Централизованное теплоснабжение от крупных котельных. Централизованное теплоснабжение от районных котельных (водогрейных) Газовые котельные установки устройство и эксплуатация
4.1 Состав разделов проектной документации и требования к их содержанию приведено в .
4.2 Оборудование и материалы, используемые при проектировании , в случаях, установленных документами в области стандартизации, должны иметь сертификаты соответствия требованиям норм и стандартов России, а также разрешение Ростехнадзора на их применение.
4.3 При проектировании котельных с паровыми и водогрейными котлами с давлением пара более 0,07 МПа (0,7 кгс/см 2) и с температурой воды более 115°С необходимо соблюдать соответствующие нормы и правила в области промышленной безопасности, а также документы в области стандартизации.
4.4 Проектирование новых и реконструируемых котельных должно осуществляться в соответствии с разработанными и согласованными в установленном порядке схемами теплоснабжения, или с обоснованиями инвестиций в строительство, принятыми в схемах и проектах районной планировки, генеральных планов городов, поселков и сельских поселений, проектов планировки жилых, промышленных и других функциональных зон или отдельных объектов, приведенных в .
4.5 Проектирование котельных, для которых не определен в установленном порядке вид топлива, не допускается. Вид топлива и его классификация (основное, при необходимости аварийное) определяется по согласованию с региональными уполномоченными органами власти. Количество и способ доставки необходимо согласовать с топливоснабжающими организациями.
4.6 Котельные по целевому назначению в системе теплоснабжения подразделяются на:
- центральные в системе централизованного теплоснабжения;
- пиковые в системе централизованного и децентрализованною теплоснабжения на базе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии;
- автономные системы децентрализованного теплоснабжения.
4.7 по назначению подразделяются на:
- отопительные - для обеспечения тепловой энергией систем отопления, вентиляции, кондиционирования и горячего водоснабжения;
- отопительно-производственные - для обеспечения тепловой энергией систем отопления, вентиляции, кондиционирования, горячего водоснабжения, технологического теплоснабжения;
- производственные - для обеспечения тепловой энергией систем технологического теплоснабжения.
4.8 Котельные по надежности отпуска тепловой энергии потребителям (согласно СП 74.13330) подразделяются на котельные первой и второй категории.
- котельные, являющиеся единственным источником тепловой энергии системы теплоснабжения;
- котельные, обеспечивающие тепловой энергией потребителей первой и второй категории, не имеющих индивидуальных резервных источников тепловой энергии. Перечни потребителей по категориям устанавливаются в задании на проектирование.
4.9 В котельных с паровыми и пароводогрейными котлами общей установленной тепловой мощностью более 10 МВт с целью повышения надежности и энергоэффективности при технико-экономических обоснований рекомендуется установка паровых турбогенераторов малой мощности с напряжением 0,4 кВ с паровыми противодавленческими турбинами для обеспечения покрытия электрических нагрузок собственных нужд котельных или предприятий, на территории которых они находятся. Отработавший пар после турбин может быть использован: на технологическое пароснабжение потребителей, для нагрева воды систем теплоснабжения, на собственные нужды котельной.
Проектирование таких установок должно осуществляться в соответствии с .
В водогрейных котельных, работающих на жидком и газообразном топливе, для этих целей допускается использование газотурбинных или дизельных установок.
При проектировании электроэнергетической надстройки для выработки электрической энергии для собственных нужд котельной и/или передачи ее в сеть следует осуществлять в соответствии с , . В случае если для разработки проектной документации недостаточно требований по надежности и безопасности, установленных нормативными документами, или такие требования не установлены следует разрабатывать и утверждать в установленном порядке специальные технические условия .
4.10 Для теплоснабжения зданий и сооружений от блочно-модульных котельных следует предусматривать возможность работы оборудования котельной без постоянно присутствующего персонала.
4.11 Расчетная тепловая мощность котельной определяется как сумма максимальных часовых расходов тепловой энергии на отопление, вентиляцию и кондиционирование, средних часовых расходов тепловой энергии на горячее водоснабжение и расходов тепловой энергии на технологические цели. При определении расчетной тепловой мощности котельной должны учитываться также расходы тепловой энергии на собственные нужды котельной, потери в котельной и в тепловых сетях с учетом энергетической эффективности системы.
4.12 Расчетные расходы тепловой энергии на технологические цели следует принимать по заданию на проектирование. При этом должна учитываться возможность несовпадения максимальных расходов тепловой энергии для отдельных потребителей.
4.13 Расчетные часовые расходы тепловой энергии на отопление, вентиляцию, кондиционирование и горячее водоснабжение должны приниматься по заданию на проектирование, при отсутствии таких данных - определяться по СП 74.13330, а также по рекомендациям .
4.14 Число и производительность котлов, установленных в котельной, следует выбирать, обеспечивая:
- расчетную производительность (тепловую мощность котельной согласно 4.11);
- стабильную работу котлов при минимально допустимой нагрузке в теплый период года.
При выходе из строя наибольшего по производительности котла в котельных первой категории оставшиеся котлы должны обеспечивать отпуск тепловой энергии потребителям первой категории:
- на технологическое теплоснабжение и системы вентиляции - в количестве, определяемом минимально допустимыми нагрузками (независимо от температуры наружного воздуха);
- на отопление и горячее водоснабжение - в количестве, определяемом режимом наиболее холодного месяца.
При выходе из строя одного котла независимо от категории котельной количество тепловой энергии, отпускаемой потребителям второй категории, должно обеспечиваться в соответствии с требованиями СП 74.13330.
Число котлов, устанавливаемых в котельных, и их производительность, следует определять на основании технико-экономических расчетов.
В котельных следует предусматривать установку не менее двух котлов; в производственных котельных второй категории - установка одного котла.
4.15 В проектах котельных следует использовать поставляемые заводами-изготовителями котлы, экономайзеры, воздухоподогреватели, турбины с противодавлением, газотурбинные и газопоршневые установки с генераторами напряжением 0,4 кВ, золоуловители и другое оборудование в блочном транспортабельном исполнении полной заводской и монтажной готовности.
4.16 Проекты блоков вспомогательного оборудования с трубопроводами, системами автоматического контроля, регулирования, сигнализации и электротехническим оборудованием повышенной заводской готовности разрабатываются по заказу и заданиям монтажных организаций.
4.17 Открытая установка оборудования в различных климатических зонах возможна, если это допускается инструкциями заводов-изготовителей и отвечает по шумовым характеристикам требованиям в СП 51.13330 и .
4.18 Компоновка и размещение технологического оборудования котельной должны обеспечивать:
- условия для механизации ремонтных работ;
- возможность использования при ремонтных работах напольных подъемно-транспортных механизмов и устройств.
Для ремонта узлов оборудования и трубопроводов массой более 50 кг следует предусматривать, как правило, инвентарные грузоподъемные устройства. При невозможности использования инвентарных грузоподъемных устройств следует предусматривать стационарные грузоподъемные устройства (тали, тельферы, подвесные и мостовые краны).
4.19 В котельных по заданию на проектирование следует предусматривать ремонтные участки или помещения для проведения ремонтных работ. При этом следует учитывать возможность выполнения работ по ремонту указанного оборудования соответствующими службами промышленных предприятий или специализированными организациями.
4.20 Принятые в проекте основные технические решения должны обеспечивать:
- надежность и безопасность работы оборудования;
- максимальную энергетическую эффективность котельной;
- экономически обоснованные затраты на строительство, эксплуатацию и ремонт;
- требования охраны труда;
- требуемые санитарно-бытовые условия для эксплуатационного и ремонтного персонала;
- требования охраны окружающей среды.
4.21 Тепловую изоляцию оборудования котельных, трубопроводов, арматуры, газоходов, воздуховодов и пылепроводов следует предусматривать с учетом требований СП 60.13330 и СП 61.13330.
В этом же разделе:
| Введение | 1. Область применения |
| 2. Нормативные ссылки | 3. Термины и определения |
| 4. Общие положения | 5. Генеральный план и транспорт |
| 6. Объемно-планировочные и конструктивные решения |
Котельная установка (котельная) - это сооружение, в котором осуществляется нагрев рабочей жидкости (теплоносителя) (как правило - воды) для системы отопления или пароснабжения, расположенное в одном техническом помещении. Котельные соединяются с потребителями при помощи теплотрассы и/или паропроводов. Основным устройством котельной является паровой, жаротрубный и/или водогрейный котлы. Котельные используются при централизованном тепло- и пароснабжении или при местном теплоснабжении зданий.
Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Ее основные элементы - котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства. В общем случае котельная установка представляет собой совокупность котла (котлов) и оборудования, включающего следующие устройства: подачи и сжигания топлива; очистки, химической подготовки и деаэрации воды; теплообменные аппараты различного назначения; насосы исходной (сырой) воды, сетевые или циркуляционные - для циркуляции воды в системе теплоснабжения, подпиточные - для возмещения воды, расходуемой у потребителя и утечек в сетях, питательные для подачи воды в паровые котлы, рециркуляционные (подмешивающие); баки питательные, конденсационные, баки-аккумуляторы горячей воды; дутьевые вентиляторы и воздушный тракт; дымососы, газовый тракт и дымовую трубу; устройства вентиляции; системы автоматического регулирования и безопасности сжигания топлива; тепловой щит или пульт управления.
Котел - это теплообменное устройство, в котором теплота от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.
Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.
Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.
Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают теплоту воде.
Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды; приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.
В зависимости от использования их теплоты котельные делятся на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.
Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Отопительно-производственные котельные бывают на промышленных предприятиях и обеспечивают теплотой системы отопления и вентиляции, горячего водоснабжения зданий и технологические процессы производства. Отопительные котельные решают те же задачи, но обслуживают жилые и общественные здания. Они делятся на отдельно стоящие, сблокированные, т.е. примыкающие к другим зданиям, и встроенные в здания. В последнее время все чаще строят отдельно стоящие укрупненные котельные с расчетом на обслуживание группы зданий, жилого квартала, микрорайона.
Устройство встроенных в жилые и общественные здания котельных в настоящее время допускается только при соответствующем обосновании и согласовании с органами санитарного надзора.
Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. В зависимости от этого оборудования в основном определяются размеры помещений котельной.
2. Классификация котельных установок
Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду получаемого теплоносителя их делят на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).
Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров.
Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений.
В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные бывают местные (индивидуальные), групповые и районные.
Местные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более 115 °С или паровыми котлами с рабочим давлением до 70 кПа. Такие котельные предназначены для снабжения теплотой одного или нескольких зданий.
Групповые котельные установки обеспечивают теплотой группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Их оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специально сооруженных отдельных зданиях.
Районные отопительные котельные служат для теплоснабжения крупных жилых массивов: их оборудуют сравнительно мощными водогрейными или паровыми котлами.
Рис. 1.
Рис. 2.
Рис. 3.
Рис. 4.
Отдельные элементы принципиальной схемы котельной установки принято условно показать в виде прямоугольников, кружков и т.п. и соединять их между собой линиями (сплошными, пунктирными), обозначающими трубопровод, паропроводы и т. п. В принципиальных схемах паровых и водогрейных котельных установок имеются существенные различия. Паровая котельная установка (рис. 4, а) из двух паровых котлов 1, оборудованных индивидуальными водяными 4 и воздушными 5 экономайзерами, включает групповой золоуловитель 11, к которому дымовые газы подходят по сборному борову 12. Для отсоса дымовых газов на участке между золоуловителем 11 и дымовой трубой 9 установлены дымососы 7 с электродвигателями 8. Для работы котельной без дымососов установлены шиберы (заслонки) 10.
Пар от котлов по отдельным паропроводам 19 поступает в общий паропровод 18 и по нему к потребителю 17. Отдав теплоту, пар конденсируется и по конденсатопроводу 16 возвращается в котельную в сборный конденсационный бак 14. Через трубопровод 15 в конденсационный бак подается добавочная вода из водопровода или химводоочистки (для компенсации объема, не вернувшегося от потребителей).
В случае, когда часть конденсата теряется у потребителя, из конденсационного бака смесь конденсата и добавочной воды подается насосами 13 по питательному трубопроводу 2 сначала в экономайзер 4, а затем в котел 1. Воздух, необходимый для горения, засасывается центробежными дутьевыми вентиляторами 6 частично из помещения котельной, частично снаружи и по воздуховодам 3 подается сначала к воздухоподогревателям 5, а затем к топкам котлов.
Водогрейная котельная установка (рис. 4, б) состоит из двух водогрейных котлов 1, одного группового водяного экономайзера 5, обслуживающего оба котла. Дымовые газы по выходе из экономайзера по общему сборному борову 3 поступают непосредственно в дымовую трубу 4. Вода, нагретая в котлах, поступает в общий трубопровод 8, откуда подается к потребителю 7. Отдав теплоту, охлажденная вода по обратному трубопроводу 2 направляется сначала в экономайзер 5, а затем опять в котлы. Вода по замкнутому контуру (котел, потребитель, экономайзер, котел) перемещается циркуляционными насосами 6.
Рис. 5. : 1 - циркуляционный насос; 2 - топка; 3 - пароперегреватель; 4 - верхний барабан; 5 - водоподогреватель; 6 - воздухоподогреватель; 7 - дымовая труба; 8 - центробежный вентилятор (дымосос); 9 - вентилятор для подачи воздух в воздухоподогреватель
На рис. 6 представлена схема котельного агрегата с паровым котлом, имеющим верхний барабан 12. В нижней части котла расположена топка 3. Для сжигания жидкого или газообразного топлива используют форсунки или горелки 4, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами -обмуровкой 7.
При сжигании топлива выделяющаяся теплота нагревает воду до кипения в трубных экранах 2, установленных на внутренней поверхности топки 3, и обеспечивает ее превращение в водяной пар.
Рис 6.
Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 11, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи теплоты воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 17 удаляются через дымовую трубу 19 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой.
Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 16 в водяной экономайзер 5, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла 12. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана 12. Затем пар поступает в пароперегреватель 11, где за счет теплоты дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается.
Из пароперегревателя 11 пар поступает в главный паропровод 13 и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную.
Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.
Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 18 в воздухоподогреватель 6, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.
Рис. 7.
Для правильного монтажа всех элементов котельной используют монтажную схему, пример которой показан на рис. 9.
Рис. 9.
Водогрейные котельные установки предназначены для получения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей.
Для обеспечения нормальной эксплуатации котельные с водогрейными котлами оборудуют необходимой арматурой, контрольно-измерительными приборами и средствами автоматизации.
Водогрейная котельная имеет один теплоноситель - воду в отличие от паровой котельной, у которой два теплоносителя - вода и пар. В связи с этим в паровой котельной необходимо иметь отдельные трубопроводы для пара и воды, а также баки для сбора конденсата. Однако это не значит, что схемы водогрейных котельных проще паровых. Водогрейная и паровая котельные по сложности устройства бывают различными в зависимости от вида используемого топлива, конструкции котлов, топок и т. п. В состав как паровой, так и водогрейной котельной установки обычно входят несколько котлоагрегатов, но не менее двух и не более четырех-пяти. Все они связываются между собой общими коммуникациями - трубопроводами, газопроводами и др.
Устройство котлов меньшей мощности показано ниже в пункте 4 данной темы. Чтобы лучше понять устройство и принципы действия котлов разной мощности, желательно сравнить устройство этих менее мощных котлов с устройством описанных выше котлов большей мощности, и найти в них основные элементы, выполняющие такие же функции, а также понять основные причины различий в конструкциях.
3. Классификация котельных агрегатов
Котлы как технические устройства для производства пара или горячей воды отличаются многообразием конструктивных форм, принципов действия, используемых видов топлива и производственных показателей. Но по способу организации движения воды и пароводяной смеси все котлы могут быть разделены на следующие две группы:
Котлы с естественной циркуляцией;
Котлы с принудительным движением теплоносителя (воды, пароводяной смеси).
В современных отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используются в основном котлы с естественной циркуляцией, а для производства горячей воды - котлы с принудительным движением теплоносителя, работающие по прямоточному принципу.
Современные паровые котлы с естественной циркуляцией делают из вертикальных труб, расположенных между двумя коллекторами (верхним и нижним барабанами). Их устройство показано на чертеже на рис. 10, фотография верхнего и нижнего барабана с соединяющими их трубами - на рис. 11, а размещение в котельной - на рис. 12. Одна часть труб, называемых обогреваемыми «подъемными трубами», нагревается факелом и продуктами сгорания топлива, а другая, обычно не обогреваемая часть труб, находится вне котельного агрегата и носит название «опускные трубы». В обогреваемых подъемных трубах вода нагревается до кипения, частично испаряется и в виде пароводяной смеси поступает в барабан котла, где происходит ее разделение на пар и воду. По опускным не обогреваемым трубам вода из верхнего барабана поступает в нижний коллектор (барабан).
Движение теплоносителя в котлах с естественной циркуляцией осуществляется за счет движущего напора, создаваемого разностью весов столба воды в опускных и столба пароводяной смеси в подъемных трубах.
Рис. 10.
Рис. 11.
Рис. 12.
В паровых котлах с многократной принудительной циркуляцией поверхности нагрева выполняются в виде змеевиков, образующих циркуляционные контуры. Движение воды и пароводяной смеси в таких контурах осуществляется с помощью циркуляционного насоса.
В прямоточных паровых котлах кратность циркуляции составляет единицу, т.е. питательная вода, нагреваясь, последовательно превращается в пароводяную смесь, насыщенный и перегретый пар.
В водогрейных котлах вода при движении по контуру циркуляции нагревается за один оборот от начальной до конечной температуры.
По виду теплоносителя котлы разделяются па водогрейные и паровые. Основными показателями водогрейного котла являются тепловая мощность, то есть теплопроизводительность, и температура воды; основными показателями парового котла - паропроизводительность, давление и температура.
Водогрейные котлы, назначением которых является получение горячей воды заданных параметров, применяют для теплоснабжения систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. Водогрейные котлы, работающие обычно по прямоточному принципу с постоянным расходом воды, устанавливают не только на ТЭЦ, но и в районных отопительных, а также отопительно-производственных котельных в качестве основного источника теплоснабжения.
Рис. 13.
Рис. 14.
По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы (парогенераторы) могут быть разделены на две группы: водотрубные котлы и жаротрубные котлы. В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В жаротрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи.
По принципу движения воды и пароводяной смеси парогенераторы подразделяются на агрегаты с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией.
Примеры размещения в котельных котлов разной мощности и назначения, а также другого оборудования, показаны на рис. 14- 16.
Рис. 15.
Рис. 16. Примеры размещения бытовых котлов и другого оборудования
Системы теплофикации и централизованного теплоснабжения являются важным звеном энергетического хозяйства и инженерного оборудования городов и промышленных районов. Для организации эксплуатации этих систем в крупных городах и промышленных районах создаются специальные предприятия - Тепловые сети (Теплосеть). В населённых пунктах, в которых объём работ по эксплуатации тепловых сетей недостаточен для создания специальной организации Теплосети, эта работа осуществляется одним из цехов источника теплоснабжения на правах самостоятельного подразделения.
Основной задачей эксплуатации является организация надёжной, бесперебойной подачи тепловым потребителям теплоты требуемых параметров.
Для этого необходимы:
а) согласованная работа источников теплоты, тепловых сетей и теплопотребляющих установок абонентов;
б) правильное распределение теплоносителя по потребителям и приборам теплопотребления и учёт отпущенной теплоты;
в) тщательное наблюдение за оборудованием теплоподготовительных установок источников теплоты и тепловых сетей, своевременное выявление слабых участков, их исправление или замена, систематическое проведение ревизии и ремонта оборудования, обеспечение быстрой ликвидации и локализации аварий и отказов;
г) организация систематического контроля за состоянием оборудования теплопотребляющих установок и за режимом их работы.
Постоянное внимание должно уделяться совершенствованию оборудования системы теплоснабжения, методов эксплуатации, повышению производительности труда эксплуатационного персонала, обеспечению условий для своевременной тепловой нагрузки ТЭЦ, лучшего использования теплоносителя у абонентов, увеличения комбинированной выработки электрической энергии.
Эксплуатационный персонал Теплосети должен руководствоваться в своей работе Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей, Правилами техники безопасности при обслуживании тепловых сетей, Инструкциями Главтехуправления Минэнерго РФ по эксплуатации тепловых сетей, противопожарным требованиям и другими действующими правилами, инструкциями и руководящими указаниями, издаваемыми Минэнерго РФ и Госгортехнадзором.
Сфера деятельности предприятия Теплосеть регламентируется границами обслуживания и балансовой принадлежностью участков тепловой сели.
Такими границами обычно являются, с одной стороны, запорные выходные задвижки магистрали на коллекторе источника теплоты (ТЭЦ или котельной), с другой стороны, входные задвижки теплосети на групповых или местных тепловых подстанциях промышленных предприятий и жилых микрорайонов или на абонентских вводах..
В соответствии с ГОСТ 13377-75 под надёжностью понимается способность системы выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах, в течение требуемого срока работы.
Причиной нарушения надёжности системы теплоснабжения являются различные аварии и отказы.
Под аварией понимается случайное повреждение оборудования, отражающееся на теплоснабжении потребителей.
Под отказом понимается событие, заключающееся в нарушении работы оборудования. Таким образом, не всякий отказ является аварией. Аварией называется отказ, отражающийся на теплоснабжении потребителей. При современной, весьма разнообразной структуре тепловой нагрузки, обеспечиваемой единой системой теплоснабжения, тепловые сети должны находиться в работе круглосуточно и круглогодично. Выключение их из работы для проведения ремонта может допускаться только на ограниченный срок. В этих условиях особое значение приобретает надёжность системы теплоснабжения.
Наиболее слабое звено системы теплоснабжения в настоящее время - водяные тепловые сети, основная причина этого - наружная коррозия подземных теплопроводов, в первую очередь подающих линий водяных тепловых сетей, на которых приходится свыше 80% всех повреждений.
Значительную часть отопительного периода, а также в течение всего неотопительного периода температуры воды в падающей линии водяной тепловой сети поддерживаются обычно на уровне 70 -80°С. При этой температуре в условиях повышенной влажности окружающей среды процесс коррозии проходит особенно интенсивно, так как тепловая изоляция и поверхность стальных трубопроводов находятся во влажном состоянии, а температура поверхности достаточно высока.
Процессы коррозии существенно замедляются, когда поверхность трубопроводов сухая. Поэтому целесообразно в неотопительный период проводить систематическую сушку тепловой изоляции подземных теплопроводов путём эпизодического повышения температуры в подающей линии тепловой сети до 100°С и поддержания этой температуры в течение сравнительно длительного периода (примерно 30 -40 ч). Наружная коррозия особенно интенсивна в местах подтопления или увлажнения теплоизоляционной конструкции, а также в анодных зонах теплопроводов, подвергающихся действию блуждающих токов. Выявление в процессе эксплуатации коррозийно-опасных участков подземных теплопроводов и устранение источников коррозии является одним из эффективных методов увеличения долговечности тепловых сетей и повышения надёжности теплоснабжения.
Основные задачи эксплуатационной службы состоят в обеспечении надежной и бесперебойной работы оборудования котельной установки и повышения её экономичности. Для выполнения этих задач необходимо сосредоточить внимание на главных вопросах.
К ним относятся прежде всего правильный подбор, расстановка и постоянное повышение квалификации кадров. Выполнение этих мероприятий должно базироваться на научной организации труда и способствовать неуклонному повышению её производительности. Персонал котельной должен четко знать и точно выполнять все требования правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов Госгортехнадзора РФ, а также правила технической эксплуатации электростанций и сетей, правила техники безопасности при обслуживании теплосилового оборудования электростанций, правила безопасности в газовом хозяйстве и другие официальные правила и инструкции.
К самостоятельной работе в качестве машиниста котельного агрегата могут допускаться лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обученные по соответствующей программе и имеющие удостоверение квалификационной комиссии на право обслуживания котлов. Повторная проверка зданий этих лиц должна проводиться периодически, не реже одного раза в 12 месяцев, а также при переходе на другое предприятие или на обслуживание котлов другого типа или при переводе обслуживаемых котлов с твердого топлива на жидкое или газообразное. При переводе персонала на обслуживание котлов, работающих на газообразном топливе, проверка знаний должна производиться в порядке, установленном «Правилами безопасности в газовом хозяйстве»
Инженерно-технические работники, имеющие непосредственное отношение к эксплуатации котельных агрегатов, проходят проверку знаний правил Ростехнадзора и правил безопасности в газовом хозяйстве периодически, но не реже одного раза в три года.
Большое значение в организации эксплуатации имеют составление технически обоснованных планов работы котельных и безусловное их выполнение. Эти планы должны составляться с учетом внедрения новой техники, механизации и автоматизации производства.
Одна из основных задач в этих планах - снижение себестоимости вырабатываемого тепла за счет более полного использования внутренних резервов сокращения удельных расходов топлива. тепла, снижения потерь топлива, электроэнергии и воды, сокращение числа обслуживающего персонала за счет внедрения механизации и автоматизации технологических процессов, совмещения профессий.
Для обеспечения надежной работы оборудования котельной имеют большое значение соблюдение графиков планово-предупредительных ремонтов, своевременное обеспечение котельного хозяйства необходимыми материалами и запасными частями, а также повышенное качества ремонта и сокращение сроков простоя оборудования в ремонте.
Организация контроля работы оборудования, создание системы технического учета и отчетности - важное условие, обеспечивающее оптимальные эксплуатационные режимы работы котельной установки. Систематический контроль за исправностью работающего оборудования позволяет своевременно обнаружить повреждения и устранить их в кратчайшие сроки. В соответствии с требованиями Госгортехнадзора РФ персонал котельной обязан систематически, в установленные сроки, проверять исправное действие предохранительных клапанов, продувать манометры и водоуказательные проборы, проверять исправность всех резервных питательных насосов путем кратковременного их пуска. Контроль работы оборудования также предусматривает проверку на отсутствие парения или течи в агрегатах, арматуре и фланцевых соединениях, исправность конденсационных горшков (автоматических конденсатоотводчиков), состояние (плотность) обмуровки и исправность тепловой изоляции трубопроводов и горячих поверхностей оборудования, а также наличие смазки у вращающихся механизмов.
Автоматизация - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность персонала, повышает надёжность и долговечность машин, даёт экономию материалов, улучшает условия труда и технике безопасности.
Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировки, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действиями.
Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный груд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.
По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой и электрической энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузки). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.
Автоматизация параметров даёт значительные преимущества:
обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности труда;
приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала;
увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого пара;
повышает безопасность труда и надёжность работы оборудования;
увеличивает экономичность работы парогенератора.
Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, технологический контроль, технологические блокировки и сигнализацию.
Автоматическое регулирование обеспечивает ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.)
Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пускать и останавливать парогенераторную установку, а так же переключать и регулировать её механизмы на расстоянии, с пульта, где сосредоточены устройства управления.
Теплотехнический контроль за работой парогенератора и оборудования осуществляется с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически. Приборы ведут непрерывный контроль процессов, протекающих в парогенераторной установки, или же подключаются к объекту измерения обслуживающим персоналом или информационно-вычислительной машиной. Приборы теплотехнического контроля размещаются на панелях, щитах управления по возможности удобно для наблюдения и обслуживания.
Технологические блокировки выполняют в заданной последовательности ряд операций при пусках и остановках механизмов парогенераторной установки, а так же в случаях срабатывания технологической защиты.
Блокировки исключают неправильные операции при обслуживании парогенераторной установки, обеспечивают отключение в необходимой последовательности оборудования при возникновении аварии.
Устройства технологической сигнализации информируют дежурный персонал о состоянии оборудования (в работе, остановлено и т.п.) предупреждают о приближении параметра к опасному значению, сообщают о возникновении аварийного состояния парогенератора и его оборудования. Применяется звуковая и световая сигнализации.
Эксплуатация котлов должна обеспечивать надёжную и безопасную выработку пара требуемых параметров и безопасные условия труда персонала. Для выполнения этих требований эксплуатации должна вестись в точном соответствии с законоположениями, правилами, нормами и руководящими указаниями, в частности, в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов» Ростехнадзора, «Правилами технической безопасности электрических станций и сетей». «Правилами технической эксплуатации установок и тепловых сетей» и др.
На основании указанных материалов для каждой котельной установки должны быть составлены должностные технологические инструкции по обслуживанию оборудования, ремонту, технике безопасности, предупреждению и ликвидации аварий и т.п.
Должны быть составлены технические паспорта на оборудования, исполнительные, оперативные и технологические схемы трубопроводов разного назначения. Знание инструкций, режимных карт работы котла и указанных материалов является обязательным для персонала. Знания обслуживающего персонала должны систематически проверяться.
Эксплуатация котлов производится по производственным заданиям, составленным по планам и графикам выработки пара, расхода топлива, расхода электроэнергии на собственные нужды, обязательно ведётся оперативный журнал, в который заносятся распоряжения руководителя и записи дежурного персонала о работе оборудования, а так же ремонтную книгу, в которую записывают сведения о замеченных дефектах и мероприятиях по их устранению.
Должны вестись первичная отчётность, состоящая из суточных ведомостей по работе агрегатов и записей регистрирующих приборов и вторичная отчётность, включающая обобщённые данные по котлам за определённый период. Каждому котлу присваивается свой номер, все коммуникации окрашиваются в условный цвет, установленный ГОСТом.
Установка котлов в помещении должна соответствовать правилам Ростехнадзора. требования технике безопасности, санитарно-техническим нормам, требования пожарной безопасности.
Котельной установкой называется устройство, состоящее из одного или нескольких котлов и вспомогательного оборудования.
Вспомогательное оборудование предназначено для обеспечения нормальной работы котлов и включает в себя:
· устройства для приема, хранения топлива и подготовки его к сжиганию и подачи к котлам, называемые обычно топливным хозяйством;
· тягодутьевые установки для подачи воздуха в котлы, обеспечения движения газов в котлах и котельных и удаления газов в атмосферу ;
· устройства для удаления золы и шлака;
· устройства для очистки газов от золы и других вредных примесей с целью охраны ОПС от загрязнений;
· водоподготовительные установки для очистки воды от веществ, вызывающих образование накипи, загрязнение пара и коррозию металла ;
· установки для образования горячей сетевой воды;
· установки для сбора, перекачки конденсата и питания паровых котлов водой;
· трубопроводы различного назначения;
· устройства автоматики безопасности, автоматического регулирования, контроля, сигнализации и управления технологическими процессами;
· электрооборудование, водопровод, канализацию, вентиляцию и др. системы.
На рис. 3 дана технологическая схема котельной с двумя паровыми котлами, работающими на мазуте. Мазут забирается из резервуара 1 и подается насосом 2 в горелочные устройства котлов 6. Подача воздуха на горение мазута производится дутьевыми вентиляторами 7.
Рис.3. Схема устройства и работы котельной установки:
1 - топливохранилище; 2 - топливный насос; 3 - дымовая труба; 4 - дымососы; 5 - водяные экономайзеры; 6 - паровые котлы; 7 - дутьевые вентиляторы; 8 - питательные насосы; 9 - деаэратор; 10 - водоподогреватель; 11 - паропровод; 12 - водоподготовительная установка.
Продукты сгорания отсасываются из котлов дымососами 4, нагнетаются ими в дымовую трубу 3, через нее поступают в атмосферу и рассеиваются в ней.
Пар с котлов по паропроводу 11 подается внешним потребителям и на водоподогреватель 10. В подогревателе пар греет сетевую воду для систем отопления и горячего водоснабжения.
Конденсат с водоподогревателя и от потребителей пара поступает в деаэратор 9. Здесь конденсат подвергается кипячению для удаления коррозионно-агрессивных газов (кислорода и углекислого газа).
Потери пара, конденсата и воды в котельной и в тепловых сетях восполняются сырой водой. Так как вода содержит различные примеси, которые загрязняют поверхности нагрева накипью и шламом, то первоначально вода очищается от твердых примесей (осветляется, умягчается) в водоподготовительной установке 12. Коррозионно-агрессивные газы (кислород и углекислый газ) удаляются из воды в деаэраторе 10.
Аналогичную технологическую схему имеет и котельная, работающая на твердом топливе (например, на угле). В таких случаях котельная оборудуется складом топлива и устройствами для подачи угля к котлам. Шлак и зола удаляются за пределы котельной различными механическими устройствами, например, скреперными ковшами и скребковыми транспортерами. Для защиты ОПС от золы продукты сгорания подвергаются очистке в золоуловителях.
В зависимости от назначения и характера подсоединения потребителей СНиП II-35-76 «Котельные установки» подразделяет котельные на следующие типы:
· отопительные - для обеспечения теплотой систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий;
· производственные - для технологического теплоснабжения промышленных предприятий.
· отопительно-производственные - для обеспечения теплотой систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологического теплоснабжения.
Кроме того, по типу установленных котлов котельные делятся на паровые, водогрейные и пароводогрейные.
По схеме отпуска теплоты котельные подразделяются на котельные, работающие на закрытую систему теплоснабжения (вся вода, поступающая в тепловые сети, возвращается обратно в котельную) и котельные, работающие на открытую систему теплоснабжения (часть горячей воды остается у потребителя).
По мощности котельные условно делятся на котельные малой мощности (до 20 МВт), средней мощности (от 20 и до 100 МВт) и крупные котельные (от 100 до 600 МВт). На объектах МО в основном используются котельные малой и средней мощности.
1.1 Выбор вида теплоносителей
2. Выбор и обоснование системы теплоснабжения и ее состав
3. Построение графиков изменения подачи теплоты. Годовой запас условного топлива.
4. Выбор метода регулирования. Расчет температурного графика
4.1 Выбор метода регулирования отпуска теплоты
4.2 Расчет температур воды в отопительных системах с зависимым присоединением
4.2.1 Температура воды в подающей линии тепловой сети, о С
4.2.2 Температура воды на выходе из отопительной системы
4.2.3 Температура воды после смесительного устройства (элеватора)
4.3 Подрегулирование системы горячего водоснабжения
4.4 Расчет расхода воды из тепловой сети на вентиляцию и температуры воды после систем вентиляции
4.5 Определение расходов сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах водяной тепловой сети
4.5.1 Расход воды в системе отопления
4.5.2 Расход воды в системе вентиляции
4.5.3 Расход воды в системе ГВС.
4.5.4 Средневзвешенная температура в обратной линии тепловой сети.
5. Построение графиков расходов сетевой воды по объектам и в сумме
6. Выбор видва и способа прокладки тепловой сети
7. Гидравлический расчёт тепловой сети. Построение пьезометрического графика
7.1.Гидравлический расчет водяной тепловой сети
7.2 Гидравлический расчет разветвленных тепловых сетей
7.2.1 Расчет участка главной магистрали И – ТК
7.2.2 Расчет ответвления ТК – Ж1.
7.2.3 Расчет дроссельных шайб на ответвлениях тепловой сети
7.3 Построение пьезометрического графика
7.4 Выбор насосов
7.4.1 Выбор сетевого насоса
7.4.2 Выбор подпиточного насоса
8. Тепловой расчет тепловых сетей. Расчет толщины изоляционного слоя
8.1 Основные параметры сети
8.2 Расчёт толщины изоляционного слоя
8.3 Расчёт тепловых потерь
9. Тепловой и гидравлический расчёты паропровода
9.1 Гидравлический расчет паропровода
9.2 Расчёт толщины изоляционного слоя паропровода
10. Расчёт тепловой схемы источника теплоснабжения. Выбор основного и вспомогательного оборудования.
10.1 Таблица исходных данных
11. Выбор основного оборудования
11.1 Выбор паровых котлов
11.2 Выбор деаэраторов
11.3 Выбор питательных насосов
12. Тепловой расчёт подогревателей сетевой воды
12.1 Пароводяной подогреватель
12.2 Расчёт охладителя конденсата
13. Технико-экономические показатели системы теплоснабжения
Заключение
Список литературы
введение
Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный сектор потребляют огромное количество теплоты на технологические нужды, вентиляцию, отопление и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается теплоэлектроцентралями, производственными и районными отопительными котельными.
Перевод предприятий на полный хозяйственный расчет и самофинансирование, намечаемое повышение цен на топливо и переход многих предприятий на двух- и трехсменную работу требуют серьезной перестройки в проектировании и эксплуатации производственных и отопительных котельных.
Производственные и отопительные котельные должны обеспечить бесперебойное и качественное теплоснабжение предприятий и потребителей жилищно-коммунального сектора. Повышение надежности и экономичности теплоснабжения в значительной мере зависит от качества работы котлоагрегатов и рационально. спроектированной тепловой схемы котельной. Ведущими проектными институтами разработаны и совершенствуются рациональные тепловые схемы и типовые проекты производственных и отопительных котельных.
Целью данного курсового проекта является получение навыков и ознакомление с методиками расчёта теплоснабжения потребителей, в частном случае - расчёта теплоснабжения двух жилых районов и промышленного предприятия от источника теплоснабжения. Также поставлена цель – ознакомиться с существующими государственными стандартами, и строительными нормами и правилами, касающимися теплоснабжения, ознакомление с типовым оборудованием тепловых сетей и котельных.
В данном курсовом проекте будут построены графики изменения подачи теплоты каждому объекту, определён годовой запас условного топлива для теплоснабжения. Будет произведён расчёт и построены температурные графики, а также графики расходов сетевой воды по объектам и в сумме. Произведён гидравлический расчёт тепловых сетей, построен пьезометрический график, выбраны насосы, сделан тепловой расчёт тепловых сетей, рассчитана толщина изоляционного покрытия. Определён расход, давление и температура пара, вырабатываемого на источнике теплоснабжения. Выбрано основное оборудование, рассчитан подогреватель сетевой воды.
Проект носит учебный характер поэтому предусматривает расчёт тепловой схемы котельной только в максимально зимнем режиме. Остальные режимы тоже будут затронуты, но косвенно.
1. Выбор вида теплоносителей и их параметров
1.1 Выбор вида теплоносителей
Выбор теплоносителя и системы теплоснабжения определяется техническими и экономическими соображениями и зависит главным образом от типа источника теплоты и вида тепловой нагрузки.
В нашем курсовом проекте три объекта теплоснабжения: промышленное предприятие и 2 жилых района.
Пользуясь рекомендациями , для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, систему теплоснабжения принимаем водяную. Это объясняется тем, что вода имеет ряд преимуществ по сравнению с паром, а именно:
а) более высокий КПД системы теплоснабжения вследствие отсутствия в абонентских установках потерь конденсата и пара, имеющих место в паровых системах;
б) повышенная аккумулирующая способность водяной системы.
Для промышленного предприятия в качестве единого теплоносителя для технологических процессов, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения применяем пар.
1.2 Выбор параметров теплоносителей
Параметры технологического пара определяются по требованиям потребителей и с учётом потерь давления и теплоты в тепловых сетях.
В связи с тем, что данных о гидравлических и тепловых потерях в сетях не имеется, исходя из опыта эксплуатации и проектирования, принимаем удельные потери давления и снижение температуры теплоносителя вследствие тепловых потерь в паропроводе соответственно
и . Для обеспечения заданных параметров пара у потребителя и исключения конденсации пара в паропроводе на основании принятых потерь, определяются параметры пара на источнике. Кроме того для работы теплообменного оборудования потребителя необходимо создать температурный напор .С учетом выше изложенного температура пара на входе потребителя составляет, 0 С:
=10-15 0 ССогласно давление насыщения пара при полученной температуре пара у потребителя
составляет .Давление пара на выходе источника с учетом принятых гидравлических потерь составит, МПа:
, (1.1) - длина сети от источника до промпредприятия, м. МПаТемпература насыщения пара при давлении
МПа составляет 147,5 0 С . Температура пара необходимая для компенсации принятых тепловых потерь составит, 0 С: , (1.2)где 0 С
Итак, окончательно принимаются
0 С, МПа.В системе теплоснабжения для удовлетворения нагрузок отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в качестве теплоносителя принята вода. Выбор обусловлен тем, что в жилых и общественных зданиях в системах централизованного теплоснабжения с целью соблюдения санитарных норм необходимо принимать в качестве теплоносителя воду. Применение для предприятий в качестве теплоносителя пара для технологических процессов, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения допускается при технико-экономическом обосновании. В виду отсутствия данных для проведения технико-экономического анализа, и отсутствия необходимости в этом (не предусмотрено заданием) окончательно теплоносителем для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых районов и промышленного предприятия принимается горячая вода.