Эксплуатация автоматизированной котельной

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эксплуатация автоматизированной котельной

водогрейный котельная электробезопасность тепловой

1. Общая часть

1.1 Анализ исходных данных

Водогрейные котельные - это такие котельные отпуск тепла, в которых происходит через нагреваемую в котлах воду. В связи с длительным сроком эксплуатации и со снижением потребности в технологическом паре для производства, руководство предприятия приняло решение провести реконструкцию имеющейся котельную на новую, более мощную и разместить ее в здании нынешней котельной.

Предприятие остановило выбор на водогрейной котельной, состоящей из трех газовых котлов Vitomax 200-LW тип М241 производства компании Viessmann (Германия).

При проведении реконструкции проектируемое оборудование новое оборудование разместили в части котельной на месте демонтируемых котлов №4 и №5. Помещение, в котором размещается оборудование, на первом и втором этаже отделяется от существующей части котельного зала перегородками.

Тепловые нагрузки котельной с учетом теплопотерь в сетях 21,56 МВт, в том числе:

- отопление - 8,2 МВт;

- вентиляция - 11,65 МВт;

- горячее водоснабжение, максимальная - 1,6 МВт;

- собственные нужды котельной - 0,11 МВт.

Подключение потребителей тепла осуществляется по десятитрубной схеме подключения от котельной и теплового пункта:

- система отопления №1 с тепловой нагрузкой 2,57 МВт по двухтрубной схеме, с температурой теплоносителя - 90/75°С, с погодной коррекцией, подключается к существующей системе распределения теплоносителя в теплопункте №1 в здании котельной. Система зависимая, закрытая (без водозабора) с максимальным давлением теплоносителя в подающем трубопроводе 0,55 МПа;

- система вентиляции №1 с тепловой нагрузкой 1,7 МВт по двухтрубной схеме, с температурой теплоносителя - 10/70°С, с постоянными параметрами, подключается к существующей системе распределения теплоносителя в теплопункте №1 в здании котельной. Система также зависимая и закрытая с максимальным давлением теплоносителя в подающем трубопроводе 0,55 МПа;

- система ГВС с тепловой нагрузкой 1,6 МВт по двухтрубной схеме, через теплообменники (независимое присоединение) установленные в теплопункте №1, в помещении котельной, подключается к существующей системе ГВС. Температура ГВС на выходе из котельной - 60°С, максимальное давление в подающем трубопроводе системы ГВС - 0,4 МПа;

- теплоносители к существующему тепловому пункту №2 (в помещении бойлерной) с тепловой нагрузкой 8,53 МВт (отопление - 4,53 МВт, вентиляция - 4,2 МВт) и к тепловому пункту №3 в 8 корпусе с тепловой нагрузкой 7,05 МВт (отопление - 1,3 МВт, вентиляция 5,75 МВт) подключается по двухтрубной схеме, с температурой теплоносителя 105/70°С с постоянными параметрами. Система зависимая, закрытая (без водопровода).

Котельная работает круглосуточно, круглогодично. Система отопления и система вентиляции работает в период отопительного сезона. Также система вентиляции, как и система ГВС имеет двухсменный режим работы, но система ГВС работает круглогодично.

Водяной объем системы ОВ составляет 407 м³, в том числе водяной объем теплосети до бойлерной - 38,5 м³.

Основное топливо котельной - природный газ, теплотворной способностью 8000 ккал/м³. Газоснабжение котельной осуществляется от точки подключения к существующему внутреннему газопроводу среднего давления после коммерческого узла учета газа. Давление газа в точке подключения 0,25 МПа.

В качестве аварийного топлива предусмотрено дизельное топливо с теплотворной способностью 10200 ккал/кг. Топливоснабжение аварийным топливом в объеме 1300 кг/ч предусматривается по двухтрубной схеме от склада аварийного топлива. Давление в подающем топливопроводе в точке подключения составляет 0,16 МПа.

Водоснабжение котельной идет от точки подключения к существующим сетям хозяйственно-питьевого водопровода внутри котельной. Исходная вода по качеству соответствует ГОСТ 2874-82* «Вода питьевая». Давление воды в точке подключения составляет 0,45 МПа.

Отработанная вода поступает в канализацию котельной. Путем самостоятельного выпуска вода попадает в отстойный колодец, затем во внутриплощадочную наружную сеть производственной канализации.

Электроснабжение электрического щита оборудования проводится от внутриплощадочных сетей электроснабжения котельной от двух фаз трехфазной сети 380В/50Гц. Тае на котельной установлены устройства молниезащиты и заземления в соответствии с требованиями РД 34.21.122-87.

В проекте котельной использован и применен ряд прогрессивных технических решений, а именно:

- применено новейшее технологическое оборудование с КПД до 92%;

- выполнена полная автоматизация процессов работы котельной, исключающая необходимость постоянного присутствия обслуживающего персонала, как в случае с паровой котельной;

- применены насосы с частотным регулированием;

- для предотвращения накипеобразования и коррозии водогрейных котлов и трубопроводов предусмотрена установка ХВП, обеспечивающая снижение общей жесткости, связывания кислорода и повышения pH воды.

Таблица 1 - Технико-экономические показатели котельной

Наименование показателя	Значение
1 Расчетная тепловая нагрузка котельной (с учетом собственных нужд котельной и тепловых потерь), Гкал/час	18,54
2 Установленная производительность котельной, Гкал/час	18,75
3 Годовая выработка тепла, тыс. Гкал	35,958
4 Годовое число часов использования, час	8400
5 Годовой расход топлива: - натурального, млн. нм3 - условного, тыс. Т.У.Т.	4,89 5,58
6 Расчетная мощность токоприемников, кВт	180
7 Годовой расход электроэнергии, тыс. кВт/год	580
8 Годовой расчетный расход воды на подпитку систем теплоснабжения, тыс. м3	28,98
9 Численность персонала	-
10 Объем котельного зала, м3 (этаж 2)	2899,6
11 Площадь котельного зала, м3 (этаж 2)	297
12 Объем помещения теплового пункта, м3 (этаж 1)	978
13 Площадь помещения теплового пункта, м3 (этаж 1)	297
14 Общая сметная стоимость строительства, млн. руб.	Договорная
15 Удельные показатели на 1 Гкал/час установленной производительности: - мощность теплоприемников, кВт/Гкал/час; - численность персонала, чел./Гкал/час	9,6 -
16 Удельный расход условного топлива на 1 Гкал отпущенного топлива, Т.У.Т./Гкал	0,155

1.2 Назначение водогрейной котельной. Cравнение с аналогами

Водогрейные котельные в большинстве своем являются отопительными, производственная нагрузка посредством воды используется крайне редко. Водогрейные котельные в основном используются при параметрах нагреваемой воды до 115 ?С. Кроме того есть котлы, которые используют так называемую перегретую воду, т.е. воду при давлении позволяющую ее нагреть до температуры более 115 ?С.

Водогрейная котельная может быть выполнена в различных вариантах исполнения, это может быть блочно-модульная котельная, крышная котельная, стационарная котельная, может быть как отдельно стоящая, так и пристроенная в зависимости от желания Заказчика и от условий конкретного предприятия. Водогрейная котельная также может работать на разных видах топлива как-то на газу (природный газ, сжиженный газ), на дизельном топливе, на мазуте, иметь два вида топлива основной и резервный или аварийный (газодизельные, газо-мазутные). Также топливом могут служить различные виды твердого топлива (древесные отходы, уголь и т.д.) и возможно различные виды альтернативного топлива.

Котельная, на которой стоят котлы, использующие жидкое топливо (мазут, дизельное топливо, нефть различного вида, отработанное масло и т.д.), должны иметь соответствующие склады топлива и установки подготовки данного топлива к сжиганию в котле. В основном это сводится к подогреву жидкого топлива, чтобы его можно было распылить в горелках для полного сжигания в топке котла.

Котельная, на которой стоят котлы, использующие твердое топливо (уголь, торф, древесные отходы и т.д.), кроме складов топлива и подготовки его к сжиганию, должны иметь цеха или установки золоудаления т.к. сжечь полностью твердое топливо не удается. Кроме того большое внимание надо уделять очистке дымовых газов от продуктов сгорания, точнее сказать от продуктов неполного сгорания топлива (сажи и т.д.).

В настоящее время водогрейные котельные изготавливаются с современным, качественным и высоконадежным оборудованием, обеспечивающим длительную и безопасную эксплуатацию, быстроту и удобство обслуживания. Оборудование производится как европейскими, так и российскими компаниями. В котельных осуществляет установку водогрейных жаротрубных котлов ведущих мировых производителей, таких как: «ICI Caldaie» Италия, «Unical» Италия, «Loos» Германия, «Viessmann» Германия, «BIASI» Италия, «Erensan» Турция, «Энтророс» Россия; современные горелочные устройства различных европейских производителей: «F.B.R.» Италия, «Cuenod» Франция, «Ecoflam» Италия, «Weishaupt» Германия, «Saacke» Германия, «Dreizler» Германия, «Cib Unigas» Италия; насосное и теплообменное оборудование, системы автоматики и безопасности.

Все поставляемое оборудование имеет сертификаты соответствия и разрешения на промышленное применение на территории Российской Федерации.

Водогрейные котельные могут быть изготовлены под работу в автоматическом режиме и могут эксплуатироваться без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Контроль за работой котельной осуществляется непосредственно автоматикой котельной (вся информация выводится на щит управления, устанавливаемый в котельном помещении) плюс общий аварийный сигнал или группа сигналов передается на диспетчерский пульт, находящийся вне помещения котельной посредством телефонной, GSM или интернет связи.

Если сравнивать котельную с аналогами, то они все работают по единому принципу, в основном имеют одинаковую структуру.

Котельная предназначена для обеспечения теплоснабжения потребителей. Котельная стационарная с температурой воды до 115°С. Основная работа по нагреву воды осуществляется путем сжигания природного газа. Аварийная работа осуществляется на дизельном топливе. Под дизельное топливо предусмотрен склад. Поскольку котельная не является единственной на предприятии, то ей присвоена вторая категория теплоснабжения. Степень огнестойкости здания котельной вторая, категория взрывопожароопасности котельного зала - Г, помещения теплового пункта - Д.

1.3 Описание структуры котельной

Выработка тепловой энергии котельной установкой осуществляется по технологическому процессу, при котором происходит преобразование химической энергии топлива при его сжигании в тепло газообразных продуктов сгорания, передача тепла рабочей среде - воде, меняющей в водогрейных свою энтальпию. Наряду с выработкой тепловой энергии в котельной установке осуществляются подготовка теплоносителя заданных параметров и отпуск его в систему теплоснабжения.

Процессы преобразования рабочих веществ в котельной установке условно можно сгруппировать в пять циклов:

1) цикл топливо -- шлак. Балластные вещества, содержащиеся в топливе, выделяются при его сжигании в виде шлака и золы, количество которых может достигать 40--50%, а также влаги, уходящей в виде водяного пара в атмосферу в количестве до 60%;

2) цикл воздух -- газ. Необходимый для горения топлива воздух переходит в газообразные продукты сгорания, которые передают тепло поверхностям нагрева котлоагрегата, а затем выбрасываются в атмосферу;

3) цикл вода -- вода. Полностью замкнутый цикл. За счет тепла газов в котлоагрегате происходят подогрев воды. Вода из котлоагрегата поступает в тепловой пункт, где происходит подготовка теплоносителя заданных параметров для отпуска внешним потребителям;

4) цикл подготовки питательной и подпиточной воды. Служит для восполнения потерь энергоносителя из системы технического или хозяйственно-питьевого водоснабжения, проходящей химическую очистку и деаэрацию;

5) цикл теплоснабжения. Транспорт и передача тепла внешним потребителям. Полностью замкнутый цикл. Теплоноситель заданных параметров подается к теплоприемникам.

Оборудование, обеспечивающее технологические процессы в циклах котельной установки, разбивается на группы. Основные группы:

1) подготовка топлива осуществляется оборудованием фирмы «Kromshroder», Германия;

2) производство горячей воды происходит в котлах фирмы «Viessmann», Германия, при помощи горелок фирмы «Weishaupt», Германия;

3) подготовка теплоносителя осуществляется оборудованием фирмы «Jurby Soft», Англия и «Hydro X», Дания;

4) подготовка питательной и подпиточной воды по плану.

Дополнительные группы:

1) электрическая часть подготовлена;

2) автоматическое регулирование и КИП от фирм «MTR», «Wika», Германия.

Таким образом, котельная представляет собой комплекс из шести технологических групп большого количества установок в каждой группе, связанных между собой в соответствии с технологией производства горячей воды. Задача проектирования заключается в наиболее рациональном объединении отдельных групп оборудования в нормально функционирующее целое. Каждая из групп разрабатывалась индивидуально с учетом необходимой технологической связи между циклами и группами.

При выполнении проектов котельных, установок из комплектных строительно-технологических блоков повышенной заводской готовности разбивка на блоки производится по технологическим группам с максимальным укрупнением оборудования и устройств, входящих в блок. Строительно-технологический блок представляет собой замкнутую, легко обслуживаемую систему, включающую в себя оборудование, смонтированное на общей опорной металлоконструкции, с соединительными трубопроводами, запорной и регулирующей арматурой, приборами местного и дистанционного контроля и управления, площадками и лестницами обслуживания, изоляцией, окраской и обшивкой оборудования, трубопроводов и металлоконструкций и элементами для строповки.

Котельная имеет централизованную структуру, то есть котлы работают параллельно на общую магистраль, к которой присоединяются теплопункты (узел подготовки теплоносителя для отпуска тепла внешним потребителям).

2. Специальная часть

2.1 Работа котельной

2.1.1 Нагрев воды

В котельном зале установлено три водогрейных котла Vitomax 200-LW тип M241 фирмы «Viessmann» (Германия) с горелками фирмы «Weishaupt» (Германия). Характеристики котлов приведены в таблице 2. Два котла номинальной теплопроизводительностью по 9300 кВт и один котел номинальной теплопроизводительностью 3200 кВт. Котельные были подобраны в соответствии с тепловыми нагрузками котельной.

На один котел номинальной мощностью 9300 кВт установлена комбинированная (газ/дизельное топливо) горелка WKGL 70/3-A, исп. ZM-NR с отдельной вентиляторной станцией и насосной линией жидкого топлива. На второй котел номинальной тепловой мощностью 9300 кВт устанавливается газовая горелка WKG 70/3-A, исп. ZM-NR с отдельной вентиляционной станцией. На котел номинальной тепловой мощности 3200 кВт устанавливается моноблочная газовая горелка G11/1-D, исп. ZMD. Данные по тепловым нагрузкам на отопление, вентиляцию и ГВС приведены в таблице 3.

В котельной устанавливаются пластинчатые теплообменники фирмы «Alfa Laval» (Швеция) и насосы фирмы «Grundfos» (Дания).

Для котлов мощностью 9300 кВт предусмотрен забор воздуха на горение как изнутри помещения котельной, так и снаружи, при температуре наружного воздуха выше минус 10°С. Для котла мощностью 3200 кВт забор воздуха предусматривается изнутри помещения. Для подачи воздуха в помещение котельной в наружных стенах вмонтированы жалюзийные решетки. Подогрев воздуха в помещении котельной осуществляется теплоизбытком от оборудования, трубопроводов и воздушными отопительными агрегатами. Отвод продуктов сгорания производится по теплоизолированным газоходам. Для каждого котла предусмотрен отвод дымовых газов через отдельный газоотводящий ствол дымовой трубы. Высота дымовой трубы 25 метров, диаметр каналов для котлов мощностью 9300 кВт - 920 мм, для 3200 кВт - 630 мм.

Таблица 2 - Технические характеристики водогрейных котлов

Наименование	Величина	Величина	Примечания
1 Номинальная тепловая мощность, кВт	3200	9300	«Viessmann»
2 Коэффициент полезного действия (при максимальной мощности), %	92	92	При температуре котловой воды 80/60°С
3 Максимальная температура воды на выходе, °С	115	115
4 Давление теплоносителя (избыточное), не более, МПа	0,6	0,6
5 Температура отходящих газов, °С	185	185	При температуре котловой воды 80/60°С
6 Расход газового топлива при максимальной мощности, нм3/час	374	1087
7 Тип горелочного устройства	G 11/1-D исп. ZMD	WKG 70/3-a исп. ZM-NR, WKGL 70/3-A исп. ZM-NR	«Weishaupt»
8 Габаритные размеры котла:
-Длина, мм	4200	6710
-Ширина, мм	2190	2950
-Высота, мм	2495	3359
9 Масса котлоагрегата, кг	6200	17900
10 Объем котловой воды, л	5800	19500

Таблица 3 - Тепловые нагрузки котельной

Режим теплопотребления	Расход тепла на отопление, кВт	Расход тепла на вентиляцию, кВт	Расход тепла на собств. нужды, кВт	Расход тепла (макс.) на ГВС, кВт	Общий расход тепла, кВт
1 Максимально- зимний режим	8200	11650	110	1600	21560
2 Режим наиболее холодного месяца	4865	6645	65	1600	13175
3 Летний режим	-	-	-	1600	1600

Таблица 4 - Режим работы водогрейных котлоагрегатов

Режим теплопотребления	Теплофикационная нагрузка, кВт	Количество работающих котлов, шт.	Процент загрузки котлов, %
1 Максимально- зимний режим	21560	3	99
2 Режим наиболее холодного месяца	13175	3	60,4
3 Летний режим	1600	1	7,3

Газоотводящие стволы уплотняются изоляцией толщиной 50 мм. Диаметр дымовых труб принят исходя из результата аэродинамического расчета.

2.1.2 Работа газовых горелок

Устройства управления поставляются комплектно с горелками и обеспечивают следующие режимы работы котлов:

- автоматически розжиг;

- автоматическое регулирование теплопроизводительности котла;

- аварийное отключение подачи газа при понижении или повышении давления газа перед горелкой;

- аварийное отключение горелки при недопустимом понижении давления топлива после насосной станции и повышении давления в обратном трубопроводе после форсунки горелки;

- аварийное отключение горелки при неисправности цепей защиты, включая отсутствие напряжения;

- аварийное отключение горелки при несанкционированном погасании пламени;

- аварийное отключение горелки при понижении давления воздуха;

- аварийное отключение горелки при недопустимом повышении температуры воды в котле;

- отключение горелки при недопустимом понижении давления воды в котле.

Аварийное отключение подачи газа к горелкам осуществляется при изменении параметров сверх установленных предельных значений. Предельные значения параметров приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Значение параметров по отключению подачи газа

Наименование параметра	Система, отключающая подачу газа	Значение параметра
1 Понижение и повышение давления газа перед горелкой котла Vitomax 200-LW-9300	Автоматика горелки	Pmin=138,4 мбар* Pmax=207,6 мбар*
2 Понижение и повышение давления газа перед горелкой котла Vitomax 200-LW-3200	Автоматика горелки	Pmin=44,8 мбар* Pmax=67,2 мбар*
3 Понижение давления воздуха перед горелкой	Автоматика горелки	Pmin=0,8 Pраб
4 Несанкционированное погасание факела горелки	Автоматика горелки
5 Повышение давления воды на выходе из котла	Автоматика котла	Pmax=0,55 МПа
6 Понижение давления воды в котле	Автоматика котла	Pmin=0,2 МПа
7 Повышение температуры воды на выходе из котла	Автоматика котла	Тmax=115°С
8 Прекращение подачи электроэнергии при неисправности в цепях	Автоматика котельной и горелки
9 Загазованность помещения котельной	Автоматика котельной	- оп метану - 20% НКПР, - по оксиду углерода - 100мг/м
10 Пожар в котельной	Автоматика котельной

При возникновении пожара снимается напряжение с электрооборудования котельной и, следовательно, отключается клапан подачи газа.

2.1.3 Распределение тепла потребителям

В котельной предусмотрено два контура циркуляции теплоносителей:

- контур 1 - с расчетной температурой воды 105 -70°С включает в себя три водогрейных котла, котловые расширительные баки, систему трубопроводов, запорно-регулирующую арматуру, циркуляционные насосы нагрева теплообменников ГВС, теплообменники ГВС (первичная сторона), сетевые циркуляционные насосы, магнитные шламоотделители. Для подачи теплоносителя в систему отопления №1 с параметром 95-70°С, с погодной коррекцией предусмотрен трехходовой смесительный клапан;

- контур 2 - контур ГВС, с расчетной температурой 60°С, включает в себя теплообменники ГВС (вторичная сторона), систему трубопроводов, запорно-регулирующую арматуру, насосы циркуляции ГВС.

Система подключения потребителей тепла от котельной и теплового пункта №1 - десятитрубная:

- система отопления №1 с тепловой нагрузкой 2,57 МВт по двухтрубной схеме, с температурой теплоносителя 90/70°С с погодной коррекцией, подключается к существующей системе распределения теплоносителя в теплопункте №1 в здании котельной. Для плавного изменения температуры теплоносителя в зависимости от погодных условий предусмотрен трехходовой смесительный клапан с электроприводом, который управляется отдельным блоком автоматики КУО. Рабочее давление теплоносителя в подающем трубопроводе 0,5 МПа, в обратном - 0,35 МПа. Циркуляция теплоносителя в контуре теплоснабжения осуществляется двумя насосами (один - рабочий, один - резервный) фирма «Grundfos» TP 100-240/2;

- система вентиляции №1 с тепловой нагрузкой 1,7 МВт по двухтрубной схеме, с температурой теплоносителя - 10/70°С, с постоянными параметрами, подключается к существующей системе распределения теплоносителя в теплопункте №1 в здании котельной. Рабочее давление теплоносителя в подающем трубопроводе 0,5 МПа, в обратном - 0,35 МПа. Циркуляция теплоносителя в контуре теплоснабжения осуществляется двумя насосами фирмы «Grundfos»: рабочий насос - ТРЕ 65-240/2 с частотным регулированием, управлением по температуре в обратном трубопроводе, второй насос резервный - ТР 65-240/2;

- система ГВС с тепловой нагрузкой 1,6 МВт по двухтрубной схеме, через теплообменники (независимое присоединение) установленные в теплопункте №1, в помещении котельной, подключается к существующей системе ГВС. Для нагрева воды в системе ГВС объекта в котельной предусмотрены два пластинчатых теплообменника фирмы «Alfa Laval» мощностью по 900 кВт каждый. Водопроводная вода, с расчетной температурой плюс 5°С зимой и плюс 15°С летом, подается на вторичный контур теплообменников ГВС, и с температурой плюс 60°С поступает в прямой трубопровод ГВС. В циркуляционном трубопроводе ГВС предусмотрены два насоса фирмы «Grundfos»: рабочий насос - ТРЕ 32-240/2 с частотным регулированием и управлением по давлению в подающем трубопроводе, резервный насос - ТР 32-240/2. По циркуляционному трубопроводу вода с температурой плюс 45°С вновь поступает на вторичный контур теплообменников. На прямом и циркуляционном трубопроводах сети НВС устанавливаются электромагнитные расходомеры. Максимальное давление в подающем трубопроводе системы ГВС - 0,4 МПа, расчетное давление в циркуляционном трубопроводе - 0,35 МПа. Учет холодной воды производится счетчиком воды ВСХН, расположенным на питающей ветви В1. Трубопроводы водопроводной воды, подходящие к теплообменникам, подающий и циркуляционный трубопроводы ГВС выполняются из нержавеющих труб;

- теплоносители к существующему тепловому пункту №2 (в помещении бойлерной) с тепловой нагрузкой 8,53 МВт (отопление - 4,53 МВт, вентиляция - 4,2 МВт) и к тепловому пункту №3 в 8 корпусе с тепловой нагрузкой 7,05 МВт (отопление - 1,3 МВт, вентиляция 5,75 МВт) подключается по двухтрубной схеме, с температурой теплоносителя 105/70°С с постоянными параметрами. Рабочее давление теплоносителя в подающем трубопроводе - 0,5 МПа, в обратном - 0,35 МПа. Циркуляция теплоносителя в теплосетях осуществляется тремя насосами фирмы «Grundfos» (два рабочих, один - резервный) ТР 150-22/4. Рабочие насосы оснащаются внешними частотными регуляторами с управлением по температуре в обратном трубопроводе.

Для поддержания необходимой температуры на входе в котлы, выше 55°С, предусмотрены два рабочих подмешивающих насоса ТР 80-60/4.

Для поддержания необходимого давления воды в контуре теплоснабжения, предусмотрена автоматическая подпитка в расчетном объеме 3,45 м³/час (в аварийном режиме). Вода в котельную подается от сети водоснабжения объекта с давлением не менее 0,45 МПа. Для снижения общей жесткости воды, связывания кислорода и повышения pH воды предусмотрена установка ХВП. Показатели качества воды и требования к воде для подпитки и заполнения приведены в таблице 6. Подпитка осуществляется химочищеной водой со стабилизированным давлением 0,35 МПа. В установке ХВП установлен счетчик расхода подпиточной воды.

2.1.4 Подготовка котловой и подпиточной воды

Требования к качеству подготовленной воды согласно требованиям производителя котлов (компания «Viessmann», Германия) и требованиям РД 34.37.504-83 «Нормы качества подпиточной воды и сетевой воды тепловых сетей».

Таблица 6 - Качество исходной воды и требования к подготовленной воде

Показатель	Исходная вода	РД 34.37.504-83	Инструкция по проектированию. Нормативные показатели качества воды
Водородный показатель, ед. рН	6,38	8,3 - 9,5	9 - 10,5
Кислород, мг/дм3	Нет данных	< 0,05	< 0,02
Жесткость общая, °dH	1,78	-	< 0.04
Фосфаты, мг/дм3	Нет данных	-	< 15
Сульфит натрия, мг/дм3	Нет данных	-	< 10
Карбонатный индекс, (мг-экв/дм3)2	0,98	1,8	-

Расчетные расходы:

- расход воды при заполнении системы 6,7 м³/час;

- расход воды арии подпитке системы 3,45 м³/час.

Для получения воды требуемых параметров воды необходимо снизить жесткость, связать кислород и повысить рН воды. Для выполнения указанных задач выполняется умягчение воды методом натрий-катионирования.

Предусмотрено дозирование реагента для связывания кислорода и дозирование в воду щелочного реагента для повышения рН воды.

Технологические схемы в зависимости от режима работы приведены на рисунках 1 и 2. Для минимизации капитальных затрат используется комплект оборудования умягчения воды, позволяющий производить заполнение системы в ручном режиме и подпитку системы в автоматическом режиме.

При ручном режиме обе установки умягчения работают параллельно, производится умягчение воды в одну степень. Для определения момента необходимости проведения регенерации, необходимо определить жесткость умягченной воды с заданной периодичностью. Оператор принудительно переводит установки в режим регенерации.

При работе в автоматическом режиме при подпитке системы обе установки работают последовательно (ионообменные фильтры, входящие в состав каждой установки, работают попеременно). Регенерация производится автоматически, согласно заданным параметрам программирования контроллера по данным об обработанном объеме воды.

Дозирование рабочих растворов реагентов (реагента для связывания кислорода и реагента для повышения рН) вне зависимости от режима работы (заполнение или подпитка) производится пропорционально расходу воды по импульсному сигналу водосчетчика. Количество реагента устанавливается оператором в зависимости от показателей качества воды.

Рисунок 1 - Технологическая схема работы в режиме заполнения.

1 - умягчение методом натрий-катионирования ступень 1; 2 - механическая очистка на патронных фильтрах; 3 - дозирование реагента для связывания кислорода; 4 - дозирование щелочного реагента.



Рисунок 2 - Технологическая схема работы в режиме подпитки

1 - умягчение методом натрий-катионирования ступень 1; 2 умягчение методом натрий-катионирования ступень 1; 3 - механическая очистка на патронных фильтрах; 4 - дозирование реагента для связывания кислорода; 5 - дозирование щелочного реагента.

2.2 Автоматизация и КИП

2.2.1 Решения по автоматизации

Так как котельная работает в автоматическом режиме без постоянного присутствия обслуживающего персонала, автоматизации подлежит все оборудование котельной, в том числе:

- котлоагрегаты с горелками;

- вспомогательное оборудование;

- газовое оборудование.

Водогрейне котлы Vitomax 200-LW и горелки "Weishaupt" имеют систему автоматики поставляемую комплектно и обеспечивают:

- автоматический розжиг;

- автоматическое регулирование теплопроизводительности котлов в зависимости от тепловой нагрузки;

- отключение подачи газа при понижении давления газа и воздуха, подаваемого в горелку;

- отключение горелки при повышении давлении газа, подаваемого в горелку; отключение горелки при исчезновении напряжения в котельной и неисправности в цепях защиты;

- отключение горелки при недопустимом повышении или понижении давления воды в котле;

- отключение горелки при недопустимом повышении температуры воды в котле;

- отключение горелки при несанкционированном погасании факела;

- отключение комбинированной горелки при недопустимом понижении давления топлива после насосной станции и повышения давления топлива в обратном трубопроводе после форсунки;

- последовательное включение котлов, в зависимости от возрастания нагрузки и автоматическую смену через заданный промежуток времени котлоагрегатов по схеме "ведомый-ведущий".

Автоматическое управление работой котлов и горелок осуществляется котловыми контроллерами Vitotronik 100. Автоматическое управление мощностью котельной осуществляется при помощи контроллера Vitotronik 300 каскадного управления работой трех водогрейных котлов, поставляемых комплектно.

Блок автоматики теплового узла RVD130 осуществляет автоматическую погодную коррекцию температуры воды системы отопления №1 и поддержание заданной температуры воды на выходе из теплообменников ГВС.

Блоки автоматики насосных групп обеспечивают частотное регулирование производительностью сетевых насосов и насосов контура системы вентиляции №1 по температуре в обратной магистрали. При повышении температуры в обратном трубопроводе уменьшается производительность насоса. Частотное регулирование насоса циркуляции ГВС происходит по изменению значения давления в подающем трубопроводе ГВС. При увеличение давления производительность насоса снижается. Щиты управления насосами обеспечивают автоматическое включение резервного насоса при отказе рабочего.

Система автоматики котельной выполняет следующие функции:

- управляет работой системы отопления и вентиляции котельной;

- отключение клапана подачи газа и клапана подачи дизельного топлива в котельную в следующих случаях:

а) загазованность помещения котельной по метану (20 %НКПР) и по оксиду углерода (100 мг/м );

б) пожар в котельной (полностью снимается напряжения питания котельной);

в) неисправность цепей защиты, включая исчезновение напряжения;

- выполняет функции АВР электропитания котельной;

- выполняет функции АВР циркуляционных насосов.

Система автоматики котельной позволяет осуществлять следующие установочные и проверочные переключения:

- включение насосов, имеющих резервирование, по схеме: "основной - выключено - резервный";

- проверка срабатывания газового клапана;

- проверка срабатывания топливного клапана;

Предусматривается аварийная и предупредительная сигнализация об отклонениях от нормы технологических параметров по отдельной кабельной линии, с выдачей на диспетчерский пульт предприятия, с постоянным присутствием диспетчера следующих сигналов:

- электропитание котельной;

- срабатывание АВР системы электропитания котельной;

- контроль напряжения в системе сигнализации;

- пожар;

- охрана;

- загазованность помещения котельной по I порогу оксида углерода СО;

- загазованность помещения котельной по I порогу метана СН₄;

- закрытие газового клапана;

- закрытие топливного клапана;

- неисправность оборудования (обобщенный сигнал);

- технологическая неисправность.

В соответствии с заданием на проектирование предусмотрена передача сигналов с первичных преобразователей, которые поступают на шкаф автоматики и в виде дискретных сигналов, передаются на блок сбора и передачи информации о работе котельной «Ладога», с которого через GSM модем передаются на диспетчерский пульт.

Сигналы поступающее на диспетчерский пульт следующие:

- неисправность котлоагрегатов (обобщенный сигнал);

- электропитание котельной;

- срабатывание АВР системы электропитания котельной;

- контроль напряжения в системе сигнализации;

- пожар;

- охрана (тревога);

- загазованность помещения котельной по I порогу СО и СН4;

- неисправность сигнализатора загазованности;

- закрытие газового клапана;

- закрытие топливного клапана;

- наличие напряжения на основном вводе эл.снабжения ОС и АПТ;

- наличие напряжения на резервном вводе эл.снабжения ОС и АУГПТ;

- неисправность системы ОС и АУГГТ;

- срабатывание установки ОС и АУГГТ;

- наличие (снятие) режима автоматического пуска системы ОС и АУГГТ;

- минимальное давление газа перед горелками;

- давление воды в котле выше/ниже нормы (общий для котлов);

- температура воды за/перед котлами не в норме;

- температура ГВС не в норме;

- давление воды на вводе Т4 (циркуляция ГВС) ниже нормы;

- давление воды на вводе В1 (водопровод) ниже нормы;

- давление воды на вводе обратных трубопроводов ниже нормы;

- отключение насосов;

- АВР насосов;

- температура воздуха на горение ниже нормы (для котлов №1, №3).

Расшифровка сигналов осуществляется на пульте управления котельной в виде сигнальных ламп на мнемосхеме.

Возобновление нормальной работы котельной возможно только после устранения причины неисправности нажатием на кнопку «Сброс аварийного сигнала», расположенную на шкафу автоматики.

2.2.2 КИП (контрольно-измерительные приборы)

В соответствии с действующими правилами котельная оснащена необходимыми контрольно-измерительными приборами, к числу которых относятся:

а) Показывающие, регистрирующие и суммирующие:

- счетчик трехфазный электроэнергии;

- счетчик расхода газа с корректором по температуре и давлению;

- счетчик количества тепла, отпущенного на потребителей;

- расходомеры в подающими циркуляционном трубопроводах ГВС;

- счетчики холодной воды, расходуемой на подпитку системы.

б) Показывающие приборы:

- манометры на всасывающих и выходных патрубках всех насосов; манометры на подающей и обратной магистралях систем теплопотребления;

- манометры на подающем и обратном трубопроводе котлов;

- манометр на вводе холодной воды в котельную;

- манометры на входе и выходе воды из фильтров для контроля степени загрязненности фильтров;

- дифманометр на газовом фильтре и счетчике расхода газа;

- манометры давления газа перед горелками;

- термометры на подающей и обратной магистралях системы теплоснабжения и ГВС;

- термометр на вводе холодной воды в котельную.

Кроме этого, на дисплее прибора автоматизации котлов (Vitotronik 100) отображаются все существующие эксплуатационные значения.

Дополнительно имеется возможность контроля на блоке автоматики RVD 130 температуры наружного воздуха, температуры подающей воды системы отопления №1, температуры горячей воды на выходе теплообменников ГВС.

Контроль за температурой и давлением газа осуществляется на дисплее корректора газового счетчика.

2.3 Особенности эксплуатации

Котельная работает в автоматическом режиме и не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала в течение 24 часов. Останов и запуск котельной, а также перенастройка режимов производятся персоналом.

Периодическое обслуживание котельной осуществляется специалистами, прошедшими обучение для работы на импортном оборудовании.

Сигналы о неполадках в работе котельной передаются на диспетчерский пульт с постоянным присутствием персонала.

Организовывает обслуживание котельной в соответствии с требованиями действующих положений Ростехнадзора, паспортов и инструкций заводов - изготовителей установленного оборудования, в том числе:

- «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа, водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 388°К (115°С)»;

- ПБ 10-573-03;

- ПБ 12-529-03

- «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей»;

- «Правил технической эксплуатации тепловых энергоустановок»;

- «Межотраслевых правил по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок;

- Инструкций заводов - изготовителей установленного оборудования. Обслуживание котельной осуществляется персоналом, прошедшим обучение для работы на установленном импортном оборудовании, а также обучение и проверку знаний по указанным правилам Ростехнадзора.

2.4 Особенности монтажа

Монтаж оборудования производится после окончания строительных и отделочных работ по зданию котельной. Закладные детали для крепления трубопроводов к покрытию котельной монтируются до проведения работ по устройству кровли. Кроме того, до начала монтажа трубопроводов котельной должны быть выполнены вводы всех инженерных сетей в помещение котельной.

После установки основного и вспомогательного оборудования выполняется монтаж трубопроводов. Крепление трубопроводов к балкам и закладным деталям в потолочных плитах перекрытия осуществляется с помощью подвесов. При прокладке трубопроводов по полу или кронштейнам предусматривается установка скользящих опор.

Соединение газопроводов выполняется на сварке, повороты трубопроводов диаметром до 45 мм выполняются погибом. Для сварки использовались электроды Э-42А, ГОСТ 9467-75.

Условные диаметры фасонных деталей и труб приняты одинаковыми, с допустимым смещение кромок на величину, не превышающую 0,5 мм.

Монтаж испытание и приемку газопроводов в эксплуатацию производились в соответствии с требованиями ПБ 12--529-03 "Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления" и СНиП 42-01-2002 "Газораспределительные системы".

Резьбовые соединения уплотнены льняной прядью ГОСТ 10330-76, обмазаны суриком ГОСТ 19151-73 или свинцовыми белилами ГОСТ 12287-77, замешанными на натуральной олифе ГОСТ 7931-76.

Крепление труб производилось по месту.

Для защиты от коррозии газопроводов применялась эмаль ХВ-24 с растворителем Р-4, эмаль ПФ-115 с грунтовкой ФЛ-03-К в два слоя по двум слоям грунтовки по ГОСТ 14202-89. Цвет опознавательной окраски горючих газов - желтый. Цвет предупреждающих (сигнальных) колец красный. Трубопроводы сбросные, продувочные, безопасности окрашены в желтый цвет (приложение к ГОСТ 14202-89).

Контроль качества сварных соединений производился методом просвечивания по ГОСТ 7512-82. Сварные стыки внутреннего газопровода в количестве 5 % от их общего количества проверялись физическими методами контроля.

Фланцевые соединения выполнены на прокладках из паронита.

После окончания монтажа трубопроводов и установки необходимых датчиков и контрольно-измерительных приборов производится гидравлическое испытание трубопроводов на прочность и плотность давлением 1,25 Рраб (Рраб=0,6 МПа) в течение 30 минут. Затем трубопроводы покрываются антикоррозийным составом и теплоизолируются.

3. Техника безопасности и охрана труда

Для обеспечения безопасности обслуживания оборудования в котельной предусматриваются следующие мероприятия:

- тепловыделяющее оборудование, трубопроводы с температурой на поверхности превышающей 45°С имеют теплоизоляцию;

- трубопроводы маркируются наклейками, показывающими наличие данной среды (в соответствии с требованиями Ростехнадзора);

- оборудование оснащается необходимыми средствами защиты и сигнализацией об отклонениях от рабочих параметров;

- все движущиеся части оборудования имеют ограждения;

- все металлические нетоковедущие части электрооборудования, и элементы газопровода имеют заземление, электрооборудование подключено к сетям при помощи медных кабелей в двойной изоляции. Зануление выполнено отдельным проводом;

- предусматривается требуемое нормами освещение помещений и оборудования;

- обслуживание оборудования, арматуры, контрольно-измерительных приборов котельной предусматривается с площадок обслуживания и при помощи передвижной металлической лестницы с площадкой.

Мероприятия по безопасной эксплуатации технологического и газового оборудования приводятся в инструкции по эксплуатации котельной, предоставляемой.

При помощи внутреннего освещения обеспечивается освещенность мест обслуживания оборудования котельной на уровне 200 лк, а в остальных местах -- не менее 150 ж.

3.1 Внутреннее освещение

Рабочее освещение предусмотрено светильниками ARCTIC 236 с люминесцентными лампами и пускорегулирующей аппаратурой, светильниками РСП, РКУ с лампами ДРЛ. Аварийное освещение безопасности предусмотрено светильниками ВЗГ-200 с лампами накаливания, ARCTIC 236 Esl с аварийным блоком, а также переносными светильниками СГВ с аккумуляторной батареей во взрывопожаробезопасном исполнении. Аварийное освещение эвакуации предусмотрено светильниками ЛБА 01-2x8-001. Ремонтное освещение предусмотрено переносными светильниками от штепсельной розетки на напряжение 12 В, расположенной в щите автоматики.

Управление рабочим освещением предусмотрено выключателем, установленным внутри. Управление аварийным освещением предусмотрено выключателем, установленным снаружи котельной.

Кабели рабочего освещения проложены в коробах с креплением к потолку (возможно крепление к стенам).

Аварийное освещение выполнено во взрывозащищенном исполнении, кабели проложены в стальных трубах.

3.2 Мероприятия по электробезопасности

В отношении опасности поражения людей электрическим током помещение котельной относится к особо опасным.

Все металлические нетоковедущие части электрооборудования, газового оборудования, газопроводов и металлические части дымовой трубы заземлены. Шина РЕ, установленная в шкафу автоматики, выполняет функцию главной заземляющей шины. Внутренний контур заземления выполнен стальной полосой 40x4 мм и присоединен к наружному контуру заземления. Сопротивление заземляющего устройства не более 4 Ом. В котельной выполнено уравнивание потенциалов. В помещении котельного зала, штепсельные розетки с заземляющим контактом, подключены через дифференциальный автомат ABB DS941C с током утечки 30 мА.

Все открытые проводящие части электроприемников, которые могут оказаться под напряжением, заземляются. Для заземления используется шина РЕ, находящаяся в щите автоматики. Все кабели от лотков до электродвигателей проложить в гибкой армированной трубе из ПВХ.

3.3 Мероприятия, обеспечивающие безопасность эксплуатации

В котельной предусмотрены все мероприятия, обеспечивающие безопасную и надежную эксплуатацию котельной в автоматическом режиме без постоянного присутствия обслуживающего персонала, в частности:

- прекращается подача газа и топлива в котельную при отсутствии напряжения;

- прекращается подача газа и топлива в котельную при загазованности по СО и CH₄ (II порог) или при пожаре в котельной;

- контролируются все основные параметры теплоносителя;

- контролируется загазованность помещения котельной;

- предусмотрены системы АВР всех насосов;

- при пропадании напряжения питания котельной диспетчеру выдается соответствующий сигнал.

3.4 Охрана труда

Для обеспечения безопасности обслуживания оборудования в котельной предусматриваются следующие мероприятия:

- тепловыделяющее оборудование и трубопроводы - изолированы (температура на поверхности изоляции менее 45 °С);

- трубопроводы маркируются наклейками, показывающими наличие данной среды (в соответствии с требованиями Ростехнадзора);

- оборудование оснащается необходимыми средствами защиты и сигнализацией об отклонениях от рабочих параметров;

- все движущиеся части оборудования имеют ограждения;

- все металлические нетоковедущие части электрооборудования и элементы топливоподачи имеют заземление, электрооборудование подключено к сетям при помощи медных кабелей в двойной изоляции;

- все открытые проводящие части электроприемников, которые могут оказаться под напряжением, заземляются. Для заземления используется шина РЕ, находящаяся в щите автоматики;

- в помещении котельного зала, штепсельные розетки с заземляющим контактом, подключены через дифференциальный автомат;

- предусматривается требуемое нормами освещение помещений и оборудования;

- обслуживание оборудования, арматуры, контрольно-измерительных приборов котельной предусматривается с площадок, имеющих ограждение.

В отношении опасности поражения людей электрическим током помещение котельной относится к особо опасным.

4. Экономическое обоснование выбора варианта котельной

4.1 Расчет эксплуатационных затрат при установке водогрейных котлов

При подборе оборудования учитывается оптимизация капитальных вложений по уровню цена/качество оборудования и к рассмотрению предложена котельная на базе водогрейных котлов Viessmann производства Германия.

Определяющими фактами для принятия решения о применении этой марки являются:

1) конечная стоимость поставки для данного проекта;

2) оптимальные сроки изготовления и поставки оборудования;

3) наличие развитой сервисной сети;

4) скорость доставки необходимых запасных частей;

5) условия по лизингу и товарному кредиту.

Таблица 7 - Капитальные затраты на строительство по варианту №1

Виды работ	Стоимость, рубли
1.1 Разработка рабочего проекта котельной и дымовой трубы. 1.2 Услуги по согласованию и экспертизе проекта котельной. 1.3 Разработка технического задания на строительную часть и подключение внешних инженерных сетей.	696200
2.1 Комплектация котельной основным и дополнительным оборудованием на объекте. 2.2 Сборка котельной и дымовой трубы	26577435
3.1 Монтаж.	1740500
3.2 Пуско-наладочные работы (нормативное опробование).	174050
Итого, включая налоги и пошлины	29188000

В указанную стоимость не входит реконструкция теплового пункта бойлерной корпуса №25.

Производится расчет эксплуатационных затрат при установке водогрейных котлов.

В первую очередь рассчитывается годовое потребление газа.

Исходные данные (данные по котельной и СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»):

(расход тепла на отопление и вентиляцию)=12900 кВт;

(требуемая температура помещения)=19°С;

(температура наиболее холодной пятидневки)=-27°С;

(средняя температура воздуха за отопительный сезон) = -2,3°С;

(продолжительность отопительного сезона)=220 дней;

(теплотворная способность газа)=9,3^{кВт*час}/_м³;

(коэффициент полезного действия котлов)=91%;

(средняя стоимость природного газа за куб. м)=3,62 руб.

Тепловая нагрузка рассчитывается по формуле (1):

, (1)

Среднечасовой расход газа определяется по формуле (2):

, (2)

.

По формуле (3) определим среднегодовой расход газа:

, (3)

.

Таким образом, стоимость потребляемого газа, за отопительный сезон, составит:

где, 3,62 - средняя стоимость 1 м³ природного газа в г. Великий Новгород.

Стоимость комплексного технического, сервисного обслуживания (общая стоимость эксплуатации с учетом расходов на электроэнергию, расходование воды и оплату телефонной связи) котельной за год, составит:

(200000 руб.*12мес.)=2400000 руб.

Общие эксплуатационные затраты по варианту №1 в год определяется по формуле (4):

, (4)

4.2 Расчет эксплуатационных затрат при установке паровых котлов

- общая установленная паропроизводительность с учетом нужд котельной - 21 тонна/час (13815 кВт);

- давление пара:

-P_раб.=12бар;

-P_макс=13бар;

- рабочая температура пара - 195°С;

- давление конденсата на входе в котельную - 2 кг/см²;

- температура конденсата на входе в котельную - 70°С±5°С.

Таблица 8 - Капитальные затраты на строительство по варианту №2

Виды работ	Стоимость, рубли
1.1 Разработка рабочего проекта котельной и дымовой трубы. 1.2 Услуги по согласованию и экспертизе проекта котельной. 1.3 Разработка технического задания на строительную часть и подключение внешних инженерных сетей.	975680
2.1 Комплектация котельной основным и дополнительным оборудованием на объекте. 2.2 Сборка котельной и дымовой трубы	46471350
3.1 Монтаж.	348100
3.2 Пуско-наладочные работы (нормативное опробование).	348100
Итого, включая налоги и пошлины	50579250

(расход тепла на отопление и вентиляцию)=12900 кВт;

(требуемая температура помещения)=19°С;

(температура наиболее холодной пятидневки)=-27°С;

(средняя температура воздуха за отопительный сезон) = -2,3°С;

(продолжительность отопительного сезона)=220 дней;

(теплотворная способность газа)=9,3^{кВт*час}/_м³;

(коэффициент полезного действия котлов)=85%;

(средняя стоимость природного газа за куб. м)=3,62 руб.

Рассчитаем средний расход тепла на отопление и вентиляцию по формуле (1):



(мощность котельной на технологические пар и собственные нужды)=1000 кВт.

Среднечасовой расход газа на отопление и вентиляцию рассчитаем по формуле (2):

.

По формуле (3) определим среднегодовой расход газа:

.

По формуле (2) также определим среднечасовой расход газа на технологические и собственные нужды:

.

По формуле (3) определим среднегодовой расход газа на технологические и собственные нужды:

.

Таким образом, стоимость потребляемого газа составит:



где, 3,62 - средняя стоимость 1 м³ природного газа в г. Великий Новгород.

Стоимость потребляемой (парогенератором) воды составляет:

(потребление пара на технологические нужды)=1т/час;

(потребление воды, % от )=90%=100%-10%(максимальный % возврата конденсата);

8 часов;

=250 дней;

(стоимость получаемой воды)=15,92 руб. за м³.

Потребление воды в час определим по формуле (5):

, (5)

.

По формуле (6) определим стоимость потребляемой воды за год:

, (6)

Стоимость комплексного технического, сервисного обслуживания (общая стоимость эксплуатации с учетом расходов на электроэнергию, расходование воды и оплату телефонной связи) котельной за год, составит:

(350000 руб.*12мес.)=4200000 руб.

Общие эксплуатационные затраты по варианту №2 в год определяется по формуле (7):

, (7)

4.3 Сравнительная характеристика вариантов котельных