Теплопостачання заводу в місті Київ

Теплопостачання заводу в місті Київ

Вступ

централізований теплопостачання температурний монтажний

Кожна система централізованого теплопостачання незалежно від розмірів складається з трьох елементів: джерело тепла, теплова мережа, споживачі.

Для того щоб забезпечити погоджену роботу і правильну взаємодію цих елементів, повинні бути передбачені визначені ланки для зв'язку елементів між собою. Цими сполучними ланками є: - між ТЭЦ і тепловою мережею - насосна чи насосно-підігрівальна установка;- між тепловою мережею споживачем - тепловий пункт.

Для нормального функціонування всієї системи централізованого теплопостачання вкрай необхідно, щоб зазначені сполучні ланки були правильно запроектовані, а також грамотно експлуатувалися. Особливо це необхідно для другого з зазначених ланок - для теплових пунктів споживачів. Причина цього полягає, по-перше, у великій кількості і розкиданості теплових пунктів, по-друге, у великій різноманітності тепло споживаючих установок споживачів, правильну роботу, яких повинні забезпечувати зазначені пункти. По-третє, у великому впливі роботи теплових пунктів разом з теплоспоживаючими системами споживачів на роботу сусідніх пунктів і систем, а також на техніко-економічні показники роботи джерел тепла.

1. Вихідні дані

Місто - Київ.

Параметри теплоносія : τ₁^р=135°С; τ₂^р=70°С.

Висота корпусів, м:

. - 5 м; 6. - 11 м;

. - 12 м; 7. - 14 м;

. - 11 м; 8. - 14 м;

. - 14 м; 9. - 8 м;

. - 9 м; 10. - 8 м;

Позначення геодезичних ліній, м:

а) 168 д) 164

б) 160 е) 170

в) 162 ж) 167

Витрати пари, т/год:₁= 2,5 т/год;₂= 1,5 т/год;₃= 3,5 т/год;

Питомі теплові характеристики промислових будівель:

-насосні, m=10 чол;

- ремонтні цеха, m=56 чол;

- склади моделей, m=121 чол;

- сталеливарні цехи, m=126;

-їдальня, m=30 чол;

- чавуноливарні цехи, m=55 чол;

- термічні цехи, m=12 чол;

- побутові та адміністративно- допоміжні приміщення, m=30 чол;

- прохідні, m=7 чол;

- гаражі, m=15 чол;

2. Опис генплану заводу

На генплані 10 корпусів заводу з різними призначеннями.

- насосні;

- ремонтні цеха;

- склади моделей;

- сталеварні цехи;

- їдальня;

- чавуноливарні цехи;

- термічні цехи;

- побутові приміщення;

- прохідні;

- гаражі;

Найбільшу площу мають гаражі та побутові приміщення , вони складають 12600 м².

Насосні та прохідні мають найменшу площу, що складає 300 м².

3. Визначення розрахункових теплових навантажень

.1 Теплові потоки на опалення та вентиляцію

Для окремих будівель максимальні годинні витрати тепла при відсутності відповідних проектів визначаються за укрупненими показниками-питомими характеристиками будинків, будівельною кубатурою будинків і температурами повітря:

на опалення:

на вентиляцію:

, де

,  - відповідно питомі опалювальні і вентиляційні характеристики будинків;- об’єм будівлі;

 - температура внутрішнього повітря;

 - температура зовнішнього повітря;

а - температурний коефіцієнт.

Таблиця 1

3.2 Навантаження на гаряче водопостачання та технологічні навантаження

Для розрахунку теплового навантаження на гаряче водопостачання використовують формулу (для душових):

, де

 - норма витрат гарячої води одною душовою сіткою;

=270 л/сіт·зм

 - температура гарячої води =55 ºС;

 - температура холодної води =5 ºС;

т - кількість чоловік у зміну, чол/зм;

т_сіт - кількість людей на одну душову сітку, чол./зм.·сіт;

Т_з - тривалість завантаження акумулятора, год/зм, що залежить від N_с - кількість душових сіток.

Таблиця

Таблиця 2

№ п/п       Найменування будівлі    m чол./зм             m_сіт чол./сіт зм    N_с сіток Т_з год/зм              

МВт

Формула розрахунку навантаження на гаряче водопостачання в літній період

=15 ºС;

Β=1;

Формула розрахунку теплового навантаження для їдальні:

т_с - кількість страв, що споживаються;

 - кількість посадочних місць

р - кількість посадок, р=3;

т - кількість працюючих;

К_В - коефіцієнт користування, К_В=0,5÷0,8;

Т_П - загальна тривалість перерви, Т_П=0,75÷1,5 год;

а - норма споживання гарячої води, а=12 л/год;_h - температура гарячої води, t_h=55 ºС;_с - температура гарячої води, t_с=5 ºС;

с - теплоємність води, с=4,187 кДж/кг· ºС;

Таблиця 3

№ з/п        Найменування будівлі    р             Т_П                 К_В                 т              N_П                т_с                   с             

Σ=24.56

3.3 Технологічні теплові навантаження

Р₁=5 МПа G₁=2.5 т/год;

Р₂=5.5 МПа G₂=1.5 т/год;

Р₃=4 МПа G₃=3,5 т/год;

G_i - витрата пари;

 - ентальпія пари;

 - ентальпія конденсату;

Ентальпію знаходимо за тисками з довідника.

Таблиця 4

№ з/п        Найменування будівлі    Витрати пари Gi т/год     Ентальпія пари  _кДж/кгЕнтальпія конденсату  кДж/кгQ_T

3.4 Зведений баланс теплових навантажень

 теплове навантаження на опалення при t= +8 ºC;

 теплове навантаження на вентиляцію при t= +8 ºC;

t_i - внутрішня температура приміщення;₀ - зовнішня температура повітря для м. Дніпропетровськ, t₀=-23 ºC;

Таблиця 5

№ з/п        Найменування будівлі   

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВтQ_T

МВтQΣ

. Розрахунок витрат теплоносія споживачами

Втрати теплоносія споживачами на опалення та вентиляцію розраховуємо за формулами:

 - на опалення;

 - на вентиляцію;

де:  ,  - теплові навантаження по цехах;

 - різниця температур згідно з температурним графіком;

 ºC;

 ºC;

Витрати на гаряче водопостачання:

де:  - середнє навантаження;

Витрати гарячої води, яка розповсюджується від джерела тепла.

де:

 ºC;

 ºC;

Таблиця 6

_Σ= G₀+ G_V +G_h

5. Секундний, річний за тривалістю та інтегральний графіки системи теплопостачання

Для побудови секундного графіка потрібні значення навантажень:

6,5 МВт 9,31 МВт

3,65 МВт 20,11 МВт

0,52МВт 0,86 МВт

5,39 МВт 5,64 МВт

Таблиця 6. Після побудови секундного графіка будуємо річний за тривалістю. Для нього необхідні значення повторюваності температур зовнішнього повітря.

Після побудови секундного, річного за тривалістю графіка будуємо інтегральний графік системи теплопостачання.

Для побудови інтегрального графіка необхідно за річним за тривалістю графіком розрахувати площі фігур, які отримали обмеженням вісі і ліній самого графіка.

 мм²

 мм²

 мм²

 мм²

 мм²

 мм²

Розраховуємо коефіцієнти відносного навантаження за формулою:

Будуємо інтегральний графік, за допомогою якого можна розділити навантаження протягом року між кількома джерелами.

6. Конструювання теплових мереж

На плані заводу розташована котельня, від якої йдуть розподільчі трубопроводи.

На плані необхідно розписати по кожному корпусу розраховані теплові навантаження:

-    на опалення;

-        на вентиляцію;

         на гаряче водопостачання;

         на технологію;

Необхідно визначити розташування мереж:

Т₁,Т₂ - розподільчі трубопроводи систем опалення та вентиляції;

Т₃,Т₄ - розподільчі трубопроводи системи гарячого водопостачання;

Т₇,Т₈ - паропровід та конденсатопровід;

Отримуємо схеми-плани заводу з розподільчими трубопроводами на які потрібно виписати розраховані витрати теплоносія споживачами.

7. Температурний графік регулювання відпущення тепла споживачами

Температурний графік відображає залежність температур теплоносія від температури зовнішнього повітря.

Для цього відношення будуємо суто температурний графік. Необхідно розрахувати середню температуру повітря у приміщенні.

 - поточні температури корпусів;

 - об’єм корпусу;

°C

Температури розраховуємо за формулами:

 - відносне теплове навантаження на опалення при поточній температурі зовнішнього повітря.

ºС; +8; +5; 0; -5; -10; -15; -20; -22.

 - температура опалювальних приладів;

 ºС;

 - розрахункова температура у подавальній магістралі системи опалення:

 ºС;

Таблиця 7

Якщо 0,2<λ_тах<1,2 застосовується двоступінчаста схема, у цьому випадку використовується підвищений графік.

-0.6 ºС;

44 ºС;

Модифікуємо таблицю застосовуючи формули:

 - сумарний додатковий перепад температур;

 - перепад температур у першому ступені підігріву;

 - перепад температур у другому ступені підігріву;

 - проміжна температура, приймаємо рівній температурі недогріву.

44-10=34ºС;

 ºС

Для температури зламу () знаходимо:

Таблиця 8

8. Гідравлічний розрахунок

.1 Водяних мереж

Гідравлічний розрахунок теплової мережі виконується для того, щоб визначити діаметри трубопроводів та витрати тиску у них.

Розрахунок потрібно починати з головної розрахункової магістралі (найдовша магістраль), потім підраховують відгалуження від головної магістралі.

Питому витрату тиску на тертя R_Р приймаємо:

-    для головного розрахункового напрямку від джерела тепла до найвіддаленішого споживача (мережа) 80 Па/м.

-        для відгалужень від головної магістралі до окремих споживачів до 300 Па/м.

Діаметри (d_вн) трубопроводів, швидкості теплоносія (υ) та дійсна питома витрата тиску (R) знаходимо за розрахунковою витратою теплоносія (G) та прийнятим (R_Р) по номограмі. Діаметри по магістралі мають бути - не менше 50 мм, а по відгалуженням - не менше 25 мм; швидкість теплоносія не повинна перевищувати 3,5 м/с.

Після підбору діаметрів визначають дійсні витрати тиску на ділянках, Па:

 - довжина ділянки по плану, м;

 - коефіцієнт місцевих опорів;

 - приведена довжина ділянки, м;

 - еквівалентна довжина ділянки, м;

Витрату тиску у магістралі або відгалуженні  визначаємо сумуючи втрати по всіх послідовно з’єднаних ділянках:

Необхідно знайти втрати напору на ділянках:

 - густина теплоносія, =985 кг/м³;

 - прискорення вільного падіння, =9,81 м/с²;

Результати розрахунку для опалення та вентиляції заносимо до таблиці 9, а для гарячого водопостачання до таблиці 10.

Таблиця 9. Гідравлічний розрахунок для опалення та вентиляції

Таблиця 10. Гідравлічний розрахунок для гарячого водопостачання

8.2 Паропровід

1.  Підготовчий стан

Перед початком гідравлічного розрахунку паропроводу необхідно розробити розрахункову схему, на яку мають бути нанесені джерело постачання пари (котельня) та усі споживачі, що використовують пару. Схема прокладання паропроводів має бути узгоджена із схемами водяних теплових мереж та розподільчих трубопроводів гарячого водопостачання, тобто до кожного з корпусів усі перечисленні системи приєднуються за одним маршрутом через єдиний тепловий пункт (увід).На схемі проставляють номери корпусів та вузлів відгалуження, номери точок ділянок, довжини та розрахункові витрати для кожної з ділянок. Розрахункові витрати підраховують шляхом послідовного підсумовування витрат пари від споживачів до джерела тепла, тобто у напрямку протилежному його транспортуванню від джерела до споживачів. На кінцевих (приєднувальних до споживачів) ділянках розрахункові витрати будуть дорівнювати необхідним витратам самих споживачів, на проміжних ділянках-складатися з витрат усіх подальших від джерела ділянок. Витрати спільної ділянки на виході з джерела тепла мають дорівнювати сумі розрахункових витрат-усіх споживачів.

2.  Основний етап

Перед початком власне розрахунку паропроводу необхідно визначити основний розрахунковий напрямок. Залежно від параметрів пари у споживачів та на джерелі тепла можливі різні послідовності визначення.

Розрахунок:

.Визначаємо потрібний тиск пари на джерелі тепла:

де Р_спі - необхідний тиск пари, що потребує і-й споживач;

α - коеф.еквівалентних довжин, α=0,7.

 сума довжин ділянок на напрямку від і-го споживача до джерела тепла,м.

.Визначаємо середні розрахункові витрати тиску на напрямку від джерела тепла до розрахункового споживача:

сума довжин ділянок на напрямку від розрахункового споживача до джерела тепла,м.

.Визначаємо передбачуваний тиск у кінці ділянки:

.Визначаємо густину пари на початку ділянки ρ_П за Р_П=Р_КП і середню передбачувану густину:

;

.Визначаємо середні передбачувані питомі витрати тиску при ρ_Т=2,45 ^КГ/_М³:

.Підбираємо діаметр паропроводу-d, швидкість пари -  і питомі витрати тиску на ділянці-R_ТД (R_ТД=R_ρ=2,45).

.Перераховуємо визначені величини на середню щільність ρ_СП:

; ;

.Визначаємо фактичний тиск пари в кінці ділянки:

.Визначаємо фактичну щільність пари у кінці ділянки ρ_КФ і середню домашню щільність:

.Перераховуємо визначені величини на фактичну середню щільність:

; ;

.Визначаємо уточнений кінцевий тиск:

12.Знаходимо за Р^ІІ_УФ уточнену щільність ρ^ІІ_УФ, і уточнену середню щільність ρ^ІІ_СУФ:

.Порівнюємо з :

 ^кг/_м³.

Розрахунок зводимо в таблицю 12.

Таблиця. 12 Розрахунок паропроводу

Таблиця

8.3 Конденсатопроводу

. Обчислюємо тиск конденсату після паро споживаючого обладнання усіх споживачів:

 МПа

 МПа

 МПа

. Визначаємо тиск конденсату після конденсатовідвідників для усіх споживачів:

де А=0,4÷0,5 при <0,17 МПа, та А=0,5÷0,7 при  >0,17 МПа:

. Визначаємо середні питомі втрати тиску для усіх споживачів та головний розрахунковий напрямок.

. Обчислюємо середні питомі втрати тиску для усіх споживачів при густині ρ_т=958,4:

;

. Підбираємо діаметри конденсатопроводу d_i на ділянці за умовою R_i≤R_T/

. Перераховуємо питомі втрати на фактичну щільність:

. Обчислюємо тиск конденсату у кінці ділянки:

. Обчислюємо ступінь сухості пари:

. Обчислюємо розрахункову щільність суміші:

. обчислюємо значення φ;

11. Обчислюємо фактичні питомі втрати тиску на ділянці:

. Обчислюємо фактичний тиск конденсату у кінці ділянки:

Таблиця.13 Розрахунок конденсатопроводу

Таблиця

9. Вибір способу прокладання мережі та опис вибраних для цього будівельних конструкцій

Якщо дивитись з боку зовнішнього виду заводу, то деякі ділянки треба прокладати під землю, особливо, щоб адміністративні приміщення, тобто корпус було добре видно і надземна прокладка не псувала зовнішнього виду.

Тому ділянки діляться на дві частини: які прокладаються під землею і над землею. На ділянках 2-3, 3-VII, 3-VIII, 3-4, 4-IV, 4-V, трубопроводи прокладаються підземною прокладкою.

На ділянках K-1, 1-2, 4-5, 5-I, 5-II, 1-6, 6-VI, 6-X, 6-III, трубопроводи прокладаються надземною прокладкою.

Вибір траси теплової мережі заклечається в підборі місця розташування осьової лінії прокладки мережі на прив’язання її розмірами до червоної лінії забудови, доріг і будівель.

Траса тепломережі і спосіб прокладання підбираються з умов максимально можливою скорочення вартості споруд і витрат по експлуатації, обслуговуванню і ремонту мережі. Для цього теплова мережа повинна мати найменшу можливу довжину і оптимальні діаметри трубопроводів, що достригається прокладкою траси по найкоротшим відстаням від джерела тепла до споживачів, відсутністю усякого роду обхідних ділянок, скороченням мінімуму паралельних прокладок трубопроводів і трасуванням основних мереж по території з максимальною густиною навантаження.

Теплові мережі повинні бути тупиковими. Поздовжній профіль однієї ділянки траси.

Поздовжній профіль теплової мережі необхідний для виробництва земельних і будівельних робот.

Профіль креслиться в масштабах, горизонтальному 1:500 і вертикальному 1:100. Спочатку креслиться спеціальний формуляр для постановки чисельних даних розробляємо профілі. Над формами викреслюються рівні поверхні землі, перетинаємо населення, трамвайні і залізні дороги, рівень ґрунтових вод, приєднуємо будівлі, існуючі і проектуючі, переминаючи надземні і підземні комунікації, вказуються їх відмітки в місцях перетину. Якщо комунікації проходять під тепломережею, вказують відмітки верху комунікації, якщо над мережею то низу.

Далі показують на профілі тепломережі камери, вимірюємо мінімум заглиблення камер від поверхні. Якщо по будь-яком причинам, вони повинні виступати за поверхню землі, то не менше ніж на 0,4 м.

Після цього надписують пройми в стінах камер для проходу трубопроводів в камери, так, щоб розмістити в них запірну арматуру і витримати заглиблення приладів, необхідні, по умовах міцності для каналів, а при підвищенні міцності до 4м, для двохканальної прокладки - 0,7-2 м. В залежності від її конструкції.

При цьому треба мати на увазі, що задвижки більших діаметрів мають більшу висоту і не все допускають установку в горизонтальному або вертикальному положенні бокові відгалуження звичайно роблять вище магістралі, що також потребує її заглиблення. В результаті на підході до камер прокладку мереж доводиться заглиблювати звичайно більше допустимого мінімуму.

Після цього, виходячи з відміток проймів, розробляється профіль між камерами, при цьому необхідно щоб:

-          заглиблення приладів було б як можна менше, так як зменшується об’єм земляних робіт і спрощується монтаж мереж;

-        нахил прокладки повинен бути не менше і=0,002 в будь-який бік, не залежно від напрямку руху теплоносія і способу прокладки на окремих ділянках допускається прокладка мереж без нахилу. Відводи до окремих будівель при підземній прокладці повинні мати наклони до камер мереж, а при надземній - до будівель;

         перетин траси в вертикальній площині роблять тільки в нерухомих опорах трубопроводу.

Розробка профілю починається з тих місць, в яких можливі труднощі з прокладанням траси, а саме там, де більша кількість перетинаємих комунікацій і перемінний рельєф місцевості.

10. Побудова п’єзометричного графіка

Графік п’єзометричних напорів служить для того, щоб наглядного зобразити розподіл тисків в тепловій мережі та ув’язати всі елементи системи в частині забезпечення п’єзометричних напорів (від рівня землі).

Побудова графіка починається з нанесення формуляра для постановки в ньому чисельних значень показників п’єзометричного графіку. Долі будується профіль землі по обраній трасі і відгалуженням, і на ньому зображається умовними лініями найбільш високі споруди заводу, розташовані вздовж магістралі. Відмітки землі обираються з прокольного профілю або за геодезичними лініями плану.

Далі будуємо лінію статичного рівня. Для цього знаходять верхню точку серед усіх підключених до мережі споживачів і проводять горизонтальну лінію на 5 м вище неї.

Підбираємо і наносимо на графік лінію п’єзометричних напорів. Відмітки лінії п’єзометричних напорів в зворотній магістралі знаходять шляхом додавання до відмітки, яка знаходиться в точці приєднання теплової мережі до котельні, втрати напору на відповідних ділянках.

Рухаючись по мережі, послідовно визначаємо відмітки п’єзометра у всіх камерах. Аналогічно будуємо лінії напорів, в зворотній магістралі усіх відгалужень.

Будуємо лінії напорів в подавальних трубопроводах. Для цього на останньому будинку до відмітки напору в зворотній магістралі додаємо 8-15 м. далі визначаємо напори в подавальному трубопроводі послідовно по ділянках від останнього будинку до котельні. Далі в котельній до відмітки напору в подавальному трубопроводі додаємо витрату напору в компоагрегаті.

11. Розробка плану мереж та монтажної схеми

Розробка плану мереж

Згідно з ДБН, теплові мережі повинні прийматися тупиковими.

Траса теплової мережі та спосіб прокладки обираються з умов максимального зниження вартості будівництва та витрат на експлуатацію, обслуговування та ремонту мереж. Для цього теплова мережа повинна мати найменш можливу довжину та оптимальні діаметри трубопроводів.

В нашому випадку приймаємо два види прокладки - наземну та підземну.

Для наземної прокладки трубопроводів приймаємо нерухомі залізобетонні колони.

Підземну прокладку трубопроводів приймаємо в непрохідних каналах. Типорозміри каналів вибираються за діаметрами трубопроводів та необхідними відстанями в світу між трубопроводами та будівельними конструкціями.

Запірну арматуру в теплових мережах встановлюємо у вузлах на трубопровідних відгалуженнях при діаметрах більше 100 мм, а також у вузлах на трубопроводах відгалужень до окремих будівель незалежно від діаметрів.

Повздовжній профіль теплової мережі потрібен для здійснення земляних та будівельних робіт. Спочатку вказуємо на профілі канали та теплові камери. Потім визначаємо відстані між рухомими опорами в залежності від діаметрів. Також вказуємо місце розташування компенсаторів та кутів повороту. Після цього будуємо профіль, починаючи з нанесення відміток землі. Встановлюємо прийняті опори, враховуючи мінімальне заглиблення Відзначаємо відмітку верху несучої конструкції та низу труби.

Розробка монтажної схеми. Монтажна схема теплових мереж є основним документом, за яким монтується теплова мережа та водночас основою для подальшої розробки проекту.

На монтажній схемі умовними позначеннями вказується розташування трубопроводів та основних елементів теплових мереж.

Монтажна схема складається виходячи з обраного напрямку траси прийнятих теплоносіїв та взаємного розташування трубопроводів.

Трубопроводи в непрохідних каналах розташовують горизонтальними рядами так, щоб гнучки компенсатори з найбільшими розмірами знаходились у крайньому положенні.

У багатотрубних колекторах трубопроводи розташовують вертикальними рядами по сторонам колектора. Трубопроводи з великими навантаженнями на нерухомих опорах розміщуються нижче, з меншими - вище. Потім приймаються місця встановлення запірної арматури, яка встановлюється на виходах трубопроводів мережі від джерела тепла, на відгалуженнях водяної та парової мережі при їх діаметрах завбільшки 100 мм та на відгалуженнях до окремих будівель при будь яких діаметрах трубопроводів.

12. Специфікація та підбір устаткування

Вибір джерела тепла повинен проводитись на підставі планів розвитку житлово-комунального та промислового будівництва міста.

Вибір головного обладнання та розробка теплової схеми котельної починаються з виявлення характеру навантаження котельної та необхідного теплоносія, за якими визначається тип котельної, що проектується - парова, водогрійна та змішана.

Котельна забезпечує споживачів, які не мають індивідуальних резервних джерел тепла, та є єдиним джерелом тепла в системі теплопостачання, тому вона відноситься до першої категорії надійності.

В котельних першої групи необхідно встановлювати не менше двох котлів.

В котельних першої групи при виході із строю найбільшого котлоагрегату інші повинні забезпечити відпущення тепла споживачам першої категорії:

на технологічні потреби та системи вентиляції - кількості, яка визначається мінімально допустимими навантаженнями, незалежно від зовнішньої температури t_н;

на опалення та гаряче водопостачання - в кількості, що визначається режимом найхолоднішого місця.

Розрахункова теплова видатність котельної визначається, виходячи з характеру та величини теплового навантаження, сумуванням видатків тепла:

1)  максимальних видатків тепла на опалення та вентиляцію;

2)      розрахункових витрат на гаряче водопостачання.

При виборі мережених насосів необхідно, щоб при необхідній витраті води її напір за характеристикою дорівнював падінню напору в мережі при тій же витраті.

Спочатку вибираємо тип насосу, враховуючи умови його роботи - температурою середовища, що перекачується; максимально допустимим тиском; необхідною висотою всмоктування або значенням підпору на висоті.

Список літератури

.СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети»

.СниП 2.01.01.-82 «Строительная климатология и геофизика»

.ГОСТ 21.605-82 «Сети тепловые. Рабочие чертежи»

.Пешехонов Н.И. «Проектирование теплоснабжения»

.Справочник проектировщика Часть 1 под редакцией Староверова И.Г.