Проектирование автономных источников теплоснабжения

Вид работы:

Дипломная (ВКР)
Предмет:

Физика
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

495,42 Кб
Опубликовано:

2017-07-10

Все дипломные работы по физике

Скачать дипломную работу Читать текст online Заказать дипломную
*Помощь в написании! Посмотреть все дипломные работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Проектирование автономных источников теплоснабжения

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И УЧАСТКА CТРОИТЕЛЬСТВА

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ И ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

.1 Определение плотности и теплоты сгорания природного газа

. РАСЧЕТ В ТЕПЛЕ И ТОПЛИВЕ

.1 Исходные данные

.2 Расчет расчетных расходов тепла на отопление

. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ

.1 Подбор основного оборудования

.1.1 Подбор котлов

.1.2 Подбор горелок для котлов

.1.3 Подбор теплообменника

.2 Подбор насосного оборудования

.2.1 Подбор сетевого насоса

.2.2 Насос для циркуляции ГВС

.2.3 Насос для вентиляции

.2.4 Подбор насосов циркуляции контуров отопления 1, 2, 3, 4 и цокольного этажей

.2.5 Подбор подпиточного насоса

.3 Подбор расширительных баков на обратном сетевом трубопроводе и для контура котлов мощностью 440 кВт

.4 Подбор химводоподготовки

.5 Подбор запорной арматуры в котельной

.6 Подбор дымовой трубы

.7 Подбор труб

. ГАЗОСНАБЖЕНИЕ КОТЕЛЬНОЙ

.1 Подбор сетевого ГРПШ

.2 Определение диаметра обводного газопровода

.3 Защита газопроводов от коррозии

.4 Расчет газопровода низкого давления

.5 Расчет приточно-вытяжной вентиляции

. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

.1 Выбросы загрязняющих и токсичных веществ с дымовыми газами в атмосферу

.2 Методы подавления образования окислов азота в топках котлов

.3 Сточные воды котельных и пути сокращения вредных выбросов

. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОВЫХ КОНВЕКТОРОВ

.1 Общие сведения

.2 Классификация газовых конвекторов

.3 Область применения газовых конвекторов в России.

.4 Оценка технико-экономического эффекта от установки газовых

конвекторов

. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОТЕЛЬНОЙ

.1 Анализ условий труда при эксплуатации котельной.

.2 Меры безопасности при эксплуатации котельной.

.3 Расчет освещенности помещения котельной.

.4 Пожарная безопасность зданий и сооружений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Доля природного газа в топливном балансе Российской Федерации большая и так как природный газ непосредственно считается очень эффективным топливом, в условиях экономического кризиса газификация может составить основой социально-экономического развития, обеспечить лучшие условия труда и быт населения, а также не будет загрязнять окружающую среду. Кроме того, природный газ является ценным сырьем для большинства химических промышленностей. Использование газового топлива обеспечивает больше внедрение эффективных методов передачи теплоты.

Одним из значимых вопросов при использовании природного газа встает вопрос его рационального использования, говоря другими словами, сокращение удельного расхода с помощью введения экономических научно-технологических процессов, при которых наиболее полно реализуются положительные свойства газа. Использование газового топлива дает возможность исключить потери теплоты, определяемых механическим и химическим недожогом. Снижение потерь теплоты с уходящими продуктами горения достигается сжиганием газа при небольших коэффициентах расхода воздуха. При работе устройств на газовом топливе может быть также ступенчатое использование продуктов горения.

В дипломной выпускной квалификационной работе спроектирована крышная газовая котельная для отопления и снабжения ГВС административного здания по улице Козленская в городе Вологде, подобраны диаметры трубопроводов, определены расходы газа, подобрано основное оборудование.

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И УЧАСТКА СТРОИТЕЛЬСТВА

Территория, выделенная под газоснабжение крышной котельной административного здания, находится по ул. Козленская 63 в городе Володе.

Проект выполнен в соответствии с требованиями нормативных документов:

СП 89.13330. «Котельные установки».

«Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов с давлением пара не более 0,7 Мпа, водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 115 ℃».

«Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок».

СП 41-104-2000 «Проектирование автономных источников теплоснабжения».

Газоснабжение котельной административного здания осуществляется от газопровода высокого давления. Давление газа в точке подключения 0,6 Мпа, диаметр газопровода 76мм. Давление газа на входе в котельную 5 кПа. Расчетный расход газа на котельную принят 104 м³/ч. Диаметр входного газопровода в котельную 89 мм.

Для теплоснабжения здания предусмотрена крышная газовая котельная, в которой установлены два газовых водогрейных котла Viessmann Vitoplex 200 номинальной мощностью каждый 440 кВт с контроллерами управления Vitotronic 100 и газовыми горелками Weishaupt WG40N/1-A, исп. ZM-LN с мультиблоком W-M без термозатвора, мощность горелки 500 кВт, расход газа 52 м³/ч, давление подключения газа =32 мбар, =300 мбар. Горелки имеют сертификат соответствия Госстандарта России, разрешение на изготовление и применение Ростехнадзора России.

Котельная расположена на крыше. Под помещением котельной расположены вспомогательные помещения. Вход в котельную осуществляется непосредственно с эксплуатируемой кровли. Предусмотрен выход на кровлю из основного здания по маршевой лестнице.

Коммерческий учет общего расхода газа осуществляется измерительным комплексом природного газа СГ-ЭКВз-Р-0,2-250/1,6 на базе ротационного счетчика газа RVG G 160 с электронным корректором ЕК-260 для учета газа в коммерческих операциях завода изготовителя “Газ-Стандарт”,

На вводе газопровода в котельную устанавливается термочувствительный запорный клапан КТЗ 001-80-02 DN 80 Py16, производства ООО «Армгаз-НТ» (Россия), автоматически отключающий подачу газа при достижении температуры среды в помещении при пожаре 100℃.

Электромагнитный запорный клапан КПЭГ-50 Ду 50 «Газаппарат» г. Саратов, который автоматически закрывается при:

загазованности помещения больше 10% от нижнего предела концентрации воспламенения газа;

отключении электроэнергии;

загазованности по СО (порог 2).

Фильтр газовый ФГ-80-Стандарт для очистки газа от механических примесей завода-изготовителя «Газ-Стандарт».

Измерительный комплекс газа СГ-ЭКВз-Р-0,2-250/1,6 на базе ротационного счетчика газа RVG G 160 с электронным корректором ЕК-260 для учета расхода газа в коммерческих операциях завода-изготовителя «Газ-Стандарт».

Контроль загазованности помещения угарным и природным газом осуществляется сигнализатором загазованности СТГ-1Д10(В). Датчик оксида углерода встроен в прибор (блок БКС); датчик горючих газов выносной, устанавливается на расстоянии 100-200 мм ниже отметки потолка. Блок БКС устанавливается на отметке 1,6-1,8 м от уровня пола у входа в помещение котельной.

Оборудование имеет сертификаты соответствия Госстандарта России, разрешения на изготовление и применение Ростехнадзора России.

Дымоудаление от котлов осуществляется посредством дымовых теплоизолированных труб ∅ 300 и высотой 5 м, производитель ООО «Энтророс» (г. Санкт-Петербург). Дымовые трубы присоединить к системе молниезащиты здания.

Монтаж газового оборудования и газопроводов производить в соответствии со СП 62.13330.2011 «Газораспределительные системы» и ПБ 12-529-03 «Правил безопасности систем газораспределения и газопотребления».

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ И ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

В городе Вологда для обеспечения коммунальных и бытовых нужд используется газ Ухтинского месторождения. Чтобы провести расчет сети наружных газопроводов необходимо знать: средние значение низшей теплоты сгорания ,кДж/м³, плотности , кг/м³, природного газа.

2.1 Определение плотности и теплоты сгорания природного газа

Природный газ представляет собой смесь углеводородов с относительно небольшой молекулярной массой, поэтому в практических расчетах пользуются средними значениями теплоты сгорания, плотности сухого природного газа и плотности газа по воздуху.

Физические характеристики и теплоту сгорания некоторых газов Ухтинского месторождения сводим в таблицу 1.

Таблица 1 - Физические характеристики газа

Наименование компонентов газа	Объёмные доли, %	Теплота сгорания низшая , кДж/м³, при t=0℃	Плотность ρ при t=0℃, кг/м³	Относительная плотность по воздуху , кг/м³
1	2	3	4	5
Метан CH₄	88	35840	0,7168	0,5545
Этан C₂H₆	1,9	63730	1,3566	1,0490
Пропан C₃H₈	0,2	93370	2,019	1,5620
Изобутан C₄H₁₀	0,3	121840	2,703	2,064
Пентан C₅H₁₂	-	146340	3,221	2,4910
CO₂	0,3	-	1,9768	1,5291
H₂S	-	23490	1,5392	1,1906
Азот N₂	9,3	-	1,2505	0,9673

Теплотворная способность или теплота сгорания природного газа , кДж/м³, находится по формуле (1):

, кДж/м³, (1)

где - низшая теплота сгорания природного газа, кДж/м³;

- объемная доля i-го компонента, %, найденная из таблицы 1.4 [1];

- теплота сгорания i-го компонента, кДж/м³, принимаемая из таблицы 1.3 [1].

Плотность природного газа при нормальных условиях , кг/м³, определяется как плотность газовой смеси в зависимости от содержания и плотности отдельных компонентов в соответствии с формулой (2):

(2)

где - плотность газа при нормальных условиях (t=0℃ и =101,3 кПа), кг/м³;

- плотность -го компонента при нормальных условиях, принимаемая из 1.2 [1], кг/м³.

Относительная плотность газового топлива по воздуху, кг/м³, определяется по формуле (3):

кг/м³(3)

газовый котельная отопление загазованность

где - плотность газа по воздуху, кг/м³;

- плотность -го компонента по воздуху, принимаемая из 1.2 [2], кг/м³. Подставив численные значения в формулы (1), (2) и (3), получаем средние значения теплоты сгорания , кДж/м³, плотности сухого природного газа при нормальных условиях , кг/м³, и плотности газа по воздуху ,кг/м³.

;

кг/м³.

3. РАСЧЕТ В ТЕПЛЕ И ТОПЛИВЕ

Расчет выполнен с целью определения годовой потребности в тепле и условном топливе для административного здания по адресу: г. Вологда, ул. Козленская 63.

3.1 Исходные данные

Расчет выполнен на основании предоставленных исходных данных представленных в таблице 1 с использованием расчетных формул.

Годовые расходы тепла и условного топлива определяются с использованием формул (таблица 2).

Требуемая теплопроизводительность котельной с учетом потерь тепла составляет 0,61 Гкал/ч (0,709 МВт), в том числе:

на отопление - 0,434 Гкал/ч (0,505 МВт);

на горячее водоснабжение - 0,062 Гкал/ч (0,072 МВт);

вентиляция - 0,114 Гкал/ч (0,133 МВт);

К установке в котельной принимаются два водогрейных котла Viessmann Vitoplex 200 SX 2 тепловой мощностью 440 кВт (0,378 Гкал/ч (0,439 МВт)) каждый.

Расчетная годовая потребность в тепле с учетом потерь тепла предприятия составляет 2615,6 Гкал/год, в т.ч.:

на отопление - 1063,5 Гкал/год;

на горячее водоснабжение - 457,05 Гкал/год;

на вентиляцию - 93,1 Гкал/год.

Расчетный часовой расход газа на проектируемую котельную составит 104 м³/ч.

Таблица 2 - Исходные данные

№ п/п	Наименование	Показатель
1	Продолжительность отопительного периода, П_от., дн.	231
2	Средняя температура наружного воздуха за отопительный период, , ℃	-4,1
3	Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, t_н, ℃	- 32
4	Средняя температура для расчёта вентиляции, , ℃	- 32
5	Температура воды в холодный период, , ℃	5
6	Температура воды в летний период, , ℃	15
7	Количество дней в году работы предприятия, n, дн.	350
8	Количество часов работы предприятия, К, ч.	8
9	Расчётная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, ℃:	18

3.2 Расчет расчетных расходов тепла на отопление

Если известны назначение и строительный объем здания, то максимальный часовой расход тепла на отопление определяется по удельным отопительным характеристикам по формуле (4):

(4)

Где с - коэффициент, учитывающий единицы измерения;

для ккал/ч с = 1;

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

- удельная отопительная характеристика здания, зависящая от его назначения и объема, ккал/(чм³℃);

- расчётная температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий, ℃;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92), ℃;

- строительный объем здания по наружному обмеру, м³.

Вычисленные таким образом тепловые нагрузки приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Расчетные часовые расходы тепла

№ п/п	Наименование здания	Q_о, ккал/ч	Q_в, ккал/ч	ккал/ч	Всего, ккал/ч
1	2	3	4	5	6
1	Административное здание	434 000	114000	62000	610000

Расчет годовой потребности котельной в тепле и топливе представлен в таблице 4.

Таблица 4 - Расчёт годовой потребности котельной в тепле и условном топливе

№ п/п	Наименование	Расчётная формула	Р а с ч ё т	Примечание
1	2	3	4	5
1	Среднечасовой расход тепла на отопление за отопительный период , Гкал/ч			СП
2	Среднегодовой расход тепла на отопление за отопительный период , Гкал			СП
3	Среднечасовой расход тепла на вентиляцию , Гкал/ч
4	Среднегодовой расход тепла на вентиляцию , Гкал
5	Среднечасовой расход тепла на горячее водоснабжение в летний период , Гкал/ч		0,062 ··0,8= =0,039
6	Среднегодовой расход тепла на горячее водоснабжение , Гкал
7	Годовой расход тепла на технологические нужды , Гкал		-
8	Суммарный годовой расход тепла , Гкал		1094,4+290,01+107,6=1492
9	То же, с учётом потерь тепла ∑ Q₁^год , Гкал			Здесь 10% - неучтённые расходы, собственные нужды котельной, потери в тепловых сетях
10	Годовой расход условного топлива, т.у.т.
11	Годовой расход натурального топлива, тыс. м³ газ - Q_р^н = 7948 ккал/ нм³			k = = 0,88
12	Расчетный расход натурального топлива, м³/ч		= 85,27

Котельные установки и ТЭЦ. Потребность в теплоэнергии представлена в таблице 5.

Таблица 5 - Потребность в теплоэнергии

На какие нужды	Присоединённая максимальная тепловая нагрузка (Гкал/час)		Количество часов работы в году	Годовая потребность в тепле (тыс. Гкал)		Покрытие потребности в тепле (тыс. Гкал/год)
	Существующая	проектируемая (включая существующую)		Существующая	Проектируемая (включая существующую)	Котельная (ТЭЦ)	Вторичные энергоресурсы	Из друг. Источников
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Отопление	-	0,434	5472	-	1,063	1,063	-	-
Вентиляция	-	-	-	-	-	-	-	-
Горячее водоснабжение	-	0,062	2800	-	0,457	0,457	-	-
Технологические нужды	-	-	-	-	-	-	-	-

Состав и характеристика оборудования, вид и годовой расход топлива представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Состав и характеристика оборудования котельных, вид и годовой расход топлива

Тип котлов (по группам)	Кол-во	Общая Мощность (Гкал/ч)	Используемое топливо			Запрашиваемое топливо
			вид основного (резервного)	Удельный расход кг. ут. Гкал	Годовой расход (тыс. тут)	Удельный расход кг. Ут Гкал	Годовой расход (тыс. тут)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Действующие	-	-	-	-	-	-	-	-
из них: демонтируемые	-	-	-	-	-	-	-	-
Водогрейный котел Viessmann Vitoplex 200SX2 Q=440 кВт	2	1,2	-	-	-	природный газ (нет)	104	1,03

4. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ

.1 Подбор основного оборудования

.1.1 Подбор котлов

Котельные агрегаты (КА) - приборы, которые имеют топку с целью сжигания органического топлива в окислительной среде, где в результате высокотемпературных химических реакций горения образуются газообразные продукты с высокой температурой (топочные газы), теплота от которых переходит другому теплоносителю (воде или водяному пару), наиболее удобному с целью дальнейшего использования.

Газовые котлы отопления работают на природном газе или, при конструктивных возможностях, на сжиженном газе.

Газовые котлы - самый распространенный тип котлов как в России, так и во всем мире. Примерно половина всех продаваемых котлов - газовые котлы. В этом нет ничего странного, ведь газ - это самое удобное топливо для отопительных котлов.

Конструкция всех современных водогрейных котлов по принципу действия одинаковая и работают они по одной схеме. Тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, передается нагреваемой воде. В общем случае, водогрейный котел представляет собой конструкцию из металлического корпуса с устройством теплообмена внутри.

На сегодняшний день на российском рынке можно найти водогрейные котлы почти всех крупнейших отечественных и зарубежных производителей отопительной техники.

При подборе котлов следует вычислить тепловую нагрузку на нужды теплоснабжения, Гкал/ч, по следующей формуле (5):

, ,

(5)

где - тепловая нагрузка на нужды теплоснабжения, Гкал/ч;

- расчетная и фактическая нагрузка на отопление и вентиляцию, Гкал/ч;

- соответственно расчетная и фактическая нагрузка на горячее водоснабжение, Гкал/ч;

и - соответственно расчетная и фактическая температура наружного воздуха, ℃;

и - соответственно расчетная и фактическая температура внутреннего воздуха помещения, ℃;

и - соответственно расчетная и фактическая температура горячей воды, ℃;

и - соответственно расчетная и фактическая температура холодной воды, ℃.

Тепловая нагрузка на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения представлена в таблице 7.

Таблица 7 - Тепловая нагрузка на отопление, вентиляцию и ГВС.

Расчетный режим	Теплопроизводительность котельной, МВт (Гкал/ч)
	Расход теплоты на отопление и вентиляцию	Расход теплоты на ГВС	Общий расход теплоты
Максимально-зимний (-32℃)	0,637 (0,548)	0,072 (0,062)	0,709 (0,61)
Переходный (+11,6 ℃)	-	-	-
Летний	-	-	-

Результаты подбора котлов показаны в таблице 8.

Таблица 8 - Сводные данные по характеристике котлоагрегатов

Показатель	Значение	Ед. изм.
Производительность/марка	Viessmann Vitoplex 200	-
Мощность	440	кВт
Количество	2	шт.
КПД котла	89	%
Сопротивление газового тракта	0,28	кПа
Водяная емкость котла	0,6	м³
Габаритные размеры	1825x865x1450	мм

На рисунке 1 представлен газовый котел Viessmann Vitoplex 200.

Рисунок 1 - Котел Viessmann Vitoplex 200

Паспорт котла Viessmann Vitoplex 200 представлен в приложении 1.

.1.2 Подбор горелок для котлов

Газовая горелка - это устройство, представляющее собой прибор, в котором смешиваются газ и кислород, находящийся в окружающем воздухе. Полученная смесь подается к выходным отверстиям, где воспламеняется с помощью искры от пьезоэлемента или электричества. В результате появляется постоянное факельное пламя.

Расчет мощности горелки производится по формуле (6).

, ,

(6)

где - расчетная тепловая мощность горелки, кВт ;

- номинальная мощность тепловой установки (котла), кВт;

- КПД котла.

В результате расчета была подобрана горелка фирмы Weishaupt WG 40 N/1-A, 1", исп. ZM-LN, с газовым мультиблоком W-MF, без термозатвора, мощностью 500 кВт, с расходом газа 52 м³/ч, весом 37 кг.

Газовая горелка фирмы Weishaupt показана на рисунке 2.

Рисунок 2 - Газовая горелка фирмы Weishaupt

.1.3 Подбор теплообменника

Теплообменные агрегаты (теплообменники) - устройства, служащие для переноса теплоты от одного теплоносителя к другому.

В различных отраслях промышленности, в энергетических установках применяется много видов разнообразных теплообменных агрегатов. Достаточно обширное распространение получили пластинчатые теплообменники.

Для расчета теплообменника необходимо знать нагрузку и температуры воды на входе и выходе из теплообменника как для греющей, так и для нагреваемой среды. Кроме того, принимаем запас по нагрузке равным 5% и потери давления равными 5 кПа.

В курсовом проекте подобран емкостный теплообменник фирмы Viessmann Vitocell‐L 100 с отдельным теплообменным агрегатом Vitotrans 222.

Расчет теплообменника приведён в таблице 9.

Таблица 9 - Подбор теплообменного аппарата для СГВ

№ п/п	Параметр	Среда		Ед. изм.
		греющая	нагреваемая
1	Исходные данные
1.1.	Нагрузка	709		кВт
1.2.	Температура воды на входе	95	70	°С
1.3.	Температура воды на выходе	70	95	°С
1.4.	Потери давления	5	5	кПа
1.5.	Запас по нагрузке	5		%
2	Результаты расчета
2.1.	Марка теплообменника	Viessmann Vitocell-L 100
2.2.	Масса	282		кг
2.3.	Максимальная рабочая температура	95		℃
2.4	Габариты
2.5	Высота	2077		мм
2.6	Длина	850		мм
2.7	Ширина	1059		мм

4.2 Подбор насосного оборудования

Насосы сетевые нужны для перекачивания горячей воды в системах тепловых сетей. Насос сетевой, как правило, предназначен для работы с жидким теплоносителем, нагрев которого не должен превышать 181°С.

Кроме того, любые виды сетевых насосов предназначены для работы с водой прошедшую многоступенчатую фильтрацию, которая очищает воду от любых элементов. Данные насосы чаще всего устанавливается в котельных и являются частью мощных централизованных сетей теплоснабжения (отсюда - соответствующее название «насос сетевой»), а также крупных теплоэнергоцентралей (ТЭЦ).

Число сетевых насосов должно быть не менее двух, один из которых является резервным; при пяти рабочих сетевых насосах в одной группе резервный насос допускается не устанавливать. Место установки сетевого насоса определяется рабочей температурой насоса.

Подпиточный насос служит для обеспечения надежной работы тепловых сетей и местных систем. Устанавливается в тепловом пункте и предназначается для заполнения системы и ее подпитки - возмещение потери (утечки) воды в процессе эксплуатации.

Подпиточный насос должен передвигать не большое количество воды и вырабатывать достаточно высокое давление, превышающее гидростатическое в системе отопления. Применяют специальные моноблочные насосы, а также вихревые лопастные насосы, вырабатывающие большое давление при малой подаче. Обычно устанавливают не менее двух насосов (один резервный). Для подбора сетевого насоса требуются следующие формулы:

, ,

(7)

где - потери давления в системе отопления (сопротивление абонента с.о.), кПа;

- потери давления в системе абонента, кПа;

- потери давления в регуляторах, кПа;

- потери давления в подогревателе горячего водоснабжения, кПа

- потери давления в элеваторе.

, , (8)

где- суммарные потери давления в контуре, кПа;

- сопротивление на источнике теплоты, кПа;

- сопротивление в трубопроводе, кПа.

, , (9)

где- требуемый напор сетевого насоса, кПа;

- напор на всасывающем патрубке насоса, кПа.

, , (10)

где- напор сетевого насоса, кПа.

.2.1 Подбор сетевого насоса

Результаты расчётов по подбору сетевых насосов для системы отопления приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Технические характеристики сетевых насосов

	Технические характеристики
1	Марка	Wilo TOP-SD 69/15
2	Производительность	31,5	м³/ч
3	Напор	32,7	м
4	КПД насоса	63.9	%
5	Количество	2	шт.
6	Частота	2900	об/мин
7	Мощность электропривода	4.35	кВт

Устанавливаем два насоса (основной и резервный) марки Wilo-TOP-SD 65/15 мощностью 4,35кВт, так как они являются более экономичными в сравнении с другими насосами.

4.2.2 Насос для циркуляции ГВС

Расчёт насоса для циркуляции ГВС представлен в таблице 11.

Таблица 11 - Технические характеристики насоса для циркуляции ГВС

	Технические характеристики
1	Марка	Wilo Star-Z 25/6
2	Производительность	0,9	м³/ч
3	Напор	2,33	м
4	КПД насоса	-	%
5	Количество	1	шт.
6	Частота	2700	об/мин
7	Мощность электропривода	0,07	кВт

Устанавливаем один насос марки Wilo Star-Z 25/6 мощностью 0,07 кВт, так как он является более экономичным в сравнении с другими насосами.

4.2.3 Насос для вентиляции

Расчёт насоса для системы вентиляции представлен в таблице 12.

Таблица 12 - Технические характеристики насоса для системы вентиляции

	Технические характеристики
1	Марка	Wilo-TOP-SD 40/7 3~ PN6/10
2	Производительность	11.9	м³/ч
3	Напор	5	м
4	КПД насоса	-	%
5	Количество	1	шт.
6	Частота	2600	об/мин
7	Мощность электропривода	0,18	кВт

Устанавливаем один насос марки Wilo-TOP-SD 40/7 3~ PN6/10 мощностью 0,18 кВт, так как он является более экономичным в сравнении с другими насосами.

.2.4 Подбор насосов циркуляции контуров отопления 1, 2, 3, 4 и цокольного этажей.

Расчёты по подбору насоса для каждого этажа представлены в таблицах.

Таблица 13 - Расчет циркуляционного насоса цокольного этажа

	Технические характеристики
1	Марка	Wilo Top-SD 32/7 3~ PN6/10
2	Производительность	3.62	м³/ч
3	Напор	5	М
4	КПД насоса	-	%
5	Количество	1	шт.
6	Частота	2600	об/мин
7	Мощность электропривода	0,09	кВт

Устанавливаем один насос для цокольного этажа Wilo Top-SD 32/7 3~ PN6/10 мощностью 0,09 кВт, так как это более подходящий насос по заданным параметрам.

Таблица 14 - Расчет циркуляционного насоса 1-го этажа

	Технические характеристики
1	Марка	Wilo Top-SD 40/7 3~ PN6/10
2	Производительность	12,5	м³/ч
3	Напор	5	М
4	КПД насоса	-	%
5	Количество	1	шт.
6	Частота	2600	об/мин
7	Мощность электропривода	0,18

Устанавливаем один насос для 1-го этажа Wilo Top-SD 40/7 3~ PN6/10 мощностью 0,18 кВт, так как это более подходящий насос по заданным параметрам.

Таблица 15 - Расчет циркуляционного насоса 2-го этажа

	Технические характеристики
1	Марка	Wilo Top-SD 30/5 3~ PN6/10
2	Производительность	1,16	м³/ч
3	Напор	5	М
4	КПД насоса	-	%
5	Количество	1	шт.
6	Частота	2650	об/мин
7	Мощность электропривода	0,05	кВт

Устанавливаем один насос для 2-го этажа Wilo Top-SD 30/5 3~ PN6/10 мощностью 0,05 кВт, так как это более подходящий насос по заданным параметрам.

Таблица 16 - Расчет циркуляционного насоса 3-го этажа

	Технические характеристики
1	Марка	Wilo Top-SD 40/7 3~ PN6/10
2	Производительность	7,47	м³/ч
3	Напор	5	М
4	КПД насоса	-	%
5	Количество	1	шт.
6	Частота	2600	об/мин
7	Мощность электропривода	0,18	кВт

Устанавливаем один насос для 3-го этажа Wilo Top-SD 40/7 3~ PN6/10 мощностью 0,18 кВт, так как это более подходящий насос по заданным параметрам.

Таблица 17 - Расчет циркуляционного насоса 4-го этажа

	Технические характеристики
1	Марка	Wilo Top-SD 30/5 3~ PN6/10
2	Производительность	1,27	м³/ч
3	Напор	5	М
4	КПД насоса	-	%
5	Количество	1	шт.
6	Частота	2650	об/мин
7	Мощность электропривода	0,05	кВт

Устанавливаем один насос для 4-го этажа Wilo Top-SD 30/5 3~ PN6/10 мощностью 0,05 кВт, так как это более подходящий насос по заданным параметрам.

.2.5 Подбор подпиточного насоса

Для подбора подпиточного насоса использованы следующие формулы:

, , (11)

где- объем воды в системе отопления, м³;

- м³/Гкал;

- максимальная тепловая нагрузка, Гкал.

, , (12)

где- объем воды в системе теплоснабжения, м³;

- объем воды в системе отопления, м³;

- объем воды в источнике отопления, м³. Вычисляется следующим образом:

, м³,(13)

где - объём котловой воды в 1 котле, м³;

- объём котловой воды во 2 котле, м³.

, , (14)

где- величина утечки теплоносителя, м³;

, , (15)

где- статический напор в системе, кПа;

- высота здания, м.

, , (16)

где- требуемый напор подпиточного насоса, кПа;

- сопротивление подпиточной линии, кПа.

, , (17)

где- напор подпиточного насоса, кПа.

Результаты подбора подпиточных насосов приведены в таблице 18.

Таблица 18 - Технические характеристики подпиточного насоса

	Технические характеристики
1	Марка	Wilo MHI 204
2	Производительность	1	м³/ч
3	Напор	40	м
4	КПД насоса	-	%
5	Количество	1	шт.
6	Частота	2900	об/мин
7	Мощность электропривода	0,55	кВт

Устанавливаем один насос марки Wilo MHI 202~ мощностью 0,55 кВт, так как он является более экономичным в сравнении с другими насосами.

.3 Подбор расширительных баков на обратном сетевом трубопроводе и для контура котлов мощностью 440 кВт

Система отопления представляет собой замкнутый контур, заполненный теплоносителем (вода или незамерзающая жидкость - антифриз). Поэтому, незначительное увеличение объема теплоносителя при скачке температуры может образовать давление, гораздо больше предела прочности отдельных элементов системы, а уменьшение объема при понижении температуры может вызвать разрыв струи и нарушение циркуляции.

Для предотвращения этих явлений в системах отопления служит расширительный бак, воспринимающий излишек воды при повышении температуры и восполняющий нехватку воды при ее понижении.

Для подбора расширительного бака необходимо знать вид теплоносителя, общий объем теплоносителя в системе, коэффициент расширения теплоносителя в системе, начальное и максимально допустимое значение давления и коэффициент заполнения расширительного бака при заданных условиях работы.

Вычисляем объем расширения теплоносителя по формуле:

(18)

где - объем расширительного бака, л;

- коэффициент расширения теплоносителя в системе;

- общий объем теплоносителя в системе, л;

- начальное давление в расширительном баке, атм;

- максимально допустимое значение давления, атм;

- коэффициент заполнения расширительного бака при заданных условиях работы.

По формуле (19) находим полный объем расширительного бака:

,, (19)

где- полный объем расширительного бака, л;

- объем расширительного бака, л;

- коэффициент запаса равный 1,25 (или 25%).

К установке для компенсации расширения воды в тепловой сети принимаем мембранный расширительный бак фирмы «Reflex» (Т22) N 500 6 бар - 1 шт.

К установке для компенсации расширения воды в контуре котлов принимаем расширительные баки фирмы «Reflex» Т96 N50 6 бар - 2шт.

.4 Подбор химводоподготовки

Химводоочистка (ХВО) предназначена для снабжения химочищенной водой производственных установок и котельной.

Режим эксплуатации водоподготовительных установок и водно-химический режим должен обеспечить работу котельной и тепловых сетей без повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией внутренних поверхностей водоподготовительного, котельного и сетевого оборудования, а также образованием накипи и отложений на теплопередающих поверхностях, и шлама в оборудовании и трубопроводах котельной и тепловых сетей. Чтобы избежать подобных последствий, рекомендуется использовать химводоочистку (ХВО). Система очистки воды для подпитки котлов включает в себя:

удаление примесей на механических фильтрах;

удаление солей жёсткости (умягчение воды);

обескислороживание и удаление углекислоты (декарбонизация).

Для приведения качества исходной воды в соответсвии с нормами, принята автоматическая установка умягчения воды и удаления раствореннго кислорода производительностью 1 м³/ч фирмы «Акватон». Химводоочистка представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Химводоочистка

4.5 Подбор запорной арматуры в котельной

Запорная арматура - это разновидность трубопроводной арматуры, отвечающая за управление потоком определённой рабочей среды, путем его перекрытия или пропуска. Другими словами, она предназначается для остановки, запуска, изменения напора, и перенаправления потока. Имеет самое широкое применение в инженерной практике.

В данном проекте используется запорная арматура фирм «Энтророс» (Россия), Tecofi (Франция), Danfoss (Дания).

4.6 Подбор дымовой трубы

Загрязнение воздушной среды теплогенерирующими установками связано с выбросами в дымовую трубу мелкодисперсной золы, токсичных газов, таких как NO, NO2, SO2, CO и др. Количество образующихся вредных газов зависит от вида топлива и его состава, организации процесса горения в топочных устройствах, температуры горения и многих других факторов. Основным показателем, характеризующим загрязнение окружающей среды, является выброс вредных веществ в единицу времени.

При сжигании топлива c его расходом B_ка, в котлоагрегатах паропроизводительностью D, образуются дымовые газы V_д.г_., направляемые через дымовую трубу высотой Н_д.т, и диаметром устья D_у.

Расход топлива каждым котлом определяется по формуле (20):

(20)

Суммарный расход топлива всеми котлоагрегатами составит (21):

(21)

где - количество установленных котлоагрегатов одной марки, шт.

Действительный суммарный объем продуктов сгорания, , определяется по формуле (22):

(22)

По выходу дымовых газов и их скорости рассчитывается диаметр устья дымовой трубы:

(23)

где - скорость выхода дымовых газов из устья дымовой трубы, принимается 20 м/с.

Условием выбора высоты дымовой трубы является рассеивание вредных загрязняющих веществ на высоте 2 м от земли в атмосферном воздухе для каждого выброса.

1. Расчет выбросов летучей золы и несгоревшего топлива, г/с:

(24)

где - золосодержание топлива по рабочей массе, %;

- КПД золоуловителей, %; для мазута - 83.

2. Расчет выбросов оксидов углерода, г/с:

(25)

где - коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода; принимается: для твердого топлива - 1; для мазута - 0,65; для газа - 0,5;

- низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

3. Расчет выбросов оксидов серы, г/с:

(26)

где - содержание серы по рабочей массе, %; доля оксидов серы, связываемая летучей золой; принимается 0,1; - доля оксидов серы, улавливаемой в золоуловителе; принимается 0.

4. Расчет выбросов оксидов азота, г/с:

(27)

где - удельный выброс оксидов азота при сжигании топлива на 1 МДж теплоты, г/МДж; рассчитывается по уравнению:

для природного газа:

;

(28)

для мазута:

;

(29)

для слоевого сжигания твердого топлива:

(30)

где - характеристика гранулометрического состава угля - остаток на сите с размером ячеек 6 мм, %; при отсутствии данных принимается 30%;

- тепловое напряжение зеркала горения, МВт/м²;

- безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную конструкцию горелок: при сжигании газа для дутьевых горелок напорного типа - 2; для горелок инжекционного типа - 1,6; для горелок двухступенчатого сжигания - 0,7; при сжигании жидкого и твердого топлива - 1;

- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота: для твердого топлива ; для природного газа и мазута;

(31)

где - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота. Для газа и твердого топлива - 1.

Минимальная высота дымовой трубы , рассчитывается по следующей зависимости:

(32)

где - количество выбросов i-го загрязняющего вещества из дымовой трубы, г/с;

- предельно-допустимая максимальная разовая концентрация i-го вредного загрязняющего вещества в приземном воздухе, мг/м³;

- фоновые концентрации i-го загрязняющего вещества в районе расположения котельной, мг/м³;

- коэффициент распределения температуры воздуха, зависящий от метеорологических условий местности и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе;

- коэффициент скорости оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, равный: 1 - для газообразных выбросов; 2 - для пыли и золовых частиц при степени улавливания более 90%; 2,5 - для пыли и золовых частиц при степени улавливания менее 90%;

- количество дымовых труб, шт;

- разность температур уходящих газов и температуры окружающего атмосферного воздуха, равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года .

Выбор высоты дымовой трубы делается для максимального значения из расчетов минимальной высоты дымовой трубы для рассеивания вредных веществ. По расчетам дымовая труба от двух котлов «Viessmann Vitoplex 200» - 5 м, - 300мм, производителя ООО «Энтророс» (г. Санкт-Петербург). Дымовые трубы присоединены к системе молниезащиты здания.

4.7 Подбор труб

В проекте приняты трубы стальные электросварные по ГОСТ 1-704-91 (Сортамент), ГОСТ 10705-80 (Технические условия) из стали марки Ст3 по ГОСТ 380-94. На неизолированных трубопроводах нанести опознавательную окраску в соответствии с ГОСТ14202-69. На изолированных трубопроводах опознавательную окраску выполнить участками, шириной не менее 4-х диаметров трубопровода, с учетом изоляции. Металлоконструкции окрасить в светло-серый или голубой цвет.

Монтаж, испытание и наладка оборудования котельной выполняется в соответствии с паспортными данными и руководством по эксплуатации, требованием действующих норм, правил, инструкций. Трубопроводы после сварки и приварки штуцеров для КИП должны быть подвергнуты гидравлическому испытанию пробным давлением, равным 1,25 от рабочего (рабочее давление 3 атм.).

Трубопроводы в котельной проложить с уклонами, согласно проекта.

5. ГАЗОСНАБЖЕНИЕ КОТЕЛЬНОЙ

Газоснабжение котельной осуществляется от газопровода высокого давления. Диаметр стального газопровода в точке подключения 76 мм. Диаметр газопровода на входе в котельную - 89 мм. Давление газа в точке подключения: максимальное - 0,6 МПа.

Для продувки газопровода перед пуском котла, а также на участках газопровода с оборудованием, отключаемым для профилактического осмотра и ремонта (узел учета газа) предусмотрена установка продувочных газопроводов, имеющих отключающие устройства и штуцера для отбора проб.

Контроль загазованности помещения природным газом осуществляется сигнализатором СТГ - 1Д10(B). Прибор устанавливается на расстоянии 30 см ниже потолка для обнаружения природного газа в местах возможной его утечки в помещении котельной.

Контроль загазованности помещения угарным газом осуществляется сигнализатором СТГ - 1Д10(B). Сигнализатор обладает звуковой сигнализацией, а также имеет два встроенных выходных реле. Прибор устанавливается на высоте 100 - 200 мм ниже отметки потолка.

Сигнал от сигнализатора загазованности выводится на щит автоматики, установленный в котельной и дублируется на щит диспетчера обслуживающей организации.

Монтаж газового оборудования и газопроводов производить в соответствии со СП 42-01-2002 "Газораспределительные системы" и ПБ 12-529-03 "Правил безопасности систем газораспределения и газопотребления".

Трасса наружного проектируемого газопровода, к проектируемой котельной проходит от точки врезки в существующий подземный газопровод высокого давления до газорегуляторной установки в помещении котельной.

Выбор трассы газопровода проводится с учетом возможной минимизации затрат при сооружении и эксплуатации газопровода. Трасса газопровода выбрана в строгом соответствии с нормативными документами. Выбранная трасса газопровода является экономически наиболее целесообразной и технически единственно возможной. Вдоль трассы подземного газопровода устанавливается охранная зона в виде территории ограниченной условными линиями, проходящими на расстоянии 2 м с каждой стороны газопровода.

Для обеспечения безопасного функционирования объектов системы газоснабжения необходимо соблюдать положения ПБ 12 529-03 п. 5.1 и положения Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 №116-ФЗ.

Необходимо организовать специальную газовую службу:

) для эксплуатации систем газоснабжения и постоянного надзора за газовым хозяйством;

) проведения планово-предупредительных осмотров и ремонта газового оборудования,

) выполнения газоопасных работ в газовом хозяйстве;

) обеспечения готовности в любое время принять меры к предотвращению или ликвидации аварии, связанной с эксплуатацией газопроводов и газового оборудования, поддержания стабильности параметров газа и обеспечения бесперебойной подачи его в необходимых количествах, учета расхода газа и контроля за его рациональным использованием.

.1 Подбор сетевого ГРПШ

Газорегуляторный пункт служит для снижения давления газа, поступающего из городских распределительных сетей, до заданного и поддержания его постоянным независимо от расхода.

Согласно требованиям СП 2.04.08-87* [8, п.5.14] в каждом ГРПШ независимо от категории конечного давления газа в них необходимо устанавливать: газовый фильтр, предохранительный запорный клапан (ПЗК), регулятор давления, предохранительный сбросной клапан (ПСК), обводной газопровод (байпас), отключающие устройства, контрольно-измерительные приборы (КИП). Газовый фильтр в ГРП устанавливают перед предохранительным запорным клапаном и регулятором давления, по направлению движения газа. Установка предохранительного запорного клапана предусматривается непосредственно перед регулятором давления. Между ПЗК и регулятором давления не допускается устанавливать запорные устройства.

Предохранительный сбросной клапан монтируют после регулятора давления. Перед предохранительным сбросным клапаном предусматривают отключающее устройство. В ГРП среднего давления в настоящее время учет расхода газа ведут с помощью газовых счетчиков типа СГ. Счетчик СГ монтируют на горизонтальном участке трубопровода так, чтобы его счетная головка была направлена вертикально вверх. Длина прямолинейного участка с диаметром D_у без местных сопротивлений перед счетчиком должна быть не менее 5D_у, и не менее 3D_у после счетчика. Счетчик снабжают обводной линией (байпасом).

В ГРП предусматривают продувочные и сбросные трубопроводы. Продувочные газопроводы размещают: на входном газопроводе после первого отключающего устройства, на обводном газопроводе (байпасе) между двумя отключающими устройствами.

Условный диаметр продувочного трубопровода должен быть не менее 20 мм. Условный диаметр сбросного трубопровода, отводящего газ от ПСК, должен быть равен условному диаметру выходного патрубка клапана, но не менее 20 мм.

Продувочные и сбросные трубопроводы выводят наружу из ГРП в места, обеспечивающие безопасные условия для рассеивания газа, но не менее чем на 1 м выше карниза здания. Эти трубопроводы должны иметь минимальное число поворотов. На концах продувочных и сбросных трубопроводов предусматривают устройства, исключающие попадание в них атмосферных осадков.

В данном проекте редуцирование газа предусмотрено в шкафном газорегуляторном пункте ГРПШ-04-2-ОГ.

Технические характеристики ГРПШ-04-2-OГ:

Регулятор давления газа - РДНК - 400;

- Выходное давление - 2 - 5 кПа.

В помещении котельной на вводе газопровода предусматривается установка следующего оборудования:

. Термочувствительный запорный клапан КТЗ 001-80-02 DN 80 Ру16, производства ООО «Армгаз - НТ» (Россия).

. Электромагнитный запорный клапан КПЭГ-50 Ду 50, производства "Газаппарат".

В состав ГРПШ входят:

. Регулятор давления - для обеспечения автоматического снижения давления газа и поддержания его значения на определённом уровне независимо от изменения и колебания давления во входном газопроводе.

По требованию правил «Безопасности в газовом хозяйстве» колебание давления за регулятором не должно превышать 10 % от заданного значения.

. Согласно требованиям, предъявляемым действующими правилами Госгортехнадзора, на каждом ГРП, независимо от категории конечного давления газа в них, необходимо устанавливать два предохранительных клапана, из которых один запорного типа, другой выхлопного типа.

Назначение предохранительного запорного клапана (ПЗК): состоит в том, чтобы автоматически перекрыть проход газа к регулятору при резком повышении или резком понижении контролируемого выходного давления газа (за регулятором) за установленные верхний и нижний пределы. ПЗК выпускаются с условными проходами 50, 100 и 200 мм. В ГРП устанавливаем ПЗК КПЭГ-50 фирмы ОАО «Газаппарат».

Подводящий трубопровод к клапану КПЭГ - 50 должен иметь диаметр не меньше патрубка клапана. Сбросной трубопровод от клапана в атмосферу, кроме того, не должен иметь местных сопротивлений, могущих вызвать появление большого противодавления на выходе газа из клапана.

К установке в ГРП принимаются предохранительный запорный и предохранительный сбросной клапаны с условным диаметром, приближающимся к диаметру регулятора давления.

. Фильтр газовый ФГ - 80 c индикатором перепада давления - для очистки газа от механических примесей (пыли, окалины, грязи), Ду80 = 1,6 МПа. Очистка газа необходимо для того, чтобы предотвратить стирание уплотняющих поверхностей запорных устройств, острых кромок измерительных диафрагм, импульсных трубок и дросселей от загрязнения.

Степень чистоты фильтра характеризуется перепадом давления, которое в процессе эксплуатации не должно превышать заданных параметров.

. Сбросные и продувочные линии - для сброса газа в атмосферу от предохранительно сбросного клапана и продувки газопроводов и оснащения от освобождения их в необходимых случаях от воздуха или газа.

Проектируем сбросной газопровод с ПСК диаметром 57 мм, продувочные газопроводы и продувочные краны диаметром 20 мм.

6. Измерительные приборы - манометры показывающие, для измерения давления к фильтру, регулятора и за ними; термометры для измерения температуры газа.

. Импульсные трубки - для соединения отдельных элементов оснащения между собой с контролируемыми точками газопроводов, а также для присоединения средств измерения к газопроводам в контролируемых точках.

. Узел учёта. Для технологического учета газа на котлах №1,2 Viessmann Vitoplex 200 кВт установлен измерительный комплекс газа на базе ротационного счетчика газа RVG G 160 Ду 50 и электронного корректора по температуре и давлению ЕК - 260, производства «Газ - Стандарт» в комплекте.

.2 Определение диаметра обводного газопровода

Обводной газопровод (байпас) на ГРП служит для подачи газа потребителям в случае выхода из строя регулятора давления, предохранительного запорного клапана или фильтра и их остановки на ремонт или чистку. Байпас позволяет также подавать газ потребителям, когда на вводе давление газа понижено и работа через регулятор давления становится невозможной.

.3 Защита газопроводов от коррозии

Все подземные стальные газопроводы должны быть защищены от коррозии. Защита от коррозии должна проектироваться в соответствии с требованиями ГОСТ 9.015-74* «Единая система защиты от коррозии и старения. Подземные сооружения. Общие технические требования».

Подземные газопроводы защищают от почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами двумя способами: пассивным и активным.

Пассивный способ заключается в изоляции газопровода от контакта с окружающим грунтом.

Активный способ (электрохимическая защита) заключается в создании защитного потенциала газопровода по отношению к окружающей среде. К активным методам защиты относят катодную и протекторную защиту и электрический дренаж.

В зависимости от коррозионной активности грунтов применяют три типа изоляции трубопроводов: нормальную, усиленную и весьма усиленную.

Газопроводы, прокладываемые в пределах городов и других населенных пунктов, промышленных предприятий, изолируют защитными покрытиями весьма усиленного типа в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

В качестве защитных используют битумно-полимерные, битумно-минеральные, эмаль-этиленовые с использованием армирующих оберток из стекловолокнистых материалов, покрытия на основе битумнорезиновых мастик (по ГОСТ 15836-79), изготовленные на специализированных заводах, а также покрытия из полимерных материалов, наносимых в виде лент или в порошкообразном состоянии. Защитные покрытия должны наноситься только в цеховых условиях. Допускается нанесение защитных покрытий непосредственно на месте укладки только при выполнении ремонтных работ на действующих газопроводах, изоляции сварных стыков и мелких фасонных частей, исправлении повреждений изоляции в процессе монтажа, применении липких лент сразу после укладки труб в траншеи.

Битумно-полимерные, битумно-минеральные или битумно-резиновые защитные покрытия весьма усиленного типа имеют следующую структуру: битумная грунтовка, битумно-полимерная или битумно-минеральная мастика (толщина слоя 2,5 - 3 мм), армирующая обмотка из стеклохолста, битумная мастика (толщина слоя 2,5 - 3 мм), наружная обертка из бумаги. Общая толщина покрытия должна быть не менее 9 мм. Допускается применение четырех слоев битумно-атектической, битумно-минеральной или битумно-резиновой мастики с тремя слоями армирующей обмотки при соблюдении общей толщины покрытия не менее 9 мм. При изоляции труб диаметром до 150 мм общая толщина покрытия может быть не менее 7,5 мм.

Битумные грунтовки изготавливают из битума, растворенного в бензине.

Составы битумных грунтовок под битумные мастики в зависимости от сезона нанесения приведены в справочнике.

Защитные покрытия весьма усиленного типа из полимерных липких лент из поливинилхлорида или полиэтилена имеют следующую структуру: грунтовка (0,1 мм), липкая лента в три слоя (толщиной не менее 1,1 мм), наружная обертка. Для защиты такого покрытия от механических повреждений при укладке трубопроводов в грунт и их засыпке необходимо использовать рулонные материалы с прочностью не менее 0,25 МПа (бризол, пленка ПЭКОМ). Под покрытие из полимерных липких лент применяют клеевые или битумно-клеевые грунтовки. Липкие ленты шириной 450 мм поставляются в рулонах и наносятся на газопровод в виде спиральной обертки. Под покрытие из полимерных липких лент применяют клеевые или битумно-клеевые грунтовки, изготовленные в соответствии с нормативно-технической документацией.

Защитную обертку различными рулонными материалами выполняют с нахлесткой витков. Концы защитной обертки должны быть прочно приклеены горячей битумной мастикой или клеем.

Надземные газопроводы следует защищать от атмосферной коррозии лакокрасочными покрытиями, состоящими из двух слоев грунтовки и двух слоев краски, эмали или лака, выдерживающими температурные изменения и влияние атмосферных осадков. Рекомендуемое сочетание грунтовок и красителей с растворителями приведено в таблицах.

Внутренние газопроводы, в том числе прокладываемые в каналах, следует окрашивать. Для окраски должны применяться водостойкие лакокрасочные материалы.

Все газопроводы, находящиеся внутри зданий, на наружных установках и коммуникациях, эстакадах и в подземных каналах, для быстрого их обнаружения должны быть окрашены в желтый цвет.

.4 Расчет газопровода низкого давления

При проектировании трубопроводов выбор размеров труб осуществляется на основании гидравлического расчета, определяющего внутренний диаметр труб для пропуска необходимого количества газа при допустимых потерях давления или, наоборот, потери давления при транспорте необходимого количества газа по срубам заданного диаметра.

Сопротивление движению газа в трубопроводах слагается из линейных сопротивлений трения и местных сопротивлений: сопротивления трения «работают» на всей протяженности трубопроводов, а местные создаются только в пунктах изменения скоростей и направления движения газа (углы, тройники и т.д.).

Гидравлический расчет газопроводов выполняют для определения внутренних диаметров трубопроводов, обеспечивающих пропуск необходимых количеств газа при допустимых для конкретных условий перепадах давления. На основании опыта проектирования при расчете газопроводов среднего давления рекомендуется принимать потери давления газа от ГРПШ до наиболее удаленных горелок не более 25% от номинального давления газа перед горелками.

Расчет пропускной способности газопроводов низкого давления выполнен по СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб».

Исходные данные:

Абсолютное давление газа после ГРПШ в газопроводе на котельную Р= 5 кПа;

Расход газа на котельную составит при =7948 ккал/м³- Q₀= 104 м³/ч

Предварительный расчет диаметра газопровода:

(33)

где А, В, m, m₁ - коэффициенты, определяемые по таблицам 19 и 20 в зависимости от категории сети (по давлению) и материала газопровода;

Q₀ - расчетный расход газа, м³/ч, при нормальных условиях;

DР_уд - удельные потери давления (Па/м - для сетей низкого давления, МПа/м - для сетей среднего и высокого давления), определяемые по формуле (34).

, (34)

где- допустимые потери давления (Па - для сетей низкого давления);

L - расстояние до самой удаленной точки, м.

Таблица 19-Коэффициенты

Категория сети	А
Сети низкого давления	10⁶ / (162 p²) = 10⁶/162*9,86 = 626

Таблица 20 - Коэффициенты

Материал	В	m	m₁
Сталь	0,022	2	5
Полиэтилен	, v - кинематическая вязкость газа при нормальных условиях, м²/с.	1,75	4,75

Внутренний диаметр газопровода принимается из стандартного ряда внутренних диаметров трубопроводов: ближайший больший - для стальных газопроводов и ближайший меньший - для полиэтиленовых.

Падение давления на участке газовой сети низкого давления по формуле (35).

, (35)

где- давление в начале газопровода, Па;

- давление в конце газопровода, Па;

l - коэффициент гидравлического трения;

l - расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м;

d - внутренний диаметр газопровода, см;

r₀ - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

Q₀ - расход газа, м³/ч, при нормальных условиях.

Коэффициент гидравлического трения l определяется в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса,

, (36)

где - число Рейнольдса;

v - коэффициент кинематической вязкости газа, м²/с, при нормальных условиях, v=1,4∙10^-5

гдеn - эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности стенки трубы, принимаемая равной для полиэтиленовых независимо от времени эксплуатации - 0,0007 см,

В зависимости от значения коэффициент гидравлического трения l определяется:

для гидравлически гладкой стенки справедливо:

при 4000 < < 100 000 по формуле:

, (37)

(38)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений участка газопровода;

l - коэффициент гидравлического трения, определяемый в зависимости от режима течения и гидравлической гладкости стенок газопровода.

Данные по расчетам диаметров наружных газопровода на котельную.

Ведомость коэффициентов местных сопротивлений сети внутрицеховых газопроводов представлена в таблице 21.

Таблица 21 - Ведомость коэффициентов местных сопротивлений газопровода низкого давления

Номер участка	Местные сопротивления на участке	Количество, шт.	Значение ξ	∑ ξ участка
1	2	3	4	5
0-1	Тройник проходной	2	1	2
	Кран шаровый	2	2,0	4,0
	Ротационный счетчик RVG G160	1	1,5	1,5
	Напорометр с мембранной коробкой НМ 96	1	11	11
	Отводы гнутые плавные	1	0,2	0,2
	Тройник поворотный	1	1,5	1,5
	Внезапное сужение	0,25	1	0,25
1-2	Кран шаровый	2	2,0	4,0
	Ротационный счетчик RVG G160	1	1,5	1,5
	Напорометр с мембранной коробкой НМ 96	1	11	11
	Отводы гнутые плавные	1	0,2	0,2
	Тройник поворотный	1	1,5	1,5
	Внезапное сужение	2	0,2	0,2

Гидравлический расчет газопровода низкого давления представлен в таблице 22.

Таблица 22 - Гидравлический расчет газопровода низкого давления

Номер участка	Расчетный расход газа V, м³/ч	Длина участка, м	∑ ξ участка	Маркировка трубы х d, мм
0-1	104	7,3	25,4	57х3,0
1-2	52	1,8	14,4	57х3,0

.5 Расчет приточно-вытяжной вентиляции

Приточно-вытяжная вентиляция эффективно выполняет функцию воздухообмена в помещениях, но при этом она еще и экономически выгодна.

Применение утилизированного тепла для подогрева приточного воздуха позволяет значительно снизить расходы на эксплуатацию самой системы.

Вентиляция котельной естественная приточно-вытяжная. Вытяжка в объеме 3-х кратного воздухообмена =388,8 м³/ч, осуществляется дефлектором Д 400 (Серия 5.904-51).

Приток из расчета компенсации вытяжки плюс воздух на горение газа (=1901,1 м³/ч) осуществляется с помощью двух приточных решеток АМР размерами 800х300 «Арктос».

Площадь остекления котельного зала составляет 4,3 м², что превышает норму.

Расчет сечения вентиляционной решетки: Требуемая площадь сечения вентиляционной решетки для притока воздуха в помещение котельной определяется по формуле:

,(39)

где= 1м/с - скорость воздуха в решетке (принимаем согласно изменению N1СП II-35-76).

Принимаем к установке 3 регулируемые приточные решетки размером 800x300 мм, фирмы “Арктика”.

6. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

6.1 Выбросы загрязняющих и токсичных веществ с дымовыми газами в атмосферу

При сжигании различных видов топлива, наряду с основными продуктами сгорания (СО2, Н2О, N2), в воздух поступают загрязняющие твердые (зола и сажа), а также газообразные токсичные вещества, а именно: сернистый и серный ангидриды (SО2 и SO3), окислы азота (NO и NO2), фтористые соединения и соединения ванадия. В случае неполного сгорания топлива в топках уходящие газы могут содержать окись углерода СО, углеводороды СН4, С2Н4, а также канцерогенные углеводороды, например, бензапирен и др.

Все продукты неполного сгорания вредны, однако с использованием современных технологий сжигания топлива их формирование может быть предотвращено или сведено к минимуму; то же относится и к содержанию окислов азота в уходящих газах. Из всех окислов азота наиболее часто в дымовых газах содержится окись NO и двуокись NO₂, причем двуокись является наиболее стойким продуктом. Высшие окислы - N₂O₂, N₂O₄ и N₂O₅ - существуют в атмосферных условиях только при низких температурах.

Общий выброс сернистых соединений (SO₂ + SO₃) определяется начальной величиной содержания серы в топливе и не может быть устранен за счет каких-либо действий в организации топочного процесса. Таким образом, для достижения предельно допустимых концентраций сернистых и других соединений в атмосфере можно только выбором необходимой высоты дымохода, обеспечивающей рассеивание оставшихся твердых частиц и вредных газов в атмосфере.

Критерием санитарно-гигиенической оценки является предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества в воздухе. Под ПДК следует понимать такую концентрацию различных веществ и химических соединений, которая при ежедневном воздействии в течение продолжительно времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений или заболеваний.

Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений устанавливаются в двух показателях: как максимально-разовые (за 20 мин) и среднесуточные (за 24 ч).

Из всех широко используемых видов топлива наиболее безвредным для окружающей среды является природный газ. При сжигании в котлоагрегатах природного газа наиболее вредными являются образующиеся при этом окислы азота. Существуют промышленные способы, позволяющие существенно снизить количество образующихся при сжигании топлива окислов азота. Кроме того, как и в других случаях, рассчитывается высота дымовой трубы, которая может рассеивать в слоях атмосферы эти вредные выбросы и, тем самым, не допускается превышение ПДК.

.2 Методы подавления образования окислов азота в топках котлов

Для подавления оксидов азота используется рециркуляция дымовых газов в топочную камеру, которая снижает образование оксидов азота за счет 2-х факторов: уменьшения пика температур в ядре горения и снижения действующей концентрации кислорода на начальном участке факела.

Для организации рециркуляции дымовые газы обычно после экономайзера при температуре 300 - 400 °С отбираются специальными рециркуляционными дымососами и подаются в топочную камеру. При этом большое значение имеет способ ввода газов в топочную камеру: через шлицы под горелками, через кольцевой канал вокруг горелок и подмешивание газов в дутьевой воздух перед горелками.

Окислы азота образуются за счет окисления содержащегося в топливе азота и азота воздуха и содержатся в продуктах сгорания всех топлив - углей, мазутов и природного газа. Условием окисления азота воздуха является диссоциация молекулы кислорода воздуха под действием высоких температур в топке (1900 - 2000℃). В результате реакций в топочной камере образуется в основном окись азота NO (более 95%). Образование двуокиси азота NO₂ за счет доокисления NO требует значительного времени и происходит при низких температурах на открытом воздухе [23].

Образование окислов азота в процессе горения топлива уменьшается при снижении температуры горения, при сокращении времени пребывания азота и кислорода в высокотемпературной части факела, а также при уменьшении количества свободного кислорода в факеле. Анализ основных факторов, влияющих на образование окислов азота, позволяет наметить методы их подавления в топке.

Радикальным способом снижения образования окислов азота является организация двухстадийного сжигания топлива, т.е. применение двухступенчатых горелочных устройств. По этому методу в первичную зону горения подается 50-70% необходимого для горения воздуха, остальная часть воздуха (50-30%) поступает во вторую зону, где происходит дожигание продуктов неполного сгорания.

Отвод теплоты из первичной зоны горения должен быть достаточно большим, чтобы заключительная стадия процесса горения происходила при более низкой температуре. Примерно тот же эффект происходит при получении растянутого по длине топочной камеры факела, что должно обеспечивать значительное снижение температурного уровня в топке и соответственно уменьшение образования окислов азота.

Как показали исследования, наиболее эффективным оказался способ рециркуляции дымовых газов, при котором происходит наибольшее снижение температуры в ядре факела. Подмешивая до 20-25% дымовых газов, удается снизить содержание окислов азота на 40-50%. Рециркуляция газа, наряду с уменьшением температуры горения, приводит к снижению концентрации кислорода, т.е. уменьшению скорости горения, растягиванию зоны горения и более эффективному охлаждению этой зоны топочными экранами.

Подача воды и пара в зону горения также приводит к снижению образования окислов азота. Ввод воды или водяного пара в количестве 5-10% всего количества воздуха снижает температурный уровень в топке, так же, как и при вводе рециркулирующего газа.

Снижение температуры подогрева и уменьшение избытка воздуха в топке тоже несколько уменьшает образование окислов азота как за счет снижения температурного уровня в топке, так и за счет уменьшения концентрации свободного кислорода.

Применение горелочных устройств позволяет существенно снизить выбросы окислов азота. Эффект достигаемый с помощью такого метода, основан на снижение концентрации кислорода на начальном участке факела, где происходит воспламенение и горение летучих.

Перечисленные способы при комплексном их использовании могут существенно снизить образование окислов азота в топке. В таблице 23 приведены возможные пределы снижения образования NO₂ в топках котлов для разных видов топлив, %.

Таблица 23 - Пределы снижения образования NO₂ в топках котлов

Методы снижения NO₂	Топливо
	Газ	Мазут	Уголь
Малые значения a_т	33	33	25
Двухступенчатое горение	50	40	35
Двухступенчатое горение при малых значениях a_т	90	73	60
Рециркуляция дымовых газов	33	33	33
Рециркуляция дымовых газов при малых значениях a_т	80	70	50
Впрыск воды или пара	10	10	10

6.3 Сточные воды котельных и пути сокращения вредных выбросов

В котельных в зависимости от исходной воды и требований к качеству добавочной воды применяются различные схемы водоподготовительных установок.

Все использованные на водоподготовительных установках реагенты и соли, извлеченные из воды, должны удаляться. Количество сбрасываемых солей при этом достигает значительных величин. Так, для установки химводоподготовки производительностью 7,5 т/ч со стоками сбрасывается 7,5-10 кг/ч различных солей, а на более мощных установках эти цифры многократно возрастают. Солевые сбросы водоподготовительных установок содержат нейтральные соли, кислоты и щелочи, не являющиеся токсичными.

Однако эти сбросы приводят к существенному повышению солесодержания водоемов и изменению показателя рН. Со сточными водами предочистки сбрасываются также все уловленные органические вещества, повышающие биохимическую потребность водоема в кислороде, а также взвешенные вещества, поэтому непосредственный сброс этих вод в водоемы недопустим. По санитарным нормам в водоемах ограничено содержание ионов Cl до 350 мг/кг, ионов SO^2- до 500 мг/кг, в то время как они в больших количествах содержатся в сбрасываемых водах из водоподготовительных установок.

Сточные воды, загрязненные нефтепродуктами, представляют особую опасность для водоемов в связи с малыми значениями их ПДК. Нефтепродукты наносят серьезный вред водоемам, так как пленка, образующаяся на поверхности воды, уменьшает аэрацию. Сточные воды от химических промывок котлов имеют резкопеременный расход, а также изменение концентраций и состава примесей во время сброса. В отработанных растворах после химических промывок котлов содержится до 70-90% применяемых реагентов.

В настоящее время сточные воды водоподготовительных установок в основном корректируются по показателю рН, и в некоторых случаях из них непосредственно выделяются грубодисперсные примеси. Воду при рН>9 целесообразно направлять на нейтрализацию кислых стоков ВПУ. Очистка сточных вод от нефтепродуктов в настоящее время осуществляется методом отстаивания, флотации и фильтрования.

Способ очистки сточных вод химических промывок и консервации оборудования зависит от состава примесей в воде. При обезвреживании сточных промывочных вод основным являются разрушение образовавшихся при промывках комплексов металлов с реагентами, выделение этих металлов в осадок и разрушение органических соединений. Простейшим решением при очистке обмывочных вод является их нейтрализация щелочными растворами (гидрооксидом натрия, содой, известью) с целью выделения вредных веществ в осадок с последующим его отделением от воды.

7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОВЫХ КОНВЕКТОРОВ

.1 Общие сведения

Газовый конвектор отопления - это автономный прибор для обогрева помещений, принцип работы которого построен на основе рекуперативного теплообменника, в котором происходит обогрев потока воздуха продуктами сгорания газа. Продукты сгорания газа в дальнейшем выводятся через трубу дымохода. В качестве топлива для газовых конвекторов можно использовать или сжиженный пропан-бутан или природный газ.

На рисунке 4 изображен обыкновенный газовый конвектор.

Рисунок 4 - Газовый конвектор

Прототипы нынешних газовых конвекторов были защищены патентами в Германии, Англии, Голландии еще в 30-х годах ХХ столетия. К 60-м годам высокачественные изменения автоматики управления и горелочного блока позволили создать газовые конвекторы, имеющие высокий КПД, простотой конструкции, надежностью в эксплуатации. Коаксиальная система воздухозабора и дымоудаления при закрытой камере сгорания позволила как отказаться от строительства дымоходов, так и обеспечила экологические преимущества газовых конвекторов. С одной стороны, это связано с тем, что при работе прибора не используется воздух из помещения, с другой стороны, выводимые продукты сгорания содержат минимальное количество вредных веществ.

В СССР производство газовых конвекторов, предназначенных для отопления жилых помещений, было организовано на Тбилисском заводе газовой аппаратуры. Тбилисский конвектор именовался газовоздушным калорифером АОГ-5, изображенным на рисунке 5. Он имел мощность 5,8 кВт, пьезомагнитное запальное устройство.

Рисунок 5 - Газовоздушный калорифер АОГ-5: А - общий вид; Б - разрез (в мм); 1 - запальник; 2 - пульт управления; 3 - поддон для розжига горелки; 4 - импульсные линии; 5 - газовый клапан; 6 - дымоход.

В современную Россию газовые конвекторы пришли в 1998 году. Практически одновременно ряд компаний - производителей решили провести сертификационные испытания и организовать реализацию газовых конвекторов на российском рынке. Однако, первую попытку распространения газовых конвекторов в России удачной назвать трудно.

7.2 Классификация газовых конвекторов

В соответствии с ГОСТом Р 51377-99 конвекторы отопительные газовые бытовые классифицируются:

по категориям - в соответствии с характеристиками газов и давлений, для которых они предназначены;

по типам - в соответствии со способами эвакуации продуктов сгорания и подачи воздуха для горения;

по принципу действия.

Большинство газовых конвекторов, предлагаемых в России, предназначены к эксплуатации как на магистральном газе (метане) с рабочим диапазоном давления 15-20 мбар, так и на баллонном сжиженном газе (пропане, пропан-бутане) с рабочим диапазоном давления 30-36 мбар.

Все газовые конвекторы оснащены закрытой камерой сгорания, которая может быть исполнена из эмалированной листовой жаропрочной стали, из алюминиевого сплава или из чугуна. Устройство всех газовых конвекторов предполагает использование дымохода для удаления продуктов сгорания и воздухозаборное устройство для подачи в конвектор воздуха из-за пределов отапливаемого помещения.

В Европе по данному принципу широко используется разделение конвекторов на дымоходные и парапетные. В парапетных конвекторах применяется установка системы воздухозабора и дымоудаления через стену помещения на уровне установки отопительного прибора. При этом наиболее эффективны парапетные конвекторы, имеющие коаксиальную ("труба в трубе") систему воздухозабора и дымоудаления. В этом случае продукты сгорания выводятся по внутренней трубе, которая не соприкасается со стеной помещения, а воздухозабор происходит по внешней трубе, что обеспечивает подогрев, поступающего в камеру сгорания воздуха. По типу газовые конвекторы подразделяются на предназначенные для подсоединения к дымоходу с естественной тягой, либо - к дымоходу с принудительной вентиляцией.

По принципу действия аппараты подразделяются на предназначенные для нагрева воздуха в помещении за счет естественной конвекции и на аппараты с принудительной конвекцией (с помощью вентилятора). Также конвекторы подразделяются на оснащенные термостатом и не оснащенные термостатом.

Все газовые конвекторы комплектуются автоматикой безопасности, которая обеспечивает перекрытие газового клапана и отключение прибора в случаях временного прекращения подачи газа; снижения давления газа на входе в конвектор ниже минимального для данной модели уровня; затруднения вывода продуктов сгорания через дымоход или при недостаточном притоке воздуха для горения в связи с перекрытием ветрозащитного колпака. Эта система содержит блок контроля пламени, который вырабатывает сигнал, управляющий газовым клапаном. Модели газовых конвекторов, имеющие механический узел управления газовым клапаном на базе термопары и оборудованные пьезорозжигом для воспламенения фитиля запальной горелки, позволяют сделать газовый конвектор независимым от электропитания и существенно повышают его надежность в эксплуатации в связи с простотой и отсутствием электронных блоков.

Модели газовых конвекторов, оснащенные принудительной тягой, вентилятором обдува теплообменника, системой электронного ионизационного контроля пламени, уже в обязательном порядке требуют подключения к бытовой электрической сети с напряжением 220 В.

Элитные модели газовых конвекторов могут содержать помимо микропроцессора жидкокристаллический дисплей, сенсорную панель управления, автоматическое программирование режима работы конвектора, горелку с турбонаддувом, электронный термостат, увлажнитель воздуха и даже фильтр для подавления радиопомех. Цена данных моделей при тепловой мощности до 7 кВт может достигать 3000 EURO. Данные аппараты, как правило, поставляются в Россию на заказ под конкретные объекты со сроком исполнения 30 - 45 дней.

Наибольшее распространение в России получили парапетные аппараты мощностью от 1,5 до 6 кВт с естественной конвекцией, не использующие электропитания. Эта группа надежна в эксплуатации, проста при монтаже и имеет минимальную цену.

7.3 Область применения газовых конвекторов в России

Далее, хотелось бы остановиться на области применения газовых конвекторов в России, как наиболее эффективной с технико-экономической точки зрения, так и на определившейся в результате практических установок. В первую очередь рассмотрим область эффективного применения газовых конвекторов на природном магистральном газе.

Это, во-первых, помещения непостоянного проживания, такие как: загородные дома, дачи, гостиницы, базы отдыха и т. д. Эффективность использования газовых конвекторов в данных объектах определяется следующим: при неиспользовании каких-либо помещений конвекторы могут быть выключены, или в автоматическом режиме поддерживать требуемую температуру, например, 10°С, без вмешательства человека. При этом нет опасности размораживания водяного контура и соответствующих неприятных последствий. При желании использовать помещение газовые конвекторы в кратчайший срок - от 20 до 50 минут, обеспечат в нем температуру на уровне 20-22°С даже, если на улице - -20°С. Дополнительным преимуществом применения газовых конвекторов в зданиях, имеющих большое количество помещений, является то, что при выходе из строя по каким-либо причинам одного конвектора, вся остальная система остается работоспособной.

Далее следуют вспомогательные, технические помещения и приусадебные постройки, такие как, бани, гаражи, мастерские, оранжереи, прихожие, лестничные пролеты, чердачные помещения. В индивидуальных жилых домах газовые конвекторы в сочетании с газовой колонкой или бойлером могут являться как экономичной альтернативой другим видам отопления, так и дополнением к уже существующей системе центрального отопления. Газовые конвекторы эффективно применяются, например, при строительстве пристроек к уже введенным в эксплуатацию домам, или в качестве резервного (аварийного) отопления. Административные и офисные помещения эффективно отапливаются с помощью газовых конвекторов с использованием экономичного "ночного" режима.

При переходе промышленных предприятий на автономные системы отопления газовые конвекторы с хорошим экономическим эффектом применяются для обогрева многочисленных помещений небольшого объема. Отопление технических сооружений газопроводов, требующих поддержания в зимний период положительной температуры, может также осуществляться с помощью газовых конвекторов. Особенно хотелось бы остановиться на вопросе возможного применения газовых конвекторов в квартирах многоэтажных домов.

В России в настоящее время газовые конвекторы для отопления квартир предлагаются, в первую очередь, службам МЧС с целью обеспечения отопления в регионах, имеющих газифицированный жилой фонд и критическое состояние систем централизованного отопления.

В связи с тем, что подавляющее большинство газовых конвекторов предполагает работу от баллонов со сжиженным газом, открывается широкая область применения газовых конвекторов на объектах или использующих ранее более дорогие источники отопления или вовсе неотапливаемых.

В первую очередь, к ним следует отнести дачные и садовые дома в негазифицированных районах. Одного - двух баллонов со сжиженным газом достаточно для комфортного обеспечения теплом при установке газового конвектора в спальном помещении типового для России садового домика в течение всего дачного сезона - с мая по сентябрь.

Расход газа при работе конвектора мощностью 2,5 кВт в режиме максимального обогрева составляет 0,197 кг/час. Таким образом, 50 литровый баллон обеспечивает 114 часов непрерывной работы на полную мощность. С учётом включения обогрева в весенний и осенний периоды и прогрева в экономичном режиме прохладными летними ночами двух 50-ти литровых баллонов хватает для одного конвектора 2,5 кВт на один сезон (май-сентябрь). Большое количество миниатюрных торговых точек, сервисных предприятий и закусочных, которые устанавливаются вдоль автомобильных трасс, также возможно экономично и комфортно отопить с помощью установки газовых конвекторов.

Строители, газовики и нефтяники повсеместно используют мобильные конструкции в качестве жилых домов, служебных помещений, бытовок, даже культбудок. Наилучшим способом отопления данных мобильных сооружений является газовый конвектор, работающий от газового баллона.

Газовые конвекторы, работающие на баллонном газе, позволяют поддерживать необходимый температурный режим в гаражах индивидуальных автовладельцев, что позволяет обеспечить условия для проведения ремонтных работ, хранения сделанных на зиму продовольственных запасов.

Широкое распространение получило использование конвекторов с целью отопления кунгов машин аварийных служб. В первую очередь, речь идет о машинах водоканалов, энергетических предприятий, газовых служб. В России используются десятки тысяч машин данного типа.

Подводя итоги обзору ситуации с газовыми конвекторами в России, следует отметить, что газовые конвекторы имеют реальную возможность заполнить свободные ниши в российской малой теплоэнергетике. Благодаря таким свойствам парапетных аппаратов с естественной конвекцией как: низкий размер первоначальных затрат на организацию отопления, экономичность и комфортность в эксплуатации, безопасность, экологическая чистота, электронезависимость, данная группа конвекторов имеет наилучшие перспективы, исходя из сегодняшних российских потребностей.

.4 Оценка технико-экономического эффекта от установки газовых конверторов

Рассматривается замена обычной системы отопления (радиаторы) на более эффективные приборы - газовые конверторы.

Срок окупаемости определяется по формуле (34):

(40)

где - капитальные затраты (содержат стоимость оборудования, монтажа, пуско-наладочных работ и проектирования).

Они более экономичны по размерам, их можно встраивать в стены. По стоимости конверторы выйдут не дороже, чем стальные радиаторы. КПД конвертора составляет около 93%. Для административного здания будет установлено 96 газовых конверторов стоимостью 12500 руб. каждый, итого получается 1200000 руб. на здание. Стоимость отопления с котельной и радиаторами, будет стоить с работами 1900000 руб.

(8 месяцев)

Система отопления с газовыми конверторами окупится через 0,63 года.

8. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОТЕЛЬНОЙ

.1 Анализ условий труда при эксплуатации котельной

Организация работы по обеспечению здоровых и безопасных условий труда, внедрению новых средств и методов предупреждения производственного травматизма, профзаболеваний и общей заболеваемости возложена на отдел охраны труда и техники безопасности. Под охраной труда понимается система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий, и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Эксплуатация котельных - это комплекс мероприятий, направленный на поддержание постоянной работоспособности и исправного состояния газовых котельных, вспомогательного оборудования и коммуникационных систем, включая систему автоматизированного управления и электроники.

Мероприятия по охране труда на каждом рабочем месте являются приоритетными и направлены на сохранение здоровья, работоспособности работников, снижение потерь рабочего времени и повышение производительности труда.

Санитарно-гигиенические условия труда обеспечиваются необходимым температурно-влажностным режимом помещения в зависимости от наружной температуры воздуха (отопление, приточно-вытяжная вентиляция). В помещениях предусматривается необходимое естественное и искусственное освещение в соответствии со СП 23-05-95* «Естественное искусственное освещение». Бытовые помещения ограждены от шума действующего оборудования глухими стенами.

Котлоагрегаты и вспомогательное оборудование оснащены в соответствии с действующими нормами и правилами необходимыми технологическими защитами, отключающими котёл при аварийных ситуациях и осуществляющими звуковую сигнализацию отклонения технологических параметров от норм. Оборудование и трубопроводы с температурой стенок более 450 °С изолируются, арматура размещается в местах, удобных для технического обслуживания.

Работающие обеспечены бытовыми помещениями в соответствии с группой производственных процессов и характером выполняемых работ в соответствии со СП 2.09.04-87* «Административные и бытовые здания». Бытовые помещения расположены за пределами котельной.

В состав бытовых помещений входят:

· комната приема пищи;

· комната обслуживающего персонала;

· санузлы;

· душевые.

Питание работающих осуществляется в комнате приёма пищи, расположенной в бытовых помещениях.

Медицинское обслуживание работающих предусматривается по договору с городскими учреждениями здравоохранения.

.2 Меры безопасности при эксплуатации котельной

В промышленности получили распространение многие виды технологического оборудования, в том числе котлы, сосуды, работающие под давление и компрессорные установки. Которые представляют собой оборудование работающие под давлением. Неправильная эксплуатация вышеуказанного оборудования может привести к взрывам и значительным разрушениям.

К оборудованию, работающему под давлением относится оборудования находящиеся под давлением воды, воздуха или пара свыше 0,7 кгс/см2 или при температуре воды более 115 °С.

К обслуживанию такого оборудования допускаются лица старше 18 лет, прошедшие обучение и проверку знаний. Здание котельной должно быть выполнено из несгораемых материалов. Котельные станции площадью пола до 200 м2 должны быть оборудованы не менее чем 1 выходом, а с большой площадью не менее чем 2 выходами. В помещениях котельных должен быть обеспечен уровень естественного и искусственного освещения, соответствующий требованиям нормативных актов. При установке ламп на высоту менее 2,5 м для питания осветительных установок должно применяться напряжение не более 36 В.

Для обеспечения безопасных эксплуатации котлы должны быть оборудованы приборами для контроля режима работы, предохранительными устройствами, запорной арматурой и указателями уровня жидкости.

В котельной запрещается хранение легковоспламеняющихся и горючих веществ. Складирование материалов в проходах запрещено. В помещение должны быть установлены телефоны или сигнальные устройства для экстренного вызова аварийных служб. При возникновении пожара в котельной необходимо немедленно вызвать аварийно-пожарную команду и при возможности приступить к тушению пожара. О каждой аварии или инциденте в котельной владелец котельной должен сообщить в Ростехнадзор для создания комиссии по расследованию причин аварии или инцидента.

.3 Расчет освещенности помещения котельной

Существуют два источника света - естественные и искусственные источники, созданные человеком. Основные искусственные источники света, применяемые ныне, - электрические источники, прежде всего лампы накаливания и газоразрядные лампы. Источник света излучает энергию в виде электромагнитных волн, имеющих различную длину волны.

Искусственное освещение. Основным методом расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности является метод светового потока (коэффициента использования). Необходимый световой поток л Ф (лм) от одной лампы накаливания или группы ламп светильника при люминесцентных лампах рассчитывают по формуле:

(41)

где - нормированная минимально-допустимая освещенность (лк), которая определяется нормативом;

- площадь освещаемого помещения (м²);

- коэффициент неравномерности освещения, который зависит от типа ламп (для ламп накаливания и дуговых ртутных ламп - 1,15, для люминесцентных ламп -1,1);

- коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и снижение светоотдачи в процессе эксплуатации, зависящий от вида технологического процесса, выполняемого в помещении и рекомендуемый в нормативах СП 23-05-95 (обычно k= 1,3...1,8);

- число светильников в помещении;

- коэффициент затенения, который вводится в расчет только при наличии крупногабаритного оборудования, затеняющего рабочее пространство;

- коэффициент использования светового потока ламп, учитывающий долю общего светового потока, приходящуюся на расчетную плоскость, и зависящий от типа светильника, коэффициента отражения потолка ρ_п и стен с ρ_с, высоты подвеса светильников, размеров помещения, определяемых индексом i помещения.

Индекс помещения определяется по формуле:

(42)

где и - длина и ширина помещения, м;

- высота подвеса светильников над рабочей поверхностью.

Коэффициент использования светового потока ламп η определяют по таблицам, приводимым в СП 23-05-95 в зависимости от типа светильника, , и индекса і.

Некоторые значения представлены в табл. 1 Приложения 4. По полученному в результате расчета световому потоку по ГОСТ 2239-79* и ГОСТ 6825-91 выбирают ближайшую стандартную лампу и определяют ее необходимую мощность. Световые и электрические параметры некоторых наиболее широко используемых ламп приведены в табл. 2, 3 Приложения 4. Умножив электрическую мощность лампы на количество светильников , можно определить электрическую мощность всего освещения помещения.

При выборе типа лампы допускается отклонение от расчетного светового потока лампы до -10 % и +20 %. Если такую лампу не удалось подобрать, выбирают другую схему расположения светильников, их тип и повторяют расчет.

Расчет освещения от светильников с люминесцентными лампами целесообразно выполнять, предварительно задавшись типом, электрической мощностью и величиной светового потока ламп. С использованием этих данных необходимое число светильников определяют по формуле:

(43)

где - число принятых рядов светильников.

Принимаем к установке лампы ЛДЦ30-4 30 Вт.

.4 Пожарная безопасность зданий и сооружений

Пожарная безопасность зданий и сооружений при проектировании обеспечивается объемно-планировочными решениями, подбором и компоновкой огнестойких строительных конструкций, выбором и расстановкой противопожарных преград, планировкой путей эвакуации и противопожарного водоснабжения.

Предотвращение распространения пожара достигается конструктивными и объемно-планировочными решениями, предшествующими распространению опасных факторов пожара по помещению, между помещениями, между группами помещений различной функциональной пожарной опасности, между этажами и секциями, между пожарными отсеками, а также между зданиями.

Для предотвращения распространения пожара здания разделяются на отдельные объемы (части) противопожарными преградами. Противопожарные преграды предназначаются для предотвращения распространения пожаров и продуктов горения из помещения или пожарного отсека с очагом пожара в другие помещения. Преграды препятствуют непосредственному распространению огня, воздействию лучистой энергии и передачи тепла посредством теплопроводности. К противопожарным преградам относятся: противопожарные стены; перегородки и перекрытия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выпускной квалификационной работе «Проект крышной котельной для административного здания» в г. Вологде выполнены следующие этапы проектирования: определены плотность и теплота сгорания газа Ухтинского месторождения; расходы теплоты и топлива на отопление; подбор вспомогательного оборудования (теплообменник, насосы, расширительный бак, химводоочистка, дымовая труба).

Также в дипломном проекте были разработаны следующие главы:

- технико-экономическое обоснование использования газовых конвекторов;

- безопасность жизнедеятельности при эксплуатации котельной

экологичность проекта и защита окружающей среды.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ионин, А.А. Газоснабжение: учеб. для вузов/ А.А Ионин. - Москва: Стройиздат, 1989. - 439с.

. Стаскевич, Н.Л. Справочник по газоснабжению и использованию газа/ Н.Л. Стаскевич, Г.Н. Северинец, Д.Я. Вигдорчик. - Ленинград: Недра, 1990. - 762с.

. ГОСТ 16037-80*. Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. - Введ. 01.07.1981. - Москва: МЭИ, 1981. - 63 с.

. Свод правил по проектированию и строительству: Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб: СП-42-101-2003/ Госстрой России. - Введ. 26.06.2003 - Москва: Стройиздат, 2003.-98с.

. Сыцянко, Е.В. Газоснабжение района города: методические указания для выполнения курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Газоснабжение» - Вологда: , 2016.- 40 с.

. Строительные нормы и правила: Безопасность труда в строительстве: СП 12-03-2001: введ. 01.09.2001. - Москва: ГУП ЦПП, 2001. - 38 с.

. Строительные нормы и правила: Пожарная безопасность зданий и сооружений: СП 21-01-97: введ. 01.01.1990. - Москва: ГУП ЦПП, 2002. - 16 с.

. Девисилов, В. А. Д32 Охрана труда: учебник. - 3-е изд., испр. и доп. - Москва: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2013. - 448 с.

Проектирование автономных источников теплоснабжения

Проектирование автономных источников теплоснабжения

ВВЕДЕНИЕ

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И УЧАСТКА СТРОИТЕЛЬСТВА

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ И ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

2.1 Определение плотности и теплоты сгорания природного газа

3. РАСЧЕТ В ТЕПЛЕ И ТОПЛИВЕ

3.1 Исходные данные

3.2 Расчет расчетных расходов тепла на отопление

4. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ

.1 Подбор основного оборудования

.1.1 Подбор котлов

.1.2 Подбор горелок для котлов

.1.3 Подбор теплообменника

4.2 Подбор насосного оборудования

.2.1 Подбор сетевого насоса

4.2.2 Насос для циркуляции ГВС

4.2.3 Насос для вентиляции

.2.4 Подбор насосов циркуляции контуров отопления 1, 2, 3, 4 и цокольного этажей.

.2.5 Подбор подпиточного насоса

.3 Подбор расширительных баков на обратном сетевом трубопроводе и для контура котлов мощностью 440 кВт

4.5 Подбор запорной арматуры в котельной

4.6 Подбор дымовой трубы

4.7 Подбор труб

5. ГАЗОСНАБЖЕНИЕ КОТЕЛЬНОЙ

.1 Подбор сетевого ГРПШ

.2 Определение диаметра обводного газопровода

.3 Защита газопроводов от коррозии

.4 Расчет газопровода низкого давления

6. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

6.1 Выбросы загрязняющих и токсичных веществ с дымовыми газами в атмосферу

.2 Методы подавления образования окислов азота в топках котлов

6.3 Сточные воды котельных и пути сокращения вредных выбросов

7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОВЫХ КОНВЕКТОРОВ

.1 Общие сведения

7.2 Классификация газовых конвекторов

7.3 Область применения газовых конвекторов в России

.4 Оценка технико-экономического эффекта от установки газовых конверторов

8. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОТЕЛЬНОЙ

.1 Анализ условий труда при эксплуатации котельной

.2 Меры безопасности при эксплуатации котельной

.3 Расчет освещенности помещения котельной

.4 Пожарная безопасность зданий и сооружений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Похожие работы на - Проектирование автономных источников теплоснабжения