Лекция 8. Энергосбережение при производстве и распределении тепловой энергии.

Тепловая энергия вырабатывается объектами четырех видов:

1. На ТЭЦ, предназначенных для комбинированного производства электрической и тепловой энегии.

2. На районных котельных (РК), предназначенных для производства горячей воды для отопления и горячего водоснабжения для централизованного обеспечения коммунально–бытового сектора и промышленных предприятий.

3. На промышленных котельных, входящих в состав предприятий.

4. На отдельных энергетических установках непосредственно на предприятиях, в жилых зданиях и т.п..

В первых двух случаях говорят о централизованном производстве тепловой энергии. Распределяется тепловая энергия по тепловым сетям. От промышленных котельных к производственным объектам также проложены тепловые сети, но меньшей протяженности. При централизованном производстве тепловой энергии эксплуатация и ремонт тепловых сетей также проводятся централизованно, находятся в ведении ТЭЦ (РК) или городских коммунальных служб. Тепловые сети предприятия находятся целиком в его ведении.

Применение централизованного теплоснабжения целесообразно в следующих случаях:

1. В местах компактного проживания людей.

2. При наличии вблизи населенного пункта тепловой электрической станции, способной часть своей нагрузки вырабатывать в виде тепловой энергии.

3. При наличии уже построенных тепловых сетей, находящихся в хорошем состоянии.

Применение централизованного теплоснабжения нецелесообразно, если:

1. Имеется малое количество потребителей тепла (малый населенный пункт).

2. Имеется очень много потребителей тепла на большой территории (крупный город). Одна ТЭЦ или РК не в состоянии удовлетворить потребности всех потребителей.

3. При большой протяженности теплотрасс.

4. В случае необходимости реконструкции и модернизации ветхих ТЭЦ и теплотрасс, связанной с большими вложениями денег, выгоднее провести децентрализацию теплоснабжения.

Приборы учета тепловой энергии.

• теплосчетчики;

• тепловычислители;

• водосчетчики;

• счетчики пара;

• cчетчики времени.

1) Энергосбережение на тэц.

Специфика предприятий с комбинированным отпуском энергии.

1) Различают два вида к.п.д. – по производству и отпуску электрической энергии и по производству и отпуску тепловой энергии:

η_С^Э = 3600 N_Э / Q_С^Э ;

η_ТУ^Э = 3600 N_Э / Q_ТУ^Э ;

η_С^Т = Q_Т^О / Q_С^Т ;

η_ТУ^Т = Q_Т^О / Q_ТУ^Т .

Здесь индекс ТУ означает турбоустановку, индекс С – станцию, Э – электроэнергия, Т – тепло.

N_Э – электрическая мощность станции (установленная);

Q_С^Э – тепло, затраченное станцией на производство электрической энергии;

Q_ТУ^Э – тепло, затраченное турбоустановкой на производство электроэнергии;

Q_С^Т – тепло, затраченное станцией на выработку тепла для внешнего потребителя;

Q_ТУ^Т = Q_Т – тепло, затраченное турбоустановкой на выработку тепла для внешнего потребителя;

Q_Т^О – тепло, отпущенное внешнему потребителю.

2) Различают два вида расходов топлива и теплоты – на производство тепловой и электрической энергии.

Q_C = Q_С^Э + Q_С^Т

Q_ТУ = Q_ТУ^Э + Q_ТУ^Т

Общее уравнение теплового баланса теплофикационной турбоустановки

Q_ТУ = 3600 N_i + Q_Т + Q_К , где

N_i – используемая электрическая мощность;

Q_Т – энергия, затраченная на выработку тепла для внешнего потребителя;

Q_К – тепло, сброшенное в конденсатор.

В России принят физический метод распределения теплоты между электрической и тепловой энергией. На теплового потребителя относят действительное количество теплоты, затрачиваемой на него, а на электрическую энергию – остальное количество теплоты:

Q_ТУ^Т = Q_Т

Q_ТУ^Э = Q_ТУ – Q_Т = 3600 N_i + Q_К

С учетом этого к.п.д. ТЭЦ запишутся в виде:

η_С^Э = η_ТУ^Э η_ТР η_ПК ;

η_С^Т = η_Т η_ТР η_ПК ,

где η_ТР – к.п.д. транспорта тепла, η_ПК – к.п.д. парового котла.

3) Расход пара на турбину, работающую в теплофикационном режиме, увеличивается по сравнению с конденсационным режимом, с учетом отпуска пара потребителю. При этом сброс пара в конденсатор уменьшается.

Вводится коэффициент недовыработки мощности паром отбора:

y_T = (h_T – h_K) / (h₀ – h_K) , где

h₀ – энтальпия свежего пара,

h_К – энтальпия пара, сбрасываемого в конденсатор,

h_Т – энтальпия пара в теплофикационном отборе.

Тогда D₀ = D_0(К) + y_T D_Т ,

где D₀ – общий расход пара в теплофикационном режиме,

D_0(К) – расход пара в конденсационном режиме,

D_Т – расход пара на внешнего потребителя.

D_0(К) = = 3600 N_Э / (Н_Кi η), где

Н_Кi – располагаемый теплоперепад,

η – к.п.д., учитывающий различные виды потерь.

С другой стороны, D₀ = D_Т + D_К, где D_К – пропуск пара в конденсатор турбины. Тогда D_К = D_0(К) + (1–y_Т) D_Т, т.е. при том же объеме выработки электроэнергии количество пара, сбрасываемое в конденсатор в теплофикационном режиме меньше, чем в конденсационном, с учетом того, что пар, отпускаемый потребителю, предварительно проходит несколько ступеней турбины, остывает и участвует в выработке электроэнергии.

4) К.п.д. по производству электроэнергии в теплофикационном режиме выше, чем в конденсационном.

, где

А_Т – энергетический коэффициент пара отбора,

А_Т = N_T / N_K ,

N_T – мощность пара отбора,

N_K – мощность конденсационного потока (пара, идущего в конденсатор).

5) Общий расход топлива на ТЭЦ ниже, чем при раздельном производстве электрической и тепловой энергии.

6) При стабильном и достаточно высоком тепловом потреблении экономичность ТЭЦ выше, чем при раздельном производстве электрической и тепловой энергии.

Меры по энергосбережению на ТЭЦ.

1. Теплоизоляция теплотрасс. В России принято, что потери температуры в теплотрассах составляют 1^ОС на 1 км теплотрассы, за рубежом – до 1 градуса на 30 км.)

2. По возможности использовать пар из последних отборов для уменьшения коэффициента недовыработки пара.

3. Уменьшать сброс пара в конденсатор. Возможны следующие направления использования отработавшей теплоты турбин в котельной установке:

• предварительная подсушка твердого топлива;

• предварительный подогрев котельного воздуха;

• подогрев газов рециркуляции котлов отборным паром турбины (при рециркуляции части дымовых газов в топочные камеры паровых котлов).

4. Более экономичным является снабжение потребителей горячей водой, нежели паром, поскольку:

• паропроводы требуют лучшей теплоизоляции;

• при передаче пара необходимо поддерживать высокое давление по всей длине паропровода;

• значительная часть тепла теряется при возможной конденсации пара;

• горячая вода может передаваться на расстояния в несколько километров (до 50 км), а пар – на расстояния в сотни метров (до 1 км).

При необходимости снабжения предприятий именно паром стараются сократить длину паропроводов.

5. При малом и нестабильном теплопотреблении экономически целесообразно раздельное производство электрической и тепловой энергии, и в частности, производство тепла в зимнее время для коммунальных нужд на районных котельных (РК).