Системы централизованного теплоснабжения промпредприятий

Лекция 4. Тема: Системы централизованного теплоснабжения промпредприятий. План: Системы централизованного теплоснабжения промышленных предприятий, их структура. Паровые системы, их схемы и состав оборудования, режимы работы методы регулирования и обеспечения надежного пароснабжения (2 часа). 4.1 Системы централизованного теплоснабжения промышленных предприятий, их структура. В связи с особенностями климатических условий бесперебойное обеспечение населения и промышленности тепловой энергией в Казахстане является актуальной социальной и экономической проблемой. По данным различных источников для целей теплоснабжения в 2019 г. было произведено примерно 1020 млн.Гкал. На это было затрачено свыше 45% от общего потребления всех видов топлива, что примерно в 2 раза больше, чем расход топлива на нужды электроэнергетики и соответствует топливоемкости всех остальных отраслей экономики. В настоящее время отпуск тепла потребителям крупных населенных пунктов в основном производится и будет производится в дальнейшем от достаточно мощных систем централизованного теплоснабжения (СЦТ), имеющих в качестве источников тепла крупные ТЭЦ или районные котельные. Значительная часть потребностей в тепловой энергии в нашей стране, и особенно в городах, имеющих высокую концентрацию тепловых нагрузок, традиционно обеспечивается за счет крупных СЦТ на основе паротурбинных ТЭЦ с теплофикационными турбинами различной мощности, т.е. имеет место широкое использование теплофикации, использование которой объективно позволяет получить существенную экономию органического топлива. Так комбинированная выработка тепловой и электрической энергии в России по различным источникам позволяет экономить от 20 до 30% топлива по сравнению с раздельной выработкой. Одной из основных проблем при традиционной схеме СЦТ является фактор надежности теплоснабжения. Как уже отмечалось, принятое расположение базовых и пиковых источников тепла, разработка режимов отпуска тепла и величины параметров сетевой воды определялись без учета этого фактора. В результате сложилась следующая ситуация. Концентрация тепловой мощности и радиально-тупиковая структура тепловых сетей имеет весьма ограниченные возможности по резервированию тепловой мощности источников тепла. Аварийные переброски тепла могут производится в основном по концевым участкам тепловых сетей, имеющих малую пропускную способность. В соответствии с этим аварийные ситуации на источнике тепла или на головных участках магистралей тепловых сетей могут привести к значительному и длительному снижению подачи тепла потребителям. Другим фактором, отрицательно сказывающимся на надежность тепловых сетей является использование достаточно высокого температурного графика 150/70 оС. При этом графике на 1оС изменения температуры наружного воздуха приходится примерно 3.0 оС изменения температуры сетевой воды в подающей линии. Соответственно при возможных относительно быстрых внутрисуточных изменениях погодных условий, связанных с повышением или понижением температуры воздуха в отопительном периоде на 7-10 оС требуется изменение температуры в подающей линии на 21-30 оС. При этом изменения температуры воздуха и, соответственно, воды в трубопроводах как правило носят циклический характер. В этих условиях опыт эксплуатации в качестве меры по повышению надежности предусматривает применение срезки температурного графика на максимальную температуру 120-130оС, что приводит к недоотпуску тепла на отопление. При установке же на тепловых пунктах потребителей с независимой схемой присоединения отопления регуляторов нагрузки (температуры воды в контуре отопления) использование срезки температурного графика может привести к значительному увеличению расходов воды в тепловой сети и существенному изменению (усложнению) гидравлического режима тепловых сетей. 4.2 Структура ЦТС Система отопления представляет собой комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения. Каждая система отопления (рис. 2.1) включает в себя три основных элемента: теплогенератор 1, служащий для получения теплоты и передачи ее теплоносителю, системы теплопроводов 2 для транспортировки по ним теплоносителя от теплогенератора к отопительным приборам 3, передающих теплоту от теплоносителя воздуху и ограждениям помещения. В качестве теплогенератора для системы отопления может служить отопительный котельный агрегат, в котором сжигается топливо, а выделяющаяся теплота передается теплоносителю или любой другой теплообменный аппарат, использующий иной, чем в системе отопления, теплоноситель Классификацию систем отопления проводят по ряду признаков: – по взаимному расположению основных элементов системы отопления подразделяются на центральные и местные. Центральными называют системы отопления, предназначенные для отопления нескольких помещений из одного теплового пункта, где находится теплогенератор (котельная, ТЭЦ). Центральными могут быть системы водяного, парового и воздушного отопления. Примером центральной системы отопления может служить система водяного отопления здания с собственной (местной) котельной. Местными системами отопления называют такой вид отопления, при котором все три основных элемента конструктивно объединены в одном устройстве, установленном в обогреваемом помещении; – по виду теплоносителя, передающего теплоту отопительными приборами в помещения, центральные системы отопления подразделяю на водяные, паровые, воздушные и комбинированные (например, пароводяные, паровоздушные); – по способу циркуляции теплоносителя центральные и местные системы водяного и воздушного отопления подразделяют на системы с естественной циркуляцией за счет разности плотностей холодного и горячего теплоносителя и системы с искусственной циркуляцией за счет работы насоса. Центральные паровые системы имеют искусственную циркуляцию за счет давления пара; – по параметрам теплоносителя центральные водяные и паровые системы подразделяют на водяные низкотемпературные с водой, нагретой до 100 °С и высокотемпературные с температурой воды более 100 °С; на паровые системы низкого (p = 0,1…0,17 МПа), высокого (р = 0,17…0,3 МПа) давления и вакуум- паровые с давлением р < 0,1 МПа. 2. Паровые системы, их схемы и состав оборудования, режимы работы методы регулирования и обеспечения надежного пароснабжения Как и водяные паровые системы теплоснабжения бывают однотруб­ными, двухтрубными и многотрубными (рис. 2.1) а — однотрубной без возврата конденсата; б — двухтрубной с возвратом конденсата - в — трехтруб­ной с возвратом конденсата; 1 — источник тепла; 2 — паропровод; 3 — абонентский ввод; 4 — кало­рифер вентиляции; 5 — теплообменник местной системы отопления; 6 — теплообменник местной системы горячего водоснабжения; 7 — технологический аппарат; 8 — конденсатоотводчик; 9 — дре­наж; 10—бак сбора конденсата; 11 — конденсатный насос; 12— обратный клапан; 13 — конденса- топровод Рисунок 2.1- Принципиальные схемы паровых систем теплоснабжения В однотрубной паровой системе (рис. 2.1 а) конденсат пара не возвращается от потребителей тепла к источнику, а используется на горячее водоснабжение и технологические нужды или выбрасывается в дренаж. Такие системы мало экономичны и применяются при неболь­ших расходах пара. Двухтрубные паровые системы с возвратом конденсата к источнику тепла (рис. 2.1 б) имеют наибольшее распространение на практике. Конденсат от отдельных местных систем теплопотребления собирается в общий бак, расположенный в тепловом пункте, а затем насосом пе­рекачивается к источнику тепла. Конденсат пара является ценным про­дуктом: он не содержит солей жесткости и растворенных агрессивных газов и позволяет сохранить до 15 содержащегося в паре тепла. Приготовление новых порций питательной воды для паровых котлов обычно требует значительных затрат, превышающих затраты на воз­врат конденсата. Вопрос о целесообразности возврата конденсата к источнику тепла решается в каждом конкретном случае на основании технико-экономических расчетов. Многотрубные паровые системы (рис. 2.14,8) применяются на про­мышленных площадках при получении пара от ТЭЦ и в случае, если технология производства требует пара разных давлений.