Проектирование автономной котельной

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1.1 Общие данные

1.2. Краткая характеристика существующего положения

1.3 Генеральный план и сооружения транспорта

1.3.1 Краткая характеристика площадки

1.3.2 Природные условия

1.4 Архитектурно-строительные решения котельной

1.5 Тепломеханическая часть

1.6 Водопровод

1.7 Канализация

1.8 Топливоснабжение

1.9 Автоматизация

1.10 Электротехническая часть

1.11 Отопление и вентиляция

1.12 Пожаротушение

2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

3. РАСЧЕТЫ

3.1 Расчёт тепловой нагрузки. Исходные данные

3.2 Расчёт годового теплопотребления на нужды отопления

3.3 Расчёт годового теплопотребления на нужды ГВС

3.4 Расчёт выработки тепла часовой и годовой

3.5 Расчет расходов топлива

3.6 Выбор количества котлов

3.7 Расчет газовоздушного тракта

3.8 Расчет расхода подпиточной воды

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1.1 Общие данные

Основанием для выполнения проекта послужили следующие исходные данные:

-письмо-заказ;

-задание на проектирование;

-геодезическая съемка;

-материалы обследования существующего положения специалистами

Согласно государственному классификатору зданий и сооружений ДК 018-2000 настоящий объект имеет код 2302.9 - сооружения предприятий электро- и теплоэнергетики прочие.

Нормативными документами для строительства и проектирования являются:

1. ДБН В.2.5-77:2014 «Котельные».

2. ДБН А.2.2-3-2014 «Склад та зміст проектної документації на будівництво».

3. ПУЭ-86 «Правила устройства электроустановок»;

4. НПАОП 0.00-1-08-94 «Правила устройства и безопасности эксплуатации паровых и водогрейных котлов»;

5. ДБН В.1.1-7-2002 «Пожарная безопасность объектов строительства»;

6. ДБН 360-92 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений»;

7. Заводские инструкции на котлы.

8. НПАОП 0.00-1.11-98 «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды».

9. ДБН В.2.5-28-2006 «Естественное и искусственное освещение»;

10. ДБН В.12-14-2009 «Общие принципы обеспечения надежности и конструктивной безопасности зданий, сооружений, строительных конструкций и оснований».

1.2 Краткая характеристика существующего положения

Отопление зданий больницы в настоящее время осуществляется от городской отопительной системы с газовой котельной. Из за ежегодного удорожания стоимости газа удорожает стоимость отопления, а качество отопления остается на низком уровне. Руководством больницы принято решение перейти на отопление альтернативными видами топлива от автономной котельной.

Категория существующей котельной по взрывопожарной и пожарной опасности, согласно ОНТП 24-86, - «Г». Класс здания - II. Степень долговечности - II. Степень огнестойкости - II.

В котельной установлены четыре водогрейных котла типа КОЛВI-100, работающие на природном газе.

1.3 Генеральный план и сооружения транспорта

1.3.1 Краткая характеристика площадки

Площадка для альтернативной котельной находится в юго-восточной части территории больницы. Здесь находится газовая котельная для прачечной и зеленая зона с разрушенными строениями. Территория имеет асфальтированные подъездные пути ко всем зданиям в том числе и площадки под альтернативную котельную.

1.3.2 Природные условия

В соответствии с ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010 «Защита от опасных геологических процессов, вредных эксплуатационных воздействий, от пожара. Строительная климатология» район размещения здания котельной относится к климатическому району III Б со следующими характеристиками:

-средняя температура наиболее жаркого месяца (июль) плюс 22,4⁰С;

-средняя температура наиболее холодного месяца (январь) минус 3,5⁰С;

-нормативная глубина промерзания 0,9 м;

Согласно ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия» характеристические нагрузки составляют:

-снеговая 1400 Па (для IV снегового района);

-ветровая 300 Па (для IV ветрового района).

1.4 Архитектурно-строительные решения котельной

Строительная часть данного проекта предусматривает:

-строительство котельной под помещение размером в осях 12,0 х 9,0м и высотой до низа ферм - 3,5м. и склада для твердого топлива размерами в осях 12,5 х 9,0 х 3,5

Здание котельной и склада выполнить с несущим каркасом из металлических конструкций-стоек, ферм, стенового каркаса с заполнением из минераловатных плит типа «Изовер» толщ. 100мм, наружной обшивкой из листовой оцинкованной профилированной стали и внутренней обшивкой из оцинкованной листовой стали толщ. 0,7мм.

-строительство фундамента (цоколя) под дымовую трубу с устройством обрамления и анкерных колодцев;

-изготовление и монтаж дымовой трубы Ду600, Н=24м. Труба изготавливается из двух отправочных марок 845Т1-350, Т2-350, сваривается в горизонтальном положении у фундамента и монтируется при помощи автомобильного крана.

-изготовление и монтаж опорной рамы дымовой трубы МК-1. Для удобства монтажа опорную раму установить на ствол дымовой трубы до начала монтажа. Трубу монтировать вместе с закрепленной опорной рамой.

Конструктивные решения по зданию котельной.

Фундаменты - монолитные железобетонные столбчатые из бетона кл. С12/15 (кл. В15), армированные сварными сетками и каркасами из арматуры классов А240С, А500С и установкой опорных закладных деталей для крепления стоек.

Стойки каркаса, стеновой каркас выполнены из профиля холодногнутого сварного квадратного и прямоугольного сечения.

Фермы строительные и прогоны также выполнены из аналогичного профиля.

Кровельный настил - из оцинкованной профилированной стали Н60-845-0,8 по настилу из досок толщ. 20мм, укладкой плиточного минераловатного утеплителя «Изовер» толщ. 100мм, устройством паро- и гидробарьера.

Стеновое ограждение выполнено аналогичным образом.

Полы - бетонные по подготовке из доменного шлака.

Двери и окна - металлопластиковые.

Жалюзийная решетка - металлическая индивидуальная изготовления.

Обрамление фундамента дымовой трубы из уголка 100х7.

Анкерные колодцы после установки болтов и их окончательной выверки залить цементным раствором М200.

Ствол дымовой трубы изготовить труб стальных диам. 377х5,0 мм и листовой стали толщ. 6; 8; 14мм. Трубы свариваются встык сплошными швами с проваром на всю толщину стенки.

Для защиты трубы от коррозии поверхность покрыть двумя слоями жаростойкого и коррозионностойкого лака ФГ-9 или аналогичного

Опорная рама изготавливается из профилей [16, L100х7, L35х4, L50х5.

Короба газоходов из прокатной листовой стали толщ. 5мм, фланцы - L50х5.

Все металлоконструкции - сталь сортовая конструкционная марки ВСт3кп2 для сварных конструкций по ГОСТ 380-2005.

Сварку вести электродами типа Э-42 по ГОСТ 9467-85. Высота шва не менее толщины свариваемых элементов.

Арматурные сетки изготовить при помощи контактной точечной электросварки в соответствии с ГОСТ 14098-91 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций».

1.5 Тепломеханическая часть

Основные технические решения

Котельная предназначена для покрытия тепловых нагрузок на нужды Отопления и горячего водоснабжения зданий областной инфекционной клинической больницы по адресу: бул. Гвардейский, 142 в г. Запорожье.

Топливо для проектируемой котельной - пеллеты ().

В котельной предусмотрена установка двух водогрейных твердотопливных котлов Wichlacz типа KW-GSN производительностью 350кВт и 800кВт.

Установленная мощность котельной 1,15МВт (1,0 Гкал/час).

Паспортные данные котла KW-GSN-800

Номинальная производительность -800 кВт;

Рабочее давление котла, не более - 0,3 МПа;

Топливо - опилки, измельченная древесина, гранулированное топливо;

Гидравлическое сопротивление котла - 0,02МПа;

Объем теплоносителя, м³ - 2,6;

Температура воды, ⁰С:

-на входе (минимальная) - 50;

-на выходе - 95;

Температура уходящих газов, ⁰С - 100-180

КПД - до 86 %.

Паспортные данные котла KW-GSN-350

Номинальная производительность -350 кВт;

Рабочее давление котла, не более - 0,3МПа;

Топливо - опилки, измельченная древесина, гранулированное топливо;

Гидравлическое сопротивление котла - 0,02МПа;

Объем теплоносителя, м³ - 1,2;

Температура воды, ⁰С:

-на входе (минимальная) - 50;

-на выходе - 95;

Температура уходящих газов, ⁰С 100-180

КПД - до 86 %.

Водогрейные котлы работают круглосуточно, круглогодично по

Отопительному графику с температурой теплоносителя 95-70 ^оС и закрытой схеме теплоснабжения.

Для циркуляции воды в системе теплоснабжения и контурах проектируемых водогрейных котлов устанавливаются сетевые насосы.

Водоснабжение котельной от внутриплощадочного водопровода. Котельная оборудуется узлом учета холодной воды.

Сброс канализационных стоков в существующую канализацию.

Сброс дренажных стоков в существующую канализацию через колодец-охладитель.

Для удаления дымовых газов от котлов предусматривается монтаж металлической дымовой трубы высотой 24 метров d_у600.

Обслуживание арматуры котла с передвижных металлических площадок.

Тепловые нагрузки

В соответствии с заданием на проектирование тепловые нагрузки составляют:

- на отопление - 0,74 Гкал/час;

- на ГВС - 0,2 Гкал/час.

Тепловые нагрузки приняты по данным заказчика.

Годовая выработка тепла котельной, Гкал/год:

- на отопление - 1386,5;

- на ГВС - 651;

-на собственные нужды и потери - 103,5.

Тепловая схема котельной.

Котлы работают по закрытой схеме теплоснабжения.

По этой схеме вода из обратного трубопровода поступает в водогрейный котел, где нагревается до расчетной температуры и сетевыми насосами подается в подающую магистраль сети.

Для обеспечения нормальной работы котлов и поддержания температуры обратной сетевой воды на входе в котел не менее 500С устанавливаются рециркуляционные насосы фирмы Wilo.

Подпитка сети предусматривается химочищенной водой из бака химочищенной воды подпиточными станциями (одна резервная).

Для приготовления подпиточной воды предусмотрен монтаж блочной автоматизированной водоподготовительной установки ООО «Техэнергохим» типа SСL 0.025 со станцией дозирования.

Подпиточные станции работают на поддержание заданного давления в обратной магистрали.

Для защиты существующей системы отопления и котлов от повышения давления в котельной установлен мембранный расширительный бак объемом 1000 литров.

Котельная оборудуется узлом учета тепловой энергии.

1.6 Водопровод

Водоснабжение котельной предусмотрено от внутриплощадочного водопровода больницы. Источником водоснабжения служит система городского хозяйственно-питьевого водопровода.

Для учета расхода холодной воды котельной установлен водомер.

В котельной предусматриваются пожарные краны d_у50.

Расчетный максимальный расход холодной воды на нужды котельной составляет:

- подпитка (максимум) - 0,55м³/час;

- расход воды на собственные нужды ХВО (кратковременно) - 0,7м³;

- необходимое рабочее давление в системе водопровода - не менее 2,0 кгс/см².

Блок химводоподготовки.

Исходя из качества исходной воды, требований к воде для котлов подпитки системы с водогрейными котлами, настоящим проектом принята установка Nа-катионирования ООО «Техэнергохим» типа SСL 0.025 с насосом-дозатором, поставляемая в полной заводской готовности с обвязкой трубопроводами и арматурой.

Качество исходной воды:

- жесткость - 3,0 мг-экв/дм³;

- щелочность - 3,8 мг-экв/дм^3;

- рН -7,4.

Данная установка Nа-катионирования включает в себя один фильтр с одним управляющим клапаном и солевым баком. Регенерация происходит по мере загрязнения фильтра.

Производительность установки - 0,6 - 0,8 м³/час.

Режим работы - автоматический непрерывный.

Продолжительность регенерации и промывки - 50-60мин.

Расход соли на одну регенерацию - 4,0 кг.

Емкость солевого бака - 100л.

Расход воды на собственные нужды (взрыхление, регенерация, отмывка) - 0,7м³.

1. Комплектация установки Nа-катионирования:

-корпус фильтра с катионитом Purolite - 1 комплект;

-один управляющий клапан Clack с микропроцессором - 1шт;

-обвязка ПВХ в пределах фронта фильтра - 1 комплект;

-бак солевого раствора - 1 шт.

2. Комплектация автоматизации:

-регулирующая заслонка;

-датчик уровня для бака химочищенной воды.

3. Комплектация станции дозирования:

-насос-дозатор Сеkа ТРG 500;

-расходомер Ду25.

Техническая характеристика насоса-дозатора:

-производительность -0,4 л/час;

-максимальное противодавление - 20 бар;

-мощность 21 Вт.

Работа станции дозирования реагента для химической деаэрации

заключается в подаче сигнала от расходомера к насосу-дозатору, который будет подавать нужную дозу реагента.

1.7 Канализация

Сброс бытовых стоков из котельной предусматривается в существующую систему канализации.

Дренажи от водогрейных котлов, стоки от установки ХВО направляются в барботажный колодец, где охлаждаются до температуры не выше 40 ^оС и сбрасываются во внутриплощадочную систему канализации.

Точка подключения выпуска - канализационный колодец на территории больницы.

Максимальное часовое количество стоков - 0,1 м³/час. При суточном сбросе - 0,05 м³/сут.

Годовое количество стоков составляет 107,29 м3, из них:

-расчетное количество стоков в летний период составляет 52,4м3;

-расчетное количество стоков в зимний период составляет 54,89м3.

1.8 Топливоснабжение

В котельной предполагается установка водогрейных котлов типа KW-GSN общей мощностью 1,15 МВт.

Предполагается работа котлов на пеллетах, возможна работа на опилках, измельченной древесине и другом гранулированном топливе.

Подача топлива в котлы - ручная.

Удаление дымовых газов по металлическому дымоходу в проектируемую металлическую дымовую трубу d_у600 мм высотой Н=24 м.

Для очистки удаляемых дымовых газов устанавливается циклон марки ЦН-15-400.

Удаление дымовых газов осуществляется при помощи дымососа типа Д-3,5.

Часовой расход топлива - 264 нм³/ч.

Годовой расход топлива котельной - 584 т/год.

За котлом на дымоходе предусматривается установка шибера

для отключения неработающего котла.

Котельная оборудуется складом запаса топлива

1.9 Автоматизация

В настоящей части проекте решены вопросы автоматизации:

-котлов, работающих на твердом топливе.

Автоматика безопасности котлов обеспечивает работу котлов в соответствии с ДБН В.2.5-77:2014 «Котельные».

Котлы поставляется в комплекте со щитом автоматизации для регулирования управления и сигнализации работы котла.

Автоматика безопасности прекращает подачу электроэнергии к механизмам котла при:

- повышение температуры воды на выходе из котла;

- прекращении циркуляции воды

-срабатывание защиты электродвигателей

- неисправности блоков автоматики;

- исчезновения напряжения в цепях автоматики.

Напряжение сети 380/220 вольт переменного тока с частотой 50 Гц.

Монтаж приборов, датчиков и средств автоматизации для котлового, вспомогательного оборудования и узлов учета выполнить согласно указаниям технической документации фирм - изготовителей.

1.10 Электротехническая часть

Электроснабжение и учет электроэнергии.

Электроприемники котельной, согласно ПУЭ, по надежности электроснабжения относятся ко II категории.

Электроснабжение котельной выполнить двумя кабельными линиями котельную оборудовать узлом учета электроэнергии.

Электрооборудование.

Для приема и распределения электроэнергии котельной устанавливается пульт управления твердотопливных котлов с автоматическими выключателями, магнитными пускателями аппаратурой управления и сигнализации котельная отопление топливоснабжение

Пульты управления подключит к силовому шкафу котельной.

Электроприемниками твердотопливного котла являются:

-электродвигатели вентиляторов первичного и вторичного воздуха;

-электродвигатель шнекового механизма топливоподачи;

-циркуляционный насос твердотопливного котла;

-электродвигатель дымососа;

-устройства управления контроля и автоматики котлов.

Установленная мощность электроприемников твердотопливного котла составляет: 4,67 КВт.

Максимально потребляемая мощность 1 котла составляет: 1,6 КВт.

Максимальная мощность единичного электродвигателя составляет:

3,0 кВт (электродвигатель дымососа).

Освещение

В помещении котельной выполнить сеть рабочего освещения напряжением 220 вольт с частотой 50 Гц.

Аварийное освещение предусмотрено от переносных аккумуляторных фонарей (т.к. площадь котельного зала менее 250 м²).

Выбор светильников произведен с учетом среды и норм освещенности, согласно ДБН В.2.5-28-2006 «Естественное и искусственное освещение».

Заземление

Выполнить наружный контур заземления котельной в соответствии требованиям ПУЭ и ПТЭ.

Молниезащита

Корпус дымовой трубы присоединить к контуру заземления устройства молниезащиты.

1.11 Отопление и вентиляция

Для отопления котельного зала и подсобных помещений выполнить внутреннюю систему отопления.

Вентиляция котельного зала осуществляется через дефлекторы.

Приток через приточную жалюзийную решетку и за счет инфильтрации через неплотности окон и дверей.

1.12 Пожаротушение

Для внутреннего пожаротушения установить пожарные краны d_у50, подключенные к системе хозяйственно-питьевого водопровода.

В котельной оборудовать щит первоначальными средствами пожаротушения:

- огнетушитель порошковый ОП-9Б - 2 шт.

- ящик с песком - 1 шт.

- лопата - 2 шт.

- асбестовое полотно 2 х 2 м - 1 шт.

Расход воды на внутреннее пожаротушение - 2,5 л/сек на струю.

Наружное пожаротушение от пожарного гидранта.

Расход воды на нужды наружного пожаротушения согласно

СНиП 2.04.02-84 - 10 л/сек.

2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

При проектировании предусматривается один вариант проекта, оговоренный в задании на проектирование. Выбор оборудования производился по требованию заказчика и по технологическим требованиям по надежности и параметрам. Технико-экономические показатели приведены в таблице 2.

Таблица 2

№№ п/п	Наименование показателей	Единица измерения	Показатели
1	Тепловая мощность на отопление	Гкал/час
2	Установленная мощность котельной	МВт Гкал/час
3	Годовая выработка тепла	тыс. Гкал
4	Годовой расход условного топлива	тут
5	Часовой расход сырой воды	м3/час
6	Годовой расход натурального топлива	тыс.нм3/год (т/год)
7	Мощность электроприемников	кВт
8	Численность персонала	чел.
9	Удельный расход топлива на Гкал отпущенного тепла	тут/Гкал
10	Строительный объем реконструируемой части котельной	м3
11	Общая сметная стоимость строительства	тыс. грн

3. РАСЧЕТЫ

3.1 Расчётные тепловые нагрузки. Исходные данные

Котельная предназначена для покрытия тепловых нагрузок на отопление и ГВС зданий инфекционной больницы.

В котельной предусмотрена установка двух водогрейных твердотопливных котлов типа KW-GSN общей мощностью 1,15 МВт.

Водогрейные котлы работают круглосуточно по закрытой схеме теплоснабжения.

Рабочий температурный график для данной котельной 95-70 ^оС.

Топливо - пеллеты ().

Максимальная подключенная нагрузка составляет

- на отопление - 0,74 Гкал/час;

- на ГВС - 0,2 Гкал/час.

- КПД котельной установки в долях единицы;

= 0,02 (2,0%) - коэффициент, учитывающий расход тепла на собственные нужды котельной при работе котлов на твердом топливе;

= 0,03 (3%) - коэффициент, учитывающий потери тепла в тепловых сетях;

+15⁰С - температура водопроводной воды в летний период;

Т= 24ч. - число часов работы отопления в сутки;

160 сут. - число суток отопительного периода;

3.2 Расчет годового теплопотребления на нужды отопления

2.1 Годовое расчётное теплопотребление системой отопления:

(изм.№1 СНиП 2.04.05-91),

а, b и c - не учитываются.

5809 ГДж или 1386,5Гкал

3.3 Расчет теплопотребления на нужды ГВС

3.3.1 Максимальный расход тепла на нужды ГВС по существующему положению

Q_hmax = 0,2 Гкал/час

3.3.2 Среднечасовой расход тепла на ГВС в отопительный период составит:

Q_hm = Q_hmax : 2,4 = 0,2 : 2,4 = 0,083 Гкал/час

3.3.3 Среднечасовой расход тепла на ГВС в неотопительный период составит

Q^н.п. _hm = Q_hm х (55-15)/(55-5) = 0,083х0,8 = 0,067 Гкал/час

3.3.4 Расчетный годовой расход тепла на нужды ГВС

0,08^.24^.166+0,067^.24^.(365-166)=

= 331 + 320 = 651 Гкал

3.4 Расчет выработки тепла часовой и годовой

3.4.1 Общая тепловая нагрузка по предприятию

0,74 Гкал/час;

= 1386,5 Гкал/год;

= 0,2 Гкал/час;

651 Гкал/год.

3.4.2 Расчет выработки тепла часовой и годовой для котельной

3.5 Расчет расходов топлива

3.5.1 Годовой расход топлива

3.5.2 Годовой расход условного топлива

3.5.3 Удельный расход условного топлива на 1Гкал. отпущенного тепла

кг у.т/Гкал

3.5.4 Максимальный часовой расход топлива на котельную (на подключенную нагрузку):

3.6 Выбор количества котлов

Максимальный часовой расход тепла на отопление и ГВС 0,967 Гкал/час (с учетом потерь) или 1,125 МВт. К установке принимаются водогрейные котлы типа KW-GSN общей теплопроизводительностью 1,15МВт.

3.7 Расчет газовоздушного тракта

Котлы работают на твердом топливе.

Работа котлов под наддувом. Давление, создаваемое вентиляторами, входящими в состав котла, полностью преодолевают аэродинамическое сопротивление котла.

К расчёту принимается проектируемая стальная дымовая труба диаметром d=600 мм высотой Н_g=24,0 м.

Температура уходящих газов для проектируемого котла = 160С.

Температуру продуктов сгорания на выходе из дымовой трубы находят с учетом их охлаждения по длине трубы. Охлаждение газов в трубе на 1 метр её высоты определяется по формуле:

где Q - тепловая мощность котла;

В - коэффициент для стальных труб - 0,8.

0,8 ⁰С.

-Температура дымовых газов в сборном борове:

154,6 ⁰С.

Т_х.в.- температура холодного воздуха.

-Температура на выходе из трубы:

Hg - высота дымовой трубы.

135,4⁰С.

-Средняя температура продуктов сгорания в дымоходе:

148 ⁰С.

-Расход топлива с учётом теплотворной способности:

264 кг/час.

-Действительный объем продуктов сгорания, :

- теоретический объем продуктов сгорания,



Часовой расход дымовых газов:

= 9,02 ^. 264 = 2381 м³/час

Действительное количество дымовых газов:

= 3757м³/час

Средняя скорость продуктов сгорания:

= 5,65м/с

Потери давления на выходе из дымовой трубы:

= 1,2 кг/м²

= 0,86

Сопротивление борова определяется из расчёта 2 кг/м² на 25м длины борова.

Сопротивление дымовой трубы:

 = 2,24 кг/м²

где: = 0,04

Сопротивление шибера:

Сопротивление циклона

Общее сопротивление газовоздушного тракта:

Разрежение, которое создаёт дымовая труба:

= 24 (1,2-0,87) = 7,92 мм.вод.ст.

Разрежение, которое создает дымовая труба, не достаточно для обеспечения тяги, т.е. требуется установка дымососа.

К установке принимается дымосос Д-3,5, полное давление которого 700 Па или 72 мм.вод.ст.

3.8 Расчет расхода подпиточной воды

Подключенная нагрузка котельной 0,967 Гкал/час = 1,125МВт.

С учетом объёма воды в трубопроводах тепловых сетей общий объём воды в системе принимается 65м³ на 1 МВт.

Ёмкость сети составит:

Согласно ДБН В.2.5-39:2008 в закрытых системах теплоснабжения величина подпитки составляет 0,75% от объёма сети:

Размещено на Allbest.ru