16. Системы теплоснабжения. Графики тепловых нагрузок.

Различают местное и централизованное теплоснабжение. Система местного теплоснабжения обслуживает одно или несколько зданий, система централизованного - жилой или промышленный р-он. В системах местного теплоснабжения источниками тепла служат печи, водогрейные котлы, водонагреватели и т. п. Основные преимущества централизованного теплоснабжения перед местным - значительное снижение расхода топлива и эксплуатационных затрат (например, за счёт автоматизации котельных установок и повышения их КПД); возможность использования низкосортного топлива; уменьшение степени загрязнения воздушного бассейна и улучшение санитарного состояния населённых мест.

Централизованная система теплоснабжения включает источник теплоты (промышленная и районная отопительная котельная, ТЭЦ), трубопроводы для транспорта теплоты (паровые или водяные тепловые сети) и установки потребителей, использующие теплоту для технологических или бытовых нужд и присоединяемые к сети через тепловые пункты. Централизованное теплоснабжение с теплоэлектроцентрали в кач-ве ист-ка теплоты называется теплофикацией. Последняя благодаря комбинированной выработке ЭЭ и теплоты на ТЭЦ дает существенную экономию топлива. Для возврата конденсата после каждого теплообменника у потребителей предусматривается конденсатоотводчик, после которого конденсат поступает в конденсатосборник; из последнего конденсат забирается насосом и подается по конденсатопроводу на ТЭЦ.

Теплота на отопление Q_от, вентиляцию Q_B и бытовые нужды Q_бн обычно подается потребителю с горячей водой. Вода по сравнению с водяным паром имеет ряд преимуществ. Ее легко передавать на большие расстояния (20 — 30 км), не увеличивая давление пара в отборе; тепловые потери и потери теплоносителя при этом ниже, чем в паровых системах теплоснабжения; расход энергии на перекачивание также небольшой. Водяные системы теплоснабжения имеют большую аккумулирующую способность. При обогреве помещения горячей водой легче поддерживать умеренную темп-ру отопительных батарей (90 — 95 °С). Общее количество передаваемой сетевой водой потребителю теплоты определяется выражением

Расход теплоты на отопление определяется потерями через наружные ограждения и инфильтрацией наружного воздуха через неплотности. Расход теплоты на вентиляцию также зависит от разности температур в помещении и снаружи.

Отопление жилых и общественных зданий следует включать, когда среднесуточная темп-ра наружного воздуха снижается до +8 °С и держится на этом уровне в течение 3 сут. Когда среднесуточная темп-ра принимает устойчивое значение +8 °С и выше, отопительный сезонзаканчивается.

По санитарным нормам в отопительные приборы должна направлятьсявода, темп-ра которой не превышает 95 °С. Для того чтобы выдержать это требование при всех температурных режимах работы тепловой сети, на отводах воды от подающих магистралей к тепловым потребителям (абонентских вводах) или в центральных тепловых пунктах (ЦТП) устанавливаются смесительные устройства.

Эти уст-ва подмешивают охлажденную воду из обратных линий к горячей воде, поступающей из подающей магистрали. По схемам присоединения установок отопления различают зависимые и независимые системы теплоснабжения. В зависимых системах теплоноситель из тепловой сети поступает непосредственно в отопительные установки потребителей, в независимых - в промежуточный теплообменник, установленный в тепловом пункте, где он нагревает вторичный теплоноситель, циркулирующий в местной установке потребителя.

Теплота на бытовые нужды (ГВС) может подаваться с водой, поступающей к потребителю из тепловой сети, и с предварительно нагретой водопроводной водой. При ГВС, осуществляемом сетевой водой, схему называют открытой, при ГВС предварительно нагретой водопроводной водой — закрытой схемой.

Чтобы исключить возможность перетекания воды из подающей линии в отводящую, на трубопроводе, подводящем охлажденную в отопительных устройствах воду к смесителю, устанавливается обратный затвор.

В период повышенного расхода горячей воды у тепловых потребителей расход теплоты на отопление и вентиляцию понижается, однако в часы, когда потребление воды падает или даже полностью прекращается, вся сетевая вода или часть ее из абонентского ввода направляется в систему отопления. Рег-ние отпуска тепла в системах теплоснабжения (суточное, сезонное) осуществляется как в источнике тепла, так и в теплопотребляющих установках. В водяных системах теплоснабжения обычно производится так называемое центральное качественное рег-ние подачи тепла по основному виду тепловой нагрузки - отоплению или по сочетанию двух видов нагрузки - отопления и горячего водоснабжения. Оно заключается в изменении темп-ры теплоносителя, подаваемого от ист-ка теплоснабжения в тепловую сеть, в соответствии с принятым температурным графиком (то есть зависимостью требуемой темп-ры воды в сети от темп-ры наружного воздуха). Центральное качественное рег-ние дополняется местным количественным в тепловых пунктах; последнее наиболее распространено при ГВС и обычно осуществляется автоматически. В паровых системах теплоснабжения в основном производится местное количественное регулирование; давление пара в источнике теплоснабжения поддерживается постоянным, расход пара регулируется потребителями.

Технологические потребители являются, как правило, круглогодовыми и имеют преимущественно ровный суточный график нагрузки (нефтеперегонные заводы, нефтехимические и химические комбинаты и др.). Некоторые теплопотребляющие предприятия работают в две смены и имеют ночной провал тепловой нагрузки.

Тепловая нагрузка электростанции, определяемая расходом теплоты на производственные процессы и бытовые нужды (ГВС), практически не зависит от наружной темп-ры воздуха. Однако летом эта нагрузка несколько меньше, чем зимой. В то же время промышленная и бытовая тепловые нагрузки резко изменяются в течение суток. Кроме того, среднесуточная нагрузка электростанции при использовании теплоты на бытовые нужды в конце недели и предпраздничные дни значительно выше, чем в другие раб. дни недели. Типичные графики изменения суточной тепловой нагрузки промышленных предприятий и ГВС жилого района показаны на рис. 3.26 и 3.27.

Отопительная тепловая нагрузка, расход теплоты на вентиляцию и кондиционирование воздуха зависят от темп-ры наружного воздуха и имеют сезонный характер. Расход теплоты на отопление и вентиляцию наибольший зимой и полностью отсутствует в летние месяцы; на кондиционирование воздуха теплота расходуется только летом.

Для крупных городских и пригородных ТЭЦ основным видом тепловой нагрузки является отопительная, и поэтому значение т_макс для них ниже числа часов использования максимума электрической нагрузки.

Рис. 3.26. График суточной тепловой нагрузки предприятий: - - - - лето; ---------зима

Рис. 3.27. Суточные графики изменения расхода теплоты на бытовые нужды района: а — в рабочие дни недели; б — по субботам.

Потребление теплоты на ГВС является круглогодичным, однако средняя нагрузка снижается относительно зимней на 15-25%. График нагрузки горячего водоснабжения в течение одних суток приведен на рис. 3.28 и подобен суточному графику потребления электроэнергии. Ночью имеет место глубокий провал нагрузки, затем утром—пик нагрузки, за которым следуют дневной провал примерно до среднесуточной нагрузки Q_ср и вечерний пик. Суточные графики нагрузки горячего водоснабжения различны для различных дней недели. Особенно высокий вечерний пик эта нагрузка имеет в субботу.

Рис. 3.28. Суточный график нагрузки ГВС.

При расчете тепловых нагрузок прин-тся пост-ая средненедельная нагрузка горячего водоснабжения, которая подсчитывается по нормам на одного жителя и затем суммируется.

17. ГидроэлектростанцииГидроэлектрическая станция или гидроэлектростанция (ГЭС) - комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического, оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.

По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные.

В русловых и приплотинных ГЭС напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды в верхнем бьефе. При этом неизбежно некоторое затопление долины реки. В случае сооружения двух плотин на том же участке реки площадь затопления уменьшается. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадь затопления ограничивает высоту плотины. Русловые и приплотинные ГЭС строят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах.

В состав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и водосбросные сооружения. Состав гидротехнических сооружений зависит от высоты напора и установленной мощности.

В соответствии с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъёмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения. В русловых ГЭС иногда единственным сооружением, пропускающим воду, является здание ГЭС. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30-40 м. На крупных равнинных реках основное русло перекрывается земляной плотиной, к которой примыкает бетонная водосливная плотина и сооружается здание ГЭС. Такая компоновка типична для многих отечественных ГЭС на больших равнинных реках.

При более высоких напорах оказывается нецелесообразным передавать на здание ГЭС гидростатичное давление воды. В этом случае применяется тип плотиной ГЭС, у которой напорный фронт на всём протяжении перекрывается плотиной. В состав гидравлической трассы ГЭС такого типа входят глубинный водоприёмник с мусорозадерживающей решёткой, турбинный водовод, спиральная камера, гидротурбина, отсасывающая труба. В качестве дополнительных сооружений в состав узла могут входить судоходные сооружения и рыбоходы, а также дополнительные водосбросы

Несмотря на снижение доли ГЭС в общей выработке, абсолютные значения производства электроэнергии и мощности ГЭС непрерывно растут вследствие строительства новых крупных электростанций.

Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами - их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Поэтому сооружению ГЭС, несмотря на значительные удельные капиталовложения на 1 квт установленной мощности и продолжительные сроки строительства, придавалось и придаётся большое значение, особенно когда это связано с размещением электроёмких производств.

18. Хар-ка основных типов теплопроизводящих установок.Класс-ция кот-ных уст-ок.

Котельные установки .

Основа теплоэлектропроизводящих систем - котельные установки:

1. Водогрейные котлы для отопления и горячего водоснабжения.

а) малой производительности; б) средней произв-ти; в) большой произв-ти

2. Паровые котлы по выработке насыщенного или перегретого пара для технологических нужд и систем отопления

3. Котельные цеха тепловых электростанций (ТЭС), теплоэлектроцентралей (ТЭЦ).

Паровой котел. Для непрерыв. произв-ва вод. пара или горячей воды котел нуждается в воде,топливе и воздухе.В завис-ти от хар-ра потребителей пар. котел может вырабатывать насыщенный и перегретый пар. Для получ-я перегр. пара: подогрев питательной воды до tºC насыщения в поверх-ти нагрева (экономайзер);парообраз-е в испарит. поверх-ти нагрева; перегрев насыщ. пара до заданной tºC перегрева в пароперегревателе.

В топочной камере происходит сжигание топлива с преобразованием химической энергии в тепловую. При использовании каменного угля есть система углеподачи: уголь подается системами транспортеров, измельчается и в пылеобразном состоянии подается через систему форсунок.

Затем продукты сгорания поступают в горизонтальный и вертикальный газоход, в которых расположены пароперегреватель, водяной экономайзер и воздухоподогреватель. Вода нагнетается в парогенератор1 насосом 5 и за счет теплоты сжигаемого топлива превращается в водяной пар, который затем поступает в турбину 2, вращающую электрогенератор 3. Тепловая энергия пара преобразуется в турбине в механическую работу, которая, преобразует­ся в генераторе в электроэнергию. Из турбины отработанный пар поступает в конденсатор 4. В конденсаторе пар пре­вращается в воду (конденсируется), ко­торая с помощью насоса 5 вновь пода­ется в парогенератор. Цикл замыкается.

Регенеративный цикл.для повышения экономичности работы паротурбинных установок на всех крупных элек­тростанциях. Пита­тельная вода предварит-о нагревается паром и поступает в котел 1. На рис. паросиловая установка с реге­нер. подогревом питатель­ной воды, где , ₂ и ₃ —доли отбираемого пара из турбины. 1 — котел; 2 — пароперегреватель; 3 — паровая турбина с промежуточными отборами пара; 4 — электрогенератор; 5 — регенеративные подогреватели; 6— насосы; 7 — конденсатор;

Цикл с промежуточным (вторичным) перегревом пара. Влажность в турбине в конце процесса рас­ширения становится ↑. А работа турбин на влажном паре недопустима, т. к. ↑ потери и износ турбинных лопаток.

1 - котел; 2 - подогреватель; 3 – турбина; 4 – электрогенератор; 5 – промежуточный (вторичный) пароперегреватель; 6 – конденсатор; 7 - насос(питательный).

Пар на некоторой стадии расширения отводят из турби­ны и подвергают повторному перегреву в спец. паропере­гревателе, а замтем повторно вводит в турби­ну, где и заканчивается процесс его расширения при допустимой влаж­ности пара. В => при окончательном расширении пара влажность его не превышает допустимых значений.

Теплофикационный цикл. Когда прилегающие к ТЭС районы потребляют ↑ количе­ство теплоты, используют комбинированный спо­соб выработки теплоты и электроэнергии по теплофикационно­му циклу (экономичный способ).На пр-ре, системы отопления 5. Охлаждающая вода под действием насоса 6 цирку­лирует по замкнутому контуру, в который включен потребитель теп­лоты. tº воды на выходе из конденсатора 4 < tº конденсата 1_Н, и > tº для обогрева помещений.

Конденсат при температуре забирается насосом 7 и после сжатия подается в котел 1. Охлаждающая вода нагрев. за счет теплоты конденсир-ся пара и под напором, создаваемым насосом 6, поступает в отопительную систему 5. В ней нагретая вода отдает теплоту окр. среде, обеспечивая необх. tº помещений. После выхода из отопит. сис­темы охлажденная вода вновь поступает в конденсатор и в нем опять нагревается поступающим из турбины паром.

2. Газотурбинные установки Раб. тело сжатые газы, нагретые до ↑ tº : смесь воздуха и продуктов сгорания топлива.

Воздушный компрессор К сжимает атмо­сферный воздух, ↑ его давление от р₀ до р₂, и непрерывно подает его в камеру сгорания КС. Туда насосом непрерывно подается жидкое топливо. Образующиеся в камере продукты сгорания выходят из нее с тем­пературой Тз и с давлением р₂ = р на выходе из компрессора (р₂ = р₃). горение топлива происхо­дит при р=const.