Газоснабжение автономной котельной

Запроектировать систему снабжения природным газом встроенной котельной, предназначенной для производства тепла на нужды отопления административного здания, и систему удаления дымовых газов. Здание находится в г. Санкт-Петербурге. План котельной показан на рис. Снабжение осуществляется природным газом Северо-Уренгойского месторождения. Источник газоснабжения – шкафной газорегуляторный пункт, давление после ШРП ‑ 4,4 кПа. Удаление дымовых газов осуществляется через существующую кирпичную дымовую трубу размером 410410 мм и высотой 30 м.

Для определения расхода газа котельной необходимо произвести расчет теплопотерь отапливаемого здания, который производится по укрупненным показателям.

Ориентировочное значение теплопотерь, Вт, через ограждающие конструкции здания определяются при оценке нагрузок тепловых сетей:

, (1)

где а – коэффициент учета района строительства здания, определяемый по формуле (1); q – удельная тепловая характеристика здания, кВт/(м³∙С); V_н – объем отапливаемой части здания по внешнему обмеру от поверхности земли, м³; V_н=22176 м³; t_в – температура воздуха в помещениях здания, t_в=18 ºС; t_н – расчетная температура наружного воздуха, для Санкт-Петербурга t_н=-26 ºС.

Коэффициент учета строительства здания:

(2)

Вт

Рис.1 План котельной административного здания

Рис.2 Расположение газопроводов

Для теплоснабжения административного здания принимаются два водогрейных котла (один резервный) “De Ditrich” с газовыми горелками WG 2-Z-L-N теплопроизводительностью 670 кВт.

Котлы оборудуются автоматикой регулирования и автоматикой безопасности, которая обеспечивает прекращение подачи газа при погасании пламени горелки, при понижении или повышении давления газа в сети, при отсутствии тяги, при прекращении энергоснабжения, при нарушении вентиляции. Для контроля над превышением предельно-допустимых концентраций оксида углерода и метана в помещении котельной устанавливаются сигнализаторы загазованности.

Дымовые газы от котлов отводятся через проектируемые металлические газоходы от каждого котла и существующую дымовую трубу. Вентиляция котельной приточно-вытяжная с естественным побуждением, рассчитанная на трехкратный воздухообмен и воздух на горение.

Рабочее освещение осуществляется светильниками с лампами накаливания, аварийное освещение электрическими фонарями с аккумуляторами или сухими элементами.

Гидравлический расчет газопроводов выполняется по методу расчета тупиковых сетей низкого давления.

Расход газа на котел, м³/ч, определяется по формуле

(3)

где Q – теплопроизводительность котла, МВт;

– теплота сгорания газа, МДж/м³;

η – КПД котла.

По заданному составу газа определяется низшая теплота сгорания (см. прил 2.):

МДж/м³

Дымовая труба котельной предназначена для удаления топочных дымовых газов и рассеивания вредных соединений, содержащихся в продуктах сгорания в атмосферном воздухе, с целью снижения их концентрации в атмосфере на уровне дыхания до необходимого значения. Дымовая труба создает естественную тягу, и движение газов происходит вследствие разности плотностей окружающего холодного воздуха и горячих продуктов сгорания.

Поступление воздуха в котел и дальнейшее движение продуктов сгорания по газовому тракту обеспечиваются естественной тягой в дымовой трубе. Весь газовый тракт и топка котла находятся под разрежением. Разрежение в топке, соответствующее ее сопротивлению, следует поддерживать для исключения возможности выхода продуктов сгорания в котельный зал через неплотности котла. В котел “De Ditrich” с газовой горелкой WG2-Z-L-N воздух подается принудительно с помощью дутьевого вентилятора, а суммарное сопротивление воздушного и газового трактов преодолевается давлением, создаваемым дутьевым вентилятором. Вентилятор поставляется в комплекте с горелкой.

Плотность газа при любых условиях:

(4)

где – плотность дымовых газов, кг/м³, при средней температуре.

, (5)

где j – доля компонента в составе газа.

; ;

; ;

кг/м³.

Аэродинамическое сопротивление котельной установки, Па, определяется по формуле:

(6)

Сопротивление котла “De Ditrich” составляет 68,8 Па. Значение потерь давления на данном участке тракта, Па, определяется как сумма потерь давления на трение и местные сопротивления:

(7)

где  – коэффициент гидравлического трения;  – сумма коэффициентов местных сопротивлений; _ср – средняя плотность дымовых газов, кг/м³, определяемая по формуле (4); – средняя скорость движения дымовых газов, м/с, определяемая по формуле:

(8)

где t_ср – средняя температура дымовых газов, С, (принимается равной температуре уходящих газов t_ух=190 С); – объём продуктов сгорания при сжигании газа, м³/ч, определяемый по формуле (9); F_жс – площадь живого сечения тракта, м², определяемая по формуле (10).

Объем продуктов сгорания, м³/ч:

(9)

Площадь живого сечения газового тракта, м²:

для круглого сечения

(10)

Для теплоснабжения административного здания принимаются два водогрейных котла (один резервный) “De Ditrich” с газовыми горелками WG 2-Z-L-N теплопроизводительностью 0,67 МВт.

Котлы оборудуются автоматикой регулирования и автоматикой безопасности, которая обеспечивает прекращение подачи газа при погасании пламени горелки, при понижении или повышении давления газа в сети, при отсутствии тяги, при прекращении энергоснабжения, при нарушении вентиляции. Для контроля над превышением предельно допустимых концентраций оксида углерода и метана в помещении котельной устанавливаются сигнализаторы загазованности.

Дымовые газы от котлов отводятся через проектируемые металлические газоходы от каждого котла и существующую дымовую трубу. Вентиляция котельной приточно-вытяжная с естественным побуждением, рассчитанная на трехкратный воздухообмен и воздух на горение.

Гидравлический расчет газопроводов выполняется по методу расчета тупиковых сетей низкого давления.

Расход газа на котел, м³/ч, определяется по формуле (3):

м³/ч

Расчетная длина внутренних газопроводов определяется по формуле (17 на стр.10).

Расчетная схема газопроводов приведена на рис. 2. Составляется ведомость местных сопротивлений (табл. 1).

Рис.2 Аксонометрическая схема газопроводов котельной административного здания

Потери давления на трение определяются по номограмме для гидравлического расчета газопроводов низкого давления (прил. 5). Гидравлический расчет выполняется в двух режимах: при работе рабочего и резервного котла. Потери давления в газовом счетчике приняты в размере 260 Па.

Таблица 1