8.783
12	30.43	2.416	5.821	6,985	39.831	7.255
13	37.88	3.043	7.046	8,456	49.386	8.783
14	37.88	3.043	7.046	8,456	49.386	8.783
15	36.396	2.924	6.74	8,088	47.408	8.401
16	36.297	2.894	6.74	8,088	47.259	8.401
17	37.98	3.043	7.046	8,456	49.476	8.783
18	36.516	2.924	6.74	8,088	47.527	8.401
19	36.516	2.953	7.046	8,456	47.925	8.783
20	36.516	2.924	6.74	8,088	47.527	8.401
Всього	593,974	47,494	111,823	134,115	755,655	139,379

Вихідні дані до частини 2 проекта

Визначаю температуру суміші зворотної води після системи ГВП та вентиляції, для максимально зимового режиму:

оС

Визначаю температуру суміші зворотної води після системи ГВП та вентиляції, для режиму точки зламу температурного графіка:

оС

Формую результати розрахунку теплової мережі, що необхідні для теплового розрахунку джерела теплопостачання (водогрійної котельні) у вигляді таблиці 8.

Таблица

№ п.п.	Назва параметра	Ум. Позн.	Од. виміру	Характерні режими експлуатації теплофікаційної системи
				Максимально-зимовий	Точки зламу температурного графіка	Літній
1	Місто розташування котельні			Донецьк (Вказати назву міста)
2	Тип системи теплопостачання			Закрита
3	Температурна характеристика тепломережі району	ф1/ ф2	оС/ оС	150/70
4	Температура зовнішнього повітря	tзовн	оС	-24	+2,8	+15-30
5	Теплове навантаження системи опалення	Qоп	МВт	199,1	72,055	-
6	Теплове навантаження системи ГВП	QГВП	МВт	87,6	87,6	23,36
7	Теплове навантаження системи вентиляції	Qвент	МВт	15,92	5,73	-
8	Річне теплове навантаження житлового району	QЖРрік	МВт/рік	688132
9	Теплове навантаження промислового підприємства (Теплоносій - гаряча вода)	QП.П	МВт	12,0	12,0	12,0
10	Температура технологічної води для промислового підприємства на виході з котельні		оС	95
11	Річне теплове навантаження промислового підприємства	QП.Прік	МВт/рік	43460,0
12	Температура «прямої» мережної води	ф1	оС	150	70	70
13	Температура «зворотної» мережної води	ф2	оС	38,87	29.94	30
14	Витрата «прямої» води в тепломережу	G1	кг/с т/ год	653,21 2351,55	953,48 3432,55	139,38 501,77
15	Убуток води в тепломережі	Gуб.тм	т/ год	15,0	15,0	5,0
16	Витрата «зворотної» води в тепломережі	G2	т/ год	2336,55	3417,55	486,77
17	Втрати тиску в тепломе-режі	Дрвтр.тм	МПа	0,3	0,3	0,3
18	Статичний напір в тепломе- режі	Нстат. тм	м.вд.ст.	40,0	40,0	40,0

Приклад розрахунку теплової схеми котельні з водогрійими котлами

Формування вихідних даних для теплового розрахунку котельні з водогрійними котлами

Перелік вихідних даних для теплового розрахунку котельні з водогрійними котлами формую на базі двох джерел інформації:

- на базі результатів виконаного в Частині 1 проекта теплового розрахунку теплової мережі району;

- на базі даних, сформованих самостійно в рамках виконання Частини 2 проекта.

-

4.1.1 Вихідні дані для частини 2 проекта, одержані в частині 1 проекта представляю нижче, в таблиці 4.1:

Таблиця 4.1 Загальні вихідні дані для частини 2 проекта, одержані в частині 1 проекта.

№ п.п.	Назва параметра	Ум. позн.	Од. виміру	Режими експлуатації теплофікаційної системи
				МЗ	ТЗ	Л
1	2	3	4	5	6	7
1	Місто розташування котельні			м. Донецьк
2	Тип системи теплопостачання			Закрита
3	Температурна характеристика тепломережі району	ф1/ ф2	оС/ оС	150/70
4	Температура зовнішнього повітря	tзовн	оС	-24	+2,8	+15
5	Теплове навантаження системи опалення житлового района	Qоп	МВт	199,1	72,055	-
6	Теплове навантаження системи ГВП житлового района	QГВП	МВт	87,6	87,6	23,36
7	Теплове навантаження системи вентиляції житлового района	Qвент	МВт	15,92	5,73	-
8	Річне теплове навантаження житлового района	QЖРрік	МВт?год/рік	688132
9	Тепло-технологічне навантаження промислового підприємства (Теплоносій - гаряча вода)	QП.П	М Вт	12,0	12,0	12,0		12,0
10	Температура технологічної води для промислового підприємства на виході з котельні		оС	95
11	Річне теплове навантаження промислового підприємства	QП.Прік	МВт?год/рік	43460,0
12	Температура «прямої» мережної води на виході з котельні	ф1	оС	150 о	70 о	70 о
13	Температура «зворотної» мережної води на вході в котельну	ф2	оС	38,87	29.94	30
14	Витрата «прямої» води на виході з котельні	G1	т/ год	2351,5	3432,5	501,77
15	Убуток води в тепломережі	Gуб.тм	т/ год	15,0	15,0	5,0
16	Витрата «зворотної» води на вході в котельну	G2	т/ год	2336,5	3417,5	486,7
17	Втрати тиску в тепломережі	Дpвтр.тм	МПа	0,45	0,25	0,10
18	Статичний напір тепломережі	Нстат.тм	м вд.ст	40,0	40,0	40,0

Примітка:

Перед початком формування вихідних даних для котельні здійснюю балансову перевірку взаємоузгодженості по тепловій енергії одержаних в частні 1 проекта результатів для трьох режимів за наступним балансовим рівняннями:

(Qоп + QГВП + Qвент) = G1? 4,2? (ф1 - ф2)

МЗ: 302,62= 304,9 (Висновок - результати для режима МЗ - взаємоузгоджені)

ТЗ: 165,38 = 160,4 (Висновок - результати для режима ТЗ - взаємоузгоджені)

Л: 23,36 = 23,42(Висновок - результати для режима Л - взаємоузгоджені)

Вихідні дані для частини 2 проекта, сформовані в частині 2 проекта, представляю в таблиці 4.2:

Таблиця 4.2 Вихідні дані для частини 2 проекта, сформовані в частині 2 проекта

№ п.п	Назва параметра	Ум. позн.	Од. вим.	Характерні режими експлуатації	Джерело інформації
				МЗ	ТЗ	Л
1	3	2	4	5	6	7	8
1	Вид палива для котельні		--	Природний газ	Засади паливо- постачання міста
2	Теплота згорання палива	Qнр	кДж/ м	33730,0	Сертифікат палива
3	Температура в деаераторі	tДА	оС	65о	65 о	65 о	Е.Р: 70 оС - 60 оС
4	Розрідження в деаераторі	рДА	бар	- 0,75	- 0,75	- 0,75	Е.Р: 0,70 - 0,80 бар
5	Номінальна температура води на вході в котел	t?ВК.НОМ	оС	70 о	65 о	65 о	Е.Р. для водогрійних котлів
6	Номінальна температура води на виході з котла	t?ВК.НОМ	оС	150 о	150 о	150 о	«--»
7	Температура сирої води	t?с.в	оС	8 о	8 о	15 о	Е.Р: - 5 оС для МЗ та ТЗ режимів, 15 оС - для режима
8	Температура сирої води перед станцією хіводоочищення	t?с.в	оС	15 о	15 о	15 о	Е.Р: 15 оС - 20 оС
9	Температура хімочищеної води на виході зі станції ХВО	t?хов	оС	20 о	20 о	20 о	Е.Р: 15 оС - 20 оС
10	Температура хімочищеної води перед деаератором	t?хов	оС	55 о	55 о	55 о	Е.Р: 50 оС - 65 оС
11	Температура технологгічної води на вході в котельну	t?техн.в	оС	8 о	8 о	15 о	Е.Р: 8 оС для МЗ та ТЗ режимів, 15 оС для режима Л
12	Температура технологічної води на виході з котельні	t?техн.в	оС	95 о	95 о	95 о	Технологічний регламент промислового підприємства
13	Температура грійної води на вході у внутрішньокотельні підігрівники та на вході в деаератор	t?ТОА	оС	150 о	150 о	150 о	Е.Р: t?ТОА = t?ВК.НОМ
14	Температура грійної води на виході	t?ТОА	оС	65о	65о	65о	Е.Р: t?ТОА = 65 оС
15	Коефіцієнт випара з деаератора	бвип.	од	0,01	0,01	0,01	Е.Р: 0,005 - 0,01
16	Коефіцієнт власних потреб станції хімводоочищення	КХВО	од.	1,10	1,10	1,10	Е.Р: 1,05 - 1,10

Формування принципової схеми водогрійної котельні

Викреслюю на аркуші (формат А4), згідно Додатка 2, принципову теплотехнологічну схему котельні у відповідності до встановлених технічних рішень, щодо направлення потоків енергоносіїв.

Розрахунок теплової схеми котельні з водогрійними котлами

Визначаю сумарне теплове навантаження житлового района для котельні з урахуванням втрат теплоти в тепломережі - ?QЖР, МВт, за формулою (2.1):

?QЖР = (1,05-1,15) • ( Qопал + QГВП + Qвент)

Результати визначення навожу у таблиці 4.3.

Таблиця 4.3

Визначення результата	Значення для режимів, МВт
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: ?QЖР = 1,05•(199,1+87,6+15,92) =317,75 МВт ТЗ: ?QЖР = 1,05•(72,055+87,6+5,73) = 173,65 МВт Л: ?QЖР = 1,03•(0,0 + 23,36+ 0,0) = 24МВт	317,75	173,65	24

Визначаю режим роботи котельні - з одним «базовим» котлом.

Визначаю експлуатаційну температуру води на вході у встановлені котли - t?ВК, оС , за рекомендацією п. 2.1.3.

Результати визначення навожу у таблиці 4.4.

Таблиця 4.4

Визначення результата	Значення для режимів, оС
	МЗ	ТЗ	Л
t?ВК = 70 оС	70о	70 о	70 о

Визначаю експлуатаційну температуру води на виході з базового котла - t?ВК.Б, оС, за рекомендацією п. 2.1.4.

Результати визначення навожу у таблиці 4.5.

Таблиця 4.5

Визначення результата	Значення для режимів, оС
	МЗ	ТЗ	Л
t?ВК.Б = 150 оС	150о	150о	150о

Визначаю експлуатаційну температуру грійної води на вході в теплообмінники технологічної, сирої, хімочищеної води та на вході в деаератор - t?ТОА , оС, за рекомендацією п. 2.1.4.

Результати визначення навожу у таблиці 4.6.

Таблиця 4.6.

Визначення результата	Значення для режимів, оС
	МЗ	ТЗ	Л
t?ТОА = 150о	150о	150о	150о

Визначаю експлуатаційну температуру води на виході з теплообмінників технологічної, сирої та хімочищеної води - t?ТОА , оС, за рекомендацією п. 2.1.15.

Результати визначення навожу у таблиці 4.7.

Таблиця 4.7

Визначення результата	Значення для режимів, оС
	МЗ	ТЗ	Л
Експлуатаційна рекомендація: t?ТОА= 65,0 оС	65о	65о	65о

Визначаю витрату води з деаератора на компенсацію втрат в тепломережі - GДАпідж, т/год, за формулою (2.2)

GДАпідж = Gубут

Результати визначення навести у таблиці 4.8.

Таблиця 4.8

Визначення результата	Значення для режимів, оС
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: GДАпідж = 15,0 т/год ТЗ: GДАпідж = 15,0 т/год Л: GДАпідж = 5,0 т/год	15,0	15,0	5,0

Визначаю витрату грійної води з базового водогрійного котла на деаератор - GДАгр.в , т/год, та його теплове навантаження - QДА , МВт, за формулою (2.3)

GДАгр.в = (1 + бвип) ? Gпідж ? (tДА - tхов?) / (t?ТОА - tДА)

та формулою (2.4):

QДА = (GДАгр.в/3,6) ? 4,2? (t?ТОА - tДА) ? 10-3

Результати визначення навожу у таблиці 4.9.

Таблиця 4.9

Визначення результата	Значення для режимів, т/год
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: GДАгр.в = (1+0,01)?15,0?(65 - 55) / (150 - 65) = 1,8 т/год ТЗ: GДАгр.в = (1+0,01)?15,0?(65 - 55) / (150 - 65) = 1,8 т/год Л: GДАгр.в = (1+0,01)?5,0?(65 - 55) / (150 - 65) = 0,6 т/год МЗ: QДА = (1,8/3,6) ? 4,2? (150 - 65) ? 10-3 = 0,18 МВт ТЗ: QДА =(1,8/3,6) ? 4,2? (150 - 65) ? 10-3 = 0,18 МВт Л: QДА =(0,6/3,6) ? 4,2? (150 - 65) ? 10-3 = 0,06 МВт	1,80 0,18	1,80 0,18	0,60 0,06

Визначаю витрату води з деаератора - G?ДА, т/год, за формулою (2.4).

G?ДА = (1 - бвип) ? Gпідж + GДАгр.в

Результати визначення навожу у таблиці 4.10.

Таблиця 4.10

Визначення результата	Значення для режимів, т/год
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: G?ДА = (1 - 0,01) ?15,0 + 1,80 = 16,7 т/год ТЗ: G?ДА = (1 - 0,01) ?15,0 + 1,80 = 16,7 т/год Л: G?ДА = (1 - 0,01) ?5,0 + 0,60 = 5,6 т/год	16,7	16,7	5,6

Визначити витрату хімочищеної води, що надходить в деаератор - GХОВ , т/год, за формулою (2.5)

Gхов = (1 + бвип) ? Gпідж

Результати визначення навожу у таблиці 4.11.

Таблиця 4.11

Визначення результата	Значення для режимів, т/год
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: Gхов = (1+0,01) ? 15,0 = 15,2 т/год ТЗ: Gхов =(1+0,01) ? 15,0 = 15,2 т/год Л: Gхов = (1+0,01) ? 5,0 = 5,1 т/год	15,2	15,2	5,1

Визначаю витрату сирої води для підживлення - Gс.в., т/год, за формулою (2.6).

Gс.в. = Кхво ? Gхов

Результати визначення навожу у таблиці 4.12.

Таблиця 4.12

Визначення результата	Значення для режимів, т/год
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: Gс.в. = 1,10 ?16,9 = 18,6 т/год ТЗ: Gс.в. = 1,10 ?16,9 = 18,6 т/год Л: Gс.в. = 1,10 ? 5,1 =5,6 т/год	18,6	18,6	5,6

Визначаю теплову потужність підігрівника сирої води (ПСВ) - QПСВ, МВт, та витрату грійної води на ПСВ - GПСВ , т/год, відповідно,

- за формулою (2.7):

QПСВ = (Gс.в. / 3,6) ? 4,2 ? (t?с.в - t?с.в) ? 10-3 ,

- за формулою (2.8):

GПСВгр.в = QПСВ ? 3,6 ?103 / [4,2?(t?ТОА-t?ТОА)]

Результати визначення навожу у таблиці 4.13.

Таблиця 4.13

Визначення результата	Значення для режимів
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: QПСВ = (18,6/3,6) ? 4,2 ? (20 - 5) ? 10-3 = 0,33МВт ТЗ: QПСВ =(18,6/3,6) ? 4,2 ? (20 - 5) ? 10-3 = 0,33МВт Л: QПСВ = (5,6/3,6) ? 4,2 ? (20 - 5) ? 10-3 = 0,10 МВт МЗ: GПСВгр.в = 0,33?3,6?103/ [4,2? (150 - 65) ] = 3,3 т/год ТЗ: GПСВгр.в = 0,33?3,6?103/ [4,2? (150 - 65) ] = 3,3 т/год Л: GПСВгр.в = 0,10?3,6?103/ [4,2? (150 - 65) ] = 1,0 т/год	0,33 3,3	0,33 3,3	0,10 1,0

Визначаю теплову потужність підігрівника хімочищеної води (ПХВ) - QПХВ, МВт, та витрату грійної води води на ПХВ - Dгр.вПХВ, т/год, відповідно,

- за формулою (2.9):

QПХВ = (Gхов / 3,6) ? 4,2 ? (t?хов - t?хов) ? 10-3

- за формулою (2.10):

GПХВгр.в = QПХВ ?3,6? 103/ [4,2 ? (t?ТОА - t?ТОА)]

Результати визначення навожу у таблиці 4.14.

Таблиця 4.14

Визначення результата	Значення для режимів
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: QПХВ = (16,9/3,6)?4,2?(55 - 20)?10-3 = 0,69 МВт ТЗ: QПХВ = (16,9/3,6)?4,2?(55 - 20)?10-3 = 0,69 МВт Л: QПХВ = (5,1/3,6)?4,2?(55 - 20)?10-3 = 0,21 МВт МЗ: GПХВгр.в = 0,69?3,6?103/ [4,2?(150 - 65)] = 7,0 т/год ТЗ: GПХВгр.в = 0,69?3,6?103/ [4,2?(150 - 65)] = 7,0 т/год Л: GПХВгр.в = 0,21?3,6?103/ [4,2?(150 - 65)] = 2,1 т/год	0,69 7,0	0,69 7,0	0,21 2,1

Визначаю витрату технологічної води на ПТВ - Gтехн.в, т/год, теплову потужність ПТВ - QПТВ, МВт та витрату грійної води - GПТВгр.в, т/год, відповідно,

- за формулою (2.11):

Gтехн.в = QПП ?3,6 ?103 / (4,2 ? t?техн.в)

- за формулою (2.12):

QПТВ = Gтехн.в ? 4,2 ? (t?техн.в - t?техн.в) ? 10-3

- за формулою (2.13):

GПТВгр.в = = QПТВ ?3,6? 103/ [4,2 ? (t?ТОА - t?ТОА)]

Результати визначення навожу у таблиці 4.15.

Таблиця 4.15

Визначення результата	Значення для режимів
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: Gтехн.в = 12,0?3,6?103/ (4,2? 95о) = 108,2 т/год ТЗ: Gтехн.в = 12,0?3,6?103/ (4,2? 95о) = 108,2 т/год Л: Gтехн.в = 12,0?3,6?103/ (4,2? 95о) = 108,2 т/год МЗ: QПТВ = (108,2/3,6) ? 4,2 ? (95о - 5о) ? 10-3 = 11,4 МВт ТЗ: QПТВ = (108,2/3,6) ? 4,2 ? (95о - 5о) ? 10-3 = 11,4 МВт Л: QПТВ = (108,2/3,6) ? 4,2 ? (95о - 15о) ? 10-3 = 10,1 МВт МЗ: GПТВгр.в = 11,4?3,6?103/ [4,2? (150о - 65о) ] = 115,0 т/год ТЗ: GПТВгр.в =11,4?3,6?103/ [4,2? (150о - 65о) ] = 115,0 т/год Л: GПТВгр.в = 10,1?3,6?103/ [4,2? (150о - 65о) ] = 102,0 т/год	108,3 11,4 115,0	108,3 11,4 115,0	108,3 10,1 102,0

Визначаю сумарну витрату грійної з базового котла води на на внутрішнє споживання котельні - УGвнгр.в, т/год, для трьох режимів за формулою (2.14)

УGвн гр.в = GПТВгр.в + GПХВ гр.в + GПСВгр.в+ + GДА гр.в

Результати визначення навожу в таблиці 4.16.

Таблиця 4.16

Визначення результата	Значення для режимів, т/год
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: УGвн гр.в = 115,0 + 7,0+ 3,3+ 1,8 = 127,1 т/год ТЗ: УGвн гр.в = 115,0 + 7,0+ 3,3+ 1,8 = 127,1 т/год Л: УGвн гр.в = 102,0 + 2,1+ 1,0+ 0,6 = 105,7 т/год	127,1	127,1	105,7

Визначаю температуру зворотної води на вході мережних насосів (після змішування всіх потоків води) - фзвор , оС, за формулою (2.16):

фзвор = (G2 ·ф2+ GПТВ гр.в · t?ТОА + GПХВ гр.в · t?ТОА + GПСВгр.в · t?ТОА +

+ G?ДА· t?ДА) / (G2 +GПТВ гр.в + GПХВ гр.в + GПСВгр.в + G?ДА)

Результати визначення навожу у таблиці 4.17.

Таблиця 4.17

Визначення результата	Значення для режимів, оС
МЗ: фзвор =2351,55·38,87о +115,0·65о + 7,0·65о +3,3 ·65о + +15,0 ·65о / (2351,5 +115,0 +7,0 +3,3 + 15,0) = 40,3 о ТЗ: фзвор = 3432,55·29,94о +115,0·65о + 7,0·65о +3,3 ·65о + +15,0 ·65о / (3432,5 +115,0 +7,0 +3,3 + 15,0) = 31,3 о Л: фзвор = 501,77·30о +102,0·65о + 2,1·65о +1,0 ·65о + +5,0 ·65о / (501,77 +102,0 +2,1 +1,0 + 5,0) = 37,5 о	40,3 о	31,3 о	37,5 о

Визначаю загальну теплову потужність котельні (т. зв. потужність з «виробленої» теплоти) - ?QКОТ, т/год, з урахуванням теплоти, що внесена водою підживлення, за формулою (2.16)

?QКОТ = ?QЖР + QПТВ + QПХВ + QПСВ + QДА - (Gпідж/3,6) ? 4,2?tс.в?10-3

Результати визначення навожу у таблиці 4.18.

Таблиця 4.18

Визначення результата	Значення для режимів, МВт
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: :?QКОТ = 317,75+ 11,4 + 0,69+ 0,33+ 0,18 - (15,0/3,6)?4,2?15о ?10-3= 330,1МВт ТЗ: ?QКОТ = 173,65+11,4+ 0,69+ 0,33+ 0,18 - (15,0/3,6) ?4,2?15о?10-3 =185,99 МВт Л: ?QКОТ = 24+10,1+ 0,21+ 0,10+ 0,06 - (15,0/3,6)?4,2?15о ?10-= 34,21 МВт	330,1	185,99	34,21

Встановлюю типорозмір встановлюваних в котельні водогрійних котлів, їх номінальну теплову потужність - QВК.НОМ , МВт, номінальний пропуск води через котли - GВК.НОМ, т/год, ККД котлів - зВК.НОМ , од, температурні параметри - t ВК.НОМ, оС, та tШВК.НОМ,. оС.

Вибір типорозміру водогрійних котлів здійснюю з таких міркувань: На ринку водогрійних котлів існує пропозиція наступних типорозмірів водогрійних котлів:КВ-ГМ -20 ( 23,2 МВт), КВ-ГМ -30 ( 34,8 МВт), КВ-ГМ - 50 ( 58,0 МВт), КВ-ГМ-100 (116,0 МВт). Виходячи з розрахунків усього навантаження приймаю 2 водогрійні котельні по 3 котли КВ-ГМ-50(58,0 МВт) в кожній, і роблю розрахунок одієї з них.

Результати визначення навожу у таблиці 4.19.

Таблиця 4.19

Позн.	Одиниця виміру	Визначення результата
ТИП Q ВК.НОМ G ВК.НОМ з ВК.НОМ tЧ ВК.НОМ tШ ВК.НОМ	МВт т/год % оС оС	КВ-ГМ-50 58,0 618,0 92,5 150о 70 о

Визначаю число встановлених в котельні водогрійних котлів - NВК.ВСТ, шт., за формулою (2.17).

NВК.ВСТ = ?QКОТ / QВК.НОМ*)

*) Примітка

До встановлення приймаю число котлів,що відповідає результату обчислення за формулою (2.17), округленого до більшого цілого числа.

Результати визначення навожу у таблиці 4.20.

Таблиця 4.20

Визначення результата	Значення для режимів, шт
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: NВК.ВСТ = 115,6/ 58,0 = 2,43 ТЗ: NВК.ВСТ = 97,2/ 58,0 = 1,67 Л: NВК.ВСТ = 34,21/ 58,0 = 0,59	3	2	1

Визначаю кількість котлів, що будуть в експлуатації протягом року в базовому режимі за рекомендацією п. 2.1.4.

NВК.Б = 1

Результати визначення навожу у таблиці 4.21.

Таблиця 4.21

Визначення результата	Значення для режимів, шт
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: NВК.Б = 1 ТЗ: NВК.Б = 1 Л: NВК.Б = 1	1	1	1

Визначаю число котлів, що працюють у змінному режимі - NВК.З , шт, за формулою (4.18).

NВК.З = NВК.ВСТ - 1

Результати визначення навожу у таблиці 4.22.

Таблиця 4.22

Визначення результата	Значення для режимів, шт
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: NВК.З = 3 - 1 = 2 ТЗ: NВК.З = 2 - 1 = 1 Л: NВК.З = 1 - 1 = 0	2	1	0

Визначаю число котлів, що знаходяться в експлуатації в кожному з трьох розрахункових режимів - NВК.Р , шт, за формулою (2.19):

NВК.Р = NВК.Б + NВК.З

Результати визначення навести у таблиці 4.23.

Таблиця 4.23

Визначення результата	Значення для режимів, шт
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: NВК.Р = 1 + 2 = 3 ТЗ: NВК.Р = 1 + 1 = 2 Л: NВК.Р = 1 + 0 = 1	3	2	1

Визначаю експлуатаційні параметри роботи «базового» водогрійного котла для всіх режимів, враховуючи рекомендації п.п. 2.1.6 - 2.1.7:

- у разі експлуатації в котельні двох або більше котлоагрегатів:

QВК.Б = QВК.НОМ ,МВт

t?ВК.Б = t?ВК.НОМ ,оС

tґВК.Б = tґВК ,оС

GВК.Б = GВК.НОМ, т/ч

- у разі експлуатації в котельні одного котлоагрегата:

QВК.Б = ?QКОТ, МВт

tґВК.Б = tґВК ,оС

t?ВК.Б = t?ВК.НОМ , оС

GВК.Б = ?QКОТ · 3,6 · 103 / [4,2 · (t?ВК.Б - tґВК.Б )] , т/ч

Результати визначення навожу у таблиці 4.24

Таблиця 4.24

Визначення результата	Значення для режимів
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: (3 котла) QВК.Б = 58,0 МВт tґВК.Б = 70 оС t?ВК.Б = 150 оС GВК.Б = 618,0 т/год	58,0 150о 70 о 618,0
ТЗ: (2 котла) QВК.Б = 58,0 МВт tґВК.Б = 70 оС t?ВК.Б = 150 оС GВК.Б = 618,0 т/год		58,0 150о 70 о 618,0
Л: (1 котел) QВК.Б = 34,21 МВт t?ВК.Б = 150 оС tґВК.Б = 70 оС GВК.Б = 34,21 ·103 · 3,6/ [4,2· (150о - 70о)] = 366,54 т/год			34,21 150о 70о 366,54

Визначаю теплове навантаження водогрійних котлів, що несуть змінну складову теплового навантаження котельні - ?QВК.З, МВт, за формулою (4.21):

?QВК.З = ?QКОТ - QВК.Б

Результати визначення навожу у таблиці 4.25

Таблиця 4.25

Визначення результата	Значення для режимів, МВт
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: ?QВК.З = 145,5 - 58,0 = 87,5 МВт ТЗ: ?QВК.З = 93 - 58,0 = 35 МВт Л: ?QВК.З = 34,21 - 34,21 = 0,0 МВт	87,5	35,0	0,0

Визначаю теплове навантаження кожного котла, що несе змінну складову теплового навантаження - QВК.З, МВт, за формулою (4.22):

QВК.З = ?QВК.З / NВК.З

Результати визначення навожу у таблиці 4.26

Таблиця 4.26

Визначення результата	Значення для режимів, МВт
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: QВК.З =87,5 / 2 = 43,8 МВт ТЗ: QВК.З = 35,0 / 1 = 35,0 МВт Л: QВК.З = 0,0 МВт (за відсутності такого котла)	43,8	35,0	0,0

Визначаю пропуск води через кожний котел, що експлуатується зі «змінним» тепловим навантаженням та температурним режимом:

- для МЗ режима (зменшений проти номінального, враховуючи номінальний температурний режим і зменшене теплове навантаження, за формлою (2.25):

GВК.З= QВК.З · 103 · 3,6 /[4,2· (/ (t?ВК.НОМ - t?ВК)]

- для ТЗ режима (враховуючи доцільність номінального пропуска води через котли) за рекомендацією п. 2.1.8.

-

GВК.З = GВК.НОМ

-для Л режима (за відсутності такого котла):

GВК.З = 0,0

Результати визначення навести у таблиці 4.27.

Таблиця 4.27

Визначення результата	Значення для режимів, т/год
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: GВК.З = 43,8·103·3,6 /[4,2· (150о - 70о)] =470,3 т/год ТЗ: GВК.З = 618,0 т/год Л: GВК.З= 0,0 т/год	470,3	618,0	0,0

Визначаю сумарну подачу води на котли, що знаходяться в експлуатації - ?GВК, т/год, за формулою (2.27)

?GВК = GВК.Б + NВК.З · GВК.З

Результати визначення навести у таблиці 4.28.

Таблиця 4.28

Визначення результата	Значення для режимів, т/год
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: ?GВК = 618,0 + 2 · 470,3 = 1558,6 т/год ТЗ: ?GВК = 618,0 + 1 · 618,0 =1236,0 т/год Л: ?GВК = 366,54 + 0·0 = 366,54 т/год	1558,6	1236,0	366,54

Визначаю температуру води на виході з котлів, що несуть змінну складову теплового навантаження котельні - t?ВК.З, oC, за формулою (2.28):

t?ВК.З = tґВК + QВК.З·103· 3,6 / (4,2 · GВК.З)

Результати визначення навести у таблиці 4.29.

Таблиця 4.29

Визначення результата	Значення для режимів, oC
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: t?ВК.З = 70о + 53,45·103· 3,6 / (4,2 · 574) = 150 oC ТЗ: t?ВК.З = 70о + 69,99 ·103· 3,6 / (4,2 · 618,0) = 101,2 oC Л: t?ВК.З = 0о	150	101,2	0о

Визначаю витрату води в рециркуляційному трубопроводі - GРЕЦ, т/год, для трьох режимів за формулою (2.29):

Gрец = У GВК · (tґВК - фзвор ) / (t?ВК.Б - фзвор)

Результати визначення навожу в таблиці 4.30.

Таблиця 4.30

Визначення результата	Значення для режимів, т/год
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: Gрец = 1558,6 · (70о - 40,3) / (150о - 40,3) = 421,9 т/год ТЗ: Gрец = 1236,0 · (70о - 31,3) / (150о - 31,3) = 402,9 т/год МЗ: Gрец = 366,54 · (70о - 37,5) / (150о - 37,5) = 105,89 т/год	421.9	402,9	105,89

Визначаю середньовагову температуру води на виході з усіх водогрійних котлів після змішування її з «базового» та «змінних» котлів - tВК?, оС, для трьох режимів за формулою (2.30):

tВК? = (GВК.Б-УGвн-Gрец)·t?ВК.Б+NВК.З·G ВК.З·t?ВК.З / (УGВК-УGвн-Gрец+NВК.З·G ВК.З)

Результати визначення навожу в таблиці 4.31.

Таблиця 4.31

Визначення результата	Значення для режимів, оС
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: tВК? = (618,0 - 127,1 - 421,9) · 150о + 2· 1147· 150о / (618 - 127,1 - 421,9 + 2· 1147) = 150 оС ТЗ: tВК? = (618,0 - 127,1 - 421,9) · 150о + 1· 618,0· 102о / (618,0,0 - 127,1 - 421,9 + 1·618,0,0) = 114,6 оС Л: tВК? = 150о (за регламентом)	150о	114,6	150о

Визначаю витрату зворотної води через регулюючий клапан в трубопроводі перепуску зворотної води в пряму магістраль (т. зв. перепуск) - Gпер, т/год, для трьох режимів за формулою (2,31).

Gпер = G1 ? (tВК? - ф1) / (tВК? - фзвор )

Таблиця 4.32

Визначення результата	Значення для режимів, т/год
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: Gпер = 1175,7 ? (150 - 150) / (150 - 40,3) = 0,0 т/год ТЗ: Gпер = 1716,25 ?(114,6 - 70) / (114,6 - 36,6) = 981,3 т/год Л: Gпер = 256 ?(150 - 70) / (150 - 37,5) = 356,76 т/год	0,0	981,3	356,7

Визначаю похибку балансових розрахунків водогрійної котельні за формулою (2.32).

?G% = (?GВК - G2 - Gвн + Gпер - Gрец )?100 / ?GВК

Результати визначення навожу в таблиці 4.33.

Таблиця 4.32

Визначення результата	Значення для режимів, %
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: ?G% = (1764,5-1168,5-127,1+0,0-421,9)?100 / 1764,5 = 3,116 % ТЗ: ?G% = (1191-1709,5-127,1+1838-776,6)?100 / /1191 = 4,249 % Л: ?G% = (366,54 - 486,7 - 127,1 + 356,76 -105,89) ?100/366,54= 0,985%	3,116	4,249	0,985

Висновок: Результати розрахунка теплової схеми котельні з водогрійними котлами виконані з прийнятною точністю.

Визначення енергетичних показників роботи водогрійної котельні

Визначаю годинну витрату природного газу в котельні - ВКОТ, тис. м3/год, для трьох режимів роботи за формулою (2.33).

ВКОТ = (1,01-1,02) ? УQКОТ ? 103 ? 3,6 / (зКОТ? Qн роб)

Результати визначення навожу у табл. 4.33.

Таблиця 4.33

Визначення результата	Значення для режимів, тис м3/год
	МЗ	ТЗ	Л
МЗ: ВКОТ = 1,01 ? 150,5 ? 103 ? 3,6 / (0,92 ? 33730) ТЗ: ВКОТ = 1,01 ? 92,95 ? 103 ? 3,6 / (0,92 ? 33730) Л: ВКОТ = 1,01 ? 34,21 ? 103 ? 3,6 / (0,92 ? 33730)	17,65	10,9	4,008

Таблиця. Характеристика насосів рециркуляції

№	Ум. позн.	Назва параметра	Один. Вим.	Метод Визначен.	Значення для режимів
					М	Т	Л
1	Тип насоса	Типорозмір насоса рециркуляції	---	З інформаційно листа завода-виробника	10НКУ-7-2	НКУ-140
2	Qн.рецном	Номінальна подача насоса		З паспорта насоса	500	140
3	Нн.рецном	Номінальний напір насоса		«---»	75	49
4	Nн.рецном	Номінальна потужність насоса		«---»	160	40
5	? н.рецном	Номінальний ККД насоса		«---»	80	65

Характеристика мережних насосів

Таблиця

№	Ум. позн.	Назва параметра	Один. Вим.	Метод Визначен.	Значення для режимів
					М	Т	Л
1	Тип насоса	Типорозмір насоса рециркуляції	---	З інформаційно листа завода-виробника	СЭ-1250-70	10СД-6
2	Qн.рецном	Номінальна подача насоса		З паспорта насоса	1250	486
3	Нн.рецном	Номінальний напір насоса		«---»	70	74
4	Nн.рецном	Номінальна потужність насоса		«---»	320	160
5	? н.рецном	Номінальний ККД насоса		«---»	82	76

Вибір внутрішньо-котельних насосів

Вибір насосів сирої, хімочищеної. Технологічної води, насосів підживлення теплової мережі здійснюється аналогічно вибору насосів, розглянутих в попередніх розділах.

Таблиця. Характеристтика насосів сирої води

№	Ум. позн.	Назва параметра	Один. Вим.	Метод Визначен.	Значення для режимів
					М	Т	Л
1	Тип насоса	Типорозмір насоса рециркуляції	---	З інформаційно листа завода-виробника	2К-20/18	1,5К-8/19a
2	Qн.рецном	Номінальна подача насоса		З паспорта насоса	11-22	5-13,5
3	Нн.рецном	Номінальний напір насоса		«---»	21-17,5	16-11,2
4	Nн.рецном	Номінальна потужність насоса		«---»	1,2-1,6	0,7-1,7
5	? н.рецном	Номінальний ККД насоса		«---»	56-66	44-53

Таблиця. Характеристика насосів ХОВ

№	Ум. позн.	Назва параметра	Один. Вим.	Метод Визначен.	Значення для режимів
					М	Т	Л
1	Тип насоса	Типорозмір насоса рециркуляції	---	З інформаційно листа завода-виробника	2К-20/18	1,5К-8/19a
2	Qн.рецном	Номінальна подача насоса		З паспорта насоса	11-22	5-13,5
3	Нн.рецном	Номінальний напір насоса		«---»	21-17,5	16-11,2
4	Nн.рецном	Номінальна потужність насоса		«---»	1,2-1,6	0,7-1,7
5	? н.рецном	Номінальний ККД насоса		«---»	56-66	44-53

Таблиця. Характеристика насосів технологічної води

№	Ум. позн.	Назва параметра	Один. Вим.	Метод Визначен.	Значення для режимів
					М	Т	Л
1	Тип насоса	Типорозмір насоса рециркуляції	---	З інформаційно листа завода-виробника	4К-8
2	Qн.рецном	Номінальна подача насоса		З паспорта насоса	65-112
3	Нн.рецном	Номінальний напір насоса		«---»	61-45
4	Nн.рецном	Номінальна потужність насоса		«---»	16,5-20,16
5	? н.рецном	Номінальний ККД насоса		«---»	62-65

Таблиця. Характеристика підживлювальних насосів

№	Ум. позн.	Назва параметра	Один. Вим.	Метод Визначен.	Значення для режимів
					М	Т	Л
1	Тип насоса	Типорозмір насоса рециркуляції	---	З інформаційно листа завода-виробника	2К-20/18	1,5К-8/19a
2	Qн.рецном	Номінальна подача насоса		З паспорта насоса	11-22	5-13,5
3	Нн.рецном	Номінальний напір насоса		«---»	21-17,5	16-11,2
4	Nн.рецном	Номінальна потужність насоса		«---»	1,2-1,6	0,7-1,7
5	? н.рецном	Номінальний ККД насоса		«---»	56-66	44-53

Вибір деаераторів водогрійної котельні

Характеристика вакуумного деаератора

Встановлюємо два вакуумних деаератори типу ДСВ-15 з такими паспортними даними:

Продуктивність……………..15/год,

Діаметр корпуса…………….716мм,

Загальна висота колонки…..2400мм,

Температура…………………40-80 оС.

Вибір підігрівників

Вибір типорозміру підігрівників сирої води (ПСВ), хімочищеної води (ПХВ), технологічної води (ПТВ) здійснюється за визначеною в проекті їх тепловою потужністю та переліком стандартних типорозмірів вказаних підігрівників за методикою, сформованою в курсі «Теплотехнологічні процеси та установки», або в [3], або в інших інформаційних джерелах.

Ш Вибір підігрівників сирої води (ПСВ):

Q=k* F*Дt;

Q=G*c(t1-t2);

Площа поверхні нагріву відповідно: ,

k=1721Вт/мК - для пластинчастих теплообмінників.

Рис

;

Обираю до встановлення водо-водяний підігрівник

Ш Вибір підігрівників технічної води (ПТВ):

Q=k* F*Дt;

Q=G*c(t1-t2);

Площа поверхні нагріву відповідно: ,

k=1721Вт/мК - для пластинчастих теплообмінників.

Рис

;

Обираю до встановлення водо-водяний підігрівник

Ш Вибір підігрівників хімочищеноїводи (ПХВ):

Ш

Q=k* F*Дt;

Q=G*c(t1-t2);

Площа поверхні нагріву відповідно: ,

k=1721Вт/мК - для пластинчастих теплообмінників.

Рис

;

Обираю до встановлення водо-водяний підігрівник

Визначену інформацію по підігрівникам внести до «Переліку обладнання котельні» графічної частини дипломного проекта.

Вибір вентиляторв та димососів для водогрійних котлів

водогрійний котельня насос тепловий

На котлах КВ-ГМ-50 пальники встановлюються на повітряному коробі котла, який кріпиться на фронтовому екрані до горизонтальних колекторів. Кожен пальник типу РГМГ має вентилятор первинного повітря. Для пальника типу РГМГ-20 встановлюється вентилятор 19ЦС63, для пальника РГМГ-30 вентилятор 30ЦС85. На фронтовій стіні котла встановлюються чотири пальники з шиберами індивидуальным підведенням повітря. Рекомендований вентилятор відцентровий дутєвий правого обертання ВДН-20 з продуктивністю Q=162500 м3/год. і електродвигуном ДА 304-400У-6МУ1 n=1000 об/хв - один на всі пальники. Рекомендований димосос ДН-22х0,62ГМ з двигуном ДА304 450УК-8МУ1 n=750 об/хв.

Визначити сумарну «встановлену» електричну потужність, що споживає електричне обладнання власних потреб котельні - УWКОТвл.п, кВт, за формулою:

УWКОТвл.п = Wнас.рец + Wнас.тм + Wнас.підж + Wнас. св + Wнас.хв + УWВД +

+УWД + Wосвітл =160+320+1,6+21+20,16+1,6+164+293+10=991,36 кВт (2.29)

де:

Wнас.рец - встановлена потужність робочих насосів рециркуляції, кВт. Визначається в п. 2.6.2.

Wнас.т/м - встановлена потужність робочих мережних насосів, кВт. Визначається в п. 2.6.3.

Wнас.підж - встановлена потужність робочих насосів підживлення тепломережі, кВт. Визначається в п. 2.6.4.

Wнас. св - встановлена потужність робочих насосів сирої води, кВт. Визначається в п. 2.6.4

Wнас.хв - встановлена потужність робочих насосів хімочищеної води, кВт. Визначається в п. 2.6.4

УWВД - встановлена потужність робочих дутьових вентиляторів водогрійних котлів, кВт. Визначається в п. 2.6.6.

УWД - встановлена потужність робочих димососів водогрійних котлів, кВт. Визначається в п. 2.6.2

Wосвітл - встановлена електрична потужність приладів освітлення, кВт. Визначається за методикою, визначеною в курсі «Охорона праці».

Визначити годинну, добову та річну потребу електричної енергії для власних потреб котельні, відповідно, Wвл.пгод , кВт?год/год, Wвл.пдоб,кВт?год/добу, Wвл.прік, кВт?год/рік, за формулами:

Wвл.пгод = УWКОТвл.п ?1 ? Kфгод = 991,36 ?0,8= 793,09 кВт

Wвл.пдоб = УWКОТвл.п ?24 ? Kфдоб =991,36 991,36 ?24?0,8=19030 кВт

Wвл.прік = УWКОТвл.п ? 8760 ? Kфрік = 991,36 ?8760 ?0,7= 6079МВт

де:

Kфгод - середньогодинний експлуатаційний коефіцієнт завантаження споживачів електроенергії котельні, од. Визначаються орієнтовно в межах 0,8-0,9;

Kфдоб - середньодобовий експлуатаційний коефіцієнт завантаження споживачів електроенергії котельні, од. Визначаються орієнтовно в межах 0,7-0,8;

Kфрік - середньорічний експлуатаційний коефіцієнт завантаження споживачів електроенергії котельні, од. Визначаються орієнтовно в межах 0,6-0,7; Визначаю для МЗ режима середньогодинні питомі витрати природного газу - (bтвідп )газ, м3/МВт, та умовного в палива - (bтвідп)у.п , кг у.п/МВт в котельній з відпущеної теплової енергії за формулами (2.34) та (2.35

(bтвідп )газ = ВКОТ ? 103 / (УQЖР + QП.П)

(bтвідп)у.п = ВКОТ ? Кгаз у.п ? 103 / (УQЖР + QП.П)

Результати визначення навести у таблиці 2.35.

Таблиця 2.35

Визначення результата	Значення для режимів кг у.п/МВт
	МЗ	ТЗ	Л
bтвідп )газ = 36,678 ?103 / (317,75+12,0) =111,23 м3/МВт (bтвідп)у.п= 36,67 ?1,15?103 / (317,7+12,0) = 127,9кг у п/МВт	111,2 127,9

Визначити проектну середньогодинну питому витрату електричної енергії в котельній на відпущену теплову енергію - ее/евідп , кВ за формулою:

ее/евідп = УWрічне / ( УQТ/Ф) річн =19030/(93,82+12) ? 24)=7,6 кВт (2.35)

Визначити собівартість теплоти, відпущеної від котельні - СQ, грн/МВт за формулою:

СQ = [(bтвідп)у.п / Ку.п] ? Цпалив ? 10-3 + ее/евідп ? ЦЕ/Е + СQ експл (2.36)

СQ = (127,9 /1,15) ? 3590,0 ?10-3 + 6,0 ? 0,78 + 30,0 = 475,5 грн/МВт

Формую висновок щодо енергоефективності проектної котельні.

«Проект водогрійної котельні за своїми показниками енергетичної та економічної ефективності, відповідає середньогалузевому рівню українських котелень комунальної енергетики і може бути прийнятний до реалізації».

Основні результати розрахунку навожу в табл. 4.36.

Таблиця. Результати розрахунку теплової схеми котельні з водогрійними котлами

№ п.п	Умовне позначення	Назва параметра	Один. виміру	Джерело інформації	Числове значення для режимів
					МЗ	ТЗ	Л
1	2	3	4	5	6	7	8
1	tзовн	Температура зовнішнього повітря	оС	табл. 2.1	-24	+2,8	+15
2	УQЖ.Р	Сумарне теплове навантаження житлового району	МВт	табл. 2.1	317,75	173,65	24
3	QП.П	Теплове навантаження промислового підприємства	МВт	табл. 2.1	12,0	12,0	12,0
4	УQЖПР	Сумарне теплове навантаження житлово-промислового района	МВт		152,3	76,5	28,9
5	УQКОТ	Сумарне теплове навантаження котельні	МВт	ф-ла 2.16	330,1	185,9	34,2
6	ф1	Температура мережної води в «прямій» магістралі на виході з котельні	оС	табл. 2.1	150о	70о	70о
7	ф2	Температура води в «зворотній» магістралі на вході в котельну	оС	ф-ла. 2.1	38,87	29.94	30
8	фзвор	Температура води в «зворотній» магістралі на вході в мережні насоси	оС	ф-ла. 2.12	40,3 о	31,3 о	37,5 о
9	G1	Витрата води в «прямій» магістралі на виході з котельні	т/год	табл. 2.1	2351,5	3432,5	501,77
10	Gубут	Убуток води в тепломережі	т/год	табл. 2.1	15,0	15,0	5,0
11	G2	Витрата води в «зворотній» магістралі на вході в котельну	т/год	табл. 2.1	2336,5	3417,5	486,7
12	УGВК	Витрата води в напірному трубопроводі мережних насосів	т/год	ф-ла	3529	2382,0	366,54
13	Gрец	Витрата води в трубопроводі рециркуляції котлів	т/год	ф-ла 2.21	955,44	776,6	105,89
14	Gпер	Витрата води в трубопроводі перепуску	т/год	ф-ла 2.23	0,0	880,1	107,5
15	NВК.ВСТ	Число встановленних водогрійних котлів	од	ф-ла	3	3	3
16	NВК.Р	Число котлів, що знаходяться в експлуатації	од	ф-ла	3	2	1
17	NВК.Б	Число котлів, що експлуатуються в базовому (номінальному) номінальному режимі	од	ф-ла	1	1	1
18	NВR.З	Число котлів, що експлуатуються в режимі змінного навантаження	од	ф-ла	2	1	0
19	ВКОТ	Годинна витрата природного газа в котельні	тис.м3 / год	ф-ла	36,678	21,782	4,008
20	(bтвідп )га	Питома витрата природного газу на відпущену від котельні теплову енергію	м3 / МВт	ф-ла	111,2
21	(bтвідп )у.п	Питома витрата умовного палива на відпущену від котельні теплову енергію	кг у.п /МВт	ф-ла	127,9
22	УWВК	Сумарна встановлена потужність споживачів електроенергії котельні	КВт	ф-ла
23	ее/егод	Середньогодинна питома витрата електроенергії на відпуск теплоти від котельні кВт/МВт	ф-ла	6,0
24	ЦПалив	Вартість природного газу	грн./ тис. м3	ф-ла	3590,0
25	ЦЕ/Е	Вартість електроенергії	грн./ кВт.год	ф-ла	0,78
26	СQ	Собівартість теплоти, що відпущена від котельні	Грн./МВт	ф-ла	475,5

Список використаної літератури

1. Прядко М.О., Павелко В.І., Рябчук О.В. Проектування системи теплопостачання житлово-промислового района міста. Мет. вказ. до виконання кваліфікаційного проекта «Система теплопостачання житлово-промислового райна міста» рівння підготовки бакалавра, напряму 6.050601 «Теплоенергетика» для студентів денної та заочної форм навчання. Частина 1. . - К.: НУХТ, 2011. - 57 с.

2. Бузников Е.Ф. и др.. Производственные и отопительные котельные.- М.:- Энергоатомиздат.- 1984.- 248 с.

3. Роддатис К.Ф., Соколовский Я.Б. - Справочник по котельным установкам малой производлительности. М.: Энергия. - 1979. - 368 с.

4. Філоненко В.Н. Нагнітачі та теплові двигуни. - Мет. Вказ. до вивчення дисципліни для студентів спеціальності «Теплоенергетики» ден. та заочн. форм навчання.- К.: НУХТ. - 2004.- 50с.

5. Філоненко В.Н., Масліков М.М. Джерела енергопостання промислових підприємств. - Мет. Вказ. до вивчення дисципліни для студентів спеціальності «Промислова теплоенергетики» ден. та заочн. форм навчання.- К.: НУХТ. - 2002.- 34с.

6. Тобилевич и др. Методические указания по проектированию ТЭЦ промышленных предприятий. Часть 1.- К.: КТИПП. - 1983.- 91с.

7. Кострюков В.А. Основы гидравлики и аэродинамики.- М.:- Высшая школа.- 1975. - 220 с.

8. Торчинский Я.М. Нормирование расхода газа для отопительных котельных. - Л.: Недра. - 1991. - 163 с.

9. Ковалько М.П., Денисюк С.П. Енергозбереження. Пріоритетний напрямок державної політики України. - Київ: УЕЗ. - 1998. - 306 с.