Типы топочных устройств 9 глава

2.1.1 Амерханов Р.А., Бессараб А.С., Драгонов Б.Х., Рудобашта С.П., Шмшко Г.Г. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства/ Под ред. Б.Х. Драганова. – М.: Колос-Пресс, 2002. – 424 с.: ил. – (Учебники и учебные пособия для студентов высш. учеб. заведений).

2.1.2 Фокин В.М. Теплогенерирующие установки систем теплоснабжения. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2006. 240 с.

2.2 Дополнительная

2.2.1 Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация. – 2-е изд., испр. М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 423 с.

2.2.2 Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения. Ч.I. Топливо: учебное пособие/ СПбГТУРП. – СПб., 2011. -84 с.: ил.15.

2.2.3. Эстеркин, Р.И. Промышленные парогенерирующие установки. – Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. – 400 с.

3 Краткое содержание вопросов

3.1 Определение годового количества тепловой энергии, вырабатываемого котельной.

Расход тепла для отопления зданий Q принимается в соответствии с типовым или индивидуальным проектом здания или системы отопления.

Для расчета эксплуатационных затрат необходимо предварительно определить необходимую годовую выработку теплоты котельной. Выработка теплоты котельной включает в себя несколько статей: отпуск теплоты на технологию, на горячее водоснабжение, на отопление и вентиляцию.

При использовании пара на технологические нужды годовой отпуск теплоты на технологию определяется следующим образом, кДж/год

,

где τ_тех – число часов использования технологической нагрузки в год, ч;

D_тех – расход пара на технологические нужды, кг/с;

i_п.т – энтальпия пара, отпускаемого на технологические нужды, кДж/кг;

i_к – энтальпия возвращаемого конденсата с производства, кДж/кг.

Годовой отпуск теплоты на горячее водоснабжение, кДж/год

,

где Q_г.в.л.ч, Q_г.в.з.ч – часовые расходы теплоты на нужды горячего водоснабжения, соответственно, летом и зимой, кВт;

τ_г.в.л, τ_г.в.з – число часов пользования горячим водоснабжением, соответственно, в летний и зимний периоды, ч.

При проведении расчетов принимают Q_г.в.л.ч = 0,82Q_г.в.з.ч.

Годовой отпуск теплоты на отопление и вентиляцию, кДж/год

,

где Q_о.в.ср – среднечасовой отпуск теплоты на отопление и вентиляцию, кВт;

τ_о.в – число часов использования отопления и вентиляции в год, ч.

Среднечасовой отпуск теплоты на отопление и вентиляцию за отопительный период определяется по формуле, кВт

,

где – отпуск теплоты на отопление и вентиляцию для максимально-зимнего режима, кВт;

t_вн – температура воздуха внутри отапливаемых помещений, °C;

t_о.ср – средняя за отопительный период температура наружного воздуха, °C;

t_р.о – температура наружного воздуха расчетная для отопления, °C.

Данные по продолжительности отопительного периода, средняя за отопительный период температура наружного воздуха, а также расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления определяются по климатологическим данным для места расположения котельной.

Общий годовой отпуск теплоты потребителям, кДж/год

.

Необходимая годовая выработка теплоты котельной с учетом потерь в тепловых сетях и возвращаемого конденсата, а также потерь на собственные нужды, кДж/год

,

где G_к – количество возвращаемого с производства конденсата, кг/с;

c_к – теплоемкость возвращаемого конденсата, кДж/(кг·К)

t_к – температура возвращаемого конденсата, °C;

η_т.с – коэффициент сохранения теплоты в теплосетях (η_т.с = 0,9);

η_с.н – коэффициент расхода теплоты на собственные нужды (η_с.н = 0,95).

Для действующей котельной при наличии приборов учета годовой отпуск теплоты определяют по их показаниям.

Число часов использования установленной мощности рассчитывается по формуле, ч/год

.

3.2 Определение годового расхода топлива.

По значимости затраты на топливо, расходуемое для покрытия тепловых нагрузок котельной, являются основными и составляют более половины всех затрат. Затраты на топливо рассчитывают по следующей формуле, руб/год

,

где K – коэффициент, учитывающий складские, транспортные и прочие потери (для газообразного топлива принимается равным 1,055);

Ц_т – цена топлива, руб/т (руб/1000 м³);

Ц_тр – затраты на транспортировку топлива (для газообразного топлива входит в Ц_т), руб/т;

∑B_i – суммарное потребление топлива всеми котлами в расчетном режиме для вновь проектируемой котельной, кг/с (м³/с).

3.3 Порядок построения годового графика теплопотребления.

Для установления экономичного режима работы теплофикационного оборудования, выбора наивыгоднейших параметров теплоносителя, определения выработки электроэнергии на ТЭУ строят график продолжительности тепловой нагрузки (годовой график теплопотребления) для отопительного и неотопительного периодов (условно для зимнего и летнего периода). Он строится по данным расчета тепловой нагрузки и климатологическим данным. Отопительный (зимний) период определяется как продолжительность стояния в течение года среднесуточных устойчивых температур наружного воздуха ti ≤ 8 ^оС.

Годовой график теплопотребления состоит из двух частей: левой – в координатах Q-t, и правой – в координатах Q-n, где ti – текущая температура наружного воздуха; n – время, час.

В левой части строятся графики зависимости тепловых нагрузок (Qот.+в., Qг.в.с.зима и Qг.в.с.лето), суммарной тепловой нагрузки (Q_ТЭУ.) от текущей температуры наружного воздуха ti, оС.

Qг.в.с.лето = 0,65 * Qг.в.с.зима

Q_ТЭУ. = Qот.+в. + Qг.в.с.

Правая часть графика характеризует продолжительность суммарной тепловой нагрузки в течение года. Она строится по графику Q(ti) по продолжительности стояний определенных температурных градаций ni. При этом ∑ni равна продолжительности отопительного периода no. Масштаб времени n: 1мм.- 50 часов.

Лекция №15 (2 часа)

Тема: «Тепловые сети»

1 Вопросы лекции:

1.1 Общие сведения о тепловых сетях.

1.2 Способы прокладки тепловых сетей.

1.3 Конструктивные элементы тепловых сетей.

1.4 Способы изоляции тепловых сетей.

1.5 Трубопроводы.

2 Литература.

2.1 Основная

2.1.1 Амерханов Р.А., Бессараб А.С., Драгонов Б.Х., Рудобашта С.П., Шмшко Г.Г. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства/ Под ред. Б.Х. Драганова. – М.: Колос-Пресс, 2002. – 424 с.: ил. – (Учебники и учебные пособия для студентов высш. учеб. заведений).

2.1.2 Фокин В.М. Теплогенерирующие установки систем теплоснабжения. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2006. 240 с.

2.2 Дополнительная

2.2.1 Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация. – 2-е изд., испр. М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 423 с.

2.2.2 Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения. Ч.I. Топливо: учебное пособие/ СПбГТУРП. – СПб., 2011. -84 с.: ил.15.

2.2.3. Эстеркин, Р.И. Промышленные парогенерирующие установки. – Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. – 400 с.

3 Краткое содержание вопросов

3.1 Общие сведения о тепловых сетях.

Тепловые сети подразделяются на магистральные, распределительные, квартальные и ответвления от магистральных и распределительных тепловых сетей к отдельным зданиям и сооружениям. Разделение тепловых сетей устанавливается проектом или эксплуатационной организацией.

Потребители теплоты по надежности теплоснабжения делятся на три категории:

Первая категория - потребители, не допускающие перерывов в подаче расчетного количества теплоты и снижения температуры воздуха в помещениях ниже предусмотренных ГОСТ 30494. Например, больницы, родильные дома, детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей, картинные галереи, химические и специальные производства, шахты и т.п.

Вторая категория - потребители, допускающие снижение температуры в отапливаемых помещениях на период ликвидации аварии, но не более 54 ч:

• жилых и общественных зданий до 12 °С;

• промышленных зданий до 8 °С.

Третья категория - остальные потребители.

Тепловая сеть - это система прочно и плотно соединенных между собой участников теплопроводов, по которым теплота с помощью теплоносителей (пара или горячей воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям.

Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки, изоляционная конструкция, предназначенная для защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь, и несущая конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающие при его эксплуатации.

Наиболее ответственными элементами являются трубы, которые должны быть достаточно прочными и герметичными при максимальных давлениях и температурах теплоносителя, обладать низким коэффициентом температурных деформаций, малой шероховатостью внутренней поверхности, высоким термическим сопротивлением стенок, способствующим сохранению теплоты, неизменностью свойств материала при длительном воздействии высоких температур и давлений.

Снабжение теплотой потребителей (систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических процессов) состоит из трех взаимосвязанных процессов: сообщения теплоты теплоносителю, транспорта теплоносителя и использования теплового потенциала теплоносителя. Системы теплоснабжения классифицируются по следующим основным признакам: мощности, виду источника теплоты и виду теплоносителя.

По мощности системы теплоснабжения характеризуются дальностью передачи теплоты и числом потребителей. Они могут быть местными и централизованными. Местные системы теплоснабжения - это системы, в которых три основных звена объединены и находятся в одном или смежных помещениях. При этом получение теплоты и передача ее воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены в отапливаемых помещениях (печи). Централизованные системы, в которых от одного источника теплоты подается теплота для многих помещений.

По виду источника теплоты системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При системе районного теплоснабжения источником теплоты служит районная котельная, теплофикации-ТЭЦ.

По виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на две группы: водяные и паровые.

Теплоноситель – среда, которая передает теплоту от источника теплоты к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Теплоноситель получает теплоту в районной котельной (или ТЭЦ) и по наружным трубопроводам, которые носят название тепловых сетей, поступает в системы отопления, вентиляции промышленных, общественных и жилых зданий. В нагревательных приборах, расположенных внутри зданий, теплоноситель отдает часть аккумулированной в нем теплоты и отводится по специальным трубопроводам обратно к источнику теплоты.

В водяных системах теплоснабжения теплоносителем служит вода, а в паровых - пар. В России для городов и жилых районов используются водяные системы теплоснабжения. Пар применяется на промышленных площадках для технологических целей.

Системы водяных теплопроводов могут быть однотрубными и двухтрубными(в отдельных случаях многотрубными). Наиболее распространенной является двухтрубная система теплоснабжения (по одной трубе подается горячая вода потребителю, по другой, обратной, охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или в котельную). Различают открытую и закрытую системы теплоснабжения. В открытой системе осуществляется "непосредственный водоразбор", т.е. горячая вода из подающей сети разбирается потребителями для хозяйственных, санитарно - гигиенических нужд. При полном использовании горячей воды может быть применена однотрубная система. Для закрытой системы характерно почти полное возвращение сетевой воды на ТЭЦ (или районную котельную).

К теплоносителям систем централизованного теплоснабжения предъявляют следующие требования: санитарно- гигиенические (теплоноситель не должен ухудшать санитарные условия в закрытых помещениях - средняя температура поверхности нагревательных приборов не может превышать 70-80), технико-экономические (чтобы стоимость транспортных трубопроводов была наименьшей, масса нагревательных приборов - малой и обеспечивался минимальный расход топлива для нагрева помещений) и эксплуатационные (возможность центральной регулировки теплоотдачи систем потребления в связи с переменными температурами наружного воздуха).

Направление теплопроводов выбирается по тепловой карте района с учетом материалов геодезической съемки, плана существующих и намечаемых надземных и подземных сооружений, данных о характеристике грунтов и т. д. Вопрос о выборе типа теплопровода (надземный или подземный) решается с учетом местных условий и технико-экономических обоснований.

При высоком уровне грунтовых и внешних вод, густоте существующих подземных сооружений на трассе проектируемого теплопровода, сильно пересеченной оврагами и железнодорожными путями в большинстве случаев предпочтение отдается надземным теплопроводам. Они также чаще всего применяются на территории промышленных предприятий при совместной прокладке энергетических и технологических трубопроводов на общих эстакадах или высоких опорах.

В жилых районах из архитектурных соображений обычно применяется подземная кладка тепловых сетей. Стоит сказать, что надземные теплопроводные сети долговечны и ремонтопригодны, по сравнению с подземными. Поэтому желательно изыскание хотя бы частичного использования подземных теплопроводов.

При выборе трассы теплопровода следует руководствоваться в первую очередь условиями надежности теплоснабжения, безопасности работы обслуживающего персонала и населения, возможностью быстрой ликвидации неполадок и аварий.

В целях безопасности и надежности теплоснабжения, прокладка сетей не ведется в общих каналах с кислородопроводами, газопроводами, трубопроводами сжатого воздуха с давлением выше 1,6 МПа. При проектировании подземных теплопроводов по условиям снижения начальных затрат следует выбирать минимальное количество камер, сооружая их только в пунктах установки арматуры и приборов, нуждающихся в обслуживании. Количество требующих камер сокращается при применении сильфонных или линзовых компенсаторов, а также осевых компенсаторов с большим ходом (сдвоенных компенсаторов), естественной компенсации температурных деформаций.

На не проезжей части допускаются выступающие на поверхность земли перекрытия камер и вентиляционных шахт на высоту 0,4 м. Для облегчения опорожнения (дренажа) теплопроводов, их прокладывают с уклоном к горизонту. Для защиты паропровода от попадания конденсата из конденсатопровода в период остановки паропровода или падения давления пара после конденсатоотводчиков должны устанавливаться обратные клапаны или затворы.

По трассе тепловых сетей строится продольный профиль, на который наносят планировочные и существующие отметки земли, уровень стояния грунтовых вод, существующие и проектируемые подземные коммуникации, и другие сооружения пересекаемые теплопроводом, с указанием вертикальных отметок этих сооружений.

3.2 Способы прокладки тепловых сетей.

На площадках промышленных предприятий следует предусматривать преимущественно наземный и надземный способы размещения инженерных сетей. При размещении тепловых сетей допускается пересечение производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий. При проектировании систем теплоснабжения промпредприятий вначале выполняют проработку магистральных тепловых сетей от источника теплоснабжения по основному - магистральному направлению в соответствии с расположением основных потребителей тепловой энергии. После определения трассы магистральных тепловых сетей и увязки их с другими инженерными коммуникациями намечают ответвления к отдельным зданиям и сооружениям.

Допускается прокладка тепловых сетей по строительным конструкциям снаружи и внутри зданий, если это допустимо по условиям прочности этих конструкций и не сопровождается нарушением норм пожарной безопасности и техники безопасности, а также ухудшением освещенности рабочих мест. При надземной прокладке трубопроводов облегчается их эксплуатация, а также обнаружение и ликвидация аварий. Если по каким-либо причинам надземная прокладка невозможна, применяют подземную бесканальную, в непроходных или полупроходных каналах, в тоннелях или коллекторах.

Бесканальная прокладка тепловых сетей на территории промпредприятий не находит широкого применения вследствие высоких параметров теплоносителя - пара и ограничения допускаемой температуры теплоносителя при бесканальной прокладке - не выше 150°С. Прокладка тепловых сетей в непроходных каналах применяется в случае, когда температура теплоносителя выше 150°С или когда невозможна бесканальная прокладка по грунтовым условиям (просадочные или пучинистые грунты, высокий уровень грунтовых вод).

Прокладка тепловых сетей при рабочем давлении пара выше 2,2 МПа и температуре выше 350°С в непроходных каналах и тоннелях не допускается. Пересечение тепловыми сетями рек, автомобильных дорог, зданий и сооружений следует предусматривать, как правило, под прямым углом. При обосновании допускается пересечение под меньшим углом, но не менее 45о, а железных дорог - не менее 60о.

Пересечение дорог подземными сетями рекомендуется выполнять в полупроходных каналах или тоннелях. При прокладке теплопроводов на эстакадах компенсаторы можно размещать над проездами и дорогами с соблюдением необходимых габаритов. При пересечении тепловыми сетями железных дорог общей сети, а также рек, оврагов преимущество должно отдаваться надземной прокладке.

3.3 Конструктивные элементы тепловых сетей.