Системы теплоснабжения. Графики тепловых нагрузок

В России потребляется колоссальное количество теплоты для нужд промышленности и бытового потребления. При этом осуществляется линия на централизованное теплоснабжение, суть которого состоит в обеспечении теплотой ряда потребителей из одного источника. Укрупнение источников теплоты дает технические и экономические преимущества. Так, замена большого числа мелких отопительных котельных одной крупной районной котельной дает возможность применить мощные современные водогрейные котлы с высоким КПД, позволяющие существенно снизить численность обслуживающего персонала и загрязнение атмосферы вредными выбросами.

Централизованная система теплоснабжения включает источник теплоты (промышленная и районная отопительная котельная, теплоэлектроцентраль), трубопроводы для транспорта теплоты (паровые или водяные тепловые сети) и установки потребителей, использующие теплоту для технологических или бытовых нужд.

Централизованное теплоснабжение с ТЭЦ в качестве источника теплоты называется теплофикацией. Последняя благодаря комбинированной выработке электроэнергии и теплоты на ТЭЦ дает существенную экономию топлива. Технологические потребители являются, как правило, круглогодовыми и имеют преимущественно ровный суточный график нагрузки (нефтеперегонные заводы, нефтехимические и химические комбинаты и др.). Некоторые теплопотребляющие предприятия работают в две смены и имеют ночной провал тепловой нагрузки. Подача пара технологическим потребителям осуществляется обычно по однотрубному паропроводу надземной прокладки. Для возврата конденсата после каждого теплообменника у потребителей предусматривается конденсатоотводчик, после которого конденсат поступает в конденсатосборннк; из последнего конденсат забирается насосом и подается по конденсатопроводу на ТЭЦ. Рекомендуется применять непрерывную откачку конденсата. Во избежание кислородной коррозии конденсатопроводов применяют закрытые конденсатосборные установки, в которых попадание воздуха исключается созданием избыточного давления посредством паровой подушки.

В установках сбора конденсата осуществляется контроль за его качеством с помощью солемеров, которые дают сигнал на остановку перекачивающих насосов в случае превышения нормы загрязнения конденсата.

Давление и потребное количество технологического пара определяются на основании норм и тепловых расчетов теплообменников у потребителей.

Давление отпускаемого на ТЭЦ пара выше, чем давление у потребителя на значение гидравлического сопротивления подающего паропровода. Диаметр паропровода выбирается на основании технико-экономических расчетов. Снижение диаметра паропровода уменьшает его стоимость, но увеличивает гидравлическое сопротивление, а следовательно, повышает давление пара, отпускаемого от ТЭЦ.

К бытовому потреблению теплоты относятся отопление, вентиляция и горячее водоснабжение. Потребление теплоты на нужды отопления и вентиляции носит сезонный характер.

Отопление действует в холодное время года, в течение отопительного сезона. Начало отопительного сезона определяется снижением среднесуточной температуры наружного ниже +8°С в течение 3 суток подряд. Аналогично определяется и окончание отопительного сезона, только принимается во внимание повышение наружной температуры. Согласно санитарно-гигиеническим нормам температура внутри жилых помещении t_в должна поддерживаться на уровне +18 ⁰С, в школах, детских садах поликлиниках и больницах +20 ⁰С, в общественных зданиях +16 ⁰С. Посредством отопительных приборов необходимо передать столько теплоты, сколько теряет здание с тепловыми потерями Q_т.п.. Величина последних зависит от кубатуры здания по наружному обмеру V, м³ и от разности внутренней и наружной температур t_в- t_нв:

Q_т.п=x₀V(t_в- t_нв)

где x_о — отопительная характеристика здания, выражающая потери теплоты через наружные ограждения здания; для производственных зданий приблизительно х₀=0,50-0,85 Вт/м³*К. Для жилых зданий x₀ подсчитывается по эмпирической формуле ВТИ

x₀=а/ ,

где а=1.6 при толщине наружных стен 2,5 кирпича и двойном остеклении и а=2,0—2,2 для крупноблочных зданий из сборного железобетона.

Принятые на основе многолетних наблюдении значения расчетных наружных температур t_нв даны в справочниках. Расход теплоты на вентиляцию подсчитывается аналогично расходу теплоты на отопление. Расчетное значение наружной температуры для вентиляции принимается выше, чем для отопления.

Потребление теплоты на горячее водоснабжение является круглогодичным, однако средняя нагрузка снижается относительно зимней на 15-25%. График нагрузки горячего водоснабжения в течение 1 суток приведен на рис. 3.20 и подобен суточному графику потребления электроэнергии. Ночью имеет место глубокий провал нагрузки, затем утром—пик нагрузки, за которым следуют дневной провал примерно до среднесуточной нагрузки Q_ср и вечерний пик. Суточные графики нагрузки горячего водоснабжения различны для различных дней недели. Особенно высокий вечерний пик эта нагрузка имеет в субботу.

Рис. 3.20. Суточный график нагрузки горячего водоснабжения.

При расчете тепловых нагрузок принимается постоянная средненедельная нагрузка горячего водоснабжения, которая подсчитывается по нормам на одного жителя и затем суммируется.

На рис. 3.21 приведена схема закрытой системы теплоснабжения. Движение воды в системе осуществляется с помощью сетевого насоса 1, установленного на ТЭЦ. Подогрев воды происходит в сетевых подогревателях 2 отборным паром и в пиковых водогрейных котлах 3, после чего сетевая вода поступает в подающую линию 4. Из последней сетевая вода поступает к абонентским установкам отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Рис. 3.21. Схема закрытой системы теплоснабжения.