Лекции Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий (2 курс лекций) - файл n1.doc

Лекции Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий (2 курс лекций)
скачать (114 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc114kb.01.06.2012 12:51скачать

n1.doc

Петрозаводский государственный университет

Вопросы (Источники и системы теплоснабжения, преподаватель - Любавская О.Н.)

  1. Классификация источников генерации тепла. По назначению, по размещению, по надёжности отпуска тепла потребителю.

  2. Расчёт и выбор оборудования КУ.

  3. Требования при проектировании котельных.

  4. Теплофикация от ТЭС.

  5. Принципиальная схема КЭС. Оборудование и работа.

  6. Принципиальная схема ТЭЦ.

  7. Расчётные показатели работы ТЭЦ. Основное оборудование ПТЭЦ. Источники теплоснабжения Карелии.

  8. Когенерация. Схема ГТУ.

  9. Тепловая схема производственно-отопительной котельной. Линия выработки и распределения пара.

  10. Тепловая схема производственно-отопительной котельной. Линия подпитки.

  11. Тепловая схема производственно-отопительной котельной. Линия сбора конденсата.

  12. Методология расчёта тепловой схемы производственной котельной.

  13. Тепловая схема котельной с водогрейными котлами.

  14. Рекомендации по работе водогрейной котельной.

  15. Рекомендации по проектированию котельной в блочно-модульном исполнении.


II Курс лекций за второе полугодие
Классификация источников генерации теплоты.

Источник – это котельная, комплекс оборудования, котельная установка (КУ).

КУ – это комплекс устройств, предназначенных для выработки тепловой энергии в виде горячей воды или пара.

Котельные установки по своему назначению в соответствие со СНиП II-35-76 «Котельные установки» классифицируются:

Котельные установки по размещению делятся на:

Котельные установки по надежности отпуска тепла потребителю делятся на две категории:

I категория – это установки, которые являются единственным источником тепла систем теплоснабжения (СТС) и обеспечивают потребителей I категории, не имеющих резервного источника тепла.

II категория – все остальные котельные установки.

Потребители тепла по надежности тепловых систем делятся на две категории:

I категория – это потребители, нарушение теплоснабжения которых связано с опасностью для жизни людей, со значительным ущербом, который может быть нанесен технологическому оборудованию, массовым браком продукции. Перечень потребителей I категории утверждают министерства и ведомства по согласованию с Госпланом и Госстроем.

II категория – остальные потребители.
Расчет и выбор оборудования котельных установок.

Тепловые нагрузки для расчета и выбора оборудования должны определяться для трех характерных режимов:

  1. максимальный зимний режим рассчитывается при средней температуре в наиболее холодную пятидневку;

  2. режим наиболее холодного месяца рассчитывается при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодный месяц;

  3. летний режим рассчитывается для температуры воздуха теплого периода.

Указанные расчетные температуры воздуха определяются в соответствии со СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

Расчетная производительность котельной определяется суммой максимальных часовых расходов на отопление, вентиляцию при максимально-зимнем режиме, расчетных расходов на ГВС, расчетных расходов тепла на технологические нужды. Кроме того при определении расчетной производительности учитывается расход на собственные нужды, теплопотери в установке, теплопотери в сетях.
Qобщ=Qот+Qвент+Qгвс+Qтн+Qс.н.+Qтпку+Qтпгс []

Количество и единичная производительность котлоагрегатов, устанавливаемые в котельной, определяют по расчетной по расчетной производительности котельной для максимально зимнего режима, при этом проверяя режим работы количества котлов для теплого периода года. В случае выхода из строя наибольшего по производительности котла в котельной I категории оставшиеся котлы должны обеспечить отпуск тепла

- на технологические нужды и вентиляцию, в количестве, определяемом минимально допустимыми нагрузками,

- на отопление, в количестве, определяемом для режима наиболее холодного месяца.

В случае выхода из строя одного котла в котельной II категории количество тепла, отпускаемого потребителю, не нормируется.

Максимальное количество котлов в котельной принимается на основе технико-экономических расчетов. Минимальное количество котлов – два. Для новой котельной рекомендуется устанавливать не более четырех котлов.

В котельных установках должны устанавливаться котлы заводского изготовления, применяя типовые компоновки серийновыпускаемых котлоагрегатов и современные модели вспомогательного оборудования. Целесообразно устанавливать в котельной однотипные котлы с одинаковой производительностью.
Требования при проектировании котельных.

Проектирование новых и реконструкция существующих котельных установок осуществляется в соответствии с утвержденными схемами теплоснабжения. При отсутствии этих схем проектирование допускается на основе технико-экономических обоснований (ТЭО).

Вид топлива для котельной определяется по согласованию с топливоснабжающими организациями в установленном порядке. При этом использование твердого и жидкого топлива на крышных КУ не допускается.

Современные котельные установки должны удовлетворять следующим требованиям:

- минимальные затраты на сооружения КУ,

-применяемое в КУ оборудование должно быть высокоэкономичным и безопасным в эксплуатации,

-все оборудование должно соответствовать требованиям по охране окружающей среды,

-для встроенных, пристроенных и крышных КУ следует применять автоматизированные котельные установки в полной заводской готовности,

-максимальная мощность встроенных котельных на жидком и газовообразном топливе до 3,5 МВт, на твердом – до 1,7МВт,

-отдельностоящие КУ следует размещать в центре тепловых нагрузок с учетом розы ветров,

-если требуется отпуск теплоты в виде пара, то котельну установку проектируют с паровыми котлами, в которых предусматривают установку паро-водяных подогревателей для отпуска горячей воды,

-если требуется пар и большое количество воды, то устанавливают и паровые, и водогрейные котлы,

-если требуется только горячая вода, то устанавливают только водогрейные котлы.
Требования к помещениям котельной.

В зависимости от климатических условий котельные установки подразделяются на:

Размеры помещения котельной определяются количеством количеством и габаритами размещаемого оборудования. Традиционно котлы располагаются фронтом по прямой линии перпендикулярно наружной стене, в которой есть окна.
Теплофикация от тепловых электрических станций (ТЭС).

Теплофикация: - В комбинированном технологическом процессе теплоэлектроцентрали, называемом теплофикацией, производят два вида энергии: электрическую и тепловую, в отличии от КЭС, в которой производят только электрическую энергию.

В современных ТЭЦ энергетические котлы готовят пар давлением до 300 атм и температурой до 600˚С, электрическая мощность до 1500МВт, тепловая мощность до 6000 МВт (5000 Гкал/час), при этом КПД достигает 70%, в отличии от КЭС, КПД которой до 40%. КЭС, как правило, работает на твердом топливе. Принцип работы заключается в том, что тепловая энергия перегретого пара, полученного в парогенераторе (в котле) преобразуется в паровой турбине в механическую энергию, которая в генераторе преобразуется в электрическую. Отработавший в турбине пар конденсируется. Для увеличения КПД турбины отработавший пар отправляется в конденсатор (теплообменник), в котором понижается давление (повышается вакуум) и понижается температура, а пар превращается в конденсат, который вновь возвращается в парогенератор. Это замкнутый технологический цикл.


  1. парогенератор (ПГ),

  2. паровая турбина,

  3. электрогенератор,

  4. преобразователь электроэнергии- трансформатор,

  5. конденсатор,

  6. конденсаторный насос,

  7. регенеративные отборы пара с турбиной,

  8. обессоливающая установка,

  9. подогреватель паро-водяной низкого давления (ПНД),

  10. деаэратор для

дегазации питательной

воды,

  1. питательный насос,

Рис.23. Принципиальная схема КЭС

  1. пароводяной подогреватель высокого давления (ПВД),

  2. блок химводоочистки (ХВО),




  1. водогрейный типовой котел (блок из нескольких котлов),

  2. блок пароводяных подогревателей сетевой

воды,


  1. потребители теплоты ЖКС,

  2. блок сетевых насосов,

  3. подпиточные насосы.



Рис.24. Принципиальная схема ТЭЦ.

На ТЭЦ комбинированное производство тепло- и электроэнергии способствует более экономичному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой на КЭС и тепловой энергией на котельной установке (КУ). На ТЭЦ используют как органическое топливо, так и ядерное (АТЭЦ).
Основное оборудование Петрозаводской ТЭЦ.

Общая электрическая мощность станции - 280 МВт.

Общая тепловая мощность станции – 689 Гкал/час.

  1. Три парогенератора марки БКЗ-420-140, производство Барнаульского котельного завода, 420 тонн/час, 140 атм (14 МПа);

  2. Турбина марки ПТ-60, электрическая мощность – 60МВт, тепловая мощность – 139 Гкал/час.

  3. Два турбоагрегата Т-110, суммарная электрическая мощность – 220 МВт, суммарная тепловая мощность – 350 Гкал/час.

  4. Два водогрейных котла марки КВГМ-100-150, производство Дорогобужского котельного завода, теплопроизводительность (тепловая мощность) 100Гкал/час, температура нагрева воды - 150˚С. Тепловая нагрузка на ТЭЦ неравномерна в течение года, поэтому часть тепла в период пиковых нагрузок вырабатывается (40-50%) пиковыми водогрейными котлами КВГМ-100-150.

Для эффективности работы ТЭЦ рассчитывается ряд показателей. Одним из главных является коэффициент теплофикации ТЭЦ – это доля тепла, отпускаемая основным энергетическим оборудованием при наибольшей нагрузке при общей максимальной нагрузке ТЭЦ.

?т=, где

Qтурб – часть тепловой нагрузки ТЭЦ, покрываемой теплотой пара из отборов турбины для нагрева сетевой воды в теплообменном аппарате,

Qмах – максимальная нагрузка ТЭЦ.

Значение ?т составляет0,4…0,7.
Источники теплоснабжения в Карелии.

В Республике Карелия:

Общая выработка энергии муниципальными котельными составляет 900 000 Гкал, работают котельные на твердом топливе: уголь, торф, щепа, биотопливо; на мазуте и газе.

Доля производства тепловой энергии в общем объеме распределяется следующим образом: ТЭИ-33%, районные – 18% (>116 МВт), квартальные – 23% (23-116 МВт), групповые – 17 (3,5-23 МВт), домовые – (<3,5 МВт).
Когенерация – комбинированный процесс одновременного производства тепла и электрической энергии внутри устройства, называемого когенерационной установкой (электростанцией) КЭ.

Такая установка представляет собой высокоэффективное использование первичного источника энергии – газа - для получения двух форм энергии: тепловой и электрической. Главное преимущество КЭ состоит в том, что преобразование энергии здесь происходит с большей эффективностью. Когенерационная установка состоит из газовой турбины генератора, системы отбора тепла и системы управления. Тепло отбирается из выхлопа масляного радиатора и охлаждающей жидкости. В среднем на 100 КВт электроэнергии потребитель получает 150 КВт тепловой энергии для нужд отопления и ГВС.

В настоящее время когенераторы используются на линии ТЭЦ (до 30МВт) – газопоршневая (газотурбинная) установка, работающая на природном газе, биогазе и т.д.

Газо-турбинная установка (ГТУ).



  1. компрессор для подачи воздуха в камеру сгорания;

  2. камера сгорания;

  3. газовая турбина;

  4. электрогенератор;


Рис.25. Схема газо-турбинной установки.



Рис.26. Схемы ГТУ - ТЭЦ.

  1. котел (утилизатор;

  2. газовый подогреватель сетевой воды;

  3. воздух;

  4. топливо;

  5. сетевая вода на входе;

  6. сетевая вода на выходе;

  7. дымосос



Тригенерация - это комбинированное производство электроэнергии, тепла и холода. При этом холод вырабатывается арсорбционной холодильной машиной, потребляющей не электрическую, а тепловую энергию. Тригенерация выгодна, поскольку дает возможность достаточно эффективно использовать утилизированное тепло не только зимой для отопления, но и летом для кондиционирования помещения или для технологических нужд.
Тепловая схема производственно-отопительной котельной с паровыми котлами.
Назначение: котельная вырабатывает пар на технологические нужды и на пароводяные сетевые подогреватели для нужд жилищно-коммунальной системы (отопление, вентиляция, ГВС).



Рис.27. Тепловая схема производственной котельной



  1. паровой котел,

  2. расширитель непрерывной продувки(против шлама),

  3. насос сырой воды,

  4. барбатер,

  5. охладитель непрерывной продувки,

  6. подогреватель сырой воды,

  7. блок ХВО,

  8. питательный насос,

  9. подпиточный насос,

  10. охладитель подпиточной воды,

  11. сетевой насос,

  12. охладитель конденсата,

  13. сетевой подогреватель,

  14. подогреватель химически-очищенной воды,

  15. охладитель выпара,

  16. атмосферный деаэратор,

  17. редукционно-охладительная установка РОУ.

Т1-подающий трубопровод ТС

Т2-обратный трубопровод ТС

Т3-трубопровод ГВС

Т4-циркуляционный трубопровод ГВС

Т92-трубопровод давления Р до 0,7 МПа

Т96- трубопровод давления Р до 0,2 МПа

Т97- трубопровод давления Р свыше 1,3 МПа

Т81-конденсатопровод общего назначения

В3-производственный водопровод

В6-трубопровод химически очищенной смягченной воды

В29- трубопровод питательной воды для подачи в котёл

В30- трубопровод подпиточной воды

В32- трубопровод непрерывной продувки

К13- трубопровод самотечной безнапорной канализации, для сливов и дренажей

ЕО-выпуск

Тепловая схема котельной установки включает три технологических цикла:

  1. Паровые котлы вырабатывают подогретый пар (Р=1,4 МПа, t= 250˚С). Пар от котлов идет техническим потребителям. Т97 – потребитель, который потребляет пар, и потребитель Т92 –на сетевые пароводяные подогреватели (на ЖСК).

  2. Линия подпитки – сырая вода, предварительно подогретая в двух последовательно установленных подогревателях, насосом подается в ХВО. После ХВО вода подогревается в двух пароводяных подогревателях и нагревается после очистки воды в деаэраторе, насосом направляется в котел.

  3. Сбор конденсата с производства (Т97, Т92) от пароводяных подогревателей.


Расчет тепловой схемы котельной выполняется для трех режимов: максимально-зимнего, наиболее холодного и летнего месяцев.

Расчетная мощность котельной установки определяется суммой мощностей, требующихся потребителям на технологические нужды, отопление, вентиляцию и ГВС при максимально-зимнем режиме. При определении мощности котельной установки должны учитываться мощности, расходуемые на собственные нужды КУ и покрытие потерь котельной и сетей.

Единичная мощность и число котлоагрегатов выбирается по расчетной мощности, определяемой для максимально-зимнего режима (резервные котлоагрегаты не устанавливаются). При выборе числа котлоагрегатов необходимо учитывать: при выходе из строя наиболее мощного котла, оставшиеся в работе котлы должны обеспечивать технические нужды КУ.

Методология расчета тепловой схемы котельной базируется на решении уравнений теплового и материального баланса, составленного для каждого элемента схемы. Увязка этих уравнений производится в конце расчета в зависимости от принятой схемы котельной установки. Если расхождение предварительно принятых в расчете величин с полученными в результате расчета превышает 3%, то расчет следует повторить, представив в качестве исходных данных полученные значения (полученные значения принятые вновь). В результате расчета выбираются к установке котлы с нагрузкой соответствующей максимально-зимнему режиму. Далее из справочника (или данных завода – изготовителя) составляется таблица технических характеристик котла.

Дымовая труба производственной котельной служит не для создания тяги, а для отвода продуктов сгорания на определенную высоту, при которой обеспечивается рассеивание вредных дымовых газов до допустимых санитарными нормами концентраций в зоне нахождения людей. За стандарт качества воздуха приняты предельно-допустимые концентрации (ПДК) различных токсических веществ в выбросах дымовых газов от котельной установки.

Определение высоты дымовой трубы ведется в соответствии с методикой и санитарными нормами СН369-74 (Расчет рассеивания вредных примесей в атмосфере).
Котельная с водогрейными котлами

Рис. 28. Тепловая схема котельной с водогрейными котлами
Т5 – трубопровод горячей воды, подающий воду для технологических процессов (собственных нужд),

Т6 - трубопровод горячей воды, обратный для технологических процессов.

  1. блок водогрейных котлов,

  2. сетевой насос,

  3. насос сырой воды,

  4. подогреватель сырой воды,

  5. блок ХВО,

  6. подпиточный насос,

  7. блок деаэрированной воды,

  8. охладитель деаэрированной воды,

  9. подогреватель химически очищенной воды,

  10. вакуумный деаэратор,

  11. охладитель выпара,

  12. рециркуляционный насос.


Рекомендации по работе тепловой схемы котельной с водогрейными котлами:


  1. Надежность и экономичность водогрейных котлов (ВК) зависит от постоянства расхода пропускаемой через них воды, который не должен снижаться относительно расхода, установленного заводом – изготовителем;

  2. Во избежании низкотемпературной и сернокислой коррозии металла со стороны дымовых газов температура воды на входе в котел должна быть не ниже 60-70˚С, а для пиковых водогрейных котлов на ТЭЦ не ниже 110˚С. Для повышения температуры воды на входе в котел устанавливается рециркуляционный насос;

  3. В водогрейных котельных установках (ВКУ) устанавливаются вакуумные деаэраторы, который работают при абсолютном давлении 0,03 МПа. Вакуум создается водоструйным эжектором. Выделяющийся пар выполняет работу по деаэрации и напрвляется в охладитель выпара. Температура воды после деаэратора составляет 70˚С. В ВКУ готовят перегретую воду по наиболее распространенным температурным графикам (130-70 или 150-70).


Рекомендации по проектированию отдельно-стоящих котельных установок в блочно-модульном исполнении:

  1. Расстояние от жилых и общественных зданий до КУ следует принимать по санитарным нормам допустимого уровня шума жилой застройки, от специальных складов – по специальным нормам, от промышленных зданий – по техническим условиям;

  2. Типовая модульная котельная установка включает в себя:

    • водогрейные котлы с газомазутными горелками,

    • водоподготовительную установку,

    • оборудование внутреннего газоснабжения с коммерческим узлом учета газа;

    • систему автоматического контроля загазованности;

    • насосную группу;

    • мембранный расширительный бак;

    • расходный бак химически очищенной воды;

    • узел учета тепловой энергии (теплосчетчики);

    • теплообменники;

    • оборудование КИПиА;

    • сигнализацию;

    • электроснабжение;

  3. В автоматической котельной управление котлами и оборудованием при нормальной работе не требует вмешательства оператора;

  4. Технические решения при проектировании котельных установок должны соответствовать экологическим, санитарно-гигиеническим и противопожарным требованиям;

  5. Требования по проектированию крышных котельных.

-контролировать и управлять работой котлов

-при отключении котла обеспечить работу насоса на 10-15 минут

-поддерживать заданную температуру теплоносителя на обратном трубопроводе за счет работы циркуляционного насоса, который препятствует возникновению низкотемпературной коррозии

-осуществлять подпитку системы при понижении давления теплоносителя при помощи подпиточного насоса

-обеспечивать системы вентиляции, отопления, ГВ теплоносителем в соответствии с температурным графиком

-котельная оборудуется световой и звуковой сигнализацией, которая срабатывает при утечке газа.

Петрозаводский государственный университет
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации