44275

Выбор источников теплоснабжения, вида теплоносителя и его параметров

Дипломная

Энергетика

Определяем расчетную площадь га по формуле 2 где S – площадь здания га. Определяем общее число жителей чел по формуле...

Русский

2013-11-13

739.5 KB

6 чел.

Введение

Каждая система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепловой энергии, тепловой сети, абонентских вводов и местных систем потребления тепла. Системы теплоснабжения с различными устройствами и назначениями элементов классифицируют по признакам: источнику приготовления тепла; роду теплоносителя; способу подачи воды на горячее водоснабжение; количеству трубопроводов тепловых сетей; способу обеспечения потребителей тепловой энергией.

По источнику приготовления тепла в нашей стране различают три вида систем теплоснабжения:

1) Централизованное теплоснабжение от районных и промышленно-отопительных котельных;

2) Децентрализованное теплоснабжение от мелких котельных и индивидуальных отопительных печей.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение водяные системы делят на закрытые и открытые. В закрытых водяных системах теплоснабжения воду из тепловых сетей используют только как греющую среду для нагревания в подогревателях поверхностного типа водопроводной воды, поступающей затем в местную систему горячего водоснабжения. В открытых системах водяных системах теплоснабжения горячая вода к водоразборным приборам местной системы горячего водоснабжения поступает непосредственно из тепловых сетей. По количеству трубопроводов различают однотрубные и много трубные системы теплоснабжения. По роду теплоносителя различают водяные и паровые системы теплоснабжения. Водяные системы применяют в основном для теплоснабжения сезонных потребителей и горячего водоснабжения, а в некоторых случаях и для технологических процессов. В нашей стране тепловые сети по протяжённости составляют около 48 % от общей длины всех тепловых сетей. Паровые системы теплоснабжения распространены главным образом на промышленных предприятиях, где требуется высокотемпературная тепловая нагрузка.

Функционирование отопления характеризуется определенной периодичностью в течение года и изменчивостью использования мощности установки, зависящей, прежде всего, от метеорологических условий в холодное время года. Теплопередача от отопительных установок должна постоянно регулироваться, т.е. при понижении температуры наружного воздуха и усилении ветра должна увеличиваться, а при повышении температуры наружного воздуха – уменьшаться.

Для создания и поддержания теплового комфорта в помещениях зданий требуются технически совершенные и надежные отопительные установки. Отопление зданий начинают при устойчивом (в течение 3 суток) понижении среднесуточной температуры наружного воздуха до 8˚С и ниже, заканчивают отопление при устойчивом повышении температуры наружного воздуха до 8˚С. Период отопления зданий в течение года называют отопительным сезоном.

Развитие топливно-энергетического комплекса является важнейшим условием для повышения энерговооруженности всех отраслей хозяйственной деятельности.

Развитие энергетики ведется главным образом за счет строительства крупных тепловых и атомных электростанций. В тех районах страны, где концентрация теплового потребления не соответствует целесообразной экономичности для постройки ТЭЦ, должно осуществляться централизация теплоснабжения на основе развития крупных районных котельных.

Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный комплекс потребляют огромное количество теплоты на технологические нужды, вентиляцию, отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается теплоэлектростанциями, производственными и районными отопительными котельными.

Выбор источников теплоснабжения, вида теплоносителя и его параметров, а также системы теплоснабжения в целом производится на основе технико-экономических расчетов с учетом капитальных расходов и эксплуатационных затрат.

1 Тепловые сети

1.1 Характеристика района строительства

Предлагается проект системы теплоснабжения дома отдыха в Тульской области, г. Алексин. Проектом предусмотрено централизованное теплоснабжение от водогрейной котельной с параметрами теплоносителя Т1=110 оС, Т2=70 оС, согласно заданию стр. 2 ПЗ. Система закрытая, двухтрубная.

Климатические условия принимаем согласно городу Тула по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология и геофизика».

Рассчитываем температуру наружного воздуха,  по формуле

 (1)

где tхп=-31 оС – расчетная температура холодной пятидневки (стр.13 гр.19);

tхс=-27 оС – расчетная температура холодных суток (стр.13 гр.21);

tоп=-3,9 оС – средняя температура отопительного периода (стр.13 гр.22);

Zоп=209 сут. – продолжительность отопительного периода (стр.13 гр.23).

Принимаем к застройке 16 зданий, а именно: 12 жилых корпусов и четыре административно-общественных здания.

Каждый проживающий имеет расчетную жилищную обеспеченность равную 18 .

Территория жилого района имеет централизованное теплоснабжение, т.е. от местной котельной. При теплоснабжении от котельной район отапливается через систему, которая имеет два циркуляционных кольца главное и второстепенное с параметрами Т1=110 оС, Т2=70 оС. Создание двух циркуляционных колец уменьшит гидравлические потери, местные сопротивления, в целом улучшит комфортность проживающих.

Трубопровод централизованного теплоснабжения проложен под землей.

К расчету принимаем здания 1-16, См. графическая часть лист 1. – Генплан, выполненный в масштабе 1:5000. Для удобства расчетов генплан был увеличен в два раза.

1.2 Расчет тепловых потоков

Для конструирования системы теплоснабжения необходимо определить расчетные тепловые потоки на отдельные виды потребителей и суммарные тепловые потоки, которые определяют мощность котельной. Потребителями на расчетном объекте являются система отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

При расчете тепловых нагрузок необходимо знать общую расчетную площадь, для её определения используем генплан, выполненный в масштабе 1:5000.

Определяем расчетную площадь, га, по формуле

 

  (2)  

где S – площадь здания, га.

Определяем общее число жителей, чел, по формуле

    (3)

где m – число жителей, чел., принимаем по СНиП 2.07.01 – 89, стр. 34, табл. 1 – плотность населения 200 человек на гектар.

 

Определяем общую расчетную площадь, , по формуле

    (4)

 

где А – расчетная площадь здания,

Рассчитываем объём административно-общественных зданий, , по формуле

    (5)

где V – объём помещения,

 S – площадь здания,

h – высота здания, м,

h = 5м.

Аналогично рассчитываем остальные здания. Результаты сводим в таблицу 1.

Таблица 1 – Определение расчетных характеристик зданий

Номер

здания

Площадь

Число

жителей

m, чел

Расчетная

площадь

А, 

Высота

здания

h,

Объём

здания

1

2

3

4

5

6

1,4

0.175

35

630

-

-

2,3

0.385

77

1386

-

-

5,8

0.775

155

2790

-

-

6,7

1.705

341

6138

-

-

9,10,11

-

-

-

5

46750

12

-

-

-

5

71500

13,14

0.578

116

2088

-

-

15

0.688

138

2484

-

-

16

0.83

166

2988

-

-

Определяем максимальный тепловой поток на отопление для жилых зданий, кВт, по формуле

 

 ,  (6)

где qо – укрупненный показатель максимального теплового поток на отопление жилых зданий по СНиП 41-02-2003, прил. 2, стр.30;

 K- коэффициент, определяющий тепловой поток на отопление общественных зданий или помещений, при отсутствии проектных данных принимают равным – 0,25.    

 

Для торговых павильонов тепловой поток на отопление, кВт, определяем по формуле

   (7)

Где - температура воздуха внутри помещения, принимаем равной 18

Определяем максимальный тепловой поток на вентиляцию жилых зданий, кВт, по формуле

 ,  (8)

 

где К- коэффициент учитывающий тепловой поток на вентиляцию общественных зданий; для зданий построенных позже 1985 г. Принимается равным – 0,6.

.

Для торговых павильонов максимальный тепловой поток на вентиляцию, кВт, определяем по формуле

   (9)

где - удельная нагрузка на вентиляцию, Вт/м3.

Определяем средний тепловой поток на ГВС, кВт, по формуле

  ,  (10)

где - укрупненный показатель среднего теплового потока на ГВС; По СНиП 41-02-2003, стр. 31 принимается равным 320;

 mколичество человек принятое по проекту.

.Для административно-общественных зданий средний тепловой поток, кВт, определяем по формуле

   (11)

Определяем максимальный тепловой поток на ГВС, кВт, по формуле

 

 ,  (12)

.

Аналогично рассчитываем остальные здания. Результаты сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Расчет тепловых потоков

Номер здания

,кВт

,кВт

,кВт

,кВт

,кВт

1,4

68,51

8,22

11,2

26,88

114,81

2,3

150,79

18,09

24,64

59,14

252,66

5,8

303,41

36,41

49,6

119,04

508,46

6,7

667,51

80,1

109,12

261,89

1118,62

9,10,11

1038,6

725,09

311,58

-

2075,27

12

1588,44

1108,97

476,53

-

3173,94

13,14

227,07

27,25

37,12

89,09

380,53

15

270,14

32,42

44,16

105,98

452,7

16

324,95

38,99

53,12

127,49

544,55

Итого

8133,79

3695,79

1971,91

1345,55

15147,04

Определяем тип системы присоединения подогревателей системы ГВС

Принимаем двухступенчатую систему.

1.3 Определение расчетных расходов сетевой воды

Определяем максимальный расчетный расход на отопление, т/ч, по формуле

 ,  (19)

 

где С – теплоемкость воды; С=4,1870 кДж/кг, принята по «Справочнику проектировщика», И.Г. Староверов.

,

.

Определяем максимальный расчетный расход на вентиляцию, т/ч, по формуле

 ,  (20)

,

Определяем средний расчетный расход, т/ч, на ГВС при условии, что система двухступенчатая, по формуле

  (21)

 

где  и  - точки излома графика регулирования отпуска теплоты при 0

 t- температура холодной воды в зимний период, принимаем 5

- температура.  

Определяем максимальный расход на ГВС, т/ч, по формуле

 , (22)

Определяем суммарный расход, т/ч, по формуле

 , (23)

 

где K- коэффициент, учитывающий долю среднего расхода тепла на ГВС при регулировании нагрузки отопления; принимается равным 1,2 по таблице 4, стр. ПЗ.

Таблица 4 – Значение коэффициента среднего расхода

Система теплоснабжения с тепловым потоком

Значение коэффициента K

Открытая, МВт

- 100 и более

- менее 100

0,6

0,8

Закрытая, МВт

- 100 и более

- менее 100

1,0

1,2

Аналогично рассчитываем расходы на остальные здания. Результаты сводим в таблицу 5.

Таблица 5 – Определение расхода теплоносителя

Номер здания

Gomax, т/ч

Gvmax, т/ч

Ghm, т/ч

Ghmax, т/ч

Gd, т/ч

1

2

3

4

5

6

1,4

1,473

0,177

0,456

0,85

3,335

2,3

3,241

0,389

1,003

1,891

6,625

5,8

6,522

0,783

2,018

3,806

13,333

6,7

14,348

1,722

4,44

8,373

29,332

9,10,11

22,325

15,586

12,679

-

45,493

12

34,147

23,837

19,391

-

65,581

13,14

4,881

0,586

1,51

2,848

9,978

15

5,807

0,697

1,797

3,388

11,871

16

6,985

0,838

2,162

4,076

14,278

Итого

174,844

79,444

80,041

43

357,415

  1.  Мероприятия по регулированию отпуска тепла

Регулирование это изменение нормативов теплоносителя при измерении температуры наружного воздуха в течение суток или сезона. Причины регулирования – экономия теплоносителя при сохранении показателя комфорта в помещении. Цель регулирования – независимость параметров внутреннего воздуха от перепадов температур и других изменений климата снаружи.

Определяем температуру сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе, оС , по формулам

 ,  (13)

,

оС,

,  (14)

,

оС.

где tв– температура воздуха внутри помещения, принимаем равной +18 ºС;

Δt – расчетный температурный напор местной системы отопления, оС, рассчитывается по формуле

Δt = 0,5 ∙ (Т11 + Т2) – tв,  (15)

Δt = 0,5 ∙ (95 + 70) – 18,

Δt = 64,5 оС.

где Т11 – рекомендуемая температура местной системе отопления, принимаем равной +95ºС.

Θ – расчетный перепад температур в системе отопления, рассчитывается по формуле

Θ = Т11 – Т2, оС  (16)

Θ = 95 – 70,

Θ = 25 оС.

Δt′– расчетный перепад температур в наружных тепловых сетях, оС, рассчитывается по формуле

Δt′ = Т1 – Т2, оС  (17)

 

Δt′ = 110 – 70,

Δt′ = 40 оС.

Q0 – относительная нагрузка на отопление, рассчитывается по формуле

  (18)

где t – основные температуры принятые с интервалом для построения графика (+8, +5, 0, -5, стремится к tхп)

,

Таблица 3 – Расчетные температуры сетевой воды

tn, oC

18-t

Q0

Q00,8

64,5·Q0

27,5·Q0

64,5·Q00,8

12,5· Q00,8

T1, оС

T2, оС

+8

10

0,2

0,3

14,19

6,05

19,35

3,75

41,302

33,302

+5

13

0,27

0,37

18,63

7,98

23,87

4,63

48,065

37,265

0

18

0,37

0,48

25,8

11

30,96

6

57,265

42,465

-5

23

0,46

0,58

32,9

14,03

37,41

7,25

65,287

46,887

-10

28

0,57

0,68

39,99

17,05

43,86

8,5

74,826

52,026

-15

33

0,67

0,78

47,09

20,08

50,31

9,75

83,244

56,444

-20

38

0,77

0,87

54,18

23,1

56,12

10,88

91,505

60,705

-25

43

0,87

0,97

61,92

26,4

62,57

12,13

99,625

64,825

-31

49

1

1

64,5

27,5

64,5

12,5

110

70

1.5 Гидравлический расчёт участков тепловой сети

Гидравлический расчет предназначен для определения диаметров, расчета надежности и экономичности системы. Расходы по участкам берем из расчетной схемы тепловой сети. Главное циркуляционное кольцо проходит через камеры УТ1 и УТ4, так как оно самое удаленное и нагруженное.

Второстепенное циркуляционное кольцо проходит через камеры УТ1 и УТ8.

Таблица 6 – Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца

Номер здания

Расход G, т/ч

Длина участков, м

Диаметр, мм

Скорость

Потери давления, кгс

Общие потери на участках, кПа

По плану Lпл

Эквивалентная Lе

Приведённая L/

Ду

Дкст

Нуч

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

357,45

210

38,24

248,24

200

219х7

3,16

58,8

14596,5

145,9

2

331,27

125

39

164

200

219х7

2,9

49,4

8101,1

81

3

311.33

160

39

199

175

194х6

3,46

100

19900,1

199

4

258,69

70

26,4

96,4

175

194х6

2,9

70,5

6776,9

68,8

5

167,7

125

25,74

150,74

150

152х4,5

2,98

102

15376,5

153,8

6

52,625

250

25,5

275,5

100

108х4

1,92

68,1

18761,6

187,6

7

9,96

110

17,06

127,06

50

57х3,5

1,48

103,4

131,38

131,4

1050

Σ966,5

G – расчетное значение расхода теплоносителя, т/ч, зависит от тепловой нагрузки на участке; Lпл. ,м – принимается по расчетной схеме. Для расчета Lе составляем таблицу 7.

Таблица 7 – Расчет эквивалентной длины главного циркуляционного кольца

Номер здания

Эскиз сопротивлений

Ду

Условный диаметр, мм

Количество, шт

Σζ·n

1

2

3

4

5

6

1

|_ поворот

_|ˉˉ|_ П-образный компенсатор (радиус гнутья 3D)

_|_ тройник

►|◄ задвижка

200

2,91

12,6

7,24

2,9

1

2

1

1

36,24

Продолжение таблицы 7

1

2

3

4

5

6

2

_|ˉˉ|_ П-образный компенсатор (радиус гнутья 3D)

►|◄ задвижка

_|_ тройник с переходом диаметра

200

12,6

2,9

10,9

2

1

1

39

3

_|ˉˉ|_ П-образный компенсатор (радиус гнутья 3D)

►|◄ задвижка

_|_ тройник

175

12,6

2,9

10,9

2

1

1

39

4

_|ˉˉ|_ П-образный компенсатор (радиус гнутья 3D)

►|◄ задвижка 

_|_ тройник

175

12,6

2,9

10,9

1

1

1

26,4

5

_|ˉˉ|_ П-образный компенсатор (радиус гнутья 3D)

|◄ задвижка

_|_ тройник

150

8,4

1,88

7,06

2

1

1

25,74

6

|_ поворот

_|ˉˉ|_ П-образный компенсатор (радиус гнутья 3D)

►|◄ задвижка 

_|_ тройник

100

1,2

6,1

1,5

4,5

1

3

1

1

25,5

7

_|ˉˉ|_ П-образный компенсатор (радиус гнутья 3D)

►◄ вентиль

_|_ тройник с переходом диаметра

50

3,5

8,1

1,96

2

1

1

17,06

Lе′ = Lе + Lпл.

Ду, Дн × δст – содержит характеристику трубы по ее диаметру.

V, Δh – по таблице «Справочник проектировщика», Николаев, стр. 117 – 119.

 

   (24)

Аналогичный расчет проводим для каждого участка.

Определяем рекомендуемое давление ΔHр, кПа, по формуле

 (25)

Определяем запас, который должен составить 7 – 10% по формуле

(26)

Запас показывает, что диаметры подобраны надежно и экономично.

Таблица 8 – Гидравлический расчет второго второстепенного циркуляционного кольца

Номер

здания

Расход G, т/ч

Длина участков, м

Диаметр, мм

Скорость

Потери давления, кгс

Общие потери на участках, кПа

Lпл

Lе

L/

Ду

Дкст

Нуч

8

52,625

185

24,3

209,3

100

108х4

1,92

68,1

14253,3

142,5

9

9,96

100

17,06

127,06

50

57х3,5

1,48

103,4

13138

131,4

Итого

285

213,9

Таблица 9 – Расчет эквивалентной длины второстепенного циркуляционного кольца

Номер здания

Эскиз сопротивлений

Условный диаметр, мм

Количество, шт

ζ

Σζ·n

1

2

3

4

5

6

8

_|ˉˉ|_ П-образный компенсатор (радиус гнутья 3D)

►|◄ задвижка 

_|_ тройник

100

3

1

1

6.1

1,5

4,5

24,3

Продолжение таблицы 9

1

2

3

4

5

6

9

_|ˉˉ|_ П-образный компенсатор (радиус гнутья 3D)

►◄ вентиль

_|_ тройник

69

2

1

1

3,5

8,1

1,96

17,06

Определяем невязку, которая должна быть ≤15%, по формуле

(27)

Невязка  невозможна. В связи с этим на участке 8 на обоих трубопроводах устанавливаем дроссельные шайбы диаметром 9,7мм. Дроссельную шайбу принимаем по Староверов И,Г – “Внутренние санитарно – технические устройства”, стр. 124, рисунок 11.8.

Невязка 1315% соблюдается, следовательно, система работает равномерно.

1.6 Построение графика продолжительности сезонной тепловой нагрузки

Продолжительность отопительного периода и его средняя температура зависит от климатических условий объекта. Отопительная нагрузка и нагрузка на ГВС зависит от колебаний температур наружного воздуха, т.е. нагрузка неоднородна. Для автоматического или любого другого регулирования в процессе проектирования выстраивают график регулирования сетевой нагрузки (см. приложение Б).

Для того, что бы предусмотреть не только изменение температуры, но и изменение тепловой нагрузки, необходимо построить график, который показывает, как в зависимости от температуры наружного воздуха происходит изменение отопительных и других нагрузок по периодам сезона.

График сезонной тепловой нагрузки необходим для того, чтобы предусмотреть изменение расхода теплоносителя и эффективнее его расходовать при регулировании в котельной.

1 Для нагрузки на отопление, кВт, по формуле

   (30)

где ti – температура внутри помещения,

 text – температура контрольных точек выбранного графика.

2 Для нагрузки на вентиляцию, кВт, по формуле

   (31)

3 Для ГВС, кВт, по формуле

   (32)

где =15ºC температура холодной воды летом;

= 5ºС температура холодной воды зимой.

Аналогично рассчитываем остальные значения и сводим их в таблицу 10.

Таблица 10 – Построение графика сезонной тепловой нагрузки

Нагрузки, кВт

Температура контрольных точек, tнв, оС

+8

+5

0

-14

-29

Q0

1730

2249

3115

5537

8133

Qv

786

1022

1415

2516

3695

Qhm

1577

1577

1577

1577

1577

ΣQ

4093

4848

6107

9630

13405

1.7 Расчет теплового удлинения

Это явление, при котором происходит изменение размеров трубопровода зависящее от: перепада температур и условий эксплуатации трубопровода, от материала из которого изготовлен трубопровод.

Пользуясь расчетной схемой, рассчитываем тепловое удлинение на всех участках тепловой сети.

Находим тепловое удлинение трубопровода , мм, по формуле

, (28)

где a – средний коэффициент линейного расширения стали, разный для различного материала трубопровода, для стальной электра сварной трубы принимаем  мм/мºС;

L – расстояние между двумя УТ;

– перепад температур между температурой среды и температурой окружающей среды.

Определяем тепловое удлинение на участке между Котельной и УТ1

Определяем тепловое удлинение на участке между УТ1 и УТ2

Определяем тепловое удлинение на участке между УТ2 и УТ3

Определяем тепловое удлинение на участке между УТ3 и УТ4

Определяем тепловое удлинение на участке между УТ4 и УТ5

Определяем тепловое удлинение на участке между УТ5 и УТ6

Определяем тепловое удлинение на участке между УТ6 и УТ7

Определяем тепловое удлинение на участке между УТ3 и УТ8

Определяем тепловое удлинение на участке между УТ8 и УТ9

Определяем расчетное удлинение тепловой сети, мм, по формуле

  (29)

Определяем расчетное удлинение на участке между котельной и УТ1

364.875,

182,44мм.

Определяем расчетное удлинение на участке между УТ1 и УТ2

217,188,

108,59мм.

Определяем расчетное удлинение на участке между УТ2 и УТ3

278,

139мм.

Определяем расчетное удлинение на участке между УТ3 и УТ4

121.625,

60,81мм.

Определяем расчетное удлинение на участке между УТ4 и УТ5

217.188,

108,59мм.

Определяем расчетное удлинение на участке между УТ5 и УТ6

304.063.

152,03мм.

Определяем расчетное удлинение на участке между УТ6 и УТ7

191.125,

95,56мм.

Определяем расчетное удлинение на участке между УТ3 и УТ8

321.438,

160,72мм.

Определяем расчетное удлинение на участке между УТ8 и УТ9

191.125,

95,56мм.  

1 Компенсатор укладывают на подвижные опоры, так чтобы фланец компенсатора с обоих сторон оказался на расстоянии Δх от фланца основной трубы.

2 В отверстия фланца устанавливают длинные болты и одновременно с 2-х сторон, по одному обороту, по часовой стрелке и по диагонали закручивают.

3 Проверив соответствие монтажного положения (прямолинейность, равные плечи, расстояние в свету между трубами и т.д.).

4 Сваривают фланцы между собой отрезают лишний участок болта.

Тепловое удлинение будет направлено к оси компенсатора с одной и другой стороны и при заданных перепадах температур t1 и tн, точка 3 перемещается в точку 4 – компенсатор встаёт в рабочее положение.

1.8 Обоснование типа прокладки, выбор типа канала

 

Для расчета дипломного проекта мною выбрана закрытая прокладка трубопровода в непроходном канале.

При монтаже тепловой сети в непроходных каналах приходится разрывать грунт и разбирать канал, а иногда и вскрывать мостовую. Поэтому тепловую сеть в непроходных каналах по возможности размещают вдоль газонов.

Канальная прокладка предохраняет трубопровод от грунтовых, паводковых и атмосферный вод.

В непроходном канале можно размещать подвижные и неподвижные опоры , при этом обеспечивая правильность теплового удлинения, металл коррозирует намного меньше чем в траншее. Они применяются для прокладки трубопроводов диаметром до 700 мм , независимо от числа труб.

Т.к. на моей тепловой сети есть трубы диаметром от 57,5×3,5 до 219×7, то выбираем каналы типа КЛ 60 – 45 и КЛ 120 –60 проложенных на глубине 0,5-0,7м. в непроходном канале, проложенным с уклоном 0.003 для отвода проникающих в него грунтовых и верховых вод. Для предохранения канала от попадания в него верховых вод поверхность земли под ним имеет соответствующую планировку. Трубопровод изолирован пенополиуретановой изоляцией. При прокладке тепловой сети для компенсации температурных удлинений применяется П-образные компенсаторы, а также используются повороты трассы трубопровода.

1.5 Подбор оборудования тепловой сети

В тепловых сетях трубопровод является основным и наиболее ответственным элементом. К трубопроводам тепловых сетей предъявляются следующие требования: высокая механическая прочность; неизменность свойств под длительным воздействием рабочих параметров; малая шероховатость внутренних стенок трубы; высокое сопротивление к теплопередаче; возможность создать надежное и герметичное соединение; малый вес для легкой транспортировки и монтажа.

Фасонные детали трубопровода изготавливают только стальными в соответствии с требованиями Ростехнадзора. Толщина стенок фасонных деталей не должна превышать толщину стенки трубы более чем на 3 мм.

Отводы на тепловых сетях применяют гнутые, крутоизогнутые и сварные.

Переходы на вертикальных участках теплопровода применяют симметричные, на горизонтальных участках – несимметричные.

Соединение отдельных труб между собой, а также с фасонными деталями и оборудованием производят электродуговой сваркой. Соединение трубопровода на фланцах применяют только при установке фланцевой арматуры.

Теплофикационная камера предназначена для организации ответвлений от основного трубопровода. На таких ответвлениях устанавливают рабочее оборудование и приборы КИП. К рабочему оборудованию относится: задвижки, спускные вентили, подвижные опоры. Неподвижные опоры внутри камеры не устанавливаются. Для организации перехода диаметра могут быть выполнены переходники, скобы для обхода препятствия, тройники, и т. д. Камера выполняется из кирпича или железобетонных элементов.

1.9 Расчет тепловой изоляции

Для тепловой изоляции трубопроводов лучше применять комплектные полносборные конструкции заводского изготовления, а также трубы с тепловой изоляцией полной заводской готовности. Рекомендуется применение изоляционных материалов с малой плотностью и теплопроводностью.

Для трубопровода тепловых сетей, включая арматуру, фланцевые соединения, конденсаторы, тепловую изоляцию всегда применяют независимо от температуры теплоносителя, способа прокладки.

Необходимо изолировать люки теплофикационных камер, места соединения арматуры, трубопровод у подошвы опоры.

Конструкция должна состоять из следующих элементов:

- теплоизоляционный слой;

- армирующие и крепежные детали;

- пароизоляция;

- покровный слой.

При нанесении конструкции в заводских условиях крепеж или арматура могут отсутствовать. Места стыка труб при несвайном соединении пеной не заливают. Защитное покрытие от коррозии не входит в понятие теплоизоляционной конструкции (от блуждающих токов, почвенно-химическая). При подборе тепловой изоляции теплопроводность материала не должна превышать 0,07, при бесканальной прокладке и другая при прокладке в каналах. При бесканальной прокладке проверяют конструкцию на прочность при сжатии.

Определяем толщину изоляционного слоя δк, мм, для каждого диаметра трубопровода по формуле

δк = λк× Rк,  (33)

где λк – теплопроводность изоляционного слоя, Вт/(мºС).

Определяем термическое сопротивление Rк, м2°С/Вт, для каждого диаметра трубопровода по формуле

Rк = Rtot–1/αe,  (34)

где αe – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции

Определяем сопротивление теплопередачи Rtot, м2°С/Вт, сопротивление для каждого диаметра трубопровода, при заданной температуре по формуле

Rtot = (tw-tе)/ q ·K1,  (35)

где tw – температура среды (95ºС) или вещества,ºС;

te – температура окружающей среды, 0С, при прокладке в канале принимаем

по табл.2 стр. 6;

q – нормированная поверхностная площадь теплового потока зависящая от выбора материала теплоизоляции прил. 4-7 стр.15-22;

К1 – коэффициент учитывающий изменение стоимости теплоты и всей теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства и способа прокладки трубопроводов, прил. 10, стр. 25;

λ–теплопроводность нормативное (сухого материала), Вт/(мºС).

Rtot1 = (110-5)/55·1=1,91°С,

Rtot2 = (110-5)/55·1=1,91°С,

Rtot3 = (110-5)/46·1=2,28°С,

Rtot4 = (110-5)/46·1=2,28°С,

Rtot5 = (110-5)/46·1=2,28°С,

Rtot6 = (110-5)/39·1=2,69°С,

Rtot7 = (110-5)/28·1=3,75°С,

Rtot8 = (110-5)/39·1=2,69°С,

Rtot9 = (110-5)/28·1=3,75°С,

Rк1 = 1,91-1/6=1,74 м2°С/Вт,

Rк2 = 1,91-1/6=1,74 м2°С/Вт,

Rк3 = 2,28-1/6=2,11 м2°С/Вт,

Rк4 = 2,28-1/6=2,11 м2°С/Вт,

Rк5 = 2,28-1/6=2,11 м2°С/Вт,

Rк6 = 2,69-1/6=2,52 м2°С/Вт,

Rк7 = 3,75-1/6=3,58 м2°С/Вт,

Rк8 = 2,69-1/6=2,52 м2°С/Вт,

Rк9 = 3,75-1/6=3,58 м2°С/Вт,

 

dк1 = 0,05·1,74=0,09 м,

dк2 = 0,05·1,74=0,09 м,

 dк3 = 0,05·2,11=0,1 м,

dк4 = 0,05·2,11=0,1 м,

dк5 = 0,05·2,11=0,1 м,

dк6 = 0,05·2,52=0,13 м,

dк7 = 0,05·3,58=0,18 м,

dк8 = 0,05·2,52=0,13 м,

dк9 = 0,05·3,58=0,18 м.

Определяем общую площадь трубопровода, , с учетом коэффициента масляной окраски

   (36)

Определяем объём тепловой изоляции, , на каждый участок:

1.11 Расчет и построение продольного профиля трассы, определение уклонов

Проектную отметку земли принимаем по горизонталям генплана.

Натуральная отметка земли принимается с учетом уклона теплотрассы и уклона местности. Если они совпадают, то натуральная отметка равна проектной. Если не совпадают, то производят расчет горизонтальной планировки на местности производят зачистку земли механизированными средствами.

Для определения отметки потолка необходимо знать размер и конфигурацию выбранного типа канала. Принимаем глубину заложения канала 1 м.

На уровне котельной отметка потолка равна:

200,0 – 1 = 199,0 м.

Отметка пола канала равна:

199,0 – 0,46 = 198,54 м.

Отметки пола канала и потолка в остальных точках определяется с учетом уклона. стандартный уклон 0,003 м, а отметки зависят от длинны участка.

В камере УТ1 уровень потолка равен:

199,0 + 0,003 ∙ 210 = 199,63 м.

Уровень пола в УТ1 равен:

199,63 – 0,46 = 199,17 м.

В камере УТ2 уровень потолка равен:

199,63 + 0,003 ∙ 125 = 200,0 м.

Уровень пола в УТ2 равен:

200,0 – 0,46 = 199,54 м.

В камере УТ3 уровень потолка равен:

200,0 + 0,003 ∙ 160 = 200,48 м.

Уровень пола в УТ3 равен:

200,48 – 0,46 = 200,02 м.

В камере УТ4 уровень потолка равен:

200,48 + 0,003 ∙ 70 = 200,69 м.

Уровень пола в УТ4 равен:

200,69 – 0,46 = 200,23 м.

В камере УТ5 уровень потолка равен:

200,69 + 0,003 ∙ 125 = 201,06 м.

Уровень пола в УТ5 равен:

201,06 – 0,46 = 200,6 м.

В камере УТ6 уровень потолка равен:

201,06 + 0,003 ∙ 249 = 201,8 м.

Уровень пола в УТ6 равен:

201,8 – 0,46 = 201,34 м.

В камере УТ7 уровень потолка равен:

201,8 + 0,003 ∙ 110 = 202,13 м.

Уровень пола в УТ7 равен:

202,13 – 0,46 = 201,67 м.

По данным значениям строим продольный профиль.

2 Котельные установки

2.1 Определение мощности котельной

Обеспечение тепловой энергией зданий в суровых климатических условиях страны требует значительных затрат на добычу и транспортирование топлива, а также на строительство теплогенераторных установок и тепловых сетей. В капитальном строительстве экономика в значительной степени определяется способом теплоснабжения городов, промышленных предприятий и населённых пунктов, обеспечивающим снижение расхода ТЭР и повышение эффективности теплообеспечения.

Для определения мощности котельной необходимо учесть все виды потребления тепла, так как расчет производим для всего дома отдыха. Тогда потребителями можно считать систему отопления, вентиляцию и горячее водоснабжение. Общий тепловой поток составляет ∑Q=15147 кВт, следовательно, мощность котельной определяем как мощность теплового потока собственных нужд котельной и общей теплоотдачи в изолируемых трубопроводах вместе взятых.

Принимаем расход тепла на собственные нужды котельной в размере 5% от мощности тепловой системы 15147·5%=757,35 кВт.

Потери тепла при транспортировке теплоносителя, кВт, определяем по формуле

 Q = (1+β) 1/Rоб×(t1 –t0 )×l,  (37)

где β – коэффициент, учитывающий потери через неизолированные участки трубы, β = 0,1;

t1 - температура теплоносителя, °С; t1 = 110°С.

 t0 - температура окружающей среды, °С; t0 = -3,8°С.

 Rоб – сопротивление теплопередачи трубы, м² ºС/Вт.

 

  Rоб = δ/λ ,  (38)

где Rоб1 = 2 м² ºС/Вт – термическое сопротивление изоляции;

δ – средняя толщина изолированной трубы, м, принимаем δ = 0,112 м;

λ – теплопроводность изоляционного слоя , Вт/м² ºС, принимаем λ = 0,05 Вт/м² ºС. ;

 l – длина изолированных трубопроводов, м.

 

Q = (1+0,1)×1/2×(110-(-3,8))×1335 = 87228,9 Вт;

Q =87228,9 Вт = 87,2 кВт.

Находим полную мощность котельной, МВт по формуле

   (39)

Источником газоснабжения по заданию является городская сеть. Ввод газопровода в помещение котельной осуществляется через ГРУ, основным оборудованием которой является: регулятор давления, предохранительный запорный клапан, узел учета расхода газа.

За источник газа принимаем сети газоснабжения с давлением не менее 13 кПа, ввод которого осуществляется через ГРУ, расположенной в проектируемой котельной. Теплоснабжение централизовано.

Теплоноситель в системе теплоснабжения является вода с температурой 110 – 70 0С, со средним давлением не более 1 МПа.

Каждый котел имеет два подпиточных и два циркуляционных насоса, так как система отопления закрытая с искусственным движением теплоносителя.

Подпитка котлов осуществляется из системы централизованного водоснабжения, предусмотрен расширительный бак, объем которого не менее 30% от производительности котла.

В котельной предусмотрена установка Na-катионитовых фильтров, деаэратора, установлены подогреватели для подготовки воды на горячее водоснабжение.

Так же должна быть установлена запорно-регулирующая арматура и гарнитура, КИПиА, регуляторы давления, водоуказательные стекла, блок управления регулирующий параметры давления газа, давления воздуха, разряжения и давления воды.


2.2 Выбор котельного агрегата и его описание

В качестве источника тепла принимаем блочно-модульную котельную БМК-16, в которой установлены три котла КВ-ГМ-4,65 и один котел КВ-ГМ-2,5.

Стальные прямоточные котлы КВ-ГМ унифицированной серии различных типоразмеров по теплопроизводительности выпускаются Дорогобужским котельным заводом. Котлы предназначены для покрытия теплофикационных нагрузок (отопления, вентиляции, горячего водоснабжения) промышленных и бытовых потребителей удовлетворения нужд технологических процессов, для установки их на ТЭЦ, в производственно-отопительных и отопительных котельных, работающих на газе и мазуте (КВ-ГМ).

Котлы КВ-ГМ-4,65 относятся к типу вертикально-водотрубных.

Трубчатая часть котлов типа КВ состоит из конвективной поверхности нагрева, набираемой из змеевиков диаметром 283 мм, фестона и экрана, выполняемых из труб диаметром 603мм. Стенки топочной камеры котлов экранированы трубами 603мм. У котлов теплопроизводительностью 11,6, 23 и 35МВт топочная камера разделена перегородкой на собственно топку и камеру догорания. При этом дымовые газы поступают в конвективный блок снизу и отводятся сверху. В котлах камера догорания отсутствует. Дымовые газы проходят через конвективные поверхности сверху (через верхние проемы в задней стенке топки) и удаляются из котла снизу. Котлы имеют натрубную обмуровку с непосредственным креплением к трубам.

Таблица 11 – Основные технические данные котла типа КВ-ГМ-4,65

Наименование

Единица измерения

Числовое значение

1 Теплопроизводительность

МВт

4,65

2 Площадь поверхностей нагрева котла:

- экранных Нрад

м2

38,6

- конвективных Нконв

м2

88,7

3 Аэродинамическое сопротивление

Па

260

4 Длина

мм

7260

5 Ширина

мм

5150

6 Высота

мм

4000

Котел КВ-ГМ-2,5 – к типу жаротрубных. Конструкция котла выполнена в газоплотном исполнении и для работы под наддувом. Особенностью конструкции является жаровая труба с обратным (реверсивным) ходом продуктов сгорания.

Корпус котла состоит из цилиндрической обечайки, передней и задней трубных решеток, днища, гладкой жаровой трубы, дымогарных труб диаметром 603мм.

Жаровая труба имеет центральное расположение. Для интенсификации процессов теплообмена в дымогарные трубы вставлены турбуляторы. На наружной обечайке расположены патрубки с задвижками для подвода и отвода воды и для предохранительных клапанов. С фронта котла расположена неохлаждаемая поворотная камера, на которой установлено горелочное устройство. При изготовлении камеры поворотной применяются современные облегченные обмуровочные материалы. Конструкция поворотной камеры позволяет открывать ее на любую сторону котла. При открытии камеры обеспечивается доступ для наружного осмотра трубы жаровой и дымогарных труб. С тыла котла установлена съемная крышка газохода, необходимая при ремонте кота и его осмотре. В крышке имеются лючок для очистки газохода от отходов продуктов сгорания. Так же с тыла котла расположен продувочно-дренажный патрубок Ду 40 и штуцер для слива конденсата из газохода Ду 15. Трубчатая часть котлов типа КВ состоит из конвективной поверхности нагрева, набираемой из змеевиков диаметром 283 мм. Стенки топочной камеры котлов экранированы трубами 603мм.

Выбор топочного устройства и способы сжигания зависит от мощности и конструкции водогрейного котла, вида и состава топлива. Сжигание топлива производиться в топочном устройстве представляющее собой сочетание системы горелок или механизмов с топочной камерой, которая предназначена для организации процесса горения. При сжигании газового топлива соотношение количества газа и воздуха, поступающего в топку и условия их перемещения, определяют полноту сгорания газа, длину факела, равномерность распределения температур и тепловых потоков в топочном объеме.

Газовые горелки – устройства, обеспечивающие устойчивое сжигание газового топлива и регулирование давления. Они предназначены для подачи раздельно газа и воздуха или их подготовленных смесей.

К газомазутным горелкам, применяемым в промышленных парогенераторах и водогрейных котлах, предъявляется целый ряд требований, а именно простота и дешевизна конструкции, широкий диапазон устойчивой и экономичной работы, возможность сжигания газа с низким коэффициентом избытка воздуха без потерь тепла от химической неполноты сгорания, приемлемая длина факела, отсутствие шума, удобство обслуживания и простота автоматизации.

В котлах КВ-ГМ-4,65 устанвливаем ротационные газомазутные горелки РГМГ теплопроизводительностью 4 МВт для сжигания мазута и газа.

Горелки для распыления мазута оборудованы ротационной форсункой, а для подачи первичного и вторичного воздуха – двумя вентиляторами.

Горелки предназначены для раздельного сжигания мазута и газа, как под водогрейными, так и под паровыми котлами.

У горелок РГМГ газовыпускные отверстия расположены в газораздающем коллекторе, имеющем форму кольца. При переходе с одного вида топлива на другое допускается кратковременное совместное сжигание обоих видов топлива. Для удобства удаления форсунки из воздушного короба она крепится к кольцу-раме двухосновным кронштейном, позволяющим ей совершать поступательное и вращательное движение. При выходе из форсунки из воздушного короба центральное отверстие закрывается специальными захлопками.

Основные преимущества горелок РГМГ – возможность работы на низком давлении топлива и без применения тонких фильтров, плавное регулирование давления, а также расхода топлива и вторичного воздуха и др.

2.3 Расчет объёмов продуктов сгорания

Вещества, способные в процессе каких-либо преобразований выделять энергию, которая может быть технически использована, принято называть топливом.

Для котлоагрегатов в качестве топлива применяется газообразное топливо.

Газообразное топливо состоит из механической примеси: горючих и негорючих газов с небольшой примесью водяных паров, смолы пыли. К естественным газам относятся: природный и попутный газы, выделяющиеся при извлечении нефти на поверхность.

Искусственные горючие газы являются топливом местного назначения. К ним относятся генераторный, коксовый и доменный газы. Генераторный газ получают путём неполного сжигания твёрдого топлива. Коксовый и доменный газы являются отходами коксовых и доменных печей.

В промышленных парогенераторах и водогрейных котлах главным образом используют природный и попутный газ. Природный и попутные газы представляют собой смеси углеродов метанового ряда и балластных негорючих газов. Содержание в некоторых природных газах доходит до 98%. Весьма важными свойствами газообразного топлива, влияющими на условия его использования, является токсичность и взрываемость.

По своему действию на человека сероводород является сильным ядом, поражающим нервную систему. Газ вместе с воздухом при определённой концентрации образует взрывные смеси. Природный газ обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с жидким и твёрдым топливом:

–производительность труда при добыче природного газа, примерно, в 5 раз выше, чем при добыче нефти и в 36 раз, чем при добыче угля;

–сложность добычи природного газа значительно выше, чем других видов топлива;

–высокая жаропроизводительность природного газа позволяет эффективно использовать его в качестве технологического и энергетического топлива;

–полное отсутствие серы придаёт особую ценность природному газу, предназначенному для использования в технологическом и коммунальном хозяйстве;

–отсутствие в составе газа токсичной окиси углеводорода предотвращает возможности отравления в случае утечки газа, что особенно важно при его бытовом использовании;

–высокая теплота сгорания обуславливает возможность дальнейшей транспортировки газа;

–при работе на природном газе обеспечивается возможность авторегулировки процесса горения, высокая производительность и хорошие условия труда обслуживающего персонала;

–использование природного газа позволяет значительно интенсифицировать работой, поток печей, котлов и соответственно снизить сложность оборудования и уменьшить габариты;

–при работе на природном газе можно получать весьма высокие коэффициенты полезного действия, особенно при использовании методов комплексного использования тепла высокого и низко температурных режимах;

–применение природного газа устраняет загрязнение воздушного бассейна золой и окисями серы, а также обусловленного этих необходимостью сооружения высоких и дорогостоящих труб для отвода продуктов сгорания;

–продукты полного сгорания природного газа, отводимые от каминов и печей, используются в качестве источника углекислоты.

Таблица 11– Расчётная характеристика природного газа

Тула

регионгаз

Состав газа по объёму, %

97.98

0.704

0.214

0.07

0.011

0.967

0.039

33671

Определяем теоретический объем воздуха необходимого для полного сгорания топлива, т.е. при α =1, м³/м³, по формуле

 V0 = 0,0476 . (0,5 . CO+0,5 . H2 + 1,5 . H2S+Σ(m + n/4) . CmHn-O2), (40)

 где СО – содержание окиси углерода в рабочем составе топлива, %;

Н2 – содержание водорода в рабочем составе топлива, %;

 H2S – содержание сероводорода в рабочем составе топлива, %;

 O2 – содержание кислорода в рабочем составе топлива, %.

V0 = 0,0476 . (((1+4/4) . 97,9+(2+6/4) . 0,7+(3+8/4) . 0,2+(4+10/4) . 0,07+(5+12/4) . 0,011) . 0,01);

V0 = 9,517 м³/м³.

Определяем объем газов в составе продуктов сгорания.

Определяем объем трехатомных газов, м³/м³, по формуле

 VRO2 = 0,01 . (CO2+CO+H2S+Σm.CmHn), (41)

VRO2 = 0,01[0,39+0+0+(1 . 97,9)+(2 . 0,7)+(3 . 0,2)+(4 . 0,07)+(5 . 0,011)],

VRO2 = 1,004 м³/м³.

Определяем объем двухатомных газов, м³/м³, по формуле

 VR2 = 0,79 V0+0,01 . N2,  (42)

 

где V0 – теоретический объем воздуха;

N2 – содержание азота.

VR2 = 0,79 . 9,517 +0,01 . 0,967;

VR2 = 7,615 м³/м³.

Определяем объем водяных паров, м³/м³, по формуле

 V0H2O = 0,01 . (H2S+H2+Σ CmHn+0,12dг)+0,016V0,  (43)

V0H2O = 0,01.[0+0+(4/2 . 97,9)+(6/2. 0,7)+(8/2. 0,2)+(10/2. 0,07)+(12/2. 0,011)+0,12 . 10] . 0,016 . 9,517,

V0H2O = 2,08 м³/м³.

Определяем объем продуктов сгорания топлива в характерных точках газового тракта

Определяем коэффициент избытка воздуха в характерных точках газового тракта с учетом присосов холодного воздуха, т.е. при α >1

Характерными точками газового тракта является:

  •  топка;
  •  фестон;
  •  первый газоход.

Принимаем коэффициент избытка воздуха в топке для αТ=1,1.

Для фестона:

 αфг.= αm +Δαф,  (44)

 

 

где Δα – величина присосов воздуха в характерных точках котла;

 ΔαГ – 0,05 – величина присоса воздуха в фестоне.

αГ = 1,1+0,05,

αГ = 1,15 м³/м³.

Для первого газохода:

   (45)

где  - поправочный коэффициент избытка воздуха в первом газоходе.

= 1,15+0,1,

=1,25 м³/м³.

Определяем средний коэффициент избытка воздуха в характерных точках котла

Определяем объем избытка воздуха, м³/м³, в характерных точках газового тракта по формуле

  

 ΔV=V0 . (αТ-1) м³/м³,  (46)

ΔVт = 9,5175 . (1,1-1),

ΔVт = 0,95 м³/м³,

ΔVф = 9,517. (1,2-1),

ΔVф = 1,18 м³/м,

Определяем объем водяных паров, м³/м³, в характерных точках газового тракта по формуле

 VH2O = V0H2O+0,0161. (αТ-1)V0,  (48)

VH2Oт = 2,08 +0,0161. (1,1-1) . 9,517,

VH2Oт = 2,09 м³/м³,

VH2Oф = 2,08 +0,0161. (1,125-1) . 9,517,

VH2Oф = 2,09 м³/м³,

VH2O1г = 2,08 +0,0161. (1,2-1) . 9,517,

VH2O1г = 2,1 м³/м³.

Определяем общий объем продуктов сгорания, м³/м³, по формуле

 VГт = VRO2+VR2+V0(αТ-1)+VH2O+0,0161.(αТ-1)V0,  (49)

 

VГт =1 +7,615+9,517. (1,1-1)+2,08 +0,0161. (1,1-1) . 9,517,

VГт = 11,7 м³/м³,

VГф =1+7,615 +9,517. (1,125-1)+2,08 +0,0161.(1,125-1) . 9,517,

VГф = 11,9 м³/м³,

VГ1г =1 +7,615+9,517. (1,2-1)+2,08 +0,0161. (1,2-1) . 9,517,

VГ1г = 12,6 м³/м³.

Определяем объемную долю трех атомных газов в составе продуктов сгорания по формуле:

 rRO2 = VRO2/VГ,  (50)

rRO2т = 1 /11,7=0,08,

rRO2т = 0,085,

rRO2ф = 1 /11,9,

rRO2ф = 0,08,

rRO21г = 1 /12,6,

rRO21г = 0,07.

Определяем объемную долю водяных паров по формуле

 rH2O = V0H2O/VГ,   (51)

rH2Oт =2,09 /11,7,

rH2Oт = 0,17,

rH2Oф =2,09 /11,9,

rH2Oф = 0,17,

rH2O1г =2,1 /12,6,

rH2O1г = 0,16.

Определяем сумму объемных долей трехатомных газов и водяных паров по формуле

 rn = rRO 2Т+rH2O,  (52)

rnт = 0,08+0,17,

rnт = 0,25,

rn ф = 0,08+0,17,

rn ф = 0,25,

rnг = 0,07+0,16,

rnг = 0,26.

2.4 Расчет энтальпии продуктов сгорания

Определив объёмы дымовых газов, находим их теплосодержание в характерных точках котельной установки по двум краевым температурам.

Энтальпией продуктов сгорания называется количество теплоты, содержащейся в продуктах сгорания при сжигании одного килограмма твёрдого или жидкого топлива и одного м³ газообразного и численно равна сумме произведений объёмов отдельных газов, образующихся при сжигании одного килограмма топлива, на их среднюю теплоёмкость и температуру.

 I = ∑V·C·θ, кДж/м³,  (53)

При α=1

 IRO2 = VRO2·VR2·CRO2·θ, кДж/м³,  (54)

 где C – теплоёмкость;

 θ – температура сгорания в характерных точках, ˚с.

 IR2 = VRCRθ, кДж/м³,  (55)

 IH2O = VH2O·CH2O·θ, кДж/м³.  (56)

При αср меньше 1 в каждой характерной точке определяем теплосодержание избыточного воздуха, кДж/м³, по формуле

 Iизб = ΔV·Cвв·θ,  (57)

где Cвв – теплоёмкость избыточного влажного воздуха;

 ΔV – избыток воздуха;

 Cвв,CH2O, CR2,CRO2– определяем по таблице

 K – коэффициент перерасчёта = 4,19.

Все расчёты объёмов воздуха и продуктов сгорания сводим в таблицу.

Таблица 12 – Теплосодержание продуктов сгорания

Температура

газов , 0C

Трехатомные газы

Двухатомные газы

Водяные пары

Избыточный

воздух

åVC

Теплосод.ержание ПС

(åVC) V 

VRO

CRO

VRO CRO

VR

CR

VR CR

VH O

CH O

VH O CH O

DV

CВВ

V CВВ

α = 1,1

2000

800

1.05

1.05

0,582

0,511

0.615

0.540

7.78

7.78

0.354

0.326

2.75

2.54

2.19

2.19

0.468

0.398

1.03

0.87

0.981

0.981

0.366

0.337

0.359

0.331

4.75

4.28

39864

14357

α = 1,2

1000

100

1.05

1.05

0,528

0,409

0.558

0.432

7.78

7.78

0.332

0.309

2.59

2.41

2.19

2.19

0.411

0.349

0.9

0.79

1.226

1.226

0.343

0.316

0.421

0.931

4.46

4.14

18713

1909

2.5 Тепловой баланс котельного агрегата

Определяем располагаемую теплоту сгорания Qрр = Qсн, которая равна низшей теплоты горения Qсн = 33671 кДж/м³.

Определяем потери тепла с уходящими газами, %, по формуле

 q2=[(Iyx- αyx·Iºвв)/Qр]·100,  (58)

где Iyx–теплосодержание уходящих газов в экономайзере при θ=150ºС, определяем по Iθ – диаграмме, Iyx=2700 кДж/м3;

αyx – коэффициент избытка воздуха в экономайзере, принимаем αyx = 1,35.

Iºвв– энтальпия теоретического объёма воздуха при температуре tв=29ºС (в помещении котельной), кДж/м³, определяется по формуле

 Iºвв = Свв·Vo · tв,  (59)

где Vo– теоретический объём воздуха, м3/м3 .

вв = 9.517·1.327·29,

вв = 366 кДж/м³,

q2 = [(2700-1,35·366)/33671·100],

q2= 6,55 %.

Определяем потери тепла от химической неполноты сгорания, %, (в зависимости от вида топки и топлива). Для газообразного топлива определяем по Л1 таблица 4.4 стр. 49;

q3=0,5%

Потери тепла в окружающую среду, %, (для водогрейного котла) определяется по формуле

 q5 = q5ном×(Nном/N),  (60)

где q5ном – потеря тепла от наружного охлаждения котла. Принимается по Л1 табл. 4.5;

 Nном. – номинальная и действительная теплопроизводительность котельного агрегата, МВт, принимаем Nном и N = 4,65 МВт, q5=5%.

Определяем полную мощность котельного агрегата, кВт, по формуле

 

 Q = Gв(iг.в.- iх.в.),   (61)

где iг.в. = 416,34 кДж/кг – энтальпия горячей воды;

 iх.в. = 292,99 кДж/кг – энтальпия холодной воды.

 Gв – расход воды через водогрейный котел, кг/с, определяется по формуле

 Gв = Nk/c×(T1-T2),  (62)

Gв = 4650/4,19(110-70),

Gв = 27,74 кг/с,

Q = 27,74(416,34-292,99),

Q = 3421,7 кВт.

Определяем сумму потерь тепла при работе водогрейного котла, %, по формуле

 q = q2+q3+q5,   (63)

q = 6,55+0,5+5,

q = 12,05%.

Определяем КПД водогрейного котла, %, по формуле

 nбр = 100-(q2+q3+q5),  (64)

ηбр = 100-12,5,

ηбр = 87,95%.

Определяем расход топлива водогрейного котла, м3/с, по формуле

 Вр= [Q/(Qрр×η)]×100,  (65)

Вр= (3421/(33671×87,95))×100,

Вр= 0,12 м3/с.

Для последующих расчётов определяем коэффициент расхода теплоты по формуле

 

 φ = 1-q5/100,  (66)

φ = 1-5/100,

φ = 0,95.

2.6 Расчет тепловой схемы котельной

Тепловой схемой котельной называют графическое изображение основного и вспомогательного оборудования котельной, объединяемого линиями трубопроводов для транспортирования теплоносителя в виде пара или горячей воды.

Тепловые схемы бывают: принципиальные; развернутые; монтажные (рабочие).

На принципиальной схеме указывают только основное оборудование (котлы, подогреватели, деаэраторы и др.) и основные трубопроводы без арматуры. На этой схеме указываются расходы и параметры теплоносителей.

На развернутой схеме условно изображается все установленное оборудование, указываются диаметры трубопроводов и арматуры.

На монтажной схеме указываются все оборудование и арматура. А также дополнительно отметки уровня прокладки трубопроводов, уклон, места крепления трубопроводов, компенсация теплового удлинения, соединения узлов (сварные, фланцевые, резьбовые). Для удобства использования монтажная схема выполняется в аксонометрической проекции.

Развернутую и монтажную схемы составляют после расчета принципиальной тепловой схемы и выбора оборудования.

Составляя тепловую схему отопительной котельной необходимо предусмотреть установку следующего оборудования:

  •  водогрейного котла;
  •  ВПУ;
  •  сетевых подогревателей;
  •  подогревателей сырой и умягченной воды;
  •  необходимых насосов;
  •  систем трубопроводов.

Расчет тепловой схемы

Расчетная нагрузка тепла на отопление и вентиляцию Qов = 10 Гкал/ч .

Расчетная нагрузка на горячее водоснабжение Qгв = 1,7 Гкал/ч.

Расчетные расходы воды на отопление и вентиляцию зданий, а так же на горячее водоснабжение, т/ч, определяется по формулам

   (67)

   (68)

где iтс,iтс – энтальпия, соответствующие температурным параметрам тепловых схем (110–70 0С),ккал/кг.

iГВ,iГВ – энтальпия, соответствующие горячей воды (принимается 700С) и воды на выходе в подогреватель сырой воды (T1=50С),ккал/кг.

Gгв = 1,7·103/(70-5),

Gгв = 26,5 т/ч,

Gов = 10,1·103/(110-70),

Gов = 253,7 т/ч.

 

Температура обратной сетевой воды, 0С, после местных теплообменников ГВ определяется по формуле

 ,  (69)

где  – температура воды после системы отопления (700С);

– коэффициент, учитывающий потери теплоты в подогревателях, равный 0,98;

– энтальпия воды, 1ккал/кг0С.

t”гв = 70-(253.7·(70-5)/253,7·0,98·1),

t”гв = 63,70С.

Расход питательной воды, т/ч, определяются по формуле

 Gподп = GОВ·0,02  (70)

 

Gподп = 253,7·0,02,

Gподп = 5,07 т/ч.

Расход сырой воды на ХВО, т/ч, определяется по формуле

Gхво = 1,25×Gподп,  (71)

Gхво = 1,25·5,07,

Gхво = 6,34 т/ч.

Температура химически очищенной воды, 0С, после охладителя подпиточной воды определяется по формуле

  (72)

Подогрев химически очищенной воды производится в водяном теплообменнике до деаэратора подпиточной воды за счет охлаждения воды от 101 до 700С (что соответствует энтальпиям и ,кДж/кг0С).Температура  принимаем 180С.

Задаваясь расходом химически очищенной воды, проходящей через охладитель подпилочной воды,  = 1,5т/ч, получится

= 5,07/2·1· (95-70)·0,98+18,

= 63,40С,

   (73)

= 5,07-0,

= 5,07 т/ч.

При температуре воды t`к=700С и t``к=1100С расходы воды, т/ч, через насосы определяются по формуле

 Gк = Qк/(t``к-t`к),  (74)

Gк = 11,8·103/(110-70),

Gк = 295 т/ч.

При температуре воды t`к = 700С расход воды, т/ч, на линии рециркуляции определяется по формуле

 

Gрец = Gк·(t`к-t``тс)/ t``к-t`тс ,  (75)

Gрец = [295× (70-63,4))/(110-63,4)],

Gрец = 41,78 т/ч.

Определяем расчётный расход, т/ч, через котёл по формуле

 Gк = Gобр+Gподп+Gгр+Gрец,  (76)

Gк = 253,7+5,07+0+41,78,

Gк = 300,55 т/ч.

Определяем расход сетевой воды на выходе из котельной, т/ч, по формуле

G’ = Gк-Gподп-Gгр-Gрец,  (77)

G’ = 300,55-0-41,7-5,07,

G’ = 253,7 т/ч,

«Н» = (253,7-253,7)/253,7,

«Н» = 0%.

Т.к. невязка не превышает 5% расчет можно считать верным.

2.7 Выбор дополнительного оборудования

В качестве дополнительного оборудования в котельной БМК-16 предусмотрены к установке насосные группы представлены агрегатами «DAB» (Италия) с устройствами «мягкого пуска» и блоками частотного регулирования (что позволяет избежать гидроударов при запуске и существенно снизить затраты электроэнергии).

Благодаря общекотельной автоматике, основанной на свободно программируемом контроллере «Деконт». котельные работают без постоянного присутствия обслуживающего персонала с выводом параметров на диспетчерский пульт. Данная система регулирует работу котельной в зависимости от температуры наружного воздуха и потребности в нагрузке.

Вывод параметров на диспетчерский пульт осуществляется посредством кабеля (небольшие расстояния), телефонной линии (через модем), либо выделенного GSM канала. Данные на диспетчерском пульте отражают все текущие параметры работы котельной и сигнализируют в случае отклонения от заданного режима работы.

Кроме того в котельных предусмотрена установка автоматической блочной водоподготовительной установки (Na-катионирование), система подачи и распределения газа. ГРУ( или ГРПШ), коммерческие приборы учета (тепла газа, электроэнергии, исходной и горячей воды).изолированные самонесущие дымовые трубы ( в виде опции с шумоглушителем ). Клапаны управления двух или трехходовые, система авт.пожаротушения, основанная на порошковых модулях. В котельных предусмотрена комбинированная приточно-вытяжная вентиляция. В случае работы на жидком топливе (ДТ, мазут, нефть. предусматривается установка блока подготовки и перекачки топлива. При использовании нефти монтируется дополнительная система очистки и фильтрации (по опыту запуска котельных на нефтяном топливе обязательно указывать при заказе состав нефти).

3 Энергосбережение

3.1 Общие положения программы

Энергосбережение, как новое направление в экспериментальном в строительстве, а в целом в науке и технике, появилось во всем мире после мирового энергетического кризиса 1974 года.

Нашу страну, как обладателя огромного энергетического потенциала в виде полезных ископаемых, энергетический кризис затронул мало. В то время как ведущие страны мира приложили все силы для создания энергоэффективных зданий и в целом энергоэффективных технологий, в нашей стране продолжалось строительство панельных не утепленных зданий, продолжалось сжигание твёрдого и газообразного топлива с низким КПД.

В связи с перечисленными негативными явлениями в энергосбережении необходимо, чтобы максимально возможное снижение затрат энергии на работу систем теплоснабжения и вентиляции было одной из основных задач, решаемых при проектировании и эксплуатации этих систем.

Однако экономия энергии не может быть целью, проекта: целесообразность осуществления любого энергосберегающего мероприятия должна быть экономически выгодна с хозяйственной точки зрения.

Все энергосберегающие мероприятия могут быть объединены в две группы:

Снижающие расход энергоресурсов при выполнении технологических процессов и экономящие энергоресурсы, расходуемые в жилищно-коммунальном хозяйстве и общественных зданиях и при обеспечении условий для выполнения техпроцессов.

В первую группу энергосберегающих мероприятий входят использование геотермальных источников тепла, солнечной энергии и других нетрадиционных возобновляемых источников в зданиях различного назначения, оптимизация уровня тепловой защиты зданий, снижение потерь тепла неизолированными теплопроводами, повышение КПД котельных, устройство прерывистого или регулируемого в нескольких уровнях теплоснабжения, совершенствование систем отопления, вентиляции в кондиционирования воздуха, диспетчеризация и автоматизация работы всех систем.

Вторая включает переход на энергосберегающие технологические процессы и оборудование (при их совершенствовании), утилизацию вторичных энергоресурсов для использования в технологических нуждах или для получения низкопотенциального тепла.

Все мероприятия, разделяют на малозатратные, среднезатратные и крупнозатратные.

В каждом конкретном случае необходимо разрабатывать систему мероприятий с учетом территориальных и климатических особенностей, с учетом планировки, архитектурного решения и назначения здания. Возможны случаи, когда мероприятие экономически целесообразное в одних условиях, окажется не эффективным в других.

Следовательно, в каждом конкретно случае необходимо проведение энергоаудита и оценку экономической целесообразности предлагаемого решения.

3.2 Основные направления энергоаудита

Энергоаудит - это анализ состояния существующего или проектируемого объекта или инженерной системы, с определением негативных и позитивных сторон.

Проведём анализ эффективности использования ресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве.

В настоящее время деятельность жилищно-коммунального хозяйства в городе Тула сопровождается очень большими потерями ресурсов, как потребляемых самими коммунальными предприятиями, так и предоставляемых потребителям воды, тепловой и электрической энергии.

Фактическое удельное потребление воды в расчёте на одного жителя превышает установленные в регионах и в городах нормативы в 1,5 - 2 раза, а удельное потребление 2-3 раза.

Договоры на фактическую поставку тепла и воды, составленные на основе расчетов по нормативам, отражают объёмы реализации, которые часто отличаются от фактического потребления.

Но наши предприятия не имеют г ощутимых стимулов, ни финансовых возможностей по замене фондов и оборудования- Вместо ежегодной замены 3-4% сетей перекладывается 03 - 0,8% их обшей длины, что ведет к увеличению количества аварий и повреждений.

В существующем жилищном фонде Российской Федерации значительную долю, в некоторых регионах до 80% составляют дома старого сборного железобетона, являющиеся по проектным данным самыми энергорасточительными сооружениями.

Теплопотери в таких домах почти всегда на 20 - 30 % выше проектных из-за низкого качества строительства и эксплуатация.

Наиболее значительные теплопотери происходят через наружные стеновые ограждения (вспомним расчет теплопотерь), они составляют 42 и 49 % для пяти- и девятиэтажных зданий, а через окна около 35%. Дополнительные теплопотери вызывает также промерзание наружных ограждающих конструкций зданий.

Существенные потери тепла и ресурсов происходят при эксплуатации инженерных систем и оборудования.

Некоторые котельные и индивидуальные отопительные установки крайне не экономичны по использованию топлива. Существуют котельные, которые работают на твердом топливе, что требует также и больших затрат труда. Они характеризуются устаревшими конструкциями, отсутствием автоматического регулирования и средств контроля.

Во многих котельных очень плохо идет водоподготовка, что в целом увеличивает расход топлива более чем на 12,5%. В некоторых котельных водоподготовка отсутствует совсем.

Если обратить внимание на тепловые сети, то их суммарная протяжённость составляет примерно 125000 км (в двухтрубном исчислении). Все эти сети имеют теплоизоляцию не высокого качества (как правило, это минеральная вата), теплопотери через которую составляют никак не меньше 15 - 20%. При наружной прокладке тепловых сетей даже эта изоляция служит очень не долго, быстро разрушается под воздействием внешних факторов.

Велики также потери воды в тепловых сетях через свищи, образующиеся по причине наружной и внутренней коррозии. Потери тепла, связанные с утечками, можно оценить в 10 - 15%. Резкое увеличение потерь происходит при аварии в сетях теплоснабжение при канальной прокладке или прокладке в траншеях. На определение места утечки уходит много времени. Централизованное горячее водоснабжение осуществляется в значительной мере через центральные тепловые пункты (ЦТП), обустроенные устаревшими водяными подогревателями.

Использование ЦТП для подогрева воды в системах горячего водоснабжения обуславливает значительную протяженность наружных трубопроводов от теплового пункта до жилого дома. Срок их службы из-за значительной внутренней коррозии в 2 – 4 раза ниже нормативного.

3.3 Мероприятия по повышению энергоэффективности объекта

В первую очередь я бы предложил задуматься о современных технологиях, например солнечных коллекторах. В ближайшем будущем они будут способны экономить огромное количество энергии

Фирма «Fortum» поставила солнечную систему горячего водоснабжения и напольного отопления, комбинированную с центральным теплоснабжением Хельсинки с площадью солнечных коллекторов 157 м2. Солнечная комбинированная система обслуживает группу домов, состоящую из основного четырехэтажного дома с солнечными коллекторами и двух рядом стоящих домов с террасами. Система обслуживает 44 квартиры, в которых проживает около 150 жильцов. Строительство было закончено весной 2000 г.

Система солнечного теплоснабжения включает 63 высокотемпературных коллектора Fortums GCV 2,5, два 9000-литровых аккумуляторных бака, насос, модули управления и необходимые принадлежности.

 Кроме того, она участвует в работе системы напольного отопления, необходимого даже в некоторые холодные летние ночи. Из первого бака подается в основном вода для горячего водоснабжения, в то время как напольное отопление осуществляется из второго бака. Недостающая тепловая энергия берется из сети централизованного теплоснабжения, к которой подключены все жилые дома округи Хельсинки.

Экономия энергии в зданиях этой группы достигается следующими мероприятиями:

Повышенное сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций.

В зданиях установлена механическая вентиляция с поквартирными рекуператорами тепла.

Застекленные лоджии играют роль пассивных солнечных коллекторов. Приточный воздух механической вентиляции забирается из застекленных лоджий, где предварительно подогревается от солнечной радиации.

Отопление напольное водяное низкотемпературное.

Использование солнечной радиации для горячего водоснабжения и отопления. Электрооборудование с низким потреблением энергии. Водоразборное оборудование с экономным расходом воды.

3.4 Оценка результативности предлагаемых мероприятий

Финский институт строительных технологий VTT разработал и осуществлял энергетический мониторинг этих зданий. Производились замеры потребления тепла, электричества и воды.

Замеры системы солнечного теплоснабжения производились ежедневно и составлялся ежемесячный отчет (замерялись теплопоступления от солнечной радиации, теплопотери в системе, колебания температуры воды в баках-аккумуляторах и так далее). Контроль качества внутреннего воздуха и расхода тепла и воды проводились в четырех разных квартирах.

В процессе строительства зданий проводились исследования тепловизорами с целью определения мест утечек тепла через фасады.

По результатам мониторинга солнечные коллекторы общей площадью 157 м2 обеспечивают в среднем 53000 кВт-ч тепловой энергии в год, что составляет 85 % от ожидаемой величины. Вклад солнечной энергии (по сравнению с контрольной величиной) в горячее водоснабжение в первый год составил 53 %, во второй — 69 %.

Экономия энергии (по сравнению с контрольной величиной) в системе отопления составила: декабрь 2000 — 29 %; апрель 2001 — 33 %; сентябрь 2001 - 57 %; октябрь 2001 - 37 %; февраль 2002 - 44 %; апрель 2002 - 33 %.

4 Охрана окружающей среды

4.1 Основные положения

Воздействие деятельности человека на газовый состав атмосферы

Под воздействием деятельности людей происходит изменение баланса азота в атмосфере. Заметно увеличилось связывание азота при производстве азотных удобрений. Предполагают, что объем промышленной фиксации азота в ближайшее время значительно возрастет и превысит его поступление в атмосферу: согласно прогнозам производство азотных удобрений будет удваиваться каждые 6 лет, чем будут обеспечены растущие потребности сельского хозяйства. Пропорционально этому возрастает изъятие азота из атмосферы. Нерешенной остается проблема компенсации изъятия азота из воздуха.

С развитием промышленности и транспорта во все возрастающих размерах используется атмосферный кислород на процессы горения. Например, за один трансатлантический рейс современный реактивный самолет сжигает 35 т кислорода. Легковой автомобиль за 1,5 тыс. км пробега расходует суточную норму кислорода одного человека (в среднем человек потребляет в сутки 500 л О2, пропуская через легкие 12 т воздуха). По подсчетам специалистов, на сгорание разнообразных видов топлива сейчас требуется от 10 до 25 % кислорода, производимого зелеными растениями. Уменьшается поступление кислорода в атмосферу из-за сокращения площадей лесов, саванн, степей и увеличения пустынных территорий, городов, транспортных магистралей. Сокращается число продуцентов кислорода среди водных растений из-за загрязнения рек, озер, морей и океанов. Полагают, что в ближайшие 150-180 лет количество кислорода в атмосфере сократится на треть по сравнению с современным его содержанием.

Загрязнение атмосферы

Источники загрязнения атмосферы могут быть естественными и искусственными. Естественными источниками загрязнения атмосферы служат извержения вулканов, лесные пожары, пыльные бури, процессы выветривания, разложение органических веществ.

К искусственным (антропогенным) источникам загрязнения атмосферы относятся промышленные и теплоэнергетические предприятия, транспорт, системы отопления жилищ, сельское хозяйство, бытовые отходы.

Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такие грозные явления природы, как извержения вулканов и пыльные бури. Обычно они имеют катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц пепла и пыли.

Искусственные источники загрязнения наиболее опасны для атмосферы. Они способствуют поступлению в атмосферный воздух инородных, не свойственных естественным условиям газов и веществ. По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества антропогенного происхождения подразделяются на твердые, жидкие и газообразные, причем последние составляют около 90 % от общей массы выбрасываемых в атмосферу искусственных загрязняющих веществ. Проблема загрязнения воздуха не нова. Более двух столетий серьезные опасения вызывает загрязнение воздуха в крупных промышленных центрах многих европейских стран. Однако длительное время эти загрязнения носили локальный характер. В то время, когда промышленных предприятий, заводов и фабрик было немного, дым и копоть загрязняли сравнительно небольшие участки атмосферы и легко разбавлялись массой чистого воздуха. Однако быстрый рост промышленности и транспорта в XX в. привел к тому, что выброшенные в воздух вещества не успевают рассеяться к моменту поступления в атмосферу новой порции загрязнения. Их концентрация увеличивается, и они становятся причиной вредных и даже фатальных последствий для биосферы.

Загрязнение атмосферного воздуха в промышленных городах и городских агломерациях значительно выше, чем на прилегающих территориях. Так, по данным американских ученых, концентрация различных веществ в городах следующим образом относится к средним (фоновым) показателям этих веществ в тропосфере (в частях на 1 млн частей): ЗО2 - 0,3/0,0002 - 0,0004; Ж)2 - 0,05/0,001 - 0,003; О3 -во время смогов - до 0,5/0,01 - 0,03; СО - 4/0,1; КН3 -2/1-1,5; пыль (в мкг/м3)-100/1-30.

В 1970 г. в городах США было выброшено в воздух (в млн т): пыли -26,2; 5ОУ-34,1; МОД.-22,8; СО- 149; СН-34,9. На 1 км2 в Нью-Йорке ежемесячно выпадает 17 т сажи, в Токио - 34 т.

Особое место среди источников загрязнения атмосферы занимает химическая промышленность. Она поставляет диоксид серы (8О2), сероводород (Н28), оксиды азота (N0, МО2), углеводороды (СН), галогены (Р2, С12) и др. Для химической промышленности характерна высокая концентрация предприятий, что создает повышенное загрязнение окружающей среды. Вещества, выделяемые в атмосферу, могут вступать в химические реакции друг с другом, образуя высокотоксичные соединения. Часто образуется озон в концентрациях, во много раз превосходящих нормальный его уровень в воздухе у поверхности Земли, что опасно для жизни растений, животных и человека.

С каждым годом возрастает роль автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы выхлопными газами. В США 60% загрязнения атмосферы связано с транспортом. Особенно велик вклад автотранспорта в загрязнение воздушного бассейна крупных городов.

Так, в Москве на него приходится более 75 % выбросов в атмосферу. В ряде других городов доля выбросов автотранспорта на фоне снижения выбросов от промышленных предприятий еще выше: в Батайске - 86%, Ростове-на-Дону - 88%, в Азове - 89%. Определяющая доля выбросов приходится на грузовые автомобили и легковые индивидуального пользования.

В России количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от транспорта составляет 16,5 млн т в год (или около 47 % от общего количества выбросов), в том числе от автотранспорта - 13,5 млн т (около 82% общего количества выбросов). В ряде регионов на долю транспорта приходится более половины выбросов: 55% - в Приморском крае, 63% - в Тверской области, 70% - в Пензенской области.

С выхлопными газами в воздух попадают угарный газ, оксиды азота, углеводороды, свинец и его соединения. Поступление свинца и его соединений в воздух связано с тем, что к дизельному топливу и бензину для снижения детонации и повышения КПД двигателей внутреннего сгорания добавляется тетраэтилсвинец.

В результате при сгорании 1 л такого бензина в воздух попадает 200-400 мг свинца. С начала 1930-х годов, когда в топливо автотранспорта стали добавлять ТЭС, авиационные, автомобильные, судовые и тепловозные двигатели стали выбрасывать в воздух свинец во все возрастающем количестве. На 70-80% он состоит из частиц менее 1 мкм. Известно, что городской воздух содержит свинца в 20 раз больше, чем деревенский, и в 2000 раз больше, чем морской.

В целом в атмосферу Земли ежегодно выбрасывается в среднем более 400 млн т четырех главных поллютантов (загрязнителей): диоксида серы, оксидов азота, оксидов углерода и твердых частиц. Вклад наиболее промышленно развитых стран в загрязнение атмосферы распределяется следующим образом: по диоксиду серы - 12% Россия, 21 % США, по оксидам азота - 6% Россия, 20% США, по оксиду углерода - 10% Россия, 70% США.

Серьезные последствия имеет загрязнение воздуха хлорфторметанами, или фреонами. Широкое использование фреонов в холодильных установках, в производстве аэрозольных баллонов приводит к появлению их на больших высотах, в стратосфере и мезосфере. Высказываются опасения относительно возможности взаимодействия озона с галогенами, которые выделяются из фреонов под действием ультрафиолетового излучения.

Радиоактивное загрязнение атмосферы особенно опасно для людей, животных и растений. Источники радиоактивного загрязнения в основном техногенного происхождения. Это экспериментальные взрывы атомных, водородных и нейтронных бомб; различные производства, связанные с изготовлением термоядерного оружия; атомные реакторы и электростанции; предприятия, где используются радиоактивные вещества; станции по дезактивации радиоактивных отходов; захоронения отходов атомных предприятий и установок; аварии или утечки на предприятиях, где производится и используется ядерное топливо.

Радиоактивное загрязнение атмосферы чрезвычайно опасно, так как радионуклиды с воздухом попадают в организм и поражают жизненно важные органы человека. Его влияние сказывается не только на ныне живущих поколениях, но и на их потомках из-за появления многочисленных мутаций. Не существует такой малой дозы ионизирующего излучения, которая была бы абсолютно безопасна для человека, растений и животных. Даже в районах умеренного радиоактивного загрязнения увеличивается число людей, заболевших лейкозами.

В настоящее время радиоактивное загрязнение атмосферного воздуха над территорией России определяется глобальным повышенным радиационным фоном, который создан в результате проводившихся ранее ядерных испытаний, радиоактивными выбросами после катастрофических аварий, случившихся в 1957 г. на военном производственном объединении (ПО) «Маяк» и в 1986 г. на Чернобыльской АЭС. В результате аварии на ПО «Маяк» произошла утечка радиоактивных отходов, сбрасываемых и хранившихся в «бессточном» озере. В 1957 г. радиоактивный фон озера составлял 120 млн кюри, что в 24 раза больше, чем фон разрушенного реактора Чернобыльской АЭС. Радиоактивные вещества после аварии на ПО «Маяк» загрязнили 23 тыс. км2 земли. Загрязнение же атмосферы произошло в результате разноса ветром радиоактивной пыли с берегов и обнажившегося после засухи дна озера.

Различного рода утечки и неконтролируемые выбросы на предприятиях незначительно изменяют радиологическую обстановку и носят обычно локальный характер.

К зонам радиоактивного загрязнения отнесено 14 субъектов Российской Федерации: Белгородская, Брянская, Воронежская, Калужская, Курская, Ленинградская, Липецкая, Орловская, Пензенская, Рязанская, Тамбовская, Тульская, Ульяновская области, Республика Мордовия.

Радиоактивные вещества распространяются не только воздушным путем. В миграции радиоактивных элементов большую роль играют цепи питания: из воды эти элементы поглощаются планктоном, который служит пищей для рыб, они, в свою очередь, поедаются хищными рыбами, рыбоядными птицами и зверями и т.д.

4.2 Расчет вредных выбросов

При искусственной тяги дымовая труба выводит продукты сгорания в более высокие слои атмосферы, чтобы улучшить условия рассеивания их в воздухе до уровня концентрации, и когда они становятся безопасными для окружающей среды.

Для правильного и надежного определения высоты дымовой трубы и обеспечения допустимых концентрации вредных выбросов, необходимо рассчитать их суммарную величину.

Определяем количество смеси углерода, выбрасываемого в атмосферу при сжигании газообразного топлива, г/с, по формуле

 Mco= CH ∙ B ∙ γн ∙ (l – q / 100),  (72)

где СH - коэффициент, характеризующий выходы окиси углерода при сжигании газообразного топлива, г/м ;

γн - поправочный коэффициент, учитывающий влияние режима горения на выходе смеси углерода. При нормальной эксплуатации котла и нормальных значениях коэффициента избытка воздуха на выходе из топки принимаем равной 1;

В - расход топлива, м3/с;

q - потеря теплоты от механического недожога, %.

Mco= 9,3 ∙ 0,02 ∙ l ∙ (1 – 0 /100),

Mco= 0,186 г/с.

Определяем количество окислов азота в пересчете на NO2, выбрасываемых в атмосферу) при сжигании газообразного топлива, г/с, по формуле

MNО2 = 0,034 ∙ 1 ∙ К ∙ Вр ∙ Qcн ∙ (1 – q 4 / 100) ∙ (1 - 2г) ∙ 3, (73)

где 1 - безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества сжигания топлива на выходе;

k - коэффициент характеризующий выход окислов азота на 1 МДж теплоты в топливе, г/МДж;

2- коэффициент характеризующий эффективность воздействия газов взависимости от условия подачи их в топку;

r - степень рециркуляции дымовых газов, %, расхода дутьевого воздуха;

К - коэффициент характеризующий выход окислов азота на одну тонну сожженного условного топлива в зависимости от номинальной и действительной производительности котлов, кг/т, определяется по формуле

  К = [2,5 ∙ (Q / 20)] + QНОМ,  (74)

где Q и QНОМ – номинальная и действительная производительность котла, Гкал/ч.

К = (2,5 ∙ (1,1/ 20) + 1,1) = 1,24,

МNO2 = 0,034 ∙ 1 ∙ 1,24 ∙ 0,15 ∙ 37300 ∙ (1 – 0/100) ∙ (1 – 0) ∙ 1 = 31,5 г/с.

Определив количество выбрасываемых вредных выбросов, переходим к расчету высоты дымовой трубы из условия отвода газов и рассеивания их в атмосфере.

В соответствием с заданием в дипломном проекте принята к установке БМК – 16,0, в комплекте оборудования которой предусмотрена установка трех дымовых труб высотой 21 м каждая.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54515. Интегрированный урок музыки и литературы в 5-ом классе 90.5 KB
  Цели урока: обучающие: по музыке: продолжить изучение темы Музыка и искусство слова; показать как музыка являясь главным героем сказки проявляет свою волшебную силу помогает в тяжелую минуту; через рабочую наглядность слайдфильм раскрыть тему урока в увлекательной и доступной форме; направить учащихся на осмысление музыкального образа в литературе в частности в сказках; по литературе: формировать умение творческого пересказа сказывания народных сказок; совершенствовать навыки сопоставления; развивающие: по музыке:...
54516. Історія Першої струни. Струнні інструменти 266.5 KB
  Довгий шлях пройшли струнні від тятиви мисливського лука до сучасних музичних інструментів. І зараз це - найважливіша і найчисельніша інструментальна група. Не випадково емблемою музичного мистецтва з давніх пір вважають ліру - стародавній струнний інструмент.
54517. Де дружба і кмітливість, там і перемога. Німецька народна казка. Бременські музиканти 107.5 KB
  МЕТА: Ознайомити учнів з німецькою народною казкою, вчити визначати послідовність подій у творі. Розвивати навички швидкого правильного читання,увагу, мовлення учнів, читацьку память, поповнювати словниковий запас. Працювати над діалогічним мовленням, вчити інсценізації, перевтіленню, стислому переказу.
54518. Понятие альтернативных издержек 16.78 KB
  Альтернативные издержки различают на единицу продукта и совокупные альтернативные издержки. Альтернативные издержки очень трудно представить, как определенное количество денег
54519. Экономические блага и их классификация 18.69 KB
  Для удовлетворения потребностей людей служит благо. Благо — это средство удовлетворения потребностей человека. Именно ради удовлетворения конкретных потребностей людей в благах и осуществляется хозяйственная деятельность в любой стране.
54520. Расскажи сказку 48 KB
  Кто их сочиняет Какие имена композиторов вы знаете А какие музыкальные сказки вы знаете Вы знаете что Пушкин написал Сказка о царе Султане а Римский Корсаков написал музыкальную сказку о Царе Султане Но сегодня мы будем говорить о С. Беседа Начнём сегодня сказочный урок с того что послушаем сказку Прокофьева. Внимательно слушаем а потом вы расскажете какую же сказку нарисовала музыка А весёлая это сказка или грустная Кто главные герои Няня стала рассказывать с самого начала или позже Так добрая это...
54521. Від симфонії до скульптури 2.43 MB
  Чи можна стверджувати що окремий вид мистецтва живопис музика література скульптура є кращим ніж інші бесіда з використанням ілюстрацій з різних видів мистецтва висновок: Ні не можна тому що: Живопис скульптура достовірно зображує предметні явища Література розкриває зміст певних понять Музика передає душевний стан людини його настрій Всі види мистецтва доповнюють один одного підсилюючи сприйняття...
54523. My favourite film 272 KB
  What do we usually do in our free time? Well, yes, we read books and magazines, listen to music, walk with our friends and watch TV. So, out lesson will be connected with TV programs, especially with films. We’ll speak about types of films, work over some texts, do different tasks, speak about your favourite films and present your project works.