Источники и системы теплоснабжения / Литература источники / 0604236_50295_lyalikov_b_a_istochniki_i_sistemy_teplosnabzheniya_promyshle (1)

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Точка А (см. рис. 3.6) характеризует максимально возможную нагрузку ОСП при давлении греющего пара 0,12 МПа. Если это давление оставить неизменным, то при дальнейшем увеличении тепловой нагрузки ТЭЦ (т. е. при температурах наружного воздуха ниже –6,3 °C) нагрузка ОСП будет снижаться. Это объясняется тем, что температура сетевой воды на выходе из ОСП остается постоянной и равна предельно возможной 94,3 °C, а температура возвращаемой обратной сетевой воды увеличивается. Следовательно, подогрев воды в ОСП (tпс – tос) с понижением температуры наружного воздуха уменьшается, а вместе с ним уменьшается и тепловая нагрузка ОСП. Для поддержания нагрузки ОСП необходимо переключать отбор турбины на более высокие давления пара.

Изменение нагрузки ОСП, работающих на паре данного давления, в зависимости от температуры наружного воздуха определяется по формуле

где QТЭЦ , tпс, tос – тепловая нагрузка ТЭЦ, температуры прямой и обрат-

ной сетевой воды, соответствующие текущей температуре наружного воздуха; tпсmax – максимальное значение температуры прямой сетевой во-

ды при данном давлении пара в отборе.

Результаты расчета тепловых нагрузок ОСП представлены в Прил. 3 (см. табл. П.3.2). По данным табл. П.3.2 строится диаграмма теплофикационных режимов паровой турбины (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Диаграмма теплофикационных режимов паровой турбины

61

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Кривые на рис. 3.8 показывают изменение тепловой нагрузки ОСП в зависимости от температуры наружного воздуха, при постоянном давлении греющего пара.

3.2. Расчет теплоподготовительной установки ТЭЦ

Теплоподготовительная установка ТЭЦ предназначена для подогрева сетевой воды тепловых сетей в соответствии с графиком температур. Температура сетевой воды в течение отопительного сезона изменяется в пределах от 60 до 150 °C, в зависимости от температуры наружного воздуха. Подогрев сетевой воды на ТЭЦ может осуществляться по различным схемам. При проектировании теплоподготовительной установки (ТПУ) ТЭЦ необходимо выполнить следующие расчеты:

1.ВыборисоставлениепринципиальнойтепловойсхемыТПУТЭЦ.

2.Расчет принципиальной тепловой схемы ТПУ ТЭЦ.

3.Расчет и выбор оборудования ТПУ ТЭЦ.

При проектировании должны быть заданы следующие данные:

–район проектирования;

–расчетная тепловая нагрузка ТЭЦ − QТЭЦр , в том числе на отопле-

ние и вентиляцию − Qор, в , на горячее водоснабжение − Qгрвс .

–расчетные температуры сетевой воды – t1р и t2р;

–график температур сетевой воды и система регулирования отпуска тепла в тепловые сети;

–вид тепловых сетей или система теплоснабжения;

–тип турбины.

3.2.1.Выбор и составление принципиальной тепловой схемы теплоподготовительной установки ТЭЦ

Принципиальная тепловая схема ТПУ ТЭЦ определяется:

–типом установленной или принятой к установке турбины;

–системой теплоснабжения (двухтрубная закрытая или открытая). Для подогрева сетевой воды паром теплофикационных отборов

применяются турбины типов Т, ПТ, Р. Технические характеристики паровых турбин приведены в Прил. 3 (см. табл. 3.1).

Теплофикационные турбины типа Т и ПТ, в зависимости от электрической мощности и начальных параметров пара, выпускаются с одним или двумя регулируемыми отопительными отборами пара для подогрева сетевой воды.

Пример принципиальной схемы подогрева сетевой воды на ТЭЦ показан на рис. 3.9.

62

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

РР

1осп 2осп

Р

псп

СН

Gпсв, t1P

ОС tподп, Gподп

Gосв, tр2

Рис. 3.9. Пример принципиальной схемы подогрева сетевой воды на ТЭЦ

Схема подогрева сетевой воды должна включать также и схему узла подпитки тепловых сетей. На схеме (рис. 3.9) необходимо проставить параметры пара – Р, i, t, параметры конденсата греющего пара – tк, iк;

параметры сетевой воды – tс.в., iс.в, подпиточной воды – tподп, iподп, расходы греющего пара – Dп, сетевой воды – Gс.в., подпиточной воды – Gподп. Необходимо указать на схеме пределы регулирования давления отопи-

тельных и производственных отборов.

При составлении схемы теплоподготовительной установки (ТПУ) ТЭЦ следует обратить внимание на вид тепловых сетей: закрытые или открытые, так как это влияет на схему узла подпитки тепловых сетей. Так, при работе ТЭЦ на открытые тепловые сети необходима дополнительная установка центральных баков аккумуляторов (ЦБА).

3.2.2. Расчет принципиальной тепловой схемы ТПУ ТЭЦ

Задача расчета тепловой схемы заключается в определении расхода и параметров всех потоков воды и пара, теплопроизводительности основных и пиковых подогревателей сетевой воды, пикового водогрейного котла, охладителей конденсата, РОУ, а также расхода пара при различных режимах отпуска тепла.

63

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Кроме того, расходы греющего пара при многоступенчатой схеме должны быть определены по каждой ступени и увязаны с расходом пара

вотборах или противодавлении для установленных на ТЭЦ турбин.

Всвязи с этим при многоступенчатой схеме расчет следует начинать с первой ступени.

Расчет схемы основан на составлении уравнений теплового и материального балансов для подогревателей, охладителей конденсата, РОУ точек смешения потоков.

Расчет тепловой схемы теплоподготовительной установки производится для следующих режимов работы ТЭЦ:

а) расчетного или максимально зимнего; б) среднего за самый холодный месяц; в) среднезимнего;

г) в точке излома температурного графика; д) летнего (при наличии только нагрузки горячего водоснабжения).

Расчеттепловойсхемыпроизводитсявследующейпоследовательности:

1.Определяется тепловая нагрузка ТПУ или тепловая мощность ТЭЦ для выбранных характерных режимов. При наличии графика тепловой нагрузки ее можно определить из графика тепловых нагрузок при соответствующих температурах наружного воздуха.

2.Определяются расходы сетевой воды в подающей и обратной тепловой сети, воды теплосети с учетом системы теплоснабжения и графика температур (отопительный, повышенный или скорректированный) для характерных режимов.

3.Составляются уравнения теплового и материального балансов для точки смешения подпиточной воды и воды из обратной сети (узел подпитки) для определения температуры сетевой воды на входе в систему подогрева сетевой воды.

4.Производится расчет первой предварительной ступени подогре-

ва, в качестве которой может использоваться конденсатор турбины в режиме ухудшенного вакуума или теплофикационный пучок конденсатора теплофикационной турбины с нормальным вакуумом. Из уравнения теплового баланса определяется температура сетевой воды на выходе из конденсатора.

Следует учитывать, что если конденсатор турбины с ухудшенным вакуумом обеспечивает подогрев сетевой воды в течение всего отопительного и летнего периода, то теплофикационный пучок работает только в режиме точки излома графика температур. Определяется тепловая нагрузка предварительной ступени подогрева.

5. На следующем этапе производится расчет первой ступени основных сетевых подогревателей (второй ступени подогрева). Из уравнения

64

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

теплового баланса для расчетного режима определяется расход греющего пара из регулируемого отбора турбины. Температура сетевой воды для расчетного режима на выходе из основного подогревателя может быть определена из выражения

где tнотб – температура конденсации греющего пара при максимальном давлении в отборе на первую ступень;

ϑ – величина недогрева воды до температуры насыщения. Принимается 4÷8 °С.

Определяется расчетная теплопроизводительность основных сетевых подогревателей первой ступени.

При расчете для летнего режима температура сетевой воды после основных подогревателей первой ступени (остальные подогреватели – основные и пиковые – отключены) из условия горячего водоснабжения принимается равной 65–70 °С. По температуре сетевой воды на выходе

По таблицам при tнотб определяется давление в отборе Pт.

В схемах возможен слив конденсата греющего пара из пиковых или основных подогревателей в подогреватели первой ступени, что должно быть учтено при составлении уравнения теплового баланса.

6. Производится расчет второй ступени основных сетевых подогревателей. Температура сетевой воды на выходе из второй ступени для расчетного режима принимается из условия

Вэтом случае t2оспс принимается по максимальному давлению пара

вверхнем отопительном отборе:

65

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

Определяется теплопроизводительность второй ступени и расход греющего пара.

7. Расчет пикового сетевого подогревателя или пикового водогрейного котла. Расчетная теплопроизводительность пиковых водоподогревателей или водогрейных котлов

При наличии предварительного подогрева сетевой воды в конденсаторе ухудшенного вакуума учитывается и теплопроизводительность конденсатора

Всхемах с пиковым подогревателем из уравнения теплового баланса определяется расход острого дросселируемого пара или пара производственного отбора или противодавления.

Взаключении расчета тепловой схемы теплоподготовительной установки ТЭЦ расходы греющего пара, определенные для каждой ступени, должны быть увязаны с ресурсами греющего пара в отборах или противодавлении, установленных на ТЭЦ турбин. Определяется коэффициент теплофикации. Для современных ТЭЦ оптимальное значение

коэффициента теплофикации лежит в пределах 0,5÷0,65, к чему необходимо стремиться при выборе источника тепла.

3.3. Расчет и выбор оборудования теплоподготовительной установки ТЭЦ

После расчета тепловой схемы ТЭЦ производится расчет и выбор оборудования: пароводяных сетевых подогревателей (основных и пиковых), пиковых водогрейных котлов, охладителей конденсата греющего пара, сетевых насосов, деаэратора подпитки, центральных баков аккумуляторов (при открытых тепловых сетях), РОУ.

3.3.1. Паровые и водоводяные подогреватели

Подогреватели сетевой воды (бойлеры) подразделяются на две группы: основные (ОСП) и пиковые (ПСП). Основные предназначаются для работы в базисной части графика тепловых нагрузок ТЭЦ. Греющий пар к ним подводится из теплофикационных отборов турбин с давлением 50÷250 кПа. Подогрев сетевой воды в ОСП может быть доведен до 115÷119 °С. Дальнейший подогрев сетевой воды до 130÷150 °С производится в ПСП или пиковых водогрейных котлах.

На ТЭЦ может быть одна или несколько (блочный вариант) теплоподготовительных установок, работающих параллельно на общие вы-

66

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

ходные коллекторы прямой сетевой воды. В последнем случае число подогревателей сетевой воды должно быть минимальным, по возможности по одному каждого типа на турбину.

В теплоподготовительных установках применяются поверхностные кожухотрубчатые теплообменники, вертикальные и горизонтальные. Для выбора теплообменников определяется расчетная поверхность теплообмена, как правило, при максимально-зимнем режиме.

Выбор типоразмеров сетевых подогревателей, т. е. их поверхности нагрева, производят на основании поверочного теплового расчета и конструктивных данных изготавливаемых заводами подогревателей.

Целью поверочного теплового расчета является обоснование достаточности выбранной поверхности теплообмена для заданных расчетных условий. Поверхности выбранных теплообменников, как правило, превышают требуемые по расчету, т. е. выбор поверхности нагрева теплообменника всегда производится с некоторым запасом.

Поверхность нагрева теплообменника находится по уравнению теплопередачи

где Q – тепловая нагрузка, Вт;

k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 °С);

tср – средний температурный напор между теплоносителями, °С. Тепловая нагрузка теплообменника находится из уравнения тепло-

вого баланса:

– для водоводяных теплообменников

где G1, G2 – расход теплоносителей (греющего и нагреваемого), не изменяющих агрегатного состояния (вода), кг/с;

с1, с2 – средние теплоемкости при постоянном давлении в интервале рабочих температур, Дж/(кг °С);

– для пароводяных теплообменников

3.3.2.Выбор типа, числа и мощности турбин, устанавливаемых на ТЭЦ

Отпуск от ТЭЦ двух видов энергии – электроэнергии и тепла обусловливает применения специальных теплофикационных турбин с регулируемыми отборами пара и конденсацией. Выбор давления пара в регулируемых отборах определяется схемой использования этого пара для отпуска тепла. Для покрытия коммунально-бытовых нагрузок давление

67

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

в отборе турбины выбирают равным 0,05÷0,25 МПа. Регулируемый отбор при таких давлениях называют отопительным, или теплофикационным. Регулируемый отбор при более высоких давлениях называется

производственным, или технологическим.

Турбины с регулируемыми отборами пара имеют следующие обозначения: Т – турбина с теплофикационным отбором; П – турбина с производственным отбором; ПТ – турбина с производственным и отопительным отбором; Р – турбина с противодавлением.

Ряд турбин типа Т и ПТ имеет два отбора пара для подогрева сетевой воды: верхний и нижний. Например, у турбин типа Т-50-130 и Т-100-130 в верхнем отборе возможно изменение давления от 0,06 до 0,25 МПа, а в нижнем – от 0,05 до 0,20 МПа. При работе турбины с двумя отборами регулируемое давление поддерживается только

вверхнем отборе; при работе с одним нижним регулируемое давление поддерживается в нижнем отборе. Система регулирования давления

вэтих отборах переключаемая; импульсом для переключения может служить требуемая температура сетевой воды на выходе из последнего подогревателя (ОСП второй ступени).

В теплофикационных турбинах может быть осуществлен не только двухступенчатый (в нижнем и верхнем сетевых подогревателях), но

итрехступенчатый подогрев сетевой воды. Для этой цели в конденсаторе турбины предусмотрена встроенная поверхность теплообмена в виде пучка труб, через которые может быть пропущена обратная сетевая вода.

Вкачестве вариантов схем подогрева сетевой воды рассматриваются варианты двух- и трехступенчатого подогрева сетевой воды в следующем исполнении: а) ОСП плюс пиковый сетевой подогреватель; б) ОСП плюс пиковый водогрейный котел.

Выбор типа, числа и мощности турбин является одним из ответственных моментов при проектировании схемы отпуска тепла от ТЭЦ, так как в конечном итоге от правильного выбора турбин зависит экономичность работы станции. При выборе турбин для производства тепловой

иэлектрической энергии на ТЭЦ следует руководствоваться следующими основными положениями:

1. Выбор турбин для варианта проектируемой схемы отпуска тепла производят, исходя из параметров и расходов пара внешним потребителям тепла, а также с учетом номенклатуры турбин, выпускаемых промышленностью.

2. При выборе турбин надо стремиться к максимальному удовлетворению принципа комбинированной выработки тепла и электрической энергии.

68

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

3.На ТЭЦ с преимущественным отпуском тепла коммунальнобытовым потребителям наиболее часто устанавливаются турбины типа Т.

4.На ТЭЦ со смешанным (производственным и коммунальнобытовым) отпуском тепла в большинстве случаев устанавливаются турбины с двумя регулируемыми отборами пара типа ПТ.

5.При выборе турбин следует стремиться к уменьшению их числа путем установки минимального количества агрегатов максимальной мощности. Установка более крупных агрегатов снижает удельную стоимость установленного киловатта мощности при одновременном повышении тепловой экономичности ТЭЦ.

6.На ТЭЦ, работающих в системе, допускается установка одного турбоагрегата с отбором пара.

7.Выбор турбин на ТЭЦ производят с учетом покрытия из отборов

приблизительно 50÷60 % максимума тепловой нагрузки по горячей воде. Остальные 35÷50 % теплофикационной нагрузки покрываются за счет пиковых водогрейных котлов или от РОУ. Величина αТЭЦ обосно-

вывается технико-экономическими расчетами и лежит в следующих диапазонах:

а) 0,55÷0,60 для турбоагрегатов Т-50-130; б) 0,60÷0,65 для турбоагрегатов Т-100-130; в) более 0,65 для турбоагрегатов Т-250-240.

Величину промышленных отборов турбин выбирают по максимальной потребности в паре для производства.

8. Предварительный выбор турбоагрегатов производят при разработке принципиальной схемы станции. После расчета двух-трех вариантов схемы и их технико-экономического сопоставления окончательно выбирают тип, число и мощность турбин для ТЭЦ. В пояснительной записке приводят технические данные выбранных агрегатов.

69

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть II: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. –172 с.

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАЗДЕЛОВ

РАСЧЕТНОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА КОТЕЛЬНЫХ

4.1. Введение

Введение начинается с формулирования темы и постановки задачи курсового проекта. Приводятся климатические характеристики района проектирования котельной. На основе исходных данных и климатических характеристик формулируются технические условия проектирования котельной. Дается краткое содержание представляемого проекта по основным разделам.

4.2.Определение часового отпуска теплоты

втепловые сети и расхода пара

Часовой отпуск пара котельной согласно заданию определяется отпуском пара только на технологию. При отсутствии данных отпуск пара в зимний и летний периоды принимается одинаковым. В отдельных случаях исходными данными дополнительно могут быть заданы расходы пара на отопление, калориферы систем вентиляции и подогрев воды для систем горячего водоснабжения предприятия. Определяется суммарный часовой отпуск пара котельной

водоснабжения в пароводяных теплообменниках.

Суммарная тепловая нагрузка, отпускаемая котельной в водяные тепловые сети, должна определяться для следующих четырех характерных режимов работы системы теплоснабжения:

1-й режим – максимально зимний, соответствующий расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления – tнор .

Тепловая нагрузка при этом режиме является максимальной, и по ней выбирается основное оборудование котельной

где Qор , Qвр – расчетные тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию присоединенного к тепловым сетям жилого района или предприятия;

70