WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
Ю.И.Шаров И.В.Бородихин Парогазовые установки в системах централизованного теплоснабжения Новосибирск 2003 Министерство образования Российской Федерации Новосибирский Государственный Технический Университет 621.311 Ю.И.Шаров И.В.Бородихин Парогазовые установки в системах централизованного теплоснабжения Утверждено редакционно–издательским советом университета в качестве учебного пособия Новосибирск 2003 2 УДК 621.311 Рецензенты: д-р техн. наук, проф. Г.В.Ноздренко д-р техн. наук, проф. Т.А.Филиппова Работа подготовлена на кафедре тепловых электрических станций к курсовому и дипломному проектированию для студентов теплоэнергетиков Рассмотрены методы оптимизации режимов ТЭЦ с паро–, газотурбинными и парогазовыми установками. Приведен опыт их эксплуатации в городах Дрезден и Эрфурт (Германия).

© Новосибирский Государственный Технический Университет 3 1. Системы теплоснабжения 1.1. Классификация потребителей тепла Тепловое потребление – это использование тепловой энергии для разнообразных коммунально-бытовых и производственных целей (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, души, бани, прачечные, различные технологические теплоиспользующие установки и т. д.).

При проектировании и эксплуатации систем теплоснабжения необходимо учитывать следующее: 1) вид теплоносителя (вода или пар); 2) параметры теплоносителя (температура и давление); 3) максимальный расход теплоты; 4) изменение потребления теплоты в течение суток (суточный график); 5) годовой расход теплоты; 6) изменение потребления теплоты в течение года (годовой график); 7) характер использования теплоносителя у потребителей (непосредственный забор его из тепловой сети или только отбор тепла).

Средняя нагрузка 100% 0 4 8 12 16 20 24 Часы суток Рис. 1.1. Суточный график сезонной (отопительной) нагрузки.

Потребители тепла предъявляют к системе теплоснабжения различные требования, но теплоснабжение должно быть надежным, экономичным и качественно удовлетворять всех потребителей тепла.

Потребителей тепла можно разделить на две группы: сезонные потребители тепла и круглогодовые потребители тепла.

Сезонные потребители используют тепло не круглый год, а сезонно, при этом расход тепла и его изменение по времени зависят главным образом от климатических условий (температура наружного воздуха, солнечное излучение, скорость и направление ветра, влажность воздуха). Основное Расход тепла на отопление, % значение имеет температура наружного воздуха; влиянием же других климатических факторов на расход тепла часто пренебрегают.

Сезонными потребителями тепла являются: отопление, вентиляция (с подогревом воздуха в калориферах) и кондиционирование воздуха.

Расход тепла в течение суток у сезонных потребителей меняется относительно мало, что объясняется небольшим, обычно, суточным изменением температуры наружного воздуха и большой XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X Месяцы Рис. 1.2. Примерный годовой график отопительной нагрузки.

теплоаккумулирующей способностью зданий. Поэтому суточный график расхода тепла сезонных потребителей (за исключением некруглосуточно работающих вентиляционных установок) сравнительно постоянен (рис. 1.1).

Годовой график сезонных потребителей в противоположность суточному имеет резкопеременный характер: наибольший расход тепла в самые холодные месяцы (январь, декабрь), значительно меньший расход в начале и в конце отопительного сезона и нулевой расход в летний период (рис. 1.2). Летом тепло частично может использоваться для выработки холода в абсорбционных и эжекционных холодильных установках.

Круглогодовые потребители используют тепло в течение всего года.

К этой группе относятся технологические потребители тепла и горячее водоснабжение коммунально-бытовых потребителей.

Если у сезонных потребителей расход тепла практически зависит от одного фактора – температуры наружного воздуха, то у круглогодовых потребителей – от многих различных факторов. Так, технологическое потребление тепла зависит от технологии производства, вида выпускаемой продукции, типа оборудования, режима работы предприятия и т. д.

Климатические условия очень мало влияют на расход тепла у круглогодовых потребителей.

В противоположность сезонным круглогодовые потребители тепла часто имеют переменный суточный и сравнительно постоянный годовой график теплопотребления. На рис. 1.3 представлен в качестве примера суточный график горячего водоснабжения жилого дома. Необходимо ГДЖ/мес.

Потребление тепла, тыс.

Четверг Пятница Суббота Среднесуточный расход 14 16 18 20 22 24 14 16 18 20 22 14 16 18 20 22 Часы суток Рис. 1.3. Суточный график расхода тепла на горячее водоснабжение жилого дома.

учитывать, что у круглогодовых потребителей суточные графики в субботние и воскресные дни обычно отличаются от суточных графиков других дней недели. Из сказанного ясно, что круглогодовые потребители обеспечивают наиболее экономичную работу ТЭЦ в течение всего года, в то время как сезонная нагрузка ввиду неравномерности ее годового графика и особенно ввиду наличия летнего провала приводит к снижению экономичности ТЭЦ.

Намечаемое в нашей стране дальнейшее развитие горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха и холодильного хозяйства не только еще более улучшит бытовые условия населения, но и положительно отразится на экономичности систем теплоснабжения. Особое положение занимают сезонные технологические потребители тепла (в основном это предприятия по переработке сельскохозяйственных продуктов и сырья). Они имеют общие черты и с сезонными и с круглогодовыми потребителями тепла.



1.2. Классификация систем теплоснабжения Снабжение теплом потребителей (систем отопления, вентиляции, на технологические процессы и горячее водоснабжение зданий) состоит из трех взаимосвязанных процессов: сообщения тепла теплоносителю, транспорта теплоносителя и использования теплового потенциала теплоносителя. В соответствии с этим каждая система теплоснабжения состоит из трех звеньев: источника тепла, трубопроводов и систем теплопотребления с нагревательными приборами.

Системы теплоснабжения классифицируются по следующим основным признакам: по мощности, виду источника тепла и виду теплоносителя. По мощности системы теплоснабжения характеризуются дальностью передачи тепла и числом потребителей. Они могут быть местными и централизованными. Местными называют системы теплоснабжения, в которых три основных звена объединены и находятся или в одном помещении или в смежных помещениях и применяются только в гражданских небольшого объема зданиях или в небольших вспомогательных зданиях на промышленных площадках, удаленных от основных производственных корпусов. Примером таких систем являются печи, газовое или электрическое отопление. В этих случаях получение тепла и передача его воздуху отапливаемых помещений объединены в одном устройстве и расположены в самих помещениях.

Централизованными системы теплоснабжения называются в том случае, когда от одного источника тепла подается теплота для многих помещений или зданий. Простейшей формой централизованного теплоснабжения является система снабжения теплом одного здания любого объема от одного источника тепла. Как правило, такими системами называют системы отопления зданий, получающих тепло от котла, установленного в подвале здания. От этого котла может подаваться теплота для систем вентиляции и горячего водоснабжения этого здания.

По виду источника тепла системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При районном теплоснабжении источником тепла служит районная котельная, а при теплофикации – ТЭЦ (теплоэлектроцентраль).

Теплоноситель получает тепло в районной котельной (или ТЭЦ) и по трубопроводам, которые носят название тепловых сетей, поступает в системы отопления и вентиляции промышленных, общественных и жилых зданий. В нагревательных приборах, расположенных внутри зданий, теплоноситель отдает часть теплоты и отводится по специальным трубопроводам обратно.

Теплофикация от районного теплоснабжения отличается не только видом источника тепла, но и самим характером производства тепловой энергии. Она может быть охарактеризована как централизованное теплоснабжение на базе комбинированного производства тепловой и электрической энергии (ТЭЦ).

Кроме источника тепла, все другие элементы в системах районного теплоснабжения и теплофикации одинаковы. Однако, как правило, охват централизованным теплоснабжением, при теплофикации значительно выше, чем при районном теплоснабжении.

Теплоносителем называется рабочее тело, которое передает тепло от источника тепла к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

По виду теплоносителя системы теплоснабжения делятся на две группы – на водяные и паровые.

Как ясно из названия, в водяных системах теплоснабжения основным теплоносителем служит вода, а в паровых пар. В нашей стране для городов и жилых районов в качестве теплоносителя используют воду.

На промышленных площадках в промышленных районах для систем теплоснабжения применяют воду и пар. Пар в основном применяется для технологических потребностей. В последнее время имеется тенденция применения и на промышленных объектах единого теплоносителя – воды, которая используется и при технологических процессах. Применение единого теплоносителя упрощает схему теплоснабжения, ведет к уменьшению капитальных затрат и способствует качественной и экономичной эксплуатации.

В системах теплоснабжения применяется только насыщенный пар, так как перегретый пар сразу теряет свой перегрев при соприкосновении с относительно холодными поверхностями нагревательных приборов. Перед транспортировкой пара по паропроводам его в ряде случаев перегревают, чтобы к потребителям из-за попутного охлаждения он был доставлен уже в состоянии насыщенного пара.

К теплоносителям, применяемым в системах централизованного теплоснабжения, предъявляются санитарно-гигиенические, техникоэкономические и эксплуатационные требования. Главнейшее санитарногигиеническое требование заключается в том, что любой теплоноситель не должен ухудшать в закрытых помещениях санитарных условий для находящихся в них людей. С этой точки зрения теплоноситель не должен обладать высокой температурой, так как это может вести к высокой температуре поверхностей нагревательных приборов, вызывать разложение пыли органического происхождения и вредно воздействовать на человеческий организм. Средняя температура поверхности нагревательных приборов не должна быть выше 70–80 °С в жилых и общественных зданиях.

В промышленных зданиях допускается более 100 °С.

Технико-экономические требования к теплоносителю сводятся к тому, чтобы при применении того или иного теплоносителя стоимость трубопроводов, по которым транспортируется теплоноситель, была наименьшей, а также малым был вес нагревательных приборов и обеспечен наименьший расход топлива для нагревания помещений.

С эксплуатационной точки зрения теплоноситель должен обладать качествами, позволяющими проводить центральную регулировку тепловой отдачи систем теплопотребления. Необходимость изменять расходы тепла в системах отопления и вентиляции вызвана переменными температурами наружного воздуха. Эксплуатационным показателем теплоносителя считается также срок службы отопительно-вентиляционных систем при применении того или иного теплоносителя.





Если сравнить по перечисленным основным показателям воду и пар, можно отметить следующие преимущества их друг перед другом.

Преимущества воды: сравнительно низкая температура воды, а следовательно, температура поверхности нагревательных приборов;

возможность транспортирования воды на большие расстояния без уменьшения ее теплового потенциала; возможность центрального регулирования тепловой отдачи систем теплопотребления; возможность ступенчатого подогрева воды на ТЭЦ, с использованием низких давлений пара; простота присоединений водяных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения к тепловым сетям; сохранение конденсата греющего пара на ТЭЦ или в районных котельных; большой срок службы систем отопления и вентиляции.

Преимущества пара: возможность применения пара не только для тепловых потребителей, но также для силовых и технологических нужд;

быстрый прогрев и охлаждение систем парового отопления; пар низкого давления (обычно применяемый в системах отопления зданий) имеет малую плотность (примерно в 1650 раз меньше плотности воды); это обстоятельство в паровых системах отопления позволяет не учитывать гидростатическое давление и создает возможность применять пар в качестве теплоносителя в многоэтажных зданиях; паровые системы теплоснабжения по тем же соображениям могут применяться при самом неблагоприятном рельефе местности теплоснабжаемого района; более низкая первоначальная стоимость паровых систем ввиду меньшей поверхности нагревательных приборов и меньших диаметров трубопроводов; простота начальной регулировки вследствие самораспределения пара; отсутствие расхода энергии на транспортирование пара.

К недостаткам пара, можно отнести дополнительно: повышенные потери тепла паропроводами из-за более высокой температуры пара; срок службы паровых систем отопления значительно меньше, чем водяных, по причине более интенсивной коррозии внутренней поверхности конденсатопроводов.

Принимая во внимание сказанное, несмотря на некоторые преимущества пара как теплоносителя, последний применяется для систем теплоснабжения и отопительных систем значительно реже воды и то лишь для тех помещений, где нет долговременного пребывания людей.

Строительными нормами паровое отопление разрешается применять в торговых помещениях, банях, прачечных, кинотеатрах, в промышленных зданиях. В жилых зданиях паровые системы не применяются.

В системах воздушного отопления и вентиляции любых зданий разрешается применение пара в качестве первичного теплоносителя.

Применять его также можно для нагревания водопроводной воды в системах горячего водоснабжения.

Параметрами теплоносителей называют температуру и давление.

Вместо давления в практике эксплуатации широко пользуются другой единицей – напором. Напор и давление связаны зависимостью p H =, (0.1) g где H – напор, м;

p – давление, Па;

– плотность теплоносителя, кг/м3;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

Теплота, отдаваемая водой, кВт Q = mcpm(t1 - t1), (0.2) где m – массовый расход воды, проходящей через систему теплопотребления, кг/с;

сpm – средняя изобарная теплоемкость воды, кДж/(кгК);

t1 – температура воды до системы теплопотребления, °С;

t1 – температура воды после системы теплопотребления, °С.

t1, °С t1, °С В системах отопления жилых и общественных 95 зданий В системах централизованного теплоснабжения 150 от котельной или ТЭЦ, а также в системах отопления промышленных зданий Температура воды в системах теплоснабжения должна соответствовать давлению, при котором не будет вскипания (например, вода при температуре 150 °С должна иметь давление не ниже 0,4 МПа). Повышение температуры воды в источнике теплоснабжения (у генератора тепла) ведет к снижению массового расхода воды, уменьшению диаметров труб и расходов энергии на перекачку.

Пар в системах теплоснабжения применяется различных давлений p. В системах парового отопления низкого давления p=0,005–0,07 МПа; в системах парового отопления высокого давления p> 0,07.

Для технологических нужд применяется пар более высоких давлений.

Теплоотдача пара в системе теплопотребления Q определяется по формуле, кВт:

Q = m(h - h ) (0.3) где m – расход пара;

h – энтальпия сухого насыщенного пара, кДж/кг;

h – энтальпия конденсата (воды на линии насыщения), кДж/кг.

1.3. Принципиальные схемы источников тепла в системах теплоснабжения При районном теплоснабжении источник тепла – районная котельная может быть паровой или водогрейной. Тепловая энергия отпускается потребителям в виде пара или горячей воды.

На рис. 1.4 приведена схема централизованного теплоснабжения от водогрейной котельной. В котле К, происходит нагрев воды за счет сжигания топлива; нагретая вода по теплопроводам (подающему П и обратному О) тепловой сети циркулирует при помощи сетевых насосов СН. Обратная вода проходит грязевик Гр, где из воды удаляются взвешенные механические примеси (окалина, песок, коррозионные отложения и другие частицы).

Потребитель I представляет собой систему горячего водоснабжения;

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.