Конспект лекций. Первым шагом при построении приложения Visual Basic является планирование того, что пользователь видит на экране

Конспект лекций

по дисциплине «ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ»

для направления подготовки 653500 «Строительство»

1. ИСТОЧНИКИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ, ТОПЛИВО, ТОПЛИВНЫЕ РЕСУРСЫ

Лекция 1. Определение теплогенерирующей установки. Классификация ТГУ. Технологическая схема производства тепла. Основные компоненты обеспечения работы теплогенератора: котельная установка, топливо, вода. Классификация ТГУ.

Теплогенерирующей установкой (ТГУ) называется совокупность технических устройств, предназначенных для производства тепловой энергии в виде пара, горячей воды или подогретого воздуха.

Пар используют для технологических нужд (технологии в промышленности, выработка электрической энергии, приведения в движение паровых двигателей), подогрева воды, используемой для отопления, вентиляции и прочих нужд. Горячую воду используют для отопления, водоснабжения технологий производства.

Теплогенерирующие установки осуществляют выработку тепла из первичных источников: органического и ядерного топлива, солнечной и геотермальной энергии, горючих и тепловых отходов производства, сельского хозяйства, бытовых отходов.

В зависимости от назначения различают следующие ТГУ: отопительные – для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения; отопительно-производственные - для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и технологического водоснабжения и производственные – для технологического теплоснабжения.

Тепловая энергия – один из основных видов энергии, наиболее активно используемых человеком во всех сферах его жизнедеятельности, а именно: обеспечение комфортных условий жизни, промышленные технологии, выработка электроэнергии.

Теплогенерирующая установка состоит из теплогенерирующего агрегата, вспомогательных механизмов и устройств. Теплогенерирующий агрегат в обобщенном варианте включает топочное устройство, трубную систему с барабанами, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, обмуровку, газоходы и арматуру.

К вспомогательным механизмам и устройствам относят дымососы и дутьевые вентиляторы, питательные, водоподготовительные, пылеприготовительные установки, системы топливоподачи, газорегуляторные станции, мазутное хозяйство, насосное оборудование, контрольно-измерительные приборы и автоматы.

В процессе получения горячей воды или пара для нужд отопления и технологических целей служат три основных компоненты : вода, топливо и воздух. Рабочим телом является вода. Эти три компоненты и определяют особенности конструирования, обвязки и эксплуатации ТГУ.

В промышленности, коммунальном хозяйстве применяют различные виды котлов. Паровой котел представляет собой устройство с топкой, обогреваемой продуктами сжигаемого в ней топлива, и предназначенное для получения пара давлением выше атмосферного, а водогрейный котел – такое же устройство, но предназначенное для нагревания воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя. И пар и вода вырабатываются для использования их вне ТГУ.

Котел-утилизатор – это паровой или водогрейный котел, в котором в качестве источника тепла используются горячие газы технологического процесса.

Пароперегреватель представляет собой устройство, предназначенное для перегрева пара выше температуры насыщения в результате передачи ему тепла дымовыми газами, а экономайзер – устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и служащее для подогрева или частичного испарения воды поступающей в котел. Воздухоподогреватель обеспечивает подогрев воздуха, идущего в топку, теплом уходящих газов.

Питательная установка состоит из питательных насосов для подачи воды в котел под давлением. Тягодутьевое устройство, состоящее из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососа и дымовой трубы, обеспечивает подачу необходимого воздуха на горения и удаление продуктов сгорания из ТГУ за пределы агрегата.

Устройство теплового контроля и автоматического управления обеспечивает бесперебойную и согласованную работу котельной установки по выработке необходимого количества пара (воды) определенной температуры и давления.

Установка подготовки питательной воды очищает воду от механических примесей и растворенных в ней накипеобразующих солей, а также удаления растворенных в воде газов.

топливоо

Рис.1. Технологическая схема котельной со стальными водогрейными котлами

1– котел; 2 – подогреватель химически очищенной воды после первой ступени очистки; 3 – насос ре­циркуляции; 4 – подогреватель сырой воды; 5 – химводоочистка (ХВО); 6- – перепуск холодной воды для поддержания постоянной температуры воды за котлом и снижения температуры воды, идущей в тепловые сети; 7 – насос для подпитки тепловых сетей; 8 – эжектор для создания вакуума в деаэрато­ре; 9 – атмосферный деаэратор; 10 – охладитель выпара из деаэратора; 11 – сетевой насос; 12 – бак технической воды; 13 – насос к эжектору;14–потребитель, использующий тепло на нужды отопле­ния, вентиляции и горячего водоснабжения

Для представления об основных компонентах теплогенерирующей на рис.1 приведена ее технологическая схема.

Приведенная схема простейшей теплогенерирующей установки показывает три основных компоненты системы: котел, преобразующий энергию топлива в тепловую энергию. Топливо - из которого за счет химической реакции создается тепловая энергия и вода, выполняющая роль переносчика тепла от котла к потребителю.

В теплогенерирующей установке создают термодинамические условия с максимально возможной полнотой (коэффициентом полезного действия), при которых происходит преобразование различных видов энергии (хими­ческой, излучения, электрической) в тепловую энергию.

Тепловую энергию требуемых параметров получают путем преобразования химической энер­гии органического топлива, энергии, выделяемой при расщеплении ядерно­го топлива, электрической энергии, энергии солнечного излучения, геотер­мальной и тепловой энергии низкого потенциала.

Использование всех трех составляющих процесса должно проводиться в строгом соответствии с разработанными нормами и правилами, поскольку экономическая эффективность использования теплогенерирующей установки, ее жизнеспособность определяющим образом зависит от режимов горения и чистоты теплоносителя, то есть воды.

Рост себестоимости добычи углеводородного сырья привел к внедрению теплогенерирующих установок на основе солнечной энергии, геотермальной энергии. Ограниченность ресурсов заставит широко использовать ядерную энергию для производства тепловой энергии.

В связи с разнообразием различных видов энергии, теплоносителей и условий работы применяют следующие теплогенерирующие установки и соответствующие методы производства тепловой энергии:

1. Котельные агрегаты – устройства, имеющие топку для сжигания ор­ганического топлива в окислительной среде, где в результате экзотермиче­ских химических реакций горения образуются газообразные продукты с высокой температурой (топочные газы), теплота от которых передается другому теплоносителю (воде или водяному пару), более удобному для дальнейшего использования.

2. Атомные реакторы – устройства, в которых проходит цепная ядер­ная реакция деления тяжелых ядер трансурановых элементов под действи­ем нейтронов. В результате ядерная энергия преобразуется в тепловую энергию теплоносителя (воды, в перспективе гелия), вводимого в активную зону атомного реактора, теплота от которого затем в атомном парогенера­торе передается воде или пару.

3. Электродные котлы – устройства, в которых проходит преобразова­ние электрической энергии в тепловую энергию путем разогрева нагрева­теля с высоким электрическим сопротивлением и последующей передачей теплоты от этого нагревателя рабочему телу.

4. Гелиоустановки – устройства, в которых солнечная (световая) энер­гия преобразуется в тепловую энергию инфракрасного излучения. В гелио­приемнике или солнечном коллекторе энергия Солнца трансформируется в тепловую энергию с последующей передачей теплоты рабочему телу – воде или воздуху.

5. Геотермальные установки – устройства, в которых проходит пере­дача теплоты от геотермальных вод к рабочему телу, нагреваемому за счет тепловой энергии этих вод до заданных параметров.

6. Котлы-утилизаторы – устройства, в которых используется теплота газов, покидающих различное высокотемпературное технологическое обо­рудование (нагревательные, обжиговые и другие печи). Теплота от высоко­температурных газов передается другому теплоносителю (воде или пару), более удобному для дальнейшего использования.

7. Для систем теплоснабжения также используют производство тепло­вой энергии из биомассы, сельскохозяйственных и городских отходов, а также устройства, в которых энергия с низким энергетическим потенциа­лом преобразуется в высокопотенциальную тепловую энергию другого те­плоносителя с затратами других видов энергии, подводимых извне (напри­мер, электроэнергии в тепловых насосах).

Эффективность ТГУ определяется совершенством технологической схемы преобразования энергии, стоимостью исходного источника энергии, а также параметрами, которые должен иметь теплоноситель.

В экономике России энергосбережение и энергосберегающие техноло­гии являются приоритетными при внедрении их в производство. Знания принципов работы, расчета и эксплуатации оборудования теплогенери­рующих установок позволяют определить – где, что, в каких количествах, куда и почему теряется. Эффективность, безопасность, надежность и эко­номичность работы оборудования котельных во многом определяются ме­тодом сжигания топлива, совершенством и правильностью выбора обору­дования и приборов, своевременностью и качеством проведения пуско-­наладочных работ, квалификацией и степенью подготовки обслуживающе­го персонала.

В теплогенерирующих установках образуется рабочее тело или носитель тепловой энергии, с по­мощью которого тепловая энергия транспортируется к потребителю и реа­лизуется в виде теплоты заданного потенциала. Как правило, рабочим те­лом для переноса тепловой энергии – теплоносителем – служат жидкости или газы.

Комплексы устройств, производящих тепловую энергию и доставляющие ее в виде пара, горячей воды или подогретого воздуха потребителю называются системами теплоснабжения. Системы теплоснабжения принято разделять на централизованные и децентрализованные. Одним из критериев классификации является мощностной показатель единицы оборудования, вырабатывающей тепловую энергию. Ранее в качестве такого мощностного показателя была мощность комплекса теплогенерирующей установки - 58 мВт. В децентрализованных системах теплоснабжения мощность отопительных установок не превышает 10 мВт. К таковым системах относятся и системы поквартирного отопления.

Несомненно, что в энергетическом комплексе всегда будет две тенденции развития: централизованное и децентрализованное. Сейчас децентрализованное теплоснабжение связывается с большим комфортом, высоким уровнем автоматизации и, следовательно, экономически более эффективным использованием. Трудно порой представить технологию пищевого предприятия без автономного источника теплоснабжения. Однако оборотной стороной развития децентрализованного теплоснабжения является высокий уровень выбросов, сконцентрированных в определенном районе промышленного производства или жилого комплекса. Централизванные системы, оснащены системами пылеулавливания, высокими дымовыми трубами и в перерасчете на единицу вырабатываемой мощности вносят меньшие загрязнения в окружающую среду по выбросам окислов серы, азота, углерода.