kniga_tsn_prom_pred_1_Lialikov_2008

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Максимальный расход воды при параллельной схеме

Средний расход воды на горячее водоснабжение при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей:

где t2и – температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети в точке излома графика температур, °С;

t1ст – температура сетевой воды после первой ступени подогрева при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей, °С.

Максимальный расход воды на горячее водоснабжение при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей

Суммарные расчетные расходы сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах при качественном регулировании

где К3 – коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, следует принимать по табл. 1.2.

21

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Для закрытых систем теплоснабжения при регулировании по нагрузке отопления и тепловом потоке менее 100 МВт, при наличии ба-

коваккумуляторов у потребителей, коэффициент K3 = 1. При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения

К3 = 0.

Qmax

Для потребителей при гвс >1.0 при отсутствии баков-

Qор

аккумуляторов, а также с тепловым потоком ≤ 10 МВт суммарный расчетный расход воды

Расчетный расход сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях в неотопительный период

При этом максимальный расход воды на горячее водоснабжение определяется для открытых систем теплоснабжения по формуле (1.37) при температуре холодной воды в неотопительный период, а для закрытых систем при всех схемах присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения – по формуле (1.39).

Расход воды в обратном трубопроводе двухтрубных водяных тепловых сетей открытых систем теплоснабжения принимается в размере 10 % от расчетного расхода воды определенного по формуле (1.44).

1.7. Графики тепловых нагрузок

Исследование закономерностей изменения тепловых нагрузок для отчетных календарных периодов (суток, недели, года) необходимо для установления экономичного режима работы теплофикационного оборудования, выбора наивыгоднейших параметров теплоносителя, определения расхода тепла и топлива, различных плановых показателей и техни- ко-экономического анализа работы энергосистемы. Ниже приводятся суточный график расхода тепла на горячее водоснабжение (см. рис. 1.1) и график расхода тепла по месяцам года (см. рис. 1.2).

22

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Q,

тыс. ГДж/мес

14

12

10

8

6

4

2

0

Рис. 1.2. График расхода тепла по месяцам года

При построении этого графика расходы тепла на отопление и вентиляцию определяются по среднемесячным наружным температурам. На рис. 1.3 показан график расхода тепла по продолжительности.

23

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

tpо

t(нв),оС

Рис. 1.3. Схема построения годового графика расхода тепла по продолжительности

Здесь на оси абсцисс откладываются значение времени nх, в течение которого тепловые нагрузки района больше или равны данной тепловой нагрузке Qx.

График продолжительности несения тепловых нагрузок Q = f(n) (I четверть), строится в указанной на рис. 1.3 последовательности на ос-

новании графика тепловых нагрузок района теплоснабжения Q = f(tн) (II четверть) и температурной характеристики наружного воздуха tн = f(n) (IV четверть).

На оси абсцисс откладывается значение времени nх, в течение которого тепловые нагрузки района больше или равны данной тепловой нагрузке Qх.

График продолжительности несения тепловых нагрузок Q = f(n) строится в указанной на рис. 1.7 последовательности на основании гра-

фика тепловых нагрузок района теплоснабжения Q = f(tн) и температурной характеристики наружного воздуха tн = f(n).

24

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

2. СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

2.1. Основная задача

Основная задача систем теплоснабжения состоит в подаче тепла потребителям: промышленным потребителям – на технологические процессы и нужды отопления, приточной вентиляции и кондиционирования воздуха; коммунальным – на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Теплоснабжающие системы должны обеспечивать:

•бесперебойную круглогодичную подачу тепла всем потребителям с минимальным перерывом для производства ремонтных работ

влетний период;

•поддержание на абонентских вводах потребителей необходимых параметров теплоносителя (для пара – давления и температуры; для горячей воды – температуры воды в подающем трубопроводе, давления

вподающей и обратной линиях тепловой сети);

•соблюдение такого режима регулирования и обслуживания, при котором бы достигалась максимальная экономия тепла и других производственных расходов во всей системе теплоснабжения (на источнике тепла, в тепловой сети, у потребителей).

2.2. Способы теплоснабжения

Возможные способы теплоснабжения реализуются следующими системами теплоснабжения.

2.2.1.Система централизованного теплоснабжения от районных котельных

Эта система представлена упрощенной схемой на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Системацентрализованноготеплоснабженияотрайонныхкотельных(РК):

1 – источник тепла – районная котельная (паровая или водогрейная); 2 – тепловые сети (трубопроводы, запорно-регулирующая арматура, подкачивающие насосные станции); 3 – тепловые потребители (промышленные, жилищно-коммунальные, сельскохозяйственные)

25

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Особенность работы этой системы теплоснабжения – раздельный способ производства тепловой и электрической энергии. Схема производства тепловой и электрической энергии представлена на рис. 2.2. Тепловая энергия (Q) вырабатывается на тепловом источнике – районной котельной (1) и передается по тепловым сетям (2) тепловым потребителям (ТП) (3), присоединенных к тепловому источнику района теплоснабжения. Электрическая энергия (Э) вырабатывается на конденсационной электрической станции (КЭС) и передается по электрическим сетям к электрическим потребителям (ЭП).

2

Q

КЭС ЭП

Э

Рис. 2.2. Раздельный способ производства тепловой

иэлектрической энергии

2.2.2.Теплофикационная система

Теплофикационная система централизованного теплоснабжения представлена на рис. 2.3.

2 3

(1)

ТЭЦ Q

ЭЭП

Рис. 2.3. Теплофикационная система теплоснабжения

Источник тепла и электрической энергии – ТЭЦ. Особенность работы системы теплоснабжения – комбинированный способ производства тепловой и электрической энергии теплофикационными турбинами на ТЭЦ. Схема производства, транспортировки и потребления двух видов энергии этим способом представлена на рис. 2.3.

26

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

2.2.3. Система децентрализованного теплоснабжения

Схема децентрализованного теплоснабжения приведена на рис. 2.4. Местным источником тепла (МИТ) могут являться:

•индивидуальные домовые котельные и поквартирное отопление;

•квартальные котельные;

•микрорайонные котельные;

•заводские котельные.

Особенность работы децентрализованной системы теплоснабжения

– раздельный способ производства тепловой и электрической энергии. Тепловая энергия (Q) вырабатывается на МИТ и передается по тепловым сетям потребителям, присоединенным к источнику теплоснабжения. Тепловые сети, как правило, только трубопроводы. В случае домовых котельных и поквартирного отопления тепловые сети отсутствуют. Электрическая энергия вырабатывается на КЭС, ТЭЦ или дизельных электростанциях.

Q

МИТ ТП

Э

Рис. 2.4. Децентрализованный способ производства тепловой энергии

Особенностью централизованных систем является наличие протяженных тепломагистралей, насосных подстанций, центральных тепловых пунктов, что усложняет работу сети и не всегда обеспечивает требуемое количество тепла.

Децентрализованные системы обеспечивают более высокую надежность теплоснабжения, снижаются потери тепла в тепловых сетях, но ограничен вид топлива, обеспечивающий высокий КПД источника теплоты и методы очистки дымовых газов от вредных выбросов. Усложняется контроль над выбросами.

2.3. Классификация систем теплоснабжения

Системы теплоснабжения с различными устройствами и назначениями элементов классифицируют по признакам:

27

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

1)источник приготовления тепла;

2)род теплоносителя;

3)способ подачи воды на горячее водоснабжение;

4)количество трубопроводов тепловых сетей;

5)способ обеспечения потребителей тепловой энергией.

1.По источнику приготовления тепла различают три вида систем теплоснабжения:

1.1.Высокоорганизованное централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепла и электроэнергии на ТЭЦ – теплофикация.

–Централизованное теплоснабжение от районных отопительных и промышленно-отопительных котельных.

–Децентрализованное теплоснабжение от мелких котельных, индивидуальных отопительных печей и т. п.

Вперспективе ожидается более широкое распространение других источников тепла, основанных на преобразовании солнечной, ветровой энергии и тепловой энергии подземных горячих вод.

2.По роду теплоносителя различают водяные и паровые системы теплоснабжения:

– Водяные системы применяют в основном для теплоснабжения сезонных потребителей и горячего водоснабжения, а в некоторых случаях и для технологических процессов.

– Паровые системы теплоснабжения в России распространены главным образом на промышленных предприятиях, где требуется высокотемпературная тепловая нагрузка.

3.По способу подачи воды на горячее водоснабжение водяные сис-

темы делят на закрытые и открытые:

– В закрытых водяных системах теплоснабжения воду из тепловых сетей используют только как греющую среду для нагревания в подогревателях поверхностного типа водопроводной воды, поступающей затем в местную систему горячего водоснабжения.

– В открытых водяных системах теплоснабжения горячая вода

кводоразборным приборам местной системы горячего водоснабжения поступает непосредственно из тепловых сетей.

4.По количеству трубопроводов системы теплоснабжения классифицируют:

– на однотрубные (транзитные);

– многотрубные.

Преимущества и недостатки однотрубных и многотрубных систем теплоснабжения рассмотрены в разд. 2.5.

28

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

5. По способу обеспечения потребителей тепловой энергией системы теплоснабжения классифицируют:

–на одноступенчатые;

–многоступенчатые.

Водноступенчатых системах теплоснабжения потребителей тепла присоединяют непосредственно к тепловым сетям (рис. 2.5). Узлы присоединения потребителей тепла к тепловым сетям называются абонентскими вводами. На абонентском вводе каждого здания устанавливают подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, циркуляционные насосы, регулирующую арматуру для параметров и расходов теплоносителя по местным отопительным и водоразборным приборам, кон- трольно-измерительные приборы. Поэтому часто абонентский ввод на-

зывают местным тепловым пунктом (МТП).

Рис. 2.5. Схема одноступенчатой системы теплоснабжения: 1 – магистральные трубопроводы; 2 – ответвления; МТП – местный тепловой пункт; ТП – теплофикационный подогреватель; ПК – пиковый котел; СН – сетевой насос

Если абонентский ввод сооружается для отдельной, например, технологической установки, то его называют индивидуальным тепловым пунктом (ИТП).

Непосредственное присоединение отопительных приборов ограничивает пределы допустимого давления в тепловых сетях, т. к. высокое давление, необходимое для транспорта теплоносителя к конечным потребителям, опасно для радиаторов отопления. В силу этого одноступенчатые системы применяют для теплоснабжения ограниченного числа потребителей от котельных с небольшой длиной тепловых сетей.

В двухступенчатых системах (см. рис. 2.6) между источником тепла и потребителями размещают центральные тепловые пункты (ЦТП) или контрольно-распределительные пункты (КРП), в которых параметры теплоносителя могут изменяться по требованию местных потребителей. ЦТП и КРП оборудуются насосными, водонагревательными установками, регулирующей и предохранительной арматурой, контрольно-

29

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

измерительными приборами, предназначенными для обеспечения группы потребителей в квартале или районе теплом необходимых параметров. С помощью насосных или водонагревательных установок магистральные трубопроводы (первая ступень) соответственно частично или полностью гидравлически изолируются от распределительных сетей (вторая ступень). Из ЦТП или КРП теплоноситель с допустимыми или установленными параметрами для местных потребителей по общим или отдельным трубопроводам второй ступени подается в МТП каждого здания. При этом в МТП производятся лишь элеваторное подмешивание обратной воды из местных отопительных установок, местное регулирование расхода воды на горячее водоснабжение и учет расхода тепла.

Рис. 2.6. Схема двухступенчатой системы теплоснабжения: 1 – магистральные трубопроводы; 2 – ответвления; 8 – распределительные сети; 4, 5 – ответвления к зданиям на отопление и вентиляцию; 6 – ответвление на технологические процессы

Полная гидравлическая изоляция тепловых сетей первой и второй ступеней является важнейшим мероприятием повышения надежности теплоснабжения и увеличения дальности транспорта тепла. Многоступенчатые системы теплоснабжения с ЦТП и КРП позволяют в десятки раз уменьшить число местных подогревателей горячего водоснабжения, циркуляционных насосов и регуляторов температуры, устанавливаемых в МТП при одноступенчатой системе. В ЦТП возможна организация обработки местной водопроводной воды для предупреждения коррозии систем горячего водоснабжения. Наконец, при сооружении ЦТП и КРП сокращаются в значительной мере эксплуатационные затраты и затраты на содержание персонала для обслуживания оборудования в МТП.

6. По характеру нагрузки потребителей системы можно разделить на три группы: промышленные, коммунальные, смешанные.

В промышленных системах главной составляющей тепловой нагрузки являются технологические нужды, которые в основном удовлетворяются паром давления 0,6÷1 МПа и выше. Для обеспечения теплом

30