Теплоснабжение района города Хабаровск

Калининградский Государственный Технический Университет

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

 

 

Курсовой проект

допущен к защите

руководитель

Александров И.С.  ______________

«____» _____________ 2014 г. 

Курсовой проект защищен

с оценкой _____________

руководитель

Александров И.С.  _____________

«____» _____________ 2014 г. 

 

 

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине

«Теплоснабжение»

КП.ТС.48.270109.65.10ТВ П1

 

Тема проекта:

Теплоснабжение района города Хабаровск

 

 

 

Нормоконтролер ___________ /__________

Проект выполнила студентка группы 10-ТВ Карпова Н.А.___________ «____» _____________ 2014 г.

 

 

 

 

 

г. Калининград

2014

Содержание

 

Введение………………………………………………………………….………………….3

1. Определение расчетных тепловых нагрузок, построение графиков расхода теплоты………………………………………………………………………………………….4
1. Определение расчетных тепловых нагрузок,,,,,…………………………………4
2. Построение графика зависимости тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха и графика продолжительности тепловых нагрузок. Построение интегрального графика продолжительности тепловых нагрузок...……………9
2. Центральное регулирование отпуска теплоты ………………………….…………....15
1. Рекомендации по выбору способа регулирования……………..........................15
2. Отопительный температурный график. Регулирование по тепловой нагрузке на отопление………………………………………………………………………16
3. Расчет температуры сетевой воды на выходе из первой ступени водоподогревателя, закрытые системы, смешанное подключение водоподогревателей….19
3. Разработка генерального плана тепловой сети и гидравлический расчет в первом приближении……………………………………………………………………………20
1. Разработка плана тепловой сети…………………………………………………..20
2. Расчет расходов сетевой воды по ЦТП.…………………………………………..23
3. Гидравлический расчет тепловой сети в первом приближении ………………..26
4. Схема тепловой сети и гидравлический расчет во втором приближении………..…27
5. Построение пьезометрического графика……………………………………………...31
6. Расчет толщины тепловой изоляции………………………………...………...………32
7. Расчет на прочность…………………………………...………………………...……...35
1. Расчет толщин стенок труб с учетом внутреннего давления…………...……....35
2. Проверка прочности по нормальным напряжениям…………………………….35
3. Расчет осевых усилий на неподвижные опоры…………………………………..36
4. Расчет криволинейных участков (отводов) на самокомпенсацию……………..38
8. Выбор насосного оборудования системы теплоснабжения…………………………39
1. Основные сетевые насосы…………………………….………………………...…39
2. Летние сетевые насосы..…………………………….……………………..………39
3. Подпиточные насосы..…………………………….……………………………….39
4. Аварийная подпитка……….…………………………………………………...….39

Список литературы……………………………………………………….………………...41

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Теплоснабжение является основной подсистемой энергетики. На теплоснабжение народного хозяйства расходуется около трети всех используемых в нашей стране первичных топливно-энергетических ресурсов. Основными путями совершенствования этой подсистемы являются концентрация и комбинирование производства теплоты и электрической энергии и централизация теплоснабжения.

Ужесточение экологических и планировочных требований к современным городам и промышленным районам приводит к размещению ТЭЦ на большом расстоянии от районов теплового потребления, что усложняет тепловые и гидравлические режимы систем теплоснабжения и выдвигает повышенные требования к их надежности. Существующие системы теплоснабжения в зависимости от взаимного расположения источника и потребителей теплоты можно разделить на централизованные и децентрализованные. В централизованных системах теплоснабжения один источник тепла обслуживает теплоиспользующие устройства ряда потребителей, расположенных отдельно, поэтому передача тепла от источника до потребителей осуществляется по специальным теплопроводам - тепловым сетям. Централизованное теплоснабжение состоит из трёх взаимосвязанных и последовательно протекающих стадий: подготовка, транспортировка и использование теплоносителя. Каждая система централизованного теплоснабжения состоит из источника тепла, тепловых сетей и потребителей тепла.

Тепловая сеть — один из наиболее дорогостоящих и трудоемких элементов систем централизованного теплоснабжения. Тепловые сети подразделяются на магистральные, распределительные, квартальные и ответвления от магистральных и распределительных тепловых сетей к отдельным зданиям и сооружениям. Разделение тепловых сетей устанавливается проектом или эксплуатационной организацией.

Она представляет собой теплопроводы, сложные сооружения, состоящие из соединенных тепловых удлинителей, запорной и регулирующей арматуры, строительных конструкций, подвижных и неподвижных опор, камер, дренажных и воздухоспускных устройств. По количеству параллельно проложенных теплопроводов тепловые сети могут быть однотрубными, двух- и многотрубными. Теплопотребляющие системы присоединяют к тепловым сетям в тепловых пунктах. Основное назначение теплового пункта — подготовка теплоносителя определенной температуры и давления, регулирование их, поддерживание постоянного расхода, учета потребления теплоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Определение расчетных тепловых нагрузок, построение графиков расхода теплоты

1. Определение расчетных тепловых нагрузок

 

Расчетные тепловые нагрузки определяются для каждого квартала заданного района города, затем суммируются.

Расчетная тепловая нагрузка на отопление, МВт:

,

где  qo=87 Вт/м² – тепловой поток на отопление 1 м2 жилой площади,  по правилам установления и определения нормативов потребления коммунальных услуг для домов этажностью 9 этажей, температуре наружного воздуха –32⁰С;

i = 1,2,3…Nкв,

Nкв = 36 – расчетное количество кварталов;

 – общая площадь жилого фонда квартала, м2; 

S – площадь территории квартала, га, определяемая по генеральному плану района;

f = 3800 м2/га – (для 9 этажей) плотность жилого фонда, зависящая от этажности застройки;

К1 – коэффициент, учитывающий тепловую нагрузку на отопление общественных зданий, принят равным 0,25.

Расчетная тепловая нагрузка на вентиляцию, МВт:

,

где К2 - коэффициент, учитывающий долю тепловой нагрузки на вентиляцию общественных зданий, принимается  равным 0,6 (здания постройки после 1985 г).

Среднечасовая тепловая нагрузка на ГВС в отопительный период, МВт:

,

где а = 105 л – среднесуточная норма расхода горячей воды на одного человека в сутки, принимаемая в зависимости от степени комфортности зданий в соответствии со СНиП 2.04.01-85*[6] (для жилых домов, оборудованных умывальниками, мойками и ваннами длиной от 1500 до 1700 мм, оборудованными душами);

m = A/19 – количество жителей;

b = 25 л – расход горячей воды в общественных зданиях, принимается равным на одного жителя;

 = 60°С – расчетная температура горячей воды, принятая равной;

 = 5°С – расчетная температура холодной водопроводной воды в отопительный период,       

       с = 4,19 кДж/кг∙К – удельная теплоемкость воды.

Максимальная часовая тепловая нагрузка на ГВС в отопительный период, МВт:

Среднечасовая тепловая нагрузка на ГВС в летний период, ГДж/ч:

 = 15°С – расчетная температура холодной водопроводной воды в летний период;

Максимальная часовая тепловая нагрузка на ГВС в летний период, ГДж/ч:

Суммарная тепловая нагрузка в отопительный период:

Максимальная суммарная тепловая нагрузка в отопительный период:

Результаты расчета представлены в таблице 1.1, в которой также приведены суммарные по району значения тепловых нагрузок.

 

 

 

 

 

         

        Таблица 1.1 - Определение расчетных тепловых нагрузок

№ квартала	S, га	А, м2	m	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт
1	1,2	4560	240	0,520695	0,062483	0,104	0,2496	0,687178	0,832778	0,068016	0,163238
2	2,05	7790	410	0,889521	0,106742	0,177667	0,4264	1,17393	1,422663	0,116194	0,278866
3	2,05	7790	410	0,889521	0,106742	0,177667	0,4264	1,17393	1,422663	0,116194	0,278866
4	1,2	4560	240	0,520695	0,062483	0,104	0,2496	0,687178	0,832778	0,068016	0,163238
5	1,2	4560	240	0,520695	0,062483	0,104	0,2496	0,687178	0,832778	0,068016	0,163238
6	2,05	7790	410	0,889521	0,106742	0,177667	0,4264	1,17393	1,422663	0,116194	0,278866
7	2,05	7790	410	0,889521	0,106742	0,177667	0,4264	1,17393	1,422663	0,116194	0,278866
8	1,2	4560	240	0,520695	0,062483	0,104	0,2496	0,687178	0,832778	0,068016	0,163238
9	1,92	7296	384	0,833112	0,099973	0,1664	0,39936	1,099485	1,332445	0,108826	0,261181
10	2,64	10032	528	1,145529	0,137463	0,2288	0,54912	1,511792	1,832112	0,149635	0,359124
11	2,64	10032	528	1,145529	0,137463	0,2288	0,54912	1,511792	1,832112	0,149635	0,359124
12	1,92	7296	384	0,833112	0,099973	0,1664	0,39936	1,099485	1,332445	0,108826	0,261181
13	1,2	4560	240	0,520695	0,062483	0,104	0,2496	0,687178	0,832778	0,068016	0,163238

 

 

                                        

          

14	1,2	4560	240	0,520695	0,062483	0,104	0,2496	0,687178	0,832778	0,068016	0,163238
15	1,2	4560	240	0,520695	0,062483	0,104	0,2496	0,687178	0,832778	0,068016	0,163238
16	1,2	4560	240	0,520695	0,062483	0,104	0,2496	0,687178	0,832778	0,068016	0,163238
17	2,4	9120	480	1,04139	0,124967	0,208	0,4992	1,374357	1,665557	0,136032	0,326477
18	2,8	10640	560	1,214955	0,145795	0,242667	0,5824	1,603417	1,94315	0,158704	0,38089
19	2,2	8360	440	0,954608	0,114553	0,190667	0,4576	1,259828	1,526761	0,124696	0,29927
20	2,2	8360	440	0,954608	0,114553	0,190667	0,4576	1,259828	1,526761	0,124696	0,29927
21	2,8	10640	560	1,214955	0,145795	0,242667	0,5824	1,603417	1,94315	0,158704	0,38089
22	2,4	9120	480	1,04139	0,124967	0,208	0,4992	1,374357	1,665557	0,136032	0,326477
23	1,215	4617	243	0,527204	0,063264	0,1053	0,25272	0,695768	0,843188	0,068866	0,165279
24	1,68	6384	336	0,728973	0,087477	0,1456	0,34944	0,96205	1,16589	0,095222	0,228534
25	1,32	5016	264	0,572765	0,068732	0,1144	0,27456	0,755897	0,916057	0,074818	0,179562
26	1,32	5016	264	0,572765	0,068732	0,1144	0,27456	0,755897	0,916057	0,074818	0,179562
27	1,68	6384	336	0,728973	0,087477	0,1456	0,34944	0,96205	1,16589	0,095222	0,228534
28	1,3	4940	260	0,564086	0,06769	0,112667	0,2704	0,744443	0,902176	0,073684	0,176842
29	0,54	2052	108	0,234313	0,028118	0,0468	0,11232	0,309231	0,374751	0,030607	0,073457

 

               

30	1,68	6384	336	0,728973	0,087477	0,1456	0,34944	0,96205	1,16589	0,095222	0,228534
31	1,32	5016	264	0,572765	0,068732	0,1144	0,27456	0,755897	0,916057	0,074818	0,179562
32	1,32	5016	264	0,572765	0,068732	0,1144	0,27456	0,755897	0,916057	0,074818	0,179562
33	1,68	6384	336	0,728973	0,087477	0,1456	0,34944	0,96205	1,16589	0,095222	0,228534
34	0,54	2052	108	0,234313	0,028118	0,0468	0,11232	0,309231	0,374751	0,030607	0,073457
35	3,6	13680	720	1,562085	0,18745	0,312	0,7488	2,061535	2,498335	0,204048	0,489715
36	3,6	13680	720	1,562085	0,18745	0,312	0,7488	2,061535	2,498335	0,204048	0,489715
Всего по генплану	64,515			27,99387	3,35926	5,5913	13,41912	36,94443	44,77225	3,65671	8,776104

                      

 

                                                                                                                                                                                                              

 

2. Построение графика зависимости тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха и графика продолжительности тепловых нагрузок. Построение интегрального графика продолжительности тепловых нагрузок.

 

Графики расхода теплоты строятся на базе расчета тепловых нагрузок при  различных температурах наружного воздуха.

;

  при  ,

  при 

Здесь tн – текущая температура наружного воздуха, 0С;

tно = -31 0С – расчетная температура наружного воздуха для проектирования  отопления, 0С;

tнв = -31 0С – расчетная температура наружного воздуха для проектирования вентиляции, 0С, в соответствии СНиП 41-02-2003, в настоящее время  tнв= tно;

tвр – расчетная температура воздуха внутри помещений.

Тепловая нагрузка на ГВС принята независящей от температуры наружного воздуха.

При (летний период) учитываются только тепловые нагрузки на ГВС.

°С в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления tно до минус 30 °С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий tвр= 18 °С;

°С в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления tно ниже минус 30 °С и усредненной расчетной температурой внутреннего воздуха отапливаемых зданий tвр =20 °С.

Результаты расчета представлены в таблице 1.2.

На основе данных таблицы 1.2 и данных по продолжительности стояния температур наружного воздуха строится график зависимости тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха, а также график продолжительности тепловых нагрузок. Последний может быть построен графическим методом, а также на базе расчетных данных. Кроме того, на базе расчетных данных строится интегральный график продолжительности тепловых нагрузок. Кроме того, на базе расчетных данных строится интегральный график продолжительности тепловых нагрузок.

 

                                                                                                     

 

           Таблица 1.2 - Зависимость тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха

 

tн, 0С	Число часов, n	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт	, МВт
-31	53	28	3,36	5,6	13,4	37	44,7
-25	348	24,7	2,96470588	5,6	13,4	33,2647	41,0647059
-20	1025	21,96	2,63529412	5,6	13,4	30,1953	37,9952941
-15	1884	19,2156863	2,30588235	5,6	13,4	27,1216	34,9215686
-10	2599	16,4705882	1,97647059	5,6	13,4	24,0471	31,8470588
-5	3238	13,7254902	1,64705882	5,6	13,4	20,9725	28,772549
0	3888	10,9803922	1,31764706	5,6	13,4	17,898	25,6980392
8	5280	6,58823529	0,79058824	5,6	13,4	13	20,7788235
> (летний период)		0	0	= 3,65	= 8,77	=3,65	= 8,77

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                             

 

 

 

         

                                                                                              

              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                 

                                                                                            

          

Центральное регулирование отпуска теплоты

3. Рекомендации по выбору способа регулирования.

 

Рекомендации по выбору способа регулирования представлены в таблицах 2.1.

 

Таблица 2.1 - Рекомендации по центральному качественному регулированию отпуска теплоты и определению расхода сетевой воды в закрытых системах (тепловая нагрузка потребителей ЖКХ более 65% полной нагрузки)

 

№	Условие	Способ регулирования	Суммарный расход сетевой воды Gсв	Подключение подогревателей систем ГВС
1		По нагрузке отопления	- при суммарной тепловой нагрузке 100 и более МВт;  - при суммарной тепловой нагрузке менее 100 МВт	Параллельное одноступенчатое
2		По совмещенной нагрузке отопления и ГВС, повышенный температурный график.		Последовательное двухступенчатое
3		По нагрузке отопления		Смешанное
4	Суммарная тепловая нагрузка менее 10 МВт, независимо от соотношения	По нагрузке отопления		Параллельное или смешанное

 

 

   По условию 

                                                   =  5,6/28=0,2.      0,15<0,2<0,3

Таким образом способ регулирования – по совмещенной нагрузке отопления и ГВС.

  Подключение подогревателей систем ГВС -    последовательное двухступенчатое.                          

2.2 Расчет отопительного температурного графика.

     В курсовом проекте принято центральное качественное регулирование отпуска теплоты. В качестве базовых потребителей теплоты приняты  местные системы отопления с зависимым (элеваторным) их присоединением к тепловым сетям.

Значения расчетных температур теплоносителя ( - сетевой воды в подающей магистрали, - на выходе из местных систем отопления, - на входе в местные системы отопления) при расчетной температуре наружного воздуха tно считаются заданными.

При этом принимается:

= 150°С; = 95°С; = 70°С (для закрытых систем).

Значения тепловых нагрузок на отопление при различных температурах наружного воздуха приняты по таблице 1.2

Результаты расчета температур сетевой воды в подающей магистрали τ1, в подающем трубопроводе местных систем отопления τ3, и на выходе из местных систем отопления τ2о представлены в таблице 2.2

Относительная тепловая нагрузка на отопление:

Разность расчетных температур сетевой воды:

разность расчетных температур теплоносителя в местных системах отопления:

расчетный температурный напор отопительных приборов:

температура в подающем трубопроводе местных систем отопления:

температура на выходе из местных систем отопления:

температура сетевой воды в подающей магистрали:

,

здесь  

По данным таблицы 2.2 построены графики. На графике также показан излом при τ1=700С, а таблица 2.2 дополнена строкой, соответствующей точке излома (температура наружного воздуха в точке излома ).

Таблица 2.2. – Температуры теплоносителя по отопительному температурному графику

 

 

tн, 0С	, МВт	, МВт	, 0С	, 0С	, 0С
8	6,58	0,235	56,2074961	43,2824961	37,4074961
0	10,98	0,392143	76,7247961	55,1569389	45,3533675
-5	13,7	0,489286	88,9430354	62,0323212	49,8001783
-10	16,47	0,588214	101,130186	68,7784002	54,073043
-15	19,2	0,685714	112,939941	75,2256553	58,0827981
-20	21,96	0,784286	124,711603	81,5758886	61,9687458
-25	24,7	0,882143	136,256345	87,7384878	65,6849164
-31	28	1	150	95	70
t ни=2,2	9,77	0,348929	71,1903106	51,9992391	43,2760249

 

 

 

 

2.3 Расчет повышенного температурного графика.

При регулировании по совмещенной нагрузке на отопление и ГВС расход сетевой воды принимается из расчета потребностей отопления и вентиляции. Для компенсации снижения температуры сетевой воды на входе в системы отопления при работе систем ГВС применяется повышенный температурный график.

Для расчета повышенного графика определяется балансовая нагрузка на ГВС:

Значение повышенной температуры , соответствующей точке излома температурного графика, определено по формуле:

где - температура сетевой воды в подающем трубопроводе в точке излома температурного графика;

- температура нагреваемой  воды после первой ступени  водоподогревателя, принята равной:

- температура сетевой  воды в обратном трубопроводе  в точке излома температурного  графика (таблица 2.2).

Значение отложено в точке излома и соединено с расчетной точкой (график).

2.4. Расчет температуры τ2 в обратном трубопроводе после первой ступени водоподогревателя системы ГВС.

Произведен расчет трех значения температуры сетевой воды в обратном трубопроводе τ2  на выходе из первой ступени водоподогревателя.

В точке излома температурного графика:

в расчетных условиях (tн= tно):

в точке, соответствующей условию =60+10=700С:

По найденным трем значениям построен график τ2 .

 

2.  Разработка генерального плана тепловой сети и гидравлический расчет в             первом приближении

1. Разработка плана тепловой сети

 

Перед разработкой плана тепловой сети был выбран способ ее прокладки: подземная прокладка в непроходных каналах. При прокладке в каналах теплопроводы защищены со всех сторон от механических воздействий и нагрузок и, в некоторой степени, от грунтовых и поверхностных вод. Стоимость прокладки в непроходных каналах на 25—30% больше, чем бесканальной, однако условия работы теплопроводов легче.

Генеральный план тепловой сети разработан с учетом требований СНиП 41-02-2003 в упрощенном виде, и показан на генеральном плане района одной линией. Квартальные сети присоединены к магистральным трубопроводам через ЦТП. На плане показан источник теплоты, магистральные трубопроводы и ответвления к ЦТП, узловые теплокамеры УТ, сами ЦТП и идущие от них до кварталов главные трубопроводы квартальных сетей.          Для определения количества и расположения ЦТП были учтены следующие рекомендации: