Страницы 1 2 3

ВВЕДЕНИЕ

 

Согласно Энергетической стратегии России до 2030 года от 13 ноября 2009 года Стратегическими целями развития теплоснабжения являются [1]:

­- достижение высокого уровня комфорта в жилых, общественных и производственных помещениях, включая количественный и качественный рост комплекса услуг по теплоснабжению (отопление, хладоснабжение, вентиляция, кондиционирование, горячее водоснабжение), высокий соответствующий ведущим европейским странам уровень обеспеченности населения и отраслей экономики страны этим комплексом услуг при доступной их стоимости;

­-  кардинальное повышение технического уровня систем теплоснабжения на основе инновационных, высокоэффективных технологий и оборудования;

­-  сокращение непроизводительных потерь тепла и расходов топлива;

­-  обеспечение управляемости, надежности, безопасности и экономичности теплоснабжения;

­-  снижение негативного воздействия на окружающую среду.

Для достижения стратегических целей развития тепловых сетей, необходимо тщательно подходить к строительству новых и реконструкции действующих систем теплоснабжения.

Данные эксплуатирующих организаций тепловых сетей показывают, что в большинстве случаев фактическое значение параметра потока отказов существенно превышает нормативные показатели. Это значит, что надежность этих сетей не удовлетворяет нормам и требует повышения. В последнее время остро ставятся вопросы реконструкции тепловых сетей для оптимизации теплоснабжения потребителей, особенно снабжаемых теплотой от тупиковых систем. Многие существующие жилые здания подключены к таким сетям без технико-экономического обоснования длины ответвлений от основной магистрали и не входят в оптимальный радиус действия данного источника теплоснабжения.

Что касается повышенных тепловых потерь, то они объясняются не только тем, что в России в основном (90%) трубопроводы тепловых сетей имеют тепловую изоляцию из минеральной ваты, которая к тому же в 30 – 50% случаев повреждена или вообще разрушена, а также постоянным или периодическим затоплением каналов, т.к. при увлажненной тепловой изоляции в несколько раз повышается величина тепловых потерь [3].

Строительство новых и реконструкция действующих тепловых сетей с использованием новейших технологий позволяет повысить эффективность и надежность системы теплоснабжения, в частности, снизить удельный расход воды благодаря уменьшению частоты «отказов», а, следовательно, и удельную выработку электроэнергии на привод сетевых насосов. Применение современных теплоизоляционных материалов позволяет уменьшить тепловые потери в окружающую среду, а, следовательно, уменьшить расход топлива, что влечет за собой уменьшение количества выбросов вредных веществ.

Целью данной работы является разработка системы теплоснабжения промышленного района на базе котельной 90 МВт, г. Кашира Московская область.

Объектом исследования является котельная 90 МВт, г. Кашира Московская область.

Предметом исследования ­является система теплоснабжения промышленного района.

 

 

 

 

 

 

1. ОБЗОРНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Обзор и анализ литературы по теме исследования

 

Работа выполнена согласно «Энергетической стратегии России до 2030 года» от 13 ноября 2009 года [1], а также «Стратегии развития Челябинской области до 2020 года» в обновленной редакции от 26 марта 2014 года [4].

При выполнении работы по Разработка системы теплоснабжения промышленного района на базе котельной Котельная 90 МВт, г. Кашира Московская область, была использована следующая научная, техническая, учебно-методическая и нормативно-справочная литература:

Решения по энергосбережению приняты в соответствии с «Федеральным законом РФ от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» [5].

Расчеты по определению тепловых нагрузок, расходов и температур теплоносителя, были выполнены на основании следующих нормативных документов:

­- СП 131.13330.2012. Строительная климатология/ Актуализированная версия СНиП 23-01-99* [6];

— СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий/ Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 [7];

— ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях [8];

— СП 60.13330.2012. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха/ Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003 [9];

— СП 124.13330.2012. Тепловые сети/ Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003 [10].

— СП 30.13330.2012. Внутренний водопровод и канализация зданий/ Актуализированная редакция СНиП [11];

— Методические указания по определению расходов топлива, электроэнергии и воды на выработку теплоты отопительными котельными коммунальных теплоэнергетических предприятий [12];

Гидравлический расчет выполнен согласно методике расчета, изложенной в Справочнике проектировщика «Проектирование тепловых сетей» — Николаев А.А., 2012. [13]. Эта методика одна из наиболее часто применяемых при расчетах и проектировании тепловых сетей.

В разделе «Математическое моделирование течения среды в сложных многоканальных системах» при постановке задачи исследования были использованы источники, в которых приводятся материалы по матрично-топологическим методам, применяемым при анализе и моделировании сложных гидравлических систем [14,15]. Математическая модель изложена на основании научных материалов А.Л. Королева [16], для вывода модели использованы работы [17,18]. Численное моделирование течения теплоносителя в тепловой сети выполнено с использованием данных из справочника по гидравлическим сопротивлениям [19].

Расчет толщины тепловой изоляции выполнен согласно СП 61.13330.2012 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов/ Актуализированная редакция СНиП 41.03.2003 [20]. Этот свод правил следует соблюдать при проектировании тепловой изоляции наружной поверхности трубопроводов тепловых сетей при всех способах прокладки.

Конструкция трубопроводов тепловых сетей с пенополиуретановой изоляцией выгодно отличается от тепловых сетей с другими видами тепловой изоляции тем, что она имеет систему оперативного дистанционного контроля (ОДК), стоимость которой не превышает 1,5% от стоимости тепловой сети. Ее наличие позволяет своевременно устанавливать и устранять возникающие дефекты (увлажнение пенополиуретана), тем самым предотвращать аварии, типичные для тепловых сетей других конструкций [21]. В разделе автоматизация тепловых процессов приведены принципы действия и организация системы оперативного диспетчерского контроля теплоизоляционного покрытия трубопроводов в ППУ изоляции, достоинства системы.

Раздел «Вопросы экологии» выполнен в соответствии с Федеральным законом «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ [22].

При написании раздела «Безопасность жизнедеятельности» применены следующие основные нормативные документы:

— ГОСТ 12.0.003-80 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация [23].

— ПОТ РМ-027-2003 «Межотраслевые правила по охране труда на автомобильном транспорте» [24].

— РД 09-364-00 «Типовая инструкция по организации безопасного проведения огневых работ на взрывоопасных и взрывопожароопасных объектах» [25].

— ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ И – 1.01.86. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защит». – М.: Изд-во стандартов, 1979 [26].

— ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. – М.: Изд-во стандартов, 1991 [27].

— Постановление Правительства РФ от 25.04.2012 «О противопожарном режиме» №390 [28].

Использованные в работе нормативные документы являются действующими документами, утвержденные Госстроем (Минстроем) Российской Федерации.

 

1.2 Определение основных понятий и терминов, используемых в работе

 

Единая теплоснабжающая организация в системе теплоснабжения (далее — единая теплоснабжающая организация) — теплоснабжающая организация, которая определяется в схеме теплоснабжения федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным Правительством Российской Федерации на реализацию государственной политики в сфере теплоснабжения (далее — федеральный орган исполнительной власти, уполномоченный на реализацию государственной политики в сфере теплоснабжения), или органом местного самоуправления на основании критериев и в порядке, которые установлены правилами организации теплоснабжения, утвержденными Правительством Российской Федерации;

Живучесть — способность источников тепловой энергии, тепловых сетей и системы теплоснабжения в целом сохранять свою работоспособность в аварийных ситуациях, а также после длительных (более пятидесяти четырех часов) остановок;

Инвестиционная программа организации, осуществляющей регулируемые виды деятельности в сфере теплоснабжения, — программа финансирования мероприятий организации, осуществляющей регулируемые виды деятельности в сфере теплоснабжения, по строительству, капитальному ремонту, реконструкции и (или) модернизации источников тепловой энергии и (или) тепловых сетей в целях развития, повышения надежности и энергетической эффективности системы теплоснабжения, подключения теплопотребляющих установок потребителей тепловой энергии к системе теплоснабжения;

Источник тепловой энергии — устройство, предназначенное для производства тепловой энергии;

Качество теплоснабжения — совокупность установленных нормативными правовыми актами Российской Федерации и (или) договором теплоснабжения характеристик теплоснабжения, в том числе термодинамических параметров теплоносителя;

Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии — режим работы теплоэлектростанций, при котором производство электрической энергии непосредственно связано с одновременным производством тепловой энергии;

Коммерческий учет тепловой энергии, теплоносителя (далее также — коммерческий учет) — установление количества и качества тепловой энергии, теплоносителя, производимых, передаваемых или потребляемых за определенный период, с помощью приборов учета тепловой энергии, теплоносителя (далее — приборы учета) или расчетным путем в целях использования сторонами при расчетах в соответствии с договорами;

Надежность теплоснабжения — характеристика состояния системы теплоснабжения, при котором обеспечиваются качество и безопасность теплоснабжения;

Орган регулирования тарифов в сфере теплоснабжения (далее также — орган регулирования) — уполномоченный Правительством Российской Федерации федеральный орган исполнительной власти в области государственного регулирования тарифов в сфере теплоснабжения (далее — федеральный орган исполнительной власти в области государственного регулирования тарифов в сфере теплоснабжения), уполномоченный орган исполнительной власти субъекта Российской Федерации в области государственного регулирования цен (тарифов) (далее — орган исполнительной власти субъекта Российской Федерации в области государственного регулирования цен (тарифов) либо орган местного самоуправления поселения или городского округа в случае наделения соответствующими полномочиями законом субъекта Российской Федерации, осуществляющие регулирование цен (тарифов) в сфере теплоснабжения;

Открытая система теплоснабжения (горячего водоснабжения) — технологически связанный комплекс инженерных сооружений, предназначенный для теплоснабжения и горячего водоснабжения путем отбора горячей воды из тепловой сети;

Передача тепловой энергии, теплоносителя — совокупность организационно и технологически связанных действий, обеспечивающих поддержание тепловых сетей в состоянии, соответствующем установленным техническими регламентами требованиям, прием, преобразование и доставку тепловой энергии, теплоносителя;

Пиковый режим работы источника тепловой энергии — режим работы источника тепловой энергии с переменной мощностью для обеспечения изменяющегося уровня потребления тепловой энергии, теплоносителя потребителями;

Плата за подключение к системе теплоснабжения — плата, которую вносят лица, осуществляющие строительство здания, строения, сооружения, подключаемых к системе теплоснабжения, а также плата, которую вносят лица, осуществляющие реконструкцию здания, строения, сооружения в случае, если данная реконструкция влечет за собой увеличение тепловой нагрузки реконструируемых здания, строения, сооружения (далее также — плата за подключение);

Потребитель тепловой энергии (далее также — потребитель) — лицо, приобретающее тепловую энергию (мощность), теплоноситель для использования на принадлежащих ему на праве собственности или ином законном основании теплопотребляющих установках либо для оказания коммунальных услуг в части горячего водоснабжения и отопления;

Радиус эффективного теплоснабжения — максимальное расстояние от теплопотребляющей установки до ближайшего источника тепловой энергии в системе теплоснабжения, при превышении которого подключение теплопотребляющей установки к данной системе теплоснабжения нецелесообразно по причине увеличения совокупных расходов в системе теплоснабжения;

Регулируемый вид деятельности в сфере теплоснабжения — вид деятельности в сфере теплоснабжения, при осуществлении которого расчеты за товары, услуги в сфере теплоснабжения осуществляются по ценам (тарифам), подлежащим в соответствии с настоящим Федеральным законом государственному регулированию, а именно:

а) реализация тепловой энергии (мощности), теплоносителя, за исключением установленных настоящим Федеральным законом случаев, при которых допускается установление цены реализации по соглашению сторон договора;

б) оказание услуг по передаче тепловой энергии, теплоносителя;

в) оказание услуг по поддержанию резервной тепловой мощности, за исключением установленных настоящим Федеральным законом случаев, при которых допускается установление цены услуг по соглашению сторон договора;

Режим потребления тепловой энергии — процесс потребления тепловой энергии, теплоносителя с соблюдением потребителем тепловой энергии обязательных характеристик этого процесса в соответствии с нормативными правовыми актами, в том числе техническими регламентами, и условиями договора теплоснабжения;

Резервная тепловая мощность — тепловая мощность источников тепловой энергии и тепловых сетей, необходимая для обеспечения тепловой нагрузки теплопотребляющих установок, входящих в систему теплоснабжения, но не потребляющих тепловой энергии, теплоносителя;

Система теплоснабжения — совокупность источников тепловой энергии и теплопотребляющих установок, технологически соединенных тепловыми сетями;

Схема теплоснабжения — документ, содержащий предпроектные материалы по обоснованию эффективного и безопасного функционирования системы теплоснабжения, ее развития с учетом правового регулирования в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности;

Тарифы в сфере теплоснабжения — система ценовых ставок, по которым осуществляются расчеты за тепловую энергию (мощность), теплоноситель и за услуги по передаче тепловой энергии, теплоносителя;

Тепловая мощность (далее — мощность) — количество тепловой энергии, которое может быть произведено и (или) передано по тепловым сетям за единицу времени;

Тепловая нагрузка — количество тепловой энергии, которое может быть принято потребителем тепловой энергии за единицу времени;

Тепловая сеть — совокупность устройств (включая центральные тепловые пункты, насосные станции), предназначенных для передачи тепловой энергии, теплоносителя от источников тепловой энергии до теплопотребляющих установок;

Тепловая энергия — энергетический ресурс, при потреблении которого изменяются термодинамические параметры теплоносителей (температура, давление);

Теплоноситель — пар, вода, которые используются для передачи тепловой энергии. Теплоноситель в виде воды в открытых системах теплоснабжения (горячего водоснабжения) может использоваться для теплоснабжения и для горячего водоснабжения;

Теплопотребляющая установка — устройство, предназначенное для использования тепловой энергии, теплоносителя для нужд потребителя тепловой энергии;

Теплосетевая организация — организация, оказывающая услуги по передаче тепловой энергии (данное положение применяется к регулированию сходных отношений с участием индивидуальных предпринимателей);

Теплоснабжающая организация — организация, осуществляющая продажу потребителям и (или) теплоснабжающим организациям произведенных или приобретенных тепловой энергии (мощности), теплоносителя и владеющая на праве собственности или ином законном основании источниками тепловой энергии и (или) тепловыми сетями в системе теплоснабжения, посредством которой осуществляется теплоснабжение потребителей тепловой энергии (данное положение применяется к регулированию сходных отношений с участием индивидуальных предпринимателей);

Теплоснабжение — обеспечение потребителей тепловой энергии тепловой энергией, теплоносителем, в том числе поддержание мощности;

Топливно-энергетический баланс — документ, содержащий взаимосвязанные показатели количественного соответствия поставок энергетических ресурсов на территорию субъекта Российской Федерации или муниципального образования и их потребления, устанавливающий распределение энергетических ресурсов между системами теплоснабжения, потребителями, группами потребителей и позволяющий определить эффективность использования энергетических ресурсов;

Точка учета тепловой энергии, теплоносителя (далее также — точка учета) — место в системе теплоснабжения, в котором с помощью приборов учета или расчетным путем устанавливаются количество и качество производимых, передаваемых или потребляемых тепловой энергии, теплоносителя для целей коммерческого учета.

 

1.3 Обоснование актуальности и значимости выбранной темы

 

В данном разделе будет произведен расчет тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение для двух жилых районов и промышленного предприятия, а так же технологической нагрузки для предприятия.

Значения данных величин играют очень важную роль и будут  непосредственно использоваться в данной работе для построения графиков нагрузки, годового графика расхода тепла, температурного графика и других расчетов.

 

Q_гвс = Q_гвс¢                                                                 (1.9)

Для технологии:

Q_т = Q_т¢                                                                   (1.10)

 

где    Q_о¢, Q_в¢, Q_гвс¢_, Q_т¢ — расчётные нагрузки на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологию, МВт;

t_н.о, t_н.в – расчётная для проектирования температура воздуха, для г. Екатеринбург,

t_нр = -32 ⁰С;

t_н – температура наружного воздуха;

t_вр— температура воздуха внутри помещения, ^оС. Для жилых зданий t_в =20 ⁰С.

 

 

Таблица 1.1 – Результаты расчётов сезонной тепловой нагрузки на жилой район

 

Таблица 1.2– Результаты расчётов сезонной тепловой нагрузки на промпредприятие

 

Результаты расчётов для построения суммарного графика сезонной тепловой нагрузки на котельную приведены в таблице 1.3.

 

Таблица 1.3 – Результаты расчётов сезонной тепловой нагрузки на котельную

 

 

Строим графики изменения подачи теплоты в диапазоне изменения температур наружного воздуха для  жилых районов и промышленного предприятия, и суммарный график тепловых нагрузок на котельную.

 

Рисунок 1.1 – График расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного  воздуха для жилого района №1.

1 – на отопление; 2 – на ГВС; 3 – вентиляцию; 4 – полная нагрузка

 

Рисунок 1.2 – График расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в зависимости от температуры наружного  воздуха для жилого района №2.

1 – на отопление; 2 – на ГВС; 3 – вентиляцию; 4 – полная нагрузка

 

 

Рисунок 1.3 – График изменения подачи теплоты в

 диапозоне изменения температур наружного воздуха для промышленного предприятия

 

1 – на отопление; 2 – на ГВС; 3 – вентиляцию; 4 – на технологию; 5 – полная нагрузка

 

 

Рисунок 1.4 – Суммарный график изменения подачи теплоты котельной

в зависимости от изменения температур наружного воздуха

 

1 – на отопление; 2 – на ГВС; 3 – вентиляцию; 4 – на технологию; 5 – полная нагрузка

 

Для построения графика суммарного теплопотребления и графика годового теплопотребления необходимо знать число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха. Такие сведения предоставит [1].

Таблица 1.4 – Число часов за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха, ч

 

Расходы теплоты весьма наглядно изображаются в виде графиков в зависимости от температуры наружного воздуха и продолжительности.

Поскольку системы централизованного теплоснабжения имеют разнообразную тепловую нагрузку, причем одни из них являются сезонными, а другие – круглогодичными, то необходимо иметь годовой график  суммарной нагрузки.

Построение годового графика расхода теплоты  производится по суммарному расходу теплоты потребителями в зависимости от температуры наружного воздуха

 

Рисунок 1.5 – Годовой график суммарного расхода теплоты потребителями

 

Выбор теплоносителя и системы теплоснабжения определяется техническими и экономическими соображениями и зависит главным образом от типа источника теплоты и вида тепловой нагрузки.

В нашем проекте три объекта теплоснабжения: промышленное предприятие и 2 жилых района.  Пользуясь рекомендациями, для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных 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 теплоносителя для технологических процессов применяем пар.

Исходя из перечисленных выше соображений, примем следующие виды теплоносителей:

­- для технологических процессов – пар;

— для систем отопления и вентиляции промпредприятия – горячая вода;

— для жилищно-коммунальных услуг и систем вентиляции жилых районов – горячая вода.

Страницы 1 2 3