Учебное пособие 98

-при суммарной нагрузке 200 МВт и ниже следует принимать строительство районных котельных;

-при суммарных тепловых нагрузках в пределах от 200 и 300 МВт выбор системы надлежит принимать в результате технико-экономического анализа.

Строительные нормы и правила в качестве теплоносителя в системах централизованного теплоснабжения для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения рекомендуют применять, как правило, воду, и в этом случае для технологических потребителей также рекомендуется применять воду, если это технически целесообразно, и поэтому для теплоснабжения жилых кварталов или районов следует принимать, как правило, двухтрубную циркуляционную тепловую сеть с совместной подачей тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение [26]. Температура воды в подающем трубопроводе при расчетной наружной температуре для проектирования отопления предпочтительнее всего 150°С.

Технологические потребители промышленных предприятий большеq частью требуют в качестве теплоносителя водяной пар. По этой причине промышленные котельные чаще всего оборудуются паровыми котлами.

Смешанными (паровыми и водяными) тепловые сети будут в этом случае, когда пар подается только для технологических потребителей, а для отопления и вентиляции, а также и для горячего водоснабжения устанавливаются теплообменные аппараты в здание котельной. К потребителям прокладывают два отопительных трубопровода и один трубопровод горячего водоснабжения. В этом случае котельная в целях унификации оборудования также оснащается только паровыми котлами. Но возможна и смешанная котельная с паровыми и водогрейными котлами.

Окончательный выбор паровых или смешанных тепловых сетей должен решаться технико-экономическим расчетом.

В зависимости от соотношения паровой и водяной нагрузок принимается решение по выбору теплогенераторов для котельной установки. При значительной нагрузке по пару (более 20% от общей максимальной нагрузки) все котлы в котельной следует устанавливать паровые. При небольшой паровой нагрузке допустимо проектировать смешанную котельную с паровыми и водогрейными котлами или применять комбинированные пароводогрейные котлы, выпускаемые, например, Дорогобужским котельным заводом.

3.3. Выбор основного котельного оборудования и поверхностей нагрева

Количество и единичная мощность теплогенераторов определяются на основании:

-максимальной нагрузки котельной;

-минимальной нагрузки котельной;

-параметров котлов - максимального давления и температуры пара в парогенераторах и расчетных температур прямой и обратной воды в водогрейных котлах.

10

При применяемой нагрузке по временам года производственноотопительная котельная должна иметь несколько теплогенераторов. Это позволит периодически выключать часть теплогенераторов для осмотра и ремонта и так строить их включения, чтобы они работали по возможности с равномерной нагрузкой. При этом могут быть обеспечены наивысшие экономические показатели котельной.

Число теплогенераторов следует выбирать из соотношения максимальной и минимальной нагрузок. Если соотношение, например, равно примерно трем, то котельную следует составлять из трех котов. При этом будет достигнута наиболее равномерная загрузка оборудования. Летом в работе будет находиться один теплогенератор, с наступлением отопительного сезона - два, при расчетных наружных температурах - три.

Резервных теплогенераторов, остающихся в бездействии даже при максимальных нагрузках, как правило, не должно быть. Однако, считается необходимым, чтобы при выходе из строя одного теплогенератора, оставшиеся обеспечили бы всех технологических потребителей и хотя бы пониженный отопительный режим [26,27]. Наименьшим числом теплогенераторов должно быть 2: более 4-5 теплогенераторов в котельной следует избегать.

Определить количество котлов можно простым делением нагрузок на их паспортную производительность. Округляя полученное число котлов до целых единиц, приходится чаще всего мириться с тем, что создается некоторый запас производительности. Но может оказаться целесообразнее допустить, что при максимальной нагрузке теплогенераторы будут работать с некоторой перегрузкой. Возможности перегрузки определяются мощностью топочного устройства и надежностью циркуляции. Некоторые парогенераторы, например ДКВР, при сжигании газа и мазута допускают перегрузку на 50%. Однако нужно иметь в виду, что при перегрузке теплогенератор всегда работает с пониженной эффективностью и такой режим следует допускать лишь как временный.

Подбор котлов можно производить по каталогам и справочникам.

К поверхностям нагрева котлоагрегата относится пароперегреватель, экономайзер и воздухоподогреватель. Установка пароперегревателя вызывается чаще всего технологическими требованиями.

При удаленности от котельной потребителей пара свыше 1 км следует предусмотреть его перегрев для предупреждения частичной конденсации при транспортировке. При выборе современных типов парогенераторов целесообразно использовать пароперегреватель, входящий в комплект котла. За всеми парогенераторами типа КЕ, ДЕ, необходимо устанавливать хвостовые поверхности нагрева, так как температуры газов за ними при номинальной нагрузке находятся в пределах 280-415 °С. При выборе хвостовой поверхности нагрева (экономайзера или воздухоподогревателя) предпочтение следует отдавать экономайзеру, так как при меньших габаритах он позволяет осуществить более глубокое охлаждение газов. Однако при сжигании влажного топлива нужно установить воздухоподогреватель. За последнее время для обеспечения более глубокого охлаждения дымовых газов (ниже 150 °С) при

11

использовании в котельной газообразного топлива после поверхностного экономайзера устанавливают контактные экономайзеры, КТАНы и другие теплоутилизаторы.

3.4.Тепловой расчет теплогенератора

свыбором типа топочного устройства

Основанием для выбора топки являются сорт заданного топлива и мощность выбранных котлов. Большинство топок нормализовано, и для котлов любой мощности можно подобрать подходящий типоразмер. С некоторыми котлами топки поставляются комплектно. В нормативной литературе по котлоагрегатам помещены таблицы с рекомендуемыми типами слоевых и камерных топок, а также типами горелок и форсунок для сжигания природного газа и мазута. Выбор вышеперечисленных устройств лучше производить по официальным источникам.

Целью теплового расчета является: определение температуры газов в узловых точках газового тракта, нахождение площади поверхности нагрева пароперегревателя, экономайзера, воздухоподогревателя, определение коэффициента полезного действия котельного агрегата и расхода топлива.

При тепловом расчете определяется ряд важных величин таких как объем топочной камеры, размеры экранных поверхностей нагрева и т.д, необходимых для правильной компоновки оборудования и конструирования топочных устройств.

Расчеты указанных величин следует вести в следующей последовательности:

-установление характеристик рабочих тел – топлива, воды, пара и воз-

духа;

-оценка коэффициентов избытка воздуха для узловых точек газового тракта;

-оценка тепловых потерь от химической и механической неполноты сгорания, в окружающую среду и с физическим теплом шлаков;

-определение размеров топки, расчет лучистого теплообмена и нахождение температуры газов на выходе из топки;

-расчет теплопередачи в газоходах котельного aгpeгaтa;

-определение размеров поверхности нагрева пароперегревателя, экономайзера и воздухоподогревателя;

-определение действительного теплопоглощения испарительными и

вспомогательными поверхностями нагрева.

Тепловой расчет выполняется для одного из отопительных теплогенераторов.

Если поверхности нагрева являются индивидуальными, то коэффициент полезного действия теплогенератора является одновременно к.п.д. и теплогенерирующей установки.

12

3.5. Расчет и подбор вспомогательного оборудования теплогенерирующей установки

Современная теплогенерирующая установка характеризуется значительном количестве разнообразного вспомогательного оборудования. Производительность этого оборудования должна быть найдена по расчету, а необходимые типоразмеры подобранны по каталогам и справочникам. Найдя требуемый типоразмер, нужно выписать его габаритные размеры. Они будут необходимы в дальнейшем для компоновки теплогенерирующей установки.

Расчет и подбор вспомогательного оборудования необходимо производить для следующих процессов:

-подачи топлива в котельную;

-удаления золы и шлаков из котельной;

-улавливания летучей золы из дымовых газов;

-подачи воздуха в топку;

-удаления газообразных продуктов сгорания;

-питания паровых котлов или подпитки и циркуляции воды в водогрейных котлах;

-умягчения и дегазации питательной или подпиточной воды.

Подбор оборудования следует производить по каталогам, выпускаемым заводами-изготовителями.

3.6. Тепловая схема теплогенерирующей установки

Парогенераторы, пароперегреватели, экономайзеры, аппараты водоподготовки, многочисленное питательное оборудование - все связано трубопроводами. Трубопроводы котельной, вместе со всеми аппаратами, которые они соединяют, изображаются в виде схемы.

Тепловой схемой ТГУ называется условное графическое изображение теплотехнического оборудования котельной, объединенного линиями трубопроводов для транспортировки теплоносителя в соответствии с технологической последовательностью его движения.

Главными трубопроводами являются те, которые транспортируют основное рабочее тело ТГУ - пар и воду, имеющее на разных участках различные параметры и расходы, которые необходимо указать на принципиальной тепловой схеме. На ней, как правило, не указывают вспомогательные устройства, запорно-регулирующую арматуру, второстепенные трубопроводы, количество и расположение оборудования.

Принципиальную тепловую схему составляют на основании следующих исходных данных: назначения ТГУ, параметров используемых теплоносителей, тепловых нагрузок по видам потребления, типа системы теплоснабжения, вида используемого топлива, характеристик исходной воды и др.

Техническое совершенство тепловой схемы во многом определяет тепловую экономичность ТГУ. С помощью тепловой схемы составляются необходимые материальные и тепловые балансы.

13

На основе принципиальной тепловой схемы разрабатывается полная тепловая схема ТГУ, на которой показывается рабочее и резервное оборудование, параллельное соединение однородных агрегатов, все трубные связи и необходимая арматура. Полную тепловую схему стремятся сделать наиболее простой, чтобы она не усложняла эксплуатацию установки и предотвращала возможность неправильных действий персонала при переключениях.

3.7. Компоновка оборудования в здании котельной

После определения габаритных размеров всех видов основного и вспомогательного оборудования можно приступать к размещению его в здании котельной с определением необходимых размеров этого здания. При компоновке оборудования необходимо, с одной стороны, обеспечить удобство эксплуатации, надежность работы и соблюдение всех требований техники безопасности и противопожарных норм, а с другой стороны, обеспечить минимальные затраты на строительные конструкции здания и вспомогательные сооружения.

Здание котельной должно быть изображено как минимум в трех основных проекциях: план, продольный и поперечные разрезы. Если котельная имеет несколько этажей или хотя бы бункерную деаэраторную этажерки, то планов может быть несколько на разных отметках. Основной проекцией является план на отметке рабочего места кочегара.

В основу разработки плана котельной следует положить следующие принципы:

-один торец здания котельной нужно оставить свободным от какихли- бо перестроек и не загромождать оборудованием. Это будет временный торец, и расширение котельной возможно с этой стороны;

-для возможности применения сборных железобетонных конструкций шаг колонн вдоль фронта котлов должен быть кратным 6 м, а пролет котельной кратным 3 м и 6 м. Длину котельной нужно выбирать такой, чтобы каждый теплогенератор устанавливался в типовой котельной ячейке;

-парогенератор производительностью более 4 т/ч и вспомогательное оборудование к ним - дутьевые вентиляторы, дымососы, газоочистка, хвостовые поверхности нагрева - следует компоновать по агрегатной схеме. Вспомогательное оборудование, имеющее выражающиеся части: углеразмольные мельницы, дымососы, вентиляторы, питательные и другие насосы, размещаются на нулевой отметке.

При компоновке оборудования должны строго выполняться все правила Ростехнадзора. Все расстояния между отдельными видами оборудования, а также между ними и стенами здания должны быть приняты в соответствии с правилами безопасности, но без лишних запасов. Нужно иметь в виду, что одним из главных показателей котельной является строительный объем здания на 1 МВт установленной теплопроизводительности.

14

Чтобы снизить стоимость строительной части котельной установки, следует продумать несколько компоновочных вариантов и выбрать из них экономически оптимальный.

4. СОДЕРЖАНИЕ И УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ РАБОТЫ

Графическая часть ВКР выполняется на листах формата не менее А1. Количество листов графической части может быть различным, но в среднем составляет 6-7. Листы графической части должны соответствовать требованиям действующей нормативной документации и иметь угловой штамп.

Ниже представлен пример наименования листов графической части проекта, связанных с основной тематикой.

1.Генплан района теплоснабжения с нанесением цехов промпредприятия или домов жилмассива в масштабе 1:500 или 1:200 (1 лист).

2.Тепловая схема теплогенерирующей установки (1 лист).

3.Схема водоподготовки теплогенерирующей установки (1 лист).

4.Компоновка котельной с размещением в нем оборудования: три проекции с разрезами в масштабе 1:50 или 1:100 (1 лист).

5.Разрез здания котельной по химводоочистке в масштабе 1:50 или

1:100 (1 лист).

6.Разрезы здания по тракту топливоподачи и системам золошлакоудаления (1 лист).

7.Схема мазутного хозяйства (1 лист).

В качестве дополнительного раздела (объемом 10%) могут быть использованы:

а) газоснабжение котельной с расчетом выборов газовых горелок; б) отопление и (или) вентиляция производственных или подсобных по-

мещений котельной (1 лист).

Разрабатывая ВКР, студент должен самостоятельно и глубоко продумать

ирешить все указанные выше вопросы, на основе технико-экономических расчетов выбрать наивыгоднейшие варианты.

Каждая выпускная работа должна иметь раздел по техникоэкономическому обоснованию принятого варианта проектирования: различных теплоизоляционных материалов для теплопроводов, типов теплообменников, теплогенераторов и контактных водоподогревательных аппаратов, применение теплообменников на тепловых трубах, способов водоподготовки

ивозврата конденсата, конструкций газовых и мазутных горелок. Бакалаврская работа не должна копировать реальные проекты,

разрабатываемые проектными организациями. Необходимо помнить, что они пользуются заранее разработанными типовыми решениями, которые не являются единственно возможными. Нельзя забывать, что при использовании чертежей действующих теплогенерирующих установок они могут оказаться устаревшими и не соответствующими современным требованиям.

15

Особое внимание студент должен уделять решению спецвопроса выпускной работы, который должен быть органически связан с темой проекта и посвящаться детальной разработке поставленной задачи.

Спецвопрос должен составлять 10 - 20% от общего объема расчетнопояснительной записки и занимать от половины до одного листа графической части.

При разработке спецвопроса студент может отступать от типовых проектов, предлагая и разрабатывая новые оригинальные технически грамотные решения с использованием современных достижений отечественной и зарубежной науки и техники.

К детальной графической разработке и расчетам по спецвопросу могут быть приняты: контактные и поверхностные экономайзеры, комбинированные теплогенераторы, переоборудование котельной в мини-ТЭЦ, теплогенерируюшие установки в сейсмиостойком исполнении, устройство для очистки конденсата от мазута, получение сухого льда из углекислого газа продуктов сгорания теплогенераторов, пиковые электрокотлы, котлыутилизаторы с использованием тепловых труб, новые конструкции газоочистительных и тягодутъевых устройств, подогревателей, деаэраторов, теплоутилизаторов уходящих газов и шлаков, водоподготовительных установок, натрийхлорио- нирования и другие технологические сооружения теплогенерирующих установок.

Самостоятельное творчество студента особенно широко должно проявиться при выполнении работ, базирующихся на научно-исследовательских работах кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела.

При решении различных теплотехнических и экономических задач в ВКР обязательным является применение ЭВМ, так как в этом случае ускоряется получение решения и значительно повышается точность расчетов.

В лаборатории вычислительной техники ВГАСУ имеются следующие готовые программы для ЭВМ:

а) по расчетам характеристик продуктов сгорания различного топлива для теплогенерирующих установок [2];

б) по расчетам газовоздушного теплообменника типа воздухоподогревателя теплогенерирующих установок, пароперегревателя и водяного экономайзера;

в) по расчетам экономической толщины изоляции трубопроводов. Исходя из специфики каждой работы и руководствуясь необходимостью

обеспечения расчетной работы, студент совместно с руководителем проекта решает, какие расчеты выполнить на ЭВМ.

Задание по разделу «Системы ТГС как объект регулирования» студент получает от соответствующего консультанта. Вопросы автоматики необходимо увязывать с разрабатываемым спецвопросом проекта, тем самым дополняя его последними достижениями науки и техники в области механизации и автоматизации технологических процессов.

При автоматизации могут быть заданы к разработке следующие возможные варианты автоматического регулирования: процессов горения и пи-

16

тания парогенераторов, работы дренажных насосов, температура воды в сетевых водоподогревателях, блокировки задвижек, редукционно-охлади тельных установок, деаэраторов.

Впроцессе разработки раздела по автоматики необходимо учесть особенности технологических процессов, подлежащих автоматизации, требования безопасного обслуживания объекта, условия эксплуатации, экономически целесообразную точность поддержания заданных значений основных параметров.

Вкаждой ВКР должны быть решены вопросы повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов (энергоэффективности), а также использования вторичных энергоресурсов.

5.ПОДГОТОВКА К ЗАЩИТЕ

Кзащите ВКР допускаются студенты, предоставившие в срок бакалаврскую работу.

Законченная работа, подписанная студентом и консультантами по отдельным разделам, не позднее чем за 10 дней до защиты, представляется для просмотра руководителю, который подписывает записку и чертежи и оформляет письменный отзыв. В отзыве отражаются вопросы соответствия бакалаврской работы заданию, положительные стороны и недостатки, оригинальные решения и практическая ценность, теоретическая подготовка и общая квалификация студента, качество оформления записки и графической части и их общая оценка.

На основании ознакомления с выпускной работой и отзывом руководителя, заведующий кафедрой решает вопрос о допуске студента к защите выпускной квалификационной работы.

Защита ВКР производится на открытом заседании государственной аттестационной комиссии (ГАК) с приглашением представителей инженерной

инаучной общественности, работников производства и других кафедр университета.

Членами ГАК на защите может быть задан студенту любой вопрос, относящийся к его квалификационной работе, а также из области специальных дисциплин. Студент обязан ответить на все вопросы, связанные с содержанием его работы, и на вопросы, имеющие целью выяснить научно-техническую

испециальную подготовку к деятельности бакалавра. При оценке защиты бакалаврской работы учитываются: качество выполнения работы, новизна и оригинальность решений, глубина проработки, степень самостоятельной работы, техническая эрудиция, содержание доклада, ответы на вопросы, умение излагать мысли и владеть научнотехнической терминологией, теоретическая и практическая подготовка, отзыв руководителя работы.

17

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Положение об итоговой государственной аттестации Воронежского ГАСУ. - 2014. – 12 с.

2.Расчет характеристик продуктов сгорания топлива ТГУ (программа). Отраслевой фонд алгоритмов и программ 31 октября 2007г. № гос. рег. 50200702253. Москва.

3.Палей, Е.Л. Проектирование котельных в секторе ЖКХ / Е.Л. Палей. – Изд-во «Газовый клуб», 2006. – 171 с.

4.Брюханов, О.Н. Газифицированные котельные агрегаты / О.Н. Брюханов, В.А. Кузнецов. – М.: ИНФРА-М, 2007. – 392 с.

5.Беликов, С.Е. Водоподготовка /С.Е. Беликов, Е.Н. Хохрякова, Я.Е. Резник. – М.: Аква-Терм, 2007. – 240с.

6.Делягин, Г.Н. Теплогенерирующие установки: учебник для вузов по спец. «Теплогазоснабжение и вентиляция» /Г.Н. Делягин. – М.: БАСТЕТ, 2010.

– 624с.

7.Сидельниковский, Л.Н. Котельные установки промышленных предприятий /Л.Н. Сидельниковский. - М.: Бастет, 2009. - 526 с.

8.Лебедев, В.М. Котельные установки и парогенераторы: Учебник /В.М. Лебедев. - Москва: Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2013. - 375 с.

9.Курносов, А.Т. Конструкции и характеристики теплогенераторов и их топочных устройств / А.Т. Курносов, Д.Н. Китаев, А.С. Бабич. – Воронеж. Изд-во ВГАСУ, 2007. – 50с.

10.Роддатис, К.Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности / К.Ф. Роддатис, А.Н. Полтарецкий. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 488с.

11.Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод). С.И. Мочан [и др.] Л.: Энергия, 1977. – 256с.

12.Тепловой расчет котлов (нормативный метод). Издательство НПО ЦКТИ, СПб,1998. – 256с.

13.Гидравлический расчет котельных агрегатов (Нормативный метод)./ Под ред. В. А. Локшина/ М.: Энергия, 1978.-255с.

14.Курносов, А. Т. Расчет и выбор оборудования теплогенерирующей установки. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию/А.Т. Курносов, Д.Н. Китаев.- Воронеж: ВГАСУ, . 2009. - 29с.

15.Курносов, А. Т. Тепловой расчет теплогенераторов. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию/А.Т. Курносов, Д.Н. Китаев.- Воронеж: ВГАСУ, . 2009. - 24с.

16.Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения. МДК 4-05.2004. Утв. Госстроем РФ 12 августа 2003г.

17.Методические указания по определению расходов топлива, электроэнергии и воды на выработку теплоты отопительными котельными комму-

18

нальных теплоэнергетических предприятий. М.: ГУП Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова. 2002.

18.Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. Утв. приказом Минэнерго России №229 от 19.06.2003.

19.Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок: офиц. текст. – Москва: Омега-Л, 2007. – 213 с.

20. Приказ Министерства энергетики РФ от 30 декабря 2008 г. N 323 «Об организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по утверждению нормативов удельного расхода топлива на отпущенную электрическую и тепловую энергию от тепловых электрических станций и котельных».

21.Приказ Министерства энергетики РФ от 10 августа 2012г. №377 «О порядке определения нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя, нормативов удельного расхода топлива при производстве тепловой энергии, нормативов запасов топлива на источниках тепловой энергии (за исключением источников тепловой энергии, функционирующих в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии), в том числе в целях государственного регулирования цен (тарифов) в сфере теплоснабжения».

22.СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование / ГПКНИИ СантехНИИпроект. – М.: Госстрой России, 2004.

23.СНиП 41-03-2003. «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

24.СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004.

25.СНиП 23-01-99* Строительная климатология. – М.: Госстрой России, 2003.

26.СП 124.13330.2012 ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003.

27.СП 89.13330.2012. Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76 Котельные установки.

28.СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий. – М.: Изд-во ДЕАН, 2007 - 319 с.

19