Сводка лекций
.pdf11
- необходимо знать годовой расход теплоты на теплоснабжение, а также его распределение по сезонам (зима, лето) или по отдельным месяцам.
График учитывает повторяемость тепловых нагрузок в течение года.
График отражает длительность тепловой нагрузки в течение года.
Рассмотрим как строится такой график. |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q (t ) |
|
|
|
Q (n) |
|
|
|
||
|
|
|
н |
|
0,8 |
QПВК |
|
Qср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
QПВК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
зимняя отопительная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузка (Дж) |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
QОТБ |
Q от |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
nи |
|
летняя тепловая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузка (Дж) |
|
|
|
о |
|
|
tнв |
|
|
no |
|
лет |
|
|
tн, |
С tнк |
tнн |
|
|
|
Q |
n,ч |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
20 |
10 |
0 |
-10 |
-20 |
2000 |
4000 |
6000 |
8000 |
8760ч=1 год |
Ось абсцисс – для каждой наружной температуры число часов, в течение ко-
торых наблюдается наружная температура, равная и ниже той, для которой произво-
дится построение (используются климатические данные местности, где расположен источник теплоты и ее потребители).
Ось ординат – на нее проектируются ординаты Q(tн ) при тех же температу-
рах, т.е. расход теплоты при данной наружной температуре.
Отопительный период длится no =2500-6000 ч/год.
Технологическая нагрузка и горячее водоснабжение становятся основными видами теплового потребления в летний период.
Площадь, ограниченная координатными осями и графиком выражает в неко-
тором масштабе годовой расход теплоты потребителями. Для определения тепловой нагрузки источника (станции) за год надо прибавить тепловые потери в сети.
Если построить прямоугольник шириной no и площадью Q , то высота его будет равна расходу теплоты за отопительный период.
12
Если построить прямоугольник с высотой, равной максимальной суммарной
тепловой нагрузке и площадью Q , то ширина его будет равна длительности ис-
пользования расчетной тепловой нагрузки за отопительный сезон nи .
Площадь Qср - средний расход теплоты за отопительный период.
Базовую часть графика составляют круглогодичные нагрузки (технологиче-
ская и горячее водоснабжение), а переменную часть – сезонные (отопление и венти-
ляция). Продолжительность максимальных нагрузок относительно небольшая, по-
скольку длительность стояния низких температур наружного воздуха невелика (1015% от отопительного периода).
Наибольшая экономия топлива на ТЭЦ имеет место, если отборами пара из турбин (на теплофикационные сетевые подогреватели) удовлетворяется не вся, а
часть тепловой нагрузки ТЭЦ, а остальная часть покрывается пиковыми водогрей-
ными котлами ПВК (дешевле энергетических котлов, т.к. ранее использовали пико-
вые сетевые подогреватели паром из отборов или РОУ → завышение мощности кот-
лов, стоимости ТЭЦ).
Распределение расчетной тепловой нагрузки между отборами и ПВК характе-
ризуется коэффициентом теплофикации, равным доле расчетной нагрузки, удовле-
творяемой из отборов турбин.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qотб |
|
|
Qотб |
|
|
|
|
||||
ТЭЦ |
|
|
||||
|
QТЭЦ |
|
Qотб QПВК |
где Q |
|
- расчетная тепловая нагрузка, присоединенная к ТЭЦ, |
ТЭЦ |
||
|
- расчетная нагрузка отборов турбин; |
|
Qотб |
||
|
- максимальная нагрузка ПВК. |
|
QПВК |
Оптимальное значение ТЭЦопт =0,4-0,7.
Чем турбин ТЭЦ (дороже топливо, совершеннее теплофикационные турбины и больше электроэнергии вырабатывается комбинированно, т.е. на ТЭЦ, тем вы-
ше ТЭЦопт .
Для крупных городов и турбин Т-100-130 ТЭЦопт =0,5-0,55, Т-250-240 ТЭЦопт =0,6- 0,65. Значение ТЭЦопт позволяет установить оптимальную тепловую мощность груп-
пы ТЭЦ).
13
Системы теплоснабжения. Абонентские установки.
(5, с.51..82), (6, с.290..309)
Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты требуемых параметров. Поэтому системы теплоснабжения создают с учетом вида и параметров теплоносителя, мак-
симального часового расхода теплоты, изменения потребления теплоты во времени
(в течение суток, года), а также с учетом способа использования теплоносителя по-
требителями.
Вопрос 6. Классификация систем теплоснабжения. (1, с.14..18)
1.По типу источника теплоты:
1.1.Централизованное (передача теплоты от источника до потребителя производится по тепловым сетям). Комплекс оборудования источника теплоты, теп-
ловых сетей и абонентских установок называется системой централизованного теп-
лоснабжения:
а) ТЭЦ;
б) районные, промышленные котельные.
По степени централизации:
-групповое – группы зданий
-районное – несколько групп зданий (район)
-городское – несколько районов
-межгородское – несколько городов
1.2. Децентрализованное (передача теплоты от источника до потребите-
ля производится без тепловой сети):
а) индивидуальные отопительные агрегаты (теплоснабжение каждого поме-
щения – участок цеха, комната, квартира – обеспечивается от отдельного источника
– печное и поквартирное отопление);
б) местные отельные (теплоснабжение каждого здания обеспечивается от от-
дельного источника).
2.По роду теплоносителя:
2.1.Водяные (область применения – снабжение сезонных потребителей теплоты и горячей воды, жилье)
14
а) низкотемпературные;
б) высокотемпературные.
Преимущества:
-широкий диапазон изменения температуры (300-470 К) → широкий интер-
вал регулирования;
-более полное использование теплоты ТЭЦ;
-отсутствуют потери конденсата;
-большая теплоемкость;
-большая подвижность и незначительное изменение потенциала → радиус действия 30-60 км (меньше энергетические и насосные потери транспорти-
ровки);
-проще и дешевле присоединение абонентов, меньше диаметр труб;
-бесшумность работы;
-централизованное качественное регулирование температуры и нагрузки.
Недостатки:
-значительный расход электроэнергии на перекачку воды;
-большая чувствительность к авариям (утечки…);
-жесткая гидравлическая связь (механические повреждения при повышении давления…);
-опасность замерзания и разрушения трубопроводов;
-большая тепловая инерционность при регулировании температуры;
2.2.Паровые (область применения – технологическое теплоснабжение промпредприятий, пар с параметрами 0,2-4,0 МПа)
а) низкого давления;
б) высоко давления;
в) вакуумные.
Преимущества:
-большая чем у воды удельная энтальпия;
-связь Ps ts ;
15
-высокая теплоотдача отопительных приборов, приводящая к снижению расхода металла из-за возможности уменьшения площади поверхности приборов;
-меньшая вероятность замораживания системы;
-малая инерционность → быстрый прогрев помещения;
-отсутствие центробежных насосов → нет затрат на электроэнергию.
Недостатки:
-большие потери давления и теплоты → радиус действия 6-15 км;
-сложнее эксплуатация (сбор конденсата…), дороже сооружение и эксплуа-
тация;
-меньший срок эксплуатации из-за повышенной коррозии (4-10 лет, у водя-
ных – 40 лет);
-при наличии попутной конденсации пара появление шума, вибрации, уда-
ров;
-высокая температура поверхности отопительных приборов (около 100 гра-
дусов), больше чем предусмотрено санитарно-гигиеническими нормами → нужны дополнительные ограждения.
Для упрощения и снижения затрат на трубопроводы в системах теплоснабже-
ния целесообразно применять один вид теплоносителя.
3.По способу подачи теплоносителя:
3.1.Закрытые (теплоноситель не отбирается из сети, не расходуется, а
только транспортирует теплоту; сетевая вода нагревает водопроводную воду для го-
рячего водоснабжения в специальных теплообменниках - бойлерах)
Преимущества:
-высокое стабильное качество горячей водопроводной воды;
-гидравлическая изолированность от воды, циркулирующей в сети;
-простота контроля герметичности системы по величине подпитки (0,5-1%).
Недостатки:
-более сложное и дорогое оборудование абонентов;
-водопроводные подогреватели более сложны при эксплуатации и ремонте,
стоимость оборудования в тепловых пунктах возрастает;
16
-коррозия бойлеров (недеаэрированная и химически неочищенная водопро-
водная вода увеличивает интенсивность отложения солей, накипи).
3.2.Открытые (теплоноситель полностью или частично отбирается из сети потребителем; сетевая вода непосредственно используется для горячего водо-
снабжения, не требуются теплообменники)
Преимущества:
-возможность максимального использования низкопотенциальных источ-
ников теплоты для подогрева подпиточной воды (сбросная, продувочная вода ТЭЦ), возможность использования для горячего водоснабжения теп-
лой воды после технологических операций, если она подходит по санитар-
ным нормам;
-в абонентские установки поступает деаэрированная вода → меньше корро-
дируют;
-упрощение абонентских вводов (надежность и долговечность);
-при полном разборе воды на горячее водоснабжение возможно использо-
вание более дешевых однотрубных схем без возврата обратной воды.
Недостатки:
-резкое возрастание (до 20-40%) потерь сетевой воды и увеличение объема водоподготовки на ТЭЦ;
-ухудшение состава горячей воды (нет биологической обработки, продукты коррозии) → удорожание системы водоподготовки на ТЭЦ;
-необходимость постоянного санитарного контроля;
-усложнение контроля герметичности (где течет?);
-нестабильность гидравлического режима;
-при увеличении расхода на горячее водоснабжение может не хватить мощ-
ности системы водоподготовки и мощности ТЭЦ.
По начальным затратам (монтаж) они равноценны. По эксплуатационным за-
тратам лучше закрытые. Открытые лучше при дальней транспортировке теплоты,
большей нагрузке горячего водоснабжения и мягкой исходной воде.
4.По числу трубопроводов системы:
4.1.Однотрубные (для открытой системы, минимум)
Особенности:
17
-для дальней транспортировки теплоты;
-возможна при равенстве расхода воды на отопительно-вентиляционную тепловую нагрузку и горячее водоснабжение. Однако, почти во всех ре-
гионах Gгв Gо в 3-4 раза.
4.2. Двухтрубные (для закрытой системы, минимум) – получили пре-
имущественное распространение.
Особенности:
-тепловая сеть состоит из двух линий – подающей и обратной, по которой сетевая вода возвращается на ТЭЦ.
4.3.Многотрубные (трехтрубные) – чем больше разнородных потреби-
телей по температуре и тепловой нагрузке, тем больше труб с теплоносителями раз-
ных параметров.
Особенности:
-применяются в промышленных районах, где требуется теплота более вы-
сокого потенциала (2 подающие и 1 обратная линия).
5.По способу обеспечения потребителей теплотой:
5.1.Одноступенчатые
Особенности:
- непосредственное присоединение потребителей к сети (узлы подклю-
чения потребителей к тепловой сети называются абонентским вводами или местны-
ми тепловым пунктами МТП); - на МПТ каждого здания устанавливаются бойлеры, элеваторы, насосы,
контрольно-измерительные приборы и регулирующая арматура. 5.2. Многоступенчатые
Особенности:
-имеют центральные тепловые пункты (ЦТП) или подстанции;
-обслуживают группу зданий;
-на ЦТП есть центральная подогревательная установка, может быть об-
работка водопроводной воды (деаэрация, умягчение);
- меньше персонала и меньше эксплуатационные затраты.
18
Вопрос 7. Схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети. (1,
с.19..21)
Эффективность водяного теплоснабжения определяется схемой присоедине-
ния абонентов к тепловой сети.
Зависимая схема – непосредственное поступление теплоносителя из тепло-
вой сети в отопительные приборы здания. Применяется наиболее часто.
Преимущества:
-более простое и дешевое оборудование МТП (местный тепловой пункт);
-может быть получен больший перепад температур в МТП (местной систе-
ме) и поэтому сокращен расход теплоносителя, а следовательно, уменьше-
ны диаметры трубопроводов, стоимость сети и эксплуатационные расходы.
Недостатки:
-жесткая гидравлическая связь тепловой сети и приборов, а т.к. давление в абонентской установке зависит от давления теплоносителя в тепловой се-
ти, то пределы изменения давления в сети не должны превышать пределов прочности радиаторов отопления (низкая механическая прочность: чугун-
ные ≤ 0,6 МПа, стальные ≤ 0,1 МПа);
-пониженная надежность;
-повышенная сложность эксплуатации.
Независимая схема – поступление теплоносителя в подогреватели (бойлеры)
для нагрева вторичного теплоносителя (чаще всего водопроводной воды), посту-
пающего в местные теплопотребляющие приборы, т.е. тепловая сеть и местная сис-
темы гидравлически изолированы.
Схемы присоединения систем отопления к тепловой сети. (1, с.19..21)
Рассмотрим зависимые схемы подключения к двухтрубной сети.
а) Без смешения (на вводе) – Рис. 4. а)
-применяются при теплоснабжении промышленных предприятий, а также жилых и общественных зданий, если максимальная температура сетевой воды в подающей (прямой) линии сети не превышает 95оС;
-сетевая вода идет прямо в радиаторы отопления, а остывшая вода возвра-
щается в обратную линию;
19
-постоянный расход сетевой воды поддерживается регулятором расхода РР,
импульсом для которого является перепад давления на каком-либо дроссе-
ле или местном сопротивлении.
б) С элеваторным смешением – Рис. 4. б)
-температура прямой сетевой воды превышает 95оС (обычно) → для под-
держания температуры осуществляют подмешивание охлажденной воды к поступающей в систему отопления (элеватор или насос);
-Элеваторы (струйные насосы) просты и надежны в эксплуатации, однако требуют разности давлений в подающем и обратном трубопроводах не ме-
нее 0,8 МПа. При прекращении подачи сетевой воды в сопло может пре-
кратиться циркуляция воды в отопительной установке (это недостаток уст-
раняется в п. в)).
в) С насосным смешением – Рис. 4. в)
-Применение центробежных насосов позволяет использовать трубы малого диаметра (до 10 мм), что повышает гидравлическую устойчивость тепло-
вой сети;
-Недостаток – повышенный шум.
20
Рационально использовать элеватор и насос: обычные условия – работает эле-
ватор; малые нагрузки, аварийные ситуации или в теплое время года (tн >0оС), при малой подаче (период отключения местной системы) – насос.
Многоступенчатые системы: мощный смесительный насос в ЦТП (централь-
ный тепловой пункт) и элеваторы на вводах в каждое здание группы.
Рассмотрим независимую схему подключения к двухтрубной сети. – Рис. 4. г)
-применяется для подключения абонентов тепловой сети с высоким давле-
нием теплоносителя (выше предела прочности отопительных приборов)
или для нетипичных абонентов (для высотных зданий, высота которых больше статического напора);
-сетевая вода в теплообменнике-подогревателе поверхностного типа П на-
гревает вторичный теплоноситель (воду), циркулирующий в отопительной системе;
Р – расширительный бак (автономный напор, высота бака постоянна), ПН – подкачивающий насос (осуществляет подпитку очищенной и деаэрированной водой), ЦН – циркуляционный насос.
Вопрос 8. Схемы присоединения систем горячего водоснабжения (СГВ) к те-
пловой сети. (1, с.21..23)
1) В открытой системе используется присоединение по схемам, показанным на рис. 5. а),б). Температура сетевой воды в течение отопительного сезона изменяется в широких пределах: от 60 до 150оС в подающей линии и от 30 до70оС в обратной ли-
нии; а в водопроводные краны горячая вода должна подаваться с температурой около 60оС.
Температура поддерживается смесителем С, в который через регулятор тем-
пературы РТ (управляющий расходом) подается вода из подающей линии, а через обратный клапан ОК (препятствует перетеканию воды из подающей линии в обрат-
ную) вода из обратной линии.
У абонентов с большим расходом горячей воды и неравномерным графиком нагрузки горячего водоснабжения создаются баки-аккумуляторы, которые предна-
значены для создания запаса горячей воды на случай внезапного перерыва в работе