Дипломная (вкр): Проект технического перевооружения системы теплоснабжения производственной базы

Необходимо организовать специальную газовую службу:

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

) проведения планово-предупредительных осмотров и ремонта газового оборудования,

) выполнения газоопасных работ в газовом хозяйстве;

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

2.3 Расчет газопроводов

Цель гидравлического расчета газопровода низкого давления - определение диаметров газопроводов, подводящих газ потребителям. Диаметры должны быть такими, чтобы суммарные потери давления до самого удаленного потребителя не превысили располагаемый перепад давлений [2].

Расход газа на один котел находим по формуле:

 (2.29)

где - мощность котла, кВт;

 - количество котлов, шт.;

 с - коэффициент единиц измерения, равный 1,163 Вт/м^{3 о}С;

- низшая рабочая теплота сгорания природного газа, равная 8000 ккал/м³;

 η - КПД котла, %,

)     Давление до теплогенераторной равно:

 (2.30)

где 0,1 МПа - атмосферное давление.

Определим диаметр газопровода до теплогенераторной:

 (2.31)

где  - расход газопровода, м³/ч;

 T - абсолютная температура, равная 273^оС;

t_вн. - внутренняя температура котельной, ^оС;

P - давление до теплогенераторной;

Ѵ - максимальная скорость газа низкого давления, равная 7 м/ч.

Принимаем газопровод до теплогенераторной низкого давления Ø57 х 3,5.

)     Давление после теплогенераторной равно:

 (2.32)

Определим диаметр газопровода после теплогенераторной:

где Ѵ - максимальная скорость газа низкого давления, равная 7 м/ч.

Принимаем газопровод после теплогенераторной низкого давления Ø89 х 4,0.

)     Определим диаметр газопровод к каждому котлу:

Принимаем газопровод к каждому котлу Ø57 х 3,5.

2.4 Расчет и подбор дымовой трубы

Дымовая труба - вертикальная труба для удаления в атмосферу газообразных продуктов сгорания топлива из котельных агрегатов. В небольших отопительных котельных дымовая труба предназначены для создания естественной тяги, под воздействием которой воздух для сгорания топлива поступает в топку, а дымовые газы удаляются из неё.

Дымоудаление от котлов осуществляется посредством дымовых теплоизолированных труб, изготовленных из нержавеющей стали марки AISI 304, внутренний диаметр 300мм. Высота дымовых труб 6,5 м от пола котельной.

Настоящий расчет произведен с целью уточнения диаметра и высоты дымовой трубы, с точки зрения наличия естественной тяги (самотяги). Самотяга трубы для устойчивой работы котлов должна быть выше сопротивления газоходов и трубы не менее, чем на 20%.

Исходные данные для расчета:

Производительность котла 0,012 Гкал/ч (0,0136 МВт).

К.П.Д котла 92 %.

Топливо - природный газ Q^н_р = 8000 ккал/м³.

Температура наружного воздуха -31⁰С.

Конфигурация газохода: от котлов прямолинейный участок L = 2,76 м с входом в дымовую трубу под углом 45⁰.

Потеря температуры в дымовой трубе по усредненным данным 0,1 ⁰С/п.м.

Требуемая тяга за котлом равна 0.

Расчет:

.     Определяем объем дымовых газов по формуле

 (2.33)

где G_г. - расход газа, равен 5,81 м³/ч = 0,0016 м.куб/сек.;

 t_ух.г. - температура уходящих газов, равная 185⁰С,

2.   Определяем площадь сечения выхода дымовых газов по формуле:

 (2.34)

где D - диаметр дымовой трубы, м.

.     Определяем скорость дымовых газов в дымовой трубе по формуле:

 (2.35)

где F - площадь сечения выхода дымовых газов, м/c.

.     Определяем удельный вес дымовых газов на выходе из трубы:

 (2.36)

где γ₀ - удельный вес для сухого воздуха при давлении 760 мм.рт.ст и температуре 0⁰С, равный 1,29 кг/м³;

 t_ух.г. - температура уходящих газов, равная 185⁰С.

.     Определяем плотность дымовых газов на выходе из трубы:

 (2.37)

где  - плотность для сухого воздуха при давлении 760 мм.рт.ст и температуре 0⁰С, равная 0,132 кгс·сек²/м⁴;

t_ух.г. - температура уходящих газов, равная 185⁰С.

.     Определяем местные сопротивления:

)     динамическое давление:

 (2.38)

где ω - скорость дымовых газов в дымовой трубе, м/с;

γ - удельный вес дымовых газов на выходе из трубы, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м²/с.

)     сопротивление отвода:

 (2.39)

где h_d - динамическое давление, мм.вод.ст;

ζ - коэффициент местного сопротивления отвода, равный 0,25.

)     сопротивление входа в дымовую трубу под углом 45⁰:

 (2.40)

где h_d - динамическое давление, мм.вод.ст;

ζ - коэффициент местного сопротивления при входе под углом 45⁰, равный 0,5.

)     сопротивление выхода из дымовой трубы:

 (2.41)

где h_d - динамическое давление, мм.вод.ст;

ζ - коэффициент местного сопротивления при выходе, равный 1,0.

 (2.42)

где ω - скорость дымовых газов в дымовой трубе, м/с;

 ρ - плотность дымовых газов на выходе из трубы, кг/м³;

 H_тр. - длина прямолинейного горизонтального газохода, равная 2,76 м;

 L - высота дымовой трубы (от места ввода до устья), равная 6,5 м.

.     Определяем суммарное сопротивление газового тракта:

 (2.43)

где ∆h_отв. - сопротивление отвода, мм.вод.ст.;

 ∆h_вх. - сопротивление входа в дымовую трубу под углом 45 ⁰С, мм.вод.ст.;

∆h_вых. - сопротивление выхода из дымовой трубы, мм.вод.ст.;

∆h_тр. - сопротивление трения в газоходе и дымовой трубе, мм.вод.ст.;

.     Определяем самотягу дымовой трубы:

 (2.44)

где H_тр. - длина прямолинейного горизонтального газохода, равная 2,76 м;

 ρ_н.в. - плотность наружного воздуха, кг·см²/м⁴;

 ρ - плотность дымовых газов на выходе из трубы, кг/м³.

.     Определяем перепад полных давлений по газовому тракту:

 (2.45)

где S_тр. - cамотяга дымовой трубы, мм.вод.ст.;

Σ ∆h - суммарное сопротивление газового тракта, мм.вод.ст.

Вывод: Превышение самотяги над суммарным (полным) сопротивлением газового тракта выше нормативного значения .

Дымоудаление от котлов осуществляется посредством дымовых теплоизолированных труб, изготовленных из нержавеющей стали марки AISI 304, внутренний диаметр 300мм. Высота дымовых труб 6,5 м от пола котельной.

3. Технико-экономическая оценка газовой котельной

.1 Общие положения

Системы автономного теплоснабжения в настоящее время приобретают все большую популярность, в том числе и газовые котельные.

Отопление газом на сегодняшний день остается наиболее востребованным и распространенным. А потому газовые котельные продолжают свое триумфальное шествие - их массовое использование непрестанно растет.

Природный газ является самым распространенным, экологически чистым и доступным видом топлива в нашей стране. Он обеспечивает высокий КПД устройств, работающих на нем, и необходимое качество теплоснабжения, поэтому котельные на газе пользуются большим спросом. Основная их задача - обеспечение тепловой энергией и горячей водой объектов социального, промышленного и сельскохозяйственного назначения [2].

Оборудование для котельных выпускается как на отечественных, так и на европейских предприятиях. Причем работает оно на газе как высокого, так и низкого давления. Газовые котельные включают в себя энергоустановку и дополнительное оборудование, расположенные в одном техническом помещении. Их основное преимущество заключается в удобстве эксплуатации и высокой экономичности. Такие установки, как правило, комплектуют приборами учета газопотребления. По желанию можно оснастить котельную счетчиками для контроля потребления тепловой и электроэнергии, а также воды.

Тепло вырабатывается в необходимых количествах, благодаря чему потребители экономят, не теряя в качестве тепло- и водоснабжения. Современные котельные на газе полностью автоматизированы, оснащены аварийной сигнализацией и не требуют непрерывного контроля обслуживающего персонала.

Стремительное расширение и развитие городской инфраструктуры служит толчком к массовому использованию котельных установок на газе и отказу от центрального теплоснабжения. Этому способствует сочетание относительно невысокой стоимости получаемого тепла и хорошей производительности, побуждающее как жилой сектор, так и отдельные предприятия задумываться о децентрализации и переходе на газовые котельные установки автономного типа.

В нынешних условиях они являются оптимальным решением вопроса снабжения теплом и удовлетворения потребностей в горячей воде различных объектов. Кроме того, подобные установки отличаются безопасной и длительной эксплуатацией. А возможность самостоятельного управления поступлением тепла и контроля расходов позволит не зависеть от коммунальных служб и снизить затраты.

Газовые установки уже широко используются во многих отраслях для снабжения горячей водой и тепловой энергией административных сооружений, строительных площадок, культурно-спортивных комплексов, жилых зданий, сельскохозяйственных объектов и железной дороги [3].

Такая котельная способна работать на газе следующих видов:

-           природный;

-    сжиженный;

-    попутный нефтяной.

3.2 Достоинства современных установок на газе

. Удобство и экономичность. Подобные агрегаты не привязаны к устаревшим коммуникациям и производят нужное количество недорогой тепловой энергии. Например, 1 кВт такой энергии, поступившей от котельной установки модульного типа, оборудованной двухконтурными котлами на газе, стоит существенно меньше, чем 1 кВт, получаемый из централизованной системы отопления.

. Высокий КПД. Современные газовые котельные считаются лучшими по показателю КПД, который достигает 95%. Их качество обеспечения теплом также признано идеальным.

. Экологичность. Котельные установки используют природный газ - экологически безопасное и чистое топливо. При эксплуатации агрегатов на нефтедобывающих предприятиях в качестве топлива возможно потребление попутного нефтяного газа. Сгорание газа наносит весьма скромный ущерб экологии, соответственно, котельные, работающие на нем, по безопасности для окружающей среды - наиболее предпочтительное отопительное оборудование.

. Сравнительно небольшие габариты. У газовых модульных агрегатов достаточно маленькие размеры по сравнению с котельными других видов.

. Мобильность. Это возможность свободного перемещения установок в любое место эксплуатации.

3.3 Автоматизация котельной

Автоматизация котельной модульной установки на газе позволила значительно сократить затраты на обслуживание. Оборудование, используемое в ней, функционирует автономно - в обязанности персонала входит только наблюдение и контроль. А эксплуатация агрегата облегчается благодаря тому, что производитель обеспечивает полную заводскую комплектацию.

Автономные газовые котельные в базовой комплектации содержат следующее оборудование:

-           водогрейный или паровой котел

-    горелка

-    линия подачи (включает термозапорный и отсекающий электромагнитный клапаны)

-    насосы газовой сети

-    устройства КИПиА

-    система безопасности

3.4 Технико-экономическое обоснование использования газовой котельной

Проанализировав стоимость проектных работ, монтажа, оборудования и строительных материалов, определяем ориентировочную стоимость газовой котельной. Все данные сведены в таблицы 3.8, 3.9, 3.10.

Таблица 3.8 - Калькуляция

Таблица 3.9 - комплектующие: оборудование и материалы