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某市生活管理處采暖系統(tǒng)節(jié)能改造工程簡析1

2008-03-25 09:34    【  【打印】【我要糾錯】

  我設計的題目是滄州市某生活管理處采暖系統(tǒng)的節(jié)能改造工程。這個集中供熱系統(tǒng)的采暖面積是33.8萬平方米 .通過計算可知,該系統(tǒng)每年至少可節(jié)煤5000噸。換句話說,30%多的能量被浪費了。如果我的設計被采納,這個管理處每年可以節(jié)約大約一百萬元的經(jīng)費(如果煤價是200元/噸)。而我所做的僅僅是裝調節(jié)閥,平衡并聯(lián)管路阻力;安裝溫度計,壓力表,對采暖系統(tǒng)進行監(jiān)控;換掉了過大的循環(huán)水泵和補給水泵;編制了鍋爐運行參數(shù)表。

  原始資料

  1. 供熱系統(tǒng)平面圖,包括管道走向、管徑、建筑物用途、層高、面積等。

  2. 鍋爐容量、臺數(shù)、循環(huán)水泵型號及臺數(shù)等。本系統(tǒng)原有15噸鍋爐三臺,啟用兩臺;10噸鍋爐三臺,啟用一臺;配有12SH-9A型160KW循環(huán)水泵三臺,啟用兩臺。

  3. 煤發(fā)熱量為23027KJ/kg(5500kcal/kg)。

  4. 煤耗量及耗煤指標,由各系統(tǒng)資料給出。采暖面積:33.8萬m2;單位面積煤耗量:39.54kg/m2?年。

  5. 氣象條件:滄州地區(qū)的室外供熱計算溫度是-9℃,供熱天數(shù)122天,采暖起的平均溫度-0.9℃。

  6. 鍋爐運行平均效率按70%計算。

  7. 散熱器以四柱為主,散熱器相對面積取1.5.

  8. 系統(tǒng)要求采用自動補水定壓。

  設計內(nèi)容1.熱負荷的校核計算《節(jié)能技術》設計屬集中供熱系統(tǒng)的校核與改造。鑒于設計任務書所提供的原始資料有限,擬采用面積熱指標法進行熱負荷的概算。

  面積熱指標法估算熱負荷的公式如下:

  Qnˊ= qf × F / 1000 kW

  其中:Qnˊ—— 建筑物的供暖設計熱負荷,kW;

  F —— 建筑物的建筑面積,㎡;

  qf —— 建筑物供暖面積熱指標,W/㎡;它表示每1㎡建筑面積的供暖設計熱負荷。

  因此,為求得建筑物的供暖設計熱負荷Qnˊ,需分別先求出建筑物供暖面積熱指標qf 和建筑物的建筑面積F.

  1.1 熱指標的選擇

  由《節(jié)能技術》附表查得:住宅的熱指標為46~70W/㎡.

  我們知道,熱指標與建筑物所在地的氣候條件和建筑類型等因素有關。根據(jù)建筑物的實際尺寸,假定一建筑模型,使用當?shù)氐臍庀筚Y料,計算出所需熱指標。這樣可以使熱指標接近單位面積的實耗熱量,以減小概算誤差。

  建筑模型:長30米,寬10米,高3.6米。普通內(nèi)抹灰三七磚墻;普通地面;普通平屋頂。東、西及北面均無窗,南面的窗墻面積比按三比七。不考慮門的耗熱量。

  注:考慮到簡化計算熱指標時,選用的建筑模型忽略了門的耗熱量,東窗、西窗和北窗的耗熱量,且業(yè)主有安裝單層窗戶的可能性,還考慮到室外管網(wǎng)熱損失及漏損,為使概算熱指標接近實際情況,樓層高度取值適當加大;本設計若無特殊說明,資料即來源于《供熱工程》;若無滄州的數(shù)據(jù),則取與之毗鄰的天津市的資料進行計算。

  1.1.1 冷風滲透耗熱量Q′2的計算

  根據(jù)附錄1-6,滄州市的冷風朝向修正系數(shù):南向n = 0.15.

  按表1-7,在冬季室外平均風速vpj = 2.8 m/s下,雙層木窗冷風滲透量L = 3.58 m3/m·h.窗墻面積比按三比七,若采用尺寸(寬×高)為1.5×2.0,帶上亮的三扇兩開窗,應有窗戶11個。而每個窗戶可開啟部分的縫隙總長為13米。那么南向的窗戶縫隙總長度為11×13 = 143 m.

  V = L×l×n = 2.2×143×0.15 = 42.04 m3/ h

  冷風滲透耗熱量Q′2等于:

  Q′2= 0.278Vρwcp( tn- t′w)

  = 0.278×42.04×1.34×1×[18-(-9)]

  = 423 W

  1.1.2 圍護各部分耗熱量Q′的計算

  將所選建筑模型分成頂棚,墻體及窗,地面三部分,分別求其耗熱量。 有關計算請參見“耗熱量計算表”。

  Q′頂棚 = 6885 W

  Q′墻體及窗 = 12340 W

  Q′地面 = 2701 W

  1.1.3 不同層高的熱指標:

  一層:q1 =(2701+12340+6885)/ 300 = 73 W/㎡

  二層:q2 =(2701+12340×2+6885)/ 600 = 57 W/㎡

  三層:q3 =(2701+12340×3+6885)/ 900 = 52 W/㎡

  四層:q4 =(2701+12340×4+6885)/ 1200 = 49 W/㎡

  說明:四層以上的建筑物,為保險起見,其熱指標按四層的取值。

  1.1.4 各用戶的計算流量

  流量計算公式:

  GL = 0.86×∑Q /(tg-th) Kg /h

  其中:GL —— 流量,Kg /h;

  ∑Q —— 熱負荷,W;

  tg、th —— 供回水溫度,℃。

  說明:在選擇概算熱指標時已經(jīng)考慮室外管網(wǎng)熱損失及漏損,故在此不再考慮此系數(shù)

  2.外網(wǎng)水力平衡的計算與較核這部分的計算已經(jīng)列于水力計算表中,在此只給出扼要的計算說明。

  2.1 外網(wǎng)的編號

  由于本工程的管段較多,若從1開始,順次遞增編完所有的管段,其最后的一個管段編號會很大。而且,從鍋爐房出來的是六根管,如此編號,各管始末段不直觀,不利于水力計算。

  因此,從鍋爐房出來的六根管,各個均由1開始順次遞增編號,分別用圓形、斜三角形、三角形、菱形、方形和多邊形圈住管段編號并命名為圓形環(huán)路、斜三角形環(huán)路、三角形環(huán)路、菱形環(huán)路、方形環(huán)路和多邊形。

  2.2 比摩阻的計算

  《節(jié)能技術》中給出了計算公式為:

  R = 0.00688×0.00050.25×G2 /(U1×D0.25)

  其中:R —— 比摩阻,Pa/m;

  G —— 流量,Kg /h;

  U1 —— 水的密度。近似取100℃時的值:958.38Kg /m3;

  D —— 管徑,m.

  2.3 沿程阻力的計算

  《節(jié)能技術》中給出的計算公式為:

  R = H×L

  其中:R —— 沿程阻力,Pa;

  H —— 比摩阻,Pa/m;

  L —— 管段長度,m.

  2.4 管段阻力公式:

  《節(jié)能技術》中給出了計算公式為:

  R = H×L(1+α)

  其中:R —— 沿程阻力,Pa;

  H —— 比摩阻,Pa/m;

  L —— 管段長度,m.

  α —— 局部阻力系數(shù)。局部阻力與沿程損失的比例百分數(shù),一般取α = 0.3 .

  對比2.2和2.3 中的兩個公式,可得出以下關系式:

  R管段 = 1.3×R沿程

  2.5 用戶阻力的確定

  按照指導老師給出的經(jīng)驗值(采暖面積為4000㎡的用戶壓頭取2m水柱,2000㎡的取1m),結合實際情況稍做擴展,用戶壓力按以下原則選。
      個別采暖面積大于5000㎡的,其用戶壓頭按以上表格類推。末端用戶的用戶壓頭按上表的1.5倍選取。

  2.6 環(huán)路的阻力計算

  各環(huán)路的總阻力等于用戶阻力和供回水管路的阻力之和,即:

  R環(huán) = 2×R沿程 + R用戶

  2.7 并聯(lián)管路的水利平衡

  一般來說,兩個管路并聯(lián)時,其各自的阻力是不相同的,需要進行水利平衡計算,阻力較小的管路剩余壓力即為兩管路阻力之差。剩余壓力可用調壓孔板消耗掉,孔板公式:

  d = 3.56×(G×1000)0.5 / Y0.25

  其中:d —— 孔板直徑,mm;

  G —— 管段計算流量,t /h;

  Y —— 調壓孔板需要消耗的剩余壓頭。

  3.鍋爐運行臺數(shù)及容量選擇匹配3.1 鍋爐容量的確定

  通過熱負荷的計算,已經(jīng)求得總熱負荷為18.2 MW.根據(jù)《供暖通風與空調工程設計資料大全》公式3-1.1,鍋爐用于采暖時,其容量公式為:

  D = k0×k1×D1

  其中:D —— 采暖容量,W;

  k0 —— 室外管網(wǎng)熱損失及漏損系數(shù)。此項多因用戶不熱放水或使用管網(wǎng)熱水造成,已在概算熱指標中以考慮,故此系數(shù)取1;

  k1 —— 采暖熱負荷同時使用系數(shù),查表應取1;

  D1 —— 最大設計熱負荷,W.

  將數(shù)據(jù)代入以上公式:

  D = k0×k1×D1 = 1×1×18.2 = 18.2 MW 3.2 鍋爐臺數(shù)的確定

  1噸的鍋爐相當于0.7MW.欲達到18.2MW的熱容,需要鍋爐的噸位是:

  n = 18.2 / 0.7 = 26 t

  現(xiàn)有15噸鍋爐兩臺,10噸鍋爐三臺?紤]到方便鍋爐的運行與維修,最好使用同一型號的鍋爐。即:運行兩臺15噸鍋爐,或三臺10噸鍋爐均可。但是,一般說來,較大的鍋爐效率高,故最大熱負荷時擬運行兩臺15噸鍋爐。其它鍋爐作為備用或運行調節(jié)時再用。

  4.循環(huán)水泵容量及臺數(shù)的確定4.1 循環(huán)水泵流量的確定

  在水力計算中,已經(jīng)計算出了總流量:

  G = 625 t /h

  4.2 循環(huán)水泵揚程的確定

  由水力計算,已經(jīng)計算出了最不利環(huán)路為圓形編號的環(huán)路。其室外管網(wǎng)與末端用戶的阻力之和為26 m .

  4.3 循環(huán)水泵的選擇

  原12Sh-9A型160 KW的循環(huán)水泵流量、揚程均過大,應換為一臺12Sh-19A型90 KW的循環(huán)水泵,原12Sh-9A型160 KW的循環(huán)水泵可作為備用泵。兩種型號的水泵參數(shù)如下:
        做出12Sh-19A型90 KW的循環(huán)水泵的水泵特性曲線,當流量為 625 t /h時,揚程是28.8m,滿足要求。循環(huán)水泵稍有余量,有利于當管網(wǎng)水力失調時,保障末端用戶的正常供熱。應當說明的是,此時水泵運行在高效區(qū)偏左。

  未完,見下文……

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