Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«Волгоградский экономико-технический колледж»

Кафедра энергетических дисциплин

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: Теплоснабжение

на тему: Теплоснабжение жилого квартала г. Новосибирска

Пояснительная записка

ВЭТК.401Т.16.КП.46д.ТС

Студента: Сысуев А.С.

Шифр: С-953

Группа 401-Т

Руководитель: Кузнецова А.В.

Волгоград, 2012

Содержание:

Введение 4

1 Общая часть 9

1.1 Характеристика объекта

2. Принципиальные технические решения по проекту

2 Специальная часть 14

2.1 Расчет тепловых нагрузок

2.2 Графики изменения тепловых нагрузок 21

2.3 Регулирование отпуска тепла 23

2.4 Комбинированно-отопительный график регулирования 25

2.5 Определение расчетных расходов теплоносителя 29

2.5.1 Расчетный расход воды на отопление

2.5.2 Расчетный расход сетевой воды на вентиляцию 30

2.5.3 Определение расчетных расходов воды на ГВС

2.6 Гидравлический расчет водяных сетей Т1, Т2, с нагрузкой на отопление и вентиляцию 35

2.7 Гидравлический расчет сети ГВС (Т3) 42

2.8 Пьезометрический график тепловой сети 46

2.9 Подбор тепловой изоляции 50

3 Спецификация материалов и оборудования 52

Заключение 54

Список литературы 55

Введение

Современные централизованные системы теплоснабжения и перс­пективы их дальнейшего развития.

Централизованная система тепло­снабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепла, тепловых сетей и местных систем потребления — систем отопления, вен­тиляции и горячего водоснабжения.

Для централизованного теплоснабжения используются два типа ис­точников тепла: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и районные котельные (РК). На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии, обеспечивающая существенное снижение удельных рас­ходов топлива при получении электроэнергии. При этом сначала тепло рабочего тела — водяного пара — используется для получения электроэнергии при расширении пара в турбинах, а затем оставшееся тепло от­ работанного пара используется для нагрева воды в теплообменниках, которые составляют теплофикационное оборудование ТЭЦ. Горячая во­да применяется для теплоснабжения. Таким образом, на ТЭЦ тепло вы­сокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а тепло низкого потенциала — для теплоснабжения. В этом состоит энергетиче­ский смысл комбинированной выработки тепла и электроэнергии. При раздельной их выработке электроэнергию получают на конденсацион­ных станциях (КЭС), а тепло — в котельных. В конденсаторах паровых турбин на КЭС поддерживается глубокий вакуум, которому соответст­вуют низкие температуры (15—20°С), и охлаждающую воду не исполь­зуют. В результате на теплоснабжение расходуют дополнительное топ­ливо. Следовательно, раздельная выработка экономически менее выгод­на, чем комбинированная.

Преимущества теплофикации и централизованного теплоснабжения наиболее ярко проявляются при концентрации тепловых нагрузок, что характерно для современных развивающихся городов.

Следует учитывать, что при теплофикации капитальные вложения в ТЭЦ и тепловые сети оказываются больше, чем в КЭС и централи­зованные системы теплоснабжения от РК, поэтому ТЭЦ экономически целесообразно сооружать лишь при больших тепловых нагрузках. Для европейской части СССР при существующих стоимостях теплофикация экономически целесообразна при тепловых нагрузках более 400 Гкал/ч.

Другим источником теплоснабжения являются РК. Тепловая мощ­ность современных РК составляет 150—200 Гкал/ч. Такая концентрация тепловых нагрузок позволяет использовать крупные агрегаты, совре­менное техническое оснащение котельных, что обеспечивает высокие КПД использования топлива.

В качестве теплоносителя для теплоснабжения городов используют горячую воду, а для теплоснабжения промышленных предприятий — во­дяной пар. Теплоноситель от источников тепла транспортируют по теп­лопроводам. Горячая вода поступает к потребителям по подающим теп­ лопроводам, отдает в теплообменниках свое тепло и после охлаждения возвращается по обратным теплопроводам к источнику тепла. Таким об­разом, теплоноситель непрерывно циркулирует между источником теп­ла и потребителями. Циркуляцию теплоносителя обеспечивает насосная станция источника тепла. Водяной пар поступает к промышленным по­требителям по паропроводам под собственным давлением, конденсиру­ется в теплообменниках и отдает свое тепло. Образовавшийся конден­сат возвращается к источнику тепла под действием избыточного давле­ния или с помощью конденсатных насосов.

Современные тепловые сети городских систем теплоснабжения пред­ставляют собой сложные инженерные сооружения. Протяженность теп­ловых сетей от источника до крайних потребителей составляет десятки километров, а диаметр магистралей достигает 1400 мм. В состав тепло­вых сетей входят теплопроводы; компенсаторы, воспринимающие тем­пературные удлинения; отключающее, регулирующее и предохранитель­ное оборудование, устанавливаемое в специальных камерах или в павильонах; насосные станции; районные тепловые пункты (РТП) и теп­ловые пункты (ТП).

Теплопроводы прокладывают под землей в непроходных и полупро­ходных каналах, в коллекторах и без каналов. Для сокращения потерь тепла при движении теплоносителя по теплопроводам применяют тепло­изоляцию их.

Для управления гидравлическим и тепловым режимами системы теплоснабжения ее автоматизируют, а количество -подаваемого тепла регулируют в соответствии с требованиями потребителей. Наибольшее количество тепла расходуется на отопление зданий. Отопительная на­грузка изменяется с изменением наружной температуры. Для поддержа­ния соответствия подачи тепла потребностям в нем применяют цен­тральное регулирование на источниках тепла. Добиться высокого каче­ства теплоснабжения, применяя только центральное регулирование, не удается, поэтому на тепловых пунктах и у потребителей применяют до­ полнительное автоматическое регулирование. Расход воды на горячее водоснабжение непрерывно изменяется, и для поддержания устойчивого теплоснабжения гидравлический режим тепловых сетей автоматически регулируют, а температуру горячей воды поддерживают постоянной и равной 66°С.

Как уже отмечалось, современные централизованные системы тепло­снабжения представляют собой сложный комплекс, включающий источ­ники тепла, тепловые сети с насосными станциями и тепловыми пункта­ми и абонентские вводы, оснащенные системами автоматического управ­ления. Для обеспечения надежного функционирования таких систем не­обходимо их иерархическое построение, при котором всю систему рас­членяют на ряд уровней, каждый из которых имеет свою задачу, умень­шающуюся по значению от верхнего уровня к нижнему. Верхний иерар­хический уровень составляют источники тепла, следующий уровень — магистральные тепловые сети с РТП, нижний — распределительные сети с абонентскими вводами потребителей. Источники тепла подают в тепловые сети горячую воду заданной температуры и заданного давле­ния, обеспечивают циркуляцию воды в системе и поддержание в ней должного гидродинамического и статического давления. Они имеют спе­циальные водоподготовительные установки, где осуществляется химиче­ская очистка и деаэрация воды. По магистральным тепловым сетям транспортируются основные потоки теплоносителя в узлы теплопотребления. В РТП теплоноситель распределяется по районам и в сетях райо­нов поддерживается автономный гидравлический и тепловой режимы. К магистральным тепловым сетям отдельных потребителей присоеди­нять не следует, чтобы не нарушать иерархичности построения системы.

Для надежности теплоснабжения необходимо резервировать основ­ные элементы верхнего иерархического уровня. Источники тепла долж­ны иметь резервные агрегаты, а магистральные тепловые сети должны быть закольцованы с обеспечением необходимой их пропускной способ­ности в аварийных ситуациях.

Распределительные тепловые сети, ТП и абонентские вводы обеспе­чивают распределение теплоносителя по отдельным потребителям и сос­тавляют низший иерархический уровень, который в большинстве случаев не резервируют.

Иерархическое построение систем теплоснабжения обеспечивает их управляемость в процессе эксплуатации.

Тепловые пункты бывают центральные (ЦТП) и индивидуальные (ИТП). От ЦТП предусматривается теплоснабжение нескольких зда­ний, а от ИТП — одного здания. ЦТП размещают в отдельных одно­этажных зданиях, а ИТП — в помещении здания. Тепловые пункты обеспечивают подачу необходимого количества тепла в здания для их отопления и вентиляции с автоматическим поддержанием в системах отопления нужных гидравлического и теплового режимов. В теплооб­менниках ТП подогревают водопроводную воду до 65°С, а затем пода­ют ее в жилые и общественные здания для горячего водоснабжения. Температура горячей воды регулируется автоматически.

Выше были рассмотрены основные элементы водяных систем тепло­снабжения, использующих органическое топливо. В дальнейшем основ­ными источниками для теплоснабжения будут атомные котельные и атомные ТЭЦ. Использование этих источников приведет к еще большей концентрации тепловых нагрузок, увеличению радиуса действия систем и необходимости решения новых научных и инженерных задач. Наряду с ядерным топливом будут использоваться восстанавливаемые энерго­ресурсы: геотермальные воды, тепло солнца и воды. Геотермальные во­ды и сейчас используются для теплоснабжения, но в дальнейшем их удельный вес возрастет. Существенную экономию энергии дает исполь­зование для теплоснабжения вторичных энергоресурсов, которые будут находить все более широкое применение.

1. Общая часть

1.1 Характеристика объекта регулирования

Характеристика объекта по следующим параметрам:

- район строительства: город Новосибирск;

- расчетная температура проектирования систем отопления: ;

- расчетная температура проектирования систем вентиляции: ;

- средняя температура наружного воздуха за отопительный период: ;

- продолжительность отопительного сезона: n = 227 дней.

Состав квартала:

- жилой дом 5-ти этажный 3-х секционный;

- жилой дом 5-ти этажный 3-х секционный;

- жилой дом 5-ти этажный 3-х секционный;

- жилой дом 5-ти этажный 3-х секционный;

- жилой дом 9-ти этажный 3-х секционный;

- жилой дом 9-ти этажный 4-х секционный;

- школа 3-х этажная на 1000 мест.

1.2 Система теплоснабжения и принципиальные технические решения.

Источником теплоснабжения является ЦТП, вырабатывающий теплоноситель в виде горячей воды, для покрытия тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Для данного ЦТП принята централизованная, водная, закрытая система теплоснабжения. Параметры сетевой воды 135 – 70ᵒC, ЦТП располагается в рассматриваемом квартале. ЦТП вырабатывает следующие нагрузки:

Q₀ = 3172,098 кВт

Q_v = 661,812 кВт

= 1190,292 кВт

Система теплоснабжения двух ступенчатая, так как используется теплоноситель разных параметров. Подача теплоносителя от ЦТП осуществляется на абонентские вводы здания.

Параметры теплоносителя в жилых домах 135 – 70 ᵒC в детском саду и школах 135 – 70 ᵒC. После ЦТП выполняются квартальные четырёх трубные сети:

Т₁ и Т₂ – с нагрузкой на отопление и вентиляцию Q₀ + Q_v;

Т₃ – подающий трубопровод ГВС с нагрузкой ;

Т₄ – циркуляционный трубопровод ГВС, для предотвращения остывания воды в стояках в системе ГВС.

Регулирование тепловой нагрузки выполняется по комбинированно отопительному графику отпуска тепла. Центрально качественное регулирование выполняется на ЦТП в диапазоне наружных температур от t₀ = – 39ᵒC до t_кр = –5 ºС.

Местное количественное регулирование выполняется на абонентских вводах в диапазоне температур от t_кр = –5 ºС до t_н = +8ᵒC

Рассматриваемое давление на входе в ЦТП для квартальной сети

t_расп =65,2 м.

Рисунок 1 – Двух ступенчатая схема присоединения водоподогревателей в ЦТП

Статический напор для квартальной сети Н_стат = 43,5м. На ЦТП принято двухтрубная ступенчатая схема приготовления горячей воды на ГВС.

Использование температуры обратного теплоносителя для подогрева холодной водопроводной воды в первой ступени, является энергосберегающим фактором, а так же сокращает расход воды во второй ступени. Первая ступень подсоединяется последовательно к обратному трубопроводу Т₂. Температура нагреваемой воды на выходе из ступени достигает 40 ᵒC. Окончательный до грев производится в водоподогреваетле второй ступени. ВП второй ступени подсоединяется по параллельной схеме к трубопроводу Т₁.

На ЦТП установлено следующее оборудование:

- насосы повысительные на ГВС

- насосы циркуляционные на ГВС

- водоподогреватели скоростные водоводяные пластичные типа ТКМ

Система отопления и вентиляции общественных и жилых зданий подсоединяется к тепловым сетям по зависимой схеме через элеватор. В элеваторных узлах происходит смешивание сетевой и обратной воды.

Система ГВС подсоединяется по закрытой схеме через скоростные подогреватели.

Прокладка квартальной тепловой сети выполняется подземная канальная в непроходные каналы. Глубина заложения h_залож = 2 м. В прокладке применяются сборные железобетонные каналы типа КС 1200 < 600. Подсоединение абонентов, установка арматуры выполняется в тепловых камерах, установленных в узловых точках тепловой сети. Для прокладки тепловой сети Т₁ и Т₂ применяются трубы стальные, электросварные прямо шовные ГОСТ 10704 – 91 P_y ≤ 1,6 мПа.

Для прокладки трубопроводов Т₃ и Т₄ применяются трубы стальные, водогазопроводные ГОСТ 3262 – 91 P_y ≤ 1,0 мПа.

Арматура устанавливаемая на тепловой сети задвижки стальные на Т₁ и Т₂, на Т₃ и Т₄, задвижки чугунные, вентиля чугунные и бронзовые.

Для компенсации тепловых удлинений на тепловой сети устанавливаются П – образные компенсаторы, а так же используются естественные углы поворота трассы.

Компенсаторы смонтированы и уложены в специальные компенсаторные ниши. Предварительная растяжка компенсаторов выполняется в холодном состоянии тепловой сети при монтаже.

Трубопроводы укладываются на подвижные скользящие опоры с уклоном не менее 0,002 мм/м. Для срабатывания компенсаторов устанавливаются не подвижные щитовые опоры.

При укладке трубопроводов по техподполью применяются хомутовые неподвижные опоры.

Выпуск воздуха производится в верхних точках тепловой сети в тепловых камерах через воздушники. Сброс воды производится в нижних точках через сбросники установленные в тепловых камерах.

Изол в два слоя по холодной изольной мастике марки МРБ-Х-Т15.

Маты из стеклянного штапельного волокна в рулонах.

Стеклопластик рулонный из теплоизоляции.

Для снижения тепловых потерь в окружающую среду трубопровода тепловой сети покрывают тепловой изоляцией.

Рисунок 2 – Конструкция тепловой изоляции.

Толщина тепловой изоляции (δ) принята для T1	Толщина тепловой изоляции (δ) принята для T2
Ø133*4 = 70 мм	Ø133*4 = 50 мм
Ø 108*4 = 70 мм	Ø 108*4 = 50 мм
Ø 89*3,5 = 60 мм	Ø 89*3,5 = 40 мм
Ø 76*3,5 = 60 мм	Ø 76*3,5 = 40 мм
Ø 57*3,5 = 60 мм	Ø 57*3,5 = 40 мм
Ø 45*1,4 = 50 мм	Ø 45*1,4 = 30 мм
Ø 44,5*2,5 = 50 мм	Ø 44,5*2,5 = 30 мм
Ø 32*2,5 = 40 мм	Ø 32*2,5 = 20 мм

К

ЦТП

Т1

Т2

Т3

Т4

вартальные сети

Рисунок 3 - Принципиальная схема теплоснабжения квартала