Теплоснабжение

Оглавление
Введение 2
1.Общая часть 7
1.1 Характеристика объектов теплоснабжения 7
1.2 Исходные данные 8
2. Технологическая часть 9
2.1 Описание системы теплоснабжения 9
2.2 Описание источника теплоснабжения 14
3 Расчетная часть 18
3.1 Определение тепловых потоков потребителей 18
3.2 Расчет и построение графика теплопотребления 24
3.3 Расчет и построение графика центрального качественного регулирования 26
3.4 Гидравлический расчет тепловой сети 30
3.5 Подбор насосного оборудования 35
3.6 Механический расчет и подбор строительных конструкций 38
3.6.1 Расчет и подбор труб 38
3.6.2 Расчет и подбор опор 40
3.6.3 Подбор компенсаторов 43
3.6.4 Расчет тепловых характеристик сети 45
4.1 Тепловой расчёт подогревателей ТЭЦ 49
Список используемой литературы 53

Это приводит к значительным перерасходам электроэнергии на перекачку теплоносителя, в связи с чем по мере роста систем теплоснабжения необходимо производить периодическую замену насосного оборудования или изменение их характеристик для приведения соответствие по напору и производительности к разработанному гидравлическому режимутепловых сетей.Насос подбирается для заданных рабочих условий внешней системы сети, т.е. по требуемой, напору, температуре. Подача и напор должны соответствовать характеристике сопротивления внешней сети, состоящих из системы трубопроводов и арматуры. При этом насос должен обеспечивать максимально возможную подачу для данной системы.Учитывая возможные отклонения характеристик насоса при изготовлении напор его рекомендуется выбирать на 2 – 4 % выше требуемого напора для преодоления сопротивления в сети. По параметрам производительности и напора в рабочей точке подбирают марку насоса.При выборе марки насоса необходимо принимать во внимание высоту всасывания насоса, величина которой берется из характеристики при максимальной подаче насоса. У центробежных насосов малых и средних скоростей при неизменной подаче высота всасывания не зависит от наружного диаметра рабочего колеса. Увеличение высоты всасывания насоса данной марки может достигаться путем снижения числа оборотов.В водяных тепловых сетях насосы используются для создания заданных давлений и подачи необходимого количества воды к потребителям тепла.Сетевые насосы создают циркуляцию воды в системе теплоснабжения, а подпиточные компенсируют утечки воды и поддерживают необходимый уровень пьезометрических линий как при статическом, так и при динамическом режимах.В закрытых системах теплоснабжения устанавливаются не менее 2 подпиточных насосов, а в открытых не менее 3, из которых один является резервным.Для подбора насоса необходимо знать его производительность и величину капора.Производительность подпиточных насосов для закрытых систем теплоснабжения принимают из расчета компенсации утечек в количестве 0,5% от объема воды.Напор сетевого насоса НН, м.вод.ст. определяется по формуле:Нс = ∆Ни + ∆Нп + ∆Но + ∆Наб,(3.29)где: ∆Ни – потери напора на источнике теплоснабжения, м. вод. ст.;∆Нп–суммарная потеря напора в подающем трубопроводе, м. вод. ст.;∆Но–суммарная потеря напора в обратном трубопроводе, м. вод. ст.;∆Наб–потеря напора в концевом абоненте, м. вод. ст.Нс = 21+7,2+7,2+21=56,4 м.вод.ст.Q = 156,1 м3/чБерем два насоса рабочих и один насос резервный Тип насоса: СЭ 160 – 70[1,c.446]Подача: V =160 м3/чНапор: Н = 170 мДопускаемый кавитационный запас: ККВ =5,5 мЧастота вращения: n = 3000 1/минМощность: Q = 114 кВтКПД: η = 80%Подбор подогревателей ГВС осуществляется по нагрузке ГВС, приходящейся на ЦТП.Таблица 8 – Подогреватели ГВС на ЦТП№ ЦТПТепловая загрузка на ГВС, МВтТип подогреватлеяКол-во11,7ВВП-18-377-4000220,6ВВП-15-325-2000230,8ВВП-17-377-2000240,4ВВП-13-273-200023.6 Механический расчет и подбор строительных конструкций3.6.1 Расчет и подбор трубТрубы являются наиболее ответственными элементами тепловых сетей, поэтому современная техника транспорта теплоты представляет следующие основные требования:Достаточная механическая прочность и герметичность при изменяющих место давления и температурах теплоносителя;Эластичность и устойчивость против термических напряжений при переменном тепловом режиме;Постоянство механических свойств;Устойчивость против внешней и внутренней коррозии;Малая шероховатость внутренних поверхностей труб.В тепловых сетях применяются в основном бесшовные горячекатонные и электросварные трубы, из стали по ГОСТу 8731-14.Напряжение в стенке трубы, вызванная внутренним давлением σ, МПа определяется по формуле:σ = (3.30)где: Р – внутреннее давление в трубе, Р = 1,2 МПаdВН – внутренний диаметр,мγ – коэффициент сварного шва,γ = 0,8δ – толщина стенки трубы,м =30 МПа = 29 МПаПорядок расчета для всех участков одинаковый, результаты сведены в табл. 7.Схематическоеизображениенапряжений, действующихвтрубе.σ2σ1σ2σ1 -осевыенапряженияσ2 –меридиальныенапряженияσ3 -радиальныенапряженияσ1σ3Таблица 7 - Расчет и подбор труб№ п/пДлина трубопровода на уч-ке d*δ, мм  Толщина стенки трубопровода на уч-ке d*δ, мм   Марка стали   Допустимое напряжение, МПа   Расчетное напряжение, МПа  12076 Ст.2 11522.50021845 Ст.2 11524.00031504.5 Ст.2 11521.73941504.5 Ст.2 11521.73951254.5 Ст.2 11518.11661254.5 Ст.2 11518.1161-1823.5 Ст.2 11515.2801-2823.5 Ст.2 11515.2801-3693.5 Ст.2 11512.8571-4693.5 Ст.2 11512.8571-5823.5 Ст.2 11515.2801-6693.5 Ст.2 11512.8572-1693.5 Ст.2 11512.8572-2693.5 Ст.2 11512.8572-3693.5 Ст.2 11512.8572-4503.5 Ст.2 1159.3172-5503.5 Ст.2 1159.3173-1503.5 Ст.2 1159.3173-2693.5 Ст.2 11512.8573-3693.5 Ст.2 11512.8574-1823.5 Ст.2 11515.2804-2693.5 Ст.2 11512.8574-3503.5 Ст.2 1159.3174-4503.5 Ст.2 1159.3173.6.2 Расчет и подбор опорПри сооружении теплопроводов применяются опоры двух типов :ПодвижныеНеподвижныеРис. 2.9. Неподвижные опоры трубопроводов:а - приварная; б, в - однохомутовая; г - двуххомутовая; д - бескорпуснаяНеподвижные опоры предназначены для фиксации положения теплопровода в определенных точках, а также восприятия усилий, возникающих в местах фиксации под действием температурных деформаций и внутренних давлений.Неподвижное закрепление трубопроводов выполняют различным конструкциями в зависимости от способа прокладки сетей.Разделяют: лобовые, щитовые, хомутовые опоры.Подвижные опоры предназначены для восприятия веса участка теплопровода и обеспечивает свободное перемещение этих участков под действием температурных деформаций Схема нагрузок на опоры.FгFг21FvFv1 – труба ; 2 – подвижнаяопоратрубы ; Fv – вертикальная нагрузка, Н;Fг – горизонтальная нагрузка, Н. Напряжение, действующие на подвижные опоры Fv, H определяется:Fv = GxLф(3.31)где:G – вес 1метра трубы (справочныеданные), Н/мLф – длина участкатрубопровода (таблица8) , мFv = 1,217 * 10 = 12,17 кНОпределяемгоризонтальнуюнагрузку:Fг = Fv* μ(3.32)где: μ – коэффициенттренияμ =0.3;Fг =12,170 * 0.3 = 3,651кНВсе расчеты сведены в таблицу 8Таблица 8 – Расчет подвижный опор№ участкаДиаметр трубопроводаd* S, ммДлина между пролетами, мКоличество пролетовКоличество опорФактическая длина Lф, мВес трубопровода G, Н/мВертикальная нагрузкаFv, кНГоризонтальная нагрузка Fг= Fv× μ 120711.620212008438.432.53218410.240414006636.631.9931509.320212005035.031.5141509.315161505035.031.5151258.430313003913.911.1761258.435363503913.911.171-1826.845402112.110.631-2826.856502112.110.631-3696.23430167.51.6750.501-4696.22320167.51.6750.501-5826.823202112.110.631-6696.22320167.51.6750.502-1696.25650167.51.6750.502-2696.22320167.51.6750.502-3696.23430167.51.6750.502-4505.42320125.51.2550.382-5505.43430125.51.2550.383-1505.44540125.51.2550.383-2696.23430167.51.6750.503-3696.25650125.51.2550.384-1826.823202112.110.634-2696.23430167.51.6750.504-3505.42320125.51.2550.384-4505.44540125.51.2550.383.6.3 Подбор компенсаторовКомпенсация температурных деформаций стальных трубопроводов имеет исключительно важное значение в технике транспорта теплоты.Отсутствие компенсации вызывает возникновение напряжения в стенках трубопровода, вследствие расширения металла при нагреве.Компенсаторы располагают между неподвижными опорами. ПрименяютсяП- образные, сальниковые, линзовые компенсаторы. В качестве компенсаторов используют повороты трассы.Наибольшее распространение на практике вследствие простоты изготовления получили П- образные компенсаторы, их компенсирующая способность определяется суммой деформации по оси каждого из участков трубопроводов.Подбор компенсаторов осуществляется по величине расчетного теплового удлинения трубопроводов ΔL, которые определяются:ΔL =α × Δt×L(3.33)где : α – коэффициенттемпературногорасширения = 0.012 мм/м 0 СΔt – перепад температуры между стенками труб и окружающимвоздухом, оСΔt = ( τ1 – tор)(3.34)Δt = 125 – ( - 29 ) = 154оСL – расстояние между неподвижными опорами Расчетное тепловое удлинение с учетом растяжки компенсатора ΔХ, ммΔХ=0.5* Δl(3.35)Все данные подобранных компенсаторов сводятся в таблицу 9.В данном курсовом проекте принята подземная прокладка трубопровода, а также П – образные компенсаторы, они применяются при любом методе прокладки трубопровода .Расчет компенсаторов вводится по таблицам и номограммам.Таблица 9 Расчет компенсаторов.№ участкаДиаметртрубопроводаdнхδ ,ммФактическое расстояниемежду неподвижнымиопорамиLф , мТепловое удлинениеΔl, ммРасчетное тепловоеудлинениеΔX , ммРазмеркомпенсаторовСила упругойдеформации Ркт.сКоличествокомпенсаторовП , штВ, мН, м1207200442.2221.11,753,50,62522184400393.0196.51,63,20,4143150200320.4160.21,052,10,12524150150320.4160.21,052,10,12515125300267.0133.51,052,10,12526125350267.0133.51,052,10,12523.6.4 РасчеттепловыххарактеристиксетиДля теплоизоляционного слоя при любом способе прокладке следует применять материалы и изделия со средней плотность не более 400 кг/м теплопроводностью не более 0,07.Теплоизоляционные конструкции тепловой сети предусматривают из следующих элементов: теплоизоляционного материала, арматурных деталей, покровного слоя из алюминиевой фольги.Прокладка теплосетейбывает надземной и подземной.Надземная прокладка:Высокая – применяется в тех местах, где она обеспечивает проходы и проезды.Низкая– там, где нет проходов и проездов.Подземные прокладки:КанальныеВ проходных каналах;В полуторных каналах;В непроходных каналах.Канальные прокладки предназначены для защиты трубопроводов от механического воздействия грунтов и коррозионного влияния почвы. Стены каналов облегчают работу трубопроводов, поэтому канальные прокладки допускаются для теплоносителей с Р< 2,2 МПа и t<350 0 С.БезканальныеЗасыпныеСборныеСборно-литыеЛитыеМонолитныеВ безканальных прокладках трубопровода работают в более тяжелых условиях, так как они воспринимают дополнительную нагрузку грунта и при неудовлетворительной защите от влаги подвержены наружной коррозии. В связи с этим безканальные прокладки рекомендуется применять при температуре теплоносителя t = 1800С.В данном курсовом проекте принято двухтрубная водяная тепловая сеть, уложенная подземно безканально на глубину h =1,2 м.Целью расчета является определение удельных тепловых потерь двухтрубного теплопровода и выявление соответствия выбранных условием для нормальной работы тепловой сети.Необходимо учитывать сопротивление грунта, сопротивление изолированного теплопровода, как подающего, так и обратного. Гидрозащитный слой накладывается двойным слоем с целью предотвращения проникновения грунтовых вод. Защитно-механический слой является внешней оболочкой изолированного теплопровода назначением, которого является защите теплопровода от блуждающих токов и от механических воздействий грунта.Материл теплоизоляционного слоя –маты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем марки МТ-35 и МТ-50.λиз=0,04 Вт/ м 0С[1c,462]Потери тепла трубопроводачерез изоляцию Q, Вт определяется по формуле:Q =q×ℓ(3.36)q- удаленная потеря теплоты, Вт/мℓ - длина трубопровода, мпри безканальной земельной прокладке q= (3.37)t - средняя температура теплоносителя, 0Сt0 - температура окружающей среды, 0СR- термическое сопротивление подающего трубопровода, м 0С/ВтRuз- термическое сопротивление слоя изоляции, м 0С/ВтRuз=×(3.38)dн- наружный диаметр трубопровода, м λиз- коэффициент теплопроводности слоя изоляции, Вт/ м 0Сdиз - диаметр трубопровода со слоем изоляции, м определяется по формулеdиз= dн+2S(3.39)гдеS- толщина стенки изоляции, мм[1c,462]Термическое сопротивление определяется по формуле: Rгр =×)(3.40)где λгр- коэффициент теплопроводности грунта, Вт/ м 0Сλгр = 1,75 Вт/ м×Kh- глубина грунта, ммh = 1200ммДополнительное термическое сопротивление:R0=×)2(3.41)b- расстояние между осями трубопроводов, мУдаленные тепловые потери тепла с одного метрав падающем теплопроводе q1, Вт /м определяется по формуле:(3.42)где t0- температура грунта, 0СR1- термическое сопротивление подающего трубопровода, м 0С/ВтR2- температурное сопротивление обратного трубопровода м 0С/ВтR1 = Rиз1 + Rгр1R2 = Rиз2 + Rгр2R1 = 2,998+0,291=3,289 м 0С/ВтR2 = 2,553+0,268=2,821 м 0С/ВтУдельные температурные потери тепла с одного метрав обратном трубопроводе q2, Вт /м определяется по формуле:(3.43)В результате вычислений получили удельные тепловые потери в подающем теплопроводе 102.3кВт, в обратном теплопроводе 45,85кВт.4.1 Тепловой расчёт подогревателей ТЭЦТепловая схема ТЭЦ зависит от типа выбранной турбины и теплофикационного оборудования. Современные турбины имеют несколько нерегулируемых и регулируемых отборов пара. Нерегулируемые отборы пара давлением от 0,06 до 3, МПа используются для регенеративного подогрева питательной воды (РППВ). Регулируемые отборы пара бывают промышленными и теплофикационными. Регулируемые промышленные отборы турбин с давлением пара от 0,5 до 2,1 МПа предназначены для обеспечения технологических нужд промышленных предприятий. В качестве резерва, на случай остановки турбины, предусмотрена подача пара на технологические нужды предприятий непосредственно из энергетического котла через редукционно-охладительную установку (РОУ). Турбины могут иметь один или два регулируемых теплофикационных отбора. Нижний теплофикационный отбор пара давлением до 0, 2 МПа обеспечивает подогрев сетевой воды в сетевом подогревателе первой ступени (СПН), верхний теплофикационный отбор пара давлением до 0,3 МПа обеспечивает дальнейший подогрев сетевой воды в сетевом подогревателе второй ступени (СПВ). Сетевые подогреватели ТЭЦ работают в базовом режиме, т. е. при графике 150/70 ˚С подогрев воды в подогревателе осуществляется до температуры 120 ˚С, что соответствует температуре наружного воздуха минус 14 ˚С. При более низких температурах в работу вступают пиковые водогрейные котлы (ПВК), догревая сетевую воду до графика в подающей сети. При отсутствии пиковых водогрейных котельных подогрев сетевой воды осуществляется в основных подогревателях (ОП) (базовый режим), а функции пиковых котлов осуществляют пиковые подогреватели (ПП).Конденсат отработавшего в турбине пара из конденсатора подается конденсатным насосом через цепочку регенеративных подогревателей низкого давления (ПНД) в деаэратор, где конденсат подвергается процессу деаэрирования (очистки от растворенных коррозионно-активных газов). Далее конденсат (теперь уже называемый питательной водой) подается питательным насосом через систему регенеративных подогревателей высокого давления (ПВД) в паровой (энергетический) котел, где превращается в перегретый пар, подаваемый в турбину.Циркуляция воды в теплосети района и сетевых подогревателях осуществляется сетевыми насосами. Перед насосами размещают грязевик, очищающий сетевую воду от взвешенных частиц. Утечки сетевой воды восполняются за счет деаэрирования химически и механически очищенной водопроводной воды. Подпитка теплосети осуществляется подпиточным насосом, управляемым регулятором подпитки.Подпитка (восполнение) утечек пара и продувка котлов осуществляется химически очищенной водой, подаваемой в конденсатор.Принципиальная схема ТЭЦ:1 – котел; 2 – турбина с отборами пара для нужд производства и теплофикации; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5 – конденсатный насос; 6 – установка очистки возвратного загрязненного производственного конденсата; 7 – деаэратор; 8 – питательный насос; 9 – подогреватель добавочной воды; 10 – ВПУ; 11 – насосы возвратного конденсата; 12 – баки возвратного конденсата; 13 – теплофикационный потребитель пара; 14 – производственный потребитель параСетевая вода поступает на два подогревателя низкого давления, включенных параллельно.Тепловая нагрузка подогревателей низкого давления – 7,5 МВт; давление и температура греющего пара Pс. п. = 0,15 МПа; tс. п. = 130 0С; температура сетевой воды на входе tс1 = 70 0С.Принятым значениям параметров греющего пара соответствуют:hс. п. = 2732 кДж/кг и h`с. п. = 466,64 кДж/кг.Расход греющего пара, поступающего в подогревательТемпература на выходе из подогревателейПринимаем коэффициент теплопередачи равный 4 кВт/м2К.Площадь теплообмена равна:Выбираем два подогревателя с поверхностью теплообмена 45 м2 – ПСВ-45-7-15.После подогревателей низкого давления вода поступает на блок подогервателей высокого давления, где нагревается до 150 0С.Тепловая нагрузка подогревателей высокого давления – 7,0 МВт; давление и температура греющего пара Pс. п. = 2,0 МПа; tс. п. = 250 0С; температура сетевой воды на входе tс1 = 93 0С.Принятым значениям параметров греющего пара соответствуют:hс. п. = 2799 кДж/кг и h`с. п. = 1087 кДж/кг.Расход греющего пара, поступающего в подогреватель:Принимаем коэффициент теплопередачи равный 4 кВт/м2К.Площадь теплообмена равна:Выбираем два подогревателя с поверхностью теплообмена 45 м2 – ПСВ-45-14-15.Список используемой литературы1.Е.Я.СоколовТеплофикация и тепловые сети М. Издательство МЭИ,20012.В.Е.КозинТ.А.Левин. Теплоснабжение М.: Высшая школа,19803.В.С.ШутовКомпенсаторы тепловых сетей М. Энергоатомиздат, 19904.Ф.С.ЦентрПроектирование тепловой изоляции электростанций