Введение. Общие сведения о теплофикации

Территория России обладает двумя принципиальными особенностями: северным расположением (низкой средней температурой воздуха) и огромной сухопутной протяженностью. В вязи этим для организации рационального энергоснабжения страны особенно большое значение имеет теплофикация, являющаяся наиболее совершенным технологическим способом производства электрической и тепловой энергии и одним из основных путей снижения расхода топлива на выработку указанных видов энергии. Под термином «Теплофикация» понимается энергоснабжение на базе комбинированной, т.е. совместной, выработки электрической и тепловой энергии в одной энергетической установке.

Основной энергетический эффект теплофикации заключается в замене теплоты, вырабатываемой при раздельной схеме энергоснабжения в котельных, отработавшей теплотой, отведенной из теплосилового цикла электростанции, благодаря чему на ТЭС ликвидируется бесполезный отвод теплоты в окружающую среду при превращении химической энергии в электрическую энергию. Развитие комбинированной выработки является одним из основных путей повышения тепловой экономичности энергетического производства в России.

При теплофикации реализуется два основных принципа:

1. Комбинированное (совместное) производство электрической и тепловой энергии, осуществляемое на ТЭЦ;

2. Централизация теплоснабжения, т.е. передача теплоты от одного или нескольких источников, работающих на одну тепловую сеть, многочисленным тепловым потребителям.

Несмотря на дополнительные потери энергии в тепловых сетях, централизация в теплоснабжении может обеспечить экономию топлива за счет:

- утилизации теплоты от промышленных технологических (включая крупные ГРЭС) установок;

- боле высокого КПД крупных промышленных и районных котельных, а также мощных котельных установок крупных ТЭЦ по сравнению мелкими местными котельными, работающими на неквалифицированных низкокалорийных и многозольных видах твердого топлива;

- более рациональной загрузки источников теплоты с различной эффективностью при работе этих источников на одну сеть.

Отечественная теплофикация базируется на районных ТЭЦ общего пользования и на промышленных ТЭЦ в составе предприятий, от которых теплота отпускается как промышленным предприятиям, так и расположенным поблизости городам и населенным пунктам. Для удовлетворения отопительно-вентиляционной и бытовой нагрузки жилых и общественных зданий, а также промышленных предприятий используется главным образом горячая вода. Применение горячей воды в качестве теплоносителя позволяет использовать для теплоснабжения теплоту отработавшего пара низкого давления, что повышает эффективность теплофикации благодаря увеличению удельной выработки электрической энергии на базе теплового потребления.

Тепловая экономичность ТЭЦ улучшается при повышении начальных параметров пара, снижении давления пара в отборах турбин, применении многоступенчатого подогрева сетевой воды, увеличении числа часов использования тепловой мощности отборов, ограничении доли конденсационной выработки электрической энергии на ТЭЦ.

Улучшению экономических показателей способствуют укрупнение ТЭЦ, увеличение единичной мощности котельных и турбинных агрегатов, блочная компоновка оборудования, а также применение дешевых водогрейных котлов и паровых котлов низкого давления для покрытия кратковременных пиков сезонной и технологической тепловой нагрузки и резервирования теплоснабжения. Использование в системах централизованного теплоснабжения водогрейных и паровых котлов большой мощности на первых этапах развития теплофикационных систем дает в ряде случаев выигрыш в капиталовложениях, позволяя с минимальными затратами на сооружение источников теплоты централизовать теплоснабжение до ввода в действие мощной ТЭЦ. После ввода в действие ТЭЦ указанные выше котлы используются для покрытия пиковой части тепловой нагрузки и резервирования теплоснабжения.

Важным звеном теплофикационной системы являются тепловые сети, по которым теплота транспортируется от источников теплоснабжения до тепловых потребителей.

Начальные затраты на сооружение теплофикационных систем, а также эксплуатационные расходы на транспорт и распределение теплоты непосредственно зависят от удельного расхода сетевой воды на единицу тепловой нагрузки системы.

Известны следующие основные пути снижения удельного расхода сетевой воды:

а) повышение расчетной температуры в подающих трубопроводах до экономически оправданного уровня;

б) снижение температуры сетевой воды в обратных трубопроводах, т.е. более глубокое использование энтальпии теплоносителя в теплоиспользующих установках у потребителей за счет: повсеместного внедрения местного автоматического регулирования всех видов тепловых нагрузок последовательного включения теплопотребляющих установок, которые могут использовать теплоноситель различного потенциала (например, отопление и горячее водоснабжение), экономически оправданного увеличения поверхностей нагрева теплоиспользующих установок у потребителей и других мероприятий, включая организационно-экономические (например, введение стимулирующих тарифов);

в) применение в открытых системах теплоснабжения при благоприятных условиях однотрубной (однонаправленной) схемы транспорта теплоты.