3. Энергетическое хозяйство промышленного предприятия как объект управления. Системы паро- и теплоснабжения
Телемеханика - область науки, охватывающая теорию и технические средства контроля и управления объектами на расстоянии с применением специальных преобразованных сигналов для эффективного использования каналов связи.
Система теплоснабжения промышленного предприятия предназначена для передачи и распределения тепла.
Снабжение потребителей теплом (паром и горячей водой) может производиться от теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), а также от местных и районных котельных или путем непосредственного использования в теплоприемниках вторичных энергоресурсов (отработавшего производственного пара и др.). Наиболее рациональным является теплоснабжение от ТЭЦ, так как при комбинированном энергопроизводстве обеспечивается минимальный расход топлива по сравнению с суммарным расходом топлива при раздельном производстве электрической и тепловой энергии. В этом случае энергоносители, отработавшие в агрегатах ТЭЦ, используются затем для покрытия тепловых нагрузок.
Наряду с ТЭЦ для теплоснабжения промышленных предприятий служат также местные котельные установки, использующие физическое тепло отходящих газов промышленных печей (котлы-утилизаторы) или сжигающие топливные отходы производства и другое топливо. Последний вариант котельных установок (на топливе) применяется главным образом для теплоснабжения потребителей, централизованное снабжение которых от ТЭЦ нерационально по режимам теплового потребления или вследствие их удаленности от ТЭЦ.
Тепло расходуется на предприятии для производственных нужд, для отопления и вентиляции, а также для бытовых целей. На промышленных предприятиях различают следующие типы тепловых приемников:
потребляющие тепло для производства механической работы – паровые молоты и прессы, ковочные машины;
потребляющие тепло для нагрева – подогреватели поверхностные и смешивающие, выпарные и дистилляционные аппараты, сушильные шкафы и т. п.;
отопительные и вентиляционные – радиаторы, калориферы;
бытовые тепловые – баки горячей воды, души, ванны, бани, прачечные, моечные и стиральные машины, установки горячего водоснабжения;
потребляющие тепло для производства холода.
Основными параметрами тепловых приемников являются параметры расходуемого теплоносителя (температура, давление) и присоединенная тепловая нагрузка, т.е. максимально возможное потребление тепла. Теплоносителями в системе теплоснабжения являются пар и горячая вода.
Сеть теплоснабжения включает в себя трубопроводы, сетевую арматуру (задвижки, обратные клапаны и др.) и приборы теплового контроля и автоматики. В низших точках и перед отсекающими задвижками на трубопроводах предусматривается спускная арматура; если в качестве теплоносителя используется пар, устанавливаются конденсационные горшки, если горячая вода – вентили и задвижки.
На каждом предприятии, имеющем пароиспользующие установки, осуществляется сбор и возврат конденсата на ТЭЦ. При этом производится химический контроль качества конденсата (жесткость, щелочность, солесодержание).
Производственные теплопроводы имеют различное назначение и подразделяются на паропроводы высокого, повышенного, среднего и низкого давления. Последние предназначены для сбора отработавшего пара и подачи его для технологических нужд, обогрева и вентиляции производственных помещений. Трубопроводы теплофикационной воды предназначены для подачи воды при температуре 130 -150° С (для отопления и вентиляции, технологических нужд и т. п.) и возврата охлажденной воды при температуре 70° С в бойлерную ТЭЦ или другие места выработки горячей воды.
Конденсатопроводы служат для отвода конденсата из теплообменников и направления на конденсатные станции и далее на ТЭЦ.
Различают два основных способа прокладки теплопроводов: подземный (в проходных и непроходных каналах или непосредственно в земле) и надземный. Подземный способ связан с большим объемом земляных работ, а при грунтовых водах – со специальными мероприятиями по борьбе с ними. При надземном способе прокладки объем земляных работ незначителен, но появляется необходимость в сооружении мачт, стоек, эстакад и специальных подвесок трубопроводов.
Различают следующие схемы производственных трубопроводов: одинарную, двойную и кольцевую.
Наиболее простой, надежной и экономичной в эксплуатации для паропроводов низкого давления, конденсатопроводов и трубопроводов теплофикационной воды является одинарная схема с одиночными ответвлениями к потребителям, приведенная на рис.1,а. Основное преимущество такой схемы полное отсутствие вентилей на магистрали и незначительное количество арматуры, фасонных частей и фланцев на ответвлениях.
Недостатком такой схемы является прекращение теплоснабжения всех потребителей при повреждении магистрали. При замене фланцевых соединений высококачественной сваркой стыков такая схема теплопровода вполне надежна.
Практика эксплуатации производственных теплопроводов показывает, что большинство отключений происходит вследствие неплотностей во фланцевых соединениях и арматуре; аварии с трубами или другими элементами теплопроводов случаются редко. Следовательно, чем меньше запорной и регулирующей арматуры, тем меньше аварийных точек в теплопроводе и тем он надежнее в эксплуатации.
Одинарная схема применяется обычно для паропроводов низкого давления, т.е. для паропроводов отработавшего и редуцированного пара, для конденсатопроводов и трубопроводов теплофикационной воды.
На рис.1,6 изображена схема паропровода с двойными ответвлениями к котельным агрегатам и потребителям, которая характеризуется значительной насыщенностью паропровода арматурой и фасонными частями, большой протяженностью труб, высокой первоначальной стоимостью и эксплуатационными расходами.
Кольцевую схему (рис.1, в) применяют для паропроводов, рассчитанных на снабжение значительного числа потребителей. Основным недостатком кольцевой схемы являются повышенные диаметры паропроводов на отдельных участках магистрали, рассчитываемых на пропуск пара для всех потребителей, и необходимость установки вентилей, разделяющих теплопровод на секции.
Рис. 1 Схемы теплоснабжения: а - одинарная; б - двойная; в - кольцевая