Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Исходные данные для дипломной работы
• 1.1 Общая характеристика системы теплоснабжения
• 1.2 Описание котельной
• 1.3 Описание тепловых сетей
• 1.4 Описание потребителей
• 1.5 Общие выводы и уточнение целей дипломной работы
• 2. Регулировка гидравлического режима тепловой сети
• 2.1 Анализ потребителей
• 2.1.1 Определение расхода теплоносителя
• 2.1.2 Скорость движения теплоносителя
• 2.1.3 Тепловые потери на участках
• 2.2 Гидравлический режим тепловой сети
• 2.2.1 Расчёт гидравлического режима тепловой сети
• 2.2.2 Пьезометрический график
• 3. Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности системы теплоснабжения
• 3.1 Рекомендации по регулировке гидравлического режима
• 3.2 Рекомендации по замене отводящих трубопроводов
• 4. Расчет экономической эффективности рекомендаций
• 4.1 ТЭО регулировки
• 4.2 ТЭО замены отводящих трубопроводов
• 5. Безопасность жизнедеятельности при работе с газовым оборудованием котельной
• 5.1 Общие требования безопасности
• 5.2 Требования безопасности перед началом работы
• 5.3 Требования безопасности во время работы
• 5.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях
• 5.5 Требования безопасности по окончании работы
• 6. Автоматизация котельного агрегата ТВГ - 8М
• 6.1 Общие данные
• 6.2 Контрольно-измерительные приборы
• 6.3 Технологическая схема автоматизации котельного агрегата
• 6.4 Расчёт регулирующего органа
• 6.5 Технико-экономическая оценка автоматизации
• Заключение
• Список использованных источников

Введение

Долгое время из-за низкой стоимости энергоресурсов в нашей стране вопросам энергосбережения не уделялось должного внимания. Поэтому из-за целого ряда недостатков, допускаемых при проектировании, строительстве и эксплуатации отечественных систем теплоснабжения, до 25% выработанной на котельных тепловой энергии теряется напрасно. Детальные обследования систем теплоснабжения в ряде районов показывают, что большинство из обследованных систем имеют примерно одинаковые недостатки в устройстве и эксплуатации, частичное устранение которых позволило бы снизить расход тепловой энергии на теплоснабжение зданий. Поэтому разработка и внедрение энергосберегающих мероприятий является актуальными вопросами рациональной эксплуатации теплоэнергетических установок.

На сегодняшний день значимость энергетики в экономическом и техническом развитии России очень велика, потому что в настоящее время Россия занимает второе место в мире по потреблению энергоресурсов. При этом Россия является обладателем одного из самых больших в мире потенциалов топливно-энергетических ресурсов - это её несомненное конкурентное преимущество [1].

В системах теплоснабжения городов России в настоящее время накоплено множество проблем, рассматривать которые следует одновременно с позиций энергобезопасности и энергоэффективности. Чтобы повышать безопасность и эффективность теплоснабжения, необходимо решать серьезные проблемы.

Путь повышения эффективности энергетического хозяйства - внедрение программ и мероприятий позволяющих получить качественное, бесперебойное, дешёвое снабжение потребителей теплом и горячей водой.

Из сказанного выше можно сделать вывод, что проблемы жилищно-коммунального комплекса имеют не только экономический и структурный характер. Одним из "слабых мест" является энергетическая составляющая. Неэффективное энергоиспользование ведёт к увеличению расхода топливных ресурсов, росту тарифов. Необходимы срочные меры по повышению эффективности работы энергетических составляющих всего жилищно-коммунального комплекса.

Целью дипломной работы является разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности системы теплоснабжения поселка Шексна-Южная от котельной "Южная". Котельная снабжает потребителей тепловой энергией на отопление. В районе котельной основными потребителями являются жилые и административные здания. Жилой и нежилой фонд различается этажностью от 1-5 этажей.

С этой целью в рамках данной дипломной работы проводятся следующие действия:

- обследование и описание системы теплоснабжения в целом, основных ее составляющих, расчет гидравлического режима тепловой сети;

- разработка рекомендаций по регулировке теплового режима и замене отводящих трубопроводов;

- расчет технико-экономической эффективности предложенных мероприятий;

- раздел по технике безопасности при работе с газовым оборудованием котельной;

- автоматизация котельного агрегата.

Дипломная работа выполняется в двух вариантах: первый - стандартный, выполненный на листах формата А 4 в печатном виде, второй - компакт-диск, содержащий информацию, отраженную в первом варианте дипломной работы.

1. Исходные данные для дипломной работы

1.1 Общая характеристика системы теплоснабжения

Рассматриваемая котельная расположена по адресу: Вологодская область, поселок Шексна, ул. Социалистическая.

На данный момент котельная снабжает тепловой энергией 143 объекта только на нужды отопления, среди которых в основном жиле дома, а также школы, дом культуры, детские сады, магазины, суд, РОВД и многое другое. Этот микрорайон поселка, имеет здания различной этажности - жилые дома от двух до пяти этажей, а также несколько зданий с помещениями общехозяйственного и складского назначения и другие сооружения. Водоснабжение котельной производится из городского водопровода - МУП "Шекснаводоканал", два ввода диаметром 108 мм.

Основные параметры климата для города Вологды согласно [2] следующие: средняя температура наиболее холодной пятидневки - 32°С; средняя температура наиболее холодного месяца (январь) - 11,7°С; средняя температура за отопительный период - 4°С; продолжительность отопительного периода - 228 дней.

В основном по району применяется подземная прокладка трубопроводов. Система теплоснабжения потребителей закрытого типа, тепловая сеть двухтрубная тупиковая. Около 50 % объектов, подключенных к тепловой сети, принадлежат старому жилищному фонду. Отпуск тепловой энергии осуществляется в виде горячей воды по температурному графику 130-70 °С. Полный перечень объектов, снабжаемых теплотой, приведен таблице 1.1, также приведены значения тепловых нагрузок для каждого потребителя в отдельности.

1.2 Описание котельной

Источник теплоты представляет собой производственно-отопительную газовую котельную. Котельная работает на природном газе, снабжая тепловой энергией всех потребителей и обеспечивает присоединенную нагрузку.

Для выработки тепловой энергии на котельной используется 3 (три) котла. Два котла марки КВ-Г-7,56 и один котел марки ТВГ 8М. По маркировке очень легко расшифровать основные характеристики котлоагрегата: КВ - котел водогрейный; Г - на газе; 7,56 - теплопроизводительность в системе "СИ" 7,56 Вт. Рабочее давление составляет 0,8-1,4 МПа.

Данные котлы производительностью 7,56 МВт (6,5 Гкал/ч) оборудованы подовыми щелевыми горелками, воздух подводится под решетку, установленную ниже подовых горелок. Диапазон регулирования нагрузки 25-100%, расчетный коэффициент избытка воздуха 1,1.

Технические характеристика котлов типа КВ-Г-7,56: тепловая мощность 7,56 МВт; рабочее давление от 0,8 до 1,4 МПа; температура воды на входе/выходе 70/150°С; температура уходящих газов 140°С; расход воды через котел 80,4 т/ч; сопротивление газового тракта 0,98 кПа; сопротивление воздушного короба с горелкой 0,30 кПа; гидравлическое сопротивление котла 90 кПа; КПД котла брутто 92,2 %.

Котлы типа ТВГ выпускались в значительном количестве для относительно небольших водогрейных котельных. Расчетные характеристики котлов типа ТВГ: номинальная тепловая мощность - 8,3 Гкал/ч; рабочее давление от 0,9 до 1,5 МПа; расчетная температура воды на входе/выходе 70/150°С; температура уходящих газов - 140°С; расход воды через котел - 104 т/ч; давление газа перед горелками - 20 кПа; КПД котла брутто 90,3 %.

Режимные карты работы котлов приведены в таблицах 1.2.1, 1.2.2.

Таблица 1.2.1 - Режимная карта работы котла КВГ-7,56

№ п/п	Наименование параметра	Единицы измерения	Нагрузка
			30	49	61	66
1	2	3	4	5	6	7
1	Теплопроизводительность	Гкал/ч	2,26	3,73	4,63	4,96
2	Температура сетевой воды
	а) перед котлом	°С	60…70
3	Теплоемкость воды	ккал/м3	966	959	950	949
4	Расход воды через котел	м3/ч	80	80	80	80
5	Давление сетевой воды перед котлом	кгс/см2	10,3
6	Давление сетевой воды после котла	кгс/см2	9,4
7	Давление газа в коллекторе	кгс/м2	4000
8	Давление газа на горелках	кгс/м2	300	900	1400	1600
9	Давление воздуха на вентиляторе	кгс/м2	9	46	77	90
10	Разрежение в топке	кгс/м2	2,5	2,5	2,5	2,5
11	Разрежение за котлом	кгс/м2	16	32	42	56
12	Число работающих горелок	шт	3
13	Приведенный расход газа	м3/ч	310	516	643	689
14	Состав уходящих газов
	CO2	%	7,4	7,8	8	8,1
	O2	%	7,8	7,1	6,8	6,6
	CO	мг/м3	17	87	93	74
	NOx	мг/м3	58	58	58	55
15	Коэффициент избытка воздуха за котлом	-	1,53	1,46	1,43	1,42
16	Коэффициент разброса сухих продуктов горения	-	1,36	1,37	1,31	1,34
17	Температура уходящих газов за котлом	°С	101	147	164	167
18	Состав уходящих газов за дымососом
	CO2	%	6,8	7,6	7,8	7,8
	O2	%	8,9	7,5	7,1	7,1
	CO	мг/м3	23	28	44	76
	NOx	мг/м3	59	48	50	52
19	Коэффициент избытка воздуха у дымососа	-	1,68	1,5	1,46	1,46
20	Коэффициент разброса сухих продуктов горения	%	1,73	1,55	1,51	1,51
21	Температура уходящих газов	°С	142	173	198	208
22	Потери тепла с уходящими газами	%	4,55	6,99	7,79	7,91
23	Потери тепла в окружающую среду	%	4,34	2,6	2,09	1,95
24	Суммарные потери тепла	%	8,88	9,60	9,88	9,86

Таблица 1.2.2 - Режимная карта котла ТВГ-8М

№ п/п	Наименование параметра	Единицы измерения	Нагрузка
			57	67	78	94
1	2	3	4	5	6	7
1	Теплопроизводительность	Гкал/ч	4,31	5,04	5,88	7,10
2	Температура сетевой воды
	а) перед котлом	°С	55-65
	б) после котла	°С	93-103	105-115	113-123	126-136
3	Теплоемкость воды	ккал/м3	966	959	950	949
4	Расход воды через котел	м3/ч	105
5	Давление сетевой воды перед котлом	кгс/см2	10,3
6	Давление сетевой воды после котла	кгс/см2	7,3
7	Давление газа в коллекторе	кгс/м2	4300	4200	4100	3900
8	Давление газа на горелках	кгс/м2	500	700	900	1300
9	Давление воздуха на вентиляторе	кгс/м2	5	11	17	28
10	Разрежение в топке	кгс/м2	2,5	2,5	2,5	2,5
11	Разрежение за котлом	кгс/м2	12	24	36	44
12	Число работающих горелок	шт	4
13	Приведенный расход газа	м3/ч	585	684	799	973
14	Состав уходящих газов
	CO2	%	8,7	8,8	8,8	8,9
	O2	%	5,5	5,4	5,3	5,2
	CO	мг/м3	13	4	8	23
	NOx	мг/м3	76	86	87	74
15	Коэффициент избытка воздуха за котлом	-	1,32	1,31	1,3	1,29
16	Коэффициент разброса сухих продуктов горения	-	1,47	1,23	1,23	1,23
17	Температура уходящих газов за котлом		112	122	133	155
18	Состав уходящих газов у дымососа
	CO2	%	6,8	7,8	7,8	7,8
	O2	%	8,9	7,1	7,1	7,1
	CO	мг/м3	3	17	60	76
	NOx	мг/м3	45	51	53	55
19	Коэффициент избытка воздуха у дымососа	-	1,68	1,46	1,46	1,46
20	Коэффициент разброса сухих продуктов горения	-	1,73	1,51	1,51	1,51
21	Температура уходящих газов за котлом		100	122	130	138
22	Потери тепла с уходящими газами	%	4,72	5,21	5,71	6,81
23	Потери тепла в окружающую среду	%	3,01	2,57	2,20	1,81
24	Суммарные потери тепла	%	7,73	7,79	7,91	8,62
25	КПД котла "брутто"	%	92,27	92,21	92,09	91,38

Суммарная тепловая нагрузка в сети на отопление составляет 11,3 Гкал/ч. Тепловая мощность котельной составляет 21,3 Гкал/ч. Дефицит мощности отсутствует.

Для обеспечения необходимого напора в тепловой сети используются 6 насосов К 100-65-250 производительностью L=100 м³/ч, создаваемым напором P=80 м.

Для отвода дымовых газов при сжигании топлива (природного газа) от котельных агрегатов предназначена кирпичная дымовая труба. К дымовой трубе продукты сгорания топлива подводятся подземными газоходами. Степень агрессивности отводимых дымовых газов - не агрессивные. Ствол дымовой трубы выполнен из глиняного кирпича полнотелого пластического прессования М 100, на цементно-песчаном растворе М 75.

Техническая характеристика дымовой трубы. Фундамент монолитный железобетонный, выполненный из бетона марки не менее М 200, имеет круглую форму и представляет собой стакан, опертый на круглую плиту. Кирпичный ствол дымовой трубы выполнен в виде полого усеченного конуса. Уклон образующей наружной поверхности ствола равен 3,0 %. Кладка ствола выполнена из глиняного обыкновенного кирпича марки М 100 на растворе марки М 50. Наружный диаметр переменный: от 4080 мм в цокольной части до 2475 мм в верхней части трубы; толщина стенки трубы переменная: 510 мм (в цокольной части от отметки 0.000 м до отметки плюс 3.400 м); 380 мм (от отметки плюс 3.400 м до отметки плюс 15.200 м); 250 мм (от отметки плюс 15.200 м до отметки плюс 28.000 м). Высота ствола дымовой трубы (от уровня земли) 28,3 м, диаметр устья 1,715 м. Для зашиты несущего ствола от агрессивного воздействия и температуры дымовых газов внутри ствола по всей высоте трубы выполнена из обыкновенного глиняного кирпича пластического прессования марки М 100 на глиноцементном растворе толщиной 120 мм. Высота футеровки 28,3 м, выполняется отдельными звеньями, опирающимися на консольные выступы несущего кирпичного ствола. Между стволом и футеровкой предусмотрен воздушный зазор толщиной 50 мм. В стволе дымовой трубы на отметке 0.000 м и в фундаменте на отметке -1.660 м выполнены проемы для подводящих газоходов размером 0,80Ч1,24 м и 0,68Ч1,10 м. Ограждающие конструкции подземных газоходов выполнены из обыкновенного глиняного кирпича марки М 75 на растворе марки М 25. Перекрытие газоходов - сборные железобетонные плоские плиты. Молниезащита дымовой трубы состоит из одного молниеприемника на оголовке трубы, токоотводящего провода, проложенного по всей высоте трубы и заземляющего контура.

Так как естественной тяги недостаточно чтобы удалить, продукты сгорания из котла на котельной установлены дымососы марки ДН-11,2 производительностью 11200 м³/ч. Часть газового тракта, расположенная перед дымососом по ходу газов, находится под разрежением, а за дымососом - под избыточным давлением.

Подача воздуха в топку и преодоление сопротивления по длине воздушного тракта осуществляется вентиляторами марки Ц-13 и Ц-13-50. Для компенсации утечек теплоносителя используются два насоса 4КМ-8А производительностью 90 м³/ч, полным напором 43 м.

1.3 Описание тепловых сетей

котельная потребитель гидравлический автоматизация

Тепловая сеть рассматриваемого района представляют собой двухтрубную замкнутую систему теплоснабжения с тупиковой разводкой.

Из здания котельной выходит одна отдельная ветка теплотрассы, которая разветвляется на множество ответвлений.

По территории района везде применяется подземная прокладка теплопроводов.

Конструктивно сеть выполнена двухтрубной тупиковой из труб стальных электросварных по ГОСТ 10704 - 91 [3]. Отпуск тепла осуществляется в виде горячей воды по температурному графику 130-700°С.

Общее количество объектов теплопотребления - 143. Общая длина тепловых сетей - 9931 метров. Условные диаметры трубопроводов от 50 до 300 мм. Минимальное расстояние от котельной до потребителя 10 метров. Тепловая изоляция трубопроводов выполнена из минеральной ваты, покрывной слой из 2-3 слоев изола или бризола при подземной прокладке трасс. Для устранения усилий, возникающих при тепловых удлинениях труб, используют П-образные гнутые и сварные компенсаторы, а также повороты трассы с углом поворота не более 135°С.

Для закрепления трубопроводов в отдельных точках, и разделения его на независимые по температурным деформациям участки используют неподвижные опоры. При подземной прокладке в непроходных каналах - щитовые, а при надземной прокладке лобовые и хомутовые. Также применяются подвижные опоры для восприятия и передачи на грунт веса трубопроводов. Для обеспечения свободного перемещения трубопровода при температурных деформациях - скользящие опоры. Запорная арматура в тепловой сети применяется с ручным приводов, в основном стальная, а также из ковкого чугуна с фланцевым соединением к трубопроводу. Для обслуживания ответвлений тепловой сети используются тепловые камеры из сборного железобетона. В камерах установлена запорная арматура, а также дренажные и воздушные краны. На вводе абонентов имеются тепловые пункты.

1.4 Описание потребителей

Централизованная система теплоснабжения осуществляет снабжением тепловой энергией 143 объекта. Большинство из них составляют жилые здания этажностью от 2 до 5 этажей. Так же имеются несколько административно-общественного назначения (школы, детские сады, дом культуры, дом детского творчества и др.). Имеются склады, гаражи, бани, пожарная часть и др.

Полный перечень объектов, снабжаемых теплотой, приведен таблице 1.4 Значения тепловых нагрузок для каждого потребителя в отдельности представлены на рисунке 1.4 в виде диаграммы.

Таблица 1.4 - Значения тепловых нагрузок

№ п/п	Потребитель	Тип здания	Тепловая нагрузка на отопление, Мкал/ч
1	2	3	4
1	Ул. Детская д.2	ж/д	11,03
2	Ул. Детская д.20	ж/д	63,37
3	Ул. Детская д.22	ж/д	63,37
4	Ул. Детская д.24	ж/д	84,18
5	Ул. Детская д.24-А	ж/д	84,18
6	Ул. Детская д.26	ж/д	72,79
7	Ул. Детская д.28	ж/д	72,5
8	Ул. Детская д.30	ж/д	72,3
9	Ул. Детская д.32	ж/д	72,36
10	Ул. Полевая д.2	ж/д	46,58
11	Ул. Садовая д.18	ж/д	16,2
12	Ул. Садовая д.19	ж/д	79,67
13	Ул. Садовая д.20	ж/д	16,31
14	Ул. Садовая д.21	ж/д	84,18
15	Ул. Садовая д.22	ж/д	16,4
16	Ул. Садовая д.23	ж/д	111,51
17	Ул. Садовая д.24	ж/д	16,37
18	Ул. Садовая д.25	ж/д	143,62
19	Ул. Садовая д.26	ж/д	16,57
20	Ул. Садовая д.27	ж/д	107,16
21	Ул. Садовая д.28	ж/д	16,37
22	Ул. Садовая д.29	ж/д	107,38
23	Ул. Садовая д.30	ж/д	16,4
24	Баня №3		31,51
25	Ул. Ленина д.1	ж/д	5,66
26	Ул. Ленина д.5	ж/д	4,48
27	Ул. Ленина д.7	ж/д	5,63
28	Ул. Ленина д.13	ж/д	25,08
29	Ул. Ленина д.15	ж/д	10,66
30	Ул. Ленина д.27	ж/д	16,37
31	Ул. Ленина д.29	ж/д	16,2
32	Ул. Ленина д.31	ж/д	16,29
33	Ул. Ленина д.33	ж/д	36,62
34	Ул. Ленина д.35	ж/д	36,54
35	Ул. Ленина д.37	ж/д	36,52
36	Д/с "Зоренька"		108,51
37	Гараж центра занятости		3,24
38	Контора центра занятости		7,64
39	Поликлиника + лечебный корпус		236,66
40	Палатный корпус		256,62
41	Хозяйственный корпус ЦРБ		59,57
42	Ул. Парковая д.2	ж/д	5,23
43	Ул. Парковая д.5	ж/д	12,54
44	Ул. Парковая д.7	ж/д	17,08
45	Ул. Парковая д.9	ж/д	17,08
46	Ул. Парковая д.11	ж/д	15,81
47	Ул. Парковая д.13	ж/д	157,85
48	Ул. Пролетарская д.2	ж/д	48,4
49	Ул. Пролетарская д.4	ж/д	193,28
50	Ул. Пролетарская д.6	ж/д	213,83
51	Ул. Пролетарская д.17	ж/д	195,57
52	Ул. Пролетарская д.23	ж/д	26,85
53	Гараж ЭТУС		47,93
54	ЭТУС		109,52
55	РУФПС		55,05
56	Сбербанк		95,81
57	Контора РПС		38,13
58	Магазин-контора ПОСПО		46,5
59	Гаражи администрации		46,77
60	Кафе "Шексна"		57,85
61	Администрация района		138,82
62	Налоговая инспекция		95,86
63	Комитет самоуправления		33,04
64	Универмаг		83,06
65	Магазин ПОСПО		22,19
66	Отдел вневедомственной охраны		2
67	Народный суд		49,69
68	Ул. Октябрьская д.48	ж/д	8,55
69	Дом Культуры		315,02
70	РОВД		87,67
71	Гаражи РОВД		66,66
72	Контора склада РПС		1,28
73	Магазин "Пайщик"		5,14
74	Устье-Угольская школа		672,22
75	Фильмотека		5,96
76	Школа №5		116,98
77	Гаражи рядом со школой №2		26,85
78	Школа №2		22,48
79	Вечерняя школа		29,14
80	Ул. Железнодорожная д.2	ж/д	252,93
81	Ул. Железнодорожная д.4	ж/д	132,56
82	Ул. Железнодорожная д.6	ж/д	149,62
83	Ул. Железнодорожная д.8	ж/д	216,47
84	Д/с "Аленушка"		67,65
85	Общественный туалет		1,33
86	Пожарная часть + Гараж		54,5
87	Гараж РОНО		22,79
88	Детский театр "Чебурашка"		7,75
89	Магазин "Бытовая химия"		3,34
90	Магазин КХП		3,05
91	Типография + склад бумаги		69,94
92	Гараж типографии		5,82
93	Ул. Исполкомовская д.11	ж/д	5,7
94	Ул. Исполкомовская д.20	ж/д	8,26
95	Детская консультация		34,85
96	Киносеть		5,01
97	Ул. Покровского д.4	ж/д	8,98
98	Ул. Покровского д.6	ж/д	5,6
99	Ул. Покровского д.8	ж/д	8,39
100	Гараж ЦРБ		19,35
101	Вспомогательная школа		90,55
102	Гараж киносети		9,94
103	Ул. Гагарина д.2	ж/д	74,08
104	Ул. Гагарина д.3 (1-й узел)	ж/д	116,91
105	Ул. Гагарина д.3 (2-й узел)	ж/д	135,38
106	Ул. Гагарина д.3 (3-й узел)	ж/д	116,91
107	Ул. Гагарина д.4	ж/д	74,24
108	Ул. Гагарина д.6	ж/д	166,4
109	Ул. Гагарина д.8	ж/д	64,98
110	Ул. Гагарина д.9	ж/д	209,07
111	Ул. Гагарина д.10	ж/д	4,71
112	Ул. Социалистическая д.3	ж/д	64,96
113	Ул. Социалистическая д.5	ж/д	54,94
114	Ул. Социалистическая д.11	ж/д	206,14
115	Ул. Социалистическая д.18	ж/д	38,71
116	Ул. Социалистическая д.20	ж/д	37,47
117	Ул. Социалистическая д.22	ж/д	39,39
118	Д/с "Гусельки"		92,54
119	Военкомат		40,53
120	Гараж военкомата		4,6
121	Охотообщество		2,88
122	Церковь		8,3
123	Контора ГЭП ВОКЭ		7,01
124	Гараж ВОКЭ		69,17
125	Ул. Береговая д.1		1,59
126	Ул. Береговая д.4	ж/д	17,64
127	Гаражи 1-й ввод		4,77
128	Гаражи 2-й ввод		9,55
129	Гаражи 3-й ввод		14,32
130	Баня №1		34,37
131	Ул. Советская д.15 (1-й ввод)	ж/д	3,85
132	Ул. Советская д.15 (2-й ввод)		22,4
133	Ул. Советская д.18	ж/д	55,93
134	Ул. Советская д.8	ж/д	60,59
135	Ул. Комсомольская д.1	ж/д	7,66
136	РКЦ		7,84
137	Мастерская РОНО		19,38
138	Магазин "Сириус"		2,67
139	Лыжная база		9,04
140	Гараж МКХ		12,5
141	Ул. Пионерская д.1	ж/д	13,68
142	Детская библиотека		4,86
143	Спортзал		35,09



Рисунок 1.4 - Тепловая нагрузка здания на отопление

Максимальную нагрузку имеет Устье-Угольская школа, она составляет 672,22 Мкал/ч. Из рейтинговой диаграммы видно, объекты теплопотребления имеют резко неравномерную нагрузку, что позволяет судить о проблемах с регулировкой сети и эксплуатацией отдельных участков сети.

1.5 Общие выводы и уточнение целей дипломной работы

Уже по предварительно выявленным параметрам тепловой сети видно, что большая мощность котельного оборудования вкупе с суммарной протяженностью трубопроводов около 9,93 км, являются явно не оптимальный решением в вопросе теплоснабжения южного района поселка Шексна. Значительная удаленность теплового источника от наиболее мощных потребителей, теплопотребление каждого из которых составляет примерно по 11% от общей нагрузки, требует перекачки больших объемов сетевой воды на большие расстояние. Это напрямую ведет к дополнительным затратам на электроэнергию для мощных сетевых насосов, увеличению диаметров трубопроводов и огромным тепловым потерям.

В целом можно сразу же выделить основные конструктивные недостатки тепловой сети. Потребители находится на значительном удалении от источника теплоты, и тепловые сети имеют относительно большую протяженность, что ухудшает условия теплоснабжения.

По результатам обследования тепловой сети можно сделать следующие выводы: в тепловых сетях не применяется наиболее выгодная и оправданная прокладка трубопроводов в изоляции из ППУ с бесканальной прокладкой; в сетях не осуществляется регулировка гидравлического режима, что приводит к завышенному расходу теплоносителя, а следовательно - к излишним затратам на перекачку теплоносителя.

Целью моей последующей работы в рамках данной дипломной работы является оптимизация данной тепловой сети, с помощью проведения энергоэффективных мероприятий по регулировке гидравлического режима и замене отводящих трубопроводов, а также технико-экономическая оценка данных мероприятий.

2. Регулировка гидравлического режима тепловой сети

2.1 Анализ потребителей

2.1.1 Определение расхода теплоносителя

При расчете систем теплоснабжения различают два вида тепловых нагрузок: расчетные тепловые нагрузки и тепловые нагрузки, отличные от расчетных. Об их сопоставлении в практике эксплуатации систем отопления зданий и тепловых сетей возникает необходимость при регулировании систем отопления и тепловых сетей. Расчетные тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию зданий зависят от температуры наружного воздуха для данного района, наружного объема зданий и их удельных тепловых характеристик. Под расчетной тепловой нагрузкой на горячее водоснабжение понимают максимальный часовой расход теплоты за сутки наибольшего водопотребления.

Расчетные тепловые нагрузки позволяют определить расход теплоносителя, мощность источника теплоснабжения, расход топлива на выработку тепловой энергии источником теплоснабжения, диаметры трубопроводов тепловых сетей. Однако при наличии проектной документации расчетные тепловые нагрузки и расходы теплоносителя следует принимать по проектным данным. Все приведенные далее расчеты касаются количества тепла, потребляемого непосредственно на объектах, а не отпущенного в сеть (тепловые нагрузки потребителей).

Часовой расход теплоты на отопление определяется, если известны строительные размеры зданий, по формуле [6]:

, . (2.1.1.1)

В данной дипломной работе расход тепловой энергии на отопление зданий за отопительный период определяется по формуле [8]:

, Гкал, (2.1.1.2)

где -поправочный коэффициент, учитывающий зависимость тепловой характеристики здания q_o от расчетной температуры наружного воздуха, =0,98;

- наружный строительный объем зданий, м³;

- удельная отопительная характеристика здания, зависящая от его назначения и объема, ккал/(м³ ч °С);

- усредненная расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений, °С;

- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92), °С [2];

- средняя температура наружного воздуха за отопительный сезон, °С [2];

- продолжительность отопительного периода, сут [2].

Зная общую нагрузку для теплоснабжения можно определить расход сетевой воды для обеспечения теплоснабжения [8]:

, т/ч, (2.1.1.3)

где - температура сетевой воды в подающем трубопроводе, °С;

- температура сетевой воды в обратном трубопроводе, °С.

Общий часовой расход теплоносителя определяется по формуле:

, т/ч, (2.1.1.4)

где - расход сетевой воды на горячее водоснабжение, т/ч.

Фрагмент результатов расчета часовых расходов теплоносителя потребителей тепловой энергии приведены в таблице 2.1.1.1. Полная таблица находится в электронном файле на листе "Отопление".

Таблица 2.1.1.1 - Фрагмент часовых расходов теплоносителя

Потребители	Тепловая нагрузка, ккал/ч	Расход сетевой воды на отопление,G0,т/ч	Расход сетевой воды на нужды ГВ, Gгв, т/ч	Общий расход сетевой воды, Gч, т/ч
1	2	3	4	5
ул. Социалистическая д.22	48,46	0,81	0,00	0,81
Д/с "Гусельки"	60,94	1,02	0,00	1,02
Военкомат	43,12	0,72	0,00	0,72
Гараж военкомата	4,72	0,08	0,00	0,08
Охотообщество	3,79	0,06	0,00	0,06
Церковь	16,57	0,28	0,00	0,28
Контора ГЭП ВОКЭ	5,32	0,09	0,00	0,09
Гараж ВОКЭ	69,17	1,15	0,00	1,15
ул. Береговая д.1	44,02	0,73	0,00	0,73
ул. Береговая д.4	22,1	0,37	0,00	0,37
Гаражи 1-й ввод	4,77	0,08	0,00	0,08
Гаражи 2-й ввод	9,55	0,16	0,00	0,16
Гаражи 3-й ввод	14,32	0,24	0,00	0,24
Баня №1	34,37	0,57	0,00	0,57
ул. Советская д.15(1-й ввод)	7,57	0,13	0,00	0,13
ул. Советская д.15(2-й ввод)	6,99	0,12	0,00	0,12
ул. Советская д.18	74,73	1,25	0,00	1,25
ул. Советская д.8	82,29	1,37	0,00	1,37
ул. Комсомольская д.1	7,47	0,12	0,00	0,12
РКЦ	16,49	0,27	0,00	0,27
Мастерская РОНО	19,96	0,33	0,00	0,33
Магазин "Сириус"	2,67	0,04	0,00	0,04

2.1.2 Скорость движения теплоносителя

Для проверки значений расходов сетевой воды используется величина скорости теплоносителя, которая нормируется [7] не и равна 1,5 м/с.

Скорость движения сетевой воды в м/с на расчетном участке трубопровода определяется по формуле:

, м/с, (2.1.2)

где - расчетный расход сетевой воды на участке, найден по формуле (2.1.1.4), т/ч;

d_уч - диаметр расчетного участка трубопровода, м.

Исходя из расчетов скорости движения теплоносителя по магистральным трубопроводам (таблица 2.1.2.1), построим диаграмму (рисунок 2.1.2.1).

Таблица 2.1.2.1 - Скорость движения теплоносителя в магистральных трубопроводах

№ расч. Уч	Диаметр участка, мм	Длина участка, м	Расход сетевой воды на отпление Go, т/ч	Скорость теплоносителя, м/с
1	2	3	4	5
324	300	41,00	162,20	0,64
302	300	74,00	138,10	0,54
298	300	140,00	135,50	0,53
297	300	43,00	135,50	0,53
291	300	23,00	134,60	0,53
289	250	22,00	128,60	0,73
288	250	131,00	128,60	0,73
273	250	28,00	108,70	0,62
265	250	200,00	89,90	0,51
259	250	80,00	89,40	0,51
500	250	59,00	89,10	0,50
251	200	48,00	76,90	0,68
250	200	75,00	76,64	0,68
240	200	26,00	70,89	0,63
231	150	140,00	40,56	0,64
230	150	176,00	40,56	0,64
229	150	79,00	40,20	0,63
211	150	80,00	31,36	0,49
209	150	44,00	27,95	0,44
208	150	60,00	26,28	0,41
207	150	24,00	24,57	0,39
205	150	27,00	22,38	0,35
204	150	84,00	20,67	0,33
203	125	39,00	15,52	0,35
202	80	15,00	11,58	0,64
201	80	15,00	7,63	0,42
3	80	9,00	3,88	0,21

Рисунок 2.1.2.1 - Скорость теплоносителя в магистральных трубопроводах

Из диаграммы видно, что больше чем на половине участков скорость меньше 0,6 м/с это говорит о завышенных диаметрах трубопровода и о больших тепловых потерях. Но уменьшать диаметры магистральных трубопроводов не целесообразно, так как строятся новые здания и присоединяются к централизованной системе теплоснабжения.

Скорость теплоносителя в отводящих трубопроводах представлена в таблице 2.1.2.2. Полная таблица представлена в электронном файле на листе "Отопление".

Таблица 2.1.2.2 - Фрагмент скорости теплоносителя в отводящих трубопроводах

Потребитель	Диаметр участка, мм	Длина участка, м	Расход сетевой воды на отопление Go, т/ч	Скорость теплоносителя, м/с
ул. Социалистическая д.22	50	32	0,81	0,11
Д/с "Гусельки"	70	60	1,02	0,07
Военкомат	40	30	0,72	0,16
Гараж военкомата	40	10	0,08	0,02
Охотообщество	50	5	0,06	0,01
Церковь	50	18	0,28	0,04
Контора ГЭП ВОКЭ	32	40	0,09	0,03
Гараж ВОКЭ	100	74	1,15	0,04
ул. Береговая д.1	40	34	0,73	0,16
ул. Береговая д.4	50	47	0,37	0,05
Гаражи 1-й ввод	50	2	0,08	0,01
Гаражи 2-й ввод	50	3	0,16	0,02
Гаражи 3-й ввод	50	5	0,24	0,03
Баня №1	50	9	0,57	0,08
ул. Советская д.15(1-й ввод)	50	18	0,13	0,02
ул. Советская д.15(2-й ввод)	50	8	0,12	0,02
ул. Советская д.18	70	79	1,25	0,09
ул. Советская д.8	80	7	1,37	0,08
ул. Комсомольская д.1	32	65	0,12	0,04
РКЦ	50	24	0,27	0,04
Мастерская РОНО	40	2	0,33	0,07
Магазин "Сириус"	40	1	0,04	0,01

На рисунке 2.1.2.2 приведена диаграмма скоростей теплоносителя в отводящих трубопроводах.

Рисунок 2.1.2.2 - Скорость теплоносителя в отводящих трубопроводах

Из диаграммы видно, что почти все участки имеют скорость меньше 1 м/с, это говорит о завышенных диаметрах трубопровода и о больших тепловых потерях теплоносителя.

2.1.3 Тепловые потери на участках

Тепловые потери в Гкал/ч расчетного участка трубопровода в соответствии с [8] определяется по формуле:

Гкал/ч, (2.1.3.1)

где - длина расчетного участка трубопровода, м;

r_tot - норма плотности теплового потока в непроходном канале, Вт/м,[8].

Для составления рейтинга необходимо определить долю тепловых потерь участка тепловой сети от общего количества проходящей через этот участок теплоты. Долю тепловых потерь в процентах от общего количества проходящей через участок теплоты можно определить по выражению:

(2.1.3.2)

где - тепловые потери участка, Гкал/год;

- количество проходящей через участок теплоты, Гкал/год.

Расчет тепловых потерь в отводящих трубопроводах приведен в таблице 2.1.3. На основании этих расчетов построена рейтинговая диаграмма (рисунок 2.1.3). Полная таблица представлена в электронном файле на листе "Отопление".

Таблица 2.1.3 - Фрагмент тепловых потерь в отводящих трубопроводах

Потребитель	Диаметр участка, мм	Длина участка, м	Тип прокладки	Потери тепловой энергии зимой, Мкал	Доля тепловых потерь зимой, Х.%
1	2	4	5	10	11
ул. Социалистическая д.22	50	32	Подземная	190,71	1,56
Д/с "Гусельки"	70	60	Подземная	404,71	2,63
Военкомат	40	30	Подземная	160,78	1,64
Гараж военкомата	40	10	Подземная	53,59	6,22
Охотообщество	50	5	Подземная	29,80	3,455
Церковь	50	18	Подземная	107,28	2,84
Контора ГЭП ВОКЭ	32	40	Подземная	206,98	17,06
Гараж ВОКЭ	100	74	Подземная	603,42	4,78
ул. Береговая д.1	40	34	Подземная	182,21	1,64
ул. Береговая д.4	50	47	Подземная	280,11	5,02
Гаражи 1-й ввод	50	2	Подземная	11,92	1,37
Гаражи 2-й ввод	50	3	Подземная	17,88	1,03
Гаражи 3-й ввод	50	5	Подземная	29,80	1,14
Баня №1	50	9	Подземная	53,64	0,56
ул. Советская д.15(1-й ввод)	50	18	Подземная	107,28	6,22
ул. Советская д.15(2-й ввод)	50	8	Подземная	47,68	2,70
ул. Советская д.18	70	79	Подземная	532,87	2,82
ул. Советская д.8	80	7	Подземная	51,42	0,25
ул. Комсомольская д.1	32	65	Подземная	336,34	17,83
РКЦ	50	24	Подземная	143,04	3,80
Мастерская РОНО	40	2	Подземная	10,72	0,24
Магазин "Сириус"	40	1	Подземная	5,36	0,91

Рисунок 2.1.3 - Тепловые потери в отводящих трубопроводах

Из диаграммы видно, что ситуация в целом спокойная, но можно выделить 8 объектов, которые обладают завышенным процентом тепловых потерь (более 15%), это: общественный туалет (55,96), отдел вневедомственной охраны (35,75), контора склада РПС (34,33), фильмотека (31,48),гараж центра занятости (23,01%), ж/д ул. Комсомольская, 1 (17,83), контора ГЭП ВОКЭ (17,06), ж/д ул. Парковая, 5. На этих объектах в первую очередь необходимо произвести мероприятия.

2.2 Гидравлический режим тепловой сети

2.2.1 Расчёт гидравлического режима тепловой сети

Гидравлический расчет тепловых сетей, выполняемый для подбора дроссельных устройств и разработки эксплуатационного режима, производится в целях определения потерь давления в трубопроводах тепловой сети от источника теплоты до каждого потребителя при фактических тепловых нагрузках и существующей тепловой схеме сети.

При гидравлическом расчёте трубопроводов определяют расчётный расход сетевой воды, складывающийся из расчётных расходов на отопление. Перед гидравлическим расчётом составляют расчётную схему тепловой сети с нанесением на ней длин и диаметров трубопроводов, местных сопротивлений и расчётных расходов теплоносителя по всем участкам тепловой сети. Выбирают расчётную магистраль. За расчётную магистраль принимают направление движения теплоносителя от котельной до наиболее удаленного абонента.

В данной тепловой сети основное расчетное направление соединяет котельную и ж/д ул. Садовая, 29.

Суммарные потери напора в трубопроводе определяются по формуле:

(2.2.1.1)

где Н_л - линейные потери напора на участке, м;

Н_м - потери напора в местных сопротивлениях, м;

R_л - удельное линейное падение напора, кг/м²;

l_уч - длинна расчетного участка, м;

а - осреднённый коэффициент местных потерь;

1_экв - эквивалентная длина местных сопротивлений, м;

l_np - приведенная длина рассчитываемого участка трубопровода, м;

р - плотность теплоносителя, кг/м³,

Удельное падение давления от трения:

, (2.2.1.2)

где - коэффициент гидравлического трения;

- скорость воды в трубопроводе, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

р - плотность теплоносителя, кг/м³;

d - внутренний диаметр трубопровода, м.

Коэффициент гидравлического трения при Re < Re_пр - рассчитывается по формуле Альтшуля:

, (2.2.1.3)

где Кэ - абсолютная эквивалентная шероховатость в водяных сетях принимается 0,001м при существующей схеме), 0,0005 м (при проектируемой схеме);

Re - действительный критерий Рейнольдса, Re"68.

. (2.2.1.4)

Скорость воды в трубопроводе вычисляется и одного из основных уравнения - уравнения неразрывности

, м/с, (2.2.1.5)

где G_сет - расход сетевой воды на участке, кг/сек;

d_вн - внутренний диаметр трубопровода, м.

Длина прямолинейного участка трубопровода диаметром d_вн, линейное падение давления на котором равно падению давления в местных сопротивлениях, является эквивалентной длиной местных сопротивлений:

, м, (2.2.1.6)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

При нахождении коэффициентов местных сопротивлений нам необходимо знать расположение всех углов поворотов трассы, задвижек и др. прочей арматуры. За неимением такой информации, в связи с большой протяжённостью теплотрассы, большим количеством объектов теплопотребления гидравлический расчет будет выполнен без учёта местных сопротивлений. Осредненный коэффициент местных потерь принимаем равным 0,1. Весь гидравлический расчёт был выполнен с учётом этого правила.

Приведенная длина участка тепловой сети вычисляется по формуле:

. (2.2.1.7)

Результаты расчетов участков сети на основании выше изложенной методики выполнены в табличной форме, фрагмент представлен в таблице 2.2.1, а полная версия гидравлического расчета находится в электронном файле на листе "Гидравлика".

К гидравлическому режиму данной тепловой сети предъявляются следующие требования:

а) напор в обратном трубопроводе должен обеспечивать залив верхних приборов систем отопления и не превышать допустимое рабочее давление в местных системах. В системах отопления рассчитываемых зданий установлены чугунные секционные радиаторы с допустимым рабочим давлением 60 м.вод.ст.;

б) давление воды в обратных трубопроводах тепловой сети во избежание подсоса воздуха должно быть не менее 0,5 кгс/см²;

в) давление воды во всасывающих патрубках сетевых и подпиточных насосов не должно превышать допустимого по условиям прочности конструкции насосов и быть не ниже 0,5 кгс/см²;

г) давление в подающем трубопроводе при работе сетевых насосов должно быть таким, чтобы не происходило кипение воды при ее максимальной температуре в любой точке подающего трубопровода, в оборудовании источника тепла и в приборах систем теплопотребителей, непосредственно присоединенных к тепловым сетям, при этом давление в оборудовании источника тепла и тепловой сети не должно превышать допустимых пределов их прочности;

д) перепад давлений на тепловых пунктах потребителей должен быть не меньше гидравлического сопротивления систем теплопотребления, с учетом потерь давления в дроссельных диафрагмах и в соплах элеваторов;

е) статическое давление в системе теплоснабжения должно быть таким, чтобы в трубопроводах в случае остановки сетевых насосов, обеспечило залив верхних отопительных приборов в зданиях и не разрушило нижние приборы. Исходя из этих требований, минимальное положение линии статического пьезометра должно быть на 3-5 метров выше наиболее высоко расположенных приборов, а максимальное значение не превышать 80 м.

Таблица 2.2.1 - Гидравлический расчет тепловой сети

№ расч. участка	№ пред. участка	Dусл, мм	Gp, т/ч	Скорость теплоносителя W, м/с	Lуч, м	Lэкв, м	Кэ, м	л	Rл, кг/м2*м	ДН, м в.ст	Потери напора от источника
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Магистраль до ул. Садовая, 29
Кот	-	300	164,5	0,65	10	1	0,001	0,026	1,801	0,021	0,02
324	Кот	300	162,2	0,64	41	4,1	0,001	0,149	9,85	0,463	0,48
302	324	300	138,1	0,54	74	7,4	0,001	0,177	8,491	0,721	1,20
298	302	300	135,5	0,53	140	14	0,001	0,196	9,046	1,453	2,66
297	298	300	135,5	0,53	43	4,3	0,001	0,210	9,720	0,479	3,14
291	297	300	134,6	0,53	23	2,3	0,001	0,222	10,141	0,268	3,40
289	291	250	128,6	0,73	22	2,2	0,001	0,243	25,234	0,637	4,04
288	289	250	128,6	0,73	131	13,1	0,001	0,253	26,225	3,941	7,98
273	288	250	108,7	0,62	28	2,8	0,001	0,262	19,373	0,622	8,60
265	273	250	89,9	0,51	200	20	0,001	0,269	13,647	3,131	11,74
259	265	250	89,4	0,51	80	8	0,001	0,277	13,856	1,272	13,01
500	259	250	89,1	0,50	59	5,9	0,001	0,283	14,095	0,953	13,96
251	500	200	76,9	0,68	48	4,8	0,001	0,306	34,624	1,906	15,87
250	251	200	76,6	0,68	75	7,5	0,001	0,312	35,085	3,019	18,89
24	250	200	70,9	0,63	26	2,6	0,001	0,318	30,579	0,912	19,80
231	240	150	40,6	0,64	140	14	0,001	0,348	46,118	7,407	27,20
230	231	150	40,6	0,64	176	17,6	0,001	0,354	46,868	9,463	36,67
229	230	150	40,2	0,63	79	7,9	0,001	0,359	46,743	4,236	40,90
211	229	150	31,4	0,49	80	8	0,001	0,364	28,855	2,648	43,55
209	211	150	28,0	0,44	44	4,4	0,001	0,369	23,233	1,173	44,72
208	209	150	26,3	0,41	60	6	0,001	0,374	20,805	1,432	46,16
207	208	150	24,6	0,39	24	2,4	0,001	0,378	18,409	0,507	46,60
205	207	150	22,4	0,35	27	2,7	0,001	0,383	15,452	0,479	47,14
204	205	150	20,7	0,33	84	8,4	0,001	0,387	13,328	1,284	48,43
203	204	125	15,5	0,35	39	3,9	0,001	0,409	19,778	0,885	49,31
202	203	80	11,6	0,64	15	1,5	0,001	0,462	115,827	1,993	51,30
201	202	80	7,6	0,42	15	1,5	0,001	0,467	50,781	0,874	52,18
3	201	80	3,9	0,21	9	0,9	0,001	0,471	13,256	0,137	52,31
Ответвление на Баню №3
212	229	80	1,2	0,06	50	5	0,001	0,055	0,141	0,008	40,90
228	212	80	1,2	0,06	23	2,3	0,001	0,055	0,141	0,004	40,91
Ответвление на ул. Ленина 37
228	229	100	7,7	0,27	23	2,3	0,001	0,052	1,873	0,049	40,91
227	228	70	3,4	0,25	131	13,1	0,001	0,057	2,436	0,366	40,961
224	227	70	2,6	0,19	23	2,3	0,001	0,057	1,443	0,038	41,327
223	224	70	2,2	0,16	22	2,2	0,001	0,057	1,039	0,026	41,365
222	223	70	1,5	0,11	28	2,8	0,001	0,057	0,466	0,015	41,391
221	222	70	0,8	0,05	28	2,8	0,001	0,057	0,116	0,004	41,406

2.2.2 Пьезометрический график

Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в тепловой сети относительно местности, на которой она проложена. На пьезометрическом графике в определенном масштабе наносят рельеф местности, высоту присоединенных зданий, величины напоров в сети. На горизонтальной оси графика откладывают длину сети, а на вертикальной оси - напоры. Линии напоров в сети наносят как для рабочего, так и для статического режимов. Пьезометрический график строят следующим образом:

1) принимая за ноль отметку самой низкой точки тепловой сети, наносят профиль местности по трассе основной магистрали и ответвлений, отметки земли которых отличаются от отметок магистрали. На профиле проставляют высоты присоединенных зданий;

2) наносят линию, определяющую статический напор в системе (статический режим). Если давление в отдельных точках системы превышает пределы прочности, необходимо предусмотреть подключение отдельных потребителей по независимой схеме или деление тепловых сетей на зоны с выбором для каждой зоны своей линии статического напора. В узлах деления устанавливают автоматические устройства рассечки и подпитки тепловой сети;

3) наносят линию напоров обратной магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчета тепловой сети.

Линия пьезометрического графика обратного трубопровода магистрали в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяет необходимый напор в обратном трубопроводе водоподогревательной установки (на входе сетевого насоса);

4) наносят линию подающей магистрали пьезометрического графика. Уклон линии определяют на основании гидравлического расчета тепловой сети. При выборе положения пьезометрического графика учитывают предъявляемые к гидравлическому режиму требования и гидравлические характеристики сетевого насоса. Линия пьезометрического графика подающего трубопровода в точке пересечения с ординатой, соответствующей началу теплосети, определяет требуемый напор на выходе из подогревательной установки. Напор в любой точке тепловой сети определяется величиной отрезка между данной точкой и линией пьезометрического графика подающей или обратной магистрали.

По результатам гидравлического расчета строится пьезометрический график. Пьезометрический график до наиболее удаленного объекта (ул. Садовая 29) приведен на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 Пьезометрический график до наиболее удаленного потребителя (ул. Садовая 29)

Из пьезометрического графика видно, что статический напор на вводах из котельной составляет ДН=20 м.в.ст., перепад давления у потребителя - 10 м в.ст., что является достаточным для обеспечения теплоснабжения.

3. Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности системы теплоснабжения

Данная глава содержит мероприятия по повышению энергетической эффективности системы теплоснабжения поселка Шексна-Южная, которые заключаются в регулировке гидравлического режима тепловой сети и замене отводящих трубопроводов. Эти мероприятия способны дать ощутимый эффект в плане снижения тепловых потерь, а также увеличения качества получаемой тепловой энергии.

3.1 Рекомендации по регулировке гидравлического режима

Важным звеном любой системы централизованного теплоснабжения являются тепловые сети. В транспорт тепловой энергии вкладываются большие капиталовложения, соизмеримые со стоимостью строительства ТЭЦ и крупных котельных. Повышение надежности и долговечности систем транспорта тепла является важнейшей экономической задачей при проектировании, строительстве и эксплуатации теплопроводов. Решение этой задачи неразрывно связано с проблемами энергосбережения в системах теплоснабжения [6].

Наиболее распространенный в стране, в том числе и в Вологодской области, способ отпуска тепловой энергии потребителю - при постоянном расходе теплоносителя. Количество тепловой энергии подаваемой потребителям регулируется путем изменения температуры теплоносителя. При этом предполагается, что каждый потребитель будет получать из общего расхода теплоносителя строго определенное количество, пропорциональное его тепловой нагрузке. Как правило, это условие по ряду объективных и субъективных причин не выдерживается, что приводит к снижению качества теплоснабжения на отдельных объектах. Для устранения этого, теплоснабжающие организации увеличивают расход теплоносителя, что приводит к росту затрат на электроэнергию, увеличению утечек теплоносителя и иногда, к избыточному потреблению топлива [6].

Решить эти проблемы можно путем периодического проведения мероприятий по оптимизации гидравлического режима тепловой сети, главная цель которых - обеспечить распределение теплоносителя в сети пропорционально тепловым нагрузкам потребителей.

Из большого количества энергосберегающих мероприятий в теплоснабжении оптимизация гидравлического режима тепловой сети (далее по тексту - Регулировка) является наиболее эффективной (при небольших капитальных вложениях дает большой экономический эффект). Кроме того, улучшается качество теплоснабжения. Как правило, Регулировка состоит из трех этапов:

- расчет гидравлического режима тепловой сети и разработки рекомендаций;

- подготовительных работ;

- работ по установке в сети и на объектах теплопотребления устройств, распределяющих общий расход теплоносителя.

В реальной (без Регулировки) тепловой сети возможны следующие основные варианты:

- в тепловой сети занижен расход теплоносителя и температурный график. В этом случае выполнение Регулировки не ведет к экономии энергоресурсов и направлено на повышение качества теплоснабжения;

- в тепловой сети завышен расход теплоносителя и занижен температурный график. В этом случае выполнение Регулировки ведет к снижению расходов электрической энергии, идущей на транспортировку теплоносителя;

- в тепловой сети завышен расход теплоносителя и существует оптимальный температурный график. В этом случае выполнение Регулировки ведет также к экономии тепловой энергии.

Регулировка ТС представляет собой настройку гидравлических характеристик, поэтому при определении степени влияния объектов на систему теплоснабжения особое внимание следует уделить гидравлическим характеристикам потребителей.

Регулировка сети носит вероятностный характер, так как многие реальные характеристики ТС определить не представляется возможным или это потребует затрат, не сопоставимых с экономическим эффектом от проведения Регулировки.

Предлагаемый способ регулировки [4] предполагает установку сужающих устройств на объектах тепловой сети в строго определенном порядке. Вначале, для всех объектов теплопотребления рассчитывается рейтинговый параметр, позволяющий определить объект, установка сужающих устройств на котором даст наибольший эффект для оптимизации гидравлического режима сети (оказывает наибольшее влияние на работу сети).

Затем производят тот же расчет без учета первого объекта и определяют второй объект для установки сужающего устройства. Расчёты производят до тех пор, пока, на оставшихся объектах суммы расчётного и фактического расходов теплоносителя не будут отличаться друг от друга на заданную величину. Её значение определяется для каждой системы индивидуально.

Диаметр отверстия дроссельной диафрагмы определяют по формуле:

, (3.1.1)

где G - расчетный расход воды через дроссельную диафрагму, т/ч;

Н - напор, дросселируемой диафрагмой, м.

Рейтинг потребителей составляется по безразмерному параметру Z, определяемому из соотношения [4]:

, (3.1.2)

где G_p - расчетный расход теплоносителя на объекте;

h_р - расчетный перепад давления на объекте;

G_ф - фактический расход теплоносителя на выходе из котельной;

h_ф - фактический перепад давления теплоносителя на котельной.

После проведения расчётов в соответствии с рейтинговым параметром Z составляется таблица очерёдности установки сужающих устройств на объектах тепловой сети (пример - таблица 3.1), где величина h_ИЗБ - величина избыточного давления, которое необходимо погасить с помощью сужающего устройства.

Количество объектов, на которых производится установка сужающих устройств, обусловлено особенностями системы теплоснабжения и определяется экспериментально. Установка сужающих устройств на нескольких объектах может привести к тому, что будут обеспечены потребности в теплоснабжении всех объектов. В некоторых системах для достижения такого результата потребуется регулировка большинства объектов.

Предлагаемая методика позволяет снизить капитальные затраты на проведение регулировки гидравлического режима ТС, а также уменьшить трудоёмкость и длительность регулировки сети [4].

В первую очередь регулировке подлежат те объекты, величина рейтинга Z у которых будет наибольшей. На практике при регулировке нескольких потребителей, может сложиться ситуация при которой увязка потерь давления на остальных объектах не будет играть большого значения.

Фрагмент рейтинга регулировки приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Регулировка тепловой сети

Наименование потребителя	Диаметр участка	Длина уч.	Расход	Располаг. напор	Треб. напор	Изб. напор	Диаметр шайбы	Рейтинг регулировки
ул. Социалистическая д.22	50	32	0,83	19,07	4	15,07	4	0,0008
Д/с "Гусельки"	70	60	1,17	17,55	4	13,54	5	0,0011
Военкомат	40	30	0,67	17,37	4	13,37	4	0,0006
Гараж военкомата	40	10	0,67	17,37	4	13,37	4	0,0006
Охотообщество	50	5	0,83	17,37	4	13,37	5	0,0008
Церковь	50	18	0,83	17,32	4	13,32	5	0,0008
Контора ГЭП ВОКЭ	32	40	0,53	17,32	4	13,32	4	0,0005
Гараж ВОКЭ	100	74	1,67	17,32	4	13,32	6	0,0015
ул. Береговая д.1	40	34	0,67	17,02	4	13,02	4	0,0006
ул. Береговая д.4	50	47	0,83	17,02	4	13,02	5	0,0008
Гаражи 1-й ввод	50	2	0,83	17,022	4	13,02	5	0,0008
Гаражи 2-й ввод	50	3	0,83	17,272	4	13,27	5	0,0008
Гаражи 3-й ввод	50	5	0,83	17,02	4	13,02	5	0,0008
Баня №1	50	9	0,83	17,272	4	13,27	5	0,0008
ул. Советская д.15(1-й ввод)	50	18	0,83	19,052	4	15,05	4	0,0008
ул. Советская д.15(2-й ввод)	50	8	0,83	19,05	4	15,05	4	0,0008
ул. Советская д.18	70	79	1,17	19,07	4	15,07	5	0,0012
ул. Советская д.8	80	7	1,33	17,32	4	13,32	6	0,0012
ул. Комсомольская д.1	32	65	0,53	19,07	4	15,07	4	0,0005
РКЦ	50	24	0,83	19,07	4	15,07	4	0,0008
Мастерская РОНО	40	2	0,67	19,07	4	15,07	4	0,0007
Магазин "Сириус"	40	1	0,67	19,06	4	15,06	4	0,0007

Рейтинг регулировки представлен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Рейтинг регулировки тепловой сети

3.2 Рекомендации по замене отводящих трубопроводов

В российских тепловых сетях теряется около 30 % тепловой энергии, вырабатываемой на нужды теплоснабжения. Одной из причин этого является завышенный диаметр трубопроводов тепловой сети.

Если завышение диаметров магистральных трубопроводов оправдано запасом для развития системы и присоединение новых объектов, то завышение диаметров отводящих трубопроводов является причиной неоправданных потерь тепловой энергии в ТС.

Одним из способов повышения эффективности системы теплоснабжения поселка, отапливаемого котельной является уменьшение диаметров существующих трубопроводов, т.е. необходимо произвести замену старых труб, желательно на трубы с пенополиуретановой изоляцией, в связи с их долговечностью, простотой монтажа и низкими теплопотерями.

На наш взгляд, наиболее перспективным является снижение среднего диаметра трубопроводов ТС путём замены используемых отводящих трубопроводов на трубопроводы меньшего диаметра при аварийных или планово-предупредительных ремонтах. Такой подход позволит оптимизировать систему теплоснабжения, сохранив потенциал ТС по транспортировке тепловой энергии на случай подключения новых потребителей, окажет наименьшее влияние на существующую систему теплоснабжения.

Сущность способа заключается в прокладке нового прямого или обратного отводящего трубопроводов, осуществляемой путем установки трубопроводов меньшего диаметра. При этом диаметр устанавливаемых трубопроводов выбирают таким образом, чтобы гидравлическое сопротивление прямого и обратного трубопровода было максимально приближено к гидравлическому сопротивлению сужающего устройства, но не превышало его. Преимущество отдаётся подающим трубопроводам, так как их потери тепловой энергии больше ввиду более высокой температуры проходящего по ним теплоносителя.