Название: Парогазовые установки в системах централизованного теплоснабжения (Ю.И. Шаров И.В. Бородихин )

Жанр: Технические

Просмотров: 697


1.3.     принципиальные схемы источников тепла

в системах теплоснабжения

 

При районном теплоснабжении источник тепла – районная котельная – может быть паровой или водогрейной. Тепловая энергия отпускается потребителям в виде пара или горячей воды.

На рис. 1.4 приведена схема централизованного теплоснабжения от водогрейной котельной. В котле К происходит нагрев воды за счет сжигания топлива; нагретая вода по теплопроводам (подающему П и обратному О) тепловой сети циркулирует при помощи сетевых насосов СН. Обратная вода проходит грязевик Гр, где из воды удаляются взвешенные механические примеси (окалина, песок, коррозионные отложения и другие частицы). Потребитель I представляет собой систему горячего водоснабжения; потребители II и III – системы отопления зданий. В котельной предусмотрена химводоочистка (ХВО). В ней подготавливается вода перед заполнением сети в начале эксплуатации и во время эксплуатации; подача воды осуществляется подпиточным насосом ППН автоматически при помощи регулировочного клапана РД. В ХВО вода может умягчаться, освобождаться от растворенных кислорода и углекислоты, а также от нерастворимых механических примесей.

 

 

Рис. 1.4. Схема районного теплоснабжения от водогрейной котельной:

I – система горячего водоснабжения; II – система отопления (зависимое присоединение);

III – система отопления (независимое присоединение); Э – элеватор; Б – бойлер;

ЦН – циркуляционный насос

 

Умягчение воды устраняет интенсивное образование накипи, а удаление из воды кислорода, углекислоты и нерастворимых примесей предотвращает возникновение коррозии и загрязнение элементов систем теплоснабжения.

Подпиточная вода должна удовлетворять следующим требованиям: содержание кислорода не более 0,05…0,1 мг/л; содержание взвешенных веществ не более 5 мг/л; карбонатная жесткость не более 400…700 мкг-экв/л. При наличии водоразбора для горячего водоснабжения (открытая система теплоснабжения) подпиточная вода должна соответствовать по всем показателям питьевой воде.

Умягчение воды осуществляется способами, применяемыми на электрических станциях. Имеется тенденция применения безреагентной обработки, не требующей химических веществ. Чаще всего для снижения временной жесткости подпиточную воду пропускают через катионитовые фильтры, заполненные сульфоуглем или другими катионными материалами. Известны другие методы умягчения воды: подкисление воды серной или соляной кислотой, микрофосфатирование, присадка сернокислого алюминия.

В последнее время в некоторых случаях используется магнитная обработка воды для снижения накипеобразующей способности, при которой поток воды пропускается через магнитное поле. Этот метод еще полностью не изучен и не может быть рекомендован для широкого применения.

Деаэрация воды (удаление из нее кислорода и углекислоты) осуществляется в термических деаэраторах атмосферного или вакуумного типа. Можно применять также методы химической деаэрации, при которых кислород в воде связывается химическим реагентом (сульфитирование).

Схема централизованного теплоснабжения от паровой котельной представлена на рис. 1.5. В этом случае в котельной подготавливаются два теплоносителя – вода и пар – имеется два различных вида тепловых сетей – паровые и водяные. Пар вырабатывается в паровых котлах К и подается к потребителям тепла по паровым сетям и к подогревателям СП, откуда горячая вода направляется к потребителям по водяным сетям.

 

Рис. 1.5. Схема районного теплоснабжения от паровой котельной:

ГВ – городской водопровод; 1 – пар; 2 – конденсат; 3– подающий трубопровод;

4 – обратный трубопровод

 

Циркуляция воды осуществляется сетевыми насосами СН. Потребители тепла в виде воды те же, что и на рис. 1.4. От потребителей пара конденсат поступает по конденсатопроводам в котельную и сливается в конденсатный бак КБ; туда же сливается и конденсат из водоподогревателей. Из бака конденсат питательными насосами ПН подается в котел для повторного парообразования. Остальные обозначения те же, что и на рис. 1.4. Потребителями пара могут быть технологические аппараты промышленных предприятий I и системы отопления зданий II, III.

На рис. 1.6,а приводится схема теплофикационной системы с теплоносителем – паром. В турбине, установленной на ТЭЦ, не весь пар поступает в конденсатор Кд, часть пара с давлением 0,6…0,8 МПа отбирается и направляется потребителям. Следовательно, пар совершает работу на диапазоне давлений «начальное» – 0,6 МПа и уже после этого отдается потребителям тепла. Такой пар называется отборным (по сути дела, отработавшим) паром и используется для выработки как электроэнергии, так и тепловой энергии. Этот способ использования пара значительно выгоднее получения пара в районной котельной, поскольку при теплоснабжении от ТЭЦ пар подается потребителям уже после выработки им электрической энергии. В конечном итоге расходуется значительно меньше топлива. Пар по паропроводам поступает к потребителям пара, где отдает скрытую теплоту парообразования (конденсируется) в технологических аппаратах I, в нагревательных приборах отопительных систем II и в подогревателях водопроводной воды систем горячего водоснабжения III.

Конденсат, полученный из пара, по конденсатопроводам возвращается на ТЭЦ  и, пройдя систему регенеративного подогрева и деаэрации, поступает снова в котел для парообразования. Пар двигается по паропроводам за счет потенциальной энергии самого пара, т. е. за счет снижения давления на преодоление сил трения в паропроводе. Возврат конденсата осуществляется при помощи перекачивающих насосов.

Паровые системы теплофикации применяются в России главным образом на промышленных площадках для технологических потребностей, а иногда для отопления и вентиляции промышленных зданий и горячего водоснабжения отдельных цехов.

На рис. 1.6,б показана принципиальная схема водяной теплофикационной системы. Здесь отборный пар более низкого давления (0,12…0,25) МПа поступает в водоподогреватели СП на ТЭЦ, в которых нагревает воду, циркулирующую в тепловой сети и системах потребителей тепла. Отдав в водоподогревателях скрытую теплоту парообразования, пар конденсируется. Конденсат, пройдя систему регенеративного подогрева, т. е. использования тепла отработавшего (отборного) пара турбины в подогревателях питательной воды, поступает в котел. В этой схеме пар не покидает ТЭЦ и весь конденсат остается на ТЭЦ (его не надо собирать у потребителей и подавать на большие расстояния). Указанное обстоятельство повышает экономичность установки и ведет к экономии топлива.

Другим фактором повышения экономичности теплофикации является снижение давления отборного пара до 0,12…0,25 МПа.

Паром указанного давления можно нагреть воду до температуры 110…115 °С.

 

 

Рис. 1.6.  Принципиальная  схема  теплофикации:

К – паровой котел; Т – турбина; Г – электрогенератор; Кд – кон-

денсатор;  КН – конденсатный насос; Р – регенеративный подо-

грев; ´´´ – пар; ----- – конденсат; ––––– – вода

 

Для получения воды более высокой температуры (до 150 °С) применяют нагрев ее в пиковых водогрейных котлах (на рис. 1.6 не показаны).

Горячая вода после водоподогревателей СП по подающему теплопроводу поступает к системам теплопотребления (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и, отдав в них тепло и снизив свою температуру, по обратному теплопроводу подается снова в водоподогреватели ТЭЦ для последующего нагрева. Движение воды (циркуляция) осуществляется при помощи сетевого насоса СН, установленного на ТЭЦ.

Потребитель I представляет собой систему горячего водоснабжения, присоединенную к сетям по непосредственной схеме. Потребители II и III – системы отопления, причем система отопления II присоединена по схеме с элеватором, а система отопления III – по независимой схеме с подогревателем (бойлером Б).

Возможные утечки воды из сети или разбор воды восполняются при помощи подпиточного насоса ППН, установленного на ТЭЦ. Восполнение осуществляется химически подготовленной водой. Подпиточная вода подготавливается в установках тех же типов, как и в районных котельных. Однако они отличаются большей производительностью, и их состав меняется в зависимости от качества исходной воды.

Теплофикационные системы с водяным теплоносителем являются наиболее распространенными в России и применяются в городах и на промышленных площадках. Сравнивая ТЭЦ с обычной конденсационной электрической станцией (КЭС), на которой вырабатывается только электроэнергия, можно прийти к выводу, что на ТЭЦ тепло, затраченное на производство пара, используется значительно полнее.

На КЭС скрытая теплота парообразования отработанного пара турбин передается в конденсаторе охлаждающей воде, которая поступает в реку, градирню или охлаждающий бассейн. КЭС имеет термический КПД ht до 40 \%, на ТЭЦ коэффициент использования теплоты К достигает 80 \%.

Следовательно, теплофикация повышает использование теплоты топлива и ведет к его экономии. В этом состоит основное преимущество теплофикации по сравнению с теплоснабжением от котельных и электроснабжением от КЭС.