Структура ТГУ

Лекция 1.

Тема 1.1. Вводная. Топливо.

Литература

Тема 1.13 Конструктивные элементы теплогенератора

1. Каркасы, площадки и лестницы.

2. Назначение обмуровки и теплоизоляции.

3. Основные характеристики, материалы и тепловой расчёт обмуровки.

4. Гарнитура.

Тема 1.14 Условия работы отдельных элементов котлоагрегата.

1. Основные материалы, применяемые в котлоагрегатах. Их условия работы.

2. Температурный режим работы элементов котлоагрегата.

3. Расчёт на прочность основных элементов котлоагрегата.

4. Предохранительные клапаны: назначение, расчёт, установка.

Количество часов – 2.

Количество лекций – 1 (лекция 1-я).

1. Структура ТГУ.

2. Классификация ТГУ.

3. Методы и способы производства тепловой энергии.

4. Топливо.

4.1. Основные определения. Классификация.

4.2. Характеристика топлива.

4.3. Твёрдое топливо.

4.4. Жидкое топливо.

Теплогенерирующие установки для систем теплоснабжения – это комплекс технических устройств и агрегатов, предназначенных для выработки энергоносителя заданных параметров (водяного пара или горячей воды) за счёт сжигания топлива, а также подачи его в систему теплоснабжения.

Технологическую структуру ТГУ можно представить как несколько условно замкнутых циклов, отражающих основные технологические процессы и функциональные группы оборудования.

Рассмотрим технологическую структурную схему производственно отопительной ТГУ (рис 1.1)

Рис.1.1 Технологическая структура производственно-отопительной котельной

Процессы парообразования и использования рабочих тел условно сгруппированы в 6 циклов.

Цикл №1. (Топливно-шлаковый) включает комплекс оборудования для приёмки, складирования, подготовки, подачи и сжигания топлива, а также системы сбора и удаления шлаков и золы.

В состав цикла включаются: топливный склад 1 с устройствами для приёма и хранения топлива; группа оборудования топливоподготовки и топливоподачи 2; питательные устройства 3, обеспечивающие дозированную подачу топлива в топку котельного агрегата 4; группа оборудования системы золошлакоудаления 5 и шлаковый отвал 6.

Цикл №2. (Воздушно-газовый) обеспечивает подачу воздуха на горение, высокотемпературных газообразных продуктов сгорания топлива по газовому тракту котельного агрегата и удаление их в атмосферу.

В состав цикла 2 включаются: воздухозаборные устройства 7, дутьевой вентилятор 8 для подачи воздуха на горение в топку 4 котельного агрегата 9, устройство очистки газообразных продуктов сгорания от вредных выбросов 10, дымосос 11 и дымовая труба 12.

Цикл №3. (Пароводяной) – замкнутый цикл питания парового котла, получения пара в котельном агрегате за счёт охлаждения дымовых газов, распределение пара по группам потребляющего оборудования.

В состав цикла №3 входят: котельный агрегат 9, парораспределительный коллектор 13, от которого пар направляется на собственные нужды котельной, к технологическим потребителям и на пароводяные подогреватели 14 сетевой воды для коммунально-бытовых нужд, деаэрационная установка 15 и питательные насосы 16 для подачи воды в котельный агрегат.

Цикл №4. (Технологического потребления) - обеспечивает транспорт пара к технологическим потребителям 17 от парораспределительного коллектора 13 цикла №3 и возврат конденсата от технологических потребителей пара после его деаэрации 15 в цикл №3.

Цикл №5. (Теплоснабжение) - полностью замкнутый цикл получения горячей воды для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в пароводяном подогревателе 14, её транспортирования по тепловым сетям к потребителям 18 и возврата обратной воды по тепловым сетям за счёт работы циркуляционных насосов 19.

Компенсация потерь воды в тепловых сетях обеспечивается подпиточным насосом 20 из деаэратора 15.

Цикл №6. (Подготовка питательной и подпиточной воды) - предназначен для восполнения теплоносителя в циклах 3,4,5.

В состав оборудования цикла №6 входят водозаборные устройства 21, установки химобработки 22 и деаэрации 15. Деаэрированная вода подаётся насосами 16 для питания котлов, а насосами 20 на подпитку тепловых сетей.

2 Классификация теплогенерирующих установок

1.Теплогенерирующие установки подразделяются на:

Районные ТГУ – используются для теплоснабжения всех потребителей района жилой застройки или промышленного узла (зоны).

Квартальные ТГУ и групповые – предназначены для теплоснабжения одного потребителя или нескольких кварталов, группы жилых домов общественных зданий. Эти установки являются, как правило, отопительными.

ТГУ предприятий – предназначены для теплоснабжения этого предприятия или группы предприятий (на основе кооперирования, и примыкающего к ним жилого фонда).

2.По характеру тепловых нагрузок потребителей ТГУ подразделяются:

а) производственные, предназначенные для теплоснабжения технологических потребителей предприятий;

б) производственно-отопительные, служащие для теплоснабжения технологических потребителей предприятий, а также обеспечивающие тепловые нагрузки отопления, вентиляции, горячего водоснабжения промышленных, общественных и жилых сооружений;

в) отопительные, предназначенные только для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения коммунально-бытовых потребителей.

3. По типу котельных агрегатов, которые являются основным оборудованием ТГУ:

а) паровые;

б) водогрейные;

в) пароводогрейные.

4.По виду энергоносителя и схеме его подачи потребителю:

а) отпускающие пар с возвратом или без возврата конденсата;

б) отпускающие горячую воду по закрытой или открытой схеме теплоснабжения.

5. По виду сжигаемого топлива:

а) на твёрдом топливе;

б) на жидком топливе;

в) на газе.

6. По мощности ТГУ условно можно разделить на следующие группы:

а) автономные теплогенераторы поквартирных систем мощностью до 30 кВт;

б)) автономные теплогенераторы локальных систем теплоснабжения (от30кВт до 3,5 МВт);

б) малой мощности – до 23,3 МВт;

в) средней мощности – от 23,3 до 116 МВт;

г) большой мощности – (116 – 700 МВт).

ТГУ мощностью 350 МВт и выше называются тепловыми станциями.

3 Методы и способы производства тепловой энергии

Как правило, рабочим телом для производства тепловой энергии – теплоносителем – служат жидкости и газы.

Имеются следующие методы производства тепловой энергии:

1). Метод сжигания органического топлива в окислительной среде, в основе которого лежат окислительные реакции, сопровождающиеся образованием газообразных продуктов сгорания с высокой температурой.

Основой установки данного способа являются паровой или водогрейный котёл, в котором сжигается топливо и от высокотемпературных продуктов сгорания теплота передаётся воде, циркулирующей по трубам теплообменной части котла.

2). Метод, основанный на самоуправляющейся цепной реакции деления тяжёлых ядер с последующим преобразованием образующейся ядерной энергии в тепловую энергию теплоносителя (вода, пар, гелий).

1 - атомный реактор; 2 - циркуляционный насос; 3 – парогенератор; 4 - змеевики парогенератора; 5 - питательный насос; 6 - паровая турбина;7 - электрогенератор; 8,12 - конденсатор; 9 - технологическое производство; 10,11- паровые подогреватели; 13 - сетевой насос; 14 — потребитель

Рис. 1.2. Принципиальная тепловая схема АТЭЦ

3). Метод преобразования электрической энергии в тепловую путём разогрева нагревателя с высоким электросопротивлением с последующей передачей теплоты рабочему телу путём теплопереноса.

4). Метод преобразования солнечной энергии в тепловую в специальных устройствах –гелиоприёмниках с последующей передачей от них теплоты рабочему телу.

1 - светопрозрачная панель (стек­ло); 2 - корпус; 3 - теплоизоляция; 4 - трубки для теплоносителя;

5 – лучепоглощающая поверхность

Рис. 1.3. Схема коллектора солнечной энергии

5). Метод, основанный на передаче теплоты от геотермальных вод, в теплообменнике к рабочему телу.

1 - действующая скважина; 2 - теплообменник; 3 – сепаратор; 4 - дренаж; 5 - насос; 6 - парогенератор; 7, 8 - подогреватели сетевой воды; 9 - неработающая скважина; 10 - сетевой насос; И - потребитель

Рис. 1.4. Принципиальная схема геотермальной установки

6). Метод преобразования тепловой энергии теплоносителя с низким энергетическим потенциалом в высокопотенциальную энергию другого теплоносителя (сжигание с/х и городских отходов).