Способы прокладки тепловых сетей

ПЛАН

1 Теплоэлектроцентрали

2 Технологическая схема ТЭЦ

1 Теплоэлектроцентрали

В тех случаях, когда прилегающие к тепловым электростанциям районы должны потреблять большие количества теплоты, целесообразнее прибегать к комбинированной выработке теплоты и электроэнергии. Установки, служащие для комбинированной выработки тепла и электроэнергии, называют ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЯМИ, они работают по так называемому теплофикационному циклу.

Этот вид электростанций предназначен для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплотой. Являясь, как и КЭС, тепловыми электростанциями, они отличаются от последних использованием теплоты отработавшего в турбинах пара для нужд промышленного производства, а так же для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электроэнергии и теплоты достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением, т.е. выработкой электроэнергии на КЭС и получением теплоты от местных котельных. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах (городах) с большим потреблением теплоты и электроэнергии. В России в настоящее время на ТЭЦ производится около 25…30 % всей вырабатываемой электроэнергии.

Схема простейшей теплофикационной установки

1-котел; 2- пароперегреватель; 3- генератор; 4- турбина; 5- конденсатор; 6-потребитель теплоты; 7,8 – насосы.

На рисунке показана схема простейшей теплофикационной установки (с основными элементами паросиловой установки). Цифрой 6 обозначен потребитель теплоты (например, система отопления).

Охлаждающая вода под действием насоса 7 циркулирует по замкнутому контуру, в который включен потребитель теплоты. Температура воды на выходе из конденсатора несколько ниже температуры конденсата t_н, но достаточно высока для обогрева помещений. Конденсат при температуре t_н забирается насосом 8 и после сжатия подается в котел 1. Охлаждающая вода нагревается за счет теплоты конденсирующего пара и под напором, создаваемым насосом 7, поступает в отопительную систему 6. В ней нагретая вода отдает теплоту окружающей среде, обеспечивая необходимую температуру помещений. На выходе из отопительной системы охлажденная вода вновь поступает в конденсатор и в нем опять нагревается поступающим из турбины паром.

При наличии более или менее постоянного потребителя производственного пара пользуются турбиной, работающей с противодавлением без конденсатора.

В теплофикационных установках используются турбины трех типов:

1) 2)

3)

1-с противодавлением, 2- ухудшенным вакуумом, 3- регулируемыми отборами пара.

Турбины с противодавлением относительно просты, малогабаритны и дешевы, но применяются они мало, поскольку количество электроэнергии, вырабатываемое с их помощью, зависит не от электрических, а от тепловых потребителей, весьма нестабильных.

Турбины с ухудшенным вакуумом при отсутствии тепловых потребителей могут работать с расширением пара до глубокого вакуума, как конденсационные, но выработка электроэнергии у них тоже зависит от расхода теплоты.

Только турбины с регулируемыми отборами не имеют отмеченных недостатков, позволяя свободно изменять электрическую и тепловую нагрузки, т.е. работать по свободному графику. Они в основном и применяются на ТЭЦ. На рисунке 3 приведена схема такой установки с одним регулируемым (в зависимости от потребителей электроэнергии и теплоты) отбором пара давлением р_отб, которое устанавливается с помощью клапана 3, расположенного на магистрали между ступенями турбины высокого 1 и низкого 2 давлений.

2 Технологическая схема ТЭЦ

ГРУ – генераторное распределительное устройство, ВН – высокое напряжение, 2- сетевой пароводяной подогреватель; 1- сетевой насос.

Коэффициент использования теплоты (η_ит) теплоэлектроцентралей, учитывающий отпуск потребителям данных видов энергии- электрической и тепловой, - составляет 70% и более. Этот показатель характеризует общее использование энергии топлива на ТЭЦ. Очевидно, что экономичность работы ТЭЦ зависит от величины отбора пара на теплофикацию. С уменьшением количества пара, поступающего в конденсаторы теплофикационных турбин, КПД теплоэлектроцентрали возрастает.

В случае полного отсутствия отпуска теплоты в теплофикационную сеть турбины работают в конденсационном режиме, при этом КПД станции обычно не превышает 35%.

Наиболее экономичным режимом работы ТЭЦ является ее работа по графику теплового потребления, т.е. при регулировании поступления пара в турбины соответственно отбору его на теплофикацию при минимальном пропуске пара в конденсатор.

Так как режимы работы тепловых и электрических потребителей различны, то осуществление указанного режима работы ТЭЦ возможно только при ее параллельной работе с другими электростанциями энергосистемы – тепловыми и гидроэлектрическими.

Теплоэлектроцентрали размещают преимущественно в крупных промышленных центрах и поэтому к ним предъявляют повышенные требования по охране окружающей среды. Так, для уменьшения вредных выбросов ТЭЦ целесообразно, где это возможно, использовать в первую очередь газообразное или жидкое топливо, а так же высококачественные угли.

Вопросы

1. Дайте определение ТЭЦ.

2. Изобразите схему простейшей теплофикационной установки.

3. Какие типы турбин используют в теплофикационных установках?

4. Изобразите теплофикационные установки: с противодавлением, ухудшенным вакуумом и регулируемым отбором пара.

5. Опишите три типа турбин.

6. Изобразите технологическую схему ТЭЦ.

7. Где размещают обычно ТЭЦ?

Литература

1. Быстрицкий Г.Ф. Общая энергетика: Учеб. пособие для сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2015.-208 с.

Основной задачей системы теплоснабжения является обеспечение потребителей следующими видами тепловой нагрузки: • отопление; • горячее водоснабжение; • вентиляция; • кондиционирование воздуха; • технологический пар. Все вышеперечисленные виды тепловых нагрузок имеют или 18 относительно стабильное значение по величине в течение года, или значительные колебания по величине в течение года. Наибольшей вариацией обладает отопительная нагрузка, которая изменяется от максимума в зимний период до минимума в летний период. По амплитуде колебаний в течение года тепловые нагрузки можно разбить на две группы: 1. Сезонные тепловые нагрузки. 2. Круглогодичные тепловые нагрузки. К сезонной тепловой нагрузке относятся отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Сезонная нагрузка имеет относительно стабильный суточный график и переменный годовой график. Изменения величины сезонной нагрузки зависит главным образом от климатических факторов: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, инсоляции (солнечного излучения), влажности воздуха и т. п. Доминирующим фактором является температура наружного воздуха. Отопление и вентиляция относятся к зимним тепловым нагрузкам. Кондиционирование воздуха максимально применяется в летний период. К круглогодичной тепловой нагрузке относятся расход теплоты на обеспечение технологических нужд промышленных предприятий и горячее водоснабжение. Однако работу предприятий, связанных с переработкой сельскохозяйственного сырья, можно отнести к сезонной нагрузке. График динамики технологической нагрузки определяется спецификой промышленного предприятия и режимом его работы. График динамики горячего водоснабжения определяется циклом жизнедеятельности населения (время суток, день недели, праздничные дни и т. д.), а также режимом работы предприятий коммунального хозяйства. Эти виды тепловой нагрузки имеют переменный суточный график потребления. Годовые графики динамики технологических нагрузок и 19 нагрузок горячего водоснабжения находятся в незначительной зависимости от времени года. Величина летних нагрузок немного ниже зимних, что можно объяснить более высокой температурой окружающей среды (воздух, вода), а также более высокой температурой исходного сырья. Кроме того, в летний период снижаются потери тепловой энергии в паропроводах и технологических трубопроводах. При проектировании систем централизованного теплоснабжения и разработке режима их эксплуатации одной из основополагающих задач является определение вида тепловых нагрузок, их величины, режима потребления и перспектив развития района теплоснабжения.

Суммарная сезонная тепловая нагрузка. Общий расход теплоты на отопление и вентиляцию по району представляет собой сумму расходов теплоты отдельных абонентов. Существует прямая зависимость расхода теплоты на отопление и вентиляцию района от температуры наружного воздуха. Отопительная нагрузка носит круглосуточный характер. Для жилых зданий при установившихся климатических условиях эта нагрузка постоянна. Отопительная нагрузка общественных зданий и промышленных предприятий носит переменный суточный и недельный график. Это объясняется снижением подачи теплоты на отопление в нерабочее время, т. е. в ночной период, выходные и праздничные дни.

КРУГЛОГОДОВАЯ ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА Величина круглогодовых тепловых нагрузок определяется двумя составляющими: расход теплоты на горячее водоснабжение и расход теплоты для технологических нужд промышленных предприятий. Расход теплоты для горячего водоснабжения в течение года изменяется сравнительно мало, но отличается значительной неравномерностью в течение суток. Годовой отпуск теплоты на горячее водоснабжение жилых районов часто достигает 35–40 % суммарного годового расхода теплоты района. В летний период расход теплоты в системах горячего водоснабжения для жилых зданий уменьшается на 30–35 % по сравнению с зимним периодом. Это объясняется тем, что в летнее время температура воды источника водоснабжения на 10–12 °С выше, чем в зимний период. Также, значительная часть городского населения 35 летом в субботние и воскресные дни выезжает в загородные зоны отдыха. Причем в зимний период в эти дни в жилом секторе наблюдаются максимальные разборы горячей воды.

ГОДОВОЙ РАСХОД ТЕПЛОТЫ Определение годового расхода теплоты на теплоснабжение связано с расчетами расхода топлива, разработкой режимов работы оборудования, разработкой графиков ремонта основного и вспомогательного оборудования и т. д. Для эксплуатационного персонала необходимо знать распределение тепловой нагрузки по сезонам (отопительный сезон, летний сезон) и даже по отдельным месяцам (рис. 1.3). Рис. 1.3. График расхода теплоты по месяцам года

2. СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Системы теплоснабжения предназначены для обеспечения потребителей тепловой энергией в виде горячей воды и пара. Система может включать следующие компоненты: источники тепловой энергии, тепловые сети, абонентские вводы, местные тепловые пункты (подстанции), групповые тепловые пункты (подстанции), системы отопления, системы горячего водоснабжения, системы вентиляции, системы технологического теплоснабжения. В зависимости от расположения источника теплоты по отношению к потребителю системы теплоснабжения могут быть либо децентрализованными, либо централизованными. В децентрализованных системах источник теплоты и тепловые установки потребителей либо совмещены в одном агрегате, либо размещены очень близко, поэтому передача тепловой энергии может осуществляться без промежуточного звена — тепловой сети. Системы децентрализованного теплоснабжения могут подразделяться на индивидуальные и местные. В индивидуальных системах обеспечение тепловой энергией каждого помещения (квартиры, комнаты, производственного помещения) осуществляется от индивидуального источника. К таким системам можно отнести печное и поквартирное отопление. В местных системах обеспечение тепловой энергией каждого здания осуществляется от отдельного источника. Источником тепловой энергии служит местная или индивидуальная котельная. К этой системе можно отнести так называемое центральное отопление зданий. В системах централизованного теплоснабжения источники теплоты и тепловые установки потребителей разделены и располагаются на значительном расстоянии друг от друга. Для передачи тепловой энергии от источника до потребителей используются тепловые сети, а в качестве 49 теплоносителя используются вода и водяной пар. Системы централизованного теплоснабжения можно разделить на четыре типа: 1. Групповая система централизованного теплоснабжения, предназначена для обеспечения тепловой энергией группы зданий от одного источника. 2. Районная система централизованного теплоснабжения, предназначена для обеспечения тепловой энергией нескольких групп зданий или целого района от одного источника. 3. Городская система централизованного теплоснабжения, предназначена для обеспечения тепловой энергией нескольких районов города от одного источника. 4. Межгородская система централизованного теплоснабжения, предназначена для обеспечения тепловой энергией нескольких городов от одного источника. Процесс централизованного теплоснабжения состоит из следующих этапов: 1) производство тепловой энергии; 2) транспорт тепловой энергии теплоносителем; 3) подготовка и распределение тепловой энергии; 3) использование тепловой энергии. Производство тепловой энергии может осуществляться с использованием двух технологий — теплофикация и теплоснабжение. При теплофикации производится комбинированная выработка тепловой и электрической энергии. В этом случае источниками тепловой энергии служат ТЭЦ (теплоэлектроцентрали). На ТЭЦ тепловая энергия производится либо в виде горячей воды (отопительные ТЭЦ), либо в виде горячей воды и технологического пара (промышленноотопительные ТЭЦ), либо в виде технологического пара (промышленные ТЭЦ). При теплоснабжении производится непосредственная выработка тепловой энергии. В этом случае источниками тепловой энергии служат 50 котельные. Котельные могут производить тепловую энергию либо в виде горячей воды (отопительные котельные), либо в виде горячей воды и технологического пара (промышленно-отопительные котельные), либо в виде только технологического пара (промышленные котельные). Кроме того, котельные могут классифицироваться как городские, районные, групповые и квартальные.

Способы прокладки тепловых сетей

ПОДЗЕМНАЯ ПРОКЛАДКА

Канальные прокладки предназначены для защиты трубопроводов от механического воздействия грунтов и коррозионного влияния почвы.