МЕТОДИКА

ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ СХЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ШАХТ

РД 12.13.028-85

Харьков 1985

Министерство угольной прошвыенности СССР Про из водственно-теосннчесиое управление по строительству

Всесоюзный научно-исследовательски! институт организации и механизации шахтного строительства

внииомшс

Утверждена

Первым заместителем Министра угольной промныеняости СССР

В.В.Белнм 6 ивля 1963 года

МЕТОДИКА

ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ СХЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ШАХТ

РД 12.13.028-85

Харьков 1965

1.4. Алгоритм решения задачи

Исходными данными для выбора оптимальной схемы теплоснабжения являются величины тепловых нагрузок по каждому виду теплоносителя и сроки их использования в динамике строительства шахты.

Порядок решения задачи

Технолог заполняет формы исходных данных, которые включают сведения о количестве и виде теплоносителя по объектам, температурному режиму тепловой сети, веду и марке топлива, расчетной температуре наружного воздуха, длине участка тепловой сети. Предварительно технолог намечает план сетей по поверхности шахты.

По этим данным на ЭВМ выбираются оптимальные диаметры трубопроводов, определяется, какую часть постоянных трубопроводов возможно использовать в период строительства шахты и стоимостные показатели по сетям на весь период строительства шахты. Одновременно определяется суммарная тепловая нагрузка на котельную по нагрузкам на концевых участках сети в динамике строительства шахты.

По суммарной тепловой нагрузке и дополнительным (температура наружного воздуха, тип топлива и т.д.) исходным данным определяется тип котельной, схема материальных потоков и температурный режим работы оборудования котельной. Схема материальных потоков и температурный режим служат для ЭВМ исходными данными для выбора оборудования из информационной базы, заложенной в памяти ЭВМ, и определения по целевой функции стой-

мости расчетного варианта.

Но каждой схеме сетей ■ всем вариантам котельной (в том числе вариант использования части постоянной котельной) определяется приведенная стоимость I ГДж потребляемого тепла за весь период строительства шахты.

Варианты считаются равнозначными, если стоимость их отличается на 5 %.

Стоимостные показатели вариантов ведаются на печать. Технолог выбирает оптимальный для заданных условий вариант.

Указания по определению стоимостных показателей

В качестве основных расчетных единиц приняты стоимости приобритеннл :

единицы оборудования котельной или отдельной установки ;

I п.м трубопроводов тепловых сетей ;

I п.м канала или встакады ;

строительства единицы объема здания, приходящегося на один котел выбранного типа ;

монтажа и демонтажа единицы оборудования, здания или сооружения.

Затраты на реализацию любого варианта решения включают капитальные вложения,эксплуатационные расходы (распределенные по годам).

2. AJITOPmi РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СГГОПЭТЕЛЬНО-ПРОИЗВОДСТВШНОЙ КОТЕЛЬНОЙ

Расчет отогштельно-производственной котельной ведется для четырех режимов открытой и закрытой систем теплоснабжения :

1.    Максимального зимнего при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции, что соответствует средней температуре наиболее холодной пятидневки по СНиП П-35-76.

2.    Цри средней температуре наиболее холодного месяца по СНиП П-35-76.

3.    Средне-отопительного - при средней температуре наружного воздуха за отопительный период в точке излома температурного графика сетевой воды.

4.    Летнего режима.

Входные данные

максимальный часовой отпуск тепла на отопление

_ш    к вентиляцию жмлпоселка, Гкал/ч ;

4а _НАкс - максимальный часовой отпуск тепла из котельной на отопление и вентиляцию объектов вахты,

Гкал/ч ;

0.клл млкс - макешальный часовой отпуск тепла из котельной на нужды калориферных установок, Гкал/ч ;

/Ут^*

Цг.б. ~ среднечасовой отпуск тепла на горячее водоснабжение жмлпоселка (за сутки наибольшего водопот-ребления), Гкал/ч ;

f) - давление пара после редуктора, ата ; t_ZMAKC - тмстяиюня темторатуре обратно* сетевой воды,°С ; i_{H f}> - средняя температура наиболее холодно* пятидневки,°С; t н - температура наружного воадуха для данного расчетного рекам, °С ;

t_Brt - температура воадуха внутри отапливаема зданий, °С; Ь_г.в - расчетная температура горячей воды в местной системе горячего водоснабжения, 70°С ;

Т{ - температура сырой воды на входе в котельную (для зимнего режима +5°С, для летнего +15°С) ; ftysn. - ковф^ициент снижения утечек в системе теплоснабжения ;

к/СМ.

r\_ig0 - коэффициент собственных нужд химводоочистки ;

П - величина непрерывной продувки, % ;

К_пот- коэффициент внутрикотельных потерь пара - 0,02 ;

/Э - давление пара, образующегося в сепараторе непрерывной продувки, ата ;

P_i - давление продувочной воды на входе в сепаратор непрерывной продувки, ата ;

-    температура конденсата от пароводяной установки горячего водоснабжения, °С ;

-    температура обратной сетевой воды на входе в водогрейные котлы - 70°С ;

Дополнительные данные при проведении поверочного расчета:

ОТ

Выходные данные

Схема материальных потоков котельной. Параметры материальных потоков :

'ff - расход воды, т/ч ;

Q - расход тепла, Гкал/ч ;

2) - расход пара, т/ч ;

£    ~    температура, °С ;

L - теплосодержание, к кал/кг ;

Р ~ давление, ата.

Условные обозначения по алгоритму

-    суммарный отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, Гкал/ч ;

-    возврат конденсата от производственных потребителей, т/ч ;

-    минимальная температура прямой сетевой воды в точке излома температурного графика - 70°С ;

-    минимальная температура обратной сетевой воды в точке излома температурного графика - 41,7°С ;

-    температура сетевой воды в подающем трубопроводе на мазутное хозяйство (для зимнего режима - 150°С, для летнего режима - 120°С) ;

-    температура сетевой воды в обратном трубопроводе от мазутного хозяйства - 70°С ;

-    абсолютная минимальная температура наружного воздуха, °С (принимается при определении расходов тепла на калориферные установки) ;

-    температура деаэрированной воды, 70°С ;

-    теплосодержание деаэрированной воды, ккал/кг ;

-    температура подпиточной воды - 70°С ;

-    температура деаэрированной воды после деаэратора подпиточной воды и температура подпиточной воды - 70°С ;

-    температура умягченной воды перед деаэратором питательной воды - 68°С ;

-    температура умягченной воды перед охладителем выла-ра к деаэратору подпиточной воды, °С ;

-    температура умягченной воды за охладителем деаэрированной воды, °С ;

-    температура умягченной воды перед деаэратором подпито чной воды, °С ;

-    температура умягченной воды на выходе из деаэратора подпиточной воды, °С ;

-    температура сырой воды перед химводоочисткой - 25°С ;

-    удельный объем воды в системе теплоснабжения в тоннах на I Гкал/ч суммарного отпуска тепла на отопление, вентиляции и горячее водоснабжение жилпоселка шахты - 50 т/Гкал/ч ;

-    удельный объем воды в системе теплоснабжения в тоннах на I Гкал/ч суммарного отпуска тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение объектов шахты - 35 т/Гкал/ч ;

-    удельные потери пара с выпаром из деаэратора в тоннах на I т деаэрированной воды - т/т.

Параметры пара, вырабатываемого котлами (до редукционной установки) :

-    температура, °С ;

/у - теплосодержание, клал/к г.

Параметры пара после редукционной установки :

-    температура, °С ;

С_г - теплосодержание, ккал/кг.

Параметры пара, образующегося в сепараторе непрерывной продувки :

^ - температура, °С ;

tj - теплосодержание, ккал/кг.

Параметры пара, поступающего в охладители выпара из деаараторов :

% - давление, ата ;

^/С_Ч - температура, °С ;

L_v - теплосодержание, ккал/кг.

Параметры конденсата после охладителей выпара :

Р_ч - давление, ата ;

Z₄ - температур», °С ;

is - теплосодержание, ккал/кг.

Параметры прюдувочной воды на входе в сепаратор непрерывной продувки :

'Ll - температура, °С ;

L* - теплосодержание, ккал/кг.

Параметры продувочной воды на выходе из сепаратор» непрерывной продувки :

Р_ь - давление, ата ;

'Ll - температура, °С ;

L_g - теплосодержание, ккал/кг ; t_nf, i - температура прюдувочной воды после охладителя прюдувочной воды, °С ;

Т_г - температура конденсата после пароводяного подогревателя сырой воды, °С ;

- теплосодержание конденсата после пароводяного подогревателя сырой воды, ккал/кг ;

1^₂ - температура обратной сетевой воды на входе в водогрейные котлы - 70°С.

Параметры, не вошедшие в условные обозначения, смотреть в разделе "Входные данные".

Водогрейная часть котельной

Температура наружного воздуха в точке излома температурного графика (температура сетевой воды 150-70°С)

Ьн.иъл - t&n ~    - t-нр), £•

При температуре сетевой воды 130-70°С

■- is, - 0,W(ie*    °С.

Коэффициент снижения расхода тепла на отопление и вентиляцию в зависимости от температуры наружного воздуха

(2.3)

Коэффициент снижения расхода тепла на калориферные установки в зависимости от температуры наружного воздуха

Jt ; ²zA*____ (2.4)

^Л*'^и г ■ tou

При температурном режиме 150-70°С температура прямой сетевой воды на выходе из котельной

i8+64,5f<£ + 61,SНов _y t. (2.5)

Температура обратной сетевой воды на входе в котельную

i_e--t, -80Коь,'С.    (2.6)

Пр* температурном режиме 130-70°С температура прямой сетевой воды на выходе из котельной

ичг*бч,5Ко1 * н5Ков, *.    (2.7)

Температура обратной сетевой воды на входе в котельную

U--t/ -бОКов , °С.    (2.8)

Расчетный отпуск тепла на отопление и вентиляцию зданий жилпоселка и объектов шахты, калориферную и технологические

^НУ*^ДЫ Q°Z ' (Qos.makc + Qoa.M/ucc t Qsnexs/)'Koe +

+ Q КАЛ. МААС К КАЛ , Г£ал/</.    (2.9)

Суммарный отпуск тепла на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и нужды калориферных установок

Qr '-Qoe*(Qr^P^Q^CrT) + Qkaa    у Пал/</_%    (2.10)

Суммарный отпуск тепла в летнем режиме предусматривается только на горячее водоснабжение и технологические нужды:

Qr ~    Qгв *Qr&.NA*c* Q/nexff. } Г1лл/ц.    (2.II)

(2.12)

УДК 622.33:69.06:658.264

В Методике изложены основные положения выбора оптимальной схемы теплоснабжения на период строительства шахты, описан порядок заполнения исходных данных, последовательность расчетных и логических действий в ходе решения задачи с использованием ЭВМ.

Методика может использоваться при выборе оптимальной схемы теплоснабжения строящейся вахты, оптимального типа котельной с набором основного оборудования по котельной и сетям, но не является основанием для расчета сметной стоимости строительства.

Научные руководители Методики - к.т.н. Греков А.Г., к.т.н. Морозов В.Е.

Методику разработали ст.н.с. Гриценко Т.Г., Кушнарева Д.Б. (блок-схемы) при участии них. Курилко В.М., Есаковой Н.И.

I. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 1.1. Падь решаемой задачи

Согласно "Инструкция по разработке проектов организации строительства и проектов производства работ" (СН 47-74) при разработке проектов решения выбираются на основе технико-зко-номических обосновании.

Вместе с тем больное количество разнообразных и взаимозависимых факторов, определяющих ревения в области строительства вахт, и в частности теплоснабжения, создает значительные трудности их учета.

Существующие методы проектирования в значительной мере основаны на опыте и интуиции проектировщика, малонадежны с точки зрения достижения оптимальных результатов и нуждаются в совершенствовании.

В проектах организации строительства не учитывается возможность использования постоянных котельных и сетей на период строительства шахты.

Анализ проектных решений и хода строительства вахт в различных угольных бассейнах страны свидетельствует о невозможности наиболее полного использования постоянной схемы теплоснабжения в период строительства.

В то же время применение временной схемы теплоснабжения на каждой промплощадке мало аффективно, требует значительных капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

Следовательно, решение задачи по выбору оптимального сочетания используемой части постоянной схемы теплоснабжения с

устройством необходимого объема временных коммуникаций и сооружений с учетом выполнения заданных условий строительства шахт (срок, объемы зданий, номенклатуры оборудования и т.д.) является актуальной задачей.

Оптимальный вариант схемы теплоснабжения должен выбираться по критерию минимизации стоимостг’ одного ГДж тепла на весь период строительства шахты.

Таким образом, возможна постановка задачи в следующей формулировке : определить такое сочетание временных и постоянных внутрнплощадочных и внеплощадочных сетей, временных, постоянных и передвижных котельных на период строительства шахты, которое обеспечит минимизацию целевой функции (с удовлетворением указанного срока строительства шахты).

Т.2. Логическая схема решения задачи

Логическая (структурная) схема решения задачи оптимизации параметров схем комплекса теплоснабжения на период строительства шахт приведена на рис.1.

Информационная база, необходимая для решения поставленной задачи, состоит из двух частей :

первая часть включает переменную информацию ;

вторая - нормативно-справочную, называемую условно-постоянной.

К переменной информации относятся номенклатуры выпускаемого в стране теплотехнического оборудования. Эта часть информационной базы подлежит корректировке при выпуске нового оборудования.

Ко второй части отнесены технические характеристики оборудования, необходимые для его выбора и расчета ; параметры пара и воды в зависимости от давления и температуры, расчетные коэффициенты.

Выбор оптимального решения задачи производится путем перебора возможных вариантов схем теплоснабжения на протяжении всего периода строительства шахты по структурной схеме оптимизации задачи теплоснабжения см. рис Л.

Основными направлениями, принятыми при выборе схемы теплоснабжения на период строительства вахты являются :

на весь период строительства используется часть постоянной котельной, расположенной на центральной площадке с вне-площадочными теплопроводами к площадкам отдельно стоящих стволов при условии, что расстояние между площадками не превышает 6 хм ;

на период строительства используется часть постоянной котельной на центральной площадке и временная котельная на отдельно стоящем стволе ;

на весь период строительства на всех площадках используются временные котельные ;

в период проходки стволов используется передвижная котельная установка с последующим переходом на постоянную котельную на центральной площадке, водогрейная часть которой вступает в эксплуатацию к началу проведения горизонтальных выработок.

Рис Л. Структурная схема оптимизации теплоснабжения на период строительства вахт

1.3. Внутренние ограничения

Ограничения к схеме оптимизации задачи "Выбор оптимальной схемы теплоснабжения при строительстве шахт" : количество промплощадок до 7 ;

постоянные котельные могут располагаться только на центральной площадке ;

временные котельные могут располагаться на любой пром-площадке ;

количество котлов в котельной не более б ; расчетная температура теплоносителя 150-70°С ; 130-70°С; допустимая работа котла 0,2    1,25    Дно,,    ;

скорость теплоносителя в трубном пространстве теплообменников не более 1,5 и не менее 0,03 м/с ;

количество трубопроводов теплосети в канале или на эстакаде не более 6 ;

диаметр трубопроводов, применяемых для внутриплощадоч-ных и внеплощадочных тепловых сетей 40-500 ; предусмотрены две схемы химводоочистки М*- катионирование и //аС£- копирование ; скорость пара внутриплощадочных паропроводов 35 м/с ; внеплощадочных 60 м/с ; удельные потери давления при гидравлических расчетах водяных тепловых сетей, в том числе и сетей горячего водоснабжения, определяются согласно СНиП П-36-73 :

для концевых участков не более 30 кгс/м². м ; для остальных участков сети не более 8 кгс/м^. м.