Гидравлический расчет тепловых сетей

Сетях

Размещение пиковых котлов в городских тепловых

Расчетное тепловое потребление на абонентских вводах (Q _р при t _нр) длится непродолжительное время. Для большинства климатических поясов продолжительность максимального расхода теплоты составляет около 1 % от продолжительности отопительного сезона. В остальное время нагрузка бывает в несколько раз меньше. Если теплофикационное оборудование ТЭЦ будет подобрано по максимальной нагрузке, то основной период оно будет использоваться со значительной недогрузкой. Поэтому мощность ТЭЦ из условия покрытия только базовой части тепловой нагрузки так, чтобы длительность использования максимальной производительности оборудования составляло не менее 5000 час/год. Остальная часть тепловой нагрузки покрывается непосредственно из пиковых котлов без выработки электрической энергии на базе этого отпуска теплоты: .

Рис. 4.21. Принципиальная схема ТЭЦ с пиковым подогревателем ПП,

график отпуска теплоты

Момент включения в работу ПК определяется по графику продолжительности тепловой нагрузки.

Для большинства районов России коэффициент теплофикации ТЭЦ примерно равен половине расчетной нагрузки:

На ТЭЦ для покрытия пиковых нагрузок могут мыть установлены ПП (рис. 4.21) и ПК (рис. 4.22). При установке ПП их работа невозможна без пуска станции. При установке ПК они могут работать самостоятельно до пуска станции. Кроме того, в этом случае снижается производительность энергетических котлов.

Сооружение ПК требует меньших капитальных вложений и может быть проведено в более короткие сроки, чем сооружение ТЭЦ той же мощности. Поэтому обычно сооружение ТЭЦ начинают со строительства ПК. В начале строительства ПК являются основным источником теплоты. После ввода ТЭЦ ПК используется для покрытия пиковых нагрузок.

ПК могут быть установлены на ТЭЦ и в районах теплопотребления.

Рис. 4.22. Принципиальная схема ТЭЦ с пиковым котлом ПК

Выбор места расположения ПК зависит от множества факторов. Например, ПК на ТЭЦ. Положительные стороны: экономия капиталовложений и эксплуатационных расходов на обслуживающий персонал. Недостатки: т.к. ТЭЦ, как правило, размещают в отдалении от района теплопотребления, то увеличиваются теплопотери трубопроводами и в связи с этим увеличивается расход сетевой воды, следовательно, большие капитальные затраты в транзитные сети.

Рис. 4.23. Схема теплопотребления: а – ПП или ПК на ТЭЦ;

б – ПК в теплопотребляющем районе

Стоимость 1 км транзита определяется, в основном, двумя факторами: расчетным расходом передаваемого по магистрали тепла и разностью температур теплоносителя.

Очевидно, что передача по транзиту пиковых нагрузок нецелеобразна, т.к. приводит к увеличению диаметров трубопроводов (рис. 4.23а). Чем дальше ТЭЦ расположена от города, тем выгоднее транзит расчитывать на нагрузку базовую, а пиковую нагрузку покрывать от ПК, расположенной в теплопотребляющем районе (рис. 4.23б).

Для уменьшения стоимости в транзите целесообразно увеличивать разность температур теплоносителя ΔТ = Т ₁ – Т ₂. Практически эта величина ограничена быстрым ростом давления пара в отборе турбины: , где , следовательно:

- при Т ₁ = 180 ºС Р _п = 12 ата;

- при Т ₁ = 200 ºС Р _п = 19 ата;

- при Т ₁ = 220 ºС Р _п = 28 ата.

Увеличение давление пара, покрывающего базовую нагрузку на ТЭЦ, нежелательно, т.к. при этом уменьшается выработка электроэнергии на базе отпуска теплоты. Таким образом, Т ₁ должна быть выше с точки зрения транспорта теплоты, и Т ₁ должна быть как можно ниже с энергетической точки зрения.

Надо также учесть, что увеличение Т ₁ приводит к увеличению давления в подающем трубопроводе, к увеличению толщины стенки трубопровода, к увеличению стоимости. По этим причинам сегодня экономичная Т ₁ = 180 – 190 ºС.

В распределительных тепловых сетях Т ₁ = 130 – 150 ºС, т.е. много ниже, чем в транзите. Поддержание различных графиков температур воды возможно, если на стыке между транзитом и распределительной тепловой сетью включается установка, выполняющая функции тепловой подстанции. На такой тепловой подстанции могут быть установлены либо смесительные насосы, либо подогреватели. Установка подогревателей приводит к увеличению стоимости и увеличению эксплуатационных затрат, но обеспечивает независимый гидравлический режим в распределительной тепловой сети. В тех случаях, когда независимость не требуется, устанавливают смесительные насосы. Смесительная насосная подстанция обеспечивает необходимое подмешивание воды из обратной магистрали распределительной тепловой сети, а ПК обеспечивает необходимую температуру.

Возможно несколько вариантов установки ПК у района тепловой нагрузки (рис. 4.24).

Рис. 4.24. Схема установки ПК у района тепловой нагрузки:

ТНК – трехходовой неразгруженный клапан

1. ПК на подаче в конце транзита:

, , ; (4.83)

, что недопустимо для обычных котлов, их необходимо заменять на энергетические. Эта схема не рекомендуется.

2. ПК на подаче в начале городской сети:

, , ; (4.84)

; (4.84)

α = 0,5; подставим в уравнение смешения G _тр и G _п:

. (4.85)

Достоинства: , следовательно не требуется специальных энергетических котлов высокого давления.

Недостатки: котлы установлены на подаче и работают под повышенным давлением.

3. ПК на обратке в начале городской сети:

, ,

т.к. , следовательно , что ведет к уменьшению расхода : ; (4.86)

. (4.87)

Недостатки: С увеличением увеличивается давление пара в отборе турбины на ТЭЦ, уменьшается электроэнергия, увеличивается В _т, следовательно ОП не нужны. Эта схема нецелесообразна.

4. ПК на обратке в конце транзита:

, , ; (4.88)

В данной схеме , следовательно увеличивается расход , а расход соответственно уменьшается:

.

Достоинства: Малое давление, G _п мало.

Недостатки: Еще меньше используется теплофикационный отбор турбины. Это самая неэкономичная схема.

5. ПК на перемычке:

, , ;

. (4.89)

Достоинства: Работает под небольшим давлением; G _тр минимален, следовательно, минимум капитальных затрат К _min в транзит; теплофикационный отбор работает полностью.

Если после ПК вода вскипает, то можно ПК разместить после СН2 (вариант 5’).Это самая выгодная схема.