Проект строительства котельной мощностью 4 МВт (стр. 2 из 12)
| Месяц | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IХ | Х | ХI | ХII |
| tср мес, є C | - 7.3 | - 5.1 | - 7.7 | 2.3 | 8.9 | 14.7 | 17.0 | 14.4 | 8.7 | 0.7 | - 7.9 | - 5.1 |
2. Расчет тепловой схемы котельной
Принципиальная тепловая схема характеризует сущность основного технологического процесса преобразования энергии и использования в установке теплоты рабочего тела. Она представляет собой условное графическое изображение основного и вспомогательного оборудования, объединенного линиями трубопроводов рабочего тела в соответствии с последовательностью его движения в установке.
Основной целью расчета тепловой схемы котельной является:
· Определение тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение;
· Выбор вспомогательного оборудования и определения диаметров трубопроводов и арматуры;
· Определение исходных данных для дальнейших технико-экономических расчетов (годовых выработок тепла, годовых расходов топлива и др.)
Тепловая схема котельной приведена на листе 1 графической части дипломного проекта.
2.1 Определение тепловых нагрузок
2.1.1 Расчет тепловой нагрузки на отопление
Для данного района строительства расчетная зимняя температура наружного воздуха для проектирования отопления tр = - 36єС [1].
Таблица 3. Исходные данные
| Наименование здания | Объем,Мі | qот,Вт/(мі·ч·єС) | qv,Вт/(мі·ч·єС) | Температура,єС | Количество Человек |
| Школа | 11415 | 0.33 | 0.4 | 16 | 700 |
| Дворец культуры | 28441 | 0.3 | 0.38 | 16 | 1200 |
| Жилой дом (4этажа) | 2520 | 0.49 | 0 | 20 | 72 |
| Жилой дом (2 этажа)- 19 шт | 1634Ч19 | 0.49 | 0 | 20 | 456 |
| Жилой дом (2 этажа)- 11 шт | 3268Ч11 | 0.44 | 0 | 20 | 528 |
| Частный жилой дом -12 шт | 200Ч12 | 0.87 | 0 | 20 | 48 |
| Склад | 3000 | 0.75 | 0 | 10 | - |
| Столярный цех | 4060 | 0.6 | 0.6 | 15 | 15 |
Тепловая нагрузка на отопление при наружной температуре tн = - 36єС.
Qот = a · qот · V (tвн – tн. от), Вт (1)
где a – поправочный коэффициент, применяемый в тех случаях, когда расчетная температура наружного воздуха для жилых и общественных зданий отличается
от - 30єС, принимаемый по [1];
qот – тепловая отопительная характеристика зданий, Вт/(мі·єС), представляющая собой поток теплоты, теряемый 1 мі наружного объема здания в единицу времени при разности температур внутреннего и наружного воздуха 1єС, принимаемый по [1];
V - объем здания, мі;
tвн - расчетная внутренняя температура здания (усредненная), єС;
tн.от – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, єС.
Школа Qот = 0.95 · 0.33 · 11415 (16 +36) = 186087.3 Вт
Дворец культуры Qот = 0.95 · 0.3 · 28441 (16 +36) = 421495.6 Вт
Жилой дом (4 этажа) Qот = 0.95 · 0.49 · 2520 (20 +36) = 65691.4 Вт
Жилой дом (2 этажа) Qот = 0.95 · 0.49 · 31046 (20 +36) = 809307 Вт
Жилой дом (2 этажа) Qот = 0.95 · 0.44 · 35948 (20 +36) = 841471 Вт
Частный жилой дом Qот = 0.95 · 0.87 · 2400 (20 +36) = 111081.6 Вт
Склад Qот = 0.95 · 0.75 · 3000 (10 +36) = 98325 Вт
Столярный цех Qот = 0.95 · 0.6 · 4060 (15 +36) = 118024.2 Вт
---------------------
∑ 2435134 Вт
2.43МВт = 2.08Гкал/час - нагрузка на отопление
Тепловая нагрузка на отопление при наружной температуре tн = +8єС.
Школа Qот = 0.95 · 0.33 · 11415 (16 - 8) = 28628.8 Вт
Дворец культуры Qот = 0.95 · 0.3 · 28441 (16 - 8) = 64845.5Вт
Жилой дом (4 этажа) Qот = 0.95 · 0.49 · 2520 (18 - 8) = 11730.6 Вт
Жилой дом (2 этажа) Qот = 0.95 · 0.49 · 34200 (18 - 8) = 159201 Вт
Жилой дом (2 этажа) Qот = 0.95 · 0.44 · 39600 (18 - 8) = 165528 Вт
Частный жилой дом Qот = 0.95 · 0.87 · 2400 (18 - 8) = 19836 Вт
Склад Qот = 0.95 · 0.75 · 3000 (10 - 8) = 4275 Вт
Столярный цех Qот = 0.95 · 0.6 · 4060 (15 - 8) = 16199.4 Вт
---------------------
∑ 470244 Вт
0.47 МВт = 0.40Гкал/час
2.1.2 Расчет тепловой нагрузки на вентиляцию зданий
Для жилых зданий Qv = 0.
Qv = a qv V (tвн – t v), Вт (2)
где qv – удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(мі·єС); принимается по [1] в зависимости от назначения и строительного объема здания.
t v – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции
tv = - 36єС
Школа Qот = 0.95 · 0.4 · 11415 (16 + 36) = 225560 Вт
Дворец культуры Qот = 0.95 · 0.38 · 28441 (16 +36) = 533894 Вт
Столярный цех Qот = 0.95 · 0.6 · 4060 (15 +36) = 118024 Вт
----------------------
∑ 759572 Вт
0.76 МВт = 0.65 Гкал/час
Тепловая нагрузка на вентиляцию при наружной температуре tн = +8єС.
Школа Qот = 0.95 · 0.4 · 11415 (16 - 8) = 34702 Вт
Дворец культуры Qот = 0.95 · 0.38 · 28441 (16 - 8) = 82138 Вт
Столярный цех Qот = 0.95 · 0.6 · 4060 (15 - 8) = 16199 Вт
----------------------
∑ 133039 Вт
0.13 МВт = 0.11 Гкал/час
2.1.3 Расчет тепловой нагрузки на горячее водоснабжение
QГВС = 1.2cpgu U(tz - tc) /T, Вт (3)
где c – удельная теплоемкость воды, с=4190Дж/(кг·єС);
p – плотность воды, р = 1000 кг/мі;
gu - средняя в сутки норма расхода горячей воды на единицу измерения потребителя, мі/(сутки. ед), принимаемый по [1];
U – количество единиц измерения потребителя;
tz - температура горячей воды в точке водоразбора, єС;
tc - температура холодной воды в отопительный период, єС;
T - время потребления горячей воды в течение суток, с/сут.
Школа QГВС = 1.2·4190·1000·0.008·700(60 - 5) /12·3600 =35848 Вт
Дворец культуры QГВС = 1.2·4190·1000·0.005·1200(60 - 5) /12·3600 =38408 Вт
Жилой дом (4 этажа) QГВС = 1.2·4190·1000·0.120·72(60 - 5) /24·3600 =27654 Вт
Жилой дом (2 этажа) QГВС = 1.2·4190·1000·0.120·456(60 - 5) /24·3600 =175142 Вт
Жилой дом (2 этажа) QГВС = 1.2·4190·1000·0.120·528(60 - 5) /24·3600 =202796 Вт
Частный жилой дом QГВС = 1.2·4190·1000·0.120·48(60 - 5) /24·3600 =18436 Вт
---------------------
∑ 498284 Вт
0.50МВт = 0.43 Гкал/час
В теплый период года ГВС не требуется.
Максимальный часовой расход теплоты на ГВС, Вт
Qmax ГВС = β·ГВС ,
где β – коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды.
Для районов теплоснабжения с жилыми и общественными зданиями согласно
β=2-2.4, принимаем β = 2.4 [3]
Qmax ГВС = 2.4·498284 = 1195882 Вт
2.1.4 Расчет количества работающих котлов
- зимний период
Общая нагрузка на отопление, вентиляцию и ГВС составляет:
2.43+0.76+0.50 = 3.69 МВт
Мощность котла - 1 МВт
Количество котлов 3.69/1 = 3.69
В зимний период работают 4 котла.
- переходные условия
Общая нагрузка на отопление, вентиляцию и ГВС составляет:
0.13+0.47+0.50 = 1.1 МВт
Мощность котла - 1 МВт
Количество котлов 1.1/1 = 1.1
При переходных условиях работают 2 котла.
2.1.5 Годовой график теплопотребления
Строится годовой график теплопотребления по месяцам для жилого района. Для этого определяются среднемесячные тепловые нагрузки, Вт
; 
; 
где z – усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции в течение суток, принимаем z=16;
nмес, tср мес - продолжительность и средняя температура наружного воздуха, єС, для данного месяца.
Среднемесячные нагрузки на отопление:
Qот. январь = 2435(18 + 17.3 /18 + 36)·24·60ґ 60Ѕ 31 = 4.3 10 кДж
Qот. февраль = 2435 (18 + 15.1 /18 + 36)·24·60ґ·60Ѕ 28 = 3.6 10 кДж
Qот. март = 2435 (18 + 7.7 /18 + 36)·24·60ґ 60Ѕ 31 = 3.1 10 кДж
Qот. апрель = 2435 (18 – 2.3 /18 + 36)·24·60ґ·60Ѕ·30 = 1.8 10 кДж
Qот. май = 2435 (18 – 8.9 /18 + 36)·24·60ґ·60Ѕ 15 = 1.0 10 кДж
Qот. сентябрь = 2435 (18 – 8.7 /18 + 36)·24·60ґ 60Ѕ·15 = 1.0 10 кДж
Qот. октябрь = 2435 (18 – 0.7 /18 + 36)·24·60ґ 60Ѕ 31 = 2.1 10 кДж
Qот. ноябрь = 2435 (18 + 7.9 /18 + 36)·24·60ґ·60Ѕ·30 = 3.0 10 кДж
Qот. декабрь = 2435 (18 + 15.1 /18 + 36)·24·60ґ·60Ѕ 31 = 4.0 10 кДж
Среднемесячные нагрузки на вентиляцию:
Qv. январь = 691 (16 + 17.3 /16 + 36)·24·60ґ·60Ѕ·31 16/24 = 0.8 10 кДж
Qv. февраль = 691 (16 + 15.1 /16 + 36)·24·60ґ 60Ѕ·28 16/24 = 0.7 10 кДж
Qv. март = 691 (16 + 7.7 /16 + 36)·24·60ґ 60Ѕ 31 16/24 = 0.6 10 кДж
Qv. апрель = 691 (16 – 2.3 /16 + 36)·24·60ґ·60Ѕ·30 16/24 = 0.3 10 кДж
Qv. май = 691 (16 – 8.9 /16 + 36)·24·60ґ·60Ѕ·15·16/24 = 0.08 10 кДж
Qv. сентябрь = 691 (16 – 8.7 /16 + 36)·24·60ґ·60Ѕ·15·16/24 = 0.08 10 кДж
Qv. октябрь = 691 (16 – 0.7 /16 + 36)·24·60ґ 60Ѕ·31·16/24 = 0.3 10 кДж
Qv. ноябрь = 691 (16 + 7.9 /16 + 36)·24·60ґ·60Ѕ·30·16/24 = 0.5 10 кДж
Qv. декабрь = 691 (16 + 15.1 /16 + 36)·24·60ґ·60Ѕ·31·16/24 = 0.7 10 кДж
Среднемесячные нагрузки на горячее водоснабжение:
QГВС январь = 498 31 24 60ґ·60Ѕ = 1.3 10 кДж
QГВС февраль = 498 28 24 60ґ·60Ѕ = 1.2 10 кДж
QГВС март = 498 31 24 60ґ 60Ѕ = 1.3 10 кДж
QГВС апрель = 498 30 24 60ґ·60Ѕ = 1.3 10 кДж
QГВС май = 498 15 24 60ґ·60Ѕ = 0.6 10 кДж
QГВС сентябрь = 498 15 24 60ґ·60Ѕ = 0.6 10 кДж
QГВС октябрь = 498 31 24 60ґ· 60Ѕ = 1.3 10 кДж
QГВС ноябрь = 498·30 24 60ґ 60Ѕ = 1.3 10 кДж
QГВС декабрь = 498 31 24 60ґ·60Ѕ = 1.3 10 кДж
Таблица 4. Результаты расчетов
| Месяц | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII |
| Qот. мес | 4.8 | 3.7 | 3.5 | 2.1 | 0.6 | - | - | - | 0.6 | 2.3 | 3.4 | 4.5 |
| Qv мес | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 0.2 | 0.02 | - | - | - | 0.02 | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
| QГВС мес | 1.3 | 1.2 | 1.3 | 1.3 | 0.6 | - | - | - | 0.6 | 1.3 | 1.3 | 1.3 |
| ∑ | 6.5 | 5.2 | 5.1 | 3.6 | 1.22 | - | - | - | 1.22 | 3.8 | 5.0 | 6.2 |
При построении графика следует учесть, что начало и конец отопительного сезона предусматривается при tн = +8єС.
2.2 Подбор и размещение основного и вспомогательного оборудования
На основании результатов, полученных при расчете тепловой схемы котельной, производим выбор основного и вспомогательного оборудования.
2.2.1 Выбор котлоагрегатов
Выбор типа, количества и единичной производительности котлоагрегатов зависит главным образом от расчетной тепловой производительности котельной, где они будут установлены; от вида теплоносителя, отпускаемого котельной.