Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

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

()

ttс

3и1и

max

гвс

max

гвс

−

= , кг/ч.

(1.39)

Средний расход воды на горячее водоснабжение при двухступен-

чатых схемах присоединения водоподогревателей:

()

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

2,0

хз

1с

2и1и

ср

гвс

ср

гвс

ttс

, кг/ч,

(1.40)

где

2и

– температура воды в обратном трубопроводе тепловой сети

в точке излома графика температур, °С;

1ст

– температура сетевой воды после первой ступени подогрева

при двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей, °С.

Максимальный расход воды на горячее водоснабжение при двух-

ступенчатых схемах присоединения водоподогревателей

()

ttс

2и1и

max

гвс

max

гвс

55,0

−

, кг/ч.

(1.41)

Суммарные расчетные расходы сетевой воды в двухтрубных теп-

ловых сетях в открытых и закрытых системах при качественном регу-

лировании

GGG

ср

гвс

++= , кг/ч,

(1.42)

где

– коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на

горячее водоснабжение при регулировании по нагрузке отопления, сле-

дует принимать по табл. 1.2.

Таблица 1.2

Значения коэффициентов

Системы теплоснабжения Тепловой поток

Значение

коэффициента К

100 и более 0,6 Открытая

менее 100 0,8

100 и более 1,0 Закрытая

менее 100 1,2

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 на-

грузке отопления и тепловом потоке менее 100 МВт, при наличии ба-

ков- аккумуляторов у потребителей, коэффициент

= 1. При регули-

ровании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения

= 0.

Для потребителей при

0.1

max

гвс

при отсутствии баков-

аккумуляторов, а также с тепловым потоком ≤ 10 МВт суммарный рас-

четный расход воды

GGGG

max

гвс

++= , кг/ч.

(1.43)

Расчетный расход сетевой воды в двухтрубных тепловых сетях

в неотопительный период

max

гвс

cл

β=

, кг/ч.

(1.44)

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 закры-

тых систем при всех схемах присоединения водоподогревателей горяче-

го водоснабжения – по формуле (1.39).

Расход воды в обратном трубопроводе двухтрубных водяных теп-

ловых сетей открытых систем теплоснабжения принимается в размере

10 % от расч

етного расхода воды определенного по формуле (1.44).

1.7. Графики тепловых нагрузок

Исследование закономерностей изменения тепловых нагрузок для от-

четных календарных периодов (суток, недели, года) необходимо для ус-

тановления экономичного режима работы теплофикационного оборудо-

вания, выбора наивыгоднейших параметров теплоносителя, определе-

ния расхода тепла и топлива, различных плановых показателей и техни-

ко-экономического анализа работы энергосистемы. Ниже приводятся

суточный график расхода тепла на горячее водоснабжен

ие (см. рис. 1.1)

и график расхода тепла по месяцам года (см. рис. 1.2).

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Рис. 1.1. Суточный график расхода тепла на ГВС

Рис. 1.2. График расхода тепла по месяцам года

При построении этого графика расходы тепла на отопление и вен-

тиляцию определяются по среднемесячным наружным температурам.

На рис. 1.3 показан график расхода тепла по продолжительности.

I II III IY Y YI YII YIII IX X XI XII

тыс. ГДж/мес

0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 ,ч

гвс

Вторник

Суббота

ср.с

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

Рис. 1.3. Схема построения годового графика расхода тепла

по продолжительности

Здесь на оси абсцисс откладываются значение времени n

, в тече-

ние которого тепловые нагрузки района больше или равны данной теп-

ловой нагрузке Q

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(t

)

(II четверть) и температурной характеристики наружного воздуха

= f(n) (IV четверть).

На оси абсцисс откладывается значение времени n

, в течение ко-

торого тепловые нагрузки района больше или равны данной тепловой

нагрузке Q

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(t

) и температур-

ной характеристики наружного воздуха t

= f(n).

(нв)

n (час)

нк

гвс

(нв)

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 кондициониро-

вания воздуха; коммунальным – на нужды отопления, вентиляции и го-

рячего водоснабжения.

Теплоснабжающие системы должны обеспечивать:

•

бесперебойную круглогодичную подачу тепла всем потребите-

лям с минимальным перерывом для производства ремонтных работ

в летний период;

•

поддержание на абонентских вводах потребителей необходимых

параметров теплоносителя (для пара – давления и температуры; для го-

рячей воды – температуры воды в подающем трубопроводе, давления

в подающей и обратной линиях тепловой сети);

•

соблюдение такого режима регулирования и обслуживания, при

котором бы достигалась максимальная экономия тепла и других произ-

водственных 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. Система централизованного теплоснабжения от районных котельных (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)

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 произ-

водства тепловой и электрической энергии представлена на рис. 2.2. Те-

пловая энергия (

Q) вырабатывается на тепловом источнике – районной

котельной (1) и передается по тепловым сетям (2) тепловым потребите-

лям (ТП) (3), присоединенных к тепловому источнику района тепло-

снабжения. Электрическая энергия (Э) вырабатывается на конденсаци-

онной электрической станции (КЭС) и передается по электрическим се-

тям к электрическим потребителям (ЭП).

1 (РК)

КЭС

(ТП)

ЭП

Рис. 2.2. Раздельный способ производства тепловой

и электрической энергии

2.2.2. Теплофикационная система

Теплофикационная система централизованного теплоснабжения

представлена на рис. 2.3.

(1)

ТЭЦ

ЭП

Рис. 2.3. Теплофикационная система теплоснабжения

Источник тепла и электрической энергии – ТЭЦ. Особенность ра-

боты системы теплоснабжения – комбинированный способ производст-

ва тепловой и электрической энергии теплофикационными турбинами

на ТЭЦ. Схема производства, транспортировки и потребления двух ви-

дов энергии этим способом представлена на рис. 2.3.

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 тепло-

вым сетям потребителям, присоединенным к источнику теплоснабже-

ния. Тепловые сети, как правило, только трубопроводы. В случае домо-

вых котельных и поквартирного отопления тепловые сети отсутствуют.

Электрическая энергия вырабатывается на КЭС, ТЭЦ или дизельных

электростанциях.

ТП

МИТ

КЭС или ТЭ

ЭП

Рис. 2.4. Децентрализованный способ

производства тепловой энергии

Особенностью централизованных систем является наличие протя-

женных тепломагистралей, насосных подстанций, центральных тепло-

вых пунктов, что усложняет работу сети и не всегда обеспечивает тре-

буемое количество тепла.

Децентрализованные системы обеспечивают более высокую на-

дежность теплоснабжения, снижаются потери тепла в тепловых сетях,

но ограничен вид топлива, обеспечивающий высокий КПД источника

теплоты и методы очистки дымовых газов от вредных выбросов. Ус-

ложняет

ся контроль над выбросами.

2.3. Классификация систем теплоснабжения

Системы теплоснабжения с различными устройствами и назначе-

ниями элементов классифицируют по признакам:

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

источник приготовления тепла;

род теплоносителя;

способ подачи воды на горячее водоснабжение;

количество трубопроводов тепловых сетей;

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 отопи-

тельных и промышленно-отопительных котельных.

– Децентрализованное теплоснабжение от мелких котель-

ных, индивидуальных отопительных печей и т. п.

В перспективе 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 слу-

чаях и для технологических процессов.

– Паровые системы теплоснабжения в России распространены

главным образом на промышленных предприятиях, где требуется высо-

котемпературная тепловая нагрузка.

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

темы де

лят на

закрытые и открытые:

– В закрытых водяных системах теплоснабжения воду из тепло-

вых сетей используют только как греющую среду для нагревания в по-

догревателях поверхностного типа водопроводной воды, поступающей

затем в местную систему горячего водоснабжения.

– В открытых водяных системах теплоснабжения горячая вода

к водоразборным приборам местной системы горячего водоснабжения

поступает непосредственно из тепловых сетей.

4. По количеству трубоп

роводов системы теплоснабжения класси-

фицируют:

– на однотрубные (транзитные);

– многотрубные.

Преимущества и недостатки однотрубных и многотрубных систем

теплоснабжения рассмотрены в разд. 2.5.

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 систе-

мы теплоснабжения классифицируют:

– на одноступенчатые;

– многоступенчатые.

В одноступенчатых системах теплоснабжения потребителей тепла

присоединяют непосредственно к тепловым сетям (рис. 2.5). Узлы при-

соединения потребителей тепла к тепловым сетям называются абонент-

скими вводами. На абонентском вводе каждого здания устанавливают

подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, циркуляционные

насосы, регулирующую арматуру для параметров и расходов теплоно-

сителя по местным отопительным и водоразборным приборам, кон-

трольно-измер

ительные приборы. Поэтому часто абонентский ввод на-

зывают

местным тепловым пунктом (МТП).

МТП

ПК

ТП

СН

МТП

ПК

ТП

СН

Рис. 2.5. Схема одноступенчатой системы теплоснабжения: 1 – магистральные

трубопроводы; 2 – ответвления; МТП – местный тепловой пункт; ТП – теплофика-

ционный подогреватель; ПК – пиковый котел; СН – сетевой насос

Если абонентский ввод сооружается для отдельной, например, тех-

нологической установки, то его называют

индивидуальным тепловым

пунктом

(ИТП).

Непосредственное присоединение отопительных приборов ограни-

чивает пределы допустимого давления в тепловых сетях, т. к. высокое

давление, необходимое для транспорта теплоносителя к конечным по-

требителям, опасно для радиаторов отопления. В силу этого односту-

пенчатые системы применяют для теплоснабжения ограниченного чис-

ла потребителей от котельных с небольшой длиной тепловых сетей.

В двухступенчатых системах (см. рис. 2.6) между источником теп-

ла и потребителями размещают центральные тепловые пункты (ЦТП)

или контрольно-распределительные пункты (КРП), в которых парамет-

ры теплоносителя могут изменяться по требованию мест

ных потребите-

лей. ЦТП и КРП оборудуются насосными, водонагревательными уста-

новками, регулирующей и предохранительной арматурой, контрольно-

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 груп-

пы потребителей в квартале или районе теплом необходимых парамет-

ров. С помощью насосных или водонагревательных установок магист-

ральные 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 трубоп

роводам второй ступени подается в МТП каждого

здания. При этом в МТП производятся лишь элеваторное подмешивание

обратной воды из местных отопительных установок, местное регулиро-

вание 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. Многосту-

пенчатые 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

обработк

и 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.

По характеру нагрузки потребителей системы можно разделить

на три группы:

промышленные, коммунальные, смешанные.

В промышленных системах главной составляющей тепловой на-

грузки являются технологические нужды, которые в основном удовле-

творяются паром давления 0,6

÷1 МПа и выше. Для обеспечения теплом

ЦТП

ПК

ТП

СН

{

4 5 6