Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности котельной в селе Чушевицы

Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности котельной в селе Чушевицы

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день, важность энергетики в экономическом и технологическом развитии России очень высока, ведь в настоящее время страна занимает второе место в мире по потреблению энергии. В то же время Россия является владельцем одного из крупнейших в мире потенциалов топливно-энергетических ресурсов - это ее несомненное конкурентное преимущество.

В системах теплоснабжения городов России в настоящее время накопилось много проблем, которые необходимо рассматривать одновременно с позиций энергобезопасности и энергоэффективности. Для повышения безопасности и эффективности теплоснабжения требуется не только обновлять парк существующего оборудования, а также оптимизация теплового рынка (точнее, бизнес-процессы), оптимизации энергетических активов, который включает в себя реструктуризацию управления и форм собственности.

Стоит отметить, что сегодня одним из наиболее перспективных направлений в энергетике является энергосбережение. По оценкам экспертов, возможность экономии электроэнергии может достигать 40 %, и этот потенциал может быть эффективно использован для внедрения энергосберегающих технологий.

Пути повышения эффективности энергетического сектора - реализация программ и мероприятий, позволяющих получить качественное, бесперебойное и дешевое снабжение потребителей теплом и горячей водой.

Тепловые сети являются одним из самых ответственных и технически сложных элементов системы трубопроводов городского хозяйства и промышленности. Высокая рабочая температура и давление теплоносителя - воды - причина повышенных требований к надежности сетей теплоснабжения и безопасности их эксплуатации. Традиционные методы и материалы, используемые в их строительстве и ремонте, приведет к необходимости замены каждые 10-15 лет, капитальный ремонт с полной заменой труб и теплоизоляции, а также потерям до 25% транспортируемого тепла. Кроме того, нужно постоянно проводить профилактические работы. Все это требует больших затрат материалов, средств.

Спад жилищно-коммунального комплекса, как отрасли, вызванного нехваткой средств, плохой организацией и устаревшей структурой, которые мало изменились с советских времен. Бюджетные субсидии на жилищно-коммунальные услуги были обусловлены ростом в подавленной инфляции и политикой уменьшения стоимости строительства, что привело к увеличению эксплуатационных расходов.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что проблемы жилищно-коммунального комплекса имеет не только экономический и структурный характер. Одним из слабых мест является энергетическая составляющая. Неэффективное использование энергии приводит к увеличению расхода топливных ресурсов, рост тарифов. Необходимы срочные действия для повышения эффективности энергетических составляющих в жилищно-коммунальном комплексе.

Целью данного дипломного проекта является разработка мероприятий по повышению эффективности системы теплоснабжения села Чушевицы. С этой целью в рамках данной дипломной работы были выполнены следующие задачи: - обследование и описание системы отопления, расчет ее гидравлического режима и возможности его регулировки; - расчет технико-экономической эффективности инвестиций в проект совершенствования тепловых сетей.

Дипломная работа выполняется в двух вариантах: первый - стандартный, выполненный на листах формата А4, второй - электронный, включающий в себя файл Word (записка), презентация (слайды), Excel в приложениях.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ

1.1 Характеристика системы теплоснабжения

Котельная расположена в селе Чушевицы Верховажского района Вологодской области. Основные параметры климата для города Тотьмы согласно [5] следующие: средняя температура наиболее холодной пятидневки - 32 ⁰С; средняя температура наиболее холодного месяца (январь) - 13,1⁰С; средняя температура за отопительный период - 4,1 ⁰С; продолжительность отопительного периода 231 дня.

Система теплоснабжения села Чушевицы имеет подземные и наружные тепловые сети. Котельная работает на дровах.

-       Система теплоснабжения - водяная двухтрубная.

-       Система горячего водоснабжения - отсутствует.

-       Диаметр трубопровода - от 32 до 125 мм.

-       Наибольшее удаление потребителя от теплового источника: 459 м

-       Общая протяженность тепловых сетей -1203метра.

-       Число подключенных к котельным зданий в селе Чушевицы - 16.

Регулирование режима качества теплоснабжения, осуществляется централизованно на источниках, в зависимости от наружной температуры изменение температуры теплоносителя при его постоянном потреблении.

Отпуск тепловой энергии осуществляется в виде горячей воды на температурный график 90-70⁰С. Годовые расходы тепловой энергии для жилых и общественных зданий была определены по расчетной нагрузке, количеству часов работы, условий и т. д. Полный список отапливаемых объектов, представлен в таблице 1.1.1, также приведены значения тепловых нагрузок для каждого потребителя отдельно.

Таблица 1.1.1 - Список отапливаемых объектов

.2 Описание источника тепловой энергии

Источник теплоты представляет собой производственно-отопительную котельную. Котельная работает на дровах, снабжая тепловой энергией всех потребителей и выдерживая необходимую присоединенную нагрузку.

Полный список установленных котлов, представлен в таблице 1.2.1, также приведены значения мощностей для каждого котла отдельно.

Таблица 1.2.1 - Список установленных котлов

Подключенная нагрузка 0.7314 Гкал/ч, в т.ч. жилой фонд-0,0499 Гкал/ч.

Полный список установленных насосов, представлен в таблице 1.2.2, также приведены значения мощностей для каждого насоса отдельно.

Таблица 1.2.2 - Список установленных насосов

Дымовая труба: h=23,4 м, металлическая. Диаметр трубы- 400 мм

Расчетные параметры теплоносителя на котельной - 90-70 ⁰С.

Здание котельной кирпичное, находится в удовлетворительном состоянии.

.3 Описание тепловых сетей

В селе Чушевицы прокладка магистральных трубопроводов выполнена под землей и надземном исполнении. От котельной до зданий Детского сада № 3 (подключен к котельной в 2010 году) и Фока (переведено с электроотопления в 2011 году) выполнена надземная теплотрасса (367,8 метра, диаметр от 69 до 82 мм.). К остальным зданиям теплотрасса выполнена подземно (общая длина 835,3 м, диаметры от 32 до 125 мм.). Подводки к зданиям также выполнены под землей. Состояние тепловых сетей местами неудовлетворительное. На ряде участков нарушена тепловая изоляция. Расчетные тепловые потери в сетях, принятые в тарифе по заявке предприятия, составляют 11,5 %.

Регулировки и наладки гидравлических режимов систем теплоснабжения от котельной в 2006 году выполнены частично (установлены дозирующие шайбы). Расход сетевой воды в котельной при температурном графике 90-70°С в 2 раза превышает расчетный расход теплоносителя в тепловой сети.

В результаты обследования тепловой сети можно сделать следующие выводы: в тепловых сетях не выполнены самые выгодные и оправданные прокладки трубопроводов; в сетях, не регулируется гидравлический режим, что приводит к увеличению расхода теплоносителя, и, следовательно, к излишним затратам на перекачку теплоносителя.

.4 Описание потребителей тепловой энергии

Централизованная система теплоснабжения осуществляет снабжение тепловой энергией 16 объектов. Большинство из них составляют административно-общественного назначения (школы, детские сады, дом культуры и др.), так же тепловой энергией снабжается один жилой дом. Тепловая энергия, вырабатываемая на котельной, идет на отопление.

Потребление тепловой энергии в дифференцированной форме по объектам представлено на рисунке 1.4.1 в виде диаграммы.

Рисунок 1.4.1 - Тепловая нагрузка здания на отопление.

Из диаграммы видно, что объекты потребления имеют резко неравномерные нагрузки, что позволяет судить о проблемах с регулировкой тепловой сети и эксплуатации отдельных участков сети.

.5 Выводы и постановка задачи дипломной работы

Уже по предварительно определенным параметрам тепловой сети видно, что большая мощность котельного оборудования вместе с общей длиной трубопроводов, явно не лучшее решение в вопросе теплоснабжения села Чушевицы.  Цель моей дальнейшей работы в рамках данной дипломной работы является оптимизация тепловых сетей, модернизации отдельных его элементов. Рассмотрим, какие методы кажутся нам наиболее эффективными на первый взгляд.

Энергосбережение в системе теплоснабжения (СТ) может выполнено следующими способами: улучшение источника тепловой энергии (котельной или ТЭЦ), реконструкцию тепловых сетей, внедрение ЭРСМ на объекты теплоснабжения, децентрализации теплоснабжения, когда объект теплопотребления в СТ идет (частично или полностью) для индивидуальный источник теплоснабжения.

Рассмотрим эти направления более подробно. Совершенствование источника тепловой энергии (котельной или ТЭЦ). Существующие источники тепловой энергии имеют максимально возможный КПД (около 80-85% для котлов, работающих на природном газе), соответствующий используемому оборудованию и технологиям. Расчеты показывают, что модернизация оборудования на действующих тарифах на дрова и ставок невыгодно. Кроме того, методология тарифов за поставленную тепловую энергию [17] не поощряет такую деятельность.

Наиболее перспективным на сегодня является постепенное снижение мощности источника теплоты с одновременной заменой оборудования на более современное.

Реконструкция тепловых сетей.

Множество официальных источников называют тепловой сети слабым звеном системы теплоснабжения. Появляются огромные цифры потерь тепла через тепловую изоляцию и с утечкой теплоносителя (около 30% объема транспортируемой тепловой энергии составляет от 20 до 50% выработки тепловой энергии в отопительный период и от 30 до 70% летом). Причины этого хорошо известны: увлажнение (по разным причинам) теплоизоляции трубопроводов, ведущих к резкому увеличению потерь тепла, внешняя коррозия и чрезмерная утечка теплоносителя.

В мире при ремонте ТС принят негласный стандарт на использование трубопроводов с тепловой изоляцией заводской готовности из пенополиуретана (ППУ). Такие трубы на настоящий момент. обладают наилучшим соотношением надёжности, теплозащиты, стоимости изготовления и монтажа. Для этих трубопроводов коэффициент теплопередачи изоляции слабо зависит от диаметра и приблизительно равен 0,6-0,7 Вт/м2×К. В существующих тепловых сетях из-за увлажнения изоляции этот коэффициент может увеличиваться в 2-3 раза.

И эти мероприятия, на удивление, в наших сетях активно используются. Но не для энергосбережения, а потому, что замена сетей при ремонтах в этом случае требует меньших капитальных затрат, повышает надежность и долговечность тепловых сетей. Замена плохих, но работающих, трубопроводов у нас в стране экономически невыгодна.

И эти мероприятия, как ни удивительно, в наших сетях активно применяются. Но не для экономии энергии, а потому, что на замену сетей при ремонтных работах требуется меньше капитальных затрат, повышается надежность и долговечность тепловых сетей. Замена плохих, но работающих, трубопроводов у нас в стране экономически невыгодна.

Анализ потребления труб с ППУ показывает, что через 10-15 лет все сети у нас в стране будут из труб с ППУ. А при правильном выполнении этих работ можно и быстрее.

Нашей задачей в дипломной работе является:

Произвести анализ существующей системы теплоснабжения, на основе исходных данных;

Разработка мероприятий по улучшению теплоснабжения;

Расчет технико-экономической эффективности инвестиций в проект.

2. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

2.1 Анализ потребителей

.1.1 Определение расхода теплоносителя

При расчете систем теплоснабжения различают два вида тепловых нагрузок: расчетные тепловые нагрузки и тепловые нагрузки, отличные от расчетных. Об их сопоставлении в практике эксплуатации систем отопления зданий и тепловых сетей возникает необходимость при регулировании систем отопления и тепловых сетей. Расчетные тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию зданий зависят от температуры наружного воздуха для данного района, наружного объема зданий и их удельных тепловых характеристик.

Расчетные тепловые нагрузки позволяют определить расход теплоносителя, мощность источника теплоснабжения, расход топлива на выработку тепловой энергии источником теплоснабжения, диаметры трубопроводов тепловых сетей. Однако при наличии проектной документации расчетные тепловые нагрузки и расходы теплоносителя следует принимать по проектным данным. Все приведенные далее расчеты касаются количества тепла, потребляемого непосредственно на объектах, а не отпущенного в сеть (тепловые нагрузки потребителей).

Часовой расход теплоты на отопление определяется, если известны строительные размеры зданий, по формуле:

, Мкал/ч, (2.1.1.1)

В данной дипломной работе расход тепловой энергии на отопление зданий за отопительный период определяется по формуле:

, Гкал,(2.1.1.2)

где - поправочный коэффициент, учитывающий зависимость тепловой характеристики здания q_o от расчетной температуры наружного воздуха,  = 0,98;

 - наружный строительный объем зданий, м³;

 - удельная отопительная характеристика здания, зависящая от его назначения и объема, ккал/(м³ ч °С);

 - усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений, °С;

 - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92), °С [5];

 - средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон, °С [5];

 - продолжительность отопительного периода, сут. [5].

Зная общую нагрузку для теплоснабжения можно определить расход сетевой воды для обеспечения теплоснабжения:

, т/ч,(2.1.1.3)

где - температура сетевой воды в подающем трубопроводе, °С;

 - температура сетевой воды в обратном трубопроводе, °С.

Общий часовой расход теплоносителя определяется по формуле:

_, т/ч,  (2. 1.1.4)

Результаты расчета часовых расходов теплоносителя потребителями тепловой энергии приведены в таблице 2.1.1

Таблица 2.1.1 - Часовые расходы теплоносителя в зимний период

.1.2 Скорость движения теплоносителя

Для проверки значений расходов сетевой воды используется величина скорости теплоносителя, которая не должна превышать 1,5 м/с.

Скорость движения сетевой воды в м/с на расчетном участке трубопровода определяется по формуле:

, м/с,(2.1.2.1)

где - расчетный расход сетевой воды на участке, т/ч;_уч - диаметр расчетного участка трубопровода, м.

Скорость движения теплоносителя по магистральным трубопроводам приведена в таблице 2.1.2.1

На рис. 2.1.2.1 построена диаграмма скоростей теплоносителя по магистраль трубопроводам в зимний период.

Таблица 2.1.2.1 - Скорость движения теплоносителя в магистральных трубопроводах

Рисунок 2.1.2.1 - Скорость теплоносителя в магистральных трубопроводах

На диаграмме видно, что скорость на всех участках сети меньше 1,5 м/с, делаем вывод, что в тепловой сети завышены диаметры и большие потери тепла. Но уменьшать диаметры магистральных трубопроводов не рекомендуется, так как строятся новые здания и присоединяются к централизованной системе отопления.

Скорость теплоносителя в отводящих трубопроводах представлена в таблице 2.1.2.2

На рисунке 2.1.2.2 построена диаграмма скоростей теплоносителя на отводящих трубопроводах в зимний период.

Таблица 2.1.2.2 - Скорость теплоносителя в отводящих трубопроводах

Рисунок 2.1.2.2 - Скорость теплоносителя в отводящих трубопроводах в зимний период

Из диаграммы видно, что на всех участках скорость меньше 0,5 м/с это говорит о завышенных диаметрах трубопровода и о больших тепловых потерях теплоносителя. Также удорожание затрат на транспортировку, амортизацию и повышение тарифов. Если уменьшать диаметры магистральных трубопроводов не целесообразно в связи с архитектурным сектором, то отводящие трубопроводы завышены, не оправдано. Далее в дипломной работе рассчитаю новые трубопроводы с более низким диаметром для уменьшения тепловых потерь и дам технико-экономическую оценку мероприятия по замене трубопроводов.

Тепловые потери на участках

Тепловые потери в Гкал/ч расчетного участка трубопровода в соответствии с [7] определяется по формуле:

 Мкал/ч,               (2.1.1.3.1)

где - длина расчетного участка трубопровода, м.

r_tot - норма плотности теплового потока в непроходном канале, Вт/м, [7];

На основании расчетов построена таблица 2.1.1.3.1

Таблица 2.1.1.3.1-Тепловые потери на отводящих трубопроводах

На основании расчетов построена диаграмма рисунок 2.1.1.3.1.

Рисунок 2.1.1.3.1 - Тепловые потери на отводящих трубопроводах в зимний период

Анализируя данные диаграммы на рисунке 2.1.1.3.1 по потерям тепла можно сделать вывод, что ситуация в целом спокойная. Но есть здания (Жилой дом, Чушевицкий ФОК), для которых можно предложить следующие рекомендации, которые позволят изменить ситуацию. Нужно улучшить теплоизоляцию отводящих трубопроводов или поменять старые трубы на ППУ для снижения тепловых потерь в тепловой сети.

2.2 Гидравлический режим тепловой сети

2.2.1 Расчёт гидравлического режима тепловой сети

Гидравлический расчет тепловых сетей выполняется для подбора дроссельных устройств и разработки эксплуатационного режима, производится для определения потерь давления в тепловой сети трубопроводов от источника- тепла до каждого потребителя в фактических тепловых нагрузках и существующей тепловой схеме сети.

Гидравлический расчет трубопроводов - определение расчетного расхода сетевой воды. Перед гидравлическим расчетом составляют расчетную схему тепловой сети с нанесением на ней длин и диаметров трубопроводов, местных сопротивлений и расчетного расхода теплоносителя для всех участков тепловой сети. Выбор расчетной магистрали. За расчётную магистраль принимают направление движения теплоносителя от котельной до одного из абонентов, при чём этот абонент должен быть наиболее удаленным.

Суммарные потери напора в трубопроводе складываются из двух составляющих: гидравлические линейные потери на трение и потери давления в местных сопротивлениях и определяются по формуле:

 , (2.2.1.1)

где - линейные потери напора на участке, м;

 - потери напора в местных сопротивлениях, м;

 - удельное линейное падение напора, кг/м²м;

 - длина расчетного участка, м;

 - осреднённый коэффициент местных потерь;

 - эквивалентная длина местных сопротивлений, м;

 - приведенная длина рассчитываемого участка трубопровода, м;

 - плотность теплоносителя, кг/м³.

Потери напора на трение:

, ,         (2.2.1.2)

где - коэффициент гидравлического трения;

 - скорость воды в трубопроводе, м/с;

 - ускорение свободного падения, м/с²;

 - плотность теплоносителя, кг/м³;

 - внутренний диаметр трубопровода, м.

В настоящее время используют понятие относительной шероховатости. Когда шероховатость трубы не влияет на ее сопротивление, трубу называют гидравлически «гладкой». Для «шероховатых» труб коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формуле Альтшуля:

         (2.2.1.3)

где - абсолютная эквивалентная шероховатость в водяных сетях принимается 0,001м при существующей схеме), 0,0005 м (при проектируемой схеме);

 - действительный критерий Рейнольдса, .

Скорость воды в трубопроводе вычисляется по одному из основных уравнений - уравнения неразрывности:

, ,          (2.2.1.4)

где - расход сетевой воды на участке, кг/сек;

 - внутренний диаметр трубопровода, м.

Длина прямолинейного участка трубопровода диаметром d_вн, линейное падение давления, на котором равно падению давления в местных сопротивлениях, является эквивалентной длиной местных сопротивлений:

, ,      (2.2.1.5)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Для определения коэффициентов местных сопротивлений нам необходимо знать расположение всех углов поворотов трассы, задвижек и другой прочей арматуры. При расчетах, когда характер и размещение местных сопротивлений на трубопроводе неизвестны, рекомендуется определять осредненный коэффициент местных потерь по формуле:

         (2.2.1.6)

где - расход теплоносителя, т/ч;

 - постоянный коэффициент, зависящий от вида теплоносителя (для воды Z=0,1).

Приведенная длина участка труб системы равна сумме длин прямолинейных участков и длин труб, эквивалентных по сопротивлению фасонным частям, арматуре и оборудованию:

, ,        (2.2.1.7)

Гидравлический расчет тепловой сети представлен в таблице 2.2.1.1

2.2.2 Пьезометрический график

График пьезометрический представляет собой графическое отображение напоров в сети относительно местности, на которой она проложена. На пьезометрическом графике наносят рельеф местности, высота присоединенных зданий, величины напоров в сети. На горизонтальной оси графика откладывают длину сети, а по оси ординат напор. Давление в трубопроводе сети применяется как для рабочего, так и статического режимов. Пьезометрический график построен следующим образом:

1) принимаем за ноль отметку самой низкой точки тепловой сети, нанасят профиль местности по трассе основной магистрали и ответвлений, отметки земли которых отличаются от отметок магистрали. На профиле проставляют высоты присоединенных зданий;

) наносим линию, определяющую статический напор в системе (статический режим);

) наносим линию напоров обратной магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяем на основании гидравлического расчета сети. Высоту расположения линии напора на графике выбираем с учетом вышеприведенных требований к гидравлическим режимам. При неровном профиле трасс не всегда возможно одновременно выполнять требования заполнений верхних точек систем теплопотребления, не превысив допустимых давлений. В этом случае выбираем режим, соответствующий прочности нагревательных приборов, а отдельной системы, залив которой не будет обеспечен вследствие низкого расположения пьезометрической линии обратного трубопровода, оборудуют индивидуальными регуляторами.

Линия пьезометрического графика обратного трубопровода магистрали в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяется необходимый напор в обратном трубопроводе водоподогревательной установки (на входе сетевого насоса);

4) наносим линию подающей магистрали пьезометрического графика. При выборах положения пьезометрического графика учитываем предъявляемые к гидравлическому режиму требования и гидравлические характеристики сетевых насосов.. Напор в любой точке тепловой сети определяем величиной отрезка между данной точкой и линией пьезометрического графика подающей или обратной магистралей.

Пьезометрический график до наиболее удаленного объекта (Интернат) приведен на рисунке 2.2.2.1.

Рисунок 2.2.2.1 - Пьезометрический график до наиболее удаленного потребителя (Интернат)

Анализ пьезометрического графика показал, что у самого удаленного от котельной объекта (Интернат) напор составляет 5,7 м, что достаточно для обеспечения требуемого расхода теплоносителя.

3. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ  ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Эта глава содержит рекомендации по повышению эффективности систем теплоснабжения села Чушевицы, которые заключаются в регулировке гидравлических режимов тепловой сети, замене отводящих трубопроводов на трубопроводы с меньшими диаметрами и децентрализации некоторых объектов от централизованной системы отопления.

.1 Рекомендации по отводящим трубопроводам

В российских тепловых сетях теряется около 30% тепла на нужды отопления. Одной из причин этого является завышенные диаметры трубопроводов тепловых сетей.

Если завышение диаметра магистрального трубопровода оправдано запасом для развития систем и присоединения новых объектов, то завышение диаметра отводящего трубопровода является причиной неоправданных потерь тепла в сети.

Одним из путей повышения эффективности системы теплоснабжения села Чушевицы - уменьшение диаметра существующих трубопроводов, т. е. необходимо заменить старые трубопроводы, предпочтительно на трубы с ППУ изоляцией, в связи с их долговечностью, простотой монтажа и низкими теплопотерями.

На наш взгляд, наиболее перспективным является снижение средних диаметров трубопроводов тепловой сети путём замены используемых отводящих трубопроводов на трубопроводы меньших диаметров при аварийных или планово-предупредительных ремонтах. Такие подходы позволят оптимизировать систему теплоснабжения, сохраняя потенциал ТС по транспортировке энергии на случай подключения новых потребителей, оказывая наименьшее влияние на существующие системы теплоснабжения.

Суть способа заключается в прокладке новых прямого или обратного отводящего трубопроводов, осуществляемый путем установки трубопроводов меньшего диаметра. При этом диаметры устанавливаемых трубопроводов выбирают таким образом, чтобы гидравлические сопротивления прямого и обратного трубопровода было максимально приближено к гидравлическому сопротивлению сужающего устройства, но не превышало его. Преимущество отдаём подающим трубопроводам, так как их потери тепловой энергии больше ввиду более высокой температуры проходящего по ним теплоносителя.

В соответствии с существующей методикой гидравлического расчёта тепловых сетей [10] минимальные диаметры трубопроводов могут быть рассчитаны так:

, м,         (3.1.1)

гдеG - расход теплоносителя, т/ч;

r - плотность теплоносителя, кг/м³;

h_м - перепад давления на ответвлении от магистрального трубопровода к объекту, Па;

h_п - требуемый перепад давления для системы теплоснабжения объекта, Па.

к_э - абсолютная эквивалентная шероховатость трубопроводов.

При расчётах минимального допустимого диаметра трубопроводов используется максимальное допустимое значение коэффициента шероховатости. При отсутствии более точных данных можем принять значение к_э = 0,001м.

К установке принимается трубопроводы с ближайшим по значению большим внутренним диаметром. Возможны варианты установки подающего и обратного трубопроводов разного диаметра, при этом средние диаметры отводящих трубопроводов данного участка сети должен быть больше минимально допустимых диаметров.

Снижение диаметров отводящих трубопроводов ведёт к снижению общей поверхности трубопроводов ТС и увеличению скоростей движения в них теплоносителя, а следовательно, приводит к снижению потерь тепла.

Поскольку приведённый способ регулировки гидравлического режима тепловой сети связан со значительными капитальными затратами, в связи с чем его использование рекомендуется при замене существующих трубопроводов или прокладке новых. Необходимо отметить, что некоторые участки тепловых сетей обладают завышенными диаметрами трубопроводов, что обусловлено перспективами в развития сети. В этом случае уменьшение диаметров участков тепловой сети следует проводить в соответствии с учётом дальнейших увеличений тепловых нагрузок.

Ещё одним важным аспектом реализации указанного мероприятия является увеличение скоростей движения теплоносителя по трубопроводам сети, что может привести к возникновению повышенного уровня шума и вибрациям трубопроводов. При возникновении таких явлений необходимо предусмотреть установку антивибрационных компенсаторов, которые позволяют развязать систему теплоснабжения здания от негативных последствий уменьшения диаметров трубопроводов.

Предложенная методика позволяет предприятию теплоснабжения составить план реконструкции ТС, предполагающий при аварийных или планово-предупредительных ремонтах замену используемых трубопроводов на трубопроводы меньшего диаметра. Её использование позволяет снизить тепловые потери ТС в среднем на 20 - 25 % за счёт снижения среднего диаметра трубопроводов ТС.

Данные по заменам отводящих трубопроводов представлены в таблице 3.1.1

Таблица 3.1.1 - Расчёт минимальных диаметров отводящих трубопроводов

В данной таблице произведён расчёт минимально возможных диаметров отводящих трубопроводов (столбец 5).

На рисунке 3.1.1 изображены существующие и минимально возможные диаметры отводящих трубопроводов к потребителям.

Анализ существующих и минимально допустимых диаметров участков ТС показывает, что реально установленные диаметры значительно завышены. Установка минимально-возможных диаметров позволит повысить эффективность работы ТС и снизить капитальные затраты на ее реконструкцию.

Рисунок 3.1.1 - Существующие и минимально возможные диаметры

Определив величины оптимальных средних диаметров отводящих трубопроводов с учётом энергоэкономических показателей сети, сравнивая полученные значения с существующим средним диаметром можно разработать планы по приведению существующего диаметра к его оптимальному значению. Вычисленная, таким образом, величина оптимального диаметра зависит, как от энергетических параметров (качества изоляции трубопроводов ТС, температурного графика, к.п.д. сетевых насосов), так и от экономических (соотношения тарифов на тепловую и электрическую энергию) и будет динамически изменяться с течением времен.

.2 Рекомендации по осуществлению регулировки

Важным звеном любых систем централизованного теплоснабжения являются ТС. В доставку теплоты вкладываются большие средства. Повышение надежности и долговечности системы транспорта тепловой энергии является важнейшей экономической задачей при проектировании, строительстве и эксплуатации теплопроводов. Решение этих задач неразрывно связано с проблемами энергосбережения в системах теплоснабжения [14].

Наиболее распространенные в стране, в том числе и в Вологодской области, способы отпуска теплоты потребителям - при постоянном расходе теплоносителя. Количество теплоты подаваемой потребителям регулируется путем изменения температуры теплоносителя. При этом предполагается, что все потребители будут получать из общего расхода теплоносителя строго определенное количество, пропорциональное их тепловых нагрузок. Как правило, эти условия по ряду объективных и субъективных причин не выдерживаются, что приводит к снижению качества теплоснабжения на отдельных потребителях. Для устранения этого, теплоснабжающие организации увеличивают расходы теплоносителя, что приводит к росту затрат на электричество, увеличению утечек теплоносителя и иногда, к избыточному потреблению топлива [14].

Решить эти проблемы можно путем периодического проведения мероприятий по оптимизации гидравлического режима тепловой сети, главная цель которых - обеспечить распределение теплоносителя в сети пропорционально тепловым нагрузкам потребителей.

Из-за большого количества энергосберегающих мероприятий в теплоснабжении оптимизация гидравлического режима тепловой сети (далее по тексту - регулировка) является наиболее эффективной. Кроме того, улучшается качество теплоснабжения. Как правило, Регулировка включает три этапа:

расчет гидравлического режима тепловой сети и разработки рекомендаций;

подготовительные работы;

работы по установке в ТС и на объектах теплопотребления устройств, распределяющих общий расход теплоносителя.

В реальной (без Регулировки) сети возможны следующие основные варианты:

в ТС занижены расходы теплоносителя и температурный график. В этом случае выполнение Регулировки не ведет к экономии энергоресурсов и направлено на повышение качества теплоснабжения;

в ТС завышены расходы теплоносителя и занижен температурный график. В этом случае выполнение Регулировки ведет к снижению расходов электрической энергии, идущей на транспортировку теплоносителя;

в ТС завышены расходы теплоносителя и существует оптимальный температурный график. В этом случае выполнение Регулировки ведет также к экономии тепловой энергии.

Регулировка тепловой сети представляет собой настройку гидравлических характеристик, поэтому при определении степеней влияния объектов на систему теплоснабжения особое внимание следует уделить гидравлическим характеристикам потребителей.

Регулировка сети носит вероятностный характер, так как многие реальные характеристики сети определить не представляется возможным или это потребует затрат, не сопоставимых с экономическим эффектом от проведения Регулировки.

Предлагаемый способ Регулировки предполагает установку сужающих устройств на объектах ТС в строго определенном порядке.

Количество объектов, на которых производится установка устройств, обусловлено особенностями системы теплоснабжения и определяется экспериментально. Установки сужающих устройств на нескольких объектах может привести к тому, что будут обеспечены потребности в теплоснабжении всех объектов. В некоторых системах для достижения таких результатов потребуется регулировка большинства объектов.

Предлагаемая методика позволяет снизить капитальные затраты на проведение регулировки гидравлических режимов ТС, а также уменьшение трудоёмкость и длительности регулировки сети.

Расчет сужающих устройств, приведен в таблице 3.2.1

Таблица 3.2.1 - Расчет сужающих устройств

В данной таблице произведён расчёт диаметров сужающих устройств (столбец 7).

На рисунке 3.2.1 изображены существующие и расчетные диаметры сужающих устройств.

Рисунок 3.2.1 - Диаметры существующих и расчетных сужающих устройств

Стабилизацию гидравлического режима, поглощение избыточных напоров на тепловом пункте при отсутствии автоматических регуляторов производят с помощью постоянных сопротивлений - дроссельных диафрагм.

Дроссельная диафрагма устанавливается перед системой теплопотребления или на обратном трубопроводе или на обоих трубопроводах в зависимости от необходимого для системы гидравлического режима.

Дросселируемый в диафрагме напор находим как разность между располагаемым напором перед системой теплопотребления или отдельным теплоприемником и гидравлическим сопротивлением системы или сопротивлением теплообменника. Во избежание засорения не следует устанавливать дроссельную диафрагму с диаметром отверстия менее 3 мм. Дроссельную диафрагму, как правило, устанавливают во фланцевых соединениях (на тепловом пункте после грязевика) между запорной арматурой, что позволяет заменять ее без спуска воды из системы.

Количество объектов, на которых производится установка сужающих устройств, обоснована особенностями системы теплоснабжения и определяется экспериментальным путем. Установка сужающих устройств на нескольких объектах может привести к тому, что будут обеспечены потребности в теплоснабжении всех объектов. В некоторых системах для достижения таких результатов потребуется регулировка большинства объектов.

Предлагаемая методика позволяет уменьшить капитальные затраты на проведение регулировки гидравлического режима тепловой сети, а также уменьшить трудоёмкость и длительность регулировки ТС.

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

.1 Расчет технико-экономической эффективности от регулировки ТС

Регулировка ведет к изменениям следующих показателей:

к снижению расходов теплоносителя;

снижению затрат на электроэнергию для обеспечения циркуляциитеплоносителя;

снижению утечки теплоносителя;

повышению качества и надежности теплоснабжения.

А) Результат регулировки тепловой сети - снижение расхода теплоносителя на , т/час:

, т/ч,        (4.1.1)

где - фактический расход теплоносителя в сети, т/ч;

 - расчетная величина расхода теплоносителя, т/ч.

Общая экономия от регулировки складывается, руб.

, руб,         (4.1.2)

где - экономии за счет уменьшения расходов тепловой энергии, руб.;

 - экономии за счет уменьшения расходов электрической энергии, руб.;

 - экономии за счет уменьшения утечек теплоносителя, руб.;

 - экономии за счет уменьшения расходов тепла, вызванные утечками теплоносителя, руб.;

 - тариф на тепловую энергию, руб./Гкал;

 - тариф на электроэнергию, руб./кВт×час;

 - тариф на воду, руб./м³.

Рассмотрим подробнее все составляющие.

) Снижение расходов на тепловую энергию, согласно [14]:

В целом:

, руб./(т/час), (4.1.3)

где - экономия за счет уменьшения расходов теплоносителя, за период времени Dt, при уменьшении расхода на DG;

 - средний температурный график за период Dt, °С, ориентировочно

Dt = Dt_о (2).

) Уменьшения расходов электрической энергии, руб./(т/час), согласно [14]:

, руб./(т/час),   (4.1.4)

где - КПД циркуляционных насосов;

 - перепад давления в ТС на котельной, Па.

) Экономия за счет уменьшения утечек теплоносителя, руб./(т/час), согласно [14]:

, руб./(т/час),        (4.1.5)

где - утечки теплоносителя, м³/Гкал.

Выражение в скобках численно равно объему тепла, вырабатываемого за период Dt.

) Экономия за счет уменьшения потерь тепла с утечками теплоносителя, руб./(т/час), согласно [14]:

, руб./(т/час),      (4.1.6)

где - средняя величина нагрева воды, °С.

, руб./(т/час),       (4.1.7)

) Общий экономический эффект, согласно [14]

Подставим в формулу (4.1.2) выражения (4.1.3) - (4.1.7), руб./(т/час):

, руб.,  (4.1.8)

Б) Исходные данные:

Котельная на твердом топливе (дрова) мощностью 1,56 Гкал/час, обслуживает 16 потребителей, присоединенная нагрузка = 0,73 Гкал/час. Температурный график котельной  = 90-70 ⁰С, давление (перепад) на выходе  = 514696 Па, КПД циркуляционных насосов  = 0,7. Существующий расход теплоносителя  = 117,903 т/час, утечки теплоносителя  = 0,5 т/Гкал. Период регулировки равен 5544 час (отопительный сезон).

Тарифы для котельной согласно [18] следующие:

 = 1688 руб./Гкал;

 = 3,06руб./ кВт·час;

 = 19,79 руб. / м³.

Отсюда:

 руб./(т/час)

 руб./(т/час)

 руб./(т/час)

 руб./(т/час)

 руб./(т/час)

 руб./(т/час):

 руб.

В) Укрупненный расчет эффективности

Капитальные затраты на регулировку на первые два этапа рассчитываем в зависимости от количества объектов теплоснабжения в ТС. Капитальные затраты на заключительный этап рассчитываем по смете в зависимости от выбранного оборудования [14].

Капитальные затраты включают проектные расходы () при расчёте гидравлического режима ТС, затраты на материалы (), используемые при проведении регулировки на объектах теплопотребления и производственные затраты () на амортизацию оборудования и оплату труда.

Приняты следующие нормы затрат на проведение Регулировки:

проектные расходы составляют - 2000 руб./объект;

затраты на материалы - 800 руб./объект;

производственные затраты - 6000 руб./объект, согласно [14].

Для рассматриваемого случая (количество потребителей ) капитальные затраты рассчитываются следующим образом:

, руб.,         (4.1.9)

, руб.,  (4.1.10)

, руб.,         (4.1.11)

Капитальные суммарные затраты по максимальным укрупненным показателям:

, руб.,     (4.1.12)

Срок окупаемости проекта составляет:

 года (отопительного сезона)         (4.1.13)

.2 Экономическая эффективность от замены отводящих трубопроводов

В данном пункте предлагается следующий способ проведения регулировки гидравлического режима водной ТС - среднего диаметра трубопроводов тепловой сети путём замены используемых отводящих трубопроводов на трубопроводы меньшего диаметра, который позволит снизить капитальные затраты на проведение монтажных работ.

Экономию отводящих трубопроводов расчитываем предполагая, что новые трубопроводы выбираются меньшего диаметра (рекомендованного ранее) и разность вычисленная в рублях считаем экономическим эффектом замены.

Формула для расчета экономии имеет вид [22]:

, руб.,  (4.2.1)

где - затраты на закупку трубопроводов существующих диаметров, руб.;

 - затраты на закупку трубопроводов предложенных диаметров, руб.

, руб.,      (4.2.2)

где - цена трубопровода, руб./м.п;

Самая главная величина - это стоимость труб для ТС системы теплоснабжения взята с [23].

Замена труб осуществляется при ремонтных и аварийных работах.

В таблице 4.2 представлены расчеты по затратам на замену отводящих трубопроводов.

Таблица 4.2 - Экономическая эффективность замены отводящих трубопроводов

Экономия от замены отводящих трубопроводов по формуле (4.2.1) составит:

 руб.

Проанализировав ТЭО данных мероприятий, мы можем сделать вывод, что в первую очередь необходимо произвести регулировку тепловых сетей, так как она несет небольшие капитальные затраты и экономически выгода. Регулировка позволит улучшить качество теплоснабжения в короткие сроки и приведет к экономии денежных средств. При планово - ремонтных работах или аварийных ситуациях рекомендуется производить замену существующих трубопроводов на трубопроводы с оптимальными диаметрами. Данное мероприятие позволит без значительных капитальных вложений средств улучшить состояние сетей.

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТОРА КОТЕЛЬНОЙ

Развитие межотраслевой и отраслевой типовой инструкции по охране труда осуществляются в соответствии с Методическими рекомендациями по разработке государственным нормативным требованиям охраны труда.

Развитие межотраслевой и отраслевой типовой инструкции по охране труда на основе:

а) действующих законов и иных нормативных правовых актов;

б) изучения видов работ, для которых инструкции разрабатываются;

в) изучения условий труда, характерных для соответствующих должностей, профессий (видов работ);

г) определения опасных и вредных производственных факторов, характерных для работы, выполняемых работником соответствующей должности, профессии;

д) анализа типичных, наиболее вероятных причин несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний;

е) определения наиболее безопасного метода и приема выполнения работы.

Требования к подготовке межотраслевых и отраслевых типовой инструкции по охране труда, одинаковые требования к подготовке межотраслевых и отраслевых нормативных документов по охране труда.

Межотраслевая или отраслевая типовые инструкции по охране труда включают разделы:

. Общие требования охраны труда.

. Требования охраны труда перед началом работы.

. Требования охраны труда во время работы.

. Требования охраны труда в аварийных ситуациях.

. Требования охраны труда по окончании работы.

При необходимости в межотраслевой или отраслевой стандарт по охране труда можно включать другие разделы. В тексте межотраслевых и отраслевых типовой инструкции по охране труда минимум ссылок на любые нормативные правовые акты, за исключением правил, на основании которых они разработаны [35].

.1 Общие положения и требования

К обслуживанию паровых и водогрейных котлов на газообразном и жидком топливе допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр, обученные по безопасному обслуживанию котлов, сдавшие экзамен квалификационной комиссии и имеющие удостоверение на право занимать должность.

Повторная проверка знаний проводиться не реже чем 1 раза в год комиссией предприятия.

Оператор обязан знать и выполнять требования « Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов и трубопроводов», « Правил безопасности в газовом хозяйстве», инструкцию для персонала, обслуживающего котлы, инструкцию по пожарной безопасности котельной, инструкции по ТБ для слесарей - ремонтников котельной.

Операторы котельной обязаны соблюдать правила внутреннего распорядка завода и режимов труда и отдыха в соответствии с утвержденным графиком.

.2 Требования по технике безопасности перед началом работ

При приеме смены он обязан:

Проверять все записи о неисправностях оборудования, произошедших в предыдущие смены.

Проверять исправности обслуживаемого оборудования в соответствии должностной инструкции, о неисправностях сообщить старшему по смене.

Проверять чистоту рабочего места и обслуживаемого оборудования.

Проверять незагромождённость проходов, щитов управления, обслуживаемого оборудования.

Проверять наличие предупредительных плакатов в опасных местах.

Убеждаться в исправности автоматики безопасности котлов.

Убеждаться в исправности освещения котельной.

Проверять отключение выведенного в ремонт оборудования.

Проверять наличие и исправности ограждений движущихся и вращающихся частей, площадок обслуживания.

Проверять исправность и надежность фланцевых, муфтовых, сварных соединений трубопровода.

Проверять исправность арматуры: вентилей, задвижек, кранов.

Не допускается самостоятельное проведение ремонта, пуска оборудования, без уведомления старшего по смене.

.3 Меры безопасности при обслуживании котлоагрегатов

Основное внимание при эксплуатации котлов на газовом топливе необходимо уделять профилактике и раннему выявлению утечек газа. Для этого надо систематически следить за плотностью газопроводов, их соединений и арматуры, а также быстро принимать меры к устранению обнаруженных утечек. Утечку газа обнаруживают по запаху и путем анализа проб воздуха из котельной. Места утечек определяются регулярными проверками и обмыливанием соединений внутрицеховых газопроводов, фланцевых соединений и сальников арматуры.

Операторы требуйте регулярного определения утечек газа от газовой службы через начальника смены всеми указанными в инструкции способами ( не реже 1 раза в смену). Соблюдение правил безопасности нужно при пуске и остановке котлоагрегатов, т.к. при этих операциях наиболее вероятны нарушения режимов работы газогорелочных устройств и возможность загазованности топочной камеры, что может привести к взрыву.

Оператор обязан вентилировать топки даже при кратковременной остановке котлоагрегата (не менее 10мин.)

Перед зажиганием газовой горелки и даже при осмотре топочной камеры при помощи, внесенной в нее переносной лампы, напряжением не выше 12 Вт, необходимо, прежде всего, убедиться, что топки не загазованные, для чего взять анализ с верхней части топок. Все операции по подготовке котла к пуску необходимо производить, не торопясь, в полном соответствии с имеющимися производственными инструкциями. Поспешные действия в момент зажигания горелок часто ведут к серьезным авариям. При разжигании горелок не следует находиться на близком расстоянии от запального отверстия, так как через него возможен выброс пламени, и человек может быть обожжен.

При обслуживании котельного агрегата, необходимо систематически проверять состояние взрывных предохранительных клапанов, особенно если они находятся в газоходах, что во время работы агрегата может находиться под давлением (газоходов из выхлопной трубы вытяжного вентилятора к дымоходу). Появление утечек в клапанах безопасности приводит к присосу холодного воздуха в газоходах или выбивании продуктов сгорания в котельную. Последнее наиболее опасно, т. к. в случае неполного сгорания окиси углерода могут попасть в цеха и травить сотрудников.

Операторы должны незамедлительно принять меры для устранения утечки, предотвращая их появление. В дополнение к выполнению всех правил безопасности, связанных с особенностями газообразного топлива должны соответствовать требованиям безопасности в связи с технологическим процессом парового котла при давлении, значительно превышающем атмосферное. Оператор котла, который находится на дежурстве не имеет права выполнять какие-либо другие обязанности, не предусмотренные производственной инструкцией, и оставлять котел без постоянного наблюдения до прекращения горения и отключены от системы газоснабжения и полного снижения давления в котле до атмосферного.

Котлы, не имеющие кирпичной кладки, после прекращения горения и отключение системы газоснабжения могут остаться без надзора, при условии, что котельная запирается. Ст.оператору или оператору котла не следует допускать в котельную посторонних лиц без разрешения администрации и в сопровождении представителя администрации.

Оператор котлов обязаны систематически проверить измерительные приборы, арматуру, питательные насосы и приборы безопасности в нижеуказанные сроки.

Оператор котлов обязаны систематически проверить исправность манометров с помощью трехходовых кранов или заменяющие их запорные вентили - не реже одного раза в смену.

Водоуказательные приборы - посредством продувки не реже одного раза в смену.

Предохранительные клапаны - путем ручного подрыва, не реже одного раза в смену.

Исправности всех питательных насосов - путем кратковременного пуска каждого из них в работу, не реже одного раза в смену.

Необходимо систематически следить за плотностью фланцевых соединений паропроводов и трубопроводов для подачи, утечкой с масляного уплотнения арматуры, неисправностью предохранительных клапанов котла и перегревателя и т. д. Особое внимание и осторожность необходима при выполнении продувки нижнего барабана и коллектора экранов. Желательна продувка при сниженной паропроизводительности котла. Перед началом продувки продувочный клапаны проверяются. Продувочный трубопровод после вентилей должен быть холодными. Уровень воды в барабане котла до продувки должна быть повышена на 15 - 20 мм выше нормы. Продувки одновременно двух котлов в одну общую линию не допускается. Открывать дренажный клапан надо от руки, использование удлиненных рычагов не допускается. Продувка производится в следующем порядке: первый второй с полностью открытой барабана клапан и слегка ослабить для продувки линии, после прогрева продувочной линии медленно полностью открывают первый вентиль. Продувка нижних экранов должна быть кратковременной чтобы не нарушить циркуляцию. Время продувки для каждого котельного агрегата установлено инструкцией, исходя из конструктивных особенностей котла и качества питательной воды.

.4 Меры безопасности при ремонте котлоагрегатов

При выполнении работ в котельной оператор должен знать и четко выполнять требования инструкции по технике безопасности для слесаря по ремонту оборудования котельной:

Выполнение ремонта систем газоснабжения и котельных агрегатов приходится часто вести при работе оборудования, т.е. в газоопасных условиях.

Газоопасными считаются ремонтные работы, выполняемые в загазованной среде, при которых: возможен выход газа из газопроводов и агрегатов. Работы производятся только при получении наряда - допуска на газоопасные работы.

Самыми часто выполняемыми газоопасными работами являются: ввод в эксплуатацию систем газоснабжения и отдельных агрегатов (пуск газа), ревизия и ремонт надземных и расположенные в помещениях действующих газопроводов, действующего газового оборудования и арматуры. Газоопасные работы выполняются под руководством ИТР, за исключением проведения ремонтных работ без применения газовой резки на газопроводах с давлением не более 0,02кгс/см2, у которых максимальный диаметр составляет 32мм, осмотра и проветривания колодца. Руководству перечисленные работы допускается поручить наиболее квалифицированному рабочему, назначенному для выполнения работ. Газоопасные работы выполняются не менее чем двумя рабочими, а при работе в колодцах, туннелях, глубоких траншеях и резервуарах - бригадой не менее чем из трех человек. При выполнении работы по вводу в эксплуатацию системы газоснабжения и котлоагрегатов должны выдаваться наряды установленной формы. Работы по ликвидации аварии выполняются без наряда до устранения угрозы людям и материальным ценностям.

При выполнении газоопасных работ следует пользоваться не взрывоопасным инструментом, не дающим искру. Инструмент должен быть изготовлен из цветного металла или омеднен. При отсутствии его допускается пользоваться обычным инструментом, густо смазывая его консистентными смазками. При выполнении газоопасных работ запрещено пользоваться электродрелью и другими инструментами, дающими искру. Переносные светильники должны быть во взрывобезопасном исполнении, позволяется использование аккумуляторные светильники шахтного типа. Рабочие, выполняющие газоопасные работы, должны иметь средства индивидуальной защиты. Ремонт котла, работающего в котле тоже газоопасных работ и, следовательно, оно должно соответствовать все Общие меры безопасности, предусмотренные для этих работ. Выход из котла в ремонт осуществляется с разрешения начальника котельной. Если во время ремонта будет осуществляться в топку и газоходы котла или связанные с открытием барабана, а также газовый вентиль, затем котлоагрегаты должны быть отключены металлическими заглушками от паропровода, газопровода, линии питания, продувки паром или линии слива и продувки газопроводов, общие для других котлов.

Заглушки необходимо устанавливать так, чтобы были видны их хвостовики. Допуск ремонтного персонала к выполнению работ производится только после проверки ответственным руководителем работ, наличия заглушек и правильности их установок. Персонал, допускаемый к производству ремонта, должен быть предварительно проинструктирован по правилам безопасности, независимо от его квалификации и наличия права на проведение газоопасных работ.

Перед началом работы в топочных камерах или газоходах котла необходимо провентилировать газовый тракт путем пуска дымососа на 10 - 15 мин. и взять пробы с верхней части топки на отсутствие загазованности. После чего через имеющиеся лазы, гляделки, дверки осмотреть топочную камеру и убедиться, что в ней нет обмуровки, которая может обрушиться на рабочих. Если такие участки обмуровки обнаружены, то к работе запрещено приступать пока они не будут сняты пиками. При выполнении работ внутри топки, снаружи лаза в обмуровке должен постоянно находиться дежурный, который ведет наблюдение за всеми рабочими. При внутренней очистке и ремонте поверхности нагрева нужно убедиться, что из котла полностью спущена вода, и он достаточно хорошо охлажден. Открывать люки коллекторов и лазов барабанов можно только с разрешения руководителя. Открывать люки барабана необходимо осторожно, имея на руках плотные рукавицы, и не подставляя лицо к отверстиям люков. При производстве работы в топке рабочий должен пользоваться защитными очками. Пускать дымосос или вентилятор во время работы в топке или газоходах котла допустимо только после предупреждения всех работающих. Работать внутри барабана котлоагрегата можно только при дежурстве снаружи у лаза наблюдающего за ходом работ, который передаст работающим материалы и инструмент, необходимые при ремонте. После ремонта поверхности нагрева обычно производится гидравлические испытания котла с установленной на нем арматурой. При гидравлических испытаниях котла необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

. Не производиться испытание при неисправном манометре.

. Не исправляются дефекты арматуры, отдельных труб котла, если они находятся под давлением (разрешено производить обтяжку фланцевых соединений при давлении не более 3 кг/см2).

. Не находиться напротив заглушек, сварных стыков, фланцевых соединений и арматуры, если они под давлением.

. Запрещено обстукивать сварные швы и места вальцовки труб котла.

Запрещено проверять уплотнительные поверхности люков, станки трубных отверстий и поверхность концов труб рукой, т.к. при этом можно поранить пальцы. При замене отдельных труб чугунных экономайзеров и уплотнении их соединений асбестовым шнуром, запрещено проверять руками укладку шнура и совпадение отверстий у фланцевых соединений калачей - для этого необходимо применять стальные оправки.

.5 Меры безопасности в аварийных ситуациях

В случаях неисправности в работе оборудования, грозящей аварией, оператор обязан остановить оборудование и оповестить старшего смены.

Оператор котлов в аварийных ситуациях должен выполнять требования предусмотренные «Производственной инструкцией по эксплуатации котлоагрегатов» и « Планом ликвидации возможных аварий на котельном и газовом оборудовании».

.6 Меры безопасности по окончании работ

По окончанию работ оператор должен подготавливать обслуживаемое оборудование к сдаче, доложить мастеру о выполненных работах в течение смены, о неисправностях и отклонениях в работе оборудования, сделав соответствующие записи в журнале сдачи приема смен.

Привести в порядок рабочее место, инструменты, приспособления, средства индивидуальной защиты.

Сдача смены во время аварии, а также сдача смены больному сменщику запрещена [39].

6. АВТОМАТИЗАЦИЯ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА

.1 Общие сведения

Автоматизация-это применение комплекса методов и технических средств автоматики, электроники, позволяющих осуществить производственные процессы без непосредственного участия человека или с частичной степенью участия, при этом все происходящее под контролем человека [34].

По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест. Внедрение автоматизации в сфере теплоснабжения решает следующие задачи:

регулирование и управление технологическими процессами;

- управление и контроль (местный или дистанционный) за работой всего оборудования;

- автоматизированный учет параметров и расхода материальных ресурсов.

Автоматизация системы теплоснабжения обеспечивает высокое качество управления работой отдельных объектов и всей системы теплоснабжения в целом, повышая надежность и уровень эксплуатации систем теплоснабжения, способствуя экономии энергетических, материальных и трудовых ресурсов.

Функционирование системы ТГВ направлено главным образом на обеспечение оптимального функционирования человеческого организма. Таким образом, средства автоматизации в первую очередь должны способствовать созданию комфортных условий жизни и труда человека, и обеспечение оптимальных тепловых и гидравлических режимов системы теплоснабжения, поддержание требуемой температуры горячей воды в системе горячего водоснабжения, защиты технологического оборудования и контроля и управления из диспетчерского центра.

Надежная, экономичная и безопасная работа котельной с минимальным числом персонала возможна только при наличии теплового контроля, автоматического регулирования и управления технологическими процессами, сигнализации и защиты оборудования.

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

Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пуск и остановку котла, а также переключать и регулировать его механизмы на расстоянии, с помощью пульта дистанционного управления, где сосредоточены устройства управления.

Теплотехнический контроль работы котла и оборудования осуществляется при помощи показывающих и самопишущих приборов, работающих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, идущих в котле, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещаются на панелях, щитах управления по возможности удобного наблюдения и обслуживания.

Технологическую блокировку выполняют в заданной последовательности, ряд мероприятий при пусках и остановках механизмов котлов, а так же в случаях срабатывания технологической защиты. Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании котла, обеспечивающие отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварий.

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

Основные цели автоматизации теплоснабжающих систем - обеспечение: теплового и санитарно-гигиенического комфорта потребителя; поддержание заданных гидравлических режимов в различных звеньях системы, включая защиту от аварийных ситуаций; экономии топлива, теплоты и электрической энергии; эффективности и надежности, качества работы основного оборудования системы [34].

Автоматизация освобождает персонал от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль персонала сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действиями. Автоматизация облегчает не только физический труд персонала, но также и умственный.

.2 Технологическая схема автоматизации котельного агрегата

Технологическая схема автоматизации котельного агрегата КВр - 1,1 изображена на рисунке 6.2. Функциональная схема автоматизации выполнена в соответствии с ГОСТ 21404-85 [37].

Рисунок 6.2 - Технологическая схема автоматизации котла КВр - 1,1

Спецификация технических средств контурной схемы автоматизации представлена в таблице 6.2.1.

Таблица 6.2.1 - Спецификация технических средств автоматизации

В таблице 6.2.2 представлена метрологическая карта средств автоматизации.

Таблица 6.2.2-Метрологическая карта средств автоматизации

6.3 Технико-экономическая оценка автоматизации

Выбор уровня автоматизации технологического процесса обоснован технико-экономическим анализом ожидаемых последствий автоматизации [35]. Экономический эффект от автоматизации такой:

снижение расходов, которые получаются за счет уменьшения численности обслуживающего персонала, экономии топлива, теплоты и электроэнергии, снижения затрат на текущий ремонт, что определяется улучшением эксплуатационного режима и защиты оборудования;

рост качества теплоснабжения за счет постоянного автоматического контроля и регулирования параметров системы;

обеспечение бесперебойной и надежной работы всей системы теплоснабжения благодаря контролю и автоматическому управлению работой агрегатов и установок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

теплоснабжение котельный автоматизация

Структура тепловых нагрузок в России: система централизованного теплоснабжения обеспечивает теплом около 75 % всех потребителей тепла в России, включительно сельские населенные пункты. Тем не менее, около 35 % тепловой энергии поставляют теплофикационные системы, т. е. системы, в которых источник тепла - ТЭЦ различной мощности.

В сумме крупные теплофикационные системы вырабатывают примерно 1,5 млн. Гкал в год, из них 47,5 % твёрдотопливные, 40,7 % на газе и 11,8 % на жидком топливе.

Структурированные проблемы в теплоснабжении, сказывающиеся на нормальном функционировании не только жилищно-коммунального хозяйства но и на топливно-энергетическом комплексе страны.

При выполнении дипломной работы по обработке исходных данных и необходимых расчетов получены следующие результаты:

В первой главе достаточно подробно даны исходные данные для выполнения расчета тепловых сетей котельной села Чушевицы, например, тепловая нагрузка на потребителей, перепад давления на котельной, температурный график, характеристики оборудования, описание тепловых сетей и потребителей тепла.

Во второй главе проведен анализ основных параметров системы отопления. Расчет скорости теплоносителя показал, что скорость менее 0,5 м/с. Это говорит о завышенных диаметрах трубопровода и о больших теплопотерях. Также идет рост транспортных расходов, амортизации и повышение тарифов. Потери тепла присутствуют на всех участках сети, что говорит о плохой теплоизоляции трубопроводов. Расчеты представлены в таблицах, диаграммах которые наглядно отражают сведения. Произведены гидравлические расчеты системы, построен пьезометрический график.

В третьей главе приведены рекомендации по повышению эффективности системы теплоснабжения села. Регулировка тепловой сети представляет собой наладку гидравлических характеристик, поэтому при определении степени влияния объектов на систему теплоснабжения особое внимание уделялось гидравлическим характеристикам потребителей. Предлагаемый способ регулировки предлагает установку сужающих устройств на объектах тепловых сетей. Также в третьей главе есть рекомендации по отводящим трубопроводам. Определены значения оптимальных средних диаметров трубопровода с учётом энергоэкономических показателей тепловой сети, сопоставлены полученные значения с имеющимися средними диаметрами. На большинстве из участков отводящих трубопроводов рекомендуется принимать диаметр 32 мм.

В четвертой главе проведена технико-экономическая оценка выше изложенных мероприятий. Рассчитан срок окупаемости при замене отводящих трубопроводов. Сроки окупаемости мероприятия 0,39 отопительного сезона.

Кроме того в дипломной работе рассмотрены дополнительные разделы: техника безопасности оператора котельной, а также автоматизация котельного агрегата марки “ КВр - 1,1 ”.

Подготовлена презентация дипломной работы в формате Microsoft PowerPoint 2007, в которой представлены основные положения дипломной работы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.       СП 131.13330.2012 Строительная климатология: актуализированная редакция СНиП 23-01-99: утв. Минрегионом РФ 30.06.2012 № 275. - Введ. 01.01.2013. - Москва: ФГУП «ЦПП», 2012. - 107 с.

2.       СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия: актуализированная редакция СниП 2.01.07-85: утв. Минрегионом РФ 27.12.2010 № 787. - Введ. 20.05.2011. - Москва: ФАУ «ФЦС», 2011. - 84 с.

3.       СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений: актуализированная редакция СниП 2.02.01-83: утв. Минрегион РФ 28.12.2010 № 823. - Введ. 20.05.2011. - Москва: ФГУП «ЦПП», 2011. - 205 с.

4.       Комина Г. П. Гидравлический расчет: учебное пособие для студентов специальности 270109 - теплогазоснабжение и вентиляция / Г. П. Комина, А. О. Прошутинский. - Санкт-Петербург: СПбГАСУ, 2010. - 148 с.

5.       МДС 81-35.2004 Методика определения стоимости строительной продукции на территории Российской Федерации: утв. Госстрой РФ 05.03.2004 № 15/1. - Введ. 09.03.2004. - Москва: Госстрой РФ, 2004. - 70 с.

6.       ГОСТ 21.208-2013 Система проектной документации для строительства (СПДС). Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах: утв. Росстандарт РФ 17.12.2013 № 27. - Введ. 01.11.2014. - Москва: Стандартинформ, 2015. - 30 с.

7.       Об утверждении Межотраслевых правил по охране труда при эксплуатации и обслуживании трубопроводов организаций: утв. Минтруда РФ 12.05.2003 № 27. - Введ. 06.10.2003. - Москва: Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти, N 40, 2003. - 46с.

8.       О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики: Указ Президента РФ от 04.06.2008 г. №889 // Российская газета. - 2012. - 21 июня. - 4 с.

9.       О теплоснабжении: федер. закон от 27.07.2010 № 190-ФЗ (ред. от 28.11.2015). - Москва: ФАУ «ФЦС», 2015.-72 с.

10.     СП 124.13330.2012. Свод правил. Тепловые сети: актуализированная редакция СНиП 41-02-2003: утв. Минрегионом РФ 30.06.2012 №280.- Введ. 01.01.2013.- Москва: ФАУ «ФЦС», 2012.-81 с.

11.     СП 60.13330.2012. Свод правил. Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха: актуализированная редакция СНиП 41-01-2003: утв. Минрегионом России 30.06.2012 №279.- Введ. 01.01.2013.- Москва: ФАУ «ФЦС», 2012. - 76 с.

12.     ГОСТ 30494-2011.Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.- Введ.01.01.2013.- Москва: Стандартинформ, 2013.- 12с.

13.     СП 131.13330.2012. Свод Правил. Строительная климатология: актуализированная редакция СНиП 23-01-99* (с Изменением N 2): утв. Минрегионом РФ 30.06.2012 г. №275.- Введ.01.01.2013.- Москва: ФАУ «ФЦС», 2012. - 120с.

14.     СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Взамен СНиП 2.04.14-88 - Введ. 1.11.2003 г. Москва: ФГУП «ЦПП», 2004.- 25с.

15.     Технико-экономическая оценка энергосберегающих мероприятий в системах теплоснабжения: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных работ. - Вологда, ВоГТУ. - 2007. - 8 с.

16.     Теплоснабжение: учебник для вузов / под ред. А.А. Ионина. - Москва: Стройиздат, 1982. - 336 с.

17.     Технико-экономическая оценка использования труб с пенополиуретановой изоляцией: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных работ. - Вологда, ВоГТУ. - 2007. - 14 с.

18.     Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Н 23 Справочник/В. И. Манюк, Я. И. Каплинский, Э. Б. Хиж и др.-3-е изд., перераб. и доп.-Москва: Стройиздат, 1988.- 432 е.: ил.

19.     Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: федер. закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ (ред. от 13.07.2015). - Москва:

20.     Петринчик, В.А., Мусинов, Д.О.. Энергосбережение в тепловых сетях (Часть1): учеб. пособие/ В.А. Петринчик, Д.О. Мусинов. - Вологда: ВоГТУ, 2005. - 53с.

21.     ГОСТ Р 541541-99 Энергосбережение. Энергетическая эффективность.- Введ. постановлением Госстандарта России от 29 декабря 1999 г. № 882-ст.

22.     ГОСТ 12.4.011-89. Система стандартов безопасности труда. Средства защиты работающих. Общие требования и квалификация. - Введ. 01.07.1990. - Москва: ИПК «Издательство стандартов» - 7с.

23.     Калмаков, А.А. Автоматика и автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции: учебник для вузов / под ред. В.Н. Богословского. - Москва: Стройиздат, 1986. - 479 с.

24.     Автоматизация и управление процессами теплогазоснабжения и вентиляции: Пособие для практических занятий / Составитель Н.Н. Ковальногов. - Ульяновск 1998. - 24 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Схема тепловых сетей

Рисунок 1.1 - Схема тепловых сетей