Теплоснабжение микрорайона в городе Ижевск

Теплоснабжение микрорайона в городе Ижевск

Введение

За сто лет развития российская система теплоснабжения стала самой большой в мире. Система теплоснабжения страны состоит из примерно пятьдесят тысяч локальных систем теплоснабжения, обслуживаемых семнадцать тысяч предприятий теплоснабжения, в том числе ТЭЦ и котельные.

Концепция развития теплоснабжения в дальнейшем должна разрабатываться на базе промышленно - жилых агломераций, объединяющих живущих в них людей для решения общих (для агломерации) социальных и народнохозяйственных задач с соответствующей разработкой методического аппарата и расчетного инструментария. Промышленные предприятия получают пар для технологических нужд и горячую воду как для технологии, так и для отопления и вентиляции.

Централизованное теплоснабжение может осуществляться от крупных котельных или ТЭЦ. Оно является одним из направлений теплофикации. Для ТЭЦ и котельных, сетевых районов повышение качества труда означает достижение бездефектности работы. Для этого надо выполнять целую систему мероприятий, к которым относится повышение квалификации, тренировка персонала, система профилактических ремонтов.

Цель курсового проекта является расчет обеспечения подачи тепловой нагрузки к потребителям микрорайона в городе Ижевск.

1. Общая часть

.1 Определение системы теплоснабжения

В качестве источника системы теплоснабжения котельная, также может и быть и ТЭЦ. Котельная это сооружение, в котором осуществляется нагрев рабочей жидкости (вода) для системы отопления или пароснабжения, распложенное в одном техническом помещении.

От котельной проходит двухтрубная система. Она состоит из подающего и обратного теплопровода, она является самой распространенной системой.

Способ присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения является открытой, так как водоотбор осуществляется из тепловых сетей.

По способу присоединения системы вентиляции и отопления к системе теплоснабжения является зависимой, так как вода из тепловых сетей непосредственно поступает в нагревательные приборы систем отопления и вентиляции.

По виду присоединения систем отопления к системе теплоснабжения является зависимое присоединение к элеватору, потому что элеватор нужен для снижения температуры.

.2 Выбор типа прокладки тепловой сети, строительных конструкций и оборудования

Вопрос о типе прокладки (надземная или подземная) решается с учетом местных условий и технико-экономических показателей. В жилых районах любого города, исходя из архитектурных соображений, применяются, как правило, подземная прокладка тепловых сетей.

Современные теплопроводы должны удовлетворять следующим основным требованиям:

высокое и устойчивое в эксплуатационных условиях тепло- и влаго-сопротивление теплоизоляционной конструкции.

индустриальность и сборность. Возможность изготовления на заводах и строй-дворах всех основных деталей, укрупненных до пределов, определяемых типом и мощностью подъемно - транспортных средств. Сборка теплопроводов на трассе из готовых элементов.

возможность механизации всех трудоемких процессов строительства и монтажа.

Подземный способ прокладки подразделяется на два типа: канальная и бесканальная.

Данным типом подземной прокладке трубопровода является канальная прокладка, она имеет ряд положительных свойств отвечающих специфическим условием работы горячих трубопроводов. Каналы являются строительной конструкцией, ограждающей теплопроводы и тепловую изоляцию от непосредственного контакта с грунтом, оказывающим на них как механическое, так и электрохимическое воздействие.

2. Специальная часть

.1 Характеристика района теплоснабжения. Исходные данные для проектирования

Климат в городе Ижевск умеренно-континентальный, с коротким теплым летом и продолжительной холодной зимой, среднегодовые показатели: температура 3 ^оС, скорость ветра 3,6 м/с, влажность воздуха 76 ^о/_о.

Город располагается в Восточной части Восточно-Европейской равнины, в междуречье Витки и Камы, на несудоходной реке Иж.

Город известен в стране и мире производством качественных сталей.

Таблица 1 - Наименование потребителей теплоты

Климатические данные определяются по таблице, и представляется в таблице 2.

Таблица 2 - Климатические данные города

Продолжительность стояния температур определяется по таблице, и представляется в таблице 3.

теплоснабжение микрорайон тепловая сеть

Таблица 3 - Продолжительность стояния температур

Средняя температура по месяцам в проектируемом населенном пункте определяется по таблице (Приложение VII) и представляется в таблице 4.

Таблица 4 - Средняя температура по месяцам

.2 Разработка плана тепловой сети и выбор схемы трассы

Тепловая сеть - это система прочно и плотно соединительных между собой участков теплопроводов, по которым теплота с помощью теплоносителя транспортируется от источника к тепловым потребителям.

При проектировании сетей от одного источника теплоснабжения рекомендуется, как правило, выбрать простую радиальную сеть с постепенным уменьшением диаметра по мере удалении от станции и снижении тепловой нагрузки. Такая сеть является наиболее дешевой по начальным затратам, требует наименьшего расхода металла на сооружение и весьма проста в эксплуатации. Трассы прокладываются вдоль дороги с уклоном 0,002.

Расчетная схема трасы представлена в приложении Б.

.3 Расчет тепловых нагрузок

.3.1 Определяется расход тепла на отопление , кВт, по формуле

 (1)[1]

где  - удельная отопительная характеристика, Вт/(м³К),

 - наружный строительный объем, м³,

 - температура в нутрии помещения, ⁰С,

 - температура наружного воздуха для системы отопления, ⁰С

.3.2 Определяется расход тепла для вентиляции , кВт, по формуле

 (2)[1]

где  - удельный расход тепла на вентиляцию, Вт/,

 - температура внутри помещения, ⁰С,

 - температура наружного воздуха для вентиляции, ⁰С

.3.3 Определяется расход тепла на горячее водоснабжение, , кВт, по формуле

  (3)[1]

где К - коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды,

 - количество потребителей, чел,

 - норма расхода воды, л/сут,

 - температура горячей воды, ⁰С,

 - температура холодной воды, ⁰С,

 - теплоемкость воды, кДж/, кДж/

Расчет тепловых нагрузок произведен для одного объекта, для остальных объектов расчет производится аналогично, и результаты сводятся в таблицу 5.

Таблица 5

.4 Расчет годовых расходов тепла

.4.1 Определяется средний расход тепла на отопление , МВт, по формуле

 (4)[1]

где  - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, ⁰С

.4.2 Определяется годовой расход тепла на отопление , МВт, по формуле

, (5) [1]

где  - продолжительность отопительного сезона, сутки

.4.3 Определяется средний расход тепла на вентиляцию , МВт, по формуле

 (6) [1]

.4.4 Определяется годовой расход тепла на вентиляцию , МВт, по формуле

 (7) [1]

.4.5 Определяется средний расход тепла на горячее водоснабжение , МВт, по формуле

 (8) [1]

где  - температура холодной воды летом, ⁰С, ;

 - температура холодной воды зимой, ⁰С,

 - коэффициент, учитывающий снижение расхода теплоты на горячее водоснабжение в летний период,

.4.6 Определяется годовой расход тепла на горячее водоснабжение , МВт, по формуле

 (9) [1]

.4.7 Определяется суммарный годовой расход тепла , МВт, по формуле

 (10) [1]

.5 Расчет и построение графика потребления тепла

Для определения годового расхода тепла, экономичного режима работы оборудования и составления графиков его ремонта используют график расхода тепла по продолжительности. Этот график строят на основании длительности стояния температур наружного воздуха и суммарного расчетного расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

.5.1 Определяется среднемесячный расход тепла на отопление , МВт, по формуле

 (11) [1]

где  - средняя температура наружного воздуха за месяц, ⁰С

.5.2 Определяется среднемесячный расход тепла на вентиляцию , МВт, по формуле

 (12) [1]

.5.3 Определяется среднемесячный расход тепла на горячее водоснабжение , МВт, по формуле

 (13) [1]

.5.4 Определяется суммарная среднемесячная нагрузка , МВт, по формуле

 (14) [1]

Расчет среднемесячных нагрузок выполнен для января, для остальных месяцев расчет производится аналогично, результаты сводятся в таблицу 6

Таблица 6

.6 Регулирование отпуска тепла. Температурный график качественного регулирования

В данном курсовом проекте применяется качественное регулирование отпуска теплоты, то есть регулирование осуществляется изменением температуры воды в подающем теплопроводе.

.6.1 Определяется температура сетевой воды в падающем теплопроводе , ⁰С, по формуле

 (15) [1]

где  - температура в падающем теплопроводе, ,

 - температура воды в обратном теплопроводе,

 - среднемесячная температура наружного воздуха,

2.6.2 Определяется температура обратной сетевой воды , , по формуле

 (16) [1]

Расчет температур воды в подающем обратном трубопроводах выполнен для января, расчет для других месяцев производится аналогично, результаты сводятся в таблицу 7

Таблица 7

Температурный график качественного регулирования представлен в приложении Д.

2.7 Разработка схемы ИТП, расчет и подбор элеватора

Тепловой пункт является связующим звеном между тепловой сети и системами потребления теплоты. ТП служит для приема подготовки теплоносителя подачи его в системы теплопотребления, а так же возврата использованного теплоносителя в тепловую сеть.

ТП из которого теплоноситель подается на группу зданий называется ЦТП.

В состав оборудования ТП входят:

запорная арматура;

грязевики, для защиты систем отопления от загрязнения;

элеваторы, для снижения температуры воды перед отопительными системами;

центробежные насосы;

водоподогреватели;

приборы контроля;

В данном курсовом проекте производится расчет элеватора.

.7.1 Определяется коэффициент смешения элеватора , по формуле

, (17) [1]

где  - температура смешанной воды после элеватора, ,  [2];

.7.2 Определяется требуемая разность напора в попадающем и обратном трубопроводе , м, по формуле

, (18) [1]

где  - потери напора в системе отопления, м,  [2];

.7.3 Определяется массовый расход сетевой воды , т/ч, по формуле

 (19) [1]

.7.4 Определяется диаметр горловины элеватора , мм, по формуле

 (20) [1]

.7.5 Определяется диаметр сопла , мм, по формуле

 (21) [1]

Расчет выполнен для жилого дома. Для остальных объектов расчет производится аналогично, результаты сводятся в таблицу 8.

Таблица 8

Данные элеваторов приведены в таблице 9.

Таблица 9

.8 Гидравлический расчет тепловой сети

Гидравлический расчет является одним из важнейших разделов проектирования и эксплуатации тепловой сети.

В задачи гидравлического расчета входит:

определение диаметров трубопроводов;

определение падения давления (напора);

установление величин давлений (напоров) в различных точках сети;

увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.

.8.1 Определяем расход теплоносителя на участке G, кг/с, по формуле

, (22) [1]

.8.2 Определяется диаметр трубопровода , мм,

.8.3 Определяется скорость теплоносителя W, м/с, W=0,79 м/с

.8.4 Определяется удельное падение давления на участке R, Па/м, R=26,9 Па/м

.8.5 Определяются потери давления по длине ∆p_л, Па, по формуле

, (23) [1]

где  - длина участка, м

.8.6 Определяется эквивалентная длина участка , м, по формуле

 (24) [1]

.8.7 Определяются потери давления на местные сопротивления , Па, по формуле

 (25) [1]

.8.8 Определяются полные потери давления на участке , Па, по формуле

  (26) [1]

.8.9 Определяются потери напора на участке , м, по формуле

, (27) [1]

где  - плотность воды, кг/м³,  =946,3 кг/м³ [3]

 - ускорение свободного падения, м/с²,  =9,81 м/с²

Гидравлический расчет произведен для участка 0-1. Расчет для других участков производится аналогично, результаты заносятся в таблицу 10.

Таблица 10

2.9 Построение пьезометрического графика

.9.1 Определяется длина магистрали ℓ, м, по формуле

 (28) [1]

.9.2 Определяются потери напора в подающей (обратной) магистрали  (), м, по формуле

  (29) [1]

.9.3 Определяется полный напор , м, по формуле

, (30) [1]

где  - предварительный напор на всасывающей части сетевого насоса, м, =20 м [2]

 - потери напора в источнике, м, =35 м [2]

 - потери напора у абонента, м, =20 м [2]

Пьезометрический график представляется в приложении З.

2.10 Подбор сетевых и подпиточных насосов.

.10.1 Определяется производительность сетевого насоса , т/ч, по формуле

, (31) [1]

где  - расход тепла на участке 0 - 1.

.10.2 Определяется напор сетевого насоса , м, по формуле

 (32) [1]

По полученным данным принимаются к установке два сетевых насоса марки ДНС 180-85, один из них резервный. Техническая характеристика насоса приведена в таблице 11.

Таблица 11 - Техническая характеристика сетевого насоса

.10.3 Определяется расход воды на горячее водоснабжение , кг/с, по формуле

 (33) [1]

.10.4 Определяется производительность подпиточного насоса , т/ч, по формуле

 (34) [1]

Таблица 12 - Техническая характеристика подпиточного насоса

.11 Выбор изоляции

Выбор толщины изоляции определяется техническими и технико - экономическими соображениями.

Основные технические соображения, которыми руководствуются при выборе толщины изоляции, заключаются в следующем:

Обеспечение заданной температуры теплоносителя в отдельных точках тепловой сети. Это условие предъявляется обычно к паропроводам в тех случаях, когда, должна быть гарантирована подача перегретого пара отдельным абонентам.

выдерживание нормированных теплопотерь, которые в ряде случаев задаются управлением энергетической системы;

непревышение заданной температуры поверхности изоляции. При прокладке теплопровода в рабочих помещениях или в проходных каналах предельная температура поверхности определяется в 40 - 50 ⁰С условиями техники безопасности. В некоторых случаях предельная температура поверхности задается из условий защиты от разрушения наружной оболочки изоляции.

Представляется техническая характеристика выбранного материала в таблице 13.

Таблица 13 - Техническая характеристика изоляции

Таблица 14 - Техническая характеристика покровного материала

2.11.1 Определяется толщина изоляции, , мм, по формуле

, (35) [1]

где d_н - наружный диаметр теплопровода, мм

 - коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/(мК)

 - норма плотности теплового потока, Вт/м,

Для остальных трубопроводов расчет изоляции производится аналогично, результаты расчета сводятся в таблицу 15.

Таблица 15 - Толщина тепловой изоляции

.12 Выбор и расстановка опор

Опоры являются ответственными деталями теплопровода. Опоры воспринимают усилия от трубопроводов и передают их на несущие конструкции или грунт.

При сооружении теплопроводов применяются опоры двух типов: подвижные и неподвижные.

Неподвижные опоры фиксируют положения трубопровода и воспринимают усилия возникающее в результате температурных деформаций.

Подвижные опоры воспринимают массу трубопровода и обеспечивают ему перемещение вследствие температурных удлинений.

В данном курсовом проекте используется лобовые неподвижные опоры.

Расстояние между неподвижными опорами выбираются в зависимости от диаметра и параметров теплоносителя и заносятся в таблицу 16.

Таблица 16 - Расстояние между опорами

.13 Расчет компенсаторов для главной магистрали

Способы компенсации температурных удлинений, применяемые в тепловых сетях, весьма разнообразны.

По своему характеру все компенсаторы могут быть разбиты на две группы: осевые и радиальные.

Осевые компенсаторы применяются для компенсации температурных удлинений прямолинейных участков трубопровода.

Радиальная компенсация может быть использована при любой конфигурации трубопровода.

В данном курсовом проекте используется П - образный компенсатор.

.13.1 Определяется расчетное тепловое удлинение ∆ℓ, мм, по формуле

, (36) [1]

где  - коэффициент теплового удлинения материала, мм/м⁰С,

 мм/м ⁰С [2];

 - расстояние между неподвижными опорами, м

В зависимости от величины расчетного теплового удлинения, по номограмме определяем размеры компенсатора в соответствии с рисунком 1.

В - спинка; Н - вылет; Н₁, Н₂ - неподвижные опоры.

Рисунок 1 - Компенсатор

Таблица 17 - Размеры компенсатора

.14 Водоподготовка и водно - химический режим

Для теплосети с открытым водоразбором обработанная вода должна отвечать требованиям для воды хозяйственно-питьевого назначения, качество которой регламентируется СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» (а ранее и ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»). Например, величина общей жесткости не должна превышать 7 мг-экв/л, железа общего - 0,3 мг/л, значение рН невыше 9,0.

Данная котельная производит до 300 м3/час воды для отопления и ГВС всего города. Система отопления является открытой, т.е. вода после подготовки и нагрева напрямую поступает к потребителям - в дома и квартиры жителей города. Технология подготовки воды для ГВС заключалась в Н - катионировании с «голодной» регенерацией на сульфоугле (производительность по очищенной воде до 260 м3/час), либо сильнокислотном катионите КУ2-8 с последующим умягчением части воды для подпитки паровых котлов на установке двухступенчатого Na-катионирования (производительность по очищенной воде 40 м3/час). Фильтровальное, насосное оборудование, запорная арматура, трубопроводы и т.п. цеха ХВО данной котельной не подвергались капитальному ремонту либо замене в течение последних 20 лет, вследствие чего их изношенность достигла критического уровня.

Заключение

В курсовом проекте разработана система теплоснабжения для микрорайона города Новгорода, которая обеспечивает бесперебойную подачу тепла по всем потребителям данного микрорайона.

Посчитаны годовой расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, суммарный расход для всех потребителей микрорайона составляет 13238,71.

По данным гидравлического расчета выбраны диаметры трубопроводов, а также посчитаны потери напора на магистрали.

Построили пьезометрический график, для этого мы определили длину магистрали, потери напора и полный напор.

К установке принято не менее двух сетевых насосов марки ДНС 180-85 и также к установке принять не менее двух подпиточных насосов марки ДНС 60-50.

Для уменьшения тепловых потерь в качестве изоляционного материала выбираем Маты и ваты из супертонкого волокна без связуючего, ТУ 21 РСФСР 224-87. А в качестве покровного материала выбираем Стеклотекстолист конструкционный КАСТ-В, ГОСТ 10292-74Е.

В зависимости от диаметра и параметра теплоносителя определили расстояние между неподвижными опорами.

Произвели расчет компенсаторов для главной магистрали.

Все это обеспечивает качественную и экономичную работу системы теплоснабжения в городе Ижевске.

Список использованных источников

1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергоатомиздат, 2006.

. Голубков Б.Н. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий.-М.:Энергия, 1979.

. Ривкин С.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. -М.: Энергоатомиздат, 1984.

. Кострикин Ю.М. Водоподготовка и водно - химический режим энергообъектов.-М.: Энергоатомиздат, 1990.

. СниП 2.04.07-86 Тепловые сети.

. СниП 2.04.05-86 Отопление, вентиляция и кондиционерование.

. СниП II-34-76 Горячее водоснабжение.

. СниП 2.01.01-81 Строительная климатология и геофизика.

. СниП 2.04.14-88 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов.