Лекция 14 Аккумуляторы и баки
Промышленные ТЭЦ высокого давления, кроме баков деаэрированной воды, должны иметь
баки для хранения запаса питательной воды, используемые и в качестве емкостей,
обеспечивающих выполнение операций, предопределяемых технологическим процессом
ТЭЦ :
1. Два бака по 500 м3 – для хранения запаса обессоленной воды и для промывки
оборудования. Один бак 500 м3 – для загрязненного конденсата станции, требующего
очистки перед возвратом в цикл (конденсат станции не рекомендуется смешивать с
конденсатом, возвращаемым производственными потребителями пара, который подается на
конденсатоочистку).
Баки обессоленной воды должны обеспечивать не менее чем 15-минутный запас воды. В
случае необходимости должны устанавливаться дополнительные емкости. Баки
устанавливаются снаружи, а насосы – в помещении котельной на отметке 0,0 со стороны
постоянного торца. К указанным трем бакам
по 500 м3 должны устанавливаться перекачивающие насосы с суммарной
производительностью и напором, обеспечивающим постоянную подачу в
цикл 2 % полного расхода питательной воды на станции и аварийную подачу воды в
количестве, равном 30 % от расхода пара наибольшей из турбин [1, 2]. Группа этих насосов
должна быть обеспечена резервным насосом. Подача загрязненного конденсата для очистки
обеспечивается этими же насосами.
2. Два бака дренажей и слива из котлов емкостью 40 м3 обеспечиваются перекачивающими
насосами (при одном резервном насосе), имеющими суммарную производительность,
равную емкости этих баков. Напор насосов выбирается из расчета подачи воды в деаэратор
первой ступени. Баки и перекачивающие насосы устанавливаются на отметке 0,0 со стороны
постоянного торца котельного или машинного отделений в зависимости от компоновки
оборудования.
3. Один бак низких точек емкостью 5…10 м3 с двумя перекачивающими насосами (один
резервный) на 5…10 м3/ч и с напором 15…20 м. вод. ст. из расчета перекачки воды в
дренажные баки. Бак и насосы устанавливаются в машинном отделении на отметке минус
2,5…3 м.
Кроме вышеперечисленных баков, ТЭЦ высокого давления (10…14 МПа) должны иметь
установку для промывки котлов с необходимыми для этого баками и насосами.
ТЭЦ с котлами, оборудованными регенеративными воздухоподогревателями, работающие на
мазуте (как основное, так и резервное топливо) или имеющие в своем составе мазутные
водогрейные котлы, при необходимости оборудуются специальными установками для
нейтрализации обмывочных вод регенеративных воздухоподогревателей и водогрейных
котлов.
В крупных промышленных котельных с котлами низкого давления баковое хозяйство
состоит из двух баков для приема конденсата, возвращаемого с производства, и двух баков
для сбора дренажей. Суммарная полезная емкость конденсатных баков должна выбираться
исходя из 20…30-минутного поступления конденсата и 50 % емкости в каждом баке.
Емкость дренажных баков принимается в пределах 5…10 м3. Перекачивающие насосы (как
минимум один рабочий и один резервный) к конденсатным и дренажным бакам выбираются
по максимальному поступлению конденсата или дренажей. Напор насосов определяется
высотой подъема воды, давлением в деаэраторе и потерями давления в трубопроводах. Баки
и перекачивающие насосы устанавливаются в помещении котельной на отметке 0,0. Для
защиты от коррозии баков применяются специальные покрытия и мероприятия, зависящие
также от типа системы теплоснабжения (с открытым или закрытым водоразбором).
Возврат конденсата от технологических потребителей необходим для экономии топлива и
улучшения качества питательной воды котлоагрегатов.
Конденсат поступает в сборные (конденсатные) баки, которые устанавливаются в котельной
или на предприятии. Затем из конденсатных баков с помощью конденсатных насосов
подается в деаэратор. На рис. 7 представлена схема конденсатного бака.
Температура смеси конденсата определяется из выражения
tСМ = G1 ⋅ t1 + G2 ⋅ t 2 + G3 ⋅ t 3 + ... + Gi ⋅ t i
где G1 , G2 , G3 ,..., Gi – количество конденсата, возвращаемого отдельными потребителями,
кг/с; t1 , t 2 , t 3 ,..., ti – температуры конденсата, возвращаемого отдельными потребителями,
○ С; GСМ = G1 + G2 + G3 + ... + Gi – суммарное количество конденсата, поступающего в
конденсатный бак, кг/с.
Рисунок 1 – Принципиальная схема включения бака-аккумулятора и когенерационной установки
Использование БА направлено на увеличение производства электроэнергии в пиковый и полупиковый периоды суточного графика электрических нагрузок и снижения в период ночного минимума. Поэтому зарядка БА осуществляется в часы максимальных нагрузок энергосистемы в различных режимах работы ТЭЦ.
Существует четыре основных режима работы ТЭЦ с КГУ и БА в различных зонах суточного графика:
Режим одновременной выдачи тепловой энергии в сеть и зарядки бака-аккумулятора в часы пиковых и полупиковых нагрузок энергосистемы.
Задвижки 3 и 9 закрыты, остальные – открыты, а задвижка 6 осуществляет регулирование температуры подачи воды в соответствии с температурным графиком.
Режим удовлетворения нагрузки отопления только от бака-аккумулятора в часы ночного минимума нагрузок энергосистемы.
Задвижки 2, 5, 7, 8 – закрыты, остальные – открыты.
Режим, когда КГУ осуществляет пиковый догрев сетевой воды после бака-аккумулятора в часы ночного минимума и полупиковых нагрузок.
Задвижки 2, 5, 9 – закрыты, остальные – открыты. Преимуществом данного режима является возможность разрядки бака до температуры обратной сетевой воды τо2, что повышает его тепловую емкость.
Режим удовлетворения нагрузки отопления только от когенерационной установки в часы пиковых-полупиковых нагрузок энергосистемы.
В зависимости от температурного графика мини-ТЭЦ (95/70 или 84/60) бак-аккумулятор может быть спроектирован на самостоятельное выполнение нагрузки отопления в ночное время (с 23.00 до 7.00), либо на покрытие ним части ночной нагрузки отопления, а части – когенерационной установкой ТЭЦ.
Если бак-аккумулятор самостоятельно выполняет нагрузку отопления, то предельная температура охлаждения бака равна температуре сетевой воды в подающей линии. В таком случае тепловая емкость бака-аккумулятора будет определяться выражением:
В системах горячего водоснабжения (ГВС) баки-аккумуляторы получили широкое распространение. Это связано с тем, что бак-аккумулятор берет на себя пиковые нагрузки ГВС, при этом источник тепловой энергии продолжает работать в некотором среднем, постоянном режиме. В таком режиме использования бака-аккумулятора необходимая мощность источника определяется не пиковыми нагрузками потребителей горячей воды, а средними, что позволяет снизить капитальные затраты и повысить коэффициент использования установленной мощности. Производство электроэнергии на базе выполнения нагрузки горячего водоснабжения для такой схемы будет происходить в постоянном режиме. Таким образом, мини-ТЭЦ будет конкурировать с мощностями, также производящими электроэнергию в базовом режиме.
Выдача электрической нагрузки в энергосистему должна регулироваться в соответствии с требованиями энергосистемы. А применение бака-аккумулятора целесообразно для покрытия минимальных ночных нагрузок горячего водоснабжения.
Потребление горячей воды характеризуется коэффициентами часовой, суточной, недельной и сезонной неравномерности.
Коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды зависит от характеристики и количества потребителей, и в большинстве случаев колеблется от 2,35 до 4,45.
Поскольку в часы утреннего пика энергосистемы потребление горячей воды ниже, чем в часы вечернего пика, то избытка тепловой мощности когенерационных установок достаточно для необходимой зарядки бака-аккумулятора.
Коэффициент суточной неравномерности может быть снижен за счет увеличения объема бака-аккумулятора. Тогда тепловая энергия, накопленная во время утреннего «пика» и дневного «полупика» будет также использована для покрытия дефицита горячей воды, вызванного суточной неравномерностью. Увеличение объема бака-аккумулятора также расширяет диапазон выдачи электрической мощности в энергосистему в часы пиковых и полупиковых нагрузок суточного графика.
Коэффициент недельной неравномерности расхода горячей воды находится в пределах 1,7-2,0. Однако этот коэффициент характеризует среднесуточное увеличение потребления горячей воды в выходные и праздничные дни и достигается, главным образом, за счет значительного увеличения потребления в дневные часы. Таким образом, 20-30% запаса объема бака-аккумулятора позволит обеспечить возможный дефицит мощности КГУ для производства горячей воды в часы вечернего пика водопотребления. Коэффициент сезонной неравномерности, принимаемый обычно 0,8, учитывает снижение потребления горячей воды в летнее время.
Таким образом, расчетная тепловая мощность когенерационных установок будет определяться пиковым суточным потреблением горячей воды в зимний период.
От значений установленной тепловой мощности когенерационных установок, объема бака-аккумулятора, а также возможности потребителя получать горячую воду от альтернативного источника, зависит эффективность внедрения когенерации при покрытии нагрузки горячего водоснабжения.