32Теплоснабжение промышленных предприятий. Типы электростанций и тепловых станций, их преимущества и недостатки.

Теплоснабжение промышленных предприятий – снабжение теплотой с помощью теплоносителя систем отопления, вентиляций, горячего водоснабжения промышленных зданий и технологических потребителей. Осуществляется с помощью систем теплоснабж.

Система теплоснабжения – система, состоящая из источника теплоты, тепловых сетей и потребителей теплоты, предназначенная для обеспечения потребителя тепловой энергии требуемых параметров.

При проектировании и эксплуатации систем теплоснабжения учитывают:

-     вид теплоносителя (вода или пар);

-     параметры теплоносителя (давление и температуру);

-     максимальный расход теплоты;

-     изменение потребления теплоты в течении суток (суточный почасовой график);

-     годовой расход теплоты;

-     изменение потребления теплоты в течении года (годовой помесячный график);

-     характер использования теплоносителя у потребителя (непосредственный забор его из тепловой сети или только отбор теплоты).

 Сезонные потребители теплоты - потребители, использующие теплоту не круглый год, а только в течение какой-то его части сезона.

К сезонным потребителям относят системы отопления, вентиляции (с подогревом воздуха в калориферах), некоторые пищевые производства (сахарные заводы, консервные заводы, винзаводы и др.). Расход теплоты у сезонных потребителей в течение суток сезона меняется мало, а годовой график имеет резко переменный характер.

 Круглогодовые потребители теплоты - потребители, использующие теплоту в течение всего года.

К этой группе относят: системы горячего водоснабжения коммунально-бытовых потребителей и некоторые пищевые производства (хлебозаводы, мясокомбинаты, молокозаводы и др.). Расход теплоты у таких потребителей зависит от многих факторов: технологии производства, вида выпускаемой продукции, типа оборудования, режима работы предприятия и т.д. Круглогодичные потребители теплоты часто имеют переменный суточный и сравнительно постоянный годовой график теплопотребления.

 Централизованная система теплоснабжения - система, в которой один источник теплоты (ТЭЦ или котельная) обслуживает теплоиспользующие установки потребителей (заводов, комбинатов), расположенных раздельно.

 Местная система теплоснабжения - система, в которой каждый потребитель (завод, комбинат) имеет собственный источник теплоты (котельную или ТЭЦ - на сахарном заводе).

Типы электростанций и тепловых станций:

Электрическая станция - совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории.

В зависимости от источника энергии различают: - тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо; - гидроэлектростанции (ГЭС), использующие энергию падающей воды запруженных рек;

- атомные электростанции (АЭС), использующие ядерную энергию; - иные электростанции, использующие ветровую, солнечную, геотермальную и другие виды энергий.

1. Тепловые электростанции. Более 50 % всей электроэнергии России производится на тепловых электростанциях. Это основной тип электростанций в России. Среди них главную роль играют ГРЭС – государственные районные электростанции, которые обеспечивают потребности экономического района, работающие в энергосистемах. Большинство городов России снабжаются ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. На размещение тепловых электростанций оказывает основное влияние топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные ТЭС расположены в местах добычи топлива. Тепловые электростанции, использующие местные виды топлив ориентируются на потребителя и одновременно находятся у источников топливных ресурсов.

Первостепенную роль среди тепловых установок играют конденсационные электростанции (КЭС). Они тяготеют и к источникам топлива, и к потребителям, и поэтому очень широко распространены.

Чем крупнее КЭС, тем дальше она может передавать электроэнергию, т.е. по мере увеличения мощности возрастает влияние топливно-энергетического фактора. Ориентация на топливные базы происходит при наличии ресурсов дешевого и нетранспортабельного топлива (бурые угли Канско-Ачинского бассейна) или в случае использования электростанциями торфа, сланцев и мазута (такие КЭС обычно связаны с центрами нефтепереработки).

ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) представляют собой установки по комбинированному производству электроэнергии и теплоты. Их КПД доходит до 70% против 30-35% на КЭС. ТЭЦ привязаны к потребителям, т.к. радиус передачи теплоты (пара, горячей воды) составляет 15-20 км. Максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем КЭС.

2. Гидроэлектростанции. ГЭС производят наиболее дешевую электроэнергию, но имеют довольно таки большую себестоимость постройки. Именно ГЭС позволили советскому правительству впервые десятилетия советской власти совершить такой прорыв промышленности. ГЭС можно разделить на две основные группы: ГЭС на крупных равнинных реках и ГЭС на горных реках. В нашей стране большая часть ГЭС сооружалась на равнинных реках. Равнинные водохранилища обычно велики по площади и изменяют природные условия на значительных территориях. Более перспективным является строительство гидроаккумулирующих электростанций — ГАЭС. Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами: верхним и нижним. В ночные часы, когда потребность электроэнергии мала, вода перекачивается из нижнего водохранилища в верхний бассейн, потребляя при этом излишки энергии, производимой электростанциями ночью. Днем, когда резко возрастает потребление электричества, вода сбрасывается из верхнего бассейна вниз через турбины, вырабатывая при этом энергию. Это выгодно, так как остановки ТЭС в ночное время невозможны. Таким образом, ГАЭС позволяет решать проблемы пиковых нагрузок. Важным недостатком ГЭС является сезонность их работы, столь неудобная для промышленности.

Атомная электростанция (АЭС)— электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основном 233U, 235U. 239Pu). При делении 1 г изотопов урана или плутония высвобождается 22 500 квт ч, что эквивалентно энергии, содержащейся в 2800 кг условного топлива. Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.) существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического топлива (нефть, уголь, природный газ и др.).

АЭС являются наиболее современным видом электростанций и имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций:

1)При нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду; 2)Не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде.

Однако работа АЭС сопровождается рядом негативных последствий:1)Существующие трудности в использовании атомной энергии – захоронение радиоактивных отходов. Для вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. 2)Захоронение производится в  земле, на больших глубинах в геологических стабильных пластах. 3)Катастрофические последствия аварий на наших АЭС –  следствие несовершенной защиты системы. 4)Тепловое загрязнение используемых АЭС водоёмов.

Приливная электростанция (ПЭС), электростанция, преобразующая энергию морских приливов в электрическую. ПЭС использует перепад уровней "полной" и "малой" воды во время прилива и отлива. Перекрыв плотиной залив или устье впадающей с море (океан) реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (>4 м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины.

Ветроэлектростанция вырабатывает электроэнергию в результате преобразования энергии ветра. Основное оборудование станции - ветродвигатель и электрический генератор. Сооружают преимущественно в районах с устойчивым ветровым режимом.

Геотермическая электростанция - паротурбинная электростанция, использующая глубинное тепло Земли.