Сетевой насос, 10 – основной бойлер, 11 – пиковый бойлер или

водогрейный котел, 12 и 13 – прямая и обратная магистраль (теплосеть)

Рисунок 20 – Схема ТЭЦ с турбинами типа «Т»

Отбор пара из турбины может использоваться не только для подогрева воды в сетевом подогревателе, но и отпускаться непосредственно для технологических нужд потребителя. Пиковый бойлер, работающий на паре из редукционно-отопительной установки (РОУ), или пиковый водогрейный котел (ПК) включаются в период, когда тепла из отбора турбины оказывается недостаточно для покрытия пиковых тепловых нагрузок (например, при низких температурах наружного воздуха).

Использование ТЭЦ в качестве источника тепла в системе теплофикации, которая базируется на комбинированной выработке электроэнергии и тепла, позволяет получить экономию тепла по сравнению с системой раздельной выработки этих двух видов энергии на КЭС и РК. Наглядно это видно на примере ТЭЦ с турбинами типа «Р», в схеме которой отсутствует главный источник тепловых потерь – конденсатор. В этом случае к.п.д. ТЭЦ по выработке электроэнергии существенно выше к.п.д. КЭС и имеет место экономия общего расхода тепла и, следовательно, топлива. На ТЭЦ с турбинами типа «Т» или «ПТ» пропуск пара в конденсатор уменьшается по сравнению с конденсационными турбинами из-за отбора части пара из промежуточных ступеней турбины для целей теплоснабжения. В этом случае уменьшаются потери тепла в холодный источник и увеличивается к.п.д. станции, который и определяет экономию топлива.

5.2 Схемы тепловых сетей [9, 10]

Пар и горячая вода от источников тепла поступает в тепловые сети.

Тепловые сети строятся по иерархии:

а) высший уровень – магистральные тепловые сети, соединяющие источник тепла с крупными районными тепловыми узлами (РТП);

б) низший уровень – распределительные тепловые сети, с помощью которых тепло транспортируется в групповые или индивидуальные тепловые пункты.

Магистральные тепловые сети выполняются радиальными (а) или кольцевыми (в).

Рисунок 21 – Схемы радиальных (а) и кольцевых (в) тепловых сетей

Кольцевые теплосети используются при наличии нескольких источников тепла и обеспечивают более надежное теплоснабжение, так как при выходе из строя одного из источников тепло по кольцевым тепловым сетям может поступать от других источников тепла.

Распределительные тепловые сети подключаются к магистральным через водоводяные теплообменники или с помощью смесителей (насосов, эжекторов). В первом случае местные системы теплоснабжения являются независимыми, так как давление в местной тепловой сети не зависит от давления в магистральном трубопроводе.

Прокладка тепловых сетей может быть как подземной, так и надземной. Надземная прокладка тепловых сетей по затратам на строительство более экономична, чем подземная.

Подземные трубопроводы прокладываются в проходных (а), полупроходных, непроходных каналах (б) или бесканальным (в) способом (рис.22).

1 – коллектор, 2 и 3 – трубопроводы прямой и обратной магистрали,

4 – паропровод, 5 – городской водопровод, 6 – телефонные и электрические кабели,

7 – опоры, 8 – бетонные лотки, 9 – песчано-галечная засыпка (подушка)

Рисунок 22 – Схемы подземной прокладки тепловых сетей

В проходных каналах (коллекторах 1), помимо трубопроводов прямой (2) и обратной (3) магистралей, прокладываются паропроводы (4), водопровод (5),телефонные и электрические кабели (6). Трубопроводы прокладываются на опорах 7. Высота и ширина коллекторов позволяет производить обслуживание и ремонт проложенных в нем коммуникаций.

В непроходных каналах трубопроводы размещаются на опорах в специальных бетонных лотках, что позволяет предохранить их от воздействия грунтовых вод. При бесканальной прокладке, которая на 25÷30% дешевле канальной непроходной прокладки, трубопроводы укладываются непосредственно в земле (обычно трубы диаметром менее 300 мм).

На подземных теплопроводах необходимое оборудование (задвижки, воздушники, дренажные устройства) размещается в специальных камерах (колодцах). Наземные теплопроводы прокладываются над землей, на стоящих опорах и эстакадах.

Теплопроводы выполняются из стальных труб. Для уменьшения потерь тепла, снижения уровня падения температуры теплоносителя по длине трассы и снижения температуры на поверхности теплопровода используется тепловая изоляция. В качестве изоляционных материалов используется минеральная и стеклянная вата, совелитовые, вулканитовые и другие материалы с низким коэффициентом теплопроводности. Для устранения усилий при тепловом удлинении труб широкое применение находят компенсаторы.

5.3 Оборудование тепловых пунктов

Местные системы теплоснабжения могут подключаться к тепловым сетям как непосредственно, так и с помощью связующего звена – тепловых пунктов (абонентских вводов).

Основное назначение тепловых пунктов: прием, подготовка и подача теплоносителя потребителю (в местную систему теплоснабжения), а также возврат отработавшего теплоносителя в тепловую сеть.

Тепловые пункты могут выполняться:

· индивидуальными (ИТП) – подающие тепло в одно здание;

· центральными (ЦТП) – для обеспечения теплом группы зданий или промышленного предприятия.

ИТП и ЦТП оснащаются подогревателями системы горячего водоснабжения, приборами автоматического регулирования отпуска тепла (для поддержания заданных параметров или расхода теплоносителя), приборами контроля и учета тепла, насосами горячего водоснабжения, установками по подготовке воды и т.д. При наличии ЦТП в каждом здании могут применяться ИТП для системы отопления, которые оснащаются элеваторами смешения или смесительными насосами, контрольно-измерительными приборами.

Схема индивидуального теплового пункта для системы отопления представлена на рисунке 23.

1-4 – задвижки, 5 и 6 – грязевики, 7 – водомер, 8 – эжектор смешения (элеватор),

9 – регулятор давления «до себя», 10 – регулятор расхода, 11 – термометр,

12 – манометр, 13 – перемычка

Рисунок 23 – Индивидуальный тепловой пункт системы отопления

Вода из тепловой сети очищается от механических примесей в грязевике 5 и подается в элеваторный узел 8. Эжектор выполняет роль смесительного теплообменника и служит для понижения температуры теплоносителя, подаваемого в местную систему теплоснабжения МТС. Снижение температуры обеспечивается путем смешения воды из прямой и обратной магистрали (ПМ и ОМ) с помощью перемычки 13. Вместо эжектора в тепловом пункте могут устанавливаться центробежные насосы подмешивания или поверхностные теплообменники.

Расход воды из прямой магистрали ПМ регулируется с помощью задвижки 10. Параметры теплоносителя до теплового узла и в местной сети измеряются с помощью термометров 11 и манометров 12. Расход сетевой воды измеряется водомером 7, перед которым устанавливается грязевик 6.

Важную роль в тепловом пункте играет регулятор давления «до себя» 9, который предназначен для предотвращения опорожнения верхних точек местной отопительной системы в случае резкого снижения давления теплоносителя в обратной магистрали тепловой сети. При опорожнении отопительной системы в трубопроводах местной системы теплоснабжения давление воды может стать ниже давления насыщения при температуре сетевой воды. Это может привести к испарению сетевой воды и, как следствие, к гидравлическим ударам в отопительной системе, а также к разрегулировке гидравлического режима и, возможно, к разрушению самой системы.

5.4 Местные системы теплоэнергоснабжения промышленных предприятий

Теплоэнергетические системы промышленных предприятий связывают воедино все потоки энергоресурсов, используемых и генерируемых как энергетическими, так и технологическими агрегатами, а также энергоресурсы от внешних источников [7-10]. Так, на металлургическом комбинате для осуществления технологических процессов используются различные внешние и внутренние энергоресурсы: твердое топливо (уголь), коксовый и доменный газ, сжатый воздух и технический и технологический (обогащенный воздух) кислород, пар и горячая вода (рис.24).

КХП

АФ

ДЦ

ТЭЦ

ККП

МЦ

ЦНП

ЦП

КХП – коксохимическое производство, АФ – агломерационная фабрика,

ДЦ – доменный цех, МЦ – мартеновский цех, ККП – кислородно-конвертерный передел (конвертерный цех), ЦНП – цех нагревательных печей, ЦП – цех проката, ТЭЦ – теплоэлектроцентраль (заводская)

1 – коксующийся уголь (топливо), 2 – рудный концентрат, 3 – кокс, 4 – агломерат,

5 – жидкий чугун, 6 – жидкая сталь, 7 – слитки, 8 – готовая продукция (прокат),

9 – электроэнергия, 10 – коксовый газ, 11 – доменный газ

Рисунок 24 – Структура металлургического комплекса

Количество используемых первичных и искусственных видов топлива на крупных металлургических может достигать больших величин (таблица 5.1).

Таблица 5.1 – Годовой топливный баланс металлургического завода [11]

№№ п/п	Потребители	Годовое потребление условного топлива, тыс.т
Доменный газ	Коксовый газ	Природный газ	Уголь	Мазут
	Доменные печи (ДП)
	Воздухоподо-греватели ДП
	Коксовые печи
	Конвертерный цех
	Электропечи (сталеплавиль-ные)
	Прокатный цех
	Аглофабрика
	Огнеупорное производство
	Азотно-туковое производство
	Энергетическое производство
	Прочие потребители
Всего

Как видно из таблицы, внутренние (вторичные) энергоресурсы составляют более 50% общего потребления топлива на заводе.

Жидкое топливо к отдельным производствам поступает по внутризаводским мазутопроводам. Для уменьшения расхода электроэнергии на транспортировку по внутренним сетям мазут предварительно нагревается (максимально до температуры 150°С), что существенно снижает его вязкость. Нагретый мазут непрерывно циркулирует в закольцованном мазутопроводе (имеется линия рециркуляции – обратный трубопровод). Мазутопроводы снабжены паровым спутником (параллельно проложенным паропроводом) и покрывается общей теплоизоляцией.

Природный газ поступает на промышленное предприятие по магистральным газопроводам под давлением, создаваемым перекачивающими станциями. Перед вводом в промышленное предприятие давление природного газа снижается на газораспределительной станции до 0,3-1,2 МПа. Система газоснабжения промышленного предприятия представляет собой комплекс установок, трубопроводов, регулирующих, смесительных и других устройств, обеспечивающих приемку и поддержание необходимых параметров газа в межцеховых и внутрицеховых газопроводах, распределение и подачу его к агрегатам. Система газоснабжения должна обеспечить бесперебойную подачу газа к потребителю, безопасные условия эксплуатации технологических агрегатов.

Искусственные горючие газы (коксовый, доменный, газогенераторный) подаются к потребителям также по внутризаводским газопроводам. Автономная система газоснабжения должна обеспечить приемку искусственных газов от технологических производств, их очистку, а при необходимости и смешение с другими горючими газами. С целью транспортировки давление искусственных газов поддерживается равным 0,01-0,02 МПа с помощью газоповысительных станций.

Система воздухоснабжения обеспечивает промышленных потребителей сжатым воздухом заданных параметров. Она включает в себя компрессорные и воздуходувные установки, воздухопроводы, воздухосборники-ресиверы и распределительные устройства сжатого воздуха самого потребителя. Давление сжатого воздуха колеблется от 0,35-0,9 МПа (центробежные компрессоры) до 3-20 МПа (поршневые компрессоры). Воздухопроводы могут выполняться радиальными или кольцевыми (рисунок 4.36).

Системы теплоэнергоснабжения металлургического производства включают в себя газопроводы технического кислорода, азота и аргона, представляющих собой продукты разделения воздуха. Система, помимо газопроводов, включает в себя воздухоразделительную станцию, сооружения для аккумуляции продуктов разделения, установки по регулированию параметров газов, распределительные системы потребителя.

Состав и оборудование внутризаводских тепловых сетей представлен на рисунках 25 и 27.

Рисунок 25 – Зависимые (а, б, в) и независимые (г) схемы

подключения абонента к водяным тепловым сетям

В зависимости от режима работы местной водяной теплосети (МТС) встречаются зависимые и независимые схемы подключения абонента к центральным тепловым сетям.

Вентиляционные установки и система горячего водоснабжения закрытых систем теплоснабжения подключаются по независимой схеме. Система горячего водоснабжения открытых систем теплоснабжения и в большинстве случаев отопительные установки МТС (рис.2.5) подключаются по зависимой схеме.

В схемах «а», «б» и «в» давление в местной сети и в отопительном приборе 1 зависит от давления в прямой и обратной магистралях тепловой сети ЦТС (зависимая схема подключения абонента). В независимой схеме подключения абонента (схема «г») передача тепла от теплоносителя ЦТС к сетевой воде МТС осуществляется в абонентском подогревателе 5, и давление в МТС не зависит от давления воды в ЦТС и определяется работой циркуляционного насоса 6.

Для обеспечения нормальной циркуляции воды в МТС предусмотрены воздушные краны 2 в схемах «а», «б» и «в», предназначенные для удаления воздуха из отопительной системы и полного ее заполнения водой. В схеме «г» для этой цели служит расширительный сосуд 7, который одновременно позволяет компенсировать объемное расширение воды при изменении ее температуры. Потери теплоносителя в независимой схеме подключения абонента (схема «г») восполняются сетевой водой из ЦТС с помощью системы подпитки 8.

Регулирование температуры сетевой воды в МТС осуществляется:

· за счет подмешивания сетевой воды из обратной магистрали (ОМ) к воде из прямой магистрали (ПМ) в элеваторном смесительном узле 3 (схема «б») или с помощью смесительного насоса 4 (схема «в»);

· за счет изменения расхода воды из ЦТС, подаваемой в абонентский теплообменник 4 (схема «г»).

Основным элементом в смесительном узле схемы «б» является элеватор (рис.26), который выполняет две функции: обеспечивает заданный уровень температуры сетевой воды и является побудителем циркуляции воды в МТС.

1 – всасывающая камера, 2 – камера смешения, 3 – диффузор,

4 – сопло, 5 – регулировочный винт

Рисунок 26 – Элеваторный узел смешения (эжектор)

Для работы элеватора необходимо иметь разность давлений в прямой и обратной магистрали, равную 0,6 МПа.

1 – отопительный прибор, 2 – воздушник, 3 – конденсатоотводчик,

4 – конденсатосборник, 5 – конденсатный насос, 6 – обратный клапан,

7 и 10 – пароводяной теплообменник, 8 – расширительный бак,

9 – циркуляционный насос, 11 – горводопровод, 12 – бак-аккумулятор горячей воды, 13 – бытовой потребитель, 14 – технологический потребитель

Рисунок 27 – Паровая система теплоснабжения с возвратом конденсата

Паровые системы теплоснабжения используются в промышленных районах и в технологическом производстве. Паровое отопление, как правило, используется в производственных помещениях.

Существуют два варианта паровых систем теплоснабжения:

- с возвратом конденсата;

- без возврата конденсата.

Вариант с возвратом конденсата представлен на рисунке 27.

В схеме «а» отопительный прибор 1 обогревается паром из прямой магистрали ПМ, который, отдавая тепло, полностью конденсируется. Для исключения проскока пара устанавливается конденсатоотводчик 2. Конденсат греющего пара собирается в конденсатосборнике 4 и конденсатным насосом 5 подается в обратную магистраль ОМ (конденсатопровод).

В схеме «б» в отопительный прибор подается горячая вода, нагретая в абонентском подогревателе 7. Циркуляция теплоносителя в местной отопительной системе обеспечивается циркуляционным насосом 9.

Для обеспечения потребителя 13 водой для горячего водоснабжения (схема «в») может использоваться вода из горводопровода 11, нагреваемая в абонентском подогревателе 10.

5. Современные тенденции в теплоснабжении промышленных предприятий и городов

Энергосбережение

Рациональное построение теплоэнергетических систем

Тепло подземных вод

Солнечные батареи

Индивидуальные системы теплоснабжения

Энерготехнологическое комбинирование

Тригенераторные установки

Список литературы

1. Дукенбаев К.Д., Нурекен Е. Энергетика Казахстана (технический аспект). – Алматы, 2001

2. Б.С.Белосельский Технология топлива и энергетических масел. – М.: Издательство МЭИ, 2005

3. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник (под редакцией В.А.Григорьева, В.М.Зорина). –М.: Энергоатомиздат, 1991.

4. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник (под редакцией А.В.Клименко, В.М.Зорина). – М.:Издательство МЭИ, 2004 (Теплоэнергетика и теплотехника; кн. 4)

5. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник (под редакцией А.В.Клименко, В.М.Зорина). –М.: Издательство МЭИ, 2003 (Теплоэнергетика и теплотехника; кн.3)

6. Сериков Э.А. Теоретические основы теплоэнергетики. Конспект лекций. –Алматы: АИЭС, 2002

7. Сериков Э.А. Теплоэнергетические системы и энергоиспользование в промышленном технологическом производстве. –Алматы: Эверо, 2007

8. Семененко Н.А. Организация теплоиспользования и энерготехнологическое комбинирование в промышленной огнетехнике. – М.: «Энергия», 1976.

9. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Энергия, 2001

10. Б.В.Сазанов, В.И.Ситас Теплоэнергетические системы промышленных предприятий: -М.:Энергоатомиздат, 1990.

11. Назмеев И.А., Конахина И.А. Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий. – М.: Издательство МЭИ, 2002.

Дата добавления: 2014-01-04