SD.01 Izvori i sistemi snabdevanja toplotom industrijskih preduzeća

PREDMET. Opskrba toplinom industrijska preduzeća i drumskog transporta.

PLAN PREDAVANJA. 1. Klasifikacija i perspektive razvoja sistema za snabdevanje toplotom.

2. Vrste sistema grijanja.

3. Potrošnja toplote u sistemima za snabdevanje toplotom.

4. Efikasnost u korišćenju energetskih resursa.

5. Načini poboljšanja efikasnosti sistema

snabdevanje toplotom.

6. Procjena troškova za reprodukciju energije.

Opskrba toplinom industrijskih preduzeća - opskrba toplinom uz pomoć nosača topline za grijanje, ventilaciju, sisteme za opskrbu toplom vodom industrijske zgrade i potrošači tehnologije.

Sistem za snabdevanje toplotom - skup uređaja koji su izvori toplote, toplotne mreže, sistemi distribucije i korišćenja (pretplatnički ulazi i potrošači toplote).

Kogeneracija - daljinsko grijanje zasnovano na kombinovanoj proizvodnji električne i toplotne energije

1. Klasifikacija i perspektive razvoja sistema za snabdevanje toplotom

Intenziviranje korišćenja energetskih resursa u našoj zemlji praćeno je povećanjem potrošnje toplotne energije u industrijskim preduzećima u različitim sektorima nacionalne privrede, koja trenutno čini oko 56% ukupnog bilansa zemlje.

Opskrba toplinom u nekim slučajevima ima ukupne troškove koji prelaze 50% ukupnih troškova proizvodnje. Često se određuju ne toliko troškovima utrošenih energetskih resursa, već odgovarajućim sistemima za opskrbu toplinom.

Sistemi za snabdevanje toplotom kreiraju se uzimajući u obzir vrstu i parametre nosača toplote, maksimalnu satu potrošnju toplote, promene u potrošnji toplote tokom vremena (tokom dana, godine), a takođe i uzimajući u obzir način na koji nosilac toplote koristi potrošači.

U sistemima za snabdevanje toplotom koriste se sledeći izvori toplote: CHPP, KES, kotlarnice (centralizovani sistemi); grupne (za grupu preduzeća, stambene jedinice) i individualne kotlarnice; NPP, ATES, SEU, kao i geotermalnih izvora para i voda; sekundarni energetski resursi (posebno u metalurškim, staklarskim, cementnim i drugim preduzećima gde preovlađuju visokotemperaturni procesi).

Opskrba toplinom je karakteristika kućnog snabdijevanja toplinom. Snabdijevanje toplotom iz svih TE u našoj zemlji obezbjeđuje oko 40% toplotne energije koja se troši u industriji i komunalnom sektoru. Na novim domaćim kogeneracijama ugrađuju se kogeneracijske turbinske jedinice agregatnog kapaciteta do 250 MW, stvaraju se preduslovi za razvoj toplotnih mreža u kojima će se kao toplota koristiti pregrijana voda temperature 440 - 470 K. nosilac.

ACHP takođe doprinose daljem razvoju daljinskog grejanja (posebno u evropskom delu zemlje) dok se bave pitanja životne sredine. Izgradnja CHP postrojenja je ekonomski izvodljiva ako toplinsko opterećenje prelazi 6.000 GJ/h. U ovim uslovima mogu se koristiti serijski reaktori. Za manje kapacitete preporučljivo je koristiti nuklearne kotlove za grijanje.

U zavisnosti od vrste nosača toplote, sistemi za snabdevanje toplotom se dele na vodene sisteme (uglavnom za snabdevanje toplotom sezonskih potrošača toplote i vruća voda) i pare (uglavnom za opskrbu procesnom toplinom, kada je potreban visokotemperaturni nosač topline). Određivanje vrste, parametara i potrebne količine nosača topline koji se isporučuje potrošačima topline u pravilu je multivarijatan zadatak koji se rješava u sklopu optimizacije strukture i parametara opće šeme poduzeća, uzimajući u obzir generalizirane tehničke i ekonomske pokazatelje ( obično date troškove), kao i sanitarne i protivpožarne norme.

Praksa opskrbe toplinom pokazala je niz prednosti vode kao nosača topline u odnosu na paru: temperatura vode u sistemima za opskrbu toplotom varira u velikoj mjeri (300 - 470 K), toplina se potpunije koristi u kogeneracijama, nema kondenzata. gubici, manje se gubi toplota u mrežama, nosač toplote ima kapacitet skladištenja toplote. Istovremeno, sistemi za grijanje vode imaju sljedeće nedostatke: potrebna je značajna potrošnja električne energije za pumpanje vode; postoji mogućnost curenja vode iz sistema tokom nesreće; velika gustina rashladne tečnosti i kruta hidraulička veza između delova sistema uzrokuju mogućnost mehaničkog oštećenja sistema u slučaju prekoračenja dozvoljenog pritiska; temperatura vode može biti niža od postavke procesa.

Para ima konstantan pritisak od 0,2 - 4 MPa i odgovarajuću (za zasićenu paru) temperaturu, kao i veliku (nekoliko puta) specifičnu entalpiju u odnosu na vodu. Prilikom odabira pare ili vode kao nosača topline, uzima se u obzir sljedeće. Pri transportu pare dolazi do velikih gubitaka pritiska i toplote parni sistemi su svrsishodni u radijusu od 6-15 km, a sistemi za grijanje vode imaju domet od 30-60 km. Rad proširenih cjevovoda pare je vrlo težak (potreba sakupljanja i pumpanja kondenzata itd.). Osim toga, parni sistemi imaju veće jedinične troškove za izgradnju parnih cjevovoda, parnih kotlova, komunikacija i operativnih troškova u odnosu na sisteme za grijanje vode.

Područje primjene kao rashladnog sredstva za vrući zrak (ili njegove mješavine s produktima sagorijevanja goriva) ograničeno je na neke tehnološke instalacije, na primjer, sušare, kao i ventilacijske i klimatizacijske sisteme. Udaljenost na kojoj se preporučuje transport vrućeg zraka kao nosača topline ne prelazi 70-80 m.

Da biste pojednostavili i smanjili troškove cjevovoda u sistemima za opskrbu toplinom, preporučljivo je koristiti jednu vrstu rashladnog sredstva.

2. Vrste sistema grijanja

AT nacionalna ekonomija zemlje koriste značajan broj različitih vrsta sistema grijanja. Prema načinu opskrbe rashladnom tekućinom, sistemi za opskrbu toplinom dijele se na zatvorene, u kojima se rashladna tekućina ne troši i ne uzima iz mreže, već se koristi samo za prijenos topline, i otvorene, u kojima je rashladna tekućina potpuno ili djelomično preuzeti iz mreže od strane potrošača.

Zatvorene vodovodne sisteme karakteriše stabilnost kvaliteta toplotnog nosača koji se isporučuje potrošaču (kvalitet vode kao nosioca toplote odgovara u ovim sistemima kvalitetu vode iz slavine); jednostavnost sanitarne kontrole toplovodnih instalacija i kontrola nepropusnosti sistema. Nedostaci ovakvih sistema uključuju složenost opreme i rada inputa do potrošača; korozija cijevi zbog prodiranja nedeaerirane vode iz slavine, mogućnost stvaranja kamenca u cijevima.

U otvorenim sistemima grijanja vode mogu se koristiti jednocijevne sheme s niskopotencijalnim izvorima topline; imaju više visoka izdržljivost ulazna oprema do potrošača. Nedostaci sistema otvorenih voda uključuju potrebu za povećanjem kapaciteta postrojenja za prečišćavanje vode, izračunatih da kompenzuju protok vode koja se uzima iz sistema; nestabilnost sanitarnih pokazatelja vode, komplikovanost sanitarne kontrole i kontrole nepropusnosti sistema.

Ovisno o broju cjevovoda (toplovoda) koji prenose rashladnu tekućinu u jednom smjeru, razlikuju se jednocijevni i višecijevni sistemi za opskrbu toplinom. Konkretno, sistemi za grijanje vode dijele se na jedno-, dvo-, tro- i višecijevne, a prema minimalni broj cijevi mogu biti otvoreni jednocijevni sistem i zatvoreni dvocevni sistem.

Rice. 1. Šeme sistema za snabdevanje toplotom:

a - jednostepeni; b - dvostepeni; 1 - mreža za grijanje; 2 - mrežna pumpa; 3 - grijač za grijanje; 4 - vršni kotao; 5 - lokalno grijanje; 6 - centralno grijanje

Prema broju paralelnih parovoda parni sistemi su jednocevni i dvocevni. U prvom slučaju, para pod istim pritiskom se dovode do potrošača kroz zajednički parni cjevovod, koji omogućava opskrbu toplinom ako termičko opterećenje ostaje konstantan tokom cijele godine i prekidi u opskrbi parom su prihvatljivi. Kod dvocevnih sistema neophodno je neprekinuto snabdevanje pretplatnika parom različitih pritisaka pod promenljivim termičkim opterećenjima.

Prema načinu obezbeđivanja toplotne energije sistemi mogu biti jednostepeni i višestepeni (sl. 1). U jednostepenim šemama, potrošači toplote su povezani direktno na toplotne mreže / korišćenjem lokalnih ili pojedinačnih toplotnih tačaka 5. U višestepenim shemama, centralno 6 toplotnih (ili regulacionih i distributivnih) tačaka se postavlja između izvora toplote i potrošača. Ove tačke su dizajnirane da računaju i regulišu potrošnju toplote, njenu distribuciju lokalni sistemi potrošača i pripremu rashladnog sredstva sa potrebnim parametrima. Opremljeni su grijačima, pumpama, armaturom, instrumentacijom. Osim toga, kondenzat se ponekad čisti i pumpa na takvim mjestima. Prednost se daje shemama sa centralnim grijanjem / opslužujućim grupama zgrada 5 (Sl. 2).

Kod višestepenih sistema za snabdevanje toplotom troškovi njihove izgradnje, rada i održavanja su značajno smanjeni zbog smanjenja (u odnosu na jednostepene sisteme) broja lokalnih grejača, pumpi, regulatora temperature itd.

Sistemi za snabdevanje toplotom igraju značajnu ulogu u normalnom funkcionisanju industrijskih preduzeća. Imaju niz specifičnih karakteristika. Dvocijevni zatvoreni vodovodni sistemi za opskrbu toplom vodom sa bojlerom (slika 3, a) široko su rasprostranjeni u opskrbi toplinom homogenih potrošača (grijanje, ventilacijski sistemi koji rade u istim režimima itd.). Voda se dovodnim cjevovodom 2 šalje potrošačima grijanja, grije voda iz česme u izmenjivaču toplote 5 i nakon hlađenja po povratni cevovod 1 ulazi u CHP ili kotlarnicu. Zagrijana voda iz slavine dovode se do potrošača kroz slavine 4 i u akumulator 3 zagrijane vode, dizajniran da izgladi fluktuacije u protoku vode.

AT otvoreni sistemi opskrba toplotom (Sl. 3, b) za opskrbu toplom vodom, voda se direktno koristi, potpuno iscrpljena (odzračiva, omekšana) u CHPP, u vezi s tim sistemi za obradu i kontrolu vode postaju složeniji, njihova cijena raste. Voda unutra dvocevni sistem Opskrba toplom vodom sa cirkulacijskom linijom (iz CHP ili kotlovnice) se napaja kroz toplovod 2, a povrat - kroz toplovod 1. Voda ulazi u mikser 6 kroz cev, a iz njega u akumulator 3 i kroz slavine 4 za grijanje potrošača. Da bi se isključila mogućnost prodiranja vode iz dovodnog cjevovoda 2 direktno u povratni toplovod 1 kroz cijev 8, a nepovratni ventil 7.

U shemi opskrbe toplinom parom s povratom kondenzata (slika 4), para iz CHP ili kotlovnice se dovodi kroz parovod 2 do potrošača grijanja 3 i kondenzira. Kondenzat preko posebnog uređaja-zamka kondenzata 4 (obezbeđuje prolaz samo kondenzata) ulazi u rezervoar 5, iz kojeg se preko cevi 1 kondenzatnom pumpom 6 vraća u izvor toplote. Ako je pritisak u parovodu niži od potrebnog od strane tehnoloških potrošača, onda se u nekim slučajevima ispostavi da jeste efektivna primena kompresor 7.

Rice. 2. Šema sistema za snabdevanje toplotom sa centralnim grejnom tačkom:

1 - centralno grijanje; 2- fiksna podrška; 3 - mreža za grijanje;

4 – Kompenzator u obliku slova U; 5 - zgrada

Rice. 3. Dvocijevni sistem vode opskrba toplom vodom:

a - zatvoren bojlerom; b - otvoren

Rice. Slika 4. Parna šema opskrbe toplinom. 5. Šema opskrbe toplinom sa ejektorom

Kondenzat se ne smije vraćati u izvor topline, već ga koristiti potrošač. Shema toplinske mreže u takvim slučajevima je pojednostavljena, međutim, u TE ili u kotlovnici postoji nedostatak kondenzata, što zahtijeva dodatne troškove za uklanjanje. Sistem za snabdevanje toplom vodom može imati mlazni grejač (slika 5). voda iz česme preko voda 2 se dovodi do grejača 3 i dalje do ekspanzione posude-akumulatora 4. Para ulazi u isti rezervoar iz parovoda 1 preko ventila 6, čime se obezbeđuje dodatno zagrevanje vode tokom mjehurića pare. Iz rezervoara 4 voda se usmjerava na potrošače topline 5.

Toplinske sheme sistema za opskrbu toplinom razvijaju se uzimajući u obzir zahtjeve proizvodne tehnologije, uz najpotpunije korištenje topline i sigurnosti okruženje.

3. Potrošnja toplote u sistemima za snabdevanje toplotom

Grafikoni potrošnje energije. Električna energija je najuniverzalniji energent koji zahtijeva određivanje najefikasnijeg područja njegove primjene. Pored tehničkih i ekonomskih faktora, potrebno je uzeti u obzir i socijalne i ekonomske faktore.

Ukupna potrošnja energije AT za analizirani vremenski period (npr. godinu dana) (u smislu konvencionalnog goriva) se približno određuje kao zbir

V \u003d E + Q + V n, (1)

gdje E– potrošnja električne energije; Q– potrošnja toplotne energije; V n– potrošnja goriva koje se koristi direktno u tehnološkim procesima.

Strukturu potrošnje energije karakteriše niz koeficijenata koji su razne kombinacije omjera količina uključenih u bilans (1). Dakle, potrošnju električne energije karakterizira koeficijent električne energije b = E / W (u MWh / t), električno gorivo b ethn = E / W n (u MWh / t) ili toplotno električno b te = Q / E [ u GJ / ( MWh)]. Približno bte i bethn imaju sljedeće vrijednosti: za industriju (u cjelini) bte = 9,29; b etn = 0,84; za mašinstvo 9,84 i 1,07; za Prehrambena industrija– 32,2 i 0,47.

Struktura potrošnje električne energije, pak, određena je zbrojem

E \u003d E dv + E oni + E osv, (2)

gdje je E dn, E tech i E osv - energija, respektivno, koja se koristi za motore, tehnološke procese (elektrotermiju, zavarivanje, itd.) i rasvjetu.

Ako uvedemo oznaku k dv = E dv /E, k tech = E tech /E, k st = E st /E, tada će suma (2) poprimiti oblik k dv + k tech + k st =1,

gdje su k dv, k oni, k osv koeficijenti električne snage, elektrotehnološke i električne rasvjete, respektivno.

Vrijednosti ovih koeficijenata odražavaju stepen razvijenosti elektrifikacije. Dakle, ako je na početku prvog petogodišnjeg plana k dv = 0,83, k tech = 0,02 i k st = 0,15, onda se trenutno k dv smanjio za više od 1,5 puta, a k tech povećao za više od 15 puta.

Potrošnja toplotne energije u industriji iznosi oko 27% ukupne potrošnje energenata, a goriva 44%.

Potrošnja topline za grijanje i ventilaciju utvrđuje se zbrajanjem proizvoda satne potrošnje topline na različitim vanjskim temperaturama i trajanja ovih temperatura, što se može naći iz referentnih tabela. Treba napomenuti da je količina toplote Q za grijanje i ventilaciju, pod jednakim uvjetima, približno linearno ovisi o temperaturi T n spoljni vazduh (slika 6, a). Potrošnja toplote Qg.v za opskrbu kućnom toplom vodom industrijskih, stambenih i drugih zgrada, na primjer, prosječan dnevni (u kJ/h), određen je omjerom

Qg.v = a× m× cin(Tg-Tx), (4)

gdje je a stopa potrošnje tople vode, koja se uzima u skladu s normama SNiP-a; m - broj jedinica kojima je norma dodijeljena (broj ljudi, itd.); od do - specifična toplota voda, kJ/(kg×K); T x i T g - temperatura hladne (česme) i tople vode, K.

Analiza karakteristika potrošnje toplotne energije od strane različitih preduzeća je neophodno stanje pravilan izbor i proračun izvora toplote, kao i određivanje načina rada sistema za snabdevanje toplotom.

Vizuelni prikaz potrošnje topline dat je grafovima ovisnosti potrošnje topline o vremenu. Takvi rasporedi se izrađuju kako za pojedinačne zgrade tako i za područja opskrbe toplinom u cjelini. Analiza efikasnosti sistema za snabdevanje toplotom obično se vrši na osnovu godišnjeg plana ukupno opterećenje, koji se gradi zbrajanjem dnevnih grafikona potrošnje toplinske energije.

Na grafikonu promjene toplinskog opterećenja Q od vremena t(Sl. 6.6) područje 01234 odgovara potrošnji topline Q str za ceo period t0, dakle Q str= . Površina pravokutnika sa osnovom t vr jednaka je površini ispod krive, ima visinu koja odgovara prosječnom toplinskom opterećenju Q cf= /t o. Konstruisanjem pravougaonika jednake površine sa visinom QmOh utvrđuje se broj sati korištenja maksimalnog toplinskog opterećenja tmax. Stav Qmsjekira/Qcp naziva se koeficijent satne neujednačenosti potrošnje toplote u određenom vremenskom periodu t0.

Rice. 6. Grafikoni promjena toplotnog opterećenja:

a - ovisnost ukupne potrošnje topline Q od temperature T n vanjskog zraka; b - promjena toplotnog opterećenja Q u vremenu t; c - dnevni grafikon promjene potrošnje toplotne energije Q pr tokom dvosmjenskog rada industrijskog preduzeća; d - dnevni raspored sa vrlo neujednačenom potrošnjom toplote

Količina utrošene topline u proizvodne svrhe Q pr(Sl. 6, c), određena je sumom

Q pp \u003d Q 0 +qPP, (5)

gdje Q0- potrošnja toplote, koja ne zavisi od količine izlaza; q str- specifična potrošnja toplote (po jedinici proizvodnje); P- količina proizvodnje.

Kriva 1 odgovara promjeni satne potrošnje topline, horizontala 2 određuje prosječnu satu potrošnju topline po danu.

U nekim industrijskim preduzećima dnevni raspored potrošnje toplotne energije je veoma neujednačen (slika 6, d) i karakteriše ga maksimalna količina potrošnje toplote Qg.vmOh i prosječno dnevno Q m.w.cp.

Dnevni grafikoni potrošnje toplinske energije grade se na osnovu proračuna korištenjem normativnih podataka o specifičnoj potrošnji topline za tehnološke svrhe ili generalizacije rezultata ispitivanja opreme koja troši toplinu.

Određivanje toplotnih opterećenja potrebnih za proračun potrošnje goriva, rješavanje problema poboljšanja tehničko-ekonomske efikasnosti opreme i sistema za opskrbu toplinom u velikoj mjeri su povezani sa analizom godišnjih grafova toplotnog opterećenja građenih hronološkim redoslijedom, na primjer, po mjesecima ili u opadajućem red. Dakle, godišnji uslovni raspored integrisane potrošnje toplote od strane preduzeća koje ima sopstvenu kotlarnicu (slika 7), u zavisnosti od trajanja spoljne temperature T n omogućava određivanje troškova toplote i goriva, postavljanje potrebnog broja i snage kotlova itd.

Rice. 7. Godišnji raspored potrošnje toplotne energije Q od strane preduzeća:

(Q od, Q in i Q do. in - satna potrošnja toplote, respektivno, za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju; (Q tp, Q t.t.v i Q s.b - prosječna satna potrošnja topline, respektivno, za tehnološke potrebe u vidu pare, tople vode i za sanitarne potrebe; T n od - temperatura početka (kraja) period grijanja

Potrošnja toplote u sistemima za snabdevanje toplotom mora biti poznata prilikom njihovog projektovanja, izgradnje i regulacije, kao i prilikom puštanja u rad i rada. U ove svrhe najčešće se koristi maksimalna satna potrošnja topline, određena poznatom projektnom temperaturom za grijanje i maksimalna opterećenja tehnološku potrošnju (vrijednost ove potrošnje je osnova za određivanje ostatka potrošnje toplinske energije), prosječnu satu potrošnju topline najhladnijeg mjeseca u godini, što je neophodno za provjeru ispravnosti izbora snage, količine opreme i izvor topline, prosječna satna potrošnja topline grijnog perioda i godine.

Neujednačenost potrošnje toplote, koja negativno utiče na tehničke i ekonomske performanse sistema za snabdevanje toplotom, može se izgladiti bilo organizovanim merama (na primer, promena rasporeda smena) ili korišćenjem akumulatora toplote. Godišnje krive grijanja omogućavaju vam da postavite vrijeme početka i zaustavljanja mrežne pumpe, izaberite period za gašenje delova toplovodne mreže za ispiranje, proveru, popravku itd.

Da bi se povećala efikasnost sistema za snabdevanje toplotom, vrši se automatska regulacija njihovog rada, a vrednosti podesivih parametara koji odgovaraju najekonomičnijim radnim uslovima sistema određuju se pomoću posebnih temperaturnih grafikona.

4. Energetska efikasnost

Efikasnost korišćenja energetskih resursa obično se procenjuje ukupnom efikasnošću

KPI \u003d h p h m.tr h p.e h g h p h i,

gdje je h p - efikasnost u fazi dobijanja energetskih resursa; h m.tr - efikasnost u glavnom transportu; h p.e - efikasnost u prenosu energije; h g - efikasnost u proizvodnji energije; h p - efikasnost u distribuciji energije; h i - efikasnost pri korišćenju energije.

Pored KPI-a koristi se i energetska efikasnost pojedinih instalacija i procesa, koja predstavlja odnos količine energije korisno utrošene u instalaciji (procesu) prema količini isporučene energije.

Najrealniji način povećanja KPI (trenutno KPI » 30%) povezan je sa povećanjem efikasnosti korištenja energije. Na primjer, s povećanjem udjela potrošnje električne energije u industrijska tehnologija stvaraju se preduslovi za povećanje KPI vezanih za mehanizaciju i automatizaciju proizvodnje, uz razvoj novih tehnološkim procesima.

Ušteda goriva u daljinskom grijanju u odnosu na opskrbu toplinom iz kotlarnica se dešava ako

(h k h s.k.)/(h k.s h s.t.)< 1,

gdje h do - neto efikasnost kotlovnica; h s.k - termička efikasnost mreže kada se toplota isporučuje iz kotlarnica, h s.k = 0,92 ¸ 0,96 kada se toplota isporučuje iz kotlarnica i h s.k to = 0,98 ¸ 1 kada se toplota isporučuje iz lokalnih kotlarnica; h k.s - efikasnost kotlovske elektrane, uzimajući u obzir gubitke u parnim cjevovodima između kotlarnice i strojarnice, h k.s = 0,82 ¸ 0,88 pri radu na čvrsto gorivo i h k.s = 0,88 ¸ 0,92 pri radu na gas ili tekuće gorivo; h s.t = 0,9 ¸ 0,95 - efikasnost toplotne mreže kada se toplota isporučuje iz CHP.

Varijantni proračuni efikasnosti sistema za snabdevanje toplotom provode se na računaru kako bi se izabralo optimalno rešenje. Kao rezultat takvih proračuna, utvrđuje se izvor topline i sastav opreme instalacija, vrsta goriva, shema opskrbe toplinom (otvorena, zatvorena itd.), kao i izvodljivost eliminacije pojedinačnog kotla. kuće (ako ih ima u okolini).

Prilikom izvođenja takvih tehničko-ekonomskih proračuna, lista i karakteristike tehnički izvodljivih opcija, lista početnih podataka (potrošnja topline, načini potrošnje, trajanje perioda potrošnje topline, kapacitet predložene kotlovnice, broj osoblja za servisiranje toplinske energije sistem snabdevanja, vrstu i potrošnju goriva, uslove snabdevanja gorivom itd.) ). Procjenjuju se veličine kapitalnih ulaganja K, godišnji operativni troškovi E, utvrđeni troškovima goriva, energije utrošene za vlastite potrebe, platama osoblja za održavanje, troškovima amortizacije, popravki itd. ) ) košta 3, čije poređenje otkriva najviše ekonomična opcija, i

3 \u003d E + E n K,

gdje E n- normativni koeficijent efikasnosti kapitalnih ulaganja (obično 0,12). Često 3, E i To utvrđeno u hiljadama rubalja godišnje.

Izbor jedne ili druge varijante sistema za snabdevanje toplotom treba izvršiti samo ako su uporedivi. Tipično, uslovi za uporedivost su obim i kvalitet proizvoda, pouzdanost sistema, bezbednost i uslovi životne sredine. Ako se ovi uslovi razlikuju, tada se prilikom izračunavanja sadašnjih troškova uzimaju u obzir dodatni troškovi potrebni za postizanje takvih uslova. Na primjer, ako se poredi i opcije za stvaranje sistema za snabdevanje toplotom sa postrojenja za tretman, osiguravajući smanjenje koncentracije štetne emisije do maksimalno dozvoljenih vrijednosti, zatim smanjeni troškovi za i-ro opcija

3 = E n K i + Ei+ E nDKi + DEi,

gdje DKi i DEi- odnosno dodatni kapitalni troškovi, tekući (operativni) troškovi neophodni za postizanje cilja.

Kao indikator uporedne ekonomske efikasnosti kapitalnih ulaganja obično se uzima minimum smanjenih troškova.

5. Načini poboljšanja efikasnosti sistema za snabdevanje toplotom

Razvoj opskrbe toplinom podrazumijeva dalje širenje centralizovani sistemi, provođenje mjera za uštedu goriva, poboljšanje opreme za grijanje i načina njenog korištenja, optimizacija distribucije proizvodnje topline između izvora, uvođenje automatizovanih sistema upravljanja grijaćim mjestima. Povećanje ekonomičnosti i efikasnosti snabdijevanja potrošača toplinom iz kogeneracijskih toplana podrazumijeva povećanje jediničnog kapaciteta blokova, kao i poboljšanje i pojednostavljenje kogeneracijskih šema.

Unapređenje centralnih kotlarnica povezano je sa zamjenom opreme raznih tipova (parni i vrelovodni kotlovi) sa jednom jedinicom toplane koja obezbjeđuje istovremeno ispuštanje pare i tople vode, čime se značajno smanjuje trošak proizvedene toplotne energije i pojednostavljuje sistem za snabdevanje toplotom.

Opskrba toplinom iz parnoturbinskih CHP postrojenja karakteriziraju ograničenja maksimalna temperatura rashladne tečnosti (oko 470K), pa je razvoj visokotemperaturnih sistema grijanja relevantan. Dakle, sistem, čija je šema prikazana na Sl. 8 je dizajniran za proizvodnju pregrijane pare s temperaturom većom od 770K. Za dobijanje pare koristi se kotao 3 u čiju peć se usmeravaju izduvni gasovi iz gasne turbine 1. Para daje toplotu u bloku 5, a kondenzat se pumpom 4 vraća u kotao. Električnu energiju proizvodi generator 2. Moguće je implementirati šeme koje obezbjeđuju dovod izduvnih gasova iz gasne turbine na temperaturama do 1770K direktno u tehnološke instalacije.

Efikasnost snabdijevanja toplinom može se značajno poboljšati razvojem energetske tehnologije i korištenjem sekundarnih energetskih resursa. Jedan od načina povećanja efikasnosti sistema za snabdevanje toplotom je smanjenje gubitaka toplote u toplotnim mrežama, koji čine oko 9% oslobođene toplote. Samo poboljšanjem toplotne izolacije ovi gubici se mogu smanjiti na oko 2%. Svaki procenat smanjenja gubitaka je ekvivalentan uštedi ekvivalenta goriva u iznosu od 2-4 miliona tona.

Za uštedu topline potrebno je poboljšati rad potrošača topline, što uključuje poboljšanje toplinske izolacije, otklanjanje curenja koja dovode do gubitka pare i vode, te uvođenje shema koje osiguravaju maksimalan povrat kondenzata. Osim toga, značajan efekat se postiže povećanjem stepena povrata topline u tehnološkim procesima, upotrebom kombinovanih procesa, razvojem tehnoloških procesa koji koriste toplinu iz nuklearnih reaktora, te razvojem sistema za korištenje sekundarnih energetskih resursa.

Da bi se osigurala ušteda toplotne i drugih energetskih resursa u industrijskim preduzećima, sastavljaju se energetski bilansi, organizuje obračun i regulacija (prema potrošačima) potrošnje toplotne energije i izrađuju planovi organizaciono-tehničkih mjera za uštedu energetskih resursa.

Neophodan je i razvoj novih obnovljivih izvora energije. Tako će se potrošnja organskog i nuklearnog goriva za grijanje, klimatizaciju, opskrbu toplom vodom postepeno smanjivati ​​zbog razvoja solarnih instalacija za grijanje i skladištenje (solarni bojleri se masovno proizvode u našoj zemlji). Za regione zemlje kao što su Daleki sever, Kamčatka, srednja Azija, Krim, sjeveroistok, preporučljivo je koristiti geotermalne izvore topline za grijanje i opskrbu toplom vodom.

Značajne uštede su obezbeđene kvalitativnom regulacijom potrošnje toplote u svim fazama proizvodnje (za pojedinačne tehnološke instalacije, radionice, preduzeće u celini) uz uspostavljanje tehnički opravdanih progresivnih normi za utrošak energetskih resursa.

6. Procjena troškova za reprodukciju energije

Troškovi društveno neophodnog rada za reprodukciju energije, kao i svih vrsta goriva, opreme i drugih sredstava za proizvodnju u količinama i omjerima potrebnim za reprodukciju energije, odražavaju se u energetskim tarifama. Njihovi glavni elementi su ukupni troškovi proizvodnje energije i profit.

Trošak energije formira se uzimajući u obzir troškove ne samo za proizvodnju, već i za prijenos i distribuciju energije, uzimajući u obzir broj sati korištenja instalirani kapacitet i troškovi održavanja rezerve snage na stanicama i sistemima. Postoje posebne metode za izračunavanje troškova toplotne energije. Na primjer, njegova vrijednost S S k za autonomne kotlarnice određuje se kao zbir

0,143 / (h k 4,19) C t Q g + aK k + mZ cp Q p + S pr , (6)

gdje je h to - efikasnost kotlarnice; C t - cijena standardnog goriva za 1 tonu; Q g - godišnja proizvodnja toplote kotlarnice, GJ; K k - kapitalna ulaganja u kotlarnicu, hiljada rubalja; m je koeficijent osoblja, 1/GJ; W cf - prosječni godišnji fond plate, rub./1; Q p - procijenjena satna produktivnost kotlarnice, GJ/h; S pr - ostali troškovi, rub.

Trošak proizvodnje jedinice topline u ovom slučaju

S tj. = S S k /Q g Zbog razlike u troškovima pojedinačnih energetskih sistema, tarife se razlikuju po zonama ili regionima i razlikuju se po kvalitetu energije, koji je uglavnom određen parametrima rashladne tečnosti. U obzir se uzima i zahtjev za potpuni povrat kondenzata u CHP, trošak korišćene vode.

Prilikom obračuna potrošene toplotne energije obično se koristi jednokratna tarifa, koja određuje iznos naknade proporcionalan količini potrošene energije prema omjeru T t \u003d u t Q,

gdje je u t stopa plaćanja po jedinici količine topline; Q je količina potrošene topline.

Stope plaćanja se razlikuju po elektroenergetskim sistemima, osim toga, za svaki elektroenergetski sistem - za toplu vodu i paru određene parametre. Tarife se utvrđuju na osnovu 100% povrata kondenzata. Svaki potrošač, u skladu sa prirodom proizvodnje, određuje stopu povrata kondenzata i njegovu kvalitetu.

Sistemi daljinsko grijanje važne su karike u energetskoj ekonomiji i inženjerske opreme gradova i industrijskih područja. Na pouzdanost, kvalitet i isplativost gradskog toplotnog snabdijevanja značajno utiče organizaciona struktura rada CG u ovim gradovima.

Izbor optimalne strukture određuje se posebno za svaki grad (industrijsku zonu) u zavisnosti od obima CG, kao i specifikacije ovaj sistem.

Najcelishodnije je objedinjeno upravljanje daljinskim grejanjem: izvorima toplote, magistralnim i distributivnim toplotnim mrežama. Rad toplotnih instalacija i sistema, po pravilu, treba da obavljaju njihovi vlasnici (potrošači) samostalno ili uz pomoć specijalizovanih preduzeća.

Moguće je da će energetska organizacija obavljati i funkcije upravljanja instalacijama koje koriste toplinu za potrošače. Ali to bi trebalo biti provedeno pod posebnim ugovorom s potrošačem. Istovremeno, energetska organizacija će pružati usluge snabdijevanja toplotom, a ne prodavati toplotnu energiju, tj. Predmet ugovora o snabdijevanju toplotnom energijom između elektroenergetske organizacije i potrošača biće obezbjeđivanje udobnosti u grijanim prostorijama i temperature tople vode u slavinama propisane sanitarnim propisima, bez obzira na količinu toplinske energije koju troši potrošač.

U ovom slučaju, procesi proizvodnje, transporta, distribucije toplotne energije i njeno snabdevanje potrošačima biće pod jedinstvenim tehničkim, organizacionim i ekonomskim upravljanjem jedne energetske organizacije. Ovakav oblik organizovanja rada sistema daljinskog grejanja omogućava smanjenje troškova administrativnog upravljanja i rada sistema daljinskog grejanja u celini, eliminiše „odeljenske particije“ u tehnološki objedinjenom sistemu snabdevanja toplotom i značajno povećava njegovu upravljivost.

Za rad gradskih magistralnih i distributivnih toplovodnih mreža formiraju se specijalizovana preduzeća „Toplotne mreže“ („Teploset“) koja mogu biti deo energetskih sistema (AD-energos) koji upravljaju TE, ili kao deo opština nadležnih za snabdijevanje gradova toplotom.

U super velikom DH (kapacitet, na primjer, više od 1000 Gcal/h), moguće je razdvojiti gradske toplinske mreže između AO-energo i općina: glavne toplinske mreže su dodijeljene AO-energo, a distributivne mreže - općinama . Međutim, ovakvo organizaciono rješenje zahtijeva jasno tehnološko strukturiranje CG sa stvaranjem tehnoloških upravljačkih jedinica i komercijalnim mjerenjem toplotne energije i nosača toplote na granicama prenosa toplotnog nosača od jednog preduzeća do drugog.

Jedan od glavnih zadataka koje preduzeća "Toplotnih mreža" moraju da reše je organizacija rada sistema daljinskog grejanja u celini uz koordinaciju delovanja osoblja izvora toplote, sopstvenog osoblja i osoblja potrošači.

Preduzeće "Teploset" mora osigurati isporuku nosača toplote sa određenim (fiksiranim u ugovorima o snabdijevanju toplotom) parametrima ( temperatura i pritisak) na sučeljima sa potrošačima toplote. Istovremeno, izvori toplote moraju da obezbede parametre toplotnog nosača na izlaznim kolektorima koje postavlja dispečer Toplotne mreže, a osoblje Toplotne mreže - odgovarajuće parametre toplotnog nosača na interfejsima sa potrošačima.

Količina rashladne tekućine (i, posljedično, topline) koja se uzima iz mreže grijanja ovisi o potražnji za toplinom od strane potrošača. Istovremeno, potrošači su dužni da se pridržavaju režima izbora (potrošnje) toplotne energije i nosača toplote iz sistema centralnog grejanja: da ne dozvole da protok toplotnog nosača prekorači ugovorene vrednosti i da hladi nosilac toplote u iznosu koji nije manji od onoga koji je naveden u ugovoru o isporuci toplote. Samo u tom slučaju će svi potrošači topline moći osigurati pouzdano i kvalitetno snabdijevanje toplinom (naravno, u skladu sa normalnim stanjem instalacija koje koriste toplinu). Svako ozbiljnije kršenje načina isporuke i upotrebe rashladnog sredstva dovest će do poremećaja u opskrbi potrošača toplinom. Štaviše, ove prekršaje u opskrbi toplinskom energijom često imaju disciplinirani potrošači koji se pridržavaju uputa Mreže za grijanje. To je zbog činjenice da manje kvalificirani i manje disciplinirani potrošači krše režime potrošnje topline: prekomjerno koriste nosač topline iznad ugovorenih vrijednosti, preopterećujući toplinsku mrežu, ali ne uzimaju toplinsku energiju od nosača topline u potpunosti (oni vratite nosač toplote u izvor toplote sa temperaturom višom od predviđene ugovorom).

Kao rezultat poremećaja u režimima potrošnje toplinske energije, raspoloživi pritisci u toplinskoj mreži se smanjuju, a ako je izvor topline termoelektrana, smanjuje se njena toplinska efikasnost, jer se smanjuje obim proizvodnje električne energije za potrošnju toplinske energije.

Navedeno naglašava značajnu ulogu osoblja Teploseta ne samo u opskrbi toplinom potrošača priključenih na servisiranu mrežu, već i u povećanju efikasnosti rada TE i daljinskog grijanja u cjelini. tehnički rad elektrane i mreže”, „Propisi o sigurnosti za održavanje toplotnih mreža”, Pravila Gosgortechnadzora Ruske Federacije, drugi regulatorni i tehnički dokumenti koji su na snazi ​​u elektroenergetskom kompleksu zemlje, u komunalnoj i industrijskoj energiji.

Na sl. 42 prikazuje primjer organizacijske strukture poduzeća Toplotne mreže. Glavna proizvodna jedinica Toplovodne mreže je mrežni distrikt, čije osoblje obično osigurava rad toplovodnih mreža i daljinskog grejanja iz jednog (u rijetki slučajevi dva izvora toplote.

Mrežni distrikti upravljaju toplotnim mrežama na bilansu (vlasništvu) Teplosetija, nadziru toplotne mreže na bilansu drugih preduzeća, na primer preduzeća - potrošača na veliko (preprodavaca), a takođe obezbeđuju režime rada servisiranih sistema daljinskog grejanja distribucijom nosilac toplote između potrošača u skladu sa ugovorima o snabdevanju toplotom i uputstvima dispečerske službe „Teploseti“. Zadatak mrežnog okruga uključuje i rješavanje niza problema vezanih za prodaju toplinske energije, organiziranje komercijalnog obračuna toplinske energije i nosača topline od svojih potrošača, određivanje količina ove topline i nosača topline za plaćanje od strane potrošača itd.

Dispečerska služba (DS) toplovodne mreže je stvorena kako bi osigurala koordiniran rad svih dijelova CG.U zavisnosti od obima CG, CG može imati različitu strukturu: mali sistemi- jednostepeni, au velikim sistemima - dvostepeni, koji se sastoje od centralnog kontrolnog tornja (CDP) i distriktnih kontrolnih tornjeva (RDP).

Da bi uspješno obavljale svoje funkcije, kontrolne sobe (DP) moraju stalno primati informacije o parametrima rashladne tekućine na karakterističnim tačkama sistema centralnog grijanja: na izvorima topline, na crpnim podstanicama, u čvornim komorama mreže i velikim potrošači. Ove karakteristične tačke nalaze se na znatnoj udaljenosti od DP. Stoga se za prikupljanje informacija koriste telemetrijski alati putem komunikacijskih kanala gradske telefonske mreže i (ili) putem posebnih kablovskih linija. Ovi komunikacijski kanali se koriste ne samo za telemetriju, već i za daljinsko upravljanje odvojeni elementi DH (npr. pumpne podstanice, važne uklopne tačke u mreži, itd.).

Automatizovani sistemi dispečerske kontrole (ASCS) kao deo automatizovani sistem menadžment preduzeća (ASUP). Izgradnja automatizovanog sistema upravljanja u svakom preduzeću je individualni zadatak, jer ne postoje dva identična sistema centralnog grejanja i dva identična preduzeća Teploset. Istovremeno, postoji mnogo zajedničkog u rješavanju ovog problema od strane različitih preduzeća. Stoga, kao preporuke, mogu se koristiti „Osnovne odredbe za stvaranje automatizovanih sistema upravljanja za preduzeća „toplotne mreže“ (ACS-Teplo-set”), koje je razvio i odobrio RAO UES Rusije.

Uz pomoć ASDU-a, osoblje DS preduzeća Teploset obavlja mnoge važne poslove za rad CG, kao što su: razvoj i optimizacija režima snabdevanja toplotom iz TE i kotlarnica i kontrola njihove implementacije; razvoj i optimizacija hidrauličkih i termičkih režima rada toplovodnih mreža i kontrola njihove implementacije; daljinsko upravljanje i upravljanje opremom crpnih podstanica, velikih komutacionih čvorova u mreži, interlock veza, drenažnih crpnih stanica itd. upravljanje operacijama za otkrivanje i lokalizaciju oštećenja na mrežama grijanja i mrežnoj opremi; koordinaciju rada i upravljanje operativnim djelovanjem osoblja izvora topline, mrežnih površina i potrošača topline u normalnim i vanrednim situacijama.

Gore je navedeno da bi se izvršilo više efikasan rad Za održavanje režima rada centrale, zadatak mrežnih okruga uključuje i distribuciju nosača toplote između potrošača i kontrolu nad načinima njegove potrošnje. Mrežni distrikt rješava ovaj problem zajedno sa DC-om.

Da bi se održala visoka operativna pouzdanost mreža grijanja i mrežne opreme, popravak toplotnih cjevovoda i opreme treba izvršiti na vrijeme. Popravka se vrši na osnovu rezultata kontinuiranog praćenja i dijagnostike uz korištenje savremenih dijagnostičkih alata. Manje popravke obično obezbjeđuje područje mreže. Veće popravke vezane za povlačenje toplovoda na popravke u unaprijed zakazano vrijeme izvode specijalizirani izvođači ili vlastite servisne radionice, ako su obim radovi na popravci dovoljni su za stalno opterećenje osoblja za održavanje tokom cijele godine.

važno mjesto u radu "Teploseta" je organizacija hitnih popravki toplotnih mreža. Gore je navedeno da trenutno stanje toplotnih cjevovoda u većini ruskih centrala nije dovoljno pouzdano. Nisu isključeni slučajevi kada u periodu niskih vanjskih temperatura može doći do kvara toplotnih cjevovoda prestankom opskrbe toplotnim potrošačima. Stoga se ova okolnost mora uzeti u obzir. U većini velikih preduzeća Teploseta kreiraju se usluge hitnog oporavka (AVS). Zadatak ABC-a uključuje otklanjanje oštećenja na toplovodima u što je brže moguće u bliskoj saradnji sa mrežnim područjem i DC-ovima.

Za rješavanje postavljenih zadataka ABC mora biti opremljen odgovarajućom mehanizacijom (vozila, bageri, podizne mašine i mehanizmi, te pokretne jedinice za zavarivanje i dr., uključujući opremu male mehanizacije).

Rukovanje vozilima, mašinama i mehanizmima vrši služba mehanizacije, ako ova funkcija nije centralizovana u AO-Energo.

Teploset upravlja velikim brojem električne opreme: velike i male elektromotori u pumpnim prostorijama i drenažne podstanice, u čvornim komorama, na GTS, u transformatoru i (ili) distributivnih trafostanica hranjenje pumpne stanice, puno rasvjete i druge elektro opreme. Za njen rad formira se elektro servis (radionica).

Za rad sistema automatizacije, komunikacije i automatizovanog upravljanja, organizaciju tehnološkog upravljanja i komercijalnog merenja toplotne energije i nosača toplote u područjima mreže i kod potrošača, formiraju se odgovarajući sektori: služba automatizacije i merenja, služba automatizovanog sistema upravljanja.

Njihove strukture zavise od obima opreme koja se servisira i organizacije.Važan zadatak u radu Teploseta je analiza rezultata preduzeća, uključujući računovodstvo i analizu štete, razvijanje mjera za poboljšanje rada, korištenje nove opreme, obučavanje osoblje u efektivnim metodama rada, razviti odgovarajuće normativni dokumenti(uputstva za rad sa određenim vrstama opreme i sl.). Navedene poslove u "Teplosetima" rješava proizvodno-tehnički odjel (služba).

Pored tehničkih usluga u "Teplosetu", kao iu svakom industrijskom preduzeću, postoje i ekonomske i pomoćne službe (planski, ekonomski i finansijski odeljenje(i), računovodstvo, služba snabdevanja itd.).

Svi odjeli Toplomreže moraju raditi usklađeno u skladu sa propisima za svaki od njih kako bi se eliminisalo dupliranje u radu i, obrnuto, ne bi ostavilo važno područje rada za neodgovorne izvođače. Poslove koordinacije rada tehničkih službi obavlja glavni inženjer, a preduzeća u cjelini - direktor.

"Teploset" u velikoj meri utiče na pouzdanost i kvalitet snabdevanja toplotnom energijom brojnih potrošača grada. Zbog toga je neophodan aktivan rad Toplomreže sa gradskim službama i preduzećima nadležnim za snabdevanje grada toplotom, kao i sa industrijskim potrošačima koji su priključeni na toplovodne mreže u ovom sistemu daljinskog grejanja.

Ništa manje važan je rad "Teploseta" sa izvorima toplote: termoelektranama, kotlarnicama, izvorima otpadne toplote iz industrijskih preduzeća itd. da koordiniraju svoj rad u tehnološkom sistemu centralnog grijanja grada.

test pitanja

1. Šta se podrazumeva pod nesrećom, a šta pod kvarom sistema za snabdevanje toplotom?

2. Napišite formulu za određivanje vremena potrebnog za otklanjanje oštećenja glavnog toplovoda.

3. Zašto minimalni prečnik magistralnog voda, počevši od kojeg je neophodna sistemska rezervacija dovoda toplote, zavisi od koeficijenta akumulacije grejanih zgrada i udaljenosti između sekcijskih ventila? Dajte proračunsku jednačinu za određivanje ovog promjera.

4. Na čemu se zasniva metoda sekcije? hidraulička ispitivanja mreže za identifikaciju područja zahvaćenih korozijom?

5. Koji su glavni načini za poboljšanje pouzdanosti sistema za grijanje vode.

6. Navedite metode za otkrivanje i otklanjanje praznina i curenja u toplotnim mrežama.

7. Navedite glavne tipove hidraulički i termički ispitivanje toplotnih mreža.

1. Sokolov E.Ya. Opskrba toplinom i toplinske mreže. M: Energoizdat, 1982. 360s.

2. Safronov A.P. Zbirka zadataka o toplotnim i toplotnim mrežama. - M: Energoatomizdat, 1985. - 230 str.

Bibliografija

Glavni:

1. Podešavanje i rad mreže za grijanje vode. Referentna knjiga / Manyuk V.I., Kaplinsky Ya.I., Khizh E.B. itd. M: Stroyizdat., 1988. – 359s

2. Sokolov E.Ya. Opskrba toplinom i toplinske mreže. M: Energoizdat, 1982. 360s.

3. Safronov A.P. Zbirka zadataka o toplotnim i toplotnim mrežama. - M: Energoatomizdat, 1985. - 230s.

Dodatno:

4. Lyamin A.A., Skvortsov A.A., Projektovanje i proračun konstrukcija toplotnih mreža. M: Stroyizdat., 1965. - 296s.

5. Opskrba toplinom / Kozin V.E. itd. M: Viša škola., 1980. - 408s.

6. Šubin E.P. Glavna pitanja projektovanja gradskih sistema za snabdevanje toplotom. M: Energija, 1979 - 359s.

Planovi izvođenja seminarske (praktične) nastave

Tema 1. Energetska efikasnost grijanja.

Proračun efikasnosti korištenja kombinovane proizvodnje električne energije u odnosu na odvojenu. Definicija specifična potrošnja goriva u odvojenoj i kombinovanoj proizvodnji toplotne i električne energije, kao i apsolutnu i specifičnu ekonomičnost goriva.

Tema 2 Potrošnja toplote

Određivanje specifičnih toplotnih gubitaka i proračuna toplotnih gubitaka i oslobađanja toplote u proizvodnim radnjama. Određivanje procijenjene i godišnje potrebe za toplinom za grijanje. Izrada rasporeda za otpuštanje topline za grijanje. Određivanje procijenjene količine topline za ventilaciju i opskrbu toplom vodom. Zgrada godišnji raspored termičko opterećenje.

Tema 3. Sistemi centralizovanog snabdevanja parom i toplotom industrijskih preduzeća

Proračun skladišnog kapaciteta cjevovoda sistema za opskrbu toplinom

Tema 4. Načini upravljanja opskrbom toplinom u sistemima za opskrbu toplinom

Proračun i crtanje temperature vode i protoka rashladne tečnosti sa kvalitativnom i kvalitativno-kvantitativnom regulacijom toplotnih opterećenja.

Tema 5. Performanse hidraulički proračun tranzitni i razgranati toplovodi. Konstrukcija pijezometrijskog grafa.

Tema 6. Oprema za grijanje CHPP

Proračun i izbor opreme za grijanje i toplinske mreže.

Tema 7. Tehnički i ekonomski proračuni sistema za snabdevanje toplotom

Metodologija tehničko-ekonomskog proračuna.

Tema 8. Rad toplotnih mreža

Proračun i izbor opreme za mrežnu toplanu kogeneracije.

 

Opskrba toplinom preduzeća određena je projektnim zadatkom i može biti iz gradske toplovodne mreže ili fabričke kotlarnice.

Toplotna energija preduzeća naftna industrija vrši se iz kotlarnica, gdje je ugrađeno oko 7000 kotlova. Kao gorivo se uglavnom koriste prateći naftni gas, lož ulje i sirova nafta. Toplotna energija koristi se za grijanje, termičku obradu rezervoara u svrhu intenziviranja proizvodnje nafte, deparatizaciju cijevi itd. Uz kotlovnice, procesne peći postrojenja za preradu ulja veliki su potrošači goriva.

Prilikom projektovanja toplotnog snabdevanja preduzeća iz TE, u cilju poboljšanja energetskih performansi sistema, treba nastojati da se smanje parametri rashladne tečnosti (u granicama koje dozvoljava tehnologija), kao i da se para zameni toplom vodom. .

Izvori snabdevanja preduzeća toplotom su i tehnološke instalacije sa kotlovima na otpadnu toplotu.

Regulacija automatizovanog sistema za snabdevanje toplotom preduzeća mora se izvršiti u tri faze.

Kotlovnice za proizvodnju i grijanje treba da osiguraju nesmetano i kvalitetno snabdijevanje toplinom poduzeća i potrošača u stambeno-komunalnom sektoru. Povećanje pouzdanosti i efikasnosti opskrbe toplinom u velikoj mjeri ovisi o kvaliteti rada kotlovskih jedinica i racionalno dizajniranoj toplinskoj shemi kotlovnice. Kotlovska industrija, nastala u godinama sovjetske vlasti, za koju rade naučno-istraživački instituti i specijalizirana kotlovska postrojenja, osigurava proizvodnju modernih kotlovskih jedinica neophodnih za SSSR i njihov izvoz u inozemstvo.

Čini se da je efikasnije koristiti grijanu industrijsku vodu za opskrbu toplinom poduzeća, radnog kampa i poljoprivrednih potrošača.

Određena je lokacija tvorničke CHP opšta šema opskrba električnom energijom i toplinom poduzeća, kao nesretna lokacija može dovesti do produžavanja i poskupljenja električnih i toplinskih komunikacija. Približavanje CHP električnim opterećenjima može u nekim slučajevima (za srednja preduzeća ili za određena područja velikih preduzeća) omogućiti napuštanje unutrašnjih vodova NO kV, ostavljajući ih samo za priključke na elektroenergetski sistem.

Prilikom postavljanja kotlovnice koja služi kao izvor toplinske energije za preduzeće i stambeni prostor, nastoji se postaviti bliže centru toplinskih opterećenja, uzimajući u obzir smjer preovlađujućih vjetrova (ruža vjetrova), lokaciju stambenih površina, zelenih površina, terena, nivoa podzemne vode, izvori vodosnabdijevanja, mogućnost stvaranja deponija pepela i šljake i niz drugih okolnosti regulisanih relevantnim građevinskim i drugim normativima i pravilima, kao i mogućnost daljeg proširenja za predviđeni period razvoja područja. Istovremeno stvaraju mogućnost povezivanja postojećih ili u izgradnji kotlarnica i toplotnih mreža u drugim prostorima sa projektovanom kotlovnicom.

Lokacija CHPP mora biti usklađena sa opštom šemom napajanja i toplotne energije preduzeća.

Postavljanje vlastite termoelektrane mora biti usklađeno s općom shemom napajanja i toplinske energije poduzeća, jer neuspješna lokacija termoelektrane može dovesti do produžavanja i povećanja troškova električnih i toplinskih komunikacija. Približavanje CHP-a električnim opterećenjima može u nekim slučajevima (za srednja preduzeća ili za određene oblasti velikih preduzeća) omogućiti napuštanje unutarfabričkih vodova od 220 kV, ostavljajući ih samo za priključke na elektroenergetski sistem.

Lokacija postrojenja CHP mora biti usklađena s općom shemom napajanja i toplinske energije poduzeća, jer neuspješna lokacija može dovesti do proširenja i povećanja troškova električnih i toplinskih komunikacija. Približavanje CHP-a električnim opterećenjima može u nekim slučajevima (za srednja preduzeća ili za određene oblasti velikih preduzeća) omogućiti napuštanje 110 kV unutarfabričkih vodova, ostavljajući ih samo za priključke na elektroenergetski sistem.

Vodena para je glavna rashladna tečnost koja se koristi u termoelektranama i za snabdevanje preduzeća toplotom. Uređaj u kojem se proizvodi para naziva se parni kotao. Princip rada parni kotlovi razmatra u posebnom poglavlju.

Postoji nekoliko osnovnih načina pretvaranja hemijske energije goriva u električnu: 1) direktna konverzija (El/baterijska lampa), 2) bezmašinska konverzija toplote dobijene sagorevanjem goriva (uz pomoć termoelemenata), 3) višestepena konverzija energije uz pomoć. termalni motor.

Ovaj višestepeni proces temeljna je osnova za rad modernih elektrana. Pošto ovi procesi nisu idealni, svaki korak transformacije je praćen gubitkom energije. 70% svjetske energetske industrije čine moćne termoelektrane s parnim turbinama kao toplinskim motorom. Rad parnoturbinskih stanica zasniva se na Rankineovom ciklusu za vodu i vodu. par.

Na kritičnoj tački razlika između ppm kipuće vode i suhe pare nestaje.

Rad TE se sastoji od niza tehnoloških ciklusa koji se odvijaju u seriji i paralelno unutar glavne zgrade elektrane. 1. Gorivo - pepeo - šljaka. Gorivo se doprema željeznicom do skladišta uglja. Zimi se gorivo nalazi u "plastenicima". Istovar vagona - vagona dampera, ulazi u trakaste transportere, zatim u skladište, trakasti transporteri prvog lifta do pretovarne jedinice - separacija uglja, sitan ugalj se propušta, krupni se drobi. Ugalj ulazi glavna zgrada do gornjeg sprata međuprostorije, ugalj se prenosi u bunkere sirovog uglja. Odatle u mlin (3 vrste: brzi, srednje brzi i niski). Ugalj se melje do prašnjavog stanja. Dovodi se vrući zrak, čestice se upuhuju u separator, krupne čestice se jače odbacuju i padaju u mlin. Ugljena prašina iz ciklona se sipa u bunker za ugljenu prašinu. Ugljena prašina se transporterima dovodi do gorionika, a vrući vazduh se dovodi do gorionika koji tu prašinu usisava. Ispirač dima za čišćenje - dimnjak (za uklanjanje produkata izgaranja u gornje slojeve atmosfere). 2. Vazduh je proizvod sagorevanja. Zrak se uzima iz gornjeg dijela kotlarnice ljeti, au srednjem dijelu zimi. Dio zraka se šalje u mlin, gdje služi za transport ugljene prašine, a drugi dio u gorionik za sagorijevanje prašine. Vazduh nakon ciklona se uduvava u peć kao sekundarno puhanje. 3. Radni fluid je voda - para. Para se dovodi do visokog pritiska. Dovodi se u turbinu, glavni tok se širi od početnog pritiska do konačnog, izduvna para ulazi u kondenzator, a rečna voda se pumpa kroz kućište. Kondenzat se uzima napojnom pumpom, napojna voda do 25°C ulazi u kotao. Voda zagrijana parom se dovodi u ekonomajzere parnog kotla, gdje se zagrijava do tačke ključanja, ulazi u bubanj, cirkulira kroz cijevni sistem kotla, isparava, suha zasićena para se pregrijava u pregrijaču iznad temperature zasićenja. Pregrijana para se vraća u turbinu. 4. Tehnička voda. Izvor je obalna crpna stanica koja se nalazi na obalama rijeke ili jezera. Obalne pumpe dovode vodu u kondenzatore turbinske hale kroz dva tlačna voda. Zagrijana voda, prvo kroz tlačne cijevi, a zatim kroz drenažni kanal, vraća se do izvora. Dio zagrijane tehničke vode ulazi u HVO, gdje se koristi za pripremu dopuna parnih kotlova i sistema grijanja, a dio vode ide u hidraulični sistem za uklanjanje pepela. 5. Električni ciklus. Turbina rotira rotor elektro/generatora, kat. je DC magnet. ukrstiti tri namotaja. Postoji trofazna naizmjenična struja. Napon 6-10 kV. Transformator - rezervoar napunjen uljem, u mački. postavlja se jaram iz magnetnog kola. Ispostavilo se da je struja visokog napona, kat. ide na gume za sopstvene potrebe.

Izbor početnih parametara pare na IES-u iu kotlarnici.

Povećanje početnih parametara dovodi do uštede goriva zbog povećanja efikasnosti, ali povećava cijenu elektrane, jer su jači čelik skuplji. Maksimalna temperatura ciklusa je ograničena otpornošću čelika na toplinu. Obični konstrukcijski čelik na temperaturi od 450 ° C počinje plastično deformirati (teći) pri konstantnom naponu, osim toga, na visokom. temperatura, struktura metala se pogoršava.

Ako je odabrana maksimalna temperatura ciklusa, tada se početni tlak određuje pomoću posebne dijagrame, jer s povećanjem početnog pritiska pri konstantnoj početnoj temperaturi, toplotna efikasnost ciklusa prvo raste, dostiže max, a zatim počinje da opada.

Početni parametri pare takođe utiču na njen konačni sadržaj vlage. Parne turbine mogu raditi s krajnjom granicom suhoće od 13%. S većom vrijednošću, stopa erozije lopatica neprihvatljivo se povećava.

Promjena efikasnosti parne elektrane i konačnog sadržaja vlage pare u zavisnosti od početnog pritiska i početne temperature.

Iz grafikona se vidi da se za datu toplinsku otpornost čelika na početnoj temperaturi ne bira termodinamički optimalan početni tlak, već niža vrijednost iz uvjeta dopuštenog konačnog sadržaja vlage.

Povećanje početnih parametara pare je uvijek ekonomski izvodljivo.

Povećanje početnih parametara pare u elektrani u cilju povećanja efikasnosti proizvodnje električne energije praćeno je naglim smanjenjem specifične potrošnje goriva, unatoč višestrukom povećanju cijene čelika. Ako se cijena ugljičnog čelika uzme kao 1, onda je niskolegirani čelik 25, perlit je 5, perlit-feritni je 10.

Vakuum u kondenzatoru zavisi od temperature rashladne vode, njenog protoka i dimenzija rashladne površine kondenzata. Produbljivanje vakuuma zahtijeva značajno povećanje veličine kondenzatora, veličine i cijene turbine, te povećanje cijene tehničkog VSN sistema. Optimalna vrijednost vakuumske uštede je 0,03-0,04 ata po el/st. Smanjenje temperature kondenzacije za samo 5°C (pritisak sa 0,032 na 0,024 atm) dovodi do povećanja efikasnosti za 1%, budući da je konačna temperatura u kond-re ujedno i prosječna termodinamička temperatura izlaza.

Regenerativno grijanje napojne vode u termoelektranama.

U jednostavnom Rankineovom ciklusu, toplota izvora se troši na zagrijavanje, isparavanje i pregrijavanje pare, dok temperatura radnog fluida u kotlu raste od temperature kondenzacije do temperature pregrijane pare, ali prosječna termodinamička temperatura opskrbe toplinom je nešto niža od temperature isparavanja. Za date početne parametre pare P 1, t 1, prosječna temperatura dovoda topline i efikasnost Rankineovog ciklusa mogu se naglo povećati ako se napojna voda zagrijava ne u kotlu, već u pari koja se iscrpljuje u turbini. U tom slučaju, potrošnju goriva treba koristiti samo za isparavanje vode i pregrijavanje pare.

(ciklus bez regeneracije) (ciklus sa regeneracijom)

Shema idealne regeneracije

Najjednostavnije, regenerativno zagrijavanje napojne vode može se izvesti u jednom, a po mogućnosti u nekoliko uzastopnih TOA, zbog topline u kondenzaciji pare koja se uzima iz turbine.

Shema prave regenerativne biljke.

Regenerativno zagrijavanje napojne vode do unaprijed određene temperature obično se izvodi u nekoliko regenerativnih grijača sa selektivnom parom od nekoliko pritisaka. Što su grijači veći, to je manji gubitak eksergije zbog nepovratnosti prijenosa topline, veća je toplinska efikasnost elektrane. Gubitak eksergije, tj. raspoloživi rad u turbini može se odrediti Guy-Stadorovom teoremom.

Termička deaeracija napojne vode.

U kondenzatu i napojnoj vodi mogu se rastvoriti različiti gasovi: O 2 , CO 2 , N 2 i amonijak. O 2 i SO 2 izazivaju koroziju čelika, NH 4 - legure bakra, azot je hemijski neutralan. Korozija se povećava sa povećanjem temperature vode. Prije svega, od toga pate dovodni put i ekonomajzer parnog kotla. Prisustvo gasova otežava prenos toplote u RP, u parnom kotlu i u kondenzatoru. Izvori kontaminacije napojne vode agresivnim gasovima su usis vazduha i vode u kondenzator, usis vazduha u RPH, koji radi pod vakuumom, i dopunska voda sadržana nakon katjonizacije CO 2.

U termoelektranama se široko koristi termička deaeracija vode za uklanjanje plinova otopljenih u vodi. Prema Henrijevom zakonu, koncentracija gasa u tečnosti je proporcionalna pritisku tog gasa iznad tečnosti. C=K*R

Koeficijent rastvorljivosti zavisi od tačke ključanja tečnosti.

Rastvorljivost O 2 je 2 puta veća od N 2 , a CO 2 je 40 puta veća od N 2 . 600 litara CO 2 može se rastvoriti u 1 litru vode. Za potpuno uklanjanje plinova iz deaerirane vode nije dovoljno zagrijati je do točke ključanja. Potrebno je: 1) kontinuirano uklanjati nastalu mješavinu pare; 2) povećati površinu vode kako bi se smanjio put difuzije gasova. Najracionalniji dizajn termalnog deaeratora je odzračeni stup. Ovo je grijač miješanog tipa, unutar mačke. postavljena je mlaznica. gdje se procesi zagrijavanja i desorpcije odvijaju vrlo efikasno zbog fragmentacije toka vode u zasebne mlazeve, kapi ili filmove. Tokovi vode sa različitim sadržajem gasa odzračivaju se odvojeno. 1) Dodatno hemijski prečišćena voda se prethodno odzrači u atmosferskom odzračivaču. 2) Glavni tok se odzrači u odzračivač visok krvni pritisak. 3) Voda za napajanje sistema grijanja se odzrači vakuum deaerator, mačka. uz pomoć water ejecto pom. Najnovija struja se odzračuje u deaerator visokog pritiska. 3) Voda za napajanje sistema grijanja se odzrači u vakuum deaeratoru, RA održava P = 0,3 ata.

Za normalan rad deaeratora moraju se poštovati tri uslova: 1) da ne dođe do pothlađenja vode do tačke ključanja, 2) isparavanje (kondenzat) iz mešavine para-vazduh treba da bude 1,5-2 kg/t vode , 3) protok vode kroz odzračivač treba da bude blizu nominalnog.

Grafikoni: Faktori koji određuju rad odzračivača.

Povećanje pritiska i temperature u deaeratoru utiče na radni proces i performanse TE: 1) poboljšava se otplinjavanje usled smanjenja viskoziteta vode i povećanja brzine difuzije gasova. 2) termička razlika bikarbonata i hidroliza karbonata se produbljuju, oslobađa se CO 2.

2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O → NaOH + 2CO 2

3) broj RPND se povećava, a broj RPPD smanjuje, kat. skuplje. 4) u slučaju kvara na jednom od HPH, moguće je raditi i parni kotao sa sniženom temperaturom napojne vode iz HPH.

Istovremeno, 1) rad PN se pogoršava, 2) potrošnja električne energije za napojnu pumpu se povećava za 1% za svaki ata zbog povećanja specifične zapremine napojne vode, 3) trošak kolona za odzračivanje i rezervoar za odzračivanje se povećavaju.

Metode za proizvodnju industrijske pare u termoelektrani.

a) Upotreba turbina protiv pritiska.

Sva para u količini koja je potrebna potrošaču toplote se prethodno ekspandira u turbini od početnog pritiska P 1 do konačnog pritiska P P koji je potreban potrošaču toplote. Izduvna para se šalje do potrošača, gdje odaje toplotu kondenzacije, a kondenzat se vraća u krug postrojenja. Sva toplina koja se isporučuje parom turbini koristi se za proizvodnju električne energije We i za grijanje potrošača Qp.

Nedostaci: 1) PTU sa protutlačnim turbinama je da se generira el/en.

Udio proizvodnje električne energije na osnovu potrošnje toplinske energije.

2) proizvodnju električne energije prema toplotnom rasporedu. Da bi se nadoknadio nedostatak električne energije u ovakvim CHP postrojenjima, potrebno je paralelno ugraditi kondenzacionu parnu turbinu sa kondenzatorom. Da bi se nadoknadio nedostatak pare, dio pare mora proći kroz ROU (redukcionu rashladnu jedinicu). Ove karakteristike režima pogoršavaju performanse CHPP sa turbinama protiv pritiska, što ograničava njihovu upotrebu u postrojenjima sa stabilnim tokom cele godine parnim opterećenjem, na primer. u poduzećima industrije celuloze i papira, hidrolize, rafinerija nafte.

b) Upotreba turbina sa selekcijama.

Kondenzacijske turbine sa kontrolisanom ekstrakcijom pare omogućavaju nezavisnu kontrolu pare i električne energije uz visoku termičku efikasnost.

Sva para koja ulazi u turbinu može se podijeliti na dva toka DP, prolazeći samo kroz HP (dio visokog pritiska), njen protok je određen toplotnim opterećenjem Qp i protokom Dk, koji prolazi kroz HP i LPP, njegova vrijednost je određen deficitom el/en.

Snaga termalne jedinice je zbir snaga koje razvija svaki tok.

omogućava vam da odredite protok pare do turbine prema vrijednosti njene električne i toplinske energije,

Šema i izbor opreme za toplanu CHP.

Izbor parnih turbina i energetskih parnih kotlova CHP.

Ušteda goriva u kombinovanoj proizvodnji energije u TE.

Uporedimo troškove toplote (goriva) sa odvojenim napajanjem potrošača iz IES-a i kotlarnice i sa kombinovanom proizvodnjom električne energije i toplote u TE. Početni parametri pare u CPP i CHPP su isti, parametri pare niskotlačne kotlarnice LPC i industrijske ekstrakcije parne turbine su takođe isti.

Šema odvojene proizvodnje We i Qp.

Šema kombinovane proizvodnje We i Qp.

SBC - rezervoar za prikupljanje kondenzata. NOC - pumpa povratnog kondenzata.

Potrošnja toplote visokotlačnih i niskotlačnih kotlarnica sa odvojenom proizvodnjom.

Potrošnja toplote u CHP kotlovnici.

y je koeficijent nedovoljne proizvodnje,

Ušteda topline iz CHP kotlovnice.

Toplota koju daje 1 kg pare kod potrošača.

Količina toplote koju troši visokotlačni kotao za isporuku 1 kg pare.

Toplotni pad do podproizvodnje, - toplotni pad pare u turbini.

Relativna ušteda toplote (goriva) u izvoru je jednaka

Ušteda toplote u kombinovanoj proizvodnji je zbog reverzibilne transformacije toplote u turbini, sa kat. od 1 cal toplote visokog potencijala dobija se 1,5-2 cal toplote niskog potencijala. Vrijednost uštede je veća što su početni parametri pare koja ulazi u turbinu viši i što su početni parametri pare koja se isporučuje potrošaču niži.

Izgradnja i rad toplovodnog kotla.

Cirkulacija vode kroz bojleri za toplu vodu a kod potrošača se vrši pomoću mrežne pumpe. Nakon zagrijavanja VC, većina mrežna voda na putu do grijanje mreže, a manji dio za vlastite potrebe u grijačima VVP-2, zatim VVP-1 i za dovod mrežne pumpe. Da bi se održala temperatura vode na ulazu u kotao iznad tačke rose, voda se recirkuliše kroz recirkulacijsku liniju pomoću PH (recirkulacijske pumpe) i regulatora temperature RT. Za regulaciju temperature vode koja se dovodi u mrežu grijanja, na ovoj liniji je predviđen obilazni vod iz RT-a. Za pripremu dopune t/mreže koristi se sirova voda iz vodovoda, kat. nakon zagrijavanja GDP-1 na temperaturu od 25-30 o C, ulazi u postrojenje za hemijsku obradu, gdje se omekšava na kationskim filterima kako bi se uklonile Ca i Mg soli. Omekšana voda ulazi u vakuumski deaerator, gdje se oslobađa od plinova, a zatim skuplja u SBPTS, odakle se po potrebi troši, a parno-vazdušna mješavina se usisava mlaznim vodenim ejektorom koji radi na sirovu vodu.

Konstrukcija i rad parnog kotla.

Proračun toplotnih opterećenja komunalnih potrošača i industrijskih preduzeća specifičnim toplotnim tokovima.