Отпуск теплоты промышленным потребителям.

Промышленные потребители используют в своих технологических процессах тепловую энергию, поступающую с паром, определенных параметров. Возможны следующие схемы отпуска теплоты с паром:

1. Из регулируемых отборов турбин типов П и ТП (рис. 1а);

2. Непосредственно из выхлопа турбин типа Р (рис. 1б).

Количество пара, отпускаемого с ТЭЦ, колеблется в очень широком диапазоне: от нескольких десятков тонн до тысяч тонн. Конденсат полученного пара в зависимости от характера технологического процесса может полностью или частично вернуться на ТЭЦ, либо возврата конденсата не происходит. Причем, в некоторых технологических процессах возможно загрязнение конденсата. Все это в значительной мере определяет количество добавочной воды и способы ее подготовки.

Отпуск теплоты на отопление.

Теплоту для отопления бытовых нужд отпускают с ТЭЦ с горячей водой. Воду подогревают в пароводяных теплообменниках ТЭЦ, которые называются сетевыми подогревателями, в основном паром из отборов теплофикационных турбин, и затем сетевыми насосами подают к потребителям. Сетевые подогреватели еще называются бойлерами.

Система трубопроводов горячей воды, которая называется прямой сетевой водой, и возвращаемой на ТЭЦ охлажденной воды, которая называется обратной сетевой водой, образуют тепловую сеть.

В отопительных установках используют горячую воду с температурой не более 90 ÷ 95 ⁰С.

В то же время для уменьшения диаметров трубопроводов, уменьшения затрат электроэнергии на перекачку больших объемов сетевой воды целесообразно иметь более высокую температуру воды в подающих трубах. При сохранении температуры охлажденной воды увеличение подогрева сетевой воды приводит к уменьшению расхода сетевой воды, удлинению трубопроводов, снижению расхода электроэнергии на подачу воды. Однако, для повышения температуры воды в подающей линии необходимо к сетевым подогревателям подводить пар более высокого давления, при этом выработка энергии паром теплофикационных отборов снижается. И для сохранения заданной электрической мощности требуется дополнительная конденсационная выработка электроэнергии, а, следовательно, будут дополнительные потери теплоты в конденсаторе турбины, что приводит к увеличению расхода топлива на ТЭЦ. Следовательно, температуру прямой сетевой воды необходимо выбирать на основании технико-экономических расчетов. Для крупных городов эта температура при низшей температуре наружного воздуха составляет 150 ⁰С.

При подаче потребителям прямая сетевая вода смешивается с обраткой (обратка подмешивается в прямую сетевую воду). Для обеспечения населения горячей водой возможно использование либо закрытой системы ГВС, либо открытой системы (рис. 2).

При закрытой системе воду для бытовых нужд потребителей берут из сети питьевого водопровода и нагревают в водоводяном подогревателе горячей водой из подающей магистрали, которая после охлаждения отводится в обратную магистраль (рис. 2а). Более экономичной считается закрытая система ГВС с двухступенчатым подогревом воды для бытовых нужд в двух последовательно устанавливаемых подогревателей. Сначала подогрев осуществляется водой из обратной магистрали, а затем из прямой (рис. 2б).

Принципиально иной является открытая система ГВС. При этом к бытовым потребителям отводится смесь воды из горячей и холодной линии отопительной системы (рис. 2в). Здесь не требуются дополнительные теплообменники, что упрощает и удешевляет установки ГВС. Однако потери воды в тепловой сети при этом резко возрастают и могут составлять до 40% расхода воды в ней. Состав воды в этом случае ухудшается из-за наличия в ней продуктов коррозии и отсутствия биологической обработки. Использование открытой системы требует, как правило, размещения на ТЭЦ мощной установки химической водоочистки для подготовки добавочной (подпиточной) воды. Также возможно развитие коррозии бытовых теплообменников за счет содержащегося в воде водопроводной сети кислорода.

Выбор закрытой или открытой системы ГВС в значительной мере определяется качеством исходной сырой воды, используемой на ТЭЦ. Регулирование отпуска теплоты при использовании водяных тепловых сетей возможно двух типов – это качественное (изменением температуры воды в подающей магистрали) и количественное (изменением расхода сетевой воды).

При качественном регулировании расход сетевой воды постоянен. Если значение температуры внутри помещения постоянно, то температура воды в прямой и обратной магистралях изменяется практически линейно, в зависимости от температуры наружного воздуха. При этом максимальное значение 150 ⁰С, а обратка 50 ÷ 70 ⁰С. При температуре наружного воздуха, равной температуре внутри помещения (+18 ÷ 20 ⁰С) отопление прекращается и вода как в подающей так и в обратной магистрали теоретически равна температуре наружного воздуха. Следовательно, график изменения температуры воды при качественном регулировании представляет собой прямые линии, проходящие через максимальные значения (≈150 ⁰С) и температуру обратной сетевой воды (≈50 ÷ 70 ⁰С) (рис.3).

Качественное регулирование позволяет поддерживать давление греющего пара, поступающего из отборов турбины в сетевые подогреватели, понижая это давление с повышением температуры наружного воздуха и уменьшением отопительной нагрузки.

Такой метод регулирования отпуска теплоты энергетически более выгоден и получил наиболее широкое распространение.

Преимуществами использования воды в качестве теплоносителя по сравнению с использованием пара является возможность качественного регулирования отпуска теплоты, большая дальность теплоснабжения (15 км и более), меньшие энергетические потери при транспортировке.