Теплогенерирующей установкой (ТГУ) для систем теплоснабжения
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
(МИИТ)
Кафедра «Теплоэнергетика и водоснабжение на железнодорожном транспорте»
Автор: Зыков А.П., доктор технических наук, доцент
Лекция №1. ТЕПЛОСИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ
ЭНЕРГЕТИКА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА. НОРМИРОВАНИЕ ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
РЕСУРСОВ
Направление/специальность:_140100.62 Теплоэнергетика и теплотехника _________________
(код, наименование специальности /направления)
Профиль/специализация:Промышленная теплоэнергетика__ _____Квалификация (степень) выпускника: __бакалавр _________________ __ ____
Форма обучения: __заочная_________ ___________ ______
Москва
ТЕПЛОСИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ
Введение
Теплогенерирующие установки позволяют получать тепловую энергию, которая используется потребителями в жилищно-коммунальном хозяйстве и на производстве. Эффективность производства тепловой энергии напрямую зависит от качества проекта теплогенерирующей установки, условий ее эксплуатации и квалификации обслуживающего персонала. Вот почему в настоящее время вопросы производства и использования тепловой энергии являются актуальными, особенно для суровых климатических условий России.
Студенты по пособию знакомятся с основными понятиями, принципиальными тепловыми схемами, методами и устройствами водоподготовки, шлакозолоудаления, очистки поверхностей нагрева и т.п.
Рассмотреть подробно все вопросы, связанные с проектированием и эксплуатацией теплогенерирующих установок, в небольшой лекции невозможно.
Я надеются, что данная лекция послужит отправной точкой для студентов при дальнейшем более углубленном изучении работы теплогенерирующих установок.
Теплогенерирующие установки предназначены для производства тепловой энергии, которая используется для технологических нужд различных производств, на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Значение тепловой энергии для человека трудно переоценить, особенно в России с ее жестким климатом в зимний период. Без тепла человек не сможет выжить в таких условиях, только тепловая энергия позволяет ему обеспечить нормальную жизнедеятельность. Все это показывает, как важны роль и место теплогенерирующих теплосиловых установок" для инженеров-теплоэнергетиков, именно им приходится на практике разрабатывать, проектировать, осуществлять монтаж и эксплуатировать системы теплоснабжения, которые включают в себя
теплогенерирующие установки и тепловые сети с тепловыми пунктами.
В последние годы в связи с переходом нашей страны к рыночной экономике и ужесточением экологических требований к эксплуатации теплогенерирующих установок значительно изменились конструкции и условия эксплуатации теплогенерирующих установок и вспомогательного оборудования. Все это предопределяет совершенствование и дальнейшее развитие теплогенерирующих установок в России.
Теплогенерирующей установкой (ТГУ) для систем теплоснабжения.
Теплогенерирующей установкой (ТГУ) для систем теплоснабжения называют комплекс технических устройств и оборудования, предназначенный для выработки тепловой энергии в виде горячей воды или пара за счет сжигания органического топлива.
Теплогенерирующие установки можно классифицировать по следующим
признакам:
отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и для технологического теплоснабжения; воды происходит непосредственно из тепловой сети.
Под тепловой схемой теплогенерирующей установки понимают графическое
изображение основного и вспомогательного оборудования установки, объединяемого линиями трубопроводов. Различают несколько видов тепловых схем:
основные трубопроводы;
трубопроводы с расположенной на них запорной и регулирующей арматурой;
аксонометрической проекции, указываются отметки расположения трубопроводов, их наклоны, арматура, крепления, размеры и т.д.).
Развернутую и рабочую тепловые схемы составляют лишь после разработки и расчета принципиальной тепловой схемы; на их основе выбирают оборудование теплогенерирующей установки.
При рассмотрении тепловых схем теплогенерирующих установок все
оборудование обычно делят на две категории: продувки, деаэраторы, насосы, баки, редукционные охладительные установки, химводоочистка и др.); вспомогательное (арматура, резервные насосы, вспомогательные трубопроводы и др.).
В соответствии с СНиП "Котельные установки" тепловые нагрузки при расчете и выборе оборудования теплогенерирующих установок должны определяться для трех характерных режимов:
наиболее холодную пятидневку;
наиболее холодный месяц;
расчетные параметры А.
Рассчитать принципиальную тепловую схему теплогенерирующей установки - это значит определить:
суммарную максимальную паро- или теплопроизводительность
теплогенерирующей установки;
Суммарная паро- или теплопроизводительность теплогенерирующей
установки определяется при указанных выше трех режимах ее работы. При этом под рабочей тепловой мощностью теплогенерирующей установки QPтгу или рабочей паропроизводительностью DPтгу понимают суммарную максимальную мощность по всем энергоносителям (пару и горячей воде) с учетом мощности на покрытие собственных нужд теплогенерирующей установки QCH и потерь (для водогрейной теплогенерирующей установки
и для паровой.
где Qtex, -Dtex - тепловая мощность или расход пара на технологические нужды;
Qob, Dob - тепловая мощность или расход пара на отопление и вентиляцию;
Qtb, Dtb - тепловая мощность или расход пара на горячее водоснабжение;
бсн, DCu - тепловая мощность или расход пара на собственные нужды;
бпотз Агот - потери тепловой мощности и пара в тепло-генерирующей установке.
При проектировании теплогенерирующей установки требуется знать, сколько и каких котлов необходимо установить. Выбор типа котлов зависит от вида нагрузки, места расположения теплогенерирующей установки, тепловой мощности потребителей, вида топлива и т.п. При чисто паровой нагрузке к установке принимаются паровые котлы, при чисто отопительной нагрузке к установке принимаются водогрейные котлы, при смешанной нагрузке применяется для удобства установка одновременно паровых и водогрейных котлов.
Количество и единичную тепловую мощность водогрейных котлов и
паропроизводительность паровых котлов, устанавливаемых в теплогенерирующей установке, следует определять по расчетной производительности котельной Qp.xry и -Ор.тгуэ используя формулы (1.1) и (1.2), проверяя при этом режим работы котлов для теплого летнего периода года.
Экономичная работа котлов зависит от их нагрузки и наблюдается при
номинальной (проектной) нагрузке котлов. Поэтому мощность и количество котлов необходимо выбирать таким образом, чтобы в отопительный период котлы имели нагрузки, близкие к номинальным. В случае выхода из строя наибольшего по производительности котла в теплогенерирующей установке первой категории оставшиеся котлы должны обеспечить требуемый отпуск тепла потребителям.
Следует отметить, что к потребителям теплоты первой категории относят тех, прекращение подачи теплоты которым может привести к опасности для жизни людей или значительному ущербу в народном хозяйстве страны. К потребителям теплоты второй категории относят остальных потребителей. Для теплогенерирующих установок, обеспечивающих тепловой энергией потребителей второй категории, отпуск теплоты не нормируется.
Для встроенных, пристроенных и крышных котельных следует предусматривать автоматизированные котлы полной заводской готовности.
В теплогенерирующей установке должна предусматриваться установка не
менее двух котлов, за исключением производственных теплогенерирующих
установок второй категории, в которых допускается установка одного котла.
Максимальное количество котлов, устанавливаемых в теплогенерирующей установке, должно определяться на основании технико-экономических расчетов теплогенерирующей установки.
Принципиальные тепловые схемы теплогенерирующих установок отображают протекающие в определенной последовательности тепловые процессы, связанные с трансформацией теплоносителя и исходной воды. При составлении схемы определяется все основное оборудование, необходимое для выработки теплоносителя заданных параметров, устанавливается взаимосвязь между элементами этого оборудования. На основе схемы производится тепловой расчет теплогенерирующей установки, составляются требуемые материальные и тепловые
балансы по отдельным статьям расхода и прихода вырабатываемого теплоносителя и исходной воды.
Производственно-отопительные ТГУ проектируются на базе промышленных и отопительных нагрузок, при этом потребителю производится отпуск пара и горячей воды на технологические нужды и горячей воды для покрытия отопительных нагрузок.
Принципиальная тепловая схема паровой производственно-отопительной ТГУ с закрытой системой теплоснабжения и котлами типа ДЕ, КЕ, ДКВР,
вырабатывающими насыщенный или слегка влажный пар при давлении 1,4 МПа, приведена на рис. 1.1.
Пар, вырабатываемый котельным агрегатом К1, через редукционную
охладительную установку К2, в которой происходит понижение давления пара (обычно до 0,7 МПа), направляется на технологические нужды на производство, на собственные нужды ТГУ, в сетевые подогреватели К5 на выработку теплоты для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. В редукционно-охладительной установке К2 при дросселировании получают перегретый пар, который затем увлажняют питательной водой до состояния сухого насыщенного.
Для предотвращения повышения концентрации солей в воде, циркулирующей в контуре парового котла К1, предусматривается "продувка", т.е. вывод части котловой воды с большим содержанием солей из контура котла. За счет этого мероприятия предотвращается образование накипи в котле. Продувочная вода выводится в расширитель непрерывной продувки Кб, где при пониженном давлении (около 0,15 МПа) она вскипает и отводится через подогреватель исходной воды К13 и барботёр К17 в канализацию.
Для восполнения потерь конденсата на производстве, потери воды с
"продувкой" и в тепловых сетях, внутренних потерь пара и др. в схему ТГУ
подается определенное количество исходной воды из водопровода.
Рис. 1.1. Принципиальная тепловая схема производственно отопительной
теплогенерирующей установки с закрытой системой теплоснабжения и паровыми котлами типа ДЕ и КЕ, работающими на насыщенном паре при давлении 1,4 МПа
Вода насосом исходной воды К12 подается в подогреватель исходной воды К13, где нагревается до 20-25 °С за счет теплоты, передаваемой в барботере от продувочной воды. Такая температура воды позволяет предотвратить конденсацию пара из воздуха и коррозию на внешних поверхностях труб и оборудования химводоочистки К15. После этого исходная вода подается во второй подогреватель исходной воды К14, обогреваемый паром. В установке химической очистки К15 происходит умягчение воды, т.е. удаление из нее солей жесткости, которые могут привести к образованию накипи в котле и тепловых сетях. Умягченная вода через подогреватели химически очищенной воды К16 и К8 и охладитель выпара КЗ направляется в деаэратор атмосферного типа К4, где при ее кипении из воды удаляются растворенные газы (02 и С02), вызывающие внутреннюю коррозию труб котла. В деаэратор К4 также поступает конденсат с производства после сетевых теплообменников К5. Для нагрева воды в деаэраторе до кипения в него подается пар после редукционной охладительной установки К2 и расширителя непрерывной продувки Кб. Выделившиеся в деаэраторе газы с небольшим количеством пара, который называют выпаром, направляют в теплообменник КЗ, в котором пар конденсируется и отдает тепло умягченной воде, а газы выбрасываются в атмосферу.
Умягченная вода после деаэратора питательным насосом К9 подается в
паровой котел К1 и к редукционной охладительной установке К2.
Для восполнения потерь сетевой воды в системе теплоснабжения имеется подпиточный насос К10. Перемещение воды в системе теплоснабжения осуществляется сетевым насосом К11. Требуемый температурный режим в ТГУ и системе теплоснабжения поддерживается с помощью перемычки и регулятора температуры К7.
При необходимости нагрева воды для технологических нужд в схему ТГУ
включается самостоятельная установка.
Для открытых систем теплоснабжения в тепловую схему ТГУ, изображенную на рис. 1.1, должны быть внесены изменения в соответствии с рис. 1.2.
В блоке химводоочистки обрабатываемая вода разделяется на два потока, как показано на рис. 1.2: в ХВО и поступающую в деаэратор К4 (рис. 1.1); умягчения в ХВО, подогреватель очищенной воды К20, и поступающую далее в деаэратор подпиточной воды К19 через охладитель выпара К18 и далее в бакаккумулятор К21. Из бака-аккумулятора вода подпиточным насосом К10 подается в тепловую сеть.
Рис. 1.2. Принципиальная схема блока химводоочистки для открытой системы теплоснабжения производственно-отопительной теплогенерирующей установки