Теплові схеми джерел теплопостачання

Як зазначалось у вступі для великих міських систем теплопостачання є доцільним комбіноване вироблення теплової і електричної енергії, воно дає істотну економію палива при виробленні електричної енергії в турбогенераторах, що базуються на парових конденсаційних турбінах з відборами пари на забезпечення теплотою систем теплопостачання, порівняно з виробленням електричної енергії в чисто конденсаційних турбогенераторах.

2.10.1.Принципова теплова схема теплопідготовчої установки ТЕЦ На рис. 2.18 як приклад наведена принципова схема теплопідготовчої установки ТЕЦ з конденсаційними турбінами з теплофікаційним відбором.

Нагрівання мережевої води, що надходить в колектор 15, можна здійснити в таких ступенях нагрівання:

1) В теплофікаційному пучку конденсатора 17. Оскільки температура насиченої пари в конденсаторі близько 30 °С, використання пари, що надходить в конденсатор для нагрівання мережевої води можливе за умови, що її температура на 8-10°С нижча 30°С. Така температура води після абонентних вводів вірогідніше всього може бути в період до початку і після закінчення опалювального сезону. Тоді працюють лише підігрівники ГВП, а температура водопровідної води, що надходить для нагрівання мінімальна, що обумовлює найбільш глибоке охолодження мережевої води.

2-3) В нижньому, 5, і верхньому, 6, мережевих підігрівниках. Установка нижнього підігрівника, 5, дозволяє відібрати з турбіни для нагрівання в ньому мережевої води пару нижчого потенціалу, ніж для верхнього підігрівника, 6, і отримати більшу економію теплоти при виробленні електричної енергії. При установці одного мережевого підігрівника для нього довелося б відбирати з турбіни лише пару такого ж потенціалу, як і для мережевого підігрівника 6.

4 ) В піковому водогрійному котлі 7, який включається в роботу тоді, коли температура мережевої води на вході з верхнього підігрівника 6 недостатня для забезпечення теплового навантаження приєднаних до теплової мережі абонентів.

Пікові водогрійні котли включаються в роботу при низьких зовнішніх температурах в опалювальний період, забезпечуючи своєю тепловою потужністю “піки” теплового навантаження.

Установка допоміжного (бустерного) насосу на зворотній магістралі теплової мережі необхідна для подолання гідравлічного опору при проходженні мережевої води через теплофікаційний пучок конденсатора та мережеві підігрівники 5, 6. Цим забезпечується мінімальний робочий тиск води в мережевих підігрівниках і їх здешевлення.

Найбільший робочий тиск мережевої води після мережевих насосів 9. Він обумовлює необхідний робочий тиск в піковому водогрійному котлі.

У водяних теплових мережах має місце витік теплоносія через нещільності в елементах системи. Тому теплопідготовча установка ТЕЦ має в своєму складі систему підготовки води для підживлення мережі з метою компенсації втрат теплоносія. Вона включає в себе хімводоочистку 10, деаератор 11. Насосом 12 через регулюючий клапан 13 вода надходить у всмоктуючу магістраль допоміжного насосу 8. Імпульсом для регулятора підживлення є тиск в точці на перемичці, що з’єднана з нагнітальним і всмоктуючим патрубками мережевого насосу 9. Зменшення тиску свідчить про збільшення витоку через нещільності порівняно з кількістю води, що подається на підживлення. При цьому регулюючий клапан 13 відкривається і кількість води на підживлення збільшується.

Для постачання парою сторонніх споживачів тепла в схемі на рис.2.18 передбачено колектор 19, куди надходить пара з відбору турбіни. Передбачена можливість одержання такої ж пари після редукційно-охолоджувальної установки (РОУ) 27.

Конденсат пари після споживача повертається в колектор 18, а з проміжного збірника конденсату повертається в систему регенеративного нагрівання конденсату після конденсатора і поверненого конденсату.

2.10.2. Принципова теплова схема ТЕЦ промислового підприємства

На рис. 2.19 наведена, як приклад, принципова теплова схема ТЕЦ, в якій джерелами технологічної пари, що надходить на виробництво та інші потреби, є парова турбіна, яка працює з протитиском, та РОУ.

Висхідна сира вода подається в хімводоочистку, після якої хімочищена вода надходить в деаератор, де звільняється від розчинених в ній газів. З деаератора основна маса живильної води живильним насосом подається в блоки живлення парових котлів, а її частина – в РОУ і ОУ для охолодження перегрітої пари. В РОУ пара надходить зі збірно-розподільчого колектора, дроселюється до тиску,що дорівнює тиску пари після турбіни (протитиску), і охолоджується до стану сухої насиченої пари при цьому ж тиску. В охолоджувальній установці (ОУ) перегріта пара, що надходить з турбіни, охолоджується до стану сухої насиченої пари при протитиску.

Надлишкова кількість живильної води, що подається в РОУ і ОУ, лише нагрівається від початкової температури, яку вона має в деаераторі, до температури насичення, що відповідає протитиску після турбіни та тиску після РОУ. Ця вода у вигляді дренажу через автоматичні конденсатовідвідники (АКВ) направляється в розширювач дренажів низького тиску (РДНТ), який знаходиться під тиском, що перевищує на 0,2 – 0,3 бара робочий тиск в деаераторі. Оскільки живильна вода у вигляді дренажу після РОУ і ОУ є перегрітою по відношення до температури насичення в РДНТ, вона закипає, утворюючи пару самовипаровування, що надходить з РДНТ в деаераційну колонку. Залишковий чистий дренаж через бак чистих дренажів повертається в головку деаератора.

В схемі на рис. 2.19 показаний розширювач безперервного продування (РБП), в який надходить продувна вода з барабану котла з температурою насичення, що відповідає тиску в барабані. В РБП по аналогії з РДНТ продувна вода закипає і утворюється пара самовипаровування, що направляється в деаераторну колонку. Залишкова продувна вода віддає свою теплоту в підігрівнику сирої води (ПСВ), охолоджуючись до 25°С, після чого скидається в промислову каналізацію.

Живильні насоси можуть мати електричний чи паровий привод. Наявність парового приводу як резервного обов’язкова при відсутності надійного резервного джерела електроенергії та при спалювання твердого палива в шарі. Тиск, що розвивають живильні насоси, визначається робочим тиском в барабані котла, сумою гідравлічних втрат тиску при русі води через запірну і регулюючу арматуру, трубопроводи і перепадом рівнів розташування барабана котла та живильних насосів. Так, при робочому тиску в барабані котла 44 бар, тиск після живильних насосів при їх номінальній продуктивності складає 56 бар. Робочим тиском для живильних трубопроводів є тиск, який розвиває живильний насос при закритій нагнітальній засувці. Для наведеного прикладу він дорівнює близько 64 бар. Живильні трубопроводи проходять систематичні гідравлічні випробування тиском, що складає 1,25 від робочого тиску, тобто в нашому випадку він дорівнює 1,25∙64 = 80 бар.

Термічні деаератори по відношення до живильних насосів розташовують на висоті, яка забезпечувала б створення у всмоктувальному патрубку на вході

в живильний насос такого тиску, щоб температура насичення води, яка відповідає цьому тиску, перевищувала робочу температуру в деаераторі не менше, ніж на 5°С, тобто ^оС.

Тиск на вході в насос дорівнює:

,бар, (2-64)

де: ;

Δ Р_втрат – втрати тиску при русі води від деаератора до живильних насосів. Нормами технологічного проектування електричних станцій передбачено, що величина Δ Р_втрат має бути не більшою 300 мм.вод.ст., тобто Δ Р_втрат = 0,03 бар.

Таким чином висота розташування деаератора визначається (за умови, що ρ _в ≈ 1000 кг/м³):

, м. (2-65)

2.10.3. Принципова теплова схема водогрійної котельні

Така схема наведена на рис. 2-20.

Вода зі зворотної магістралі теплової мережі надходить на мережеві насоси 1, які подають воду у водогрійні котли 2. Після водогрійних котлів основний потік води направляється в подавальну магістраль теплової мережі. Частина гарячої води надходить в підігрівник 4, в якому нагрівається хімочищена вода після хімводоочистки 9. З підігрівника 4 частково охолоджена вода надходить в підігрівник водопровідної води 5, після якого насосом рециркуляції 3 повертається в магістраль мережевої води після мережевих насосів 1.

Вода для підживлення мережі готується за схемою:

1) вода з водопроводу насосом 8 прокачується через підігрівник 5, після якого надходить у хімводоочистку 9;

2) хімочищена вода після хімводоочистки 9 нагрівається в підігрівнику 4 до температури, що на 3-4°С перевищує робочу температуру в головці деаератора 6. Це необхідно, щоб хімочищена вода закипіла в головці деаератора і позбавилась всіх розчинених в ній газів, які відсмоктуються з деаератора разом з невеликою кількістю пари, що утворилась;

3) деаерована вода з бака-акумулятора деаератора 6 надходить в насос 7 подачі води на підживлення системи; кількість води, необхідної на підживлення системи теплопостачання забезпечується регулятором 13, який одержує імпульс за перепадом тисків після і до мережевих насосів 1;

4) оскільки робоча температура води в подавальній магістралі більшу тривалість часу на протязі року нижче 100°С, то очевидно, що робоча температура в деаераторі має бути нижче 100°С (фактично біля 70°С), тобто деаератор повинен працювати під тиском, нижчим атмосферного, під вакуумом;

5) джерелом вакууму є водоструминний ежектор 10, в який насосом 12 під тиском не менше 6 бар з баку 11 подається вода; потік води, що виходить з великою швидкістю після сопла ежектора, в його приймальній камері утворює вакуум, завдяки якому гази, що видалились з води головці деаератора, відсмоктуються і змішуючись зі швидкісним потоком води в камері змішування через дифузор виходять з водою, яка надходить у витратний бак ежектора11.

Годинна витрата води на підживлення приймається виходячи з нормативних втрат води в системі теплопостачання на рівні 0,5÷1% об’єму води, що заповнює мережеві трубопроводи і системи.

Структура теплових схем водогрійних котелень визначається, з одного боку, специфічними вимогами до конструкції і режиму експлуатації водогрійних котлів, а з іншого – системами теплових мереж, що з’єднують водогрійну котельню, як джерело теплової енергії, зі споживачами теплоти.

Згідно вимог до гідравлічних і теплових режимів водогрійних котлів, в тому числі для запобігання пароутворення в їх трубах, необхідно:

1. Тиск води на виході з водогрійного котла має бути таким, щоб температура насичення, яка йому відповідає, була не менше ніж на 10-15°С більша максимально можливої температури на виході котла.

Якщо максимальна розрахункова температура води в подавальній магістралі теплової мережі дорівнює, то тиск води на виході з котла, що відповідає температурі насичення 150+(10÷15)=160÷165°С, повинен бути не менше 6,3÷7,1 бар.

2. Швидкість води в трубах водогрійних котлів, яка забезпечує зривання бульбашок пари зі стінок труби, має бути не менше 1,0÷1,2 м/с (фактично 1,5-1,7 м/с).

3. З метою зменшення корозії трубних поверхонь нагріву водогрійного котла температура води, що надходить в котел має бути на рівні 60÷70°С. Якщо температура води, що надходить із зворотної магістралі менша, в схемі водогрійної котельні передбачено перепуск гарячої води з подавальної магістралі у зворотну (регулятор 13).

4. В разі необхідності зменшити температуру води, що виходить з водогрійного котла, перед її надходженням в подавальну магістраль мережі в принциповій схемі водогрійної котельні передбачений перепуск води з мінімальною температурою після мережевих насосів в подавальну магістраль після водогрійних котлів за допомогою регулятора 13.

Контрольні запитання

1. Перерахуйте 4-ри види теплового обладнання для нагрівання мережевої води, які передбачені теплотехнологічною схемою теплопідготовчих відділень ТЕЦ, оснащених конденсаційними турбінами з відборами.

2. Як залежить необхідність включення в роботу обладнання для нагрівання мережевої води від зовнішньої температури?

3. Які джерела технологічної пари передбачені в ТЕЦ, оснащеній паровими турбінами з протитиском?

4. Які термодинамічні процеси відбуваються в РОУ ТЕЦ та в ОУ після парових турбін?

5. Що відбувається в РОУ та ОУ з живильною водою після живильних насосів, що подається в них?

6. Яким чином забезпечується вакуум при роботі вакуумних деаераторів, якими оснащують водогрійні котельні?

7. Як забезпечується одержання води для підживлення теплових мереж та регулюється її подача?

8. Яким чином регулюється необхідна температура води на вході у водогрійний котел та води, що надходить в подавальну магістраль теплової мережі?

Дата добавления: 2014-01-11