 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Основные типы паровых котлов для теплоснабжения и технологических целей
Паровой котел (парогенератор) — оборудование, предназначенное для генерации пара с высоким давлением и подогрева воды. Рабочей средой большинства паровых котлов является вода. Подводимая к паровому котлу тепловая энергия может представлять собой электрическую, ядерную, солнечную, геотермальную энергию или тепло от сгорания топлива. Паровые котлы бытового назначения вырабатывают около 20 кг пара в час при давлениях порядка атмосферного, в то время как котлы крупных электростанций дают до 4500 т пара в час при давлениях до 28 Па. Такие давления считаются сверхкритическими, так как они превышают критическое давление воды (22,1 МПа), при котором вода превращается в пар. В состав этих котлов входит топочная камера, где сжигается топливо, газообразные продукты горения которого поднимаются из зоны горения и омывают парообразующие (кипятильные) трубы, расположенные в газовом тракте. Далее эти газы охлаждаются, а тепло, которое они отдают при этом, поглощается водой, которая нагревается и испаряется. Естественная циркуляция является результатом процесса испарения.
Выделяют два основных типа паровых котлов:газотрубные;водотрубные.Все котлы (дымогарно-жаротрубные, дымогарные и жаротрубные), в которых газы высокой температуры проходят внутри дымогарных и жаровых труб, отдавая тепло воде, окружающей трубы, называются газотрубными.В водотрубных котлах, наоборот, нагреваемая вода проходит по трубам, омываемым топочными газами, которые находятся снаружи. Водотрубные котлы, как правило, крепятся к каркасу здания или котла, а газотрубные опираются на боковые стенки топки.
Газотрубные котлы.Паровой котел, как парогенератор, отделенный от топки, упоминают в своих трудах такие ученые XVII века, как итальянец Дж. делла Порта в 1601 г., француз С. де Ко в 1615 г., англичанин Э. С. Вустер в 1663 г., однако наиболее удачную и пригодную к применению на практике конструкцию создал французский физик А. Папен в 1680 году. Этот котел с предохранительным клапаном, названный "котлом Папена", положил начало использованию котлов в металлургической и горнодобывающей промышленности. Первоначально конструкция котла напоминала котел для приготовления пищи. Материалом для изготовления котла была медь или чугун. "Предком" котла современной конструкции является цилиндрический котел, применявшийся до второй половины XIX века. Его паропроизводительность была невелика: 0,4 т/ч при давлении пара 1 МПа (10 кгс/см2), КПД не превышал 30%, а поверхность нагрева составляла 25 м2. Далее котлы развивались в двух направлениях: увеличение количества потоков воды и пара (водотрубные котлы) и увеличение потоков газов (газотрубные котлы). Следствием увеличения поверхности нагрева было повышение паропроизводительности котла при незначительном увеличении массы, а также увеличение КПД. Газотрубные паровые котлы отличались от цилиндрических высоким КПД около 60% и относительно небольшими размерами. Паропроизводительность таких котлов ограничивалась габаритами, а давление пара не превышало 1,5—1,8 Мн/м2 за счет особенностей конструкции. Это привело к тому, что газотрубные котлы используются только в некоторых транспортных средствах: паровозах и пароходах. В XIX-XX веках газотрубные котлы широко применялись благодаря простоте обслуживания, а также способностью работать под наддувом (при давлении выше атмосферного в газовом тракте). Самым известным бытовым газотрубным котлом является самовар.Применение котлов в современной теплоэнергетике ограничивается тепловой мощностью около 360 кВт и показателями рабочего давления около 1 МПа. Это связано с тем, что при проектировании таких сосудов высокого давления, каким является газотрубный котел, толщина стенок определяется заданными значениями диаметра, рабочей температуры и давления.Необходимо брать в расчет требования безопасности, так как в случае взрыва парового котла происходит мгновенный выброс большого объема пара, что может привести к аварии. При современных темпах развития техники и требований безопасности, газотрубные котлы можно считать устаревшими, но множество таких котлов тепловой мощностью до 700 кВт по-прежнему обслуживают жилые здания и промышленные предприятия (рис. 1).Существует два типа газотрубных котлов: жаротрубные паровые котлы и дымогарные паровые котлы. В жаротрубных паровых котлах топливо сгорает внутри специальных топочных труб, окруженных нагреваемой водой, а в дымогарных паровых котлах топливо сгорает уже в топке, а по трубам происходит движение продуктов его горения. Однако современные газотрубные паровые котлы сложно однозначно разделить на жаротрубные и дымогарные, поскольку в конструкции паровых котлов могут предусматриваться разнообразные системы "дожигания" топлива, а топочный тракт является единым целым вплоть до вытяжной трубы, через которую выводятся отходящие газы.Водотрубные котлы.Конструкция водотрубных паровых котлов значительно сложнее газотрубных. Водотрубные котлы имеют ряд преимуществ по сравнению с газотрубными: быстрый разогрев; безопасность в эксплуатации и предотвращение аварийных ситуаций; возможность регулировки в соответствии с изменениями нагрузки; легкость в транспортировке; возможность легкой перестройки проектных решений и допуск значительной перегрузки. Недостатком водотрубного котла является большое количество узлов и агрегатов в конструкции, соединения которых должны исключать протечки при высоком давлении и температуре. Кроме того, при ремонте затрудняется доступ к агрегатам котла из-за его работы под давлением.В состав водотрубного котла входят пучки труб, присоединенные к барабану небольшого диаметра. Монтаж всей системы производится над топочной камерой и заключается в наружный кожух.Направляющие перегородки способствуют неоднократному прохождению топочного газа через трубные пучки, благодаря чему обеспечивается более высокая теплоотдача. Барабаны различных конструкций служат резервуарами пара и воды, выбирается минимальный диаметр барабана во избежание трудностей, характерных для газотрубных котлов.Выделяют следующие типы водотрубных котлов:вертикальные с одним или несколькими паровыми барабанами;горизонтальные с поперечным или продольным барабаном;радиационные; вертикальные с барабаном вертикального или поперечного типа.В топках водотрубных котлов предусматриваются радиационные экраны, которые способствуют повышению тепловыделений в топке при небольшой тепловой нагрузке, благодаря чему происходит снижение временных затрат на техническое обслуживание и происходит увеличение КПД, помимо этого, существенно снижаются требования к теплоизоляции стенок. Экраны выполнены в виде частых труб, по которым протекает котловая вода; отвод образующегося пара производится в паровой барабан. Установка таких экранов обычно защищает (частично или полностью) стенки котельной установки. Трубы могут быть с проставкой, гладкими, плавниковыми, с огнеупорной обмазкой и ошипованными.Горизонтальный водотрубный котел.Главным отличием такого типа от других является наличие коллекторов, присоединяющихся к навесным барабанам, которые располагаются или вдоль топочной камеры, как показано на рис. 2 (продольный барабан), или поперек (поперечный барабан).Вертикальный водотрубный котел.Вертикальный паровой котел оснащается двумя или несколькими барабанами, установленными на разной высоте, причем зеркало воды располагается в самом верхнем из них (рис. 3). Присоединение трубы производится непосредственно к барабану. Вблизи места присоединения они образуют изгиб, получая тем самым ряд пучков. Поток газов, нагретых перегородками, направляется поперек труб. Такая конструкция позволяет с легкостью изменять геометрию поверхности нагрева.Радиационные котлы.Радиационные паровые котлы оборудуются:а) системой вертикальных труб, присоединенных непосредственно к основным барабанам;б) широкими коллекторными трубами (узкими барабанами), проходящими горизонтально в нижней и верхней части стенки топки.
В варианте «б» коллекторы соединяются между собой при помощи тонких частых вертикальных труб, образующих настенные экраны. За счет лучистой теплоты из зоны горения происходит испарение воды в трубах, а образовавшийся горячий пар поднимается между коллекторами, присоединенными к основным барабанам, вызывая циркуляцию. Та же схема используется в потолочных и напольных экранах. Изоляция труб отсутствует, только в зоне с высокой температурой предусматривается чугунные защитные панели или огнеупорная обмазка. В некоторых случаях парообразование в экранах играет важную роль, а обычные водотрубные конвективные теплообменные поверхности помогают защитить основной барабан от радиационного перегрева.Прямоточные паровые котлы.Прямоточные паровые котлы могут работать в сверхкритическом и в докритическом режимах. Питательная вода подается в трубы при помощи насоса, где она за один проход набирает достаточное количество тепла для преобразования в пар высокого давления.Теплообмен происходит в многочисленных параллельно включенных экранных панелях, окружающих топочную камеру. Прямоточные котлы в основном применяются на крупных электростанциях, работающих на ископаемом топливе. Они отличаются простотой пуска и легкостью перехода с режима на режим благодаря своему широкому диапазону рабочих условий.
82.Требования к современным теплогенерирующим установкам. 3.1.2. Теплогенерирующие установки должны быть укомплектованы технологическими защитами, прерывающими их эксплуатацию в случае отклонения режима эксплуатации от параметров безопасного режима или повреждения оборудования, представляющего угрозу для персонала, окружающей среды, имущества.3.1.3. На теплогенерирующих установках должна быть обеспечена взрывобезопасность и пожаробезопасность работы всех устройств, оборудования и сооружений. Термическая безопасность на теплогенерирующих установках обеспечивается ограничением температуры поверхности тепловой изоляции на установках до установленного нормативного значения, не наносящего вреда здоровью персонала, в том числе при прикосновении к поверхности изоляции. 3.1.4. Для тепловой изоляции нагретых частей теплогенерирующих установок и оборудования должны применяться изоляционные материалы, не представляющие угрозу здоровью ремонтного и эксплуатационного персонала.3.1.5. Принятые в проекте конструктивные, технические и компоновочные решения должны гарантировать механическую прочность и устойчивость теплогенерирующей установки в расчетных режимах эксплуатации, исключающую их деформации или повреждения, приводящие к несчастным случаям, потере работоспособности установки и оборудования, а также и полному или частичному обрушению сооружений. 3.1.6. Отводы от предохранительных устройств, предотвращающих повышение давления рабочей среды на теплогенерирующих установках выше допустимого, должны быть выведены в зоны, недоступные для людей. 3.2. Специальные требования к процессам проектирования теплогенерирующих установок. 3.2.1. Принятые при проектировании объемно-планировочные, схемные и конструктивные решения вновь сооружаемых, расширяемых и реконструируемых теплогенерирующих установок должны содержать все необходимые технологические сооружения и оборудование, обеспечивающие безопасное функционирование этих установок.3.2.2. При проектировании сооружений теплогенерирующих установок должны быть предусмотрены меры по предупреждению обводнения, размыва и осадок фундаментов, подземных и полуподземных сооружений под воздействием грунтовых, атмосферных и технологических вод.В проекте должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие контроль осадки зданий и сооружений, фундаментов оборудования, а также за наблюдением уровня грунтовых вод на площадке.3.2.3. При проектировании сооружений теплогенерирующих установок должны быть предусмотрены меры по защите строительных конструкций от длительного и циклического нагрева бетонных и железобетонных конструкций; периодического увлажнения поверхностей бетонных и железобетонных конструкций при нагреве их свыше 50°С; вибрационных воздействий; воздействий агрессивной химической среды и блуждающих токов. 3.2.4. При проектировании теплогенерирующих установок должны быть предусмотрены меры по обеспечению их безопасной эксплуатации и ремонта.3.2.5. При проектировании теплогенерирующих установок должны быть предусмотрены резервы топлива и воды. 3.2.6. При проектировании теплогенерирующих установок должна быть предусмотрена защита системы теплоснабжения от гидроударов. 3.3. Специальные требования к процессам эксплуатации теплогенерирующих установок3.3.1. При эксплуатации теплогенерирующих установок аппаратура контроля, автоматического и дистанционного управления, технологических защит, блокировок и сигнализации, пожаротушения, а также средства диспетчерского и технологического управления должны содержаться в исправном состоянии и постоянно находиться в работе.В случае срабатывания защиты последующая эксплуатация оборудования допускается только после выявления и устранения причины срабатывания защиты.3.3.2. Гидравлический режим работы теплогенерирующих установок и отводящих трубопроводов должен исключать образование в системах теплоснабжения гидравлических ударов, влекущих повреждения оборудования, и нанесение ущерба здоровью людей.3.3.3. В процессе эксплуатации теплогенерирующих установок должны быть предприняты меры, предупреждающие возможность опасных для людей повреждений оборудования, вызванных коррозией их внутренних поверхностей, а также образованием накипи и отложений на теплопередающих поверхностях.3.3.4. Должен быть организован контроль теплогенерирующих установок, достаточный для своевременного выявления неплотностей и предотвращения нанесения ущерба здоровью людей вследствие утечек теплоносителя.
83.Дымовые трубы. Определение высоты дымовых труб. Дымова́я труба́ — вертикально расположенное трубное устройство для отвода продуктов сгорания в атмосферу. Принцип действия дымовой трубы основан на эффекте тяги, который обеспечивает перемещение массы газа в направлении от входного к выпускному отверстию трубы. Трубы могут иметь круглое, овальное или многоугольное сечение и изготавливаются из негорючих материалов — природного камня, кирпича, керамики, асбоцемента, металла или бетона. Высота промышленных труб может достигать нескольких сотен метров.В системах, использующих дымохо́ды — вертикальные, наклонные и горизонтальные[1] каналы для отвода дымовых газов от горелок, печей, плит, и других устройств сжигания топлива — дымовая труба является концевым элементом дымохода. Отводимые по дымоходу газы поступают в дымовую трубу, по которой они затем выпускаются в атмосферу. К одной трубе могут одновременно подсоединяться несколько дымоходов. Основным предназначением дымовых труб является вывод газов (продуктов сгорания топлива в топливнике). Вместе с ними через трубу удаляются дым, сажа, пепел и копоть, которые, при неправильном формировании внутренней поверхности дымохода, могут оседать на его стенках, затрудняя в дальнейшем прохождение газов. Чтобы этого не произошло, необходимо делать внутреннюю поверхность дымоходных труб как можно более ровной и гладкой, без выбоин, щелей и выступов, чтобы саже и копоти не было за что «зацепиться». Но недопустимо выравнивать внутреннюю часть дымовой трубы глиной, так как она плохо проводит тепло и может вызвать появление конденсата и отсыревание трубы, что в итоге чревато плохой циркуляцией воздуха (тяги).Ещё одним предназначением дымовых труб является обеспечение нормальной тяги в печи, которая находится в прямом соотношении с толщиной и высотой дымоходного канала. Температура продуктов сгорания на выходе из трубы может превышать 373 К, что позволяет создавать в отопительной конструкции естественную тягу — путём замещения горячих слоев воздуха холодными. В связи с этим толщина стенок дымовой трубы должна быть не менее чем в полтора кирпича (идеальное соотношение для труб коренного типа), а высота — в 5 метров и выше, считая от колосниковой зоны.Дымовая труба по капитальным затратам на ее строительство соизмерима с капитальными затратами на изготовление парогенератора и турбоагрегата. Поэтому дымовую трубу можно отнести к основному оборудованию электростанции.В настоящее время на тепловых электростанциях находят применение в основном три типа дымовых труб:а) труба с железобетонным стволом, который изнутри футерован кислотоупорным кирпичом или бетоном. При выполнении футеровки из кислотоупорного кирпича между оболочкой и футеровкой может выполняться вентилируемый зазор. Вентиляция зазора может быть естественная и принудительная с помощью специального вентилятора и необходима для предотвращения контакта железобетонной оболочки с агрессивными дымовыми газами, которые могут фильтроваться через кирпичную футеровку. Величина зазора составляет несколько сантиметров.б) труба типа «труба в трубе с проходным зазором, т.е. с зазором, в котором может пройти человек между стволом и оболочкой, и в котором расположена обслуживаемая зона. Железобетонная оболочка воспринимает ветровые нагрузки и весовые нагрузки от внутреннего ствола, выполняемого из кислотоупорных марок бетона. Внутренний газоотводящий ствол имеет теплоизоляцию и служит для предотвращения контакта оболочки трубы с дымовыми газами;в) если требуется очень высокая надежность, то применяют многоствольные трубы. Преимущество этих труб заключается в том, что при выходе из строя одного из газоотводящих стволов отключается только часть оборудования, подключенного к трубе. При наличии разнотипного оборудования, имеющего различную температуру уходящих газов и работающего в переменном режиме, в качестве материала для газоотводящих стволов применяют сталь. Такие условия работы являются характерными для ТЭЦ, где в основном и нашли применение трубы данного типа. Количество дымовых труб и их высота определяется с учетом подключения всех энергетических и пиковых водогрейных котлов станции.Необходимая высота дымовой трубы Н 0, м определяется по выражению 
где А – коэффициент, зависящий от метеорологических условий в данном районе; M – массовый выброс вредных веществ, г/с; F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; с тр – концентрация веществ в атмосферном воздухе, содержащихся в выбросе М, которая может быть создана дымовой трубой без превышения предельно допустимой концентрации на уровне дыхания (ПДК), мг/м3; V – объем дымовых газов, выбрасываемых через устье дымовой трубы, м3/с; Δ Т – разность температур выбрасываемых газов и окружающего воздуха, К.
84.Основные требования к помещениям котельных. Стационарные котлы должны устанавливаться в зданиях и помещениях, отвечающих требованиям СНиП II–35-76 «Котельные установки», Правилам устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов, а также Правилам технической безопасности в области газоснабжения Республики Беларусь.
Котельные и цеха, в которых агрегаты работают на газообразном топливе, не относят к взрывоопасным помещениям, и поэтому они должны удовлетворять требованиям СНиП II–М.2–72 в соответствии с технологией размещаемого в них производства.Строительные конструкции помещения котельной должны соответствовать I или II степени огнестойкости, а по характеристике пожарной опасности технологического производства они должны соответствовать категории Г, к которой относятся производства, связанные с сжиганием твердого, жидкого и газообразного топлива.Встроенные котельные должны быть отделены от смежных помещений несгораемыми стенами и перекрытиями с пределом огнестойкости 0,75 часа. Пристроенные котельные отделяются от основного здания противопожарной стеной.
Помещения газифицированных котельных и цехов должны быть обеспечены средствами пожаротушения по нормам пожарного надзора ППБ РБ 1.01–94. Эти помещения не следует загромождать какими-либо материалами или предметами, препятствующими свободному передвижению людей. Все проходы между стационарным оборудованием, а также выходы из помещений должны быть всегда свободны.Расстояние от фронта котлов или выступающих частей топок до стены должно составлять не менее трех метров, при этом расстояние от выступающих частей горелочных устройств и обвязочных газопроводов до стены котельной должно быть не менее одного метра.Расстояние между фронтом котлов и выступающими частями топок, расположенных друг против друга, для котлов, работающих на газообразном или жидком топливе, должно составлять не менее 4 м, при этом расстояние между горелочными устройствами – не менее 2 м. Ширина боковых проходов между крайними котлами и стенами котельной, а также между котлами и задней стеной должна составлять не менее одного метра. Проходы в котельной должны иметь свободную высоту не менее двух метров.Полы в котельной необходимо выполнять из несгораемых материалов с негладкой и нескользкой поверхностью; они должны быть ровными и иметь устройства для отвода воды в канализацию.Для обслуживающего персонала в здании котельной должны быть оборудованы бытовые и служебные помещения в соответствии с санитарными нормами.На каждом этаже котельной должно быть не менее двух выходов, расположенных в противоположных сторонах помещения. Допускается один выход, если площадь этажа менее 200 м2 и имеется второй эвакуационных выход на наружную стационарную лестницу, а в одноэтажных котельных – при длине помещения по фронту котлов не более 12 м.
Выходные двери из помещения котельной должны открываться наружу, не иметь запоров из котельной и во время работы котлов не запираться. Выходные двери из котельной в служебные, бытовые, а также вспомогательно-производственные помещения должны снабжаться пружинами и открываться в сторону котельной.На входной двери котельной с наружной стороны должна быть надпись о запрещении входа в котельную посторонним лицам.Газифицированная котельная должна быть обеспечена телефоном для вызова администрации и связи с аварийными службами.Помещения, где размещены котлы (агрегаты), а также все вспомогательные и бытовые помещения оборудуют естественной и искусственной вентиляцией, а также отоплением и соответствовать требованиям СНиП по размещенному в нем производству. Дополнительные требования не предъявляются.Вентиляция котельной (цеха) должна обеспечивать удаление вредных газов, пыли, подачу приточного воздуха и поддержание следующих температурных условий:- не ниже 12ºС – зимой в зоне постоянного пребывания обслуживающего персонала;- 18ºС – в зоне размещения щитов;- 15ºС – на насосных станциях.Помещения котельной должны быть обеспечены достаточным естественным светом, а в ночное время – электрическим освещением. Освещенность должна соответствовать СНБ 2.04.05.98 «Естественное и искусственное освещение».Помимо рабочего освещения в котельных должно быть аварийное электрическое освещение.Подлежат обязательному оборудованию аварийным освещением следующие места:- фронт котлов, а также проходы между котлами, за и над котлами;- щиты и пульты управления;- указатели уровня воды и измерительные приборы;- вентиляторные и дымососные площадки;- помещения для баков и деаэраторов;- оборудование водоподготовки; - насосные помещения;- площадки и лестницы.Для удобного и безопасного обслуживания котлов, их арматуры и гарнитуры должны быть установлены постоянные площадки и лестницы с перилами высотой не менее 0,9 м, со сплошной обшивкой по низу не менее 100 мм.
Лестницы должны иметь ширину не менее 600 мм, высоту между ступенями не более 200 мм, ширину ступеней не менее 80 мм.Расстояние между площадками должно быть не более 4 м.
85. Сравнительная характеристика децентрализованных (автономных) и централизованных систем теплоснабжения. Теплоснабжение- это деятельность по производству, передаче, распределению, продаже потребителям тепловой энергии (мощности) и теплоносителя.
Совокупность технических устройств, обеспечивающих теплоснабжение потребителей, называется системой теплоснабжения.Теплоснабжение может осуществляться от систем централизованного (ЦТ) и децентрализованного (ДЦТ) теплоснабжения.· Централизованное энергоснабжение потребителей производится от источников тепла, объединенных на параллельную работу протяженными тепловыми сетями.· Децентрализованное энергоснабжение предполагает снабжение потребителей от источников тепла, не имеющих общей тепловой сети. Если источник теплоты и теплоприемник практически совмещены, т.е. тепловая сеть либо отсутствует, либо очень коротка, то такую систему теплоснабжения называют децентрализованной. Центр. — системы теплоснабжения больших жилых массивов, городов, поселков и пром. предприятий. Источниками теплоты у них служат теплоэнергоцентрали или крупные котельные, имеющие высокие кпд, транспортирующие и распределяющие теплоноситель по тепловым сетям протяженностью 10—15 км, с макс, диаметром труб 1000—1400 мм, обеспечивающим подачу потребителям теплоносителя в требуемых кол-вах и с требуемыми параметрами. Мощность ТЭЦ составляет 1000— 3000 МВт, котельных 100—500 МВт. Крупные централизованные системы теплоснабжения имеют неск. источников теплоты, связ. резервными тепломагистралями, обеспечивающими маневренность и надежность их функционирования. В централизованную систему теплоснабжения входят и системы теплоснабжения зданий, связанные с ней единым гидравлич. и тепловым режимами и общей системой управления. Однако ввиду многообразия технич. решений теплоснабжения зданий их выделяют в самостоят. технич. систему, наз. системой отопления. Поэтому Ц.ст. начинается источником теплоты и заканчивается абонентским вводом в здание.Централизованные системы теплоснабжения бывают водяные и паровые. Осн. преимущество воды как теплоносителя в значительно меньшем расходе энергии на транспортирование единицы теплоты в виде горячей воды, чем в виде пара, что обусловливается большей плотностью воды. Снижение расхода энергии дает возможность транспортировать воду на большие расстояния без существ, потери энергетич. потенциала. В крупных системах темп-pa воды понижается примерно на 1° на пути в 1 км, тогда как давление пара (его энергетич. потенциал) на том же расстоянии примерно на 0,1—0,15 МПа, что соответствует 5—10°С. Поэтому давление пара в отборах турбины у водяных систем ниже, чем у паровых, что приводит к сокращению расхода топлива на ТЭЦ. К др. достоинствам водяных систем относятся возможность центрального регулирования подачи теплоты потребителям путем изменения темп-ры теплоносителя и более простая эксплуатация системы (отсутствие конденсатоотводчиков, конденсатоп-роводов, конденсатных насосов). К достоинствам пара следует отнести возможность удовлетворения и отопит, и техноло-гич. нагрузок, а также малое гидростатич. давление. Учитывая достоинства и недостатки теплоносителей, водяные системы используют для теплоснабжения жилых массивов, обществ, и коммун, зданий, предприятий, использующих горячую воду, а паровые — для пром. потребителей, к-рым необходим водяной пар. Водяные Ц.ст. — осн. системы, обеспечивающие теплоснабжение городов. Централизация теплоснабжения городов составляет 70— 80%. В крупных городах с преимущественно соврем, застройкой уровень использования ТЭЦ в качестве источников теплоты для жилищно-коммун. сектора достигает 50—60%.В теплофикац. системах пар высоких параметров (давление 13, 24 МПа, темп-ра 565°С), вырабатываемый в энергетич. котлах, подается в турбины, где, проходя через лопатки, отдает часть своей энергии для получения электроэнергии. Осн. часть пара проходит через отборы и поступает в теплофикац. теплообменники, в к-рых он нагревает теплоноситель системы теплоснабжения. Т.о. на ТЭЦ теплота высокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а теплота низкого потенциала — для теплоснабжения. Комбини-ров. выработка теплоты и электроэнергии обеспечивает высокую эффективность использования топлива, позволяет сократить его расход.В большинстве централизованных систем теплоснабжения макс, темп-ра горячей воды принимается 150°С. Темп-ра пара в теплофикац. отборах турбины не превышает 127°С. Следовательно, при низких темп-pax наружного воздуха в теплофикац. теплообменных аппаратах подогреть воду до требуемого уровня нельзя. Для этого используют пиковые котлы, к-рые работают только при низких наружных темп-pax, т.е. снимают пиковую нагрузку. Т.к. отопит, нагрузка меняется с изменением наружной темп-ры, меняется и кол-во пара, отбираемого из турбины для теплоснабжения. Неотработанный пар проходит через цилиндры низкого давления турбины, отдает свою энергию и поступает в конденсатор, где поддерживается вакуум (давление 0,004—0,006 МПа), к-рому соответствуют низкие темп-ры конденсации 30—35°С, а охлаждающая вода имеет еще более низкую темп-ру, поэтому не используется для теплоснабжения. Т.о., для теплоснабжения используется только часть пара, проходящая через отборы турбины, что снижает экономии. эффект теплофикации. Однако расход топлива на выработку электроэнергии и теплоты для теплоснабжения в среднем за год сокращается примерно на 1/4—1/3. Экономич. эффект дает и использование в качестве источников теплоты крупных р-ных котельных установок (тепловых станций), имеющих высокий кпд,Теплоноситель от источников теплоты транспортируется и распределяется между потребителями по развитым тепловым сетям. В результате тепловые сети охватывают все гор, территории, а их сооружение вызывает наибольшие градостроит. и эксплуатац. трудности. В процессе эксплуатации они подвергаются коррозии и разрушениям. Централизованное теплоснабжение потребителей осуществляется по протяженным и разветвленным тепловым сетям от теплоэлектроцентралей на базе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии (теплофикация), а также от крупных районных и других источников теплоснабжения.Для автономных систем теплоснабжения характерна малая протяженность или даже полное отсутствие тепловых сетей от источника теплоснабжения к потребителям тепловой энергии. Автономное теплоснабжение осуществляется от источников теплоснабжения малой мощности, автономных квартирных теплогенераторов и печей. Автономная (децентрализованная) система теплоснабжения состоит из источника теплоты, который совмещен с нагревательным прибором потребителя или соединен с ним внутренними тепловыми сетями. Большие здания имеют развитые внутренние тепловые сети, которые называются системами отопления. Так как система теплоснабжения небольшой группы зданий мало отличается от системы отопления одного здания, в энергетике к децентрализованным относят системы мощностью менее 58 МВт [24]. Автономные системы делятся на две группы:- системы, у которых источник теплоснабжения соединен с приемни
ками (нагревательными приборами, калориферами, водоразборной арматурой и пр.), внутренними тепловыми сетями (системы отопления, вентиляции, местные системы горячего водоснабжения);- системы, у которых источник теплоснабжения и нагревательные поверхности объединены в одном агрегате (отопительные печи, теплогенераторы).Автономные (децентрализованные) системы первого типа находят применение в городах и сельской местности, второго типа - в малых населенных пунктах.Существуют также поквартирные системы отопления и системы, обеспечивающие отопление и горячее водоснабжение квартиры.Перечисленные системы теплоснабжения характеризуются различными показателями качества, надежности работы и экономичности. При строительстве новых городов и населенных пунктов целесообразную систему теплоснабжения выбирают на основании технико-экономических расчетов, главными критериями при этом являются величина и концентрация тепловой нагрузки.Решение по выбору типа системы теплоснабжения - централизованной или децентрализованной - зависит от величины и пространственной структуры населенного пункта, плотности тепловых нагрузок и размещения абонентов, вида поставляемого топлива, а также от уровня социальных и санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к условиям эксплуатации и функционирования системы.К преимуществам централизованных систем теплоснабжения часто относят меньшие расходы топлива при выработке теплоты в котельных.Приведенный тезис не вызывает сомнения; однако, при сравнении энергетической эффективности систем теплоснабжения он не должен рассматриваться как отвлеченный, так как в централизованной системе неизбежны затраты на собственные нужды котельной, на перекачку теплоносителя, потери теплоты с утечками в тепловых сетях и на охлаждение теплоносителя, т.е. сравнение теплотехнической эффективности должно проводиться не по источнику теплоснабжения, а по системе в целом.Проведенное сравнение показывает, что теплотехнические характеристики автономного теплоснабжения превышают в целом показатели централизованных систем.Автономные системы, несмотря на ряд присущих им недостатков (значительные затраты времени и труда на обслуживание, более низкие санитарные условия в помещении, низкий КПД теплоемких отопительных печей и теплогенераторов, выпускаемых отечественной промышленностью, трудности обеспечения теплотой многоквартирных зданий), имеют и определенные достоинства:- меньшие, чем при централизованных системах, единовременные капитальные вложения;- возможность поэтапного ввода в работу оборудования, по мере завершения строительных работ;- независимое обеспечение тепловой нагрузки объектов и возможность местного регулирования работы системы;- возможность разработки полностью автономных систем, не требующих электропривода отдельных устройств системы (системы с естественной циркуляцией теплоносителя и теплогенераторы на естественной тяге);- в случае применения крышных котельных достигается снижение занимаемой площади территории населенного пункта;- привлечение средств населения (возможно, частичное) для сооружения системы.Необходимо отметить, что на сегодняшний день автономные теплогенераторы, предлагаемые на рынке теплотехнического оборудования целым рядом зарубежных фирм, имеют очень высокие показатели коэффициента полезного действия, санитарно-гигиенические характеристики эксплуатации, малые (а иногда вовсе отсутствующие) затраты времени и труда на обслуживание. Однако такие теплогенераторы имеют достаточно высокую стоимостьКак уже говорилось выше, в городах к децентрализованным системам относят системы с мощностью до 58 МВт. Для малых населенных пунктов под децентрализованным теплоснабжением должно пониматься обеспечение теплотой группы потребителей от одной системы, включающей тепло-генерирующую установку, единую тепловую сеть к потребителям, местные системы теплопотребления внутри зданий. К системе могут быть подключены часть или все здания жилой зоны поселков, а также производственные объекты.Под децентрализованным теплоснабжением понимается обеспечение потребителей теплотой от местных (автономных) теплогенераторов по внут-ридомовым или внутриквартальным сетям теплоснабжения (см. п. 3.2.). Внешние тепловые сети при этом отсутствуют, а теплогенератор (один или несколько) устанавливается непосредственно в здании или квартире.
86.Теплоносители в системах теплоснабжения. Централизованные системы теплоснабжения обеспечивают потребителей теплом низкого и среднего потенциала (до 350°С), на выработку которого затрачивается около 25% всего добываемого в стране топлива.Тепло, как известно, является одним из видов энергии, поэтому при решении основных вопросов энергоснабжения отдельных объектов и территориальных районов теплоснабжение должно рассматриваться совместно с другими энергообеспечивающими системами — электроснабжением и газоснабжением.Система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов / (инженерных сооружений): источника тепла, тепловых сетей, абонентских вводов и местных систем теплопотребления.Источниками тепла в централизованных системах теплоснабжения служат или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), производящие одновременно -и электроэнергию, и тепло, или крупные котельные, именуемые иногда районными тепловыми станциями. Системы теплоснабжения на базе ТЭЦ называются «теплофикационными».Полученное в источнике тепло передают тому или иному теплоносителю (вода, пар), который транспортируют по тепловым сетям к абонентским вводам потребителей.В зависимости от организации движения теплоносителя системы теплоснабжения могут быть замкнутыми, полузамкнутыми и разомкнутыми.В замкнутых системах потребитель использует только часть тепла, содержащегося в теплоносителе, а сам теплоноситель вместе с оставшимся количеством тепла возвращается к источнику, где снова пополняется теплом (двухтрубные закрытые системы). В полузамкнутых системах у потребителя используется и часть поступающего к нему тепла, и часть самого теплоносителя, а оставшиеся количества теплоносителя и тепла возвращаются к источнику (двухтрубные открытые системы). В разомкнутых системах как сам теплоноситель, так и содержащееся в нем тепло полностью используются у потребителя (однотрубные системы).,
На абонентских вводах происходит переход тепла (а в некоторых случаях и самого теплоносителя) из тепловых сетей в местные системы теплопотребления. При этом в 'большинстве случаев осуществляется утилизация неиспользованного в местных системах отопления и вентиляции тепла для приготовления воды систем горячего водоснабжения.На вводах происходит также местное (абонентское) регулирование' количества и потенциала тепла, передаваемого в местные' системы, и осуществляется контроль за работой этих систем.В зависимости от принятой схемы ввода, т. е. в зависимости от принятой технологии перехода тепла из тепловых сетей в местные системы, расчетные расходы теплоносителя в системе теплоснабжения могут изменяться в 1,5—2 раза, что свидетельствует о весьма существенном влиянии абонентских вводов на экономику всей системы теплоснабжения.В централизованных системах теплоснабжения в качестве теплоносителя используются вода и водяной пар, в связи с чем различают водяные и паровые системы теплоснабжения.Вода как теплоноситель имеет ряд преимуществ перед паром; некоторые из этих преимуществ приобретают особо важное значение при отпуске тепла с ТЭЦ. К последним относится возможность транспортирования воды на большие расстояния без существенной псРгери ее энергетического потенциала, т. е. ее температуры (понижение температуры воды в крупных системах составляет менее 1°С на 1 км пути). Энергетический потенциал пара—его давление — уменьшается при транспортировании более значительно, составляя в среднем 0,1— 0,15-МПа на 1 км пути. Таким образом, в водяных системах давление пара в отборах турбин может быть очень низким (от 0,06 до 0,2 МПа), тогда как в паровых системах оно должно составлять до 1 —1,5 МПа. Повышение же давления пара в отборах турбин приводит к увеличе - •нию расхода топлива на ТЭЦ и уменьшению выработки электроэнергии на тепловом потреблении.Кроме того, водяные системы позволяют сохранить на ТЭЦ в чистоте конденсат греющего воду пара без устройства дорогих и сложных паропреобразователей. При паровых же системах конденсат возвращается от потребителей нередко загрязненным и далеко не полностью (40—50%), что требует значительных затрат на его очистку и приготовление добавочной питательной воды котлов.К другим достоинствам воды как теплоносителя относятся: меньшая стоимость присоединений к тепловым сетям местных водяных систем отопления, а при открытых системах (см. § 8) еще и местных систем горячего водоснабжения; возможность центрального (у источника тепла) регулирования отпуска тепла потребителям изменением температуры воды; простота эксплуатации — отсутствие у потребителей неизбежных при паре конденсатоотводчиков и насосных установок по возврату конденсата.Пар как теплоноситель в свою очередь имеет определенные достоинства по сравнению с водой:А) большую универсальность, заключающуюся в возможности удовлетворения всех видов теплопотребления, включая технологические процессы;Б) меньший расход электроэнергии на перемещение теплоносителя ■ (расход электроэнергии на возврат конденсата в паровых системах весьма невелик по сравнению с затратами электроэнергии на перемещение воды в водяных системах);
В) незначительность создаваемого гидростатического - давления вследствие малой удельной плотности пара по сравнению с плотностью воды.Неуклонно проводимая в нашей стране ориентация на более экономичные теплофикационные системы теплоснабжения и указанные положительные свойства водяных систем способствуют их широкому применению в жилищно-коммунальном хозяйстве городов и поселков. В меньшей степени водяные системы применяются в промышленности, где более 2/з всей потребности в тепле удовлетворяются паром. Так как промышленное теплопотребление составляет около 2/з всего теплопотребления страны, доля пара в покрытии общего расхода тепла остается еще очень значительной.
85.Что понимают под теплофикацией и каковы ее преимущества перед централизованным теплоснабжением от котельной?Теплофикация- централизованное Теплоснабжение на базе комбинированного производства электроэнергии и тепла на теплоэлектроцентралях.Термодинамическая эффективность производства электроэнергии по теплофикационному циклу обусловлена исключением, как правило, отвода тепла в окружающую среду, неизбежного при производстве электроэнергии по конденсационному циклу). Благодаря этому существенно (на 40—50%) снижается удельный (в расчёте на 1 квт ․ч) расход топлива на выработку электроэнергии. Мощность теплофикационных турбин установленных на теплоэлектроцентралях, составляет около 1/3 мощности паровых турбин всех тепловых электростанций.Используемое при теплофикации тепло, как правило, является продуктом отходов производства при выработке электроэнергии или сжигании мусора.Вместо того, чтобы бесполезно отдавать это тепло в окружающую среду, его можно применить для обогрева зданий и целых кварталов города. Чем дальше удалено местонахождение источника от потребителя, тем больше тепла теряется при транспортировании. Поэтому для теплофикации предпочтительнее использовать электростанцию небольшой мощности вблизи районов концентрации населения, чем крупные, но удаленные от мест потребления. Таким образом, преимущество теплофикации состоит в том, что, наряду с экономией производственного пространства, достигается лучшее использование произведенной энергии, и поэтому стоимость такого тепла сравнительно низка.Так как подобные энергетические установки могут быть одновременно поставщиками как тепла, так и электрического тока, их общий к.п.д. достигает 80%. Например, теплофикационные установки блочного типа обеспечивают теплом многие жилые кварталы городов.Однако в настоящее время лишь незначительная часть действующих мощностей таких энергетических установок используется наилучшим образом.
Поиск по сайту: