Раздел 1. Системы теплоснабжения.

Тема 1.1. Тепловое потребление

Классификация систем теплоснабжения

В системах централизованного теплоснабжения (СЦТ) по тепловым сетям подается теплота различным тепловым потребителям. Несмотря на значительное разнообразие тепловой нагрузки, ее можно разбить на две группы по характеру протекания во времени: 1) сезонная; 2) круглогодовая.

Изменения сезонной нагрузки зависят главным образом от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения, влажности воздуха и т.п.

Основную роль играет наружная температура. Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой график нагрузки. К сезонной тепловой нагрузке относятся отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. Ни один из указанных видов нагрузки не имеет круглогодового характера. Отопление и вентиляция являются зимними тепловыми нагрузками. Для кондиционирования воздуха в летний период требуется искусственный холод.

К круглогодовой нагрузке относятся технологическая нагрузка и горячее водоснабжение. Исключением являются только некоторые отрасли промышленности, главным образом связанные с переработкой сельскохозяйственного сырья (например, сахарная), работа которых имеет обычно сезонный характер.

График технологической нагрузки зависит от профиля производственных предприятий и режима их работы, а график нагрузки горячего водоснабжения — от благоустройства жилых и общественных зданий, состава населения и распорядка его рабочего дня, а также от режима работы коммунальных предприятий — бань, прачечных.

Эти нагрузки имеют переменный суточный график. Годовые графики технологической нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения также в определенной мере зависят от времени года. Как правило, летние нагрузки ниже зимних вследствие более высокой температуры перерабатываемого сырья и водопроводной воды, а также благодаря меньшим тепловым потерям теплопроводов и производственных трубопроводов.

Одна из первоочередных задач при проектировании и разработке режима эксплуатации систем централизованного теплоснабжения заключается в определении значений и характера тепловых нагрузок.

Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты требуемого качества (то есть теплоносителем требуемых параметров).

В зависимости от размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения разделяются на децентрализованные и централизованные. В децентрализованных системах источник теплоты и теплоприемники потребителей либо совмещены в одном агрегате, либо размещены столь близко, что передача теплоты от источника до теплоприемников может осуществляться практически без промежуточного звена — тепловой сети.

Системы децентрализованного теплоснабжения разделяются на индивидуальные и местные.

В индивидуальных системах теплоснабжение каждого помещения (участка цеха, комнаты, квартиры) обеспечивается от отдельного источника. К таким системам, в частности, относятся печное и поквартирное отопление. В местных системах теплоснабжение каждого здания обеспечивается от отдельного источника теплоты, обычно от местной или индивидуальной котельной. К этой системе, в частности, относится так называемое центральное отопление зданий.

В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники потребителей размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому теплота от источника до потребителей передается по тепловым сетям.

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения можно разделить на следующие четыре группы:

групповое — теплоснабжение от одного источника группы зданий;

районное — теплоснабжение от одного источника нескольких групп зданий (района);

городское — теплоснабжение от одного источника нескольких районов;

межгородское — теплоснабжение от одного источника нескольких городов.

Процесс централизованного теплоснабжения состоит из трех последовательных операций: 1) подготовки теплоносителя; 2)транспортировки теплоносителя; 3) использования теплоносителя.

Подготовка теплоносителя проводится в специальных так называемых теплоподготови-тельных установках на ТЭЦ, а также в городских, районных, групповых (квартальных) или промышленных котельных.

Транспортируется теплоноситель по тепловым сетям. Используется теплоноситель в теплоприемниках потребителей. Комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспортировки и использования теплоносителя, составляет систему централизованного теплоснабжения.

Для транспорта теплоты применяются, как правило, два теплоносителя: вода и водяной пар. Для удовлетворения сезонной нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения в качестве теплоносителя используется обычно вода, для промышленной технологической нагрузки — пар.

Источники тепла

Основная часть тепловой нагрузки удовлетворяется при теплофикации отработавшей при выработке электроэнергии теплотой от установленных на ТЭЦ теплофикационных турбоагрегатов, в которых электрическая энергия вырабатывается главным образом комбинированным методом.

На современных ТЭЦ, работающих на органическом топливе, устанавливаются, как правило, теплофикационные турбины большой единичной электрической мощности (50—250 МВт) на высокие и сверхкритические начальные параметры пара (13 и 24 МПа) двух основных типов: а) конденсационные с отбором пара (Т и ПТ); б) с противодавлением (Р).

Теплофикация и централизованное теплоснабжение применяются во многих странах, в том числе в Австрии, Болгарии, Венгрии, Германии, Дании, Исландии, Китае, Монголии, Польше, Румынии, США, Финляндии, Швеции, Чехии, Югославии и др.

Развитие теплофикации способствует решению многих важных народнохозяйственных и социальных проблем, таких как повышение тепловой и общей экономичности энергетического производства, обеспечение экономичного и качественного электро- и теплоснабжения жилищно-коммунальных и промышленных комплексов, снижение трудозатрат в тепловом хозяйстве, улучшение экологической обстановки в городах и промышленных районах.

Отечественная теплофикация базируется на районных ТЭЦ общего пользования и на промышленных ТЭЦ в составе предприятий, от которых теплота отпускается как промышленным предприятиям, так и расположенным поблизости городам и населенным пунктам.

Для удовлетворения отопительно-вентиляционной и бытовой нагрузок жилых и общественных зданий, а также промышленных предприятий используется главным образом горячая вода. Применение горячей воды в качестве теплоносителя позволяет использовать для теплоснабжения теплоту отработавшего пара низкого давления, что повышает эффективность теплофикации благодаря увеличению удельной выработки электрической энергии на базе теплового потребления.

Тепловая экономичность ТЭЦ улучшается при повышении начальных параметров пара, снижении давления пара в отборах турбин, применении многоступенчатого подогрева сетевой воды, увеличении числа часов использования тепловой мощности отборов, ограничении доли конденсационной выработки электрической энергии на ТЭЦ.

Улучшению экономических показателей способствуют укрупнение ТЭЦ, увеличение единичной мощности котельных и турбинных агрегатов, блочная компоновка оборудования, а также применение дешевых водогрейных котлов и паровых котлов низкого давления для покрытия кратковременных пиков сезонной и технологической тепловой нагрузки и резервирования теплоснабжения.

Использование в системах централизованного теплоснабжения водогрей­ных и паровых котлов большой мощности на первых этапах развития теплофикационных систем дает в ряде случаев выигрыш в капиталовложениях, позволяя с минимальными затратами на сооружение источников теплоты централизовать теплоснабжение до ввода в действие мощной ТЭЦ.

 После ввода в действие ТЭЦ указанные выше котлы используются для покрытия пиковой части тепловой нагрузки и резервирования теплоснабжения.

Повышению эффективности теплофикационных систем способствует внедрение прогрессивных проектов ТЭЦ повышенной заводской готовности, предусматривающих осуществление строительства за счет набора строительно-технологических секций с различными типами турбин и однотипными котлами, что позволяет на 5—10 % уменьшить затраты на сооружение ТЭЦ и сократить сроки их строительства.

Отечественное энергомашиностроение является пионером создания мощного высокоэкономичного теплофикационного турбооборудования. Значительное повышение тепловой экономичности ТЭЦ может быть получено за счет улучшения структуры теплофикационных турбоустановок по начальным параметрам, посредством более широкого использования при сооружении и расширении мощных ТЭЦ теплофикационных турбин на сверхкритические начальные параметры.

В условиях ограниченного завоза органического топлива в европейскую часть нашей страны в качестве дополнительного пути развития теплофикации целесообразно использовать КЭС, расположенные вблизи крупных городов, путем реконструкции конденсационных блоков 160, 200, 300 МВт в теплофикационные с заменой всех изношенных узлов. Такая реконструкция позволяет продлить время активной эксплуатации этих КЭС и существенно (на 10—30 %) повысить их тепловую экономичность.

Например, теплофикационную турбину Т-250-240 стали применять на ТЭЦ после реконструкции турбины К-300-240.

В связи с повышением требований к качеству планировки и чистоте воздушного бассейна городов многие мощные ТЭЦ размещаются на значительном расстоянии от районов теплового потребления, часто за пределами городской черты

Актуальная задача — совершенствование систем транспорта и распределения теплоты крупных городов в следующем направлении:

а) расширения диапазона безопасных гидравлических режимов;

б) полноценного использования блокировочных связей между смежными тепломагист-ралями или смежными ТЭЦ;

в) снижения потерь сетевой воды при авариях иа магистральных теплопроводах;

г)обеспечения автономной, независимой от тепловой сети циркуляции воды в системах теплопотребления;

д) более широкого использования автоматического группового и местного регулирования в дополнение к центральному регулированию, внедрения систем дистанционного контроля и телеуправления.

По виду теплоносителя системы централизованного теплоснабжения разделяются на водяные и паровые.

Водогрейные котельные (рис. 1.1) часто сооружаются во вновь застраиваемых районах до ввода в действие ТЭЦ и магистральных тепловых сетей от ТЭЦ до указанных котельных. Таким образом, подготавливается тепловая нагрузка для ТЭЦ, чтобы к моменту ввода в эксплуатацию теплофикационных турбин их отборы были по возможности полностью загружены.

После ввода в действие ТЭЦ и магистральных тепловых сетей от них до котельных последние обычно используются в качестве пиковых или резервных источников теплоты.

Паровые котельные (рис. 1.2) могут быть использованы для отпуска теплоты как с паром, так и с горячей водой. Подогрев сетевой воды паром производится в пароводяных подогревателях. При работе на твердом топливе паровые котельные с пароводяными подогревателями сетевой воды обладают большей маневренностью и надежностью в эксплуатации по сравнению с водогрейными.

Рис. 1.1.

Рис. 1.1.

Конденсат от потребителей в паровую сеть

Рис. 1.2.  Принципиальная тепловая схема паровой котельной 1 — паровой котел низкого давления; 2 — пароводяной подогреватель сетевой воды; 3 — охладитель конденсата; 4 — деаэратор питательной воды котла; 5 — питательный насос; 6 — сетевой насос; 7 — деаэратор подпиточной воды; 8 — подогреватели химически очищенной волы, 9 — подпиточный насос; 10 — сборный бак конденсата, 11 — конденсатный насос; 12 — насос сырой воды; 13 — сепаратор продувочной воды; 14 — охладитель продувочной воды, 15 — пароводяной подогреватель сырой воды; 16 — химводоподготовка; 17—насос химводоочистки.   17 — насос химически очищенной воды

График тепловой нагрузки

Q, Гкал/ч

Рассмотрим суточный график тепловой нагрузки

(зима          ,      лето), см. рис. 1.3.

Отопительная тепловая нагрузка, расход тепла на

вентиляцию и конденционирование воздуха зависят от

температуры наружного воз духа и имеют сезонный ха-

рактер. Расход те плоты на отопление и вентиляцию–на-

ибольший зимой и полностью отсутствует в летние ме-

сяцы. На кондиционирование воздуха теплота расходу-

0     6   12  18  24    ется только летом, поэтому расширение сферы примене-

Рис. 1.3.               ния кондиционированного воздуха приведёт к повыше-

нию эффективности теплофикации.

При небольших изменениях температуры наружного воздуха отопительная и вентиляционная нагрузки жилых помещений в течение суток сохраняются практически постоянными. В тех же условиях отопительная нагрузка общественных зданий и промышленных предприятий может в течение суток заметно изменяться, в нерабочие дни недели – значительно понижаться. Вентиляционная нагрузка в нерабочее время вообще выключается. Такое изменение расхода теплоты на отопление и вентиляцию общественных зданий и промышленных предприятий приводит к экономии топлива, расходуемого на эти цели.

ТЭЦ отпускает тепло на отопление по расчётным температурным графикам в зависимости от температуры наружного воздуха. Существуют следующие расчётные температурные графики: 95/70⁰С, 130/70⁰С, 150/70⁰С, 180/70⁰С. Первая цифра означает температуру прямой сетевой воды, идущей к потребителю на отопление, вторая цифра – температуру обратной сетевой воды, идущей от потребителя на ТЭЦ. Использование температурного графика от расчётной температуры наружного воздуха на отопление. Температурный график 180/70⁰С используется редко и в основном на Крайнем Севере, где очень холодно. Например, Владивостокские ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 работают по температурному графику 130/70⁰С при расчётной температуре наружного воздуха –24⁰С. ВТЭЦ-1 в настоящее время является отопительной котельной на мазуте.

Централизованный отпуск тепла ТЭЦ и частично другими источниками (котельными) на отопление, вентиляцию и бытовые нужды составляет около трети всего теплового потребления.

Максимальный расход тепла на отопление соответствует расчётной температуре наружного воздуха t^р_н, которая принимается равной средней температуре наиболее холодных пятилеток из восьми наиболее холодных зим на пятидесятилетний период.

Температура наружного воздуха зависит от климатических условий местности и в течение года изменяется в широких пределах. Отопительно-вентиляционная нагрузка отключается от потребителей при температуре наружного воздуха +8÷10⁰С, что соответствует продолжительности отопительного сезона около 5000 ч/год при общей продолжительности года 8760 часов.

Приведу несколько примеров продолжительности отопительного сезона некоторых городов при расчётной температуре наружного воздуха для отопления:

г. Анадырь (--40⁰С) 7400 часов    г. Благовещенск (-34⁰С) 5088 часов

г. Владивосток (-24⁰С) 4824 часа             г. Москва (-26⁰С) 4920 часов

г. Хабаровск (-31⁰С)  4320 часов.

Промышленные предприятия являются круглогодовыми потребителями технологического пара и горячей воды и одновременно сезонными потребителями теплоты с горячей водой для отопления и вентиляции. Пароснабжение таких потребителей должно обеспечиваться с высокой надёжностью, так как перерывы в подаче пара или даже снижение подачи влекут за собой большой материальный ущерб из-за нарушения технологического процесса.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: