Разработка системы теплоснабжения

б) от паропреобразовательных установок, обогреваемых паром из отборов или их противодавления турбин;

в) от термокомпрессоров, пар к которым поступает из отборов турбин или частью из отборов турбин, частью из парогенераторов;

г) из парогенераторов непосредственно или через редукционно-охладительные установки (РОУ).

На современных ТЭЦ в СССР устанавливают теплофикационные турбины мощностью 50 - 250 МВТ двух основных типов: конденсационные с отбором пара (Т, ПТ) и с противодавлением (Р, ПР). Турбины типа Т имеют теплофикационный регулируемый отбор пара, который направляется в расположенные на ТЭЦ подогревательные установки для подогрева воды, используемой в качестве теплоносителя для целей отопления, вентиляции и горячее водоснабжение. В турбинах типа ПТ имеется два отбора пара: теплофикационный и производственный. Параметры турбин Т и ПТ приведены в приложении 32. Турбины типа ПР имеют два отбора пара, которые используются для подогрева воды. В турбинах типа Р отработавший пар из противодавления используется для снабжения технологических потребителей. Параметры турбины Р и ПР приведены в приложении 33.

При выборе типа турбин определяющими являются параметры и ёмкость тепловых потребителей и, в частности давление и расход пара на технологическую нагрузку или тепловая нагрузка коммунально-бытового потребителя. Единичная мощность и тип агрегатов выбирается наиболее крупными наиболее высокими начальными параметрами пара. На ТЭЦ устанавливается не менее двух турбин для обеспечения капитального ремонта. В горнодобывающей, химической, металлургической и ряде других отраслей промышленности прекращение питания электроэнергией приводит к опасным авариям. Поэтому на изоляционной ТЭЦ выбирают не менее трех турбогенераторов и часто устанавливают резервный турбогенератор.

Конденсационные турбины с отборами пара типа Т и ПТ являются универсальными. Однако средний удельный расход теплоты на выработанной 1 кВт.ч., у этих турбин больше чем у турбин с противодавлением. Если номинальная производительность отбора используется менее 2000 ч/год то устанавливаются турбины типа Т. Турбины тип ПТ выбирается в случае длительного использования производственного отбора.

У турбин с противодавлением средний удельный расход теплоты на выработку 1кВт.ч меньше, чем у конденсационных. Однако эти турбины имеют жесткую зависимость между развиваемой ими электрической мощности и тепловой нагрузкой, поэтому они используются для покрытия "базовой" части графика тепловой нагрузки (производственной паровой нагрузки). В переменных условиях промышленного потребления более гибки турбины с производственным отбором пара. Правильное сочетание турбин различных типов для покрытия тепловой нагрузки позволяет наилучшим образом использовать преимущество этих турбин.

На ТЭЦ имеющих большой отпуск пара технологическим потребителям и значительные внешние потери конденсата, применяются паропреобразовательные установки. В них первичный греющий пар отдаёт своё тепло вторичному пару. Конденсат первичного греющего пара сохраняется на ТЭЦ и используется для питания парогенераторов. Вторичный пар направляется внешним потребителям. Следует иметь в виду, что применение паропреобразователей приводит к снижению выработки электроэнергии на тепловом потреблении. Параметры паропреобразователей, выпускаемые нашей промышленностью, приведены в приложении 34.

Редукционно-охладительные установки применяются для снижения давления и температуры острого пара. В нормальных условиях РОУ предназначаются для резервирования регулируемых отборов или противодавления турбин паром от парогенераторов и включаются только при выходе из работы турбоагрегатов, а также в периоды максимальной паровой нагрузки ТЭЦ при недостатке пара из отборов турбин. В некоторых случаях, когда давление пара в отборах или противодавлении турбин не соответствует давлению, требуемому отдельными потребителями, применяется постоянно действующие РОУ.

Производительность РОУ, служащих для резервирования производственных отборов пара, принимается равной отбору дара данных параметров одной турбины. Производительность постоянно действующих РОУ определяется по максимальному расчетному расходу пара данного давления потребителя. При этом предусматривается резервная РОУ, если данной потребитель не допускает перерыва в подаче пара. Парогенераторы редукционно-охладительных установок приведены в приложении 35.

Термокомпрессоры применяются для повышения давления пара отпускаемого потребителем из отбора или противодавления турбин, до требуемого значения. Применение паровых компрессоров позволяет уменьшить расход острого пара на теплоснабжение и собственные нужды за счет использования низкопотенциальных паровых отходов станции. Повышение давления пара создается чаще всего в компрессорах.

Подогрев горячей воды, направляемой в тепловую сеть, производится на ТЭЦ в специальных подогревательных установках, обогреваемых паром из отборов или противодавления турбин, а на некоторых ТЭЦ частично в водогрейных котлах. На ТЭЦ с турбогенераторами малой мощности устанавливается общая центральная подогревательная установка которая включает в себя подогреватели, сетевые насосы и подпиточные устройства. На ТЭЦ большой мощности подогреватели воды и сетевые насосы устанавливаются индивидуально к каждому агрегату, при этом подпиточные устройства сооружаются централизованными для всей ТЭЦ.

Выбор оборудования подогревательных установок производятся исходя из следующих основных положений. Энергетическая эффективность одноступенчатой схемы является очень низкой из-за чрезмерного давления отработанного пара и соответствующего сокращения удельной выработки электроэнергии на базе отпускаемого тепла. Значительное повышение энергетической эффективности обеспечивается при переходе к двухступенчатой или трехступенчатой схеме подогрева сетевой воды, при которой функции первой ступени выполняют основные подогреватели сетевой воды, обогреваемые паром при давлении 0,09 - 0,12 МПа из отборов противодавления турбин. Такие давления обеспечивают подогрев воды до 85 - 104 °С. Роль второй ступени подогрева выполняют подогреватели сетевой воды, обогреваемые свежим паром от парогенераторов, который дросселируется в РОУ до давления 0,7…1,4 МПа. При больших тепловых нагрузках в места подогревателей уславливаются пиковые водогрейные котлы.

Суммарная теплопроизводительность подогревателей и водогрейных котлов должна быть равна максимальному расходу теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Резервные подогреватели и водогрейные котлы не устанавливаются. Распределение тепловой нагрузки между ступенями производится с учетом коэффициента теплофикации.

Тепловая производительность основного подогревателя будет равна:

(8.1)

где - максимальный расход тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, кДж/с ;

- оптимальный коэффициент теплофикации района, в расчетах можно принимать в пределах 0,4 … 0,6.

Тепловая производительность пикового подогревателя или водогрейного котла будет равна:

, (8.2)

По известной теплопроизводительности подогревателя определяется необходимая площадь поверхности нагрева:

, (8.3)

где: - коэффициент теплопередачи подогревателя,

- средний теплофикационный напор в подогревателе, °С.

При достаточной чистоте поверхности нагрева, высоких скоростях воды и надежном дренаже конденсата и воздуха из парового пространства в теплофикационных пароводяных подогревателях коэффициент теплопередачи будет равен 3…4 кДж/(с.м².град).

Средний температурный напор в подогревателе при противотоке теплоносителей определяется по формуле

, (8.4)

где - температура пара на входе в подогреватель, °С;

- температура конденсата на выходе из подогревателя, °С;

и - температуры сетевой воды на выходе из подогревателя и на входе в него (для соответствующей ступени), °С;

Температура пара на входе в подогреватель при пароснабжении из отборов турбин принимается по приложению 32,33, при пароснабжении из парогенератора через РОУ принимается по приложению 37.

Температуру конденсата можно принимать равной температуре насыщения при соответствующем давлении (Приложение 10).

При необходимой площади поверхности нагрева подбирается подогреватель из числа выпускаемых промышленностью. Для подогрева сетевой воды применяются вертикальные и горизонтальные пароводяные подогреватели. На ТЭЦ с турбоагрегатами единичной мощностью до 50 МВт преимущественно применяются вертикальные пароводяные подогреватели с прямыми трубками (Приложение 37). Пароводяные подогреватели теплофикационных турбин большой мощности выполняются горизонтальными (Приложение 38). Основные данные стальных водогрейных котлов приведены в приложении 36.

Для удовлетворения "пиковой" тепловой нагрузки на современных ТЭЦ обычно используются водогрейные котлы, работающие на газомазутном топливе (Приложение 36). На ТЭЦ, работающих на твердом топливе, "пиковую" нагрузку можно также покрывать из паровых котлов низкого и среднего давления, пар которых используется для подогрева сетевой воды в пароводяных подогревателях (Приложение 39).

Паропроизводительность и количество парогенераторов на ТЭЦ выбирают по суммарной потребности в паре и количеству паровых турбин. При этом за счет пара энергетических парогенераторов покрывается "базовая" составляющая тепловой нагрузки, после того как энергия пара будет частично использована в турбинах для выработки электрической энергии. Количество парогенераторов не обязательно равно количеству турбин.

На мощных ТЭЦ применяется блочная компоновка (моноблок: парогенератор- турбина, или дубль - блок: два парогенератора-турбина). При этом резервный парогенератор не устанавливается ( резерв по теплофикационной нагрузке предусматривают при выборе пиковых водогрейных котлов).

На ТЭЦ с производственной нагрузкой обычно применяют схемы с поперечными связями по острому пару и устанавливают резервный парогенератор. Для обеспечения надежности теплоснабжения на станции должно быть установлено не менее трех-четырех парогенераторов одинаковой теплопроизводительности.

Параметры энергетических парогенераторов высокого давления приведены в приложении 40.

Выбор насосов зависят от типа подогревательной установки, т.е. могут быть центральные подогревательные установки, которые включают в себя сетевые насосы и подпиточные устройства и могут быть индивидуальные подогревательные установки, которые включают, а себя сетевые насосы, но при этом подпиточные устройства сооружаются централизованными для всей ТЭЦ.

Количество насосов должно приниматься:

- сетевых не менее двух, из которых один является резервным, при четырех рабочих сетевых насосах в одной группе допускается резервный насос не устанавливать,

- подкачивающих - не менее трех, из которых один является резервным;

- подпиточных - в закрытых системах теплоснабжения не менее двух, в открытых системах не менее трех, из которых один является резервным;

- в узлах деления водяной сети на зоны в закрытых системных устанавливается один подпиточный насос, в открытых системах один рабочий и один резервный.

Для выбора типа насоса необходимо знать его производительность и развиваемый напор. В приложении 41 приведены характеристики насосов для тепловых сетей.

Согласно СНиП [8] производительность рабочих насосов должна приниматься:

- сетевых и подкачивающих насосов для закрытых систем теплоснабжения в отопительный период - по суммарному расчетному часовому расходу воды;

- сетевых и подкачивающих насосов на подающих трубопроводах тепловых сетей для: открытых систем теплоснабжения в отопительный период - равной сумме максимальных часовых расходов на отопление и вентиляцию и среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение с коэффициентом 1,2;

- подкачивающих насосов для открытых систем теплоснабжения на обратных трубопроводах тепловых сетей в отопительный период по суммарному расчетному расходу воды;

- сетевых и подкачивающих насосов для закрытых и открытых систем теплоснабжения в летний период по максимальному часовому расходу воды на горячее водоснабжение в летний период (на 20% ниже чем, расход воды в отопительный период).

Производительность рабочих подпиточных насосов в закрытых системах теплоснабжения должна приниматься равной расходу воды на компенсацию утечки из тепловой сети (0,5% объема воды в трубопроводах тепловой сети), в открытых системах - равной суме максимального часового расхода воды на горячее водоснабжение и расхода вода на компенсацию утечки.

Рабочий напор сетевых насосов закрытой водяной сети при суммарных расчетных расходах воды должен быть равен:

(8.5)

где - потеря напора в подогревательной установке станции, типовой котельной и станционных коммуникациях, м;

и - потери напора в подающей и обратной линиях тепловой сети, м.

- располагаемый напор на абонентском вводе, м;

Напор подкачивающих насосов должен определяться по пьезометрическому графику.

Напор подкачивающих насосов должен определяться из условия поддержания в водяных тепловых сетях статического давления .

Напор насосов, устанавливаемых у паровых абонентов для откачки конденсата на станцию должен быть равен:

(8.6.)

где - потеря напора в конденсатопроводе на участке от сборного бака абонента до приемного бака станции при расчетном расходе конденсата в конденсатопроводе, м;

- разность геодезических отметок бака станции и бака абонента (может иметь отрицательное значение), м.

8.2 Выбор оборудования котельной

Производственно-отопительные котельные вырабатывают пар и приготовляют горячую воду для удовлетворения всех видов тепловой нагрузки промышленных предприятий и жилых районов. Для выбора оборудования котельной необходимо знать количество требуемого тепла или пара, а также вид и параметры теплоносителя. Если тепло отпускается потребителям и в виде пара, и в виде горячей воды, то в зависимости от количественного соотношения отпусков пара и воды можно спроектировать паровую или комбинированную котельную. В паровых котельных устанавливают паровые котлы (парогенераторы), пар забирается непосредственно из котлов и часть его направляется внешним потребителям, а часть в установку для подогрева сетевой воды. В комбинированных котельных устанавливают паровые и водогрейные котлы, пар забирается из паровых котлов, а горячая вода - из водогрейных.

Число и тип котлов выбирают, исходя из годового графика отпуска тепла котельной. Для котельной с паровыми котлами целесообразно годовой график отпуска тепла перестроить в годовой график отпуска пара, производя перерасчет отпуска тепла на отопление и вентиляцию на отпуск пара по формуле:

,кг/с (8.7)

где - расход тепла на отопление и вентиляцию, кДж/с,

- энтальпия пара, поступающего в сетевой подогреватель воды, кДж/кг,

- энтальпия конденсата, выходящего из сетевого подогревателя, кДж/кг,

- к.п.д. сетевого подогревателя воды, приблизительно равно от 0,95 …0,98.

Котлы установленные в котельной должны быть однотипными и одинаковой производительности. Предпочтительнее выбирать меньшее количество более крупных котлов. Резервный котел, как правило, не предусматривают, за исключением тех случаев, когда по условиям производства недопустимо даже кратковременные сокращение отпуска тепла или пара.

Производительность котлов выбирают из расчета, чтобы они полностью обеспечивали требуемую выработку пара в зимний максимум и чтобы в летний период можно было по очереди выводить все котлы в капитальный ремонт.

Параметры паровых и водогрейных котлов приведены в приложениях 36,39.

Выбор вспомогательного теплофикационного оборудования (подогревательных установок, сетевых насосов и т.д.) аналогичен рассмотренному выше для ТЭЦ.

9. Экономика транспорта тепла

Одним из основных технико-экономических показателей, характеризующих экономику транспорта тепла, является себестоимость транспорта тепла. Она представляет собой количество эксплуатационных затрат на единицу отпущенного тепла и определяется по формуле:

(9.1)

где - годовые издержки на амортизацию, ремонт тепловой сети, руб./год;

- годовые издержки на перекачку теплоносителя, руб./год;

- стоимость тепловых потерь, руб./год;

- стоимость обслуживали, руб./год;

- количество тепла, отпущенного потребителем в терние года, определяется по площади графика годовой тепловой нагрузки, ГДж/год.

Годовые отчисления от капитальных вложений на восстановление основных фондов, на капитальный и текущий ремонт определяют по формуле:

(9.2)

где - капитальные вложения в сооружение тепловой сети, руб;

- годовые отчисления" от стоимости сооружения тепловой сети;

= 0,075_в

Капитальные вложения в сооружение тепловой сети определяется по формуле:

(9.3)

где - количество параллельных трубопроводов в тепловой сети (подающих и обратных):

- общая длина трубопровода по генплану, м;

- общая длина компенсаторов тепловой сети, м;

- материальная характеристика тепловой сети, м²;

и - постоянные коэффициенты, зависящие от способа и условий прокладки тепловой сети (Приложение 31), руб./м и руб/м²;

Материальная характеристика тепловой сети определяется по формуле:

(9.4)

где и - внутренний диаметр трубопровода и длина отдельного участка трубопровода, м;

i - количество участков трубопроводов с различными внутренними диаметрами,

Годовые затраты на перекачку теплоносителя определяются по формуле:

(9.5)

где - удельные эквивалентные затраты на электроэнергию = 0,012…0,015 руб./(квт.ч.);

- годовой расход электроэнергии сетевыми насосами, кВт.ч./год

Расход электроэнергии на привод сетевых насосов при центральном качественном регулировании отпуска тела будет равен:

(9.6)

где- расход воды в тепловой сети (производительность сетевого насоса), кг/с;

- перепад давлений, развиваемый насосом (Приложение 41), Па;

- плотность теплоносителя (Приложение 10), кг/м³;

- число часов работы насоса за год;

- к. п. д. насосной установки, = 0, 6…0, 7.

Стоимость тепловых потерь определяется по формуле:

(9.7)

где - годовые потери тепла всеми теплопроводами сети,;

- удельные замыкающие затраты на тепло; = 0,6…1,1руб/год

Годовые потери тепла приближенно определяются по формуле:

(9.8)

где - удельные годовые теплопотери, отнесенные к 1м² условной материальной характеристики тепловой сети, ГДж/(м2. год);

- условная материальная характеристика тепловой сети, м²;

Условная материальная характеристика тепловой сети определяется по формуле:

(9.9)

где М-см. формулу 9.4.

Удельные годовые теплопотери определяются по формуле:

, ГДж/(м²град), (9.10)

где - коэффициент теплопередачи изолированного теплопровода с учетом изоляции, канала и грунта, отнесенный условно к наружной поверхности изоляции трубопровода.

Можно принимать = 0,8 … 1,2 Вт/ (м². град); [6]

- среднегодовая температура теплоносителя, условно можно определять как полусумму температур подающей и обратной водяной магистрали, для паровых: сетей принимается равной средней температуре пара, °С;

- температура окружающей среды, °С;

- коэффициент местных тепловых потерь (Таблица 8)

n - продолжительность работы тепловой сети в течение года, ч/год;

Стоимость обслуживания при ориентировочных расчетах определяется по следующей формуле:

(9.11)

Где у - отчисления на общественные расходы, = 0,27;

- среднегодовая заработная плата одного работника, = 240000…300000 тенге/год.

- количество эксплуатационного персонала, чел.

Количество эксплуатационного персонала можно вычислить по формуле

где - эксплуатационный коэффициент по тепловым сетям,

=(0,12 … 0,26) 10^-3 чел/(кДж. с);

- суммарная расчетная тепловая нагрузка (формула II),кДж/с.

Список используемых источников

1. Зеликсон Н.М., Шпеер М.Г. Тепловая изоляция трубопроводов тепловых сетей. М.: Госэнергоиздат, 1962.

2. Златопольский А.Н., Завадский И.М. Экономика промышленной теплоэнергетики. М.: Высшая школа,1968. 290 с.

3. Захаренко С.Е. справочник строителя тепловых сетей.М.: Энергия, 1967.

4. Лямин А.А., Скворцов А.А. Проектирование и расчёт конструкций тепловых сетей.М.: Стройиздат,1965. 296 с.

5. Промышленные тепловые электростанции. Под ред. Е.Я.Соколова. 2-е изд., перераб.М.: Энергия, 1979. 296 с.

6. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Изд 5-е, перераб. М.: Энергоиздат, 1982. 360 с.

7. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под ред. А.А.Николаева. М.: Стройиздат,1965. 359 с.

8. Строительные нормы и правила. СНиП П-36-73. Тепловые сети. М.: Стройиздат, 1974. 55 с.

9. Строительные нормы и правила. СНиП П-Г.8-62. Горячее водоснабжение. М.: Стройиздат, 1963. 11 с.

10. Строительные нормы и правила. СНиП П-33-75. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат,1982.

11. Строительные нормы и правила. СНиП П-А.6-72. Строительная климатология и геофизика. М.: Стройиздат, 1973. 320 с.

12. Строительные нормы и правила. СНиП П-3-79. Строительная теплотехника. М.: Стройиздат, 1980.

Размещено на Allbest.ru

...