Проектирование системы теплоснабжения жилого микрорайона, расположенного в г. Брянск

Таблица 7. Техническая характеристика насоса

Подача, м3/ч	41
Напор, м. вд. ст.	45
Количество, шт	3
Мощность электродвигателя, кВт	11

Циркуляционный насос системы  горячего водоснабжения.

Циркуляционные насосы выбираются в соответствии с расходом сетевой  воды на горячее водоснабжение (12,289 кг/c = 44,24 т/ч). Выбираем два насоса CP-65-4700/A/BAQE/11 (1-рабочих, 1-резервный).

Таблица 8. Техническая характеристика насоса

Подача, м3/ч	46
Напор, м. вд. ст.	45
Количество, шт	2
Мощность электродвигателя, кВт	11

Насосы котловые.

Котловые насосы выбираются в соответствии с расходом воды котельного контура (26,634 кг/c = 95,88 т/ч). Выбираем два насоса CP-80-1400/A/BAQE/2,2 (2-рабочих).

Таблица 9. Техническая характеристика насоса

Подача, м3/ч	48
Напор, м. вд. ст.	12
Количество, шт	2
Мощность электродвигателя, кВт	2,2

Подпиточный насос внутреннего контура.

Подпиточные насосы выбираются в соответствии с расходом воды на подпитку внутреннего  контура (0,173 кг/c = 0,623 т/ч). Выбираем два  насоса KVC 35/30 T (1-рабочий, 1-резервный).

Таблица 10. Техническая характеристика насоса

Подача, м3/ч	1
Напор, м. вд. ст.	40
Количество, шт	2
Мощность электродвигателя, кВт	0,45

Подпиточный насос наружного контура.

Подпиточные насосы выбираются в соответствии с расходом воды на подпитку наружного  контура (0,527 кг/c = 1,89 т/ч). Выбираем два  насоса KVC 20/80 T (1-рабочий, 1-резервный).

Таблица 11. Техническая характеристика насоса

Подача, м3/ч	2
Напор, м. вд. ст.	28
Количество, шт	2
Мощность электродвигателя, кВт	0,55

Насос сырой воды.

Насос сырой воды выбирается в соответствии с расходом сырой воды (0,7 кг/c = 2,52 т/ч). Выбираем два насоса KVC 20/80 T (1-рабочий, 1-резервный).

Таблица 12. Техническая характеристика насоса

Подача, м3/ч	2,6
Напор, м. вд. ст.	28
Количество, шт	2
Мощность электродвигателя, кВт	0,55

Таким образом, на котельной установлено 2 водогрейных котла «КВа-2,0», 2 горелочных устройства, а также другое вспомогательное оборудование. Насосное оборудование: 2 котловых насоса с подачей 48 м³/ч, 3 циркуляционных насоса системы отопления и вентиляции подачей 41 м³/ч, 2 насоса системы горячего водоснабжения подачей 46 м³/ч, 2 насоса подпитки внутреннего контура подачей 1 м³/ч, 2 насоса подпитки наружного контура подачей 2 м³/ч и 2 насоса сырой воды подачей 2,6 м³/ч. Сетевая вода нагревается в двух пластинчатых теплообменниках HH41-TK, а вода в системе ГВС в двух аналогичных теплообменных аппаратах HH14-TK.

5. Расчет системы газоснабжения

5.1 Расчет потребности  газа

Определение теплофизических  характеристик и свойств газа

При известном составе газообразного  топлива теплофизические характеристики его определяются по свойствам простых  газов - компонентов смеси. По заданному  газопроводу Брянск - Москва имеем  следующий состав газа: СН₄ - 92,8%; С₂Н₆ - 3,9%; С₃Н₈ - 1,1%; С₄Н₁₀ - 0,4%; С₅Н₁₂ - 0,1%; СО₂ - 0,1%; N₂ - 1,6%.

Плотность газового топлива в нормальных условиях сосм, кг/м3, находится по формуле:

,

где - плотность i-го компонента смеси при нормальных условиях, кг/м³;

- объемное процентное содержание i-го компонента в газовой смеси,%.

Определяем плотность газовой  смеси:

кг/м³

Низшая объемная теплота сгорания сложных газов , кДж/м³, рассчитывается по составу газообразного топлива и теплоте сгорания компонентов:

,

кДж/м³

Концентрационные пределы воспламенения  для смесей горючих газов определяем по формуле:

где - нижний или верхний предел воспламенения смеси с балластными  примесями, об.%;

- нижний или верхний предел  воспламенения горючей части  смеси, об.%;

- содержание балластных примесей () в газообразном топливе, доли единицы.

Для определения пределов воспламенения  находим состав горючей части  газа без балластных примесей по формуле:

об.%

об.%

об.%

об.%

об.%

об.%

где - нижний или верхний предел воспламенения i-го компонента газовоздушной смеси, об.%.

Используя данные из таблицы 1, находим  нижний и верхний пределы воспламенения  горючей части газа:

об.%

об.%

Теперь находим пределы с  учетом балластных примесей:

об.%

об.%

Теоретическое количество сухого воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м³ природного газа, , м³/м³, составляет:

где - объемное процентное содержание углеводородов, входящих в состав газовой  смеси,%;

- соответственно число атомов  углерода и водорода в каждом  углеводороде;

- объемное процентное содержание  сероводорода в газовом топливе,%.

м³/м³

Теоретический расход влажного воздуха, на объем содержащихся в нем водяных  паров:

где - влагосодержание воздуха, г/м³;

0,00124 - объем 1 г водяного пара, м³/г.

Содержание водяных паров в  воздухе при и составляет г/м³. Тогда теоретический расход влажного воздуха равен:

м³/м³

Вследствие несовершенства смешения горючих компонентов с окислителем  в процессе горения топочные процессы ведутся с некоторым избытком воздуха (для исключения химической неполноты сгорания), поэтому действительное количество воздуха, , м³/м³, необходимого для сжигания газа составит:

где - коэффициент избытка воздуха. Его величина зависит от условий  смесеобразования газа и воздуха  и обычно принимается в пределах 1,05…1,2.

Принимаем .

м³/м³

Количество углекислого газа, образующегося  при сгорании 1м³ газообразного топлива, м³/м³, зависит от содержания углерода в компонентах смеси и в балласте топлива:

где - объемное процентное содержание углекислого газа в составе смеси,%.

м³/м³

Объем водяных паров в продуктах  сгорания составит:

где - влагосодержание газа, г/м³;

м³/м³

Количество кислорода в продуктах  сгорания:

м³/м³

Количество азота в продуктах  сгорания:

м³/м³

Полный объем продуктов сгорания 1 м³ рассматриваемого газа составит:

м³/м³

Основные характеристики некоторых  простых газов, входящих в состав природных газов, которые необходимы при определении свойств газовой  смеси, приведены в табл. 13.

Таблица 13. Основные характеристики газов, входящих в состав природных газов

Показатель	Метан	Этан	Пропан	Бутан	Пентан	Углекислый газ	Азот
Химическая формула	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	СО2	N2
Плотность при нормальных условиях	0,717	1,356	2,004	2,702	3,457	1,977	1,251
Теплота сгорания, кДж/м3 высшая QВ низшая QН	39930 35760	69690 63650	99170 91140	128500 118530	158000 146180	- -	- -
Пределы воспламенения в  смеси с воздухом, об.% нижний верхний	5,0 15,0	3,0 12,5	2,0 9,5	1,7 8,5	1,35 8,0	- -	- -

Определение расхода газа потребителям

Расход газа котельными определяется по выявленным затратам теплоты, кВт, на отопление жилых  и общественных зданий Q_о, вентиляцию общественных зданий Q_в и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий Q_гв. Общая теплопроизводительность блочно - модульной котельной составляет

.

Для покрытия расчетной тепловой нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее  водоснабжение, установим в котельной  два водогрейных котла серии  Ква номинальной производительностью 2,0 МВт и температурой воды на выходе из котла до 95°С.

Максимальный часовой расход газа котельной находится по формуле:

Годовой расход газа определяется по годовому отпуску теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение:

Расчетный расход газа V_p, м³/ч, на коммунально - бытовые нужды находим как долю годового расхода:

V_р=К_m•V_год

где К_m - коэффициент часового максимума.

Годовой расход газа V_год, м³/год, на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды равномерно распределенными потребителями определяем по выражению:

V_год=N•n•x•Q_год/Q_н

где N - численность населения, чел.;

n - число расчетных потребителей на 1 тыс. жителей;

х - степень охвата газоснабжением в долях единицы;

Q_год - нормативный расход газа в тепловых единицах на хозяйствено-бытовые и коммунальные нужды, кДж/год.

Величина коэффициента часового максимума  зависит от общего числа жителей, снабжаемых газом в зоне действия ГРПШ.

Степень охвата газоснабжением принимаем  х=1 (100%), 360 - число дней работы предприятий  общественного питания за год.

По нормативным расходам газа Q_год кДж/год определяем годовой и расчетный расходы газа на жилые и общественные здания, затем, в зависимости от числа жителей, принимаем коэффициент часового максимума K_m.

Нагрузка ГРПШ определяется как  сумма расчетных расходов газа по всем видам потребления.

Годовой расход газа на жилые здания равен:

.

5.2 Подбор оборудования  для ГРУ котельной и выбор  ГРПШ

Исходными данными для подбора  оборудования ГРУ являются:

- расчетный расход газа котельной V_р, м³/ч, (известен из расчета нагрузок потребителей);

- давление газа на вводе в  ГРУ P_вх, МПа;

- плотность газа ;

- давление газа перед горелками P_гор, Па (для котлов мощностью от 2 МВт принимается 50 кПа).

Выбор фильтра

Фильтры газовые (ФВ) в ГРУ  предназначены для очистки газа от пыли, смолистых веществ, нафталина  и других твердых частиц. Отсутствие в очищенном газе твердых частиц или уменьшение их количества до возможного минимума позволяет повысить плотность  запорных устройств, включая арматуру перед агрегатами, горелками и  приборами, ПЗК, ПСУ и регулирующих органов регуляторов давления, а  также увеличить межремонтное время  для этих устройств.

К установке в ГРУ  принимается газовый фильтр ФВ - 100. Выбранный фильтр будет надежно  эксплуатироваться при данном расходе  проходящего газа, т.к. отклонение расхода  газа находиться в пределах допустимой пропускной способности газового фильтра.

Выбор газового счетчика

Для измерения расхода  газа в ГРУ устанавливают турбинные  газовые счетчики СГ. При выборе счетчика необходимо знать расход при  рабочих условиях, который определяется по формуле:

где рабочее давление газа перед  счетчиком, МПа;

среднее значение рабочей температуры  газа, ;

атмосферное давление.

Рабочее давление газа перед счетчиком  определяется:

По полученному расходу выбираем счетчик СГ 16 - 400.

Выбор регулятора давления

Регуляторы давления (РД) являются основным элементом ГРУ, предназначенным  для автоматического понижения  давления газа от начального (входного) до расчетного (выходного) давления и  поддержания последнего в заданном диапазоне независимо от изменения  расхода газа и колебания входного давления в определенных пределах. Конструктивное исполнение и размеры регуляторов определяются условиями их эксплуатации, расчетной пропускной способностью, входным и выходным давлением, характеристикой регулируемого объекта (системы газопроводов).

Выбор регулятора производят из условия, что его пропускная способность  должна быть на 15 … 20% больше максимального  часового расхода газа потребителем. Это означает, что регулятор будет  загружен при максимальном газопотреблении не более чем на 80%, а при минимальном потреблении газа - не менее чем на 10%.

Проверим отношение давления газа на входе и выходе из РД:

Таким образом, перепад давлений считаем  критическим. Предварительная пропускная способность РД:

где, - паспортный расход газа через регулятор, Нм³/ч;

- паспортный перепад давления на регуляторе, Па;

- паспортное давление за РД, Па.

Для установки примем регулятор  прямого действия с усилителем (пилотом), который за счет своего перемещения  под воздействием энергии транспортируемого  газа высокого потенциала предохраняет разрушение мембраны при повышенных давлениях, и создает такой перепад  давления, который создает усилие, необходимое для перемещения  регулирующего органа, т.е. преобразуя выходное давление. Примером таких  регуляторов прямого действия являются регуляторы давления блочные конструкции  Казанцева (РДБК), обеспечивающие неравномерность  выходного давления, в несколько  раз меньшую, чем РДУК2.

Выбираем пропускную способность  регулятора: при входном давлении газа равному . Устанавливаемый регулятор РДБК1-50-35 с характерными размерами: L = 350 мм, D = 466 мм, H = 450 мм.