КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Использование теплонасосных станций в системах теплоснабжения
Теплонасосная станция (ТНС) представляет собой энергетическое теплогенерирующее предприятие нового типа, отличающееся высокой экономией топлива, значительным снижением загрязнения окружающей среды в обслуживаемых населенных пунктах и маневренностью, позволяющей использовать ТНС в качестве потребителей-регуляторов нагрузки энергосистем. В состав основного оборудования ТНС входят парокомпрессионные теплонасосные установки (ТНУ) и пиковые водогрейные котлы (ПВК). Необходимым условием сооружения ТНС является наличие источника низкопотенциального тепла. Энергетические, экономические и экологические преимущества ТНС обусловливают целесообразность замены ими части водогрейных котельных, вырабатывающих в настоящее время около половины тепловой энергии в стране и потребляющих сотни миллионов тонн топлива ежегодно. Для применения тепловых насосов в больших масштабах в системах теплоснабжения нашей страны с получением существенной экономии топлива и повышением маневренности энергосистем нужны установки большой единичной мощности по схеме «вода — вода». Минимальная единичная электрическая мощность требуемых для этого парокомпрессионных машин (3—6 МВт) совпадает с максимальной мощностью уже существующих и разработанных отечественных холодильных машин. Для облегчения регулирования и повышения надежности теплонасосной станции необходимо применять 3—5 машин (теплонасоеных блоков), поэтому электрическую мощность одной ТНС на базе существующих машин можно довести до 20— 30 МВт и теплопроизводительность ТНУ до 100 МВт. В комплексе с ПВК, покрывающими пиковую нагрузку подобно схемам ТЭЦ, полная теплопроизводительность ТНС составит около 200 МВт при обычном температурном графике 150 / 70°С. В качестве источника низкопотенциального тепла для мощных установок целесообразно использовать природные незамерзающие водоемы (в частности, Черное море), низкопотенциальные слабоминерализованные воды самоизливающихся скважин, сбросную воду систем охлаждения машин, подлежащую охлаждению воду в системах технического водоснабжения промышленных предприятий. Примером крупного источника низкопотенциального тепла, который можно эффективно использовать в тепловых насосах, является очищенная сбрасываемая вода городских станций аэрации в городах. При расчете ТНС важнейшим показателем является коэффициент преобразования φ = Q/N — отношение полученного тепла к затраченной электроэнергии. Этот коэффициент сильно зависит от температур теплоприемника и теплоотдатчика. Теплоотдачик, например сбросная вода станций аэрации, имеет практически постоянную температуру в течение отопительного периода. Теплоприемник — вода для нужд теплоснабжения — характеризуется переменными температурами воды в подающей τ1 и обратной τ2 линиях тепловой сети, а также температурой холодной воды tХ. Выбор оптимальных параметров и разработка тепловой схемы ТНС производятся с помощью обычного годового графика продолжительности суммарной тепловой нагрузки (отопления, вентиляции и горячего водоснабжения), на котором строятся показатели работы ТНУ. Как показали расчеты, при наличии источника низкопотенциального тепла (воды с температурой выше 10°С) теплонасосные станции дают по сравнению с районными котельными экономию топлива от 28 до 34%, экономию приведенных затрат до 30% при работе по свободному графику и до 40% при работе в период провала графика электрической нагрузки, При этом сжигание топлива в черте города снижается в 3—10 раз. Рассмотрим на примере одного проекта возможность включения в существующую систему теплоснабжения теплонасосной станции. Имеется районная котельная поселка Некрасовка телопроизводительностью 46 МДж/с. На расстоянии 1,6 км от котельной находится станция аэрации, которая ежесуточно сбрасывает в море 1,7 млн.м3 очищенной воды с температурой в январе не ниже 15 0С. После строительства теплонасосной установки (ТНУ) котельная будет работать в пиковом режиме в составе теплонасосной станции (ТНС). В летний период ТНУ будет покрывать также нагрузку горячего водоснабжения 10 МДж/с котельной мощностью 70 МДж/c, находящейся на расстоянии 1,9 км от ТНС. Система теплоснабжения поселка Некрасовка - закрытая с присоединением отопительных установок по зависимой схеме, а установок горячего водоснабжения - по двухступенчатей смешанной схеме. Расчетная величина суммарной тепловой нагрузки ТНС в отопительный максимум составляет 38 МДж/с, а в летний период - 16, в том числе 6 МДж/с - район Некрасовка. Выбор оптимальных параметров и разработка тепловой схемы ТНС произведены с учетом годового графика продолжительности суммарной тепловой нагрузки (рис.1). Для рассматриваемого района доля расхода теплоты на горячее водоснабжение в расчетной суммарной нагрузке равна 0,244. При расчетной тепловой нагрузке 36 МДж/с годовая выработка составляет 515 тыс.ГДж, из которых ТНУ покрывает 485, а ПВК – 130.
Принципиальная тепловая схема ТНС представлена на рис.2. ТНС работает следующим образом: вода из обратной магистрали тепловой сети поступает на сетевой насос и затем в конденсатор, где нагревается до максимальной температуры 65-80 0С. Далее нагретая вода поступает на догрев (если он требуется по температурному графику) в пиковую водогрейную котельную. При этом низкопотенциальная вода из сбросного канала станции аэрации насосом подается в испаритель теплового насоса, где охлаждается на 3-7°С и снова поступает в сбросной канал станции аэрации.
Рис. 1 Годовой график температурной и суммарной тепловой нагрузки с распределением теплоты, между ТНУ и ПВК τ1, τ2 -температура сетевой вода в подающей и обратной магистрали THC; - нагрузка отопления;Qсум - суммарная тепловая нагрузка (отопление + ГВС); I - горячее водоснабжение второго микрорайона летом.
Рис. 2. Принципиальная схема станции теплоснабжения: / — испаритель; // — компрессор; /// — конденсатор; IV — дроссельный вентиль; V—электропривод компрессора; VI—пиковая котельная; VII — сетевой насос; V1I1 — тепловая сеть; IX — нагревательный прибор; X — водо-водяные теплообменники горячего водоснабжения; XI — водоразборный кран; XII— тепловой потребитель Поскольку тепловой насос в оптимальном режиме работы (минимум затрат на электроэнергию) должны работать с остановом в часы утреннего и вечернего максимума нагрузки энергосистемы (ТНУ работает в сутки 18-20 ч), то для непрерывного теплоснабжения потребителей района в тепловой схеме ТНС предусмотрены два бака-аккумулятора установленных в на подающем и обратном магистралях тепловой сети.
Дата добавления: 2014-01-15; Просмотров: 1873; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |