Системы источников тепла

Большая часть тепловой нагрузки при теплофикации покрывается отработавшей теплотой, получаемой от установленных на ТЭЦ теплофикационных турбин, в которых электрическая энергия вырабатывается комбинированным методом.

В России на современных ТЭЦ, работающих на органическом топливе, устанавливаются, как правило, теплофикационные турбины большой единичной мощности 50...250 МВт на высокие и закритические начальные параметры (13 и 24 МПа) двух основных типов: конденсационные с отбором пара (Т и ПТ), с противодавлением (Р).

В теплоподготовительных установках на современных ТЭЦ с крупными теплофикационными турбинами предусматривается многоступенчатый подогрев сетевой воды. Для этого используют пар из отборов турбины, водогрейные котельные агрегаты, а в некоторых схемах отработавший пар турбины (встроенные теплофикационные пучки в конденсатор турбины).

В состав теплоподготовительной установки входит также оборудование подпиточного устройства тепловой сети: термические деаэраторы, аккумуляторные баки (в открытых системах теплоснабжения), подпиточные насосы и приборы автоматики.

При районном теплоснабжении источник теплоты — районная котельная может быть паровой или водогрейной с установкой в ней паровых или водогрейных котельных агрегатов. В том и другом случае, это надо особо подчеркнуть, в котельной вырабатывается только один вид энергии — тепловая энергия, для выработки которой и сжигается топливо в топках котельных агрегатов. Тепловая энергия отпускается потребителям в виде пара или горячей воды.

На рис, 9.1 приведена схема централизованного теплоснабжения от водогрейной котельной. В котельном агрегате ВК происходит нагрев воды путем сжигания топлива; нагретая вода по теплопроводам (подающему П и обратному О) тепловой сети циркулирует с помощью сетевых насосов СН: по подающему — к потребителям теплоты (/, 77 и III), а по обратному — от потребителей теплоты к насосам и снова в котельный агрегат. В системах потребителей вода охлаждается, передавая часть своего теплового потенциала или воздуху помещений, или водопроводной воде, или воздуху в системах вентиляции. Перед котельным агрегатом вода проходит грязевик Гр, где из воды удаляются взвешенные механические примеси (окалина, песок, коррозионные отложения и другие частицы, как-либо попавшие в трубопроводы при монтаже или ремонтах).

Потребитель I представляет собой систему горячего водоснабжения, потребители 77 и III — системы отопления зданий.

Рис. 9.1. Схема теплоснабжения от районной водогрейной котельной:

ВК — водогрейный котел; ГВ-— городской водопровод; Гр — грязевик; О — отвод горячей воды; П — подвод горячей воды; ППН — питательный подпиточный насос; РД — регулятор давления; СН — сетевой насос; ХВО — химводоочистка; / — водоразбор сетевой воды; II — система отопления (зависимое присоединение); III — система отопления (независимое присоединение)

В котельной предусмотрена химводоочистительная (ХВО) установка по подготовке воды. В ней подготавливается вода перед заполнением сети в начале эксплуатации и во время эксплуатации; подача воды осуществляется питательным подпиточным насосом ППН автоматически с помощью регулировочного клапана РД. В ХВО вода может умягчаться, освобождаться от растворенных кислорода и углекислоты, а также от нерастворенных механических примесей.

Умягчение воды устраняет интенсивное образование накипи, а удаление из воды кислорода, углекислоты и нерастворимых примесей предотвращает возникновение коррозии и загрязнение элементов систем теплоснабжения.

Подпиткой тепловых сетей называется процесс восполнения потерь или разбора воды из теплопроводов или систем потребителей теплоты.

Подпиточная вода должна удовлетворять требованиям норм, приведенным в СНиП 11-36—73: содержание кислорода не более 0,05...0,1 мг/л, содержание взвешенных частиц не более 5 мг/л, карбонатная жесткость 700... 1500 мкг-экв/л. При наличии водозабора для горячего водоснабжения (открытая система теплоснабжения) подпиточная вода должна соответствовать по всем показателям питьевой воде (ГОСТ 2874—-73).

Рис. 9.2. Схема теплоснабжения от паровой промышленной котельной:

ПК — паровой котел; ПВП — паровой водоподогреватель; 1 — пар; 2 — конденсат; 3, 4 — подвод и отвод горячей воды (теплоносителя); ПН — питательный насос парового котла; / — отбор пара на технологию; II — паровое отопление; III — водяное отопление через пароводяной подогреватель

Схема централизованного теплоснабжения от паровой котельной показана на рис. 9.2. В этом случае в котельной подготавливаются два теплоносителя — вода и пар и имеются два вида тепловых сетей — паровые и водяные. Пар вырабатывается в паровых котельных агрегатах ПК и подается к потребителям теплоты по паровым сетям и к водоподогревателям ПВП, откуда горячая вода направляется к потребителям горячей воды по водяным сетям.

Циркуляция воды осуществляется сетевыми насосами СН. Потребители теплоты в виде воды те же, что и на рис. 9 А. От потребителей пара конденсат поступает по конденсатопроводам в котельную и сливается в конденсатный бак Б; туда же сливается и конденсат после водоподогревателей. Из бака конденсат питательными насосами ПН подается в котельный агрегат для повторного парообразования.

Потребителями пара могут быть технологические аппараты промышленных предприятий / и системы отопления здании // и III.

Водогрейные районные котельные сооружаются в жилых районах, а паровые котельные – на территории промышленных комплексов, поэтому последние часто называются промышленными котельными.

В крупных районных водогрейных котельных чаще всего используются газомазутные котлоагрегаты типа ПТВМ-50, ПТВМ-100 и ПТВМ-180, тепловой производительностью 210, 420 и 754 ГДж/ч (50, 100 и 180 Гкал/ч).

Указанная серия котельных агрегатов выпущена для использования в качестве пиковых для подогревательных установок ТЭЦ, но они нашли широкое применение и в качестве базовых агрегатов в водогрейных котельных.

Разработана новая серия П-образных газомазутных водогрейных котельных агрегатов типа КВГМ производительностью 210, 420 и 754 ГДж/ч; также выпускаются водогрейные котельные агрегаты КВГМ теплопроизводительностью 16,7; 27; 42; 84 и 125 ГДж/ч для отопительных котельных. В промышленных котельных применяются в основном паровые котельные агрегаты типа ДКВР на давление пара 1,3; 2,3 и 3,9 МПа, производительностью от 2,5 до 35 т/ч (ДКВР-2,5-ДКВР-35).

Контрольные вопросы

1.Опишите классификацию систем теплоснабжения и назовите основные параметры теплоносителей.

2.Назовите основные источники теплоты в теплоснабжении.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев Т.Н. Общая теплотехника. — М.: Высш. шк., 1980.

2. Вальян С. В. Техническая термодинамика и тепловые двигатели. — М.: Машиностроение, 1973.

3. Баптиданов АН, Тарасов В.И. Электрические станции и подстанции. — М.: Энергия, 1982.

4. Безруких П. П. Состояние и тенденции развития нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Электрика. — 2003 — № 4.

5. Белей В. Ф. Выбор ветроустановок на основе опыта эксплуатации ветропарка Калининградской области//Электрика — 2003 — № 2. '

6. Белинский С. Я, Липов Ю. М. Энергетические установки электростанций. — ML: Энергия, 1974.

7. Бригпвин О. В., Поваров О. А., Клочков Е. Ф. Верхне-Мутновс-кая геотермальная электростанция // Теплоэнергетика. — 1999 —

№ 2.

8. Быстрицкий Т Ф. Энергосиловое оборудование промышленных предприятий. — М.: Изд. центр «Академия», 2003.

9. Велихов Е. П. Новые тенденции в энергетической стратегии России // Перспективы энергетики. — Т. 6. — 2002. — № 2.

10. Веников В. А., Путятин Е. В. Введение в специальность — М * Высш. шк., 1980.

11.Геотермальные промышленность и технологии в России / О.АЛоваров, Ю.Л.Лукашенко, Г.В.Томаров, С.Д.Циммерман// Тяжелое машиностроение. — 2001. — № 1.

12.Гидроэлектрические станции / Под ред. В.Я.Карелина, Г.И.Кривченко. — М.: Энергоатомиздат, 1987.

13. Тиршфельд В. Я., Каролъ Л. А. Тепловая часть тепловых электрических станций и гидромеханическая часть гидроэлектростанций. — М.: Энергия, 1970.

14. Кошелев А. А. Перспективы использования возобновляемых природных ресурсов в энергетике России // Перспективы энергетики. — Т. 6. — 2002. — № 1.

15. Кучеров Ю.Н Развитие электроэнергетики России // Перспективы энергетики. — 2002. — Т. 6. — № 2.

16. Немцев 3. Ф., Арсеньев Г. В. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение. ■— М.: Энергоатомиздат, 1982.

17.Общая теплотехника / А. П. Баскаков, М. И.Гуревич, Н. Н. Решетин и др. — М.; JL: Государственное энергетическое издательство, 1963.

18.Основы современной энергетики / Под ред. чл.-корр. РАН Е.В.Аметистова: В 2 ч. — М.: Изд-во МЭИ, 2002.

19. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. — М.: Энергоатомиздат, 1987.

20. Стефенсон Р. Введение в ядерную технику. — М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956,

21. Щегляев А.В. Паровые турбины. — М.: Энергия, 1967.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ............................................... 3

РАЗДЕЛ I. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ И ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ

Глава 1. Энергоресурсы и их использование.. 5

1.1.Общие сведения.......................................... 5

1.2.Невозобновляемые источники энергии...... 6

1.2.1.Органические топлива (горючие)........... 6

1.2.2.Ядерная энергия и механизм тепловыделения 17

1.3..................................................................... Возобновляемые источники энергии 20

1.3.1.Теплота недр Земли и толщи вод морей 20

1.3.2.Солнечная энергия.................................. 22

1.3.3.Энергия движения воздуха в атмосфере 23

1.3.4.Гидроэнергетические ресурсы............... 24

Г л а в а 2. Основные положения технической термодинамики 27

2.1.Основные понятия и определения............. 27

2.2.Внутренняя энергия, первый закон термодинамики, техническая работа...29

2.3.Теплоемкость, энтальпия и энтропия. Второй закон термодинамики 33

2.4.Основные термодинамические процессы идеальных газов.... 38

2.5.Реальные газы и водяной пар.................... 42

2.6..................................................................... Круговой процесс, цикл Карно 48

Глава 3. Основы теории теплообмена............. 54

3.1.Основные понятия и определения............. 54

3.2.Теплопроводность..................................... 56

3.3.Конвективный теплообмен........................ 61

3.4.Лучистый теплообмен..............................,. 72

3.5.Теплопередача........................................... 81

РАЗДЕЛИ. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

Г л а в а 4. Циклы основных тепловых электрических станций 86

4.1.Типы электростанций................................ 86

4.2.Паротурбинные электростанции............... 88

4.3.Газотурбинные установки........................ 100

4.4.Парогазовые установки........................... 104

4.5.Атомные электростанции......................... 105

Глава 5. Гидроэлектрические станции.......... ПО

5.L Общие положения.................................... 110

5.2.Энергия речного водотока....................... 114

5.3.Схемы создания напора и основное оборудование ГЭС...... 117

5.4.Энергия и мощность ГЭС.........................125

Глава 6. Ветроэнергетика и солнечная энергетика. 126

6.1.Общие сведения о ветроэнергетике......... 126

6.2.Энергия воздушного потока и мощность ВЭУ..129

6.3.Солнечная энергетика....,......................... 133

РАЗДЕЛ III. ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

Глава 7. Котельные установки тепловых электростанций., 138

7.1.Общие сведения........................................ 138

7.2.Назначение и классификация котельных агрегатов 141

7.3.Основные виды котельных агрегатов...... 144

7.4.Основные элементы котельного агрегата......... 151

7.5.Тепловой баланс котельного агрегата.... 160

Глава 8. Паровые турбины тепловых электростанций 165

8.1.Основные сведения................................... 165

8.2.Преобразование энергии в соплах и на рабочих

лопатках.......................................................... 168

8.3. Классификация и основные конструкции паровых

турбин............................................................. 176

8.4.Потери энергии и КПД турбины..,.......... 181

8.5.Конденсационные установки паровых турбин 186

Глава 9. Системы теплоснабжения................ 194

9.1.Классификация систем теплоснабжения.. 1^4

9.2.Системы источников тепла...................... 197

Список литературы........................................ 201