Энергоснабжение в котельных системах централизованного теплоснабжения (тепловых сетей)
Тепловые потери в окружающую среду определяются в результате теплового расчета теплопровода. В расчет входят:
-определение тепловых потерь теплопровода;
-расчет температурного поля вокруг теплопровода, т.е. определение температуры изоляции, воздуха в канале, стен канала, грунта, расчет падения температуры теплоносителя вдоль теплопровода;
-выбор тепловой изоляции теплопровода.
Количество теплоты, проходящее в единицу времени через цепь последовательно соединённых тепловых сопротивлений
,
где t
-
средняя температура теплоносителя, °С;
t0
- температура окружающей среды, 0С;
R - суммарные тепловые сопротивления сети. R=Rв+Rтр+Rи+Rн- тепловые сопротивления внутренней поверхности трубы, гдеRв,Rтр,Rи,Rн – тепловые сопротивления внутреннеё поверхности трубы, стенки трубы, слоя изоляции, наружной поверхности изоляции, (м2∙К)/Вт.
Тепловые потери неизолированного теплопровода:
Qнеиз=
,
гдеL- длина трубопровода,
м.
Тепловые потери изолированного теплопровода
Qиз=
,
где
ΣRи-тепловое сопротивление многослойной изоляции.
В процессе движения теплоносителя по трубопроводу температура теплоносителя падает.
Температура теплоносителя в конце теплопровода
,
где
G- расход теплоносителя на участке, кг/ч; с - теплоемкость теплоносителя, кДж/(кг∙К);
t
-температура теплоносителя в начале
теплопровода,0С;q-
удельные тепловые потери, Дж/м2;
β – коэффициент местных потерь тепла.
При транспорте насыщенного пара в теплопроводе выпадает конденсат и в результате изменяется энтальпия и температура пара.
Энтальпия пара в конце паропровода
,
кДж/кг
Количество конденсата, выпадающего при транспортировке насыщенного пара
,
где
r– скрытая теплота парообразования, кДж/кг.
Падение температуры перегретого пара при подземной прокладке теплопровода в канале
,
где
tгр - естественная температура грунта на глубине заложения теплопровода,0С; (2-5 °C);
е - основание натурального логарифма;
с=2,718;
β=0,2;
В основном применяются водяные и паровые системы теплоснабжения — открытые и закрытые. В открытыхсистемах циркулирующая вода частично отбирается для горячего водоснабжения.
Транспорт тепловой энергии в виде пара является относительно дорогим и имеет ряд недостатков:
-ограниченность расстояния 8-10 км;
- сложность эксплуатации;
- невозможность качественного (по температуре) регулирования.
Энергетически вода выгоднее пара. Экономия тепловой энергии достигается за счет: качественного и количественного регулирования. Полного возврата конденсата из блока котёл-бойлер, более высокий КПД системы теплоснабжения вследствие отсутствия в абонентных установках потерь конденсата и пара. Недостаток: большой расход электроэнергии, утечки воды больше утечек пара, жесткая гидравлическая связь между всеми точками сети, образование отложений в теплообменных аппаратах.
В настоящее время в промышленно - производственных котельных устанавливаются теплофикационные водогрейные котлы типа КВГМ, ПТВМ и др. КПД водогрейных котлов на 4-5% выше по сравнению с паровыми, что существенно позволяет экономить топливо. Снижение температуры оборотной воды. поступающей в обычный водогрейный котел, повышает КПД котла за счет уменьшения температуры уходящих газов. Уменьшение температуры воды, поступающей в водогрейный котел, на 10 °С дает экономию топлива в котле на 0,5%. Отопительные системы, использующие в качестве теплоносителя пар, расходуют на 20-30% тепловой энергии больше, чем системы, использующие горячую воду. Системы отопления с двумя перепадами температур теплоносителя по кольцам позволяет значительно снизить температуру обратной воды, что повышает КПД котла. Также эффективно используются хвостовые поверхности в направлении использования уходящих газов.
№53