Источники теплоснабжения

Задание

Разработать проект теплоснабжения жилого района города в Ленинградской области. Численность населения района – 35000 человек.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

1.Расчет тепловых нагрузок

2.Основание и выбор источника  водоснабжения

3.Расчет схемы водогрейной котельной

4. Сеть теплоснабжения

5.Гидравлический расчет и выбор  схемы присоединения абонентов

6. Выбор конструкции теплопровода

7. Выбор тепловой изоляции и  расчет тепловых потерь

8. Компоновка оборудования теплового  пункта

9. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Учебник для вузов – 7-е изд., стереот. – М.:МЭИ, 2001, 472 с.
2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Учебник для вузов – 5-е изд., перераб. – М.:МЭИ, 1984, 360 с.
3. Бузников Е.Ф. и др. Производственные и отопительные  котельные. – 2-е изд.,перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1984, 248 с.
4. Баженов М.П. и др. Промышленные тепловые электростанции. – М.: Энергия, 1979

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Расчет тепловых  нагрузок.

а) расчетная отопительная нагрузка жилых и общественных зданий.

где - укрепленный показатель максимального расхода теплоты на отопление 1м2, жилой площади; при , ;

      - жилая площадь;

       - коэффициент учитывающий расход теплоты на отопление общественных зданий,

где М – число жителей, М=35000 чел;

       - норма жилой площади на 1 человека – 9м2.

б) расчетная вентиляционная нагрузка общественных зданий

где - коэффициент, учитывающий расход  теплоты на вентиляцию общественных зданий, .

в) средненедельная тепловая нагрузка горячего водоснабжения жилых и общественных зданий для зимнего периода при и

где аж – норма расхода горячей  воды с на одного жителя, аж=110 л/сут;

       аобщ – норма расхода горячей воды для общественных зданий, отнесенный к одному жителю района, аобщ=20 л/сут;

       М – число  жителей;

       ср – теплоемкость воды, ср=4190 Дж/кгс;

     tг- температура горячей воды , ;

     tх – температура холодной воды, ;

     nс – расчетная длительность подачи теплоты на ГВС, nс=24*3600=86400 с.

 

Летняя тепловая нагрузка ГВС

где  - коэффициент снижения расхода горячей воды летом по сравнению с зимнем периодом,

        - температура холодной воды летом, ;

        - температура холодной воды зимой,

 

Средняя нагрузка отопления за отопительный период:

где - внутренняя температура воздуха в жилых и общественных помещениях, ;

        - средняя температура наружного воздуха за отопительный период  для Ленинградской области  ;

        - расчетная температура наружнего воздуха для отопления, .

 

 

Средняя нагрузка вентиляции при расчете по отопительному графику:

 

Годовые расходы теплоты

а) на отопление

,

где no – продолжительность отопительного периода для Ленинградской области no=219 сут.

б) на вентиляцию

,

,

.

в) на ГВС

где no – длительность зимнего периода, no=219 сут =5256 часов.

       n – продолжительность работы ГВС в течении года, n=8400 часов.

Суммарный годовой расход теплоты

 

 

 

 

Таблица расчетов для построения годового графика продолжительности тепловых нагрузок

Тепловая нагрузка, МДж/с	Температура наружнего воздуха
	+8ºС	-11ºС	-25ºС
Отопление	14,9	43,3	64,2
Вентиляция	1,77	5,1345
ГВС	12,136
Всего	28,806	60,57	81,47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  Основание и выбор  источника водоснабжения

Выбор теплоносителя и системы теплоснабжения определяются технико-экономическими показателями, желанием заказчика и главным образом зависит от теплового источника и вида тепловой нагрузки. Рекомендуется максимально упростить схему и систему теплоснабжения. Чем система проще, тем она дешевле в сооружении, надежнее в эксплуатации и проще в ремонте. Самое простое решение – применение одного теплоносителя для всех видов тепловых нагрузок. А так как ведется расчет жилого микрорайона, то теплоносителем может быть вода: и для отопления, и для вентиляции, и для ГВС.

Для теплоснабжения города в большинстве случаев применяются 2хтрубные водяные системы, в которых тепловая сеть состоит из 2х линий: подающей и обратной. По подающей линии горячая вода подводится от станции к абонентам, а по обратной линии охлажденная вода возвращается на станцию.

Преимущественное применение в городах 2хтрубных систем объясняется тем что эти системы по сравнению с много трубными требуют меньше начальных вложений и дешевле в эксплуатации.

Двухтрубные системы применимы в тех случаях, когда всем потребителям  требуется теплота примерно одного потенциала. Такие условия имеют обычно место в городах, где вся тепловая нагрузка (отопление, вентиляция и ГВС)может быть удовлетворена в основном теплотой низкого уровня. Исходя из этого, применяем закрытую двухтрубную систему теплоснабжения, питающуюся от водогрейной котельной.

В отопительных котельных  имеют место значительные изменения количества воды и тепла не только в течении  года, но и в течении недели и суток. Поскольку возможности аккумуляции тепла ограничены, то при выборе водогрейных котлов приходится ориентироваться на величину максимального потребления воды и тепла. При этом если для нужд отопления и вентиляции допустим перерыв в подаче горячей воды и тепла в течении нескольких часов, то для ГВС перерыв не допустим. Эти обстоятельства предопределяют выбор суммарной производительности котельной. В отопительной котельной число котлов выбирают из ее расчетной производительности, а так же устанавливают резервные котлы и оборудование.

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет схемы водогрейной котельной.

Для составления и расчета тепловой схемы необходимо иметь:

1. Назначение данной котельной – отопление, вентиляция и ГВС жилого микрорайона.
2. Теплоноситель – вода.
3. Вид топлива – газ.
4. Характеристика системы теплоснабжения.
5. Величины тепловых нагрузок и параметров теплоносителя.
6. Температура сырой воды .поступающую в котельную (летом +15ºС, зимой +5ºС)
7. Температура воды, идущей в ХВО (20-30ºС).

 

Потери внутренней котельной принимают равной 2-3% общего расхода теплоты. Количество воды поступающей на подпитку закрытой системы теплоснабжения принимают в 1,5 – 2% часового расхода сетевой воды.

Расход воды на деаэрацию питательной воды и подогрев сырой воды перед ХВО для закрытой системы теплоснабжения принимают равным 7-10% отпущенной теплоты.

 

Количество воды, потребляемой для отопления и вентиляции:

где -расчетная тепловая нагрузка отопления и вентиляции – 59,628 Гкал/час;

        - температура сетевой воды после котла;

        - температура сетевой воды до котла.

Количество воды, потребляемой для ГВС

где - расчетная тепловая нагрузка ГВС.

Общее количество воды, идущая к потребителю.

Приняв коэффициент потерь воды в тепловых сетях 1,5 – 2% часового расхода находим их величину:

где ктс – коэффициент потерь воды в тепловых сетях равен 0,015 – 0,02.

Расход воды поступающей из обратной магистрали тепловых сетей

Принимаем потери воды в пределах котельной 2-3% от количества воды идущей к потребителю, тогда

,

где кк – коэффициент потерь воды в котельной равен 0,02 – 0,03.

Производительность ХВО

Количество сырой воды, расходуемой на собственные нужды

где кхво – процент сырой воды, используемой на собственные нужды ХВО, равен 1,1 – 1,25%.

Количество теплоты, требуемой для подогрева сырой воды:

где ср – теплоемкость воды;

       - температура сырой воды до подогревателя, принимаем 30 ºС;

       - температура сырой воды после подогревателя, 5ºС.

 

 

Расход горячей воды из котлов на теплообменник

где t1 – температура горячей воды до теплообменника;

       t2 - температура горячей воды после теплообменника;

       - коэффициент, учитывающий потерю теплоты теплообменника в окружающую среду.

Для деаэрации воды, поступающей в тепловые сети и в блок ХВО, ее необходимо нагреть до t=70ºС, что требует расхода теплоты

Расход горячей воды из котлов на деаэрацию

где - температура воды на входе в деаэратор;

        - температура воды в деаэратор.

Количество воды, расходуемое в котельной на собственные нужды

Некоторое количество воды будет потеряно трубопроводами, запорной арматурой и другими оборудованиями. Выразим эти потери через ккал/час (от количества теплоты, отпущенного потребителям):

где - КПД трубопроводов или транспорта теплоты, характеризует потери давления от котла до потребителя.

Гкал/час

 

Количество теплоты содержащаяся в выпаре деаэратора

Суммарный расход теплоты определяемый производительностью котельной

Полученную велечину можно сопоставить с требующим количеством теплоты (70,052 Гкал/час), что не превышает расхождений в 10%. Для выбора стальных водогрейных котлов определяется суммарное  потребление количество воды на выходе из котла:

Выбираем три котла ПТВМ-30М по приложению 15. Расчетная теплопроизводительность каждого 40,7 МДж/сек. Два котла рабочих, один резервный и на перспективу.

Данные по котлам:

Площадь поверхности нагрева – 822 м2;

Расчетный расход воды – 122 кг/с;

Расчетная температура воды на выходе  - 150ºС;

Перепад давлений воды – 0,17МПа;

Вид топлива – газ или мазут;

КПД брутто котла при расчетной производительности – 91%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Сеть  теплоснабжения

Схема тепловой сети определяется размещением источников теплоты (ТЭЦ или котельная) по отношению к району теплового потребления, характером тепловой нагрузки потребителей района и видом теплоносителя. Основные принципы, которыми стоит руководствоваться при выборе конфигурации схемы тепловой сети - это надежность и экономичность. При выборе конфигурации тепловых сетей следует, как правило, стремиться к получению наиболее простых решений и наименьшей длины трубопроводов.

Водяные тепловые сети в современных городах обслуживают большое количество потребителей, измеряемое, нередко, тысячами, десятками тысяч присоединенных зданий, расположенных на территориях, измеряемых многими десятками квадратных километров.

Водяные сети менее долговечны по сравнению с паровыми, главным образом, из-за большой подверженности наружной коррозии стальных трубопроводов подземных водяных сетей по сравнению с паропроводами. Кроме того, водяные тепловые сети более чувствительны к авариям из-за большой плотности теплоносителя. Аварийная уязвимость водяных систем теплоснабжения особенно заметно проявляется в крупных системах теплоснабжения при зависимом присоединении отопительных установок к тепловой сети, поэтому при выборе схемы водяных тепловых сетей, вопросом надежности и резервирования теплоснабжения необходимо уделить особое внимание.

Водяные тепловые сети должны четко разделяться на магистральные и распределительные. К магистральным сетям обычно относятся теплопроводы, соединяющие источники тепла с районами теплового потребления, а также между собой. Теплоноситель поступает из магистральных сетей в распределительные сети и по ним уже подается через групповые тепловые подстанции или местные тепловые подстанции к теплопотребляющим установкам абонентов. Непосредственное присоединение тепловых потребителей к магистральным сетям допускать не следует, за исключением случаев присоединения крупных промышленных предприятий.