1.Вступ та загальна характеристика систем теплопостачання
В курсі «Джерела і системи теплопостачання», який вивчають студенти спеціальності «Холодильні машини та установки» за напрямом підготовки 6.050604 «Енергомашинобудування», викладені основні положення, пов'язані з одержанням теплоти з органічного палива в топках парових і водогрійних котлів, генерації енергетичної та технологічної пари та гарячої води та їх подальшого використання для виробництва електричної енергії та забезпечення споживачів тепловою енергією.
Даний курс базується на знаннях, одержаних студентами при вивченні курсів «Загальна хімія», «Технічна термодинаміка», «Тепломасообмін», «Теплотехнологічні процеси і установки».
Після вивчення даного курсу студент повинен:
знати основні характеристики енергетичних палив і способів їх спалювання, основні технологічні і конструктивні характеристики елементів парових і водогрійних котлів, основні технологічні схеми виробництва теплової і електричної енергії, характеристику основних побутових споживачів теплової енергії та раціональних схем їх приєднання до теплових мереж;
уміти визначити економічну ефективність комбінованого виробітку теплової та електричної енергії вТЕЦ; визначати витрату теплоти на основні види побутового тепло споживання, на виробництво теплової і електричної енергії турбогенераторами з коденсаційними та протитисковими паровими турбінами; основні засади вибору схеми підготовки живильної води для парових та водогрійних котлів; визначати розрахункову витрату води на абонентський ввід залежно від схеми його підключення до теплової мережі.
Комплекс установок, пристроїв і систем, призначених для виробництва, транспортування і раціонального використання теплової енергії, являють собою систему теплоенергопостачання.
Таким чином до складу системи теплоенергопостачання входять:
1. джерело теплоти, в якому хімічна енергія палива перетворюється в теплову енергію, яка сприймається теплоносієм мережі теплопостачання;
2. система транспорту теплоносія від джерела до споживачів та, якщо теплоносій вода, – транспорту води від споживачів теплоти до джерела;
3. установки та схеми їх приєднання до теплових мереж, що забезпечують раціональне використання теплоти.
Системи теплопостачання можуть бути:
централізованими, коли постачання теплоти до багатьох споживачів здійснюється з одного джерела;
груповими, коли певна, відносно невелика, група споживачів одержують теплову енергію від одного джерела (будинкова котельня, чи одна котельня на декілька будинків);
індивідуальними, коли кожен споживач (абонент) має власне джерело теплової енергії (квартирні опалювальні пристрої).
В централізованих системах теплопостачання джерелом теплової енергії необхідної кількості і потенціалу можуть бути:
- котельні, оснащені паровими чи водогрійними котлами;
- теплоелектроцентралі (ТЕЦ), в яких централізація теплопостачання поєднана зі спільним виробленням теплової та електричної енергії.
Розрізняють ТЕЦ, оснащені паровими турбінами, після яких вся відпрацьована пара використовується для теплозабезпечення споживачів – це як правило, промислові ТЕЦ, оснащені паровими турбінами з протиском (тиск пари на виході з проточної частини турбін перевищує атмосферний тиск). В таких турбінах кількість виробленої електроенергії жорстко пов’язана з кількістю пари, що виходить після турбіни і надходить до споживачів (див.рис.1-1).
Інші ТЕЦ оснащуються конденсаційними паровими турбінами з теплофікаційними відборами пари з турбін. В таких турбінах абсолютний тиск пари на виході з них складає біля 0,035÷0,05 бар, а її температура насичення близька до 30°С (див. рис.1-2).
В парових турбінах, як складових турбогенераторної установки ТЕЦ, теплова енергія пари, що надходить в турбіну, перетворюється в механічну енергію обертання ротора турбіни, яка через жорстку муфту, напряму чи через редуктор передається ротору генератора. Ротор генератора має обмотку, в яку надходить постійний струм від генератора постійного струму – збудника, що є невід’ємною частиною турбогенератора, ротор якого жорсткою муфтою зв’язаний з ротором генератора. Вироблена електроенергія індукується в обмотці статора генератора.