2. Основные проектные решения

Проектной документацией предусматривается техническое перевооружение систем горячего водоснабжения скрапобазы и склада фурановых смол ЛЗ ОАО «КАМАЗ».

Технические решения, принятые в рабочих чертежах соответствуют требованиям экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, действующих на территории Российской Федерации, на период разработки проекта и обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию оборудования при соблюдении вышеперечисленных норм и правил, взятых за основу на этапе разработки проекта.

Основные принятые проектом решения:

• для обеспечения скрапобазы и склада фурановых смол ЛЗ ОАО «КАМАЗ» горячей водой проектом предусматривается котельная установка МКУ-0,8-2-Г мощностью 0,8 МВт производства ООО «ИКЗ-котельные установки»;

• газоснабжение, водоснабжение и канализация проектируемой котельной;

• электроснабжение котельной от двух независимых источников электроэнергии.

2. Основные технические решения

1. Водоснабжение

   1. Общие данные

В проекте предусматриваются системы горячего водоснабжения скрапобазы и склада фурановых смол ЛЗ ОАО «КАМАЗ». Источником тепловой энергии является котельная установка МКУ-0,8-2-Г, изготовленная на базе двух водогрейных котлов Vitomax 100-LW, теплопроизводительностью 0,4 МВт каждый.

Соотношение температур обратной/подающей сети ГВС – 40/75 ⁰С. Расчетное давление воды в контуре ГВС – 1,0 МПа.

Контур ГВС гидравлически развязан с котловым контуром котельной., связь контуров - через два пластинчатых теплообменника. Циркуляция воды в котловом контуре осуществляется котловым насосом. Подпиточная вода Т94 котлового контура проходит через фильтрующую ионообменную установку ФИП-1465-Duplex-Clack, производительностью 3,0 м³/ч.

Циркуляция воды в контуре ГВС осуществляется двумя насосами ГВС – один рабочий, другой резервный. Нагретая вода контура ГВС поступает в существующие системы горячего водоснабжения скрапобазы и склада фурановых смол.

Расчет участка 1 - 1

Внутренний диаметр трубопровода:

где: - средняя скорость потока, принимаем=1,7 м/с;

- расход для подпиточного контура (участок 1-1)

Принимаем для трубопровода подающего контура трубу 57 по ГОСТ 10704-91

Расчет на прочность трубопроводов

Расчет на прочность трубопроводов воды выполнен по СТО 10.001-2009 «Тепловые сети. Нормы и методы расчета на прочность».

Расчетная толщина стенки для трубы 57 мм:

где: Р – расчетное внутреннее избыточное давление, МПа;

D_a – наружный диаметр трубы, мм;

φ_y – коэффициент прочности продольного сварного шва при растяжении;

[σ] – допустимое напряжение, для стали 20 при 20 град. С [σ]=150 МПа.

Номинальная толщина стенки для трубы 57 мм:

где: с₁ – технологическая прибавка, равная минусовому отклонению толщины стенки; принимаем с₁ = 0,45 мм – 10% от номинальной толшины стенки трубы;

с₂ – прибавка на коррозию и износ; при сроке службы трубопровода 30 лет с₂ =2,55 мм.

Принимаем для трубопровода подающего контура трубу 57 х 3,5 по ГОСТ 10704-91 из стали 20.

Минимальная величина пробного давления при гидроиспытаниях составляет 1,25Р = 1,25 МПа.

Максимальная величина пробного давления при гидроиспытаниях для трубы 57х3,5:

где: с2 = 0 для проектируемых трубопроводов

Рассчитаем потери давление на гидроаппаратуре в подающем контуре. Этот контур включает в себя фильтр и счетчик, которые оказывают значительные потери давления.

Потери давления на фильтре при текущем значении расхода определяется по формуле:

где S- гидравлическое сопротивление,

Потери давления на счетчике согласно паспорту составляет 1,0 кгс/см 2

Суммарные потери давления на гидроаппаратуре составляет

Расчет участка 2-2

Внутренний диаметр трубопровода:

где: ω - средняя скорость потока, принимаем ω =1,55м/с;

- расход для подпиточного контура (участок 2-2)

Принимаем для трубопровода питающего контура трубу ∅48х3,5 ГОСТ 10704-91

Расчет на прочность трубопроводов

Расчет на прочность трубопроводов воды выполнен по СТО 10.001-2009 «Тепловые сети. Нормы и методы расчета на прочность».

Расчетная толщина стенки для трубы ∅48мм

где: Р – расчетное внутреннее избыточное давление, МПа;

Da – наружный диаметр трубы, мм;

φy – коэффициент прочности продольного сварного шва при растяжении;

[σ] – допустимое напряжение для стали 20 при 20 град. С [σ]=150 МПа.

Номинальная толщина стенки для трубы 48 мм:

где: с1 – технологическая прибавка, равная минусовому отклонению толщины стенки; принимаем с1 = 0,45 мм – 10% от номинальной толщины стенки трубы;

с2 – прибавка на коррозию и износ; при сроке службы трубопровода 30 лет с2 =2,55 мм.

Принимаем для трубопровода питающего контура трубу 48 х 3,5 по ГОСТ 10704-91 из стали 20.

Минимальная величина пробного давления при гидроиспытаниях составляет 1,25Р = 1,25 МПа.

Максимальная величина пробного давления при гидроиспытаниях для трубы 48х3,5:

где: с2 = 0 для проектируемых трубопроводов

Рассчитаем потери давление на гидроаппаратуре в питающем контуре. Этот контур включает в себя фильтр тонкой очистки, счетчик и ХВП, которые оказывают значительные потери давления.

Потери давления на фильтре тонкой очистки по паспорту

Потери давления на счетчике согласно паспорту составляет 1,0 кгс/см 2

Суммарные потери давления на гидроаппаратуре составляет

Расчет участка 3 -3

Внутренний диаметр трубопровода:

где: - средняя скорость потока, принимаем=1,7 м/с;

- расход для контура ГВС (участок3-3)

Принимаем для трубопровода контура ГВС трубу 40 по ГОСТ 10704-91

Расчет на прочность трубопроводов

Расчет на прочность трубопроводов воды выполнен по СТО 10.001-2009 «Тепловые сети. Нормы и методы расчета на прочность».

Расчетная толщина стенки для трубы ∅40м

где: Р – расчетное внутреннее избыточное давление, МПа;

Da – наружный диаметр трубы, мм;

φy – коэффициент прочности продольного сварного шва при растяжении;

[σ] – допустимое напряжение для стали 20 при 20 град. С [σ]=150 МПа.

Номинальная толщина стенки для трубы 40 мм:

где: с1 – технологическая прибавка, равная минусовому отклонению толщины стенки; принимаем с1 = 0,45 мм – 10% от номинальной толщины стенки трубы;

с2 – прибавка на коррозию и износ; при сроке службы трубопровода 30 лет с2 =2,55 мм.

Принимаем для трубопровода питающего контура трубу 40 х 3 по ГОСТ 10704-91 из стали 20.

Минимальная величина пробного давления при гидроиспытаниях составляет 1,25Р = 1,25 МПа.

Максимальная величина пробного давления при гидроиспытаниях для трубы 40х3

Расчет участка 4-4

Внутренний диаметр трубопровода:

где: - средняя скорость потока, принимаем=1,7 м/с;

- расход для контура ГВС (участок 4-4)

Принимаем для трубопровода контура ГВС трубу 40 по ГОСТ 10704-91

Расчет на прочность трубопроводов

Расчет на прочность трубопроводов воды выполнен по СТО 10.001-2009 «Тепловые сети. Нормы и методы расчета на прочность».

Расчетная толщина стенки для трубы ∅40м

где: Р – расчетное внутреннее избыточное давление, МПа;

Da – наружный диаметр трубы, мм;

φy – коэффициент прочности продольного сварного шва при растяжении;

[σ] – допустимое напряжение для стали 20 при 20 град. С [σ]=150 МПа.

Номинальная толщина стенки для трубы 40 мм:

где: с1 – технологическая прибавка, равная минусовому отклонению толщины стенки; принимаем с1 = 0,45 мм – 10% от номинальной толщины стенки трубы;

с2 – прибавка на коррозию и износ; при сроке службы трубопровода 30 лет с2 =2,55 мм.

Принимаем для трубопровода питающего контура трубу 40 х 3 по ГОСТ 10704-91 из стали 20.

Минимальная величина пробного давления при гидроиспытаниях составляет 1,25Р = 1,25 МПа.

Максимальная величина пробного давления при гидроиспытаниях для трубы 40х3

Расчет теплоизоляции трубопроводов

Расчёт теплоизоляции трубопровода выполнен по СП 41-103-2000 «Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов».

Расчет толщины теплоизоляционного слоя для трубопроводов, проложенных внутри корпуса производится по температуре на поверхности изоляции, принимаемой t_ИЗ = 35 °С (для изолируемых поверхностей, расположенных в рабочей или обслуживаемой зоне помещений и содержащих вещества температурой 100°С и ниже).

Расчетную температуру окружающего воздуха принимаем t₀ = 20 °С.

Расчетную температуру теплоносителя при определении толщины теплоизоляционного слоя принимаем максимальную температуру воды в подающем трубопроводе t_Т = 75 °С.

Принимаем «Энергофлекс» в качестве теплоизоляционного материала, теплопроводность основного слоя которого λ_ИЗ = 0,04 Вт/(м∙°С).

Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции α_ИЗ = 10 Вт/(м²∙°С).

Толщина теплоизоляционного слоя δ_ИЗ,, обеспечивающая заданную температуру на поверхности изоляции, определяется по выражению:

.

Для трубопровода 108х4,5 имеем:

Откуда δ_ИЗ = 10,7 мм.

Для трубопровода 89х4,5 имеем:

Откуда δ_ИЗ = 10,7 мм.

Для изоляции трубопровода 108х4,5 используем трубки с надрезом из вспененного полиэтилена Energoflex Super 2 м, типоразмера 110/20-2, производства ООО «РОЛС Изомаркет». Для изоляции трубопровода 89х4,5 используем трубки с надрезом из вспененного полиэтилена Energoflex Super 2 м, типоразмера 89/20-2, производства ООО «РОЛС Изомаркет».

Расчет толщины теплоизоляционного слоя для труб, проложенных на открытом воздухе и в производственном помещении, производится по нормированной плотности теплового потока через изолированную поверхность. В качестве утеплителя используем маты из каменной ваты ROCKWOOL ТЕХ МАТ; в качестве защитного покрытия – листы из оцинкованной стали.

Толщина теплоизоляционного слоя δ_ИЗ,, обеспечивающая нормированную плотности теплового потока через изолированную поверхность, определяется из выражений:

,

,

где: d – наружный диаметр трубопровода, м;

В = d_i /d - отношение наружного диаметра изоляционного слоя к наружному диаметру изолируемого объекта;

r_tot - сопротивление теплопередачи на 1 м длины теплоизоляционной конструкции цилиндрических объектов диаметром менее 2 м, (м·°С)/Вт;

r_m - термическое сопротивление стенки трубопровода, в расчете не учитываем;

α_e ‑ коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции, принимаемый α_e = 29 Вт/(м²∙°С);

λ_k - теплопроводность основного слоя теплоизоляционной конструкции, Вт/(м∙°С).

Сопротивление теплопередачи на 1 м длины теплоизоляционной конструкции цилиндрических объектов диаметром менее 2 м:

,

где: t_w - расчетная температура теплоносителя, °С, t_w = 75 ⁰С;

t_e – расчетная температура окружающей среды, t_е = -5 ⁰С;

q_е - нормированная линейная плотность теплового потока с 1 м длины цилиндрической теплоизоляционной конструкции, принимаем q_e = 80 Вт/м;

K₁ - коэффициент,учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства и способа прокладки трубопровода, принимаем K₁ = 1,0.

Теплопроводность основного слоя теплоизоляционной конструкции:

Вт/(м∙°С),

где: λ - теплопроводность сухого материала основного слоя, Вт/(м∙°С);

К - коэффициент увлажнения, учитывающий увеличение теплопроводности от увлажнения, принимаемый в зависимости от вида теплоизоляционного материала и типа грунта.

Толщина теплоизоляционного слоя δ_ИЗ, для трубопровода внешним диаметром 0,108 м, определяется из выражений:

,

Откуда δ_ИЗ = 17,3 мм. Принимаем маты из каменной ваты ROCKWOOL ТЕХ МАТ, толщиной 50 мм.

Толщина теплоизоляционного слоя δ_ИЗ, для трубопровода внешним диаметром 0,089 м, определяется из выражений:

,

Откуда δ_ИЗ = 17,1 мм. Принимаем маты из каменной ваты ROCKWOOL ТЕХ МАТ, толщиной 50 мм.