Дипломная работа: Модернизация системы центрального теплоснабжения п. Петровское Приозерского района Ленинградской области

Дипломная работа: Модернизация системы центрального теплоснабжения п. Петровское Приозерского района Ленинградской области

Первое высшее техническое учебное заведение России
Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II

Выполнил: Мальцев А.Е.,
студент энергетического факультета группы ТЭ-21

Руководитель работы: Яковлев П.В.,
к.т.н., профессор

Выбор темы выпускной квалификационной работы был обоснован плохим состоянием дел настоящей системы теплоснабжения п. Петровское. Вероятно, при подключении потребителей тепловой энергии расчетов не проводилось, а присоединение к нагрузке происходило по достаточному давлению в трубопроводах. Дело в том, что несмотря на близкое расстояние от источника, качество теплоснабжения абонентов, расположенных на тупиковой ветви на улице Зоотехническая не соответствует нормам, а температура горячей воды на вводе в здание детского сада превышает нормативную. Также после анализа исходных тепловых сетей выяснилось, что их износ составляет более 60 %, что также является проблемой данной системы теплоснабжения и требует её устранения.

В связи с этим целью работы является проведение мероприятий по модернизации системы централизованного теплоснабжения п. Петровское. Для её достижения необходимо решить ряд задач:

• Выполнить гидравлический и тепловой расчеты исходных тепловых сетей;
• Проанализировать расчеты и предоставить визуальные результаты;
• Предложить решения по устранению найденных недостатков;
• Вычислить экономический эффект и срок окупаемости проекта;
• Сделать выводы по проделанной работе.

Для успешного выполнения поставленных задач необходимо воспользоваться следующими основными нормативными документами, такими как: территориальные строительные нормы, строительные нормы и правила, федеральные единичные расценки и др.

• ТСН 23-356-2004. Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормативы по энергопотреблению и теплозащите. – СПб.: Комитет по строительству правительства Ленинградской области, 2004. – 36 с.;
• СНиП 41-02-2003. Строительные нормы и правила. Тепловые сети. – М.: Минрегион России, 2003. – 72 с.;
• РД-7-ВЭП. Расчет систем централизованного теплоснабжения с учетом требований надежности. – М.: Минэнерго России, 2000. – 24 с.;
• СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий. – М.: Госстрой СССР, 1985. – 72 с.;
• ФЕР 81-02-24-2001. Федеральные единичные расценки на строительные и специальные строительные работы. Сборник 24. Теплоснабжение и газопроводы – наружные сети. – М.: Минстрой России, 2001. – 96 с.

П. Петровское является административным центром петровского сельского поселения и располагается в 60 км от районного центра г. Приозерска. Численность населения на 2022 составляет 1333 человека.

Источник теплоснабжения – твердотопливная котельная с установленной мощностью 6 Гкал/час, обеспечивающая тепловой энергией среднеэтажную застройку населенного пункта.

В качестве основного топлива используется щепа. Резервным топливом является уголь.

Система теплоснабжения– четырехтрубная. Система отопления – двухтрубная, с зависимым подключением потребителей, система ГВС – с циркуляцией и открытым водозабором.

Температурный график тепловой сети системы отопления – 95/70℃. Регулирование – качественное, обеспечивающее подмес воды из обратной линии в прямую.

В результате наладочного расчета с учетом тепловых потерь, исходной тепловой сети было обнаружено, что у пяти потребителей, на тупиковой ветви, при расчетной температуре наружного воздуха для расчета системы отопления температура воздуха внутри отапливаемых помещениях ниже расчетной. Это связано с низкой расчетной нагрузкой на отопление у потребителей, а именно: 0,042 Гкал⁄ч, вследствие чего через это ответвление проходит низкий расход сетевой воды, 1,97 т⁄ч. По ходу движения по трубопроводам от ТК-1 до абонентов, теплоноситель с низкой скоростью 0,07 м⁄с успевает остыть до температур, недостаточных для обеспечения температурного графика системы отопления потребителей 80/70. Как можно заметить из таблицы, у всех абонентов на вводе температура теплоносителя в обратной магистрали не соответствует 70С, а у последних двух температура теплоносителя в подающей магистрали не достигает 80С.

Температурные показатели по адресам

Адрес абонента	Температура на входе в потребитель, τ₁, ℃	Температура на выходе из системы отопления, τ₂, ℃
ул. Зоотехническая, д. 2	90,3	69,5
ул. Зоотехническая, д. 4	86,8	66,4
ул. Зоотехническая, д. 6	83,8	63,7
ул. Зоотехническая, д. 8	78,6	59,2
ул. Зоотехническая, д. 10	74,4	52,6

В связи с этим, было принято решение закольцевать тупиковую ветвь на ул. Зоотехническая с участком тепловой сети на ул. Тихая, а именно соединить узел 4а с узлом 7. После реконструкции участка тепловой сети скорость теплоносителя через тупиковую ветвь увеличилась до 0,37 м⁄с, а температура внутреннего воздуха внутри проблемных абонентов стала равна расчетной.

Как видно из графика падения температур, тепловые потери в трубопроводах тупиковой ветви значительно снизились, а температуры теплоносителя в подающей и обратной магистралях на вводе конечного абонента достаточны для обеспечения потребителей температурным графиком 80/70.

Как можно заметить из температурного графика, построенного для конечного абонента тупиковой ветви, при расчетной температуре наружного воздуха tₒ = -25℃, расчетная температура воздуха внутри отапливаемых помещений после реконструкции достигается при температуре теплоносителя в подающем трубопроводе τ₁ = 89℃, вместо τ₁ = 107℃ изначальной тепловой сети, что соответствует температурному графику сети 95/70.

Помимо этого, после реконструкции повысилась надежность тепловой сети. В качестве примера приводится информация по детскому саду, как по потребителю I категории. Данное решение позволило увеличить коэффициент безотказности абонента с 0,38 до нормативного – 0,99, другими словами на отрезке 100 лет количество отказов сократилось с 62 до 1.

Согласно СНиПу «Внутренний водопровод и канализация зданий», температуру горячей воды на выходе из водоразборной арматуры для открытых систем ГВС необходимо принимать не ниже 60℃ и не выше 75℃, а в помещениях детских дошкольных учреждений температура горячей воды не должна превышать 37℃.

Как можно заметить, у детского сада температура горячей воды не соответствует нормативной. Рекомендуется рассмотреть подключение детского сада к системе ГВС по закрытой схеме и установить на вводе в здание абонента пластинчатый теплообменник с регулятором температуры, который изменяет расход греющей воды в ТО в зависимости от температуры воды, поступающей потребителю. Также это мероприятие повысит качество горячей воды на выходе из водоразборной арматуры.

По причине высокого износа тепловых сетей было принято решение выполнить конструкторский расчет и заменить все ветхие трубопроводы на новые с оптимальными диаметрами.

После расчета выяснилось, что диаметры большинства теплопроводов оказались завышенными, а замена старых труб на новые с меньшими диаметрами требует меньших капитальных затрат на их закупку и монтаж.

Для сравнения гидравлического режима исходной тепловой сети и после реконструкции построим пьезометрический график участка от источника теплоты до конечного абонента по адресу ул. Шоссейная, 40а.

Несмотря на уменьшение диаметров большинства теплопроводов, сократился располагаемый напор на выходе из источника на 7 м, что снизит эксплуатационные затраты в ходе эксплуатации обновленной тепловой сети. Располагаемый напор у конечного потребителя увеличился на 2 м, которого также достаточно для нормальной циркуляции воды в системе отопления трехэтажного абонента высотой 10 м, а давления в обратном трубопроводе достаточно, чтобы избежать опорожнения системы.

Сравнив капитальные затраты на замену трубопроводов до анализа и расчета исходной тепловой сети и после, можно вычислить единоразовую экономию. Эти денежные средства целесообразно направить на подготовку помещения для размещения ИТП, приобретение пластинчатого теплообменного аппарата и другого оборудования для подключения детского сада к нагрузке ГВС по закрытой схеме.

Также после реконструкции тепловой сети выяснилось, что тепловые потери в трубопроводах сократились почти в 2 раза, а именно с 0,415 Гкал/час до 0,223 Гкал/час, что позволило получить годовой экономический эффект, равный чуть более 2,5 млн руб.

Индекс прибыльности принимает значение больше единицы, т.е. проект рекомендуется к реализации, а срок окупаемости с учетом ставки дисконтирования составляет 11 лет.

В завершении хочется отметить, что в ходе разработки проекта был предложен ряд мероприятий, позволивший:

• улучшить качество теплоснабжения пяти абонентов, расположенных на тупиковой ветви,
• значительно повысить надежность теплоснабжения потребителя первой категории,
• обновить ветхие тепловые сети,
• защитить детей от температуры горячей воды, превышающей нормативную.

Спасибо за внимание!

Скачать презентацию