XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Суммарная реализация тепла в России в настоящее время составляет 2 060 млн Гкал/год. На теплоснабжение в год расходуется более 400 млн т условного топлива. Согласно сводным данным по объектам теплоснабжения регионов Российской Федерации, суммарная протяжённость тепловых сетей в двух-трубном исчислении составляет около 185 000 км. Средний процент их износа оценивается в 60–70 %. По экспертной оценке 15 % тепловых сетей требуют безотлагательной замены. Для приведения системы транспорта теплоносителя в надежное состояние необходимо построить заново или провести реконструкцию 150 тыс. км теплотрасс в двухтрубном исчислении. Для решения таких глобальных задач необходима подготовка специалистов в области тепло-снабжения. [2]

Централизованное теплоснабжение представляет собой процесс обес-печения тепловой энергией низкого (до 150 °С) и среднего (до 350 °С) потен-циала нескольких потребителей от одного или нескольких источников. Источником тепловой энергии в системах централизованного теплоснабжения могут быть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), районные (РК) и квартальные котель-ные (КК). Централизованное теплоснабжение от ТЭЦ и РК по сравнению с местным печным и центральным отоплением от домовых котельных позволяет резко сократить загрязнение воздушного бассейна, снизить капитальные и эксплуатационные затраты.

Различают два способа выработки электрической и тепловой энергии:

1. Комбинированный на ТЭЦ.

2. Раздельный на конденсационной электрической станции (КЭС), в районной котельной (РК) и квартальной котельной (КК).

Централизованное теплоснабжение на базе комбинированной совместной выработки тепловой и электрической энергии называется теплофикацией. Теплофикация является высшей формой централизованного теплоснабжения. [1]

1 способ выработки электрической и тепловой энергии:

Для комбинированного производства тепловой и электрической энергии применяют теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), работающие на органическом топливе, с различными схемами использования паровой турбины. На рис.1.1 приведена принципиальная тепловая схема ТЭЦ. Питательная вода после системы подго-товки 18 (умягчения, деаэрации) питательным насосом 1 подается в водяной экономайзер 2, где нагревается за счет теплоты уходящих топочных газов, а затем идет в паровой котел 3, где вырабатывается сухой насыщенный пар, который затем проходит через пароперегреватель 4 и разделяется на два потока. Одна часть пара (≈ 60 %) по паропроводу 5 идет в паровую турбину 6, где энергия пара вначале переходит в механическую энергию вращения турбины, а затем в электрическую энергию в электрогенераторе 7, который соединен с турбиной на одной оси. Остаточный пар из паровой турбины проходит через конденсатор 8, где охлаждается до состояния жидкости (конденсата), и идет в обратную магистраль 9. Другая часть пара (≈ 40 %) по паропроводу 11 подводится к технологическому производству 12 и к паровым сетевым водонагревателям 13, 14.Конденсат от технологического производства и конденсатора 15 также воз-вращается в обратную магистраль 9.

Работа теплосети: Обратная сетевая вода насосом 16 прокачивается через паровые сетевые подогреватели воды 14 и 13 и направляется к потребителю 17 на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Для повышения КПД паросиловой установки используют регенеративный подогреватель 10, где производится нагрев воды (конденсата) за счет отбора пара из отдельных ступе-ней паровой турбины 6. [3]

Рис. 1.1. Принципиальная тепловая схема ТЭЦ:

1 – питательный насос; 2 – водяной экономайзер; 3 – паровой котел; 4 – пароперегреватель; 5, 11 – паропровод; 6 – паровая турбина; 7 – электро-генератор; 8, 15 – конденсатор; 9 – обратная магистраль; 10 – регенеративный подогреватель; 12 – технологическое производство; 13, 14 – паровые подогрева-тели; 16 – сетевой насос;17 – потребитель теплоты; 18 – система подготовки воды

2 способ выработки электрической и тепловой энергии:

Для раздельного производства тепловой и электрической энергии применяют конденсационные электрические станции (КЭС), районные коте-льные (РК) и квартальные котельные (КК).

а) б)

Рис. 1.2. Принципиальные схемы раздельного процесса выработки тепла и электроэнергии: а – раздельный процесс (КЭС); б – раздельный процесс (РК);

В реальности КПД КЭС = 35–40 %, а ТЭЦ = 80 %. При комбинированном способе удельный расход топлива на выработку энергии значительно меньше, чем при раздельном.

Надежность систем централизованного теплоснабжения определяется структурой, параметрами, степенью резервирования и качеством элементов всех ее подсистем – источников тепловой энергии, тепловых сетей, узлов потреб-ления, систем автоматического регулирования, а также уровнем эксплуатации и строительно-монтажных работ.

В силу ряда как удаленных по времени, так и действующих сейчас причин положение в централизованном теплоснабжении характеризуется неудовлет-ворительным техническим уровнем и низкой экономической эффективностью систем, изношенностью оборудования, недостаточной надежностью тепло-снабжения и уровнем комфорта в зданиях, большими потерями тепловой энергии. [4]

В последние годы Правительством страны принимаются меры по устранению негативных тенденций и улучшению положения в тепловом хозяйстве страны.

Выводы

В работе показано, что основными источниками тепла централизованного теплоснабжения являются теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), районные котельные (РК) и квартальные котельные (КК).

В работе доказано, что наиболее эффективным способом выработки электрической и тепловой энергии является комбинированным. Источник тепла – теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). КПД = 80%.

В работе установлено, что сфера теплоснабжения в Российской Федерации имеет высокую социальную и экономическую значимость, поскольку играет ключевую роль в жизнеобеспечении населения.

Библиографический список.

Дегтяренко, А.В. Теплоснабжение [Текст]: учеб. пособие /А.В. Дегтя-ренко. – Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2010.185 с. – ISBN 978-5-93057-302-2.

Теплоснабжение района города: учеб. пособие /А. К.Тихомиров. – Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2006. – 135 с. ISBN 5 –7389 – 0515 – 6.

Научное издание Фокин Владимир Михайлович «Теплогенерирующие установки систем теплоснабжения» Монография/ Фокин В.М., 2006

«Издательство Машиностроение-1»,2006 - ISBN 5-94275-255-9.

Теплоэнергетика и теплоснабжение: Сборник научных трудов научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» УлГТУ. Выпуск 10. – Ульяновск: УлГТУ, 2014. – 138 с.