- •Городского хозяйства
- •060800 – Экономика и управление на предприятии городского хозяйства Санкт-Петербург
- •Isbn сПбГиэу, 2005
- •Часть I. Технологии санитарного благоустройства городов 9
- •Глава 1. Основы благоустройства городов 9
- •Глава 2. Городские улицы и дороги 25
- •Глава 3. Строительство и ремонт улиц и дорог 43
- •Глава 4. Санитарная очистка и уборка населенных мест 48
- •Глава 6. Система теплоснабжения города 242
- •Глава 7. Система электроснабжения городов 261
- •Введение
- •Часть I. Технологии санитарного благоустройства городов Глава 1. Основы благоустройства городов
- •1.1. Рост городов и развитие систем жизнеобеспечения
- •1.2. Характеристика систем жизнеобеспечения
- •1.3. Планировочная структура и функциональное зонирование городов
- •1.4. Здания и сооружения как элементы городской среды
- •1.4.1. Требования, предъявляемые к зданиям и сооружениям
- •1.4.2. Классификация зданий и сооружений
- •1.4.3. Конструктивные элементы и схемы зданий
- •1.4.4. Основы архитектурно-строительного проектирования
- •1.4.5. Архитектурная выразительность зданий и сооружений
- •Вопросы к главе 1
- •Глава 2. Городские улицы и дороги
- •2.1. Классификация улиц и дорог
- •2.2. Схемы улично-дорожной сети городов
- •2.3. Конструкция улиц и дорог
- •2.4. Расчет и выбор конструкции дорожных одежд
- •2.5. Основы проектирования улиц и дорог
- •2.6. Инженерные сети на городских улицах
- •2.7. Освещение городских улиц
- •2.8. Озеленение улиц и дорог
- •Вопросы к главе 2
- •Глава 3. Строительство и ремонт улиц и дорог
- •3.1. Основы технологии строительства городских дорог
- •3.2. Дорожно-строительные машины и механизмы
- •3.3. Технология укладки асфальтобетонных покрытий
- •3.4. Эксплуатация улиц и дорог
- •Вопросы к главе 3
- •Глава 4. Санитарная очистка и уборка населенных мест
- •4.1. Основные задачи санитарного благоустройства городов
- •4.2. Характеристика твердых бытовых отходов
- •4.2.1. Состав тбо
- •4.2.2. Физические свойства тбо
- •4.3. Нормы накопления тбо
- •4.4. Сбор и удаление тбо
- •4.4.1.Организация работ по сбору и удалению тбо
- •4.4.2. Технические средства для сбора и удаления тбо
- •4.4.3. Характеристика двухэтапной схемы сбора и удаления тбо
- •4.5. Обезвреживание тбо
- •4.5.1. Классификация методов обезвреживания тбо
- •4.5.2. Региональные схемы санитарной очистки городов
- •4.5.3. Полигоны тбо
- •4.5.4. Мусороперерабатывающие заводы
- •4.5.5. Мусоросжигательные заводы
- •Вопросы к главе 4
- •Глава 5. Уборка городских улиц и площадей
- •5.1. Организация уборки улиц
- •5.2. Летняя уборка городских территорий
- •5.3. Зимняя уборка городских территорий
- •Вопросы к главе 5
- •Список литературы
- •Часть II. Техника и технология водоснабжения и канализации Глава 1. Системы и схемы водоснабжения
- •1.1. Классификация систем водоснабжения
- •1.2. Схемы и основные элементы систем водоснабжения
- •1.3. Зоны санитарной охраны водоисточников
- •Вопросы к главе 1
- •Глава 2. Расчетные расходы воды
- •2.1. Нормы водопотребления
- •2.2. Режимы водопотребления
- •2.3. Суточные и часовые расходы воды
- •Вопросы к главе 2
- •Глава 3. Источники водоснабжения и водозаборные сооружения
- •3.1. Оценка источника водоснабжения
- •3.2. Водозаборные сооружения из поверхностных источников
- •3.3. Водозаборные сооружения для подземных вод
- •Вопросы к главе 3
- •Глава 4. Насосы и насосные станции
- •4.1. Свободные напоры
- •4.2. Классификация водоподъемных устройств. Устройство и принцип действия центробежных насосов
- •4.3. Основные характеристики насосов
- •4.4. Подбор и совместная работа насосов на сеть
- •4.5. Насосные станции
- •Вопросы к главе 4
- •Глава 5. Улучшение качества питьевой воды
- •5.1. Свойства и качества природных вод
- •5.2. Технологические схемы водоочистных станций
- •5.3. Устройства для приготовления и дозирования реагентов
- •5.4. Смесители
- •5.5. Камеры хлопьеобразования
- •5.6. Отстойники
- •5.7. Фильтры
- •5.8. Установки для обеззараживания воды
- •Вопросы к главе 5
- •Глава 6. Запасные и регулирующие емкости
- •6.1. Классификация и назначение
- •6.2. Водонапорные башни
- •6.3. Подземные резервуары
- •Вопросы к главе 6
- •Глава 7. Водопроводы и водопроводные сети
- •7.1. Классификация и назначение водопроводных линий
- •7.2. Проектирование водопроводных линий
- •7.3. Трассировка водопроводных линий
- •7.4. Выбор схемы питания и подготовка водопроводной сети к расчету
- •7.5. Гидравлический расчет водопроводной сети
- •7.6. Устройство сетей и сооружений на них
- •Вопросы к главе 7
- •Глава 8. Канализация
- •8.1. Общие понятия. Классификация сточных вод
- •8.2. Системы и схемы канализации
- •8.3. Нормы водоотведения
- •8.4. Основы гидравлического расчета канализационной сети
- •8.5. Канализационные насосные станции
- •8.6. Очистка сточных вод
- •Вопросы к главе 8
- •Cписок литературы
- •Часть IV. Городские системы энергобеспечения Глава. 1. Характеристика систем энергобеспечения
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Рост городов и развитие систем энергоснабжения
- •1.3. Характеристика схем энергоснабжения
- •Вопросы к главе 1
- •Глава 2. Топливно-энергетические ресурсы
- •2.1. Общая характеристика системы топливоснабжения
- •2.2. Техническая и энергетическая характеристика топлива
- •2.3. Характеристика процесса горения топлива
- •2.4. Состав и объем продуктов сгорания
- •2.5. Энтальпия воздуха и продуктов горения
- •2.6. Способы сжигания топлива
- •Вопросы к главе 2
- •Глава 3. Потребление энергии в городском хозяйстве
- •3.1. Потребление электроэнергии на нужды города
- •3.1.1. Характеристика городских потребителей электроэнергии
- •3.1.2. Расчетный уровень электропотребления
- •3.2. Потребление теплоты на нужды города
- •3.2.1. Характеристика городских потребителей теплоты
- •3.2.2 Расчетные тепловые нагрузки городских потребителей
- •3.2.3. Годовые расходы теплоты
- •Вопросы к главе 3
- •Глава 4. Котельные установки
- •4.1. Назначение и классификация
- •4.2 Технологический комплекс котельной установки
- •4.3. Характеристика тепловых схем котельных установок
- •4.4. Классификация и устройство котлоагрегатов
- •4.5. Тепловой баланс и энергетическая характеристика котлоагрегата
- •4.6. Выбор типа и мощности котлоагрегатов
- •4.7. Технико-экономическая оценка котельных установок
- •Вопросы к главе 4
- •Глава 5. Электрические станции
- •5.1. Назначение и классификация
- •5.2. Характеристика рабочего процесса тэс
- •5.3. Устройство и принцип действия паровых турбин
- •5.4. Основные характеристики турбогенераторов
- •5.5. 0Бщая технологическая и тепловая схемы электростанции
- •10 И 11 основной и пиковый подогреватели сетевой воды;
- •5.6. Электрическая часть электростанций
- •5.7. Расчет и выбор основного оборудования тэс
- •5.8. Технико-экономические показатели работы тэс
- •Вопросы к главе 5
- •Глава 6. Система теплоснабжения города
- •6.1. Основы теплоснабжения городов
- •6.2. Классификация систем теплоснабжения
- •6.3. Тепловые пункты и схемы присоединения потребителей
- •6.4. Режимы и способы регулирования отпуска теплоты
- •6.5. Гидравлический и тепловой расчет сети
- •6.6. Способы прокладки и строительные конструкции тепловых сетей
- •6.7. Технико-экономические показатели транспорта теплоты
- •Вопросы к главе 6
- •Глава 7. Система электроснабжения городов
- •7.1. Основы построения систем электроснабжения
- •7.1.1.Общая характеристика систем электроснабжения
- •7.1.2. Основы проектирования систем электроснабжения
- •7.2. Схемы и устройства систем электроснабжения
- •7.2.1. Категория электроприемников по надежности электроснабжения
- •7.2.2. Схемы городских электрических сетей
- •7.2.3. Линии электропередачи
- •7.2.4. Подстанции и распределительные устройства
- •7.3. Расчет и выбор параметров электрических сетей
- •7.3.1. Выбор напряжения питания сетей
- •7.3.2. Составление электрических схем
- •7.3.3. Выбор сечения проводов и кабелей
- •7.4. Режимы работы электрических сетей
- •7.4.1. Качество электроэнергии
- •7.4.2. Компенсация реактивной мощности и снижение потерь электроэнергии
- •Вопросы к главе 7
- •Список литературы
- •Часть III. Городская транспортная система Глава 1. Схемы и элементы транспортной сети
- •1.1. Транспортная классификация городов
- •1.2. Принципы формирования городской транспортной системы
- •1.3. Схемы транспортных сетей
- •Вопросы к главе 1
- •Глава 2. Пропускная способность уличной сети города
- •2.1. Пропускная способность полосы движения городской магистрали
- •2.2. Пропускная способность многополосной проезжей части
- •2.3. Пропускная способность нерегулируемых пересечений в одном уровне
- •2.4. Пропускная способность регулируемых пересечений в одном уровне
- •2.5. Пропускная способность остановочного пункта
- •Вопросы к главе 2
- •Глава 3. Передвижения населения в городе
- •3.1. Цели передвижений населения в городе
- •3.2. Подвижность населения
- •3.3. Характер расселения жителей города
- •3.4. Затраты времени на передвижения
- •3.5. Основные закономерности изменения пассажиропотоков
- •3.6. Мощность пассажирского потока
- •Вопросы к главе 3
- •Глава 4. Городской пассажирский транспорт
- •4.1. Назначение и классификация городского транспорта
- •4.2. Требования, предъявляемые к городскому пассажирскому транспорту
- •4.3. Характеристика подвижного состава гпт
- •4.4. Устройство подвижного состава городского транспорта
- •Вопросы к главе 4
- •Глава 5. Основы проектирования городской транспортной системы
- •5.1. Состав и содержание проекта
- •5.2. Транспортно-планировочное районирование города
- •5.3. Расчет межрайонных корреспонденций населения
- •5.4. Построение картограмм пассажиропотоков
- •5.5. Выбор вида транспорта и определение потребности в подвижном составе
- •5.6. Обследования пассажирских потоков
- •Вопросы к главе 5
- •Глава 6. Формирование городской маршрутной сети
- •6.1. Особенности маршрутного обслуживания населения
- •6.2. Классификация маршрутов гпт
- •6.3. Требования, предъявляемые к маршрутной системе
- •6.4. Принципы формирования рациональной маршрутной системы
- •6.5. Проектирование и согласование маршрутов
- •6.6. Корректировка маршрутов
- •6.7. Обустройство маршрутов и парков
- •Вопросы к главе 6
- •Глава 7. Организация работы городского пассажирского транспорта
- •7.1. Основы организации управления городскими пассажирскими перевозками
- •7.2. Разработка маршрутного расписания
- •7.3. Организационно-технические мероприятия по улучшению функционирования транспортной системы города
- •7.4. Организация работы диспетчерской службы
- •7.5. Оценка качества обслуживания пассажиров
- •7.6. Технико-экономические показатели гпт
- •Вопросы к главе 7
- •Список литературы
2.6. Способы сжигания топлива
Процесс горения в значительной мере определяет надежность и экономичность работы всех топливо использующих агрегатов. Поэтому так важно иметь эффективное топливосжигающее устройство.
В основу классификации способов сжигания положена аэродинамическая характеристика процесса, определяющая условия подвода окислителя к зоне реакции горения. Эти условия оказывают основное влияние на удельную производительность и экономичность топочного процесса. Различают слоевой, циклонный, в кипящем слое и факельный способы сжигания топлива.
При слоевом способе сжигания (рис. 2.1а) твердое топливо, находящееся на неподвижной или движущейся колосниковой решетке, омывается воздухом, подаваемым снизу. Основная часть топлива сгорает в виде кокса (твердого остатка, образующегося после выхода разложившихся в результате нагрева угля кислородосодержащих молекул) в самом слое. Этот способ просто осуществить, однако, он требует повышенного расхода воздуха, обладает высокой инерционностью и малым тепло напряжением.
При увеличении скорости воздуха через слой топлива, лежащего на распределительной решетке, до критического значения, когда сила, создаваемая потоком воздуха, становится равной силе тяжести, устойчивость частиц в слое нарушается, начинается "кипение" слоя (рис. 2.1б). При кипении слой топлива высотой 0,5-0,6 м увеличивается в объеме в 1,5-2 раза. В 1 м3 может находиться 400-600 кг топлива. Скорость сгорания составляет от 40 до 400 кг/ч на 1 м2 решетки. Тепловое напряжение топки достигает 1 МВт/м2. Невысокая температура слоя позволяет размещать внутри него часть поверхностей нагрева.
Рис. 2.1. Схемы основных процессов сжигания топлива:
а) слоевой; б) в кипящем слое; в) факельный; г) циклонный
Факельный способ сжигания топлива (рис. 2.1г), используемый для сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива, требует специальной их подготовки и является наиболее распространенным. При факельном способе горения пылинки твердого, капли жидкого, элементы газообразного топлива находятся во взвешенном состоянии и, перемещаясь вместе с потоком воздуха (газов), быстро выгорают (0,5-20 с). Для этого твердое топливо должно быть подсушено и размолото в пыль с частицами 10-20 мкм, жидкое топливо подается в топку через форсунки, которые распыляют его на капли диаметром до 10 мкм, газообразное топливо подается через горелки, что обусловливает хороший контакт с воздухом и высокую скорость выгорания. Факельный способ позволяет достичь в сравнительно небольших объемах высокую плотность теплового потока (до 2 МВт/м3). К достоинствам этого способа сжигания относится возможность полной механизации и автоматизации процесса. Топки, в которых реализуется данный способ, называются камерными. Эти топки могут иметь практически любую мощность при сжигании всех видов топлива.
Циклонный способ сжигания (рис. 2.1д) большого распространения не получил. Суть данного способа заключается в том, что дробленый уголь подается в цилиндрическую камеру сгорания (циклон) и под действием воздуха, тангенциально подводимого с большой скоростью, отбрасывается к стенкам камеры. В результате происходит интенсивное выгорание частиц кокса и эффективная сепарация жидкого шлака.
Характеристика работы топок включает следующие показатели:
тепловая мощность топки - количество теплоты, которое выделяется при сжигании топлива в топочной камере или сжигающем устройстве
Qт = В Q , (2.48)
удельная тепловая нагрузка (форсировка) топки, т. е. количество теплоты, выделяемое на 1 м2 сечения топки
qF = Qт/Fт, (2.49)
тепловое напряжение объема топки или количество теплоты, выделенное в 1 м3 объема топки
qV = Qт/Vт, (2.50)
коэффициент избытка воздуха
= Vд/VО, (2.51)
относительные потери теплоты, вследствие химического недожога, когда в продуктах горения имеются CO, H и CH4
q3 = Q3/Qт, (2.52)
относительные потери теплоты, вследствие механического недожога, когда в золе и шлаке имеются невыгоревшие частицы топлива
q4 = Q4/Qт. (2.53)
По конструкции топливосжигающие устройства весьма разнообразны, но при их создании стремятся к увеличению диапазона регулирования тепловой мощности, снижению коэффициента избытка воздуха и потерь. Для сжигания жидкого топлива служат форсуночные устройства, состоящие из форсунки и воздухо-направляющего устройства. По способу распыления топлива форсунки можно разделить на 3 группы: 1) с распыляющей средой (воздух или пар); 2) механические и 3) комбинированные (газо-механические).
Рис. 2.2. Схемы форсунок: а) паровых; б) механических;
в) ротационных; г) паро-механических: 1 - канал топлива;
2 - патрубок воздуха (пара); 3 – сопло; 4 - вихревая камера;
5 - шайба распылителя с каналами; 6-стакан
В воздушных форсунках топливо распыляется сжатым воздухом (р=0,1-0,3 МПа), расход которого составляет 0,2-0,3 кг/кг топлива. В паровых форсунках распыление осуществляется главным образом за счет кинетической энергии пара (р=0,4-0,6 МПа) в количестве 0,2-0,7 кг/кг топлива. Эти форсунки обеспечивают высокое качество распыла и большой диапазон регулирования производительности.
В механических форсунках распыление топлива происходит за счет его подачи топливным насосом через вихревую камеру (4) и сопло(3) или на вращающийся корпусной стакан (6) для распыления. С целью использования преимуществ паровой и механической форсунок создают комбинированные паро-механические форсунки, в которых имеются две группы каналов для топлива (1) и пара (2), подаваемых под давлением через вихревую камеру (4) и сопло (3) в топку топливо использующего оборудования.
Для сжигания газового топлива применяются горелки, которые в зависимости от способа перемешивания топлива с воздухом подразделяются на горелки (рис. 2.3): 1) полного предварительного смешения, обеспечивающие подачу в топку полностью готовой газо-воздушной смеси; 2) диффузионные, обеспечивающие раздельную подачу необходимого количества газа и воздуха в топку; 3) частичного предварительного смешения, обеспечивающих подачу в топку частично подготовленной газо-воздушной смеси.
Рис. 2.3. Принципиальная схема газовых горелок:
а) кинетическая полного предварительного смешения;
б) диффузионная; в) диффузионно-кинетическая
Наибольшее распространение в установках потребителей получили инжекционные горелки полного предварительного смешения. Эти горелки просты по устройству, надежны в работе, имеют значительный диапазон регулирования тепловой мощности и обеспечивают сжигание топлива и без потерь.
Диффузионные подовые горелки состоят из газового коллектора из стальной трубы, в которой в шахматном порядке просверлены два ряда отверстий под углом 90. Эти горелки устанавливают в щели, выложенной из огнеупорного кирпича. Воздух и газ подаются в топку раздельно, а их смешение происходит при горении. Данный тип горелок обеспечивает сжигание газа с коэффициентом избытка воздуха = 1,05-1,1. В горелке с частичным предварительным смешением газ и воздух подаются раздельно, а их смешение происходит на выходе из горелки в туннели и заканчивается при горении в топке. Коротко факельные горелки имеют газовое сопло с 4-6 газо-выпускными отверстиями, просверленными под углом 45, а длиннопламенные - с одним центральным отверстием.
Газовые горелки должны обеспечивать длительную, устойчивую работу без отрыва и проскока пламени в диапазоне от минимальной до максимальной тепловой мощности. По уровню давления газовые горелки бывают: 1) низкого давления р<0,05 кгс/см2; 2) среднего (0,05<p<3 кгс/см2) и 3) высокого давления (р>3 кгс/см2). Диапазон устойчивой работы определяет и пределы изменения давления газа на горелке: n=Qmax/Qmin . Следовательно, чтобы увеличить тепловую мощность горелки в 3 раза давление газа надо поднять примерно в 9 раз.
Рис. 2.4 . Схема газомазутной горелки:
1 - мазутная форсунка; 2- газо-воздушная камера; 3 и 4- регистры вторичного и первичного воздуха
В настоящее время широкое распространение имеют комбинированные горелки, предназначенные для сжигания двух видов топлива – газа и мазута. Эти горелки состоят из газовой диффузионно-кинетической горелки и встроенной в нее форсунки для сжигания жидкого топлива (рис. 2.4). Выбор топливосжигающих устройств производится в зависимости от вида и способа сжигания топлива в соответствии с требуемой тепловой мощностью, удельной тепловой нагрузкой топки и тепловым напряжением топочного объема. При этом должно обеспечиваться полное сжигание топлива с оптимальным коэффициентом избытка воздуха при отсутствии тепловых потерь, вызванных механическим или химическим недожогом топлива.