Проектування газифікованої котельні для теплопостачання адміністративного приміщення

 

4.5.1 Система опалення.

Вихідні дані:

- Н=12 м;

- V_с=1489 л;

- р_пк=3 бара;

Тоді попередній тиск, бар:

                                               (4.36)

Перевіряємо рекомендацію щодо тиску для запобіжних клапанів, бар:

                                              (4.37)

Умова виконується.

Тоді при  , , приймаю три розширювальні баки з . Отже встановлюємо бак Reflex N 300/6.

- для систем опалення  та охолодження;

- з’єднання – різьбове;

- мембрана – не замінюється.

 

4.5.2 Система ГВП

Вихідні дані:

- Н=12 м;

- V_с=200 л;

- р_пк=3 бара;

Тоді попередній тиск, бар:

Перевіряємо рекомендацію щодо тиску для запобіжних клапанів, бар:

Умова виконується.

Тоді при  , , приймаємо розширювальний бак з . Отже встановлюю бак Reflex N 35/3.

- для систем опалення  та охолодження;

- з’єднання – різьбове;

- мембрана – не замінюється.

 

5 Оцінка  екологічної безпеки об’єкта

 

Задачею розрахунку є  визначення об'ємних часток продуктів згоряння палива, теоретичної і дійсної кількості повітря, необхідного для спалювання палива.

Розрахунок горіння палива

 

5.1  Вихідні дані:

а) Задано склад газоподібного палива

                                          

б) Вологовміст газу .

в) Коефіцієнт надлишку повітря: .

    

5.2  Розрахунок горіння

 

5.2.1  Сума компонентів газу .

5.2.2  Теоретично необхідна кількість повітря для спалювання 1 м³_н палива, :

,                                         (5.1)

.

5.2.3 Теоретичні об’єми продуктів згорання при , :

- Трьохатомних газів:

,     (5.2)

.

- Двухатомних газів:

,                                                (5.3)

.

- Водяних парів:

,                                    (5.4)

.

5.2.4 Дійсна кількість повітря, необхідного для спалювання  1 м³_н палива, :

,                                                           (5.5)

.

5.2.5 Дійсна кількість продуктів згорання, :

- Трьохатомних газів:

.

- Двухатомних газів:

,                                            (5.6)

.

- Водяних парів:

,                                   (5.7)

.

5.2.6 Сумарний об’єм димових газів при , :

,                                                 (5.8)

.

5.2.7  Об'ємні частки продуктів сгорання при спалюванні 1 м³_н палива:

                                                   (5.9)

,                                                         (5.10)

Аналогічно:

Сума

5.2.8 Нижча робоча теплота згоряння палива:

.

 

5.3 Розрахунок аеродинамічного опору та самотяги

 

Призначення димових каналів котельні складається в створенні природної тяги, виведенні й ефективному розсіюванні в атмосфері газоподібних продуктів згоряння палива до меж, що допускаються санітарними нормами.

Видалення продуктів згоряння палива передбачається за допомогою двох газоходів та двох димових каналів. Димові гази виводяться вище конька даху на 2м.

 

5.3.1 Вихідні дані:

- висота димового каналу - ;

- теплопродуктивність котла  - ;

- нижча теплота згоряння палива Q_н^р=35900 кДж/м³;

5.3.2  Витрата природного газу на  один котел, м³/с:

                                                                                                (5.11)

.

5.3.3  Масова витрата сухих продуктів згоряння, :

,                                     (5.12)

.

5.3.4 Масова витрата вологих продуктів згоряння, :

,                                       (5.13)

.

5.3.5  Масова витрата продуктів згоряння за одним котлом, кг/с:

,                                              (5.14)

5.3.6 Розрахунок аеродинамічного опору і самотяги

Рис. 10 – Схема розміщення котла, газоходу та димового каналу

 

5.3.6.1 Опір газоходу

Аеродинамічний опір газоходу, Па:

,      (5.15)

де  - опір тертя, Па;

     - місцеві опори, Па.

Приймаємо, що потік димових газів ізотермічний. Тоді опір тертя, Па:

,      (5.16)

де  - динамічний тиск (швидкісний напір), Па;

     - коефіцієнт опору тертя, що залежить від відносної шорсткості стінок каналу та числа Рейнольдса;

     - довжина газоходу, ;

    - діаметр газоходу, з паспорту котла .

Швидкість газів, м/с:

,      (5.17)

.

Число Рейнольдса:

,      (5.18)

де  - коефіцієнт кінематичної в’язкості димових газів, [4].

.

Приймаю, що поверхня газоходів достатньо гладка, тоді по [5] знаходжу:

.

Швидкісний напір по [5]:

.

.

Місцеві опори, Па:

,     (5.19)

де  - коефіцієнт місцевого опору, що залежить від геометричної форми ділянки.

Коефіцієнти місцевих опорів [5]:

- поворот на 45º без зміни перетину - ;

- поворот на 90º зі зміною перетину і форми - ;

.

 

5.3.6.2 Опір димового каналу:

 

Аналогічно до розрахунку аеродинамічного  опору газоходу, опір димового каналу:

;

,

де  – довжина димового каналу;

      - еквівалентний діаметр димового каналу;

    - швидкісний напір[5];

    по [5].

.

На даній ділянці  - коефіцієнт місцевого опору коробу для золошлаковидалення.

 

5.3.6.3 Сумарний аеродинамічний опір, Па:

,    (5.20)

 

5.3.6.4 Самотяга, Па:

,    (5.21)

де Н=14м – відстань по вертикалі  між серединами кінцевого та початкового  перетину димового каналу;

     - приведена питома вага димових газів при 760 мм рт. ст. і 0ºС (по [5] в залежності від );

     - середня температура газового потоку на даній ділянці;

     1,2 – питома вага  навколишнього повітря при 760 мм рт. ст. і температурі 20ºС, кг/м³.

 

5.4 Охорона навколишнього середовища

 

Шкідливі  речовини, що знаходяться в димових газах, впливають на людину, тваринний і рослинний світ, завдають шкоди промисловим і житловим об'єктам.

У зв'язку з цим боротьба за чистоту  повітряного басейну і поліпшення санітарно-гігієнічних умов промислових міст і робочих селищ є досить актуальною задачею.

Зробимо розрахунок викидів шкідливих речовин.

 

5.4.1 Вихідні дані

а) витрата палива на один котел ;

б) нижча теплота згоряння палива Q_н^р=35900 кДж/м³;

 

5.4.2 Секундний викид оксидів азоту (у перерахуванні на його диоксид)

             ,                  (5.22)

де  - коефіцієнт, що враховує кількість  палива, що спалюється, і спосіб золо-шлаковидалення; для природного газу ;

- коефіцієнт, що враховує конструкцію пальника; для вентиляторних пальників ;

k – коефіцієнт, що характеризує вихід оксидів азоту на 1000 кг спаленого умовного палива, кг/т.

Для водогрійних котлів

,                                          (5.23)

де  =0,135МВт=0,116 Гкал/ч – фактична теплопродуктивність котельні;

=0,125  Гкал/ч – номінальна теплопродуктивність котельні;

,

- втрати теплоти від механічного неповного згорання при спалюванні природного газу; .

.

5.4.3 Розрахунковий викид шкідливих речовин через димові канали, г/с

.

5.4.4 Мінімальна висота димового каналу, м, що задовольняє умовам розсіювання шкідливих викидів в атмосферу,

,                                       (5.24)

де  А – коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації; для території України А=160;

n та m – коефіцієнти, що враховують умови виходу димових газів з устя труби, при швидкості продуктів згоряння на виході з димаря W<15м/с  m=1 і n=1;

ГДК – гранично допустима концентрація шкідливих речовин; для оксидів азоту ГДК=0,085мг/м³ за  СН 245-71;

z – кількість димарів; z=1;

V – об'ємна витрата димових газів при температурі та густині .

,                                                (5.25)

.

- різниця між температурою  шкідливих речовин, що викидаються,  і середньою температурою найбільш теплого місяця опівдні

      (5.26)

.

.

Як  показують розрахунки, висота димового каналу  H=14 м задовольняє умовам розсіювання шкідливих викидів.

 

6 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗРАХУНОК

 

Задача техніко-економічного розрахунку - порівняння двох варіантів  теплопостачання:

1. теплопостачання  адміністративного приміщення в смт Розовка від автономної котельні;
2. теплопостачання адміністративного приміщення в смт Розовка від ТЕЦ.

 

6.1 Розрахунок капіталовкладень в автономну котельню:

 

6.1.1 Загальна вартість обладнання

Загальна вартість обладнання котельні оберемо з комерційної пропозиції .

                                              (6.1)

де  – вартість блоку обладнання, грн.

      - курс євро;

 

6.1.2 Витрати на монтаж обладнання

,                                           (6.2)

 

6.1.3 Транспортні витрати на доставку обладнання

,                                         (6.3)

 

6.1.4 Непередбачені витрати

,                                  (6.4)

 

 

6.1.5 Капітальні вкладення в автономну котельню

,                                    (6.5)

 

6.2 Розрахунок річних експлуатаційних витрат

 

6.2.1 Витрати на паливо

,                                              (6.6)

де  – витрата природного газу на котли за рік, тис.м³/рік;

     – вартість природного газу, грн/тис.м³.

 

6.2.2 Витрати на електроенергію

,                                             (6.7)

де     – річна витрата електроенергії ;     

    – вартість одиниці електроенергії

 

6.2.3 Амортизаційні відрахування

,                                                (6.8)

де  – капітальні вкладення в котельню,  грн/рік.

 

6.2.4 Витрати на ремонт

,                                          (6.9)

 

6.2.5 Інші витрати

,                                   (6.10)