Введение
В данный период развития мира важность энергетики в экономической и технологической отраслях развитии России очень высока, ведь в настоящее время страна идет на втором месте в мире по потреблению энергии. В это же время Россия является владельцем одних крупнейших в мире потенциалов и запасов топливно-энергетических ресурсов — это ее значимое и весомое конкурентное преимущество.
В системах снабжения теплом городов России в настоящее время имеется много проблем, которые необходимо решать и рассматривать одновременно с позиций энергетической безопасности и энергоэффективности. Для повышения уровня безопасности и эффективности теплоснабжения требуется использовать не только обновленный парк существующего оборудования, а также оптимизировать тепловой рынок (точнее, бизнес-процессы), оптимизации энергетических активов, которые включают в себя реструктуризацию видов управления и форм собственности.
Давно не ново то, что сегодня одним из наиболее перспективных ветвей развития в энергетике является энергосбережение. По оценкам спецэкспертов, возможность экономии видов электроэнергии может достигать 45 %, и этот потенциал может быть очень эффективно использован для внедрения энергосберегающих технологий.
В основном пути повышения эффективности энергетического сектора представляют собой реализацию программ и мероприятий, позволяющих получить высококачественное, бесперебойное и доступное по стоимости снабжение потребителей теплом и горячей водой.
Тепловые сети представляют собой один из самых ответственных и технически сложных элементов системы трубопроводов как городского хозяйства, так и промышленности. Высокая рабочая температура и давление теплоносителя, которым является вода, причина повышения требований к надежности сетей теплоснабжения и безопасности их эксплуатации. Сегодняшние методы и материалы, используемые в их строительстве и ремонте, приведет к необходимости их замены каждые 12-15 лет, капитальный ремонт с полной заменой труб и теплоизоляции, а также потерям до 30 % транспортируемого тепла. Кроме того, так же нужно постоянно проводить профилактические работы. Все это требует больших затрат материалов и средств.
Спад жилищно-коммунального комплекса, как отрасли в целом, вызванного недостаточным финансированием, плохой организацией и устаревающей структурой, которые мало изменились с советских времен. Бюджетные субсидии на жилищно-коммунальные услуги были обусловлены ростом в подавленной инфляции и политикой уменьшения стоимости строительства, что привело к увеличению эксплуатационных расходов.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что проблемы жилищного коммунального комплекса имеет не только экономический и структурный характер. Неэффективное использование энергии непосредственно приводит к увеличению расхода топливных ресурсов, росту тарифов. Необходимы срочные действия по повышения эффективности энергетических составляющих в жилищно-коммунальном комплексе.
Целью данной дипломной работы является разработка мероприятий по повышению, эффективности системы теплоснабжения поселка Тарногский городок.
1. Исходные данные для выполнения дипломной работы
.1 Характеристика системы теплоснабжения
Котельная расположена в поселке Тарногский городок Вологодской области. Основные параметры климата для города Тотьмы следующие: средняя температура наиболее холодной пятидневки — 32С; средняя температура наиболее холодного месяца (январь) — 15,1С; средняя температура за отопительный период — 4,5С; продолжительность отопительного периода 232 дня.
Система теплоснабжения Тарногского городка имеет подземные и наружные тепловые сети. Котельная работает на газе.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
-Диаметр трубопровода — от 50 до 125 мм;
Наибольшее удаление потребителя от теплового источника: 324 м;
Общая протяженность тепловых сетей -978 метров;
Число подключенных к котельным зданий в Тарноге — 20.
Отпускаемая тепловая энергия в виде горячей воды имеет температурный график 84-70С. Годовые расходы тепловой энергии для жилых и общественных зданий была определены по расчетной нагрузке, количеству часов работы, условий и т. д.
Одноэтажные здания индивидуальной застройки и, частично, двухэтажные деревянные здания имеют печное отопление.
Одно- и двух — этажные капитальные жилые и общественные здания снабжаются теплом централизованно: от отдельно стоящих котельных.
Производственные здания предприятий местной промышленности снабжаются теплом от собственных источников теплоты. Весь список отапливаемых объектов, представлен в таблице 1.1, также приведены значения тепловых нагрузок для каждого потребителя отдельно.
Таблица 1.1 — Список отапливаемых объектов
.2 Описание источника тепловой энергии
Центральной котельной на улице Кирова. Сеть общей протяженностью 978 п.м., 498 п.м. надземной прокладки, 480 п.м. подземной прокладки в стальном двухтрубном исчислении. Диаметр труб до 125 мм. Материал изоляции труб — пенополиуретан.
Источник теплоты представляет собой производственно-отопительную котельную. Котельная работает на газе, снабжая тепловой энергией присоединенных потребителей и поддерживая необходимую присоединенную нагрузку.
Список установленных в помещении котлов, представлен в таблице 1.2. Мощности для каждого котла отдельно.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Таблица 1.2 — Список установленных котлов
Полный список установленных насосов, представлен в таблице 1.3 также приведены значения мощностей для каждого насоса отдельно.
Таблица 1.3 — Список установленных насосов
Расчетные параметры теплоносителя, воды, на котельной — 84-70С.
Здания котельных построены в кирпичном или модульном исполнении. Имеют железную, битумную либо шиферную крышу. В котельной используются котлы различных марок
.3 Описание тепловых сетей
Тепловые сети поселка отапливаемой котельной представляют собой двухтрубную замкнутую систему теплоснабжения с тупиковой разводкой с диаметрами от 70 до 125 мм на магистральных трубопроводах, а от 50 до 125 мм на отводящих трубопроводах. Общее количество объектов теплопотребления 20 потребителя тепловой энергии. Общая длина тепловых сетей 978 пог.м.
По территории поселка применяется как надземная так подземная прокладка теплопроводов. Минимальное расстояние от котельной до потребителя 47 метров. Общий расход теплоносителя 97,7 т/час. Тепловая изоляция трубопроводов выполнена из минеральной ваты, покрывной слой из 2-3 слоев изола или бризола при подземной прокладке трасс. Для устранения усилий, возникающих при тепловых удлинениях труб, используют П-образные гнутые и сварные компенсаторы, а также естественные повороты трассы.
Для укрепления трубопроводов в отдельных точках, и деления его на независящие согласно температурным деструкциям участки употребляют неподвижные опоры. При подземной прокладке в непроходных каналах — щитовые, а при надземной прокладке лобовые и хомутовые. Еще используются подвижные опоры для восприятия и передачи на почву веса трубопроводов. Для сервиса ответвлений применяются термокамеры из сборного железобетона. В камерах установлена запорная обстановка, а еще дренажные и невесомые краны. На вводе абонентов есть термопункты. В целом можно сразу же выделить основные конструктивные недостатки тепловой сети. Потребители находится на значительном удалении от источника теплоты, и тепловые сети имеют относительно большую протяженность, что ухудшает условия теплоснабжения. В Тарногском городке прокладка главных трубопроводов сделана под землей и надземном исполнении. Состояние тепловых сетей местами неудовлетворительное. На ряде участков нарушена тепловая изоляция. Расчетные тепловые потери в сетях, принятые в тарифе по заявке предприятия, составляют 12 %. В итоге обследования тепловой сети можно изготовить последующие выводы: в тепловых сетях никак не исполнены наиболее интересные и оправданные прокладки трубопроводов; в сетях, не регулируется гидравлический режим, что приводит к увеличению расхода теплоносителя, и, следственно, к лишним расходам на перекачку теплоносителя.
.4 Описание потребителей тепловой энергии
Централизованная система теплоснабжения исполняет обеспечение тепловой энергией 20 объектов. Большая часть из их составляют административно-публичного назначения (средние учебные заведения, детские сады, дом культуры и др.) Тепловая энергия, вырабатываемая на котельной, идет на нагревание. Потребление тепловой энергии в дифференцированной форме по объектам представлено на рисунке 1.1 в виде диаграммы.
Рисунок 1.1 — Тепловая нагрузка здания на отопление
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Из диаграммы следует, что объекты потребления имеют грубо неравномерные показатели, что позволяет судить о вопросах с регулированием термической сети и эксплуатации отдельных участков сети.
.5 Выводы и постановка задачи дипломной работы
Уже по предварительно конкретным характеристикам тепловой сети следует, что большая мощность котельного оснащения совместно с общей протяженностью трубопроводов, очевидно никак не наилучшее заключение в вопросе теплоснабжения поселка Тарногский городок. Мишень моей предстоящей работы в рамках предоставленной дипломной работы является оптимизация тепловых сетей, модернизации отдельных его частей. Рассмотрим, какие способы кажутся нам более действенными на первый взгляд. Энергосбережение в системе теплоснабжения (ст) может быть выполнена следующими способами: улучшение теплового источника энергии (котельной или ТЭЦ), реконструкцию тепловых сетей, внедрение ЭРСМ на объекты теплоснабжения, децентрализованное теплоснабжение, когда объект теплопотребления в СТ идет (частично или полностью) для индивидуального источника теплоснабжения. Рассмотрим эти направления более подробно.
Совершенствование источника тепловой энергии (котельной или ТЭЦ).
Существующие тепловые источники энергии имеют самую высокую возможную эффективность (около 80-85% для котлов, работающих на природном газе), который соответствует оборудование и технологии. Расчеты показывают, что модернизация оборудования на действующих тарифов на газ и нерентабельных ставок. Кроме того, методология тарифов на тепловую энергию, поставляемую не поощряет такие действия.
Наиболее перспективным сегодня является постепенное уменьшение мощности источника тепла с одновременной заменой оборудования с более современным.
Реконструкция тепловых сетей.
Многие официальные источники называют теплосети самое слабое звено системы отопления. Есть огромное количество потерь тепла через теплоизоляцию и утечки охлаждающей жидкости (30% от объема транспортируемой тепловой энергии составляет от 20 до 50% выработки тепла во время отопительного сезона и от 30 до 70% в летний период). Причины этого хорошо известны: гидратация (по разным причинам) тепловой изоляции трубопроводов, что приводит к резкому увеличению потерь тепла, внешней коррозии и чрезмерной утечки охлаждающей жидкости. В мире неофициального стандарта для использования трубопроводов с теплоизоляцией сборные пенополиуретана (ППУ), принятой в ремонте автомобиля. Такие трубы в данный момент. Они имеют наилучшее соотношение надежности, тепловой защиты, стоимость изготовления и сборки. Для этих труб нагреваются коэффициент изоляции слабо зависит от диаметра и приблизительно равен 0,6-0,7 Вт / м2×K. Существующие тепловые сети за счет изоляции увлажняющие скорость может быть увеличена в 2-3 раза. И эти мероприятия, на удивление, в наших сетях активно используются. Но не для экономии, а потому, что замена сети в ремонте в этом случае требуется более низкая стоимость капитала, повышает надежность и долговечность тепловых сетей. Замена плохо, но работает, трубопроводы в нашей стране экономически невыгодно. И эти мероприятия, как ни удивительно, в наших сетях активно применяются. Но в целях экономии энергии, так как замена сетей во время ремонтных работ требует меньших капитальных затрат, повышение надежности и долговечности тепловых сетей. Замена плохо, но работает, трубопроводы в нашей стране экономически невыгодно.
Анализ потребления труб с ППУ показывает, что через 10-15 лет все сети у нас в стране будут из труб с ППУ. А при правильном выполнении этих работ можно и быстрее.
Нашей задачей в дипломной работе является:
Произвести анализ существующей системы теплоснабжения, на основе исходных данных;
Разработка мероприятий по улучшению теплоснабжения;
Расчет технико-экономической эффективности инвестиций в проект.
2. Анализ основных параметров системы теплоснабжения
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
.1 Анализ потребителей
Определение расхода теплоносителя.
При расчете систем отопления два типа тепловых нагрузок: конструкция тепловой нагрузки и тепловой нагрузки, кроме поселка. Их сравнение в практике эксплуатации отопления зданий и тепловых сетей возникает необходимость в регулировании отопления и тепловых сетей. Расчетная тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию зданий зависит от температуры наружного воздуха для района, объем внешних зданий и их конкретных тепловых характеристик.
Расчетная тепловая нагрузка можно определить поток охлаждающей жидкости, источник энергии тепла, расход топлива для выработки тепла источника тепла, диаметров труб тепловых сетей. Тем не менее, если проектная документация конструкции тепловой нагрузки и расход теплоносителя следует принимать по проектным данным. Все расчеты приведены ниже, относятся к количеству потребленного тепла непосредственно на объектах, не отведенные к сети (потребителей тепла нагрузки). Часовой расход теплоты на отопление определяется, если известны строительные размеры зданий, по формуле:
, Мкал/ч.(2.1)
В данной дипломной работе расход тепловой энергии на отопление зданий за отопительный период определяется по формуле:
, Гкал,(2.2)
где
-поправочный коэффициент, учитывающий зависимость тепловой характеристики здания qo от расчетной температуры наружного воздуха, = 0,98;
— наружный строительный объем зданий, м3;
— удельная отопительная характеристика здания, зависящая от его назначения и объема, ккал/(м3 ч °С);
— усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений, °С;
— расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92), °С; 
— средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон, °С; 
— продолжительность отопительного периода, суток.
Зная общую нагрузку для теплоснабжения можно определить расход сетевой воды для обеспечения теплоснабжения:
, т/ч, (2.3)
где 
— температура сетевой воды в подающем трубопроводе, °С; 
— температура сетевой воды в обратном трубопроводе, °С.
Общий часовой расход теплоносителя определяется по формуле:
, т/ч. (2.4)
Результаты расчета часовых расходов теплоносителя потребителями тепловой энергии приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 — Часовые расходы теплоносителя в зимний период
Скорость движения теплоносителя.
Для проверки значений расходов сетевой воды используется величина скорости теплоносителя, которая не должна превышать 1 м/с.
Скорость движения сетевой воды в м/с на расчетном участке трубопровода определяется по формуле:
,м/с,(2.5)
где 
— расчетный расход сетевой воды на участке, найден по формуле (2.4), т/ч;уч — диаметр расчетного участка трубопровода, м.
Таблица 2.2 — Скорость движения теплоносителя по магистральным трубопроводам
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Рисунок 2.1 — Скорость теплоносителя в магистральных трубопроводах
Диаграмма показывает, что около половины участков имеет скорость менее 1 м / с, из этого мы приходим к выводу, что в тепловой сети завышены диаметры и большие потери тепла.
Таблица 2.3 — Скорость в отводящих трубопроводах
Рисунок 2.2 — Скорость теплоносителя на трубопроводах в зимний период
Из диаграммы видно, что почти всех участках скорость меньше 1 м/с это говорит о диаметрах трубопровода и о тепловых теплоносителя. Также это ведет к увеличению затрат на транспортировку, и повышению тарифов
Потери в Гкал/ч на участках трубопровода в определяются по формуле:
, (2.6)
(2.7)
где 
— потери, Гкал/год;
— количество потерь через участок, Гкал/год.
Расчет потерь на трубопроводах представлен в таблице 2.4. На основании построена диаграмма (2.3).
Таблица 2.4 — Тепловые потери на отводящих трубопроводах
Рисунок 2.3 — Тепловые потери на отводящих трубопроводах в зимний период
.2 Гидравлический расчет тепловой сети
Суммарные показатели напора в трубопроводе состоят из двух составляющих: гидравлические потери на трение и давления в местных сопротивлениях:
, (2.8)
где 
— линейные показатели напора на, м;
— потери напора в сопротивлениях, м;
— удельное падение напора, м2;
— длина участка, м;
— осреднённый показатель местных потерь;
Потери напора на трение:
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
, (2.9)
где 
— коэффициент трения; 
— скорость воды в трубопроводе, м/с; 
— ускорение свободного падения, м/с2; 
— плотность жидкости, кг/м3; 
— диаметр трубопровода, м.
В это время используют коэффициент относительной шероховатости. Когда шероховатость трубы не влияет на ее сопротивление, трубу считают гидравлически «гладкой». Для «гладких» труб коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формуле:
, (2.10)
где 
— абсолютная эквивалентная шероховатость в водяных сетях принимаемая 0,001м при существующей схеме), 0,0005 м (в проектируемой схеме); 
— действительный показатель Рейнольдса, 
.
Скорость воды в трубопроводе определяется по одному из основных уравнений — уравнения неразрывности:
, (2.11)
где 
— расход сетевой воды на участке, кг/сек; — внутренний диаметр трубопровода, м.
Расчет прямолинейного участка трубопровода диаметром dвн, линейное падение давления, на котором равно падению давления в местных сопротивлениях, является эквивалентной длиной местных сопротивлений:
, (2.12)
где 
— сумма коэффициентов местных сопротивлений.
Для определения коэффициентов местных сопротивлений нам необходимо знать расположение всех углов поворотов трассы, задвижек и другой прочей арматуры. При этом, когда характер и размещение местных сопротивлений на трубопроводе неизвестны, можно определять осредненный коэффициент местных потерь по формуле:
, (2.13)
где — расход теплоносителя, т/ч;
— постоянный коэффициент, зависящий от вида теплоносителя (для воды Z=0,1).
Приведенная длина участка труб системы равна сумме длин прямолинейных участков и длин труб, эквивалентных по сопротивлению фасонным частям, арматуре и оборудованию:
(2.14)
Таблица 2.5 — Гидравлический расчет тепловой сети
Пьезометрический график представляет собой графическое отображение напоров в сети относительно местности, на которой она расположена. На пьезометрическом графике наносят рельеф местности, высота присоединенных зданий, величины напоров в сети. На горизонтальной оси графика наносят длину сети, а по оси ординат напор. Давление в трубопроводе сети определяется как для рабочего, так и статического режимов. Пьезометрический график построен следующим образом:
) принимаем за ноль отметку самой низкой точки тепловой сети, наносят профиль местности по трассе основной магистрали и ответвлений, отметки земли, которые отличаются от отметок магистрали. На графике проставляют высоты присоединенных зданий;
) наносим линию, определяющую статический напор в системе (статический режим);
) наносим линию напоров обратной магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяем на основании гидравлического расчета сети. Высоту расположения линии напора на графике выбираем с учетом выше приведенных требований к гидравлическим режимам. При неровном профиле местности не всегда возможно одновременно выполнять требования заполнений верхних точек систем теплопотребления, не превысив допустимых требований. В этом случае выбираем режим, соответствующий прочности нагревательных приборов, а отдельной системы, залив которой не будет обеспечен вследствие низкого расположения пъезометрической линии обратного трубопровода, оборудуют индивидуальными регуляторами.
Линия пьезометрического графика обратного трубопровода магистрали в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяется необходимый напор в обратном трубопроводе водоподогревательной установки (на входе сетевого насоса);
4) наносим линию подающей магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчета сети. При выборах положения пьезометрического графика учитываем предъявляемые к гидравлическому режиму требования и основные характеристики сетевых насосов. Линия пьезометрического графика подающего трубопровода в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяем требуемый напор на выходе из подогревательной установки. Напор в любой точке тепловой сети определяем величиной отрезка между данной точкой и линией пьезометрического графика подающей или обратной магистралей.
По итогам гидравлического расчета строится пьезометрический график. Пьезометрический график до наиболее удаленного объекта приведен на рисунке 2.4.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Рисунок 2.4 — Пьезометрический график до наиболее удаленного потребителя
Из графика видно, что стаический напор на вводах из котельной составляет Δ=15 м.в.ст.
3. Разработка мероприятий по повышению эффективности системы теплоснабжения
3.1. Рекомендации по отводящим трубопроводам
Российские тепловые сети теряют около 40% тепла для отопления. Одной из причин этого большие диаметры трубопроводов тепловых сетей.
Если трубопровод завышенного диаметра оправданно резервом для развития систем и подключения новых объектов, завышение диаметра выпускной сети вызывает ненужные потери тепла в сети.
Одним из способов повышения эффективности работы систем теплоснабжения является уменьшение диаметра существующих трубопроводов. Необходимо заменить старые трубы, предпочтительно на трубы с пенополиуретановой изоляции, благодаря их долговечности, простоты установки и минимальным потерям тепла.
Также среди основных мероприятий по энергосбережению в системе теплоснабжения можно отнести оптимизацию систем теплоснабжения в Тарногском сельском поселении с учетом эффективного радиуса теплоснабжения.
Передача тепловой энергии на большие расстояния является экономически неэффективной.
Радиус эффективного теплоснабжения позволяет определить условия, при которых подключение новых или увеличивающих тепловую нагрузку теплоподготовительных установок к системе теплоснабжения нецелесообразно вследствие увеличения совокупных расходов в указанной системе на единицу тепловой мощности, определяющий для зоны действия каждого источника тепловой энергии.
Радиус эффективного теплоснабжения — максимальное расстояние от теп установки до каждого источника тепловой энергии в системе теплоснабжения, при превышении которого подключение потребляющей установки к данной системе теплоснабжения нецелесообразно по причине увеличения совокупных расходов в системе теплоснабжения.
Суть способа заключается в прокладке новых прямого или обратного отводящего трубопроводов, осуществляемый путем прокладки трубопроводов меньшего диаметра. При этом диметры устанавливаемых трубопроводов выбирают таким образом, чтобы гидравлические сопротивления прямого и обратного трубопровода было максимально приближено к гидравлическому сопротивлению сужающего устройства, но не превышало его. Преимущество отдаём подающим трубопроводам, так как их потери тепловой энергии больше ввиду более высокой температуры проходящего по ним теплоносителя.
В соответствии с существующей методикой расчёта тепловых сетей минимальные диаметры трубопроводов могут быть рассчитаны так:
тепловой трубопровод пьезометрический
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
, м, (3.1)
где G — расход теплоносителя, т/ч;
r — плотность теплоносителя, кг/м3;
hм — перепад давления на ответвлении от трубопровода к объекту, Па;
hп — перепад ответвления для системы теплоснабжения объекта, Па.
кэ — абсолютная эквивалентная шероховатость трубопроводов.
При расчётах минимального допустимого диаметра трубопроводов используется допустимое значение коэффициента шероховатости. При отсутствии более точных данных можем принять значение кэ = 0,001.
К установке принимается трубопроводы с ближайшим по значению большим внутренним диаметром. Даны варианты установки прямого и обратного трубопроводов разного диаметра, при этом средние диаметры отводящих трубопроводов данного участка сети должны быть больше минимально допустимых диаметров. Снижение диаметров отводящих сетей ведёт к снижению общей поверхности трубопроводов ТС и увеличению скоростей движения в них теплоносителя, а следовательно, и к снижению потерь тепла. Данные по заменам отводящих трубопроводов приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1- Расчет минимальных диаметров
В данной таблице произведён расчёт минимально возможных диаметров отводящих трубопроводов.
На рисунке 3.1. изображены существующие и минимально возможные диаметры отводящих трубопроводов к потребителям.
Рисунок 3.1- Диаграмм существующих и минимально возможных диаметров
Анализ текущего и допустимого диаметров секций минимальных ТС показывает, что на самом деле набор диаметров значительно завышен. Установка минимально возможного диаметра позволит повысить эффективность транспортного средства и снизить капитальные затраты на его реконструкцию.
После определения оптимальных значений средних диаметров отводящих трубопроводов с учетом энергоэкономических показателей сети путем сравнения значений, полученных с помощью существующего диаметра может разработать планы по приведению существующего диаметра до оптимального значения. Вычисленная таким образом, величина оптимального диаметра зависит как от энергетических параметров (качество изоляции ТС трубопроводов, тепловой кривой, эффективность сетевых насосов), а экономический (соотношение тарифов на тепловую и электрическую энергию) и будет динамически изменяться с течением времени.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
.2 Рекомендации по осуществлению регулировки
Важным элементом любых систем централизованного теплоснабжения являются тепловые сети. В теплопередачу инвестируется большой капитал, соизмеримый со стоимостью строительства электростанций и крупных котлов. По надежности и долговечности теплотранспортной системы является основным экономическим вызовом для проектирования, строительства и эксплуатации теплопроводов. Решение этой задачи неразрывно связано с проблемами энергосбережения в системе отопления.
Наиболее распространенной в стране, в том числе и в Вологодской области, метод потребителей тепловой энергии — с постоянным потоком охлаждающей жидкости. Количество тепловой энергии, поставляемой потребителям регулируется путем изменения температуры охлаждающей жидкости. Предполагается, что каждый потребитель получит от общего потока хладагента строго определенное количество пропорционально ее тепловой нагрузки. Как правило, это происходит для целого ряда объективных и субъективных причин не сохраняется, что приводит к снижению качества теплоснабжения в отдельных участках. Чтобы избежать этого, организации подачи тепла для увеличения потока охлаждающей жидкости, что приводит к увеличению затрат на энергию, увеличение утечек охлаждающей жидкости, а иногда и к избыточному потреблению топлива.
Все эти проблемы могут быть периодическими мер по оптимизации гидравлического режима тепловых сетей, главная задача которых — обеспечить тепловые сети охлаждающей жидкости пропорциональна тепловых нагрузок потребителей.
Из большого количества энергосберегающих мероприятий в тепловой оптимизации питания гидравлического режима теплосети является наиболее эффективным. Кроме того, нагрев улучшает качество. Как правило, настройка состоит из трех этапов:
расчет гидравлического режима сети отопления и выработка рекомендаций;
подготовительные работы;
установка в сети и на объектах тепловых устройств, распределяющих общий поток охлаждающей жидкости.
В реальной (без корректировок) сети отопления, следующие основные параметры:
в тепловой сети недооценен поток охлаждающей жидкости и температурный график. В этом случае корректировка не приводит к экономии энергии и направлена на улучшение качества теплоснабжения;
в тепловой сети переоценили скорость потока жидкости и оптимальный температурный график. В этом случае регулировка также приводит к экономии энергии.
Регулировка TC является установка гидравлических характеристик, поэтому при определении воздействия объектов на систему теплоснабжения, особое внимание должно быть уделено гидравлическим характеристикам потребителей.
Предлагаемый способ регулировки предполагает установку сужающих устройств на объектах ТС в строго определенном порядке.
Количество объектов, на которых производится установка сужающих, обусловлено особенностями системы теплоснабжения и определяется экспериментально. Установки сужающих устройств на нескольких объектах может привести к тому, что будут обеспечены потребности в теплоснабжении всех объектов. В некоторых системах для достижения таких результатов потребуется регулировка большинства объектов.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Предлагаемая методика позволит снизить капитальные затраты на проведение регулировки гидравлических объектов ТС, а также уменьшение трудоёмкость и длительности регулировки сети.
Таблица 3.2 — Расчет сужающих устройств
Рисунок 3.2 — Диаметры сужающий устройств
Стабилизацию гидравлического режима, поглощение избыточных напоров на тепловом пункте при отсутствии автоматических регуляторов производят с помощью постоянных сопротивлений — дроссельных диафрагм.
Дроссельная диафрагма устанавливается перед системой теплопотребления или на обратном трубопроводе или на обоих трубопроводах в зависимости от необходимого для системы гидравлического режима.
Дросселируемый в диафрагме напор находим как между располагаемым напором перед системой теплопотребления или отдельным теплоприемником и гидравлическим сопротивлением системы или сопротивлением теплообменника. Во избежание засорения не следует устанавливать дроссельную диафрагму с диаметром отверстия менее 3 мм. Дроссельную диафрагму, как правило, устанавливают во фланцевых соединениях (на тепловом пункте после приемника) между запорной арматурой, что позволяет заменять ее без спуска воды из системы.
Количество объектов, на которых производится установка сужающих устройств, обоснована особенностями системы теплоснабжения и экспериментальным путем. Установка сужающих устройств на нескольких объектах может привести к тому, что будут обеспечены потребности в теплоснабжении всех объектов. В некоторых системах для достижения таких результатов потребуется регулировка большинства объектов.
Предлагаемая методика позволяет уменьшить капитальные затраты на проведение регулировки гидравлического режима тепловой сети, а также уменьшить трудоёмкость и длительность регулировки ТС.
4. Мероприятия по обеспечению безопасности
Для обеспечения безопасности при эксплуатации электроустановок в проекте все электроустановки заземляются путем их присоединения не менее чем в двух местах к контурам заземления электрооборудования и молниезащиты с учетом требований ПУЭ.
Расчетные токовые нагрузки не превышают максимально допустимые для выбранных сечений проводов и кабелей. Аппараты, приборы провода, шины и конструкции соответствуют нормальным условиям режима коротких замыканий.
Заземление электрооборудования обеспечивает безопасность персонала при эксплуатации и ремонте электроустановок. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 и 8 Ом при межфазных напряжениях 380 и 220 В, соответственно.
Электропотребляющие установки, электрические устройства в определенных случаях могут привести к поражению эл. током. Контакт человека с нетеплоизолированными поверхностями теплопроводов и оборудования тепловой схемы может привести к ожогам различной степени тяжести.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Предусмотренные системы и средства автоматизации обеспечивают автоматическую защиту и блокировку оборудования с выдачей необходимых сигналов аварийных параметров в соответствии с заданием и требованием действующих норм и правил безопасности.
Дозирующая установка реагента-комплексона химводоочистки котельной запроектирована как индивидуальная установка с автоматическим дозированием химреагента, с емкостью достаточного объема, позволяющей производить заливку реагента в предельно редких случаях (1 раз в 6-8 мес.). Упаковка реагента-комплексона и конструкция бака позволяет при соблюдении инструкции по эксплуатации установки полностью избежать контакта обслуживающего персонала с реагентом. Дозированная минимальная подача реагента в тепловые сети делает его полностью безопасным как для отопления, так и для системы горячего водоснабжения.
Защита от шума и вибраций.
В котельной установлено много оборудования, эксплуатация которого сопровождается вибрацией и шумом. Таким оборудованием являются: насосы, вентиляторы, горелки и др.
Предусматриваются следующие мероприятия по ограничению шума и снижению его уровня:
а) компоновочные.
Щит управления выносится в специальное отделение, стены и перекрытия которого звукоизолированы.
Это позволяет обеспечить аэрацию помещения, звукоизоляцию, избежать влияния вибрации на показания приборов.
б) технологические.
управление основным технологическим оборудованием производится с группового щита управления, расположенного в отдельном помещении;
основное и вспомогательное оборудование создает в процессе эксплуатации шум на постоянных рабочих, не превышающий 80 дБ, установленный по ГОСТ 12.1.003-83;
установка вибрирующих агрегатов на упругих амортизаторах;
создание достаточной массы фундаментов для гашения вибрации.
5. Экологичность проекта
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
В соответствии с СанПин 2.2.4.548-96 допустимые величины интенсивности теплового облучения поверхности тела работника от производственных источников:
Табл. 1
Электромагнитное, лазерное излучения отсутствуют.
Загазованность, запыленность.
В котельной, работающей на природном газе, может возникнуть загазованность в случае:
разрыва газопровода;
погасания пламени в топке котла;
через неплотности запорной арматуры и т.д.
Природный газ не является токсичным, но оказывает удушающее действие на человека.
Газ не имеет вкуса, цвета и запаха, поэтому его одорируют — придают запах кислой капусты, что дает возможность вовремя определить присутствие газа в воздухе и устранить утечку.
При загазованности необходимо обеспечить вентиляцию помещения и соблюдать правила безопасности.
Запыленность отсутствует.
Категория опасности.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Помещение котельной по пожарной безопасности относится к категории «Г» НПБ 105-95, потому что используются горючие газы, которые сжигаются в качестве топлива. По СНиП 21.01.97 степень огнестойкости IV. Котельная оснащена противопожарными средствами и инвентарем в соответствии с инструкциями согласно с органами пожарного надзора. Имеется пожарный водопровод.
Повышенную пожароопасность помещения котельной создает аварийное состояние работы оборудования, которое наступает при:
наличии тлеющих очагов;
возникновении хлопков при раскрытии взрывных клапанов;
аварийном отключении питательных насосов;
отрыве факела или прекращении подачи газа в топку;
отключении электропитания;
разрыве магистральных теплопроводов.
Предусматривается два выхода из котельной. Двери на пути эвакуации открываются в сторону улицы. В целях быстрого тушения пожара предусматривается наличие двух огнетушителей ОУ- 5 и пожарного рукава.
Пожаро — взрывобезопасность.
Чрезвычайной ситуацией называется состояние, при котором в результате возникновения источника чрезвычайной ситуации на объекте, определенной территории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей среде.
В связи с тем, что технологический процесс производства тепловой энергии в целом пожароопасен и взрывоопасен, существует вероятность возникновения аварийных чрезвычайных ситуаций техногенного характера , которые могут привести не только к разрушению котельной, но и к жертвам среди людей.
Возможные аварийные ситуации в котельной:
утечка и взрыв природного газа;
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
взрыв топливно-пылевоздушной смеси в топке котла;
пожар;
аварии вследствие разрушения, повреждения и выхода из строя оборудования;
эксплуатации в нерасчетных режимах;
производственного брака при изготовлении, монтаже, наладке, ремонте;
отказа системы автоматического регулирования и защит;
колебаний частоты тока и напряжения сверх допустимых пределов;
обесточивание котельной;
халатности обслуживающего персонала;
воздействия внутренних и внешних физических факторов.
Вывод: Рабочее место оператора находится в отдельно стоящем здании и соответствует санитарным нормам.
искусственное освещение, отвечает требованиям СНиП 3.05.06-85 составляет 75 лк;
запыленность и загазованность отсутствуют;
шум и вибрация отсутствуют.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Расчет рассеивания выбросов вредных веществ в атмосферном воздухе.
Целью разработки данного раздела является определение степени влияния проектируемого объекта на состояние окружающей среды района строительства.
Работа выполнена на основании требований «Закона об охране окружающей природной среды» № 7-ФЗ от 10 января 2002 г., в соответствии с пособием к СНиП 11-01-95 «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений»; ОНД -86;
ОНД 1-84 и других законодательных и нормативных актов.
Общие сведения:
В дипломном проекте разрабатывается проект на строительство котельной мощностью 3,5 МВт.
Отопительная котельная предназначена для снабжения теплом и горячей водой. Котельная содержит 3 котлоагрегата, работающих в максимальном режиме в зимний период. В летний период работают 2 котла на минимальном режиме. Котельная полностью автоматизирована.
Котлы являются источниками загрязнения атмосферы вредными веществами.
Для обеспечения безопасной эксплуатации котельной предусматривается:
автоматический контроль заданных параметров работы котлов;
предупредительная и аварийная сигнализация при изменении технологических параметров, с одновременной отсечкой подачи природного газа
своевременный ремонт котельного оборудования;
обучение и аттестация обслуживающего персонала;
строгое выполнение требований регламента эксплуатации и обслуживания котлов.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
При соблюдении перечисленных мероприятий возможность возникновения аварийной ситуации исключается.
Загрязняющие вещества, выделяющиеся при сжигании топлива в котлах, будут выбрасываться в атмосферу через две дымовые трубы.
Других источников выбросов вредных веществ на территории котельной нет. Основным показателем, характеризующим загрязнение воздушной среды, является выброс вредностей в единицу времени.
Расчет рассеивания вредных примесей в атмосфере производится в соответствии с санитарными нормами ОНД-86 при неблагоприятных метеорологических условиях, а именно при опасной скорости ветра, при которой концентрация вредных примесей на уровне обитания человека достигает максимальных значений.
В котельной дымовая труба служит не для создания тяги, а для отвода продуктов сгорания на определенную высоту, при которой обеспечивается рассеивание выбросов до допустимых санитарными нормами концентраций в зоне нахождения людей (ПДКNO2 = 0,085 мг/м3).
Определим разность температур выбрасываемого воздуха или газа и наружного воздуха:
ΔТ=Тг — Тв
где Тв принимается для котельных равной средней температуре наиболее холодного месяца, Тв =-15,1°С;
Тг — по действующим нормативам, Тг =160°С.
ΔТ=160-(-15,1)=175,1°С + 273=448,1 К
Найдем параметр ƒ и определим тип выброса:
Н — высота трубы, Н=24м;- диаметр трубы, D=400 мм;- расход выбрасываемого воздуха или газов, м2/с;
М — количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;
Ф — допустимое повышение концентрации вредного вещества в атмосфере, мг/м3 (азот диоксид NO2 — Ф=0,085мг/м3).
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
При ƒ <100 — нагретые выбросы.
Определим коэффициент m:
Вычислим параметр νм:
νм =0,65(V∆Т/Н)1/3
νм =0,65(0,6·450,3/24)1/3 =1,44
Определим безразмерный коэффициент n:
При 0,5< νм <2=0,532 νм 2 — 2,13 νм + 3,13=0,532·1,442 — 2,13·1,44 + 3,13=1,16
Найдем величину максимальной приземной концентрации вредности при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии хм от источника:
,
где А — коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, с2/3 ·м2 ·град2/3 /г;- коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;, n — коэффициенты, учитывающие условия выхода газо-воздушной смеси из устья ИВВ;
ηр — коэффициент, учитывающий влияния рельефа местности, при перепаде высоты менее 50м ηр =1.
Определим коэффициент распространения максимума концентрации вредности:
при νм <=0,5 
2,4·(l + 0,28f1/3)
2,4·(1+0,28·0,0351/3)=2,6
Определим расстояние от источника хм, на котором будет максимальная концентрация вредностей См:
(6.7)
Концентрация Сх по оси рассеивания облака вредности в любой точке с относительной координатой х=х/хм определяется следующим образом:
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Сх =s1 ·Cм
где s1 — коэффициент, учитывающий изменение концентрации по оси факела.
Вычислим коэффициент s1:
х=150/31,2=4,8
х=1500/31,2=48,1
х=2500/=80,13
<х<8=1,13/(0,13х2 +1)=1,13/(0,13·4,82 +1)=0,28
х>8 и F>=1,5=1/(0,1х2 +2,47х-17,8)=1/(0,1·48,12 +2,47·48,1-17,8)=0,003=1/(0,1·80,132 +2,47·80,13-17,8)=0,0012
Сх =0,28·0,45=0,13
Сх =0,003·0,45=0,0013
Сх =0,0012·0,45=0,0005
Вывод: для одиночного источника вредных веществ должно выполняться условие Сх <Ф.
На расстоянии 150 м условие не выполняется, а на 1500 м и 2500 м условие выполняется.
Заключение
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
Структура тепловых нагрузок в России: система централизованного теплоснабжения обеспечивает теплом около 75 % всех потребителей тепла в России, включительно сельские населенные пункты. Тем не менее, около 35 % тепловой энергии поставляют теплофикационные системы, т. е. системы, в которых источник тепла — ТЭЦ различной мощности.
В сумме крупные теплофикационные системы вырабатывают примерно 1,5 млн. Гкал в год, из них 47,5 % твёрдотопливные, 40,7 % на газе и 11,8 % на жидком топливе.
Структурированные проблемы теплоснабжения, влияющие на нормальное функционирование не только жилищно-коммунального хозяйства, но и на топливно-энергетический комплекс страны.
При выполнении дипломной работы по обработке исходных данных и необходимых расчетов получены следующие результаты:
В первой главе подробно достаточно исходных данных, который даются для выполнения вычисления по тепловым сетям, например, тепловая нагрузка на потребителях, величина давления на котельную, температурный лист, описания оборудования, описание тепловых сетей и потребителей жары.
Во второй главе анализируются основные параметры системы отопления. Расчет скорости охлаждающей жидкости показал, что скорость менее 1 м / с. Это указывает на чрезмерные диаметры труб и большой потери тепла. Кроме того, наблюдается рост транспортных расходов, амортизации и повышения тарифов. Потери тепла присутствуют во всех областях сети, указывая, что плохой изоляции трубопроводов. Расчеты представлены в таблицах, графиках, которые графически представляют информацию. Произведены системные гидравлические расчеты, пьезометрический график построен.
В третьей главе даны рекомендации по повышению эффективности системы теплоснабжения поселка. Регулированием тепловой сети является установка гидравлических характеристик, поэтому при определении степени влияния объектов на отопительную систему сосредоточены на гидравлических характеристиках потребителей. Предложенный метод предлагает регулировку установки сужающих устройств к тепловым сетям объектов. Кроме того, в третьей главе содержатся рекомендации по нагнетательной линии. Значения оптимального среднего диаметра трубопровода с учетом энергетических-экономических показателей сети теплоснабжения, по сравнению со значениями, полученными имеющими средний диаметр. Большинство из секций отводящих трубопроводов рекомендуется принимать диаметр 32 мм.
Литература
1. О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики: Указ Президента РФ от 04.06.2008 г. №889 // Российская газета. — 2012. — 4с.
2. СП 124.13330.2012. Свод правил. Тепловые сети: актуализированная редакция СНиП 41-02-2003: утв. Минрегионом РФ 30.06.2012 №280.- Введ. 01.01.2013.- Москва: ФАУ «ФЦС», 2012. — 81с.
3. СП 41-101-95. Свод правил. Проектирование тепловых пунктов: утв. Минстроем России. — Введ. 01.07.1996. — Москва: ОАО «ЦПП», 1997. — 79с.
4. СП 61.13330.2012. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Взамен СНиП 41-03-2003 — Введ. 1.01.2013 г. Москва: Минрегион России, 2012.- 44с.
5. ГОСТ 10704-91.Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент (с изменением №1). Взамен ГОСТ 10704-76.- Введ.01.01.93.- Москва: Стандартинформ, 2007. — 7с.
6. Технико-экономическая оценка энергосберегающих мероприятий в системах теплоснабжения: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных работ. — Вологда, ВоГТУ. — 2007. — 8с.
Нужна помощь в написании диплома?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Сдача работы по главам. Уникальность более 70%. Правки вносим бесплатно.
7. Ионин А.А.Теплоснабжение: учебник для вузов / под ред. А.А. Ионина. — Москва: Стройиздат, 1982. — 336с.
8. Технико-экономическая оценка использования труб с пенополиуретановой изоляцией: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных работ. — Вологда, ВоГТУ. — 2007. — 14с.
9. Манюк В.И. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Н 23 Справочник / В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др.-3-е изд., перераб. и доп. — Москва.: Стройиздат, 1988.- 432с.
10.Петринчик В.А., Мусинов Д.О.. Энергосбережение в тепловых сетях (Часть 1): учеб. пособие/ В.А. Петринчик, Д.О. Мусинов. — Вологда: ВоГТУ, 2005. — 53с.
11.ГОСТ Р 541541-99 Энергосбережение. Энергетическая эффективность.- Введ. постановлением Госстандарта России от 29 декабря 1999 г. № 882-ст.
12.ГОСТ Р 51387-99 Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные определения ЭС; Основные принципы стандартизации энергосбережения; Перечень основных документов по ЭС. Отменен.
13.ГОСТ 12.4.011-89. Система стандартов безопасности труда. Средства защиты работающих. Общие требования и квалификация. — Введ. 01.07.1990. — Москва: ИПК «Издательство стандартов» — 7с.
14.СН-2.2.4/2.1.8.562-96. Санитарные нормы. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. — Введ. 31.10.1996. — Москва: Минздрав России, 1997. — 126с.
15.ГОСТ 12.1.003-2014. Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности. — Введ. 01.11.2015. — Москва: Стандартинформ, 2015. — 24с.