(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Разработка проекта газовой котельной мощностью 12,5 МВт для жилого квартала
ВВЕДЕНИЕ
Газовые котельные на нынешний денек — более нужный и пользующийся популярностью источник теплоснабжения в нашей стране. Данное оборудование обширно употребляется в самых различных сферах и применяется для обеспечения отоплением и жаркой водой разных объектов, в том числе промышленных производств, строй площадок, административных, жилых и публичных объектов.
Современные газовые котельные не имеют привязки к устаревшим коммуникациям и обеспечивают Создание подходящего объёма дешевый термический энергии. Стоимость 1-го кВт таковой энергии, приобретенной от газовой модульной котельной установки, оснащённой современными газовыми котлами, ниже цены 1-го кВт, получаемого в централизованных отопительных системах.
По показателю КПД современные газовые котельные на данный момент числятся самыми наилучшими — показатель добивается 95 процентов и выше. Не считая того, они числятся наилучшими и по качеству снабжения теплом.
Эксплуатация автономной газовой котельной подразумевает внедрение природного газа — это не только лишь экологически незапятнанное и неопасное, да и самое доступное по цены горючее. Стоимость 1 куб.м газа в Вологодской области составляет 5,37 руб/м3. При сгорании газа вред окружающей среде мал, соответственно, газовые котельные в плане экологической сохранности — это более применимое оборудование для отопления.
Модульные газовые котельные по сопоставлению с иными типами котельных вправду имеют довольно малые размеры.
Установки свободно могут передвигаться на всякую местность эксплуатации.
1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ, ЦЕЛИ И задачки ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
циркуляционный насос трубопровод теплообменный
В нашей стране автономное теплоснабжение фактически не развивалось, так как это не соответствовало гос идеологии. Предпочтение отдавалось объектам централизованного отопления, обслуживающим населенные пункты и целые городка. Не считая того, развитие автономного теплоснабжения значительно тормозила муниципальная Политика, которая была ориентирована на установку наиболее низких тарифов (цен) на отопление. Потому никогда не появлялись вопросцы о отказе от централизованного отопления и, соответственно, они не были урегулированы законом.
В истинное время для отопления жилых спостроек все почаще употребляются автономные газовые котельные. Данная тенденция разъясняется несколькими причинами. Во-1-х, при использовании автономных систем существенно упрощается решение всех вопросцев, связанных со строительством, а именно возникает возможность резвого монтажа и пуска в работу систем отопления. Принципиально и то, что начальные Издержки на автономную газовую котельную оказываются значительно ниже по сопоставлению с централизованной, потому что не требуется проведение дорогостоящих термических сетей. Во-2-х, расходы на эксплуатацию автономных газовых котельных возмещатся оптимальным расходованием тепла. Ведь размер употребления горючего сокращается благодаря наиболее четкому регулированию подачи тепла и отсутствию его утрат в термических сетях. По оценкам, на данный момент в централизованных системах теплоснабжения пропадает от 40 до 60% тепла, вырабатываемого для нужд отопления. Вправду, автономное отопление может стать одним из действенных направлений жилищно-коммунальной реформы в Рф
одной из статей издержек, по которой вероятна экономия является отопление жилых спостроек. Генерация тепла на своей современной котельной обходится дешевле теплоты, получаемой от централизованных объектов теплоснабжения и за несколько лет способна окупить изготовленные инвестиции и привести к понижению издержек на отопление. Потому целью данного дипломного проекта является разработка проекта автоматической газовой котельной для жилого квартала в районе улиц Гагарина-Преображенского в городке Вологде.
В процессе выполнения проекта предстоит решить последующие задачки:
-определить расчётные термо перегрузки на котельную для наибольшего, среднеотопительного режима работы котельной, найти необходимость подключения системы жаркого водоснабжения к котельной;
-определить температурный режим котельной и выстроить температурный график;
-определить поперечникы трубопроводов и расходы теплоносителя в котловом контуре и контуре системы отопления;
-подобрать оборудование котельной (газовые котлы, теплообменник, насосное оборудование);
-определить поперечник и высоту дымовых труб;
-определить стоимость и срок окупаемости проекта.
2. РАСЧЁТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК
Суммарная термическая мощность теплогенерирующего оборудования обязано покрывать расходы термический энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение пользователями — жилыми зданиями.
2.1 Расход термический энергии на отопление жилых спостроек
Наибольший расчётный расход термический энергии на отопление жилого строения по укрупнённым показателям определяется по формуле [1]:
(2.1)
Где с — коэффициент, учитывающий единицы измерения термического потока и соответственно равный с = 1;
— поправочный коэффициент к удельной отопительной характеристике, зависит от расчётной температуры внешнего воздуха;
— удельная отопительная черта строения, , принимается по таблицам 1.10, 1.11 [1];
— строительный объём строения по внешнему обмеру, м3;
tвн — средняя температура в отапливаемом здании, °С;
tн.о — расчётная температура внешнего воздуха, °С.
Поправочный коэффициент для жилых спостроек в уравнении (2.1) можно найти по таблице 1.8 [1] либо по формуле:
. (2.2)
В согласовании с таблицей 3.1 [2] расчётная температура внешнего воздуха для городка Вологда tн.о=-32°С, тогда по выражению (2.2) поправочный коэффициент будет равен:
.
Расчётная температура снутри жилого строения принимается по таблице 1 [3] и составляет tвн =20°С.
Расчётная внутренняя температура (усреднённая) для жилого строения принимается по таблице 1.10 [1].
Удельная отопительная черта цеха железных конструкций с учётом строительного объёма строения =27000 м3 по таблице 1.11 [1] составляет =0,37 .
Тогда на основании начальных, справочных и расчётных данных наибольший расход теплоты на нужды отопления производственного строения по уравнению (2.1) составит:
Гкал/ч.
Результаты расчётов наибольшего расхода теплоты на нужды отопления для жилых спостроек приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 — Расход теплоты для нужд отопления
№ строения
,
, м3
tвн , °С.
tн.о , °С
,.
1
0,98
0,37
27000
20
-32
0,509
2
0,98
0,37
18000
20
-32
0,347
3
0,98
0,37
18000
20
-32
0,347
4
0,98
0,37
23000
20
-32
0,443
5
0,98
0,37
9500
20
-32
0,193
6
0,98
0,37
19000
20
-32
0,366
7
0,98
0,37
21500
20
-32
0,414
Итого:
2,619
2.2 Определение расходов воды и теплоты на нужды жаркого водоснабжения
Наибольшие термо Издержки на горячее водоснабжение строения идут на хозяйственно-питьевые нужды и рассчитываются по формуле из приложения 2 [4]:
, Гкал/ч, (2.4)
где Ср — удельная массовая теплоёмкость воды, ;
— дневная норма расхода жаркой воды в литрах на 1-го пользователя при средней температуре разбираемой воды tг= 60°С; принимается по прил. 4 либо по СНиП 2.04.01-85 /9, кг/ч;
tг — расчётная температура жаркой воды, tг =60 °С;
tх — средняя температура прохладной воды за отопительный период, tх =5°С;
? — плотность воды при расчётной температуре 55°С, по таблице 1.4 [1] принимается равным ?55 =985,73 кг/м3;
kч — коэффициент часовой неравномерности употребления жаркой воды;
kт.п — коэффициент, учитывающий утраты теплоты в окружающую среду от неизолированных трубопроводов и змеевиков.
Расчет среднечасового расхода жаркой воды на хозяйственно-питьевые нужды пользователями в жилых зданиях представлен в таблице 2.2:
,кг/ч , (2.5)
где — дневная норма расхода жаркой воды в с день, , принимается по данным приложения 3[6],
m — количество человек.
Таблица 2.2 — Расчетные расходы на нужды ГВС
№ п/п
kч
m, чел
tг, °С
tх, °С
kтп
Qсут, Гкал/сут
Qср, Гкал/ч
Qmax, Гкал/ч
Gгвс, т/ч
1
3,7
357
60
5
0,25
2,54
0,11
0,34
11,15
2
4,4
207
60
5
0,25
1,47
0,06
0,23
7,61
3
4,2
252
60
5
0,25
1,79
0,07
0,27
8,87
4
4
300
60
5
0,25
2,13
0,08
0,31
10,08
5
5,8
75
60
5
0,25
0,53
0,04
0,11
3,59
6
4,3
240
60
5
0,25
1,71
0,07
0,26
8,64
7
4,1
285
60
5
0,25
2,03
0,08
0,29
9,80
Исходя из соотношения (2.5) средний часовой расход жаркой воды на нужды жилого строения составит:
. (2.6)
Коэффициент часовой неравномерности употребления жаркой воды на хозяйственно-бытовые нужды из уравнения (2.4) можно отыскать по всепригодной зависимости, приобретенной путём преобразования и аппроксимации выражений, приведённых в нормативном документе [6]:
, (2.7)
где — норма расхода жаркой воды в час большего водопотребления, , принимается по данным приложения 3[6],
— норма расхода жаркой воды в средние день, , принимается по данным приложения 3[6],
m — фактическое число потребителей в здании,
q0 — часовой расход жаркой воды водоразборным устройством, .
Для хозяйственно-питьевых нужд при m=1:
=105 ,
=10 ,
q0 =200 .
Коэффициент часовой неравномерности равен:
.
В согласовании с таблицей 1 приложения 2 [4] принимаем вариант «с неизолированными стояками и с полотенцесушителями» и «при наличии термических сетей жаркого водоснабжения опосля ЦТП», т.е. kт.п=0,25.
Наибольшие термо перегрузки на ГВС жилого строения по разным видам водопотребления по уравнению (2.4) будут равны:
,
Средний термический поток на ГВС можно найти также по уравнению термического баланса [4]:
, , (2.8)
По соотношению (2.9) средняя термическая перегрузка на нужды ГВС составит:
, .
В таблице 2.3 представлены результаты расчёта термических нагрузок на жилые строения по зависимостям 2.1, 2.3, 2.4, 2.8.
Таблица 2.3 — Расчётные термо перегрузки на котельную
Вид термический перегрузки
Отопление
Вентиляция
ГВС
наибольшая
средняя
Q, Гкал/ч
2,617
—
1,794
0,509
3. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ КОТЕЛЬНОЙ
3.1 Построение графика отпуска термический энергии зависимо от температуры внешнего воздуха
Температура воды в подающем и оборотном трубопроводах сети и подающем трубопроводе системы отопления зависят от температуры внешнего воздуха и определяются по зависимостям приложения 18 [4].
температура воды в подающем трубопроводе сети определяется по выражению:
°С, (3.1)
где tнв — температура внешнего воздуха, °С;
— расчётная температура теплоносителя в подающей магистрали трубопровода, °С. Принимается по допустимой температуре подачи котла, равной 130°С;
— расчётная температура теплоносителя в оборотной магистрали трубопровода, °С, принимаемая равной 70°С;
— расчётная температура теплоносителя на входе в систему отопления, °С, принимаемая исходя из требований к температуре воды в отопительных устройствах; задаётся 95 °С.
температура теплоносителя в оборотной магистрали трубопровода определяется по выражению:
, °С, (3.2)
На рисунке 3.1 приведён температурный график отпуска термический энергии на нужды системы отопления жилого строения.
Набросок 3.1 — Температурный график отпуска термический энергии на нужды системы отопления жилых спостроек: t1 — температура теплоносителя в подающем трубопроводе; t2 — температура теплоносителя в оборотном трубопроводе; ?1п — температура сетевой воды в подающем трубопроводе; ?2п — температура сетевой воды в оборотном трубjпроводе
3.2 Режим теплопотребления
Термическая перегрузка на нужды теплоснабжения для расчётного режима теплопотребления при двухтрубной схеме термический сети определяется по выражению [7]:
, , (3.3)
где — расчётная термическая перегрузка на отопление и вентиляцию, , .
Расход сетевой воды быть может определён по выражению [7]:
, , (3.4)
где tпод и tоб — соответственно фактические температуры теплоносителя в подающей и оборотной магистралях термический сети для данной температуры рассматриваемого термического режима теплопотребления, °С.
Результаты расчётов для трёх режимов теплопотребления приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 — Сводные данные по режимам теплопотребления
№ п/п
Показатель
Режимы теплопотребления
Единицы измерения
Макс. зимний
Средне-отоп.
Летний
1
2
3
4
5
6
1
температура внешнего воздуха
-32
-4,1
—
°С
2
Температура в помещении
20
20
—
°С
3
Термическая перегрузка на нужды отопления и вентиляции
2,62
0,285
—
Гкал/ч
4
Расход сетевой воды на нужды отопления и вентиляции
65,4
65,4
—
т/ч
Ввиду того, что наибольшая перегрузка на горячее водоснабжение = 0,285 Гкал/ч составляет наименее 4% от наибольшей перегрузки на отопление и вентиляцию, подключение данной перегрузки к котельной (в особенности в летний период) не целенаправлено. Обеспечение жаркой водой будет продолжено осуществляться при помощи электронных водонагревателей.
3.3 Подбор котлов
количество котлов, нужных к установке, определяется исходя из термический перегрузки на систему отопления для наибольшего — зимнего периода. Согласно [8] для нужд отопления и вентиляции требуется как минимум четыре котла, два из которых будет работать в среднеотопительный период, когда термическая перегрузка существенно понижается, либо, в случае трагедии, могут служить запасными.
По результатам подбора избираем четыре газовых водогрейных автоматических котла компании ЗАО «ЗИОСАБ» (Наша родина) модели ЗИОСАБ-5000 и ЗИОСАБ-2500. Из их один номинальной термический мощностью 5000 кВт и три номинальной термический мощностью 2500 кВт.
Результаты подбора и главные характеристики котлов приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 — Сводные данные по характеристике котлоагрегатов
№ п/п
Показатель
Контур системы
1-й котёл
3-й котёл
3-й котёл
4-й котёл
1
2
3
4
5
6
1
Производитель /марка
ЗИОСАБ-5000
ЗИОСАБ-2500
ЗИОСАБ-2500
ЗИОСАБ-2500
2
Мощность, кВт
5000
2500
2500
2500
3
температура, °С
115
115
115
115
4
Расход горючего, м3/ч
306
306
306
306
5
КПД котла, %
92
92
92
92
6
Сопротивление газового тракта, Па
900
900
900
900
7
Сопротивление водяного тракта, Па
650
650
650
650
3.4 График загрузки и переключения котлов в котельной
График загрузки и переключения котлов является приятным изображением величины производительности котлов при их совместной работе по общей выработке термический энергии на нужды отопления.
Коэффициент загрузки котла определяется выражением [7]:
,%, (3.5)
где — паспортная мощность i-го котла, кВт;
— количество работающих котлов i-го типа, шт.
температуры более прохладной пятидневки до температуры начала и окончания отопительного сезона по формуле (3.3).
Таблица 3.3 — Расчётные данные для построения графика переключения работы водогрейных котлов
Температура внешнего воздуха, tнв , °С
Требуемая термическая перегрузка, Qтс , кВт
Мощность котла, Qк , кВт
количество котлов, Nк, шт
Загрузка котла, %
1
2
3
4
5
-32
5130,83
2500
3
68,4
-31
5032,16
2500
3
67,1
-30
4933,49
2500
2
98,7
-29
4834,82
2500
2
96,7
-28
4736,15
2500
2
94,7
-27
4637,48
2500
2
92,7
-26
4538,81
2500
2
90,8
-25
4440,14
2500
2
88,8
-24
4341,47
2500
2
86,8
-23
4242,80
2500
2
84,9
-22
4144,13
2500
2
82,9
-21
4045,46
2500
2
80,9
-20
3946,79
2500
2
78,9
-19
3848,13
2500
2
77,0
-18
3749,46
2500
2
75,0
-17
3650,79
2500
2
73,0
-16
3552,12
2500
2
71,0
-15
3453,45
2500
2
69,1
-14
3354,78
2500
2
67,1
-13
3256,11
2500
2
65,1
-12
3157,44
2500
2
63,1
-11
3058,77
2500
2
61,2
-10
2960,10
2500
2
59,2
-9
2861,43
2500
2
57,2
-8
2762,76
2500
2
55,3
-7
2664,09
2500
2
53,3
-6
2565,42
2500
2
51,3
-5
2466,75
2500
1
98,7
-4
2368,08
2500
1
94,7
-3
2269,41
2500
1
90,8
-2
2170,74
2500
1
86,8
-1
2072,07
2500
1
82,9
0
1973,40
2500
1
78,9
1
1874,79
2500
1
75,0
2
1776,06
2500
1
71,0
3
1677,39
2500
1
67,1
4
1578,72
2500
1
63,1
5
1480,05
2500
1
59,2
6
1381,38
2500
1
55,3
7
1282,71
2500
1
51,3
8
1184,04
2500
1
47,4
В интервале температур от 8 до -5 °С работает один котёл.
В интервале температур от -5 до -30 °С работают два котла.
В интервале температур от -30 до -32 °С работают три котла.
3.5 Расчёт термический схемы котельной и определение поперечников трубопроводов
3.5.1 Выбор схемы котельной
Для проектируемой котельной принимаем двухконтурную схему циркуляции с 4-мя параллельно присоединенными газовыми водогрейными автоматическими котлами компании ЗАО «ЗИОСАБ» (Наша родина) модели ЗИОСАБ-5000 и ЗИОСАБ-2500. Из их один номинальной термический мощностью 5000 кВт и три номинальной термический мощностью 2500 кВт.
В согласовании с требованиями производителя котельного оборудования к температуре воды на входе в котёл, инсталлируются рециркуляционные насосы, осуществляющие подмес жаркой воды опосля котла к поступающей воде.
Для восполнения утечек теплоносителя в системе теплоснабжения организуется подпитка химически чистой водой в оборотные трубопроводы контуров за счёт подпиточного насоса. Чистка начальной воды осуществляется в системе химводоподготовки.
Для сотворения циркуляции теплоносителя в контурах инсталлируются циркуляционные насосы.
Принципная схема котельной с 2-мя контурами представлена на рисунке 3.2.
Набросок 3.2 — Принципная схема котельной с 4-мя контурами: Т1 — трубопровод прямой сетевой воды; Т2 трубопровод оборотный сетевой воды; Т1.1 — трубопровод подающий контура котельной; Т2.1 — трубопровод оборотной воды контура котельной; В1 — трубопровод водопроводной воды; В1.1 — трубопровод подпиточной воды; В1.А — линия аварийной подпитки теплосети и котельного контура; Т96.1 — трубопровод сбросной от предохранительных клапанов; Т96.2 — трубопровод сливной от котлов
3.5.2 Преобразование принципной схемы котельной в термическую
Для определения расчётных значений расхода теплоносителя в системе котельной нужно составить её математическую модель с предстоящим решением входящих в неё уравнений.
Термическая схема котельной представлена на рисунке 3.3.
Набросок 3.3 — Термическая схема котельной
3.5.3 Преобразование термический схемы котельной в расчётный граф
Под узловыми элементами расчетного графа осознаем все энергетически важные объекты, в каких происходит изменение термический энергии, также технические узлы разделения и соединения потоков теплоносителя. Расчётный граф котельной представлен на рисунке 3.4.
Набросок 3.4 — Расчётный граф котельной
3.5.4 Составление вещественного и энергетического баланса графа
Для всякого узлового элемента расчётного графа составляется вещественный и энергетический балансы в согласовании с законами сохранения массы и энергии.
Уравнение вещественного баланса имеет вид [7]:
, (3.6)
где Gвх , Gвых — входящие и выходящие для данного узла вещественные потоки соответственно (расход теплоносителя), .
Уравнение энергетического баланса имеет вид [7]:
; , , (3.6)
где Eвх , Eвых — входящие и выходящие для данного узла энерго потоки соответственно (расход термический энергии), ;
? — плотность теплоносителя при данных параметрах, ;
i — энтальпия теплоносителя, .
При всем этом поток будет со знаком «плюс», если он является входящим, и «минус», если он выходящий. Уравнения с неизменной температурой исключаем из системы уравнений.
Получаем последующие выражения:
Узел котлоагрега №1
G12-G11=0
G12·75-G11·130=-4300
Узел 1
G11-G13-G14=0
G11·130-G13·130-G14·130=0 (исключаем из системы уравнений)
Узел 2
G15+G13-G12=0
G15·70+G13·130-G12·75=0
Узел котлоагрегата №2
G22-G21=0
G22·75-G21·130=-2150
Узел 3
G21-G23-G24=0
G21·130-G23·130-G24·130=0 (исключаем из системы уравнений)
Узел 4
G25+G23-G21=0
G25·70+G23·130-G21·75=0
Узел 5
G26-G24-G14=0
G26·130+G24·130-G14·130=0 (исключаем из системы уравнений)
Узел 6
G26-G25-G15=0
G26·70-G25·70-G15·70=0 (исключаем из системы уравнений)
Узел котлоагрегата №3
G32-G31=0
G32·75-G31·130=-2150
Узел 7
G31-G33-G34=0
G31·130-G33·130-G34·130=0 (исключаем из системы уравнений)
Узел 8
G35+G33-G31=0
G35·70+G33·130-G31·75=0
Узел 9
G36-G34-G26=0
G36·130-G34·130-G26·130=0 (исключаем из системы уравнений)
Узел 10
G37-G35-G27=0
G37·70-G35·70-G27·70=0 (исключаем из системы уравнений)
Узел котлоагрегата №4
G42-G41=0
G42·75-G41·130=-2150
Узел 11
G41-G43-G44=0
G41·130-G43·130-G44·130=0 (исключаем из системы уравнений)
Узел 12
G45+G43-G41=0
G45·70+G43·130-G41·75=0
Узел 13
G1-G44-G36=0
G1·130+G44·130-G36·130=0 (исключаем из системы уравнений)
Узел 14
G2-G45-G37=0
G2·70-G45·70-G37·70=0 (исключаем из системы уравнений)
3.5.5 Решение системы уравнений способом оборотной матрицы
Эквивалентной записью системы уравнений является матричная запись. Зная энтальпию всех потоков в котельной и термическую мощность котлов, формируем матрицу А (матрица переменных) и В (матрица неведомых). При всем этом уравнения вещественного и энергетического балансов записываем в виде частей матрицы, в какой расход — это разыскиваемая переменная, а энтальпия — коэффициент при данной переменной.
Представим данную математическую модель в виде матричной записи и методом оборотной матрицы находим расходы по выражению [7]:
, (3.7)
Расчётный внутренний поперечник трубопровода котлового контура определяется по выражению:
, мм, (3.8)
где G — расход теплоносителя, ;
? -скорость движения воды в трубах, . Принимается ? =0,5 .
Матрица представлена в приложении на компакт-диске.
Результаты расчёта расходов воды и поперечников трубопроводов участков представлены в таблице 3.4.
Таблица 3.4 — значения расхода, расчётного внутреннего поперечника и типоразмера трубопровода для участков котлового контура
Участок
Расход G,
Внутренний расчётный поперечник трубопровода dвн , мм
Маркировка трубы Dн х d , мм
1
2
3
4
11
86,00
61
12
86,00
61
13
14,30
10
14
71,70
51
15
71,70
51
21
43,00
30
22
43,00
30
23
14,30
10
24
35,80
25
25
35,80
25
26
107,50
76
27
107,50
76
31
43,00
30
32
43,00
30
33
14,30
10
34
143,30
101
35
35,80
30
36
35,80
30
37
71,70
51
41
43,00
30
42
43,00
30
43
14,30
10
44
35,80
25
45
35,80
25
1
107,50
76
2
107,50
76
Потому что при температуре внешнего воздуха -7° и выше весь объём теплоносителя греется одним котлом (главным либо запасным) и для уменьшения номенклатуры применяемых материалов рекомендуется в виду близких значений расчётных поперечников) для всего котлового контура применять один типоразмер труб, определяемый по наибольшему расходу в контуре. Исключение составляет лишь контур рециркуляции котлов.
Для трубопровода котлового контура принимаем трубы железные электросварные прямошовные ГОСТ 10704-91, сделанные из стали 20 ГОСТ 10705-80.
3.6 Расчёт теплообменного аппарата
3.6.1 Определение характеристик теплоносителя в контуре системы отопления
Расчётная температура теплоносителя на входе в систему отопления принимается исходя из требований к температуре воды в отопительных устройствах, задаётся =95°C.
Расчётная температура теплоносителя на выходе из системы отопления принимается =65°C.
Расход теплоносителя в контуре системы отопления можно найти по выражению (3.4):
.
3.6.2 Теплотехнический расчёт теплообменного аппарата
Расчёт теплообменного аппарата выполняться по методике приложения 8 [4].
В качестве теплообменного аппарата принимаем водоводяной пластинчатый теплообменник с противоточной схемой теплоносителей.
Расчет поверхности нагрева водоводяных подогревателей для систем отопления проводится при температуре воды в термический сети, соответственной расчетной температуре внешнего воздуха для проектирования отопления.
Средний логарифмический температурный напор меж греющей и нагреваемой средами определяется по выражению:
, °C, (3.8)
где и — соответственно большая и наименьшая разности температур меж греющей и нагреваемой средами на входе либо выходе теплообменного аппарата.
, °С, (3.9)
, °С, (3.10)
, °С
, °С
, °C
Для теплообменного аппарата принимаем пластинку 0,6Р ГОСТ 15518-87.
Требуемое количество каналов теплообменного аппарата по нагреваемой воде определяется по выражению:
(3.11)
где — расход нагреваемой воды, , равное Gсо =87300 ;
fк — живое сечение 1-го межпластинчатого канала, м2 , принимается по таблице 1 приложения 8 [4]. fк =0,00245 м2;
— лучшая скорость движения теплоносителя в канале теплообменного аппарата, , принимается по приложению 8 [4] . =0,4 ;
?85 — плотность теплоносителя при средней температуре воды в теплообменнике 85°С, . ?85 =968,65 .
Сборка теплообменного аппарата симметричная, mгв=mнв. По этому общее живое сечение каналов в пакете по ходу греющей и нагреваемой воды определяется выражением:
, м2 , (3.12)
м2.
Фактические скорости нагреваемой и греющей среды теплообменного аппарата находятся по формулам:
, , (3.13)
, , (3.14)
Расчёт коэффициента теплопередачи от греющей воды к пластинке и от пластинки к нагреваемой воде производится по зависимостям:
, , (3.15)
, , (3.16)
, °С, (3.17)
, °С, (3.18)
где А — коэффициент, зависящий от типа пластинок. По таблице 1 приложения 8 [4] для пластинок 0,6Р А=0,492.
°С
°С
Коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата следует определять по уравнению для плоской стены:
, , (3.19)
где ? — коэффициент, учитывающий уменьшение коэффициента теплопередачи из-за теплового сопротивления накипи и загрязнений на пластинке. ? = 0,8;
?ст — толщина пластинки теплообменника, м. ?ст =0,001 м;
?ст — коэффициент теплопроводимости стали, . ?ст =58 .
.
Расчёт требуемой поверхности термообмена определяется из уравнения теплопередачи:
,м2 , (3.20)
м2
количество ходов в теплообменном аппарате находиться по формуле:
, (3.21)
где fпл — площадь нагрева одной пластинки, м2 . По таблице 1 приложения 8 [4] для пластинки 0,6Р fпл =0,6 м2 .
Действительная площадь теплообменного аппарата определяется по соотношению:
, м2 , (3.22)
м2
Утраты давления в теплообменном аппарате определяются по последующим эмпирическим зависимостям:
— для нагреваемой воды
, кПа, (3.23)
— для греющей воды
, кПа, (3.24)
где ? — коэффициент, учитывающий накипеобразование. ?нв = 1,5, ?гв = 1;
Б — коэффициент, зависящий от типа пластинок. По таблице 1 приложения 8 [4] для пластинки 0,6Р Б=3.
кПа,
кПа.
По результатам расчёта условное обозначение теплообменного аппарата системы отопления будет иметь вид:
3.7 Подбор насосного оборудования
3.7.1 Подбор циркуляционных насосов котлового контура
Циркуляционные насосы котлового контура обеспечивают циркуляцию теплоносителя в замкнутом контуре, связывающем котлы и теплообменник. Согласно [9] инсталлируются два сетевых насоса, один из которых запасный.
Насос подбирается по расходу и гидродинамическому сопротивлению котлового контура.
Сопротивление котлового циркуляционного контура определяется по выражению:
, кПа, (3.25)
где ?Нк — утраты давления в котлах, кПа. По паспортным данным котловых агрегатов при расходе 21,92 ?Нк =0,65 кПа;
?Нто — утраты давления в теплообменнике, кПа. ?Нто = ?Ргв =44,73 кПа.
кПа.
Требуемый напор насоса составляет суммарные утраты давления в котловом циркуляционном контуре с учётом припаса 5%:
, кПа, (3.26)
кПа.
Сводные данные по расчёту, подбору и технические свойства циркуляционного насоса котлового контура приведены в таблице 3.5.
Таблица 3.5 — Сводные данные по расчёту и подбору сетевого насоса котлового контура
№
Показатель
Ед.изм.
1
2
3
4
1
Начальные данные
1.1
Расход теплоносителя
21,92
1.2
Сопротивление в водяном контуре котла
кПа
0,65
1.3
Сопротивление в теплообменнике
кПа
44,73
1.4
Суммарные утраты давления в контуре
кПа
45,38
1.5
Припас по напору
%
5
1.6
Напор насоса
м.вод. ст.
4,8
2
Технические свойства
2.1
Марка
Grundfos NB 32-125/130
2.2
Производительность
25,2
2.3
Напор
м. вод. ст.
18,5
2.4
количество
шт
4
2.5
Частота
2900
2.6
Мощность электропривода
кВт
2,2
3.7.2 Подбор циркуляционных насосов контура системы жаркого водоснабжения
Циркуляция теплоносителя в контуре системы отопления обеспечивается сетевыми циркуляционными насосами. Согласно [9] устанавливаем два сетевых насоса, один из которых запасный.
Производительность сетевых насосов принимается по суммарному расходу сетевой воды на нужды отопления, определённому по формуле (3.4), равному 21,92 т/ч.
Суммарные утраты давления в системе теплоснабжения могут быть определены по формуле [7]:
, кПа, (3.27)
где — утраты давления на источнике теплоснабжения, кПа, равные потере давления в теплообменном аппарате по нагреваемой воде = = 88 кПа;
— утраты давления в магистральном трубопроводе, кПа. = 3,6 кПа;
— утраты давления у пользователя, кПа. = 10кПа.
Расчёт насосов контура системы отопления производим в табличной форме и оформляем в таблицу 3.6.
Таблица 3.6 — Сводные данные по расчёту и подбору сетевого насоса контура системы отопления
№
Показатель
Ед.изм.
Значение
1
Начальные данные
1.1
Расход теплоносителя
м3/ч
22,67
1.2
Сопротивление в теплообменнике
кПа
88
1.3
Сопротивление магистрали
кПа
3,6
1.4
Сопротивление абонента
кПа
10
1.5
Суммарные утраты давления в контуре
кПа
105
1.6
Припас по напору
%
5
1.7
Напор насоса
м
10,5
2.1
Марка
Grundfos NB 32-125/130
2.2
Производительность
м3/ч
25,2
2.3
Напор
м
18,5
2.4
количество
шт
5
2.5
Частота
о/мин
2900
2.6
Мощность электропривода
кВт
2,2
3.7.3 Подбор подпиточного насоса
Поддержание неизменного давления и восполнения утечек теплоносителя осуществляется подпиточными насосами в оборотный трубопровод через автоматическое подпиточное устройство. Согласно [9] устанавливаем два подпиточных насоса, один из которых запасный. Расчёт и подбор оборудования ведётся в табличной форме (таблица 3.7).
Объём часовой утечки для закрытой системы теплоснабжения рассчитывается по уравнению [7]:
, , (3.28)
где Vсет — расчётный объём воды в системе теплоснабжения, м3 .
Расчётный объём воды в системе теплоснабжения определяется выражением [7]:
, м3 , (3.29)
где Vис — объём воды на источнике теплоснабжения, м3 . Равен объёму котловой воды. Vис = 23,64 м3 ;
Vтр — объём воды в системе трубопроводов термический сети, м3.
Приблизительно определяется по укрупнённым данным исходя из норм приложения Б [7]. Vтр =0,68·22,67=15,41 м3 ;
Vаб — объём воды в системе отопления пользователя, м3. Приблизительно определяется по укрупнённым данным исходя из норм приложения Б [7]. Vаб=0,68·8=5,44 м3 .
Статический напор подпиточного насоса определяется выражением:
, кПа, (3.30)
где Hзд — высота более высочайшего строения, м. Hзд = 15,5 м;
Hдоп — допустимое системы отопления с металлическими радиаторами Hдоп =600 кПа.
Требуемый напор подпиточного насоса определяется выражением:
, кПа, (3.31)
где ?Нхво — утраты давления в системе химводоподготовки, кПа. ?Нхво = 50 кПа
Таблица 3.7 — Сводные данные по расчёту и подбору подпиточных насосов
№
Показатель
Ед.изм.
1
2
3
4
1
Начальные данные
1.1
Объём воды в источнике
м3
23,64
1.2
Объём воды в трубопроводе
м3
15,41
1.3
Объём воды в системе пользователя
м3
5,44
1.4
Объём воды в системе теплоснабжения
м3
44,3
1.5
Величина утечки теплоносителя
м3/ч
0,32
1.6
Высота более высочайшего строения
м
15,5
1.7
Статический напор в системе теплоснабжения
кПа
168,7
1.8
Сопротивление в подпиточной полосы
кПа
50
1.9
Требуемый напор для насоса
кПа
211,8
1.10
Припас по напору
%
5
1.11
Напор насоса
м
22,2
2.1
Марка
Grundfos MQ 3-35
2.2
Производительность
м3/ч
2
2.3
Напор
м
25
2.4
количество (с запасным)
шт
2
2.7
Мощность электропривода
кВт
0,8
3.7.4 Подбор рециркуляционного насоса
Рециркуляционный насос устанавливается в котельной с водогрейным котлом для частичной подачи жаркой сетевой воды в трубопровод, подающий воду к водогрейному котлу. Схема подключения рециркуляционного контура котла приведена на рисунке 3.5.
Набросок 3.5 — Схема подключения рециркуляционного насоса контура
Производительность рециркуляционного насоса определяется из уравнения баланса смешивающихся потоков сетевой воды в оборотной полосы и жаркой воды на выходе из водогрейного котла (G13 , G23, G33, G43).
Не считая того, насос должен создавать напор, способный преодолеть гидравлическое сопротивление водогрейного котла. Запасные рециркуляционные насосы не предусматриваются.
Результаты подбора рециркуляционных насосов приведены в таблице 3.8.
Таблица 3.8 — Сводные данные по расчёту и подбору рециркуляционных насосов
№
Показатель
Ед.изм.
1
2
3
4
1
Начальные данные
1.1
Расход теплоносителя
м3/ч
1,62
1.2
Сопротивление в водяном контуре котла
кПа
0,75
1.3
Припас по напору
%
5
1.4
Напор насоса
м
0,1
2
Технические свойства
2.1
Марка
Grundfos UP 20-30 N
2.2
Производительность
м3/ч
3
2.3
Напор
м
2
2.5
количество (с запасным)
шт
2
2.7
Мощность электропривода
Вт
45
3.8 Система удаления дымовых газов
Дымовые трубы предусмотрены для отвода дымовых газов от термических установок в атмосферу.
3.8.1 Конструктивные индивидуальности
Систему удаления дымовых газов принимаем раздельной для всякого котла, состоящую из железных изолированных отдельностоящих, с несущей конструкцией ферменного типа дымовых труб.
Расчёт поперечника и высоты дымовых труб делается по методике, приведённой [7]. Расчёт ведётся для 2-ух периодов работы котельной: наибольшего зимнего и среднеотопительного.
3.8.2 Определение поперечников газохода и дымовой трубы
Действительное количество воздуха, нужного для сжигания горючего, определяется по выражению:
, , (3.32)
где ? — коэффициент излишка воздуха;
V0 — на теоретическом уровне нужное количество воздуха, , определяемое по формуле:
, (3.33)
где CO2 , H2 , O2 , H2S, CmHn — состав газообразного горючего по объёму, %.
Определение реального объёма дымовых газов, нужного для сжигания газообразного горючего делается по последующим уравнениям:
,, (3.34)
где — объём трёхатомных газов, ;
— объём водяных паров ;
— объём паров азота .
Объём трёхатомных газов определяется выражением:
, , (3.35)
Объём водяных паров определяется выражением:
, , (3.36)
Объём паров азота определяется выражением:
, , (3.37)
Суммарный расход горючего определяется выражением:
, , (3.38)
где QКА — термическая перегрузка на котёл, ;
QРн — низшая теплота сгорания горючего, ;
? — коэффициент полезного деяния котлоагрегата, %.
Действительный расход воздуха определяется по формуле:
, , (3.39)
Действительный объём товаров сгорания определяется формулой:
, , (3.40)
где tух — температура товаров сгорания (дымовых газов), °С.
Малый поперечник газохода определяется по выражению:
, мм, (3.41)
где w0 — скорость выхода дымовых газов из устья дымовой трубы. Принимается от 10 до 15 .
Фактический поперечник газохода и дымовой трубы принимаем как больший меж наименьшим поперечником газохода, определённым по выражению (3.41) и патрубком дымохода котлоагрегата.
Фактическая скорость дымовых газов в газоходе определяется выражением:
, , (3.42)
где d — фактический поперечник газохода (по типоразмеру производителя), м.
3.8.3 Расчёт высоты дымовой трубы по ПДК
Одним из определяющих характеристик высоты дымовой трубы является условие рассеивания дымовых газов до допустимой концентрации. Расчёт ведётся для выбросов оксидов азота и углерода.
Величина выбросов оксидов азота определяется по выражению:
, , (3.43)
где q4 — утраты теплоты с физическим недожогом, %;
— удельный выброс оксидов азота при сжигании горючего на 1 МДж теплоты, для природного газа рассчитывается по уравнению:
,, (3.44)
?к — коэффициент, учитывающий принципную систему горелок; принимается при сжигании газа для дутьевых горелок напорного типа — 2;
?? — коэффициент, учитывающий воздействие излишка воздуха на образование оксидов азота, принимается для газа — 1;
?t — коэффициент, учитывающий воздействие температуры воздуха, определяется по выражению:
, (3.45)
где tвн — температура воздуха в помещении, °С.
Величина выбросов оксидов углерода определяется по выражению:
, , (3.46)
где — удельный выброс оксидов углерода при сжигании горючего на 1 МДж теплоты, , определяется по таблице Б.7 приложения Б [7].
Малая высота дымовой трубы рассчитывается по последующей зависимости:
, м, (3.47)
где Mi — количество выбросов i-того загрязняющего вещества из дымовой трубы, ;
ПДКi — максимально допустимая наибольшая разовая концентрация i-того вредного загрязняющего вещества в приземном воздухе, , принимается по таблице 3 приложения Б [7];
— фоновые концентрации i-того загрязняющего вещества в районе расположения котельной, , принимается по таблице Б.5 [7];
A — коэффициент распределения температуры воздуха, зависящий от метеорологических критерий местности и определяющий условия горизонтального и вертикального рассеивания вредных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, принимается по таблице А.2 [7];
F — коэффициент скорости оседания вредных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, равный 1 для газообразных выбросов;
nдт — количество дымовых труб, шт;
?T — разность температур уходящих газов tух и температуры окружающего атмосферного воздуха tнв ,°С.
3.8.4 Расчёт высоты дымовой трубы
температура товаров сгорания на выходе из устья дымохода определяется с учётом остывания по длине трубы.
Остывание газов в трубе на 1 метр её высоты определяется по формуле:
, (3.48)
где В — коэффициент дымовой трубы, принимается 0,34 для изолированной железной трубы.
температура дымовых газов на выходе из трубы определяется по зависимости:
, °С, (3.49)
НgПДК — высота дымовой трубы по ПДК, м, определённая по зависимости (3.47).
Средняя рабочая температура дымовых газов определяется по зависимости:
, °С, (3.50)
Плотность дымовых газов и воздуха при рабочих критериях
, , (3.51)
где ?гну — плотность товаров сгорания при обычных критериях, для природного газа принимается ?гну =1,26 .
, , (3.52)
где ?вну — плотность воздуха. ?вну =1,293 ;
tос — температура окружающей среды, °С, принимается для наихудших критерий работы оборудования — средней температуры отопительного периода, принимается по таблице 3.1 [2].
Утраты давления в системе удаления дымовых газов определяются по формуле:
, кПа, (3.53)
где ? — коэффициент сопротивления трения. Для железных труб ? =0,02;
? — коэффициент местного сопротивления. Принимается по таблице Б.5;
L — длина рассматриваемого газохода, м;
d — фактический поперечник газохода, м;
wг — фактическая скорость в газоходе, .
3.8.5 Определение требуемой высоты трубы
Величина самотяги определяется по зависимости:
, кПа, (3.54)
где g — убыстрение вольного падения. g=9,81 ;
1,2-20% припас для обеспечения обычной тяги системы удаления дымовых газов.
, кПа, (3.55)
, кПа, (3.56)
где ?hreq — величина недостатка тяги, кПа;
h»m — разрежение на выходе из топки, нужное для предотвращения выбивания газов, кПа;
hКА — аэродинамическое сопротивление котла, кПа;
— сумма утрат давления в системе удаления дымовых газов для горизонтального и вертикального участка газохода, кПа.
Высота дымовой трубы для обеспечения нужной тяги определяется по зависимости:
, м, (3.57)
Расчёт ведётся в табличной форме и оформляется в таблицу 3.9.
Таблица 3.9 — Сводные данные по системе удаления дымовых газов
№
Показатель
Режимы теплопотребления
Ед.изм.
Макс. зимний
Средне-отопит
1
2
3
4
5
Аэродинамический расчёт высоты дымовой трубы
1
Начальные данные
1.1
Термическая перегрузка на котёл
4411,06
2120
Мкал/ч
1.2
КПД котлоагрегата
92
%
1.3
Аэродинамическое сопротивление котла
355
Па
1.4
Требуемое разрежение на выходе из котла
0,05
кПа
1.5
температура дымовых газов
175
160
°С
1.6
Температура внешнего воздуха
-32
-4,1
°С
1.7
температура воздуха в помещении
20
20
°С
1.8
Состав горючего:
1.8.1
Метан CH4
98,28
%
1.8.2
Этан C2H6
0,15
%
1.8.3
Азот N2
1,16
%
1.8.4
Углекислый газ CO2
0,35
%
1.9
Коэффициент излишка воздуха
1,1
—
1.10
Скорость газов в газоходе
10-15
м/с
1.11
Скорость газов в дымовой трубе
10-15
м/с
1.12
Плотность воздуха при н.у.
1,293
кг/м3
1.13
Плотность дымовых газов при н.у.
1,26
кг/м3
1.14
Утраты теплоты с недожогом
0
%
2
Расчётные данные
2.1
Определение поперечника газохода
2.1.1
На теоретическом уровне нужное количество воздуха
9,4
м3/м3
2.1.2
Действительное количество воздуха
10,34
м3/м3
2.1.3
Действительный объём дымовых газов
11,5
м3/м3
2.1.4
Теплота сгорания газа
8840
ккал/м3
2.1.5
Плотность природного газа
0,561
кг/м3
2.1.6
Суммарный расход горючего
46
39,54
м3/ч
Суммарный расход горючего
0,013
0,011
м3/с
2.1.7
Действительный расход воздуха
542
509
м3/ч
2.1.8
Действительный объём товаров сгорания
868
721
м3/ч
2.1.9
Малый поперечник газохода
175
160
мм
2.1.10
Фактический поперечник газохода
250
мм
2.1.11
Фактическая скорость газов в газоходе
4,9
4,1
м/с
2.2
Расчёт высоты дымовой трубы по ПДК
2.2.1
Коэффициент конструкции горелок
2
—
2.2.2
Коэффициент воздействия температуры воздуха
0,976
0,976
—
2.2.3
Коэффициент воздействия излишка воздуха
1
—
1
2
3
4
5
2.2.4
Удельный выброс оксидов азота
0,042
0,038
г/Мкал
2.2.5
Расчёт выбросов оксидов азота
0,008
0,006
г/с
2.2.6
Удельный выброс оксидов углерода
0,1
0,1
г/Мкал
2.2.7
Расчёт выбросов монооксида углерода
0,01
0,009
г/с
2.2.8
Коэффициент распределения температуры воздуха
140
140
—
2.2.9
Коэффициент скорости оседания вредных веществ в атмосферном воздухе
1
1
—
2.2.10
Малая высота дымовой трубы по оксиду азота
2,87
2,94
м
2.2.11
Малая высота трубы по монооксиду углерода
0,55
0,62
м
2.2.12
Высота дымовой трубы по ПДК
2,87
2,94
м
2.3
Расчёт высоты дымовой трубы
2.3.1
Коэффициент дымовой трубы
0,34
—
2.3.2
температура дымовых газов на выходе из дымовой трубы
173,9
158,4
°С
2.3.3
Средняя рабочая температура дымовых газов
174,45
159,2
°С
2.3.4
Плотность дымовых газов при рабочих критериях
0,769
0,796
кг/м3
2.3.5
Плотность воздуха при рабочих критериях
1,256
1,256
кг/м3
2.3.6
Длина газохода
2,72
м
2.3.7
КМС газохода
1,5
—
2.3.8
Коэффициент сопротивления трения
0,02
0,02
—
2.3.9
Суммарные утраты давления в газоходе
0,018
0,013
кПа
2.3.10
КМС дымовой трубы
0
—
2.3.11
Коэффициент сопротивления трения
0,02
—
2.3.12
Суммарные утраты давления в трубе
0,016
0,012
кПа
2.3.13
Величина самотяги
0,018
0,013
кПа
2.3.14
Проверка тяги дымовой трубы
0,405
0,406
кПа
2.3.15
Высота дымовой трубы по самотяге
11,65
15
м
2.4
Проверка высоты дымовой трубы по требованиям архитектурно-строительных норм
2.4.1
Высота близкорасположенного строения в радиусе 10 м
9
м
2.4.2
Нормативный припас
2
м
2.4.3
Малая высота
11
м
2.5
Фактическая высота дымовой трубы
2.5.1
Малая высота по ПДК, самотяге, высоте близкорасположенного строения и режимам теплопотребления
15
м
2.5.2
Фактическая высота (по типоразмерам производителя)
15
м
4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ГАЗОВОГО КОТЛА
4.1 Главные положения
Автоматизация — это комплекс технических, организационных и иных мероприятий, которые дают возможность производить производственные процессы без конкретного роли человека, но под его контролем. Автоматизация производственных действий приводит к повышению выпуска, понижению себестоимости и улучшению свойства продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, увеличивает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники сохранности.
В дипломном проекте разрабатывается автоматизация водогрейного жаротрубного котла мощностью 2500 кВт для работы на водянистом и газообразном горючем ЗИОСАБ-2500 компании «ЗИОСАБ». В согласовании с разделом «Автоматизация» составлена многофункциональная схема автоматизации, подобраны измерительные и регистрирующие приборы (температуры, давления, расхода), и автоматические регуляторы с исполнительными механизмами и регулирующими клапанами.
Задачей автоматизации является изменение расхода газа, отсечение подачи газа при погасании факела, защита технологического оборудования и управление с панели устройств.
Ниже приводятся проектные решения, которые разрешают решить задачки автоматизации на современном уровне развития. При всем этом учтены требования правил эксплуатации теплопотребляющих установок, что создаёт возможность проведения наладочных работ в период эксплуатации оборудования и технических средств автоматизации.
4.2 Контрольно-измерительные приборы
4.2.1 Местные приборы
Местные приборы, которые установлены конкретно на объекте, должны служить для эксплуатационной оценки устройств, также употребляться при наладке устройств косвенного преобразования.
В согласовании с правилами эксплуатации, на оборотном и подающем трубопроводах систем отопления, теплоснабжения установлены штуцеры для манометров и гильзы для термометров. Манометры создают измерение лишнего давления и перепада давлений. Употребляются манометры общего предназначения, показывающие типа ОБМ. Указатели температуры создают измерения температуры теплоносителя в подающем и оборотном трубопроводах. Установлены технические ртутные стеклянные указатели температуры типа ТТ.
4.2.2 Система автоматического контроля
Измерение расхода и количества термический энергии, отпущенной из источника тепла и потребленной теплопотребляющими установками, осуществляется комплексом измерительных устройств под общим заглавием тепломер. температура теплоносителя измеряется в границах: 36-130°С в подающем трубопроводе; 30-70°С в оборотном трубопроводе.
Измерение расхода теплоносителя осуществляется при помощи диафрагмы и дифманометра типа ДТ. Измерение температуры делается при помощи термопреобразователя сопротивления типа ТСП в качестве первичного устройства и логометра в качестве вторичного устройства. действие термопреобразователя основано на использовании зависимости электронного сопротивления проводника от температуры. Вторичный устройство — устройство, воспринимающее сигнал от первичного устройства либо передающего измерительного преобразователя, и модифицирующего его в форму, комфортную для восприятия измерительной инфы диспетчером и обслуживающим персоналом.
4.3 Сигнализация
В котле установлена автоматика, с помощью датчиков и терморегуляторов описывает Потребность системы в отоплении и включает газовую арматуру; вода, протекающая через котел, греется и с помощью циркуляционного насоса и поступает в теплообменник, где нагревает воду, циркулирующую в системе отопления. В помещении котельной предусмотрен сигнализатор ядовитых и горючих газов с датчиками метана и угарного газа и выдачей светового и звукового сигнала. На вводе газопровода в помещение котельной установлен входящий в набор сигнализатор запорный электромагнитный клапан для отключения подачи газа к котлу при загазованности в помещении. Сигнализаторы, контролирующие состояние загазованности, должны срабатывать при появлении в помещении концентрации газа, не превосходящей 20% от нижнего концентрационного предела распространения пламени.
4.4 Технологическая и аварийная защита
Аварийное отключение котла делается, если давления газа либо теплоносителя станет выше либо ниже установленных характеристик, при погасании факела в топке котла либо в случае остальных нарушений режима его работы.
защита от блокировки насоса врубается, если котел не работает ни на систему отопления, ни на систему ГВС в течение 24 часов попорядку, циркуляционный насос автоматом врубается на 10 секунд. Данная функция производится, если на котел подается электричество и котел включен.
В котле имеется предохранительный гидравлический клапан котлового контура. Данное устройство, настроенное на 0,4Мпа, установлено в котловом контуре и стравливает воду, если давление в данном контуре превосходит данное значение.
4.5 Автоматическое регулирование характеристик работы котла
Сигнал с датчика температуры теплоносителя на выходе из котельного агрегата сравнивается обработанным сигналом датчика внешнего воздуха. При рассогласовании результатов подаётся сигнал на изменение количества подаваемого в котёл горючего. Учёт температуры подаваемой и оборотной воды, также её расход определяются тепломером, установленным на трубопроводе системы отопления.
Для управления регулирующими органами используются однооборотные электронные исполнительные механизмы типа МЭО, которые предназначенны для плавного перемещения регулирующих органов. Исполнительные механизмы управляются от регулирующих устройств.
Исполнительные механизмы состоят из электродвигателя, редуктора, конечных выключателей, датчиков положения и руля ручного управления.
В данном дипломном проекте осуществляется регулирование давления газа, при помощи регулирующего устройства системы «Сапфир 22ДД» с дифференциально-трансформаторной схемой типа КСУ.
Поперечник проходного сечения регулирующего клапана определяется выражением [10]:
(4.1)
где KV — коэффициент пропускной возможности клапана и рассчитывается по выражению [10]:
(4.2)
где Q — расход газа, , определяемый по формуле 3.38;
Р1 — абсолютное давление газа, МПа;
?N — плотность природного газа при обычных критериях, ;
t1 — температура газа на входе в клапан, °С.
Тогда по формуле 4.2 выходит:
Из выражения 4.1 следует, что KVS будет равен:
По каталогам оборудования подбираем ближний больший коэффициент пропускной возможности клапана:
4.6 Список устройств
Основное оборудование автоматизации газового котла ЗИОСАБ — 2500 приведена в спецификации (таблица 4.1), метрологическая карта средств измерения автоматизации приведена (таблица 4.2).
Таблица 4.1 — Метрологическая карта средств автомат котла марки
№ п/п
Наименование оборудования
Пределы измерений
Спектр показания шкалы устройства
Длина шкалы
Стоимость деления устройства
Класс точности
Погрешность измерения
1
Указатель температуры биметаллический
-40…60°C
-40…+60°C
60°C
2
1,5
—
2
Термоманометр
0…0,4 МПа
0…0,4 МПа
1,0 МПа
0,02 МПа
2,5
—
3
Указатель температуры биметаллический
0…250°C
0…250°C
250°C
2
1,5
—
4
Термостат ограничения температуры
40…120°C
40…120°C
120°C
1 °C
1,5
—
5
Датчик температуры погружной
—
—
—
—
—
—
6
Тягонапоромер мембранный показывающий
-0,15…0,125 кПа
-0,15…0,125 кПа
—
0,05
1,5-
—
7
Напоромер мембранный
0…1,6 кПа
0…1,6 кПа
—
0,2
1,5
—
8
Напоромер мембранный
0…40 кПа
0…40 кПа
—
2
1,5
—
9
Манометр технический
0..0,6 кгс/см2
0..0,6 кгс/см2
1 кгс/см2
0,01
1,5
—
10
Манометр технический
0…2,5 кгс/см2
0…2,5 кгс/см2
—
0,01
1,5
—
11
Датчик реле-давления
—
—
—
—
—
—
12
Редуктор электронный
—
—
—
—
—
—
Таблица 4.2 — Спецификация на технические средства автоматизации газового котла
Позиция
Условное графическое изображение
Наименование
Кол-во
1
Указатель температуры биметаллический
3
2
Термоманометр
6
3
Указатель температуры биметаллический
3
15
Термостат ограничения температуры
3
4,5
Датчик температуры погружной
6
6
Тягонапоромер мембранный показывающий
3
7
Напоромер мембранный
3
8
Напоромер мембранный
3
9
Манометр технический
3
11
Манометр технический
3
12
Датчик реле-давления
3
14
Редуктор электронный
3
5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ОХРАНА ОКУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОВОЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
5.1 Сохранность жизнедеятельности при эксплуатации газовой распределительной установки
Обеспечение выполнения комплекса мероприятий возлагается на первого управляющего компании.
Графики технического обслуживания и ремонта газовых установок утверждаются основным инженером предприятия-владельца. На котельных, где газовое оборудование обслуживается по договорам, графики технического обслуживания должны быть согласованы с основным инженером (техническим директором) компании, выполняющего данные работы по договору.
На котельной, эксплуатирующей газовые устройства своими силами, обязана быть организована газовая служба. задачки газовой службы, структура и численность ее (зависимо от размера и трудности газового хозяйства) инсталлируются Положением о газовой службе, утвержденным управляющим компании, согласованным с местным органом муниципального надзора.
Установленные на газопроводах запорная арматура и компенсаторы должны подвергаться каждогоднему техническому обслуживанию и по мере необходимости — ремонту. Сведения о подмене задвижек, кранов, компенсаторов, также выполненных при серьезном ремонте работах должны заноситься в паспорт газопровода, а о техническом обслуживании — в журнальчик.
При эксплуатации ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) должны производиться:
* осмотр технического состояния в сроки, устанавливаемые аннотацией, обеспечивающие сохранность и надежность эксплуатации;
* проверка характеристик срабатывания предохранительных запорных и сбросных клапанов не пореже 1 раза в 2 месяца, также по окончании ремонта оборудования;
* техническое сервис — не пореже 1 раза в 6 месяцев;
* текущий ремонт — не пореже 1 раза в год, если завод-изготовитель регуляторов давления, предохранительных клапанов, телемеханических устройств не просит проведения ремонта в наиболее сжатые сроки;
* серьезный ремонт — при подмене оборудования, средств измерений, отопления, освещения и восстановлении строй конструкций строения на основании дефектных ведомостей, составленных по результатам осмотров.
]]>