Кейс: воздушное отопление бетонного завода, тепломеханические решения для обогрева пропарочных камер и ГВС
Время и местоположение
ДНР, июнь 2023 г. - июль 2024 г.
Объект
Завод по производству газобетонных блоков общим объемом 54864 м3 с пропарочными камерами (2 камеры по 780 м3, 2 камеры по 399 м3)
Задача
1) Разработка систем воздушного отопления и вентиляции (проект РП);
2) Разработка тепломеханических решений ИТП;
3) Разработка системы водяного отопления пропарочных камер (камер созревания бетона) и технологического горячего водоснабжения (проект РП).
В составе работ требовались:
- Разработка технического задания
- Теплотехнический расчет по составу наружных ограждающих конструкций здания
- Теплотехнический расчет по составу ограждающих конструкций камер пропаривания с расчетом минимально допустимого слоя изоляции камер
- Расчет выделения вредных веществ от погрузочной техники
- Выбор схемы воздухораспределения в объеме цеха
- Аэродинамический расчет систем
- Расчет тепловой нагрузки на технологические нужды
- Разработка принципиальной схемы котельной и распределительных узлов
- Разработка узлов обвязки теплообменного оборудования
- Гидравлический расчет систем
- Подбор основного и вспомогательного оборудования
- Изготовление рабочих чертежей
А также поставка и режимная наладка оборудования.
Комментарий
Задача по организации систем воздушного отопления поставлена на этапе реконструкции производственного цеха под завод производства газобетона. В рамках выполняемой работы системы проектировались с учетом соблюдения температурного режима и организации нормируемых параметров микроклимата в рабочей зоне. Тепломеханические решения были выполнены на основе эскизных чертежей раздела Технологических решений.
В здании цеха расположены узлы транспортировки инертных материалов и работает погрузочная техника, в результате чего высок уровень пылевого загрязнения воздуха. Также в цехе планировалось обустройство пропарочных камер для бетона, следовательно, высокая влажность. Эти и другие проблемы, связанные с особенностями технологического процесса производства газобетона, было необходимо учитывать при проектировании систем ОВ.
Описание выполненных работ
На подготовительном этапе было разработано и согласовано техническое задание, в котором определены требуемые параметры микроклимата, количество и вид источников вредных выделений, описание технологического процесса и параметры теплоносителя, а также место размещения модульных рекуперативных воздухонагревателей и котельных агрегатов.
В ходе работ запроектированы 4 воздушно-отопительных системы с частичной рециркуляцией воздуха.
Общеобменная-естественно вытяжная система предполагает обустройство регулируемых фрамуг в светопрозрачных конструкциях аэрационных фонарей и равномерную перфорацию части подшивного потолка. Приточно-рециркуляционные отопительные системы удаляют часть воздуха из верхней части цеха, очищают его от крупных частиц пыли, нагревают и подают наклонными неизотермическими струями в рабочую зону.
Был выполнен расчёт струй и проверка того, что параметры струи на входе в рабочую зону соответствуют санитарным нормам.
Дополнительно произведена деталировка дымоходов.
Также была разработана принципиальная схема котельной для технологических нужд завода. В качестве основного оборудования подобраны водогрейные котельные агрегаты уличного размещения. Произведена обвязка теплового пункта в цеху, включающая теплообменное оборудование, циркуляционные насосы, запорно-регулирующую арматуру и средства визуального осмотра параметров системы. Ввиду плохого качества воды предусмотрено резервирование теплообменного оборудование для бесперебойной работы системы во время ремонтных работ.
В ходе дальнейшего проектирования разработан узел учета потребления ХВС, а также узлы распределения теплоносителя на пропарочные камеры и технологическое ГВС. Произведена трассировка систем в пространстве цеха, в соответствии с 3D-планировкой на основе чертежей Технологических решений. Совместно с монтажной организацией были утверждены основные принципиальные решения. Была произведена расчетная проверка и выданы требования по числу и площади поверхности отопительных приборов для пропарочных камер.
На основании требований заказчика и исходных данных разработан проект системы воздушного отопления, тепломеханических решений и технологического нагрева.
Подобрано необходимое для реализации проекта оборудование и материалы:
- модульные рекуперативные воздухонагреватели уличного исполнения ВТР 300 (4 шт.), укомплектованные газовыми горелками Garant
- водогрейные котлы уличного исполнения Wyberg VS 250 (2 шт), укомплектованные газовыми горелками Garant
- воздухораспределители
- фильтры воздушные
- насосное оборудование
- приборы визуального осмотра параметров систем
- теплообменное оборудование
- запорно-регулирующая арматура.
Разработаны схемы и спецификации, а также 2 комплекта рабочих чертежей.
Проекты разрабатывались с использованием BIM технологий.
Подробнее ознакомится с принятыми техническими решениями можно по фрагментам проектов.
3D-визуализация проекта отопления и вентиляции: видео
Фото объекта
Правый пролет цеха (зона размещения камер пропаривания)
Конструктивные элементы цеха (связи колонн)
Средний пролет цеха (Зона размещения теплового пункта)
Здание цеха
Начальный этап реконструкции: возведение конструкций камер пропаривания газобетона
Отопительные приборы камер пропаривания — регистры из гладкой трубы
Размещение отопительной системы в камере пропаривания
Котельный агрегат в процессе монтажа
Фрагменты проекта воздушного отопления и технологического горячего водоснабжения
Фрагмент плана системы воздушного отопления
Приточная и рециркуляционная системы в разрезе
Фрагмент схемы приточной вентиляции
Фрагмент схемы рециркуляционной системы
Задание на монтаж изоляции воздуховодов приточной системы
Фрагмент схемы дымоходов воздухонагревателей
Принципиальная схема обвязки котельного контура
Фрагмент плана узла обвязки котельных агрегатов
Разрез узла обвязки котлового контура
Схема узла обвязки котельного контура
Фрагменты проекта системы технологического горячего водоснабжения и отопления камер созревания
Принципиальная схема систем технологического отопления и ГВС с подключением к разработанному котельному контуру
План систем отопления и горячего водоснабжения технологии производства газобетона (фрагмент)
План котельной на отм. 0,000
Разрез вводного узла холодного водоснабжения и распределительных коллекторов отопления и горячего водоснабжения
Схема узла ввода холодного водоснабжения до теплообменных аппаратов
Схема прямой воды отопительно контура в котельной
Схема прямой воды отопительно контура в пространстве цеха (подключение к отопительным приборам)
3D-схема котельной
Изоляция трубопроводов
Автоматика
От заказчика было получено задание на автоматизацию, по которому наши специалисты предложили вариант реализации системы управления. Воздухонагреватель укомплектован рядом устройств для выполнения задуманной логики работы систем. В данном проекте применена простейшая логика работы, приводим некоторые основные моменты:
Система конструктивно изготовлена в силовом или сигнальном шкафах. В составе системы автоматизации присутствуют следующие устройства:
- Силовые выходы вентиляторов и внешние связи, которые вводятся в силовой и сигнальный шкафы через гермовводы.
- Управляющее многофункциональное устройство, которое устанавливается в щите и используется для контроля и регулирования
Описание работы автоматизации в режиме воздушного отопления:
Основными входными сигналами для работы установки служат сигналы с двух датчиков температуры:
- Датчика температуры приточного воздуха;
- Термостата помещения.
Дополнительно установки оснащаются датчиками температуры:
- Датчиком температуры на входе в вентилятор;
- Датчиком температуры теплообменника.
Они выполняют роль отслеживания пороговых значений, характеризующий перевод оборудования в режим «аварии».
Так, при запуске системы, имеется возможность настройки целого ряда отслеживаемых параметров и их зависимостей, по которым в итоге производиться управление системой:
- Поддерживаемая температура приточного воздуха;
- Поддерживаемая температура помещения;
- Поддерживаемая температура на входе в вентилятор.
При запуске воздухонагревателя щит управления подает команду на запуск горелки, после продувки теплообменника и розжига горелки агрегат переходит в режим прогрева топки. Далее, по достижению температуры теплообменника до порога, включается вентилятор. Установка переходит в рабочий режим.
В режиме «Отопление» после прогрева помещения происходит выключение горелки, а после охлаждения топки выключается вентилятор. Повторное включение горелки и вентилятора осуществляется по сигналу датчика температуры приточного воздуха. В режиме «Вентиляция» по сигналу датчика температуры помещения отключается только горелка, вентилятор работает непрерывно.
Поддержание температуры воздуха внутри помещения осуществляется по сигналам датчика температуры притока и термостата помещения. При превышении температуры приточного воздуха, устройство подает команду на отключение горелки. По мере охлаждения теплообменника температура приточного воздуха в канале падает. При падении температуры до значения температурной уставки (заданной температуры) с учетом гистерезиса горелка вновь включается.
При достижении температуры выше заданной на комнатном термостате, подаётся сигнал на контроллер и уменьшается на заданную величину. (При работе двухступенчатой горелки для розжига используется первая ступень, после чего включается вторая ступень горелки. Для поддержания заданной температуры, переключение второй ступени горелки происходит по принципу гистерезиса.)
Итог
Проект системы воздушного отопления газобетонного завода и отопления пропарочных камер реализован, оборудование поставлено и запущено в эксплуатацию.