2 Теплоэнергетические системы и теплоснабжение
2.1 Характеристика промышленных потребителей тепла
Основными
потребителями тепла на промышленных предприятиях является [11]:
а) Силовые агрегаты, использующие в качестве
рабочего тела пар определенных параметров (паровые молоты, прессы, ковочные
машины, насосы, турбокомпрессоры и т.д.). В качестве привода используется
паровые машины (0,8÷1 МПа,
200÷250°С) или турбины (1,8÷3,5 МПа, 350÷450°С).
б)
Технологические аппараты и устройства, в которых тепло используется для
осуществления технологических процессов (подогреватели, выпарные и
ректификационные установки, сушилки, реакторы химической промышленности). В
качестве рабочего тела используется насыщенный перегретый пар (от
0,3÷0,8 до 9 МПа) и вода (с
температурой 
°С).
в)
Системы отопления и вентиляции производственных, культурно-бытовых и жилых
помещений, горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха. В качестве
рабочего тела используется пар (до 0,6 МПа)
и вода (с температурой 
°С).
Несмотря
на разнообразие тепловых потребителей по характеру теплового потребления их
можно разделить на 2 группы:
·
сезонные потребители,
·
круглогодичные потребители.
К
сезонным потребителям тепла относятся:
а) система
отопления,
б) системы
вентиляции (с обогревом воздуха в калориферах),
в) системы кондиционирования воздуха (получение воздуха определенного качества, чистоты, температуры и влажности).
Величина
сезонной нагрузки зависит от климатических условий района: температуры
наружного воздуха, направления и скорости ветра, солнечного излучения,
влажности и др. Причем на величину сезонной нагрузки главным образом влияет
температура наружного воздуха.
Расход
тепла в течение суток у сезонного потребителя меняется относительно мало
(небольшие суточные изменения), но зато в течение года изменяется значительно,
как это имеет место, например, для системы отопления: от максимума в самые
холодные месяцы года, до нуля – в летние месяцы (рисунок 2.1). В летний период
тепло частично может использоваться для выработки холода в холодильных
установках.
Рисунок 2.1 – Изменение отопительной нагрузки в течение года
К
круглогодичной нагрузке относится технологическая тепловая нагрузка и горячее
водоснабжение (так называемая, бытовая тепловая нагрузка).
График
технологической тепловой нагрузки зависит от профиля промышленного предприятия
и режима его работы. Так, на предприятии с циклически действующими агрегатами
(например, автоклавами) тепловая нагрузка носит резко переменный характер
(раздел 1.2.1.2).
Технологическая и бытовая нагрузка практически не зависит от температуры
наружного воздуха. Вместе с тем, они могут меняться как в течение суток
(рисунок 2.2), так и в течение недели (например, банно-прачечные дни и
остановка части предприятий в субботу и воскресенье).
Рисунок 2.2 – График потребления
горячей воды в течение суток
По
температурному уровню тепловая нагрузка разделяется на:
а) низкотемпературную
(t≤150˚С) - отопительная, вентиляционная и бытовая,
б) среднетемпературную
(от150 до 350˚С) - технологическая и силовая нагрузка.
В
качестве теплоносителей используется вода, насыщенный и перегретый пар.
Вода
как теплоноситель имеет следующие преимущества:
·
обеспечивает большую экономию топлива на ТЭЦ (за счет
теплофикации);
·
обеспечивает большую аккумуляционную способность
системы (высокая теплоемкость).
К
недостаткам воды, как теплоносителя относятся:
·
значительные расходы электроэнергетики на перекачку
(подачу) теплоносителя к потребителю;
·
повышенные весовые нагрузки на трубопроводы и
теплообменные аппараты (большой вес теплоносителя);
·
более низкая температура теплоносителя по сравнению с
паром (из-за опасности его испарения);
·
большая вероятность аварийного режима работы системы.
Пар,
как теплоноситель, используется на промышленных предприятиях, у которых
преобладают среднетемпературные тепловые потребители или когда по технологии
требуется подача пара (минимальная температура пара равна температуре
насыщения).
К
преимуществам пара относится более простое регулирование отпуска тепла, меньшие
поверхности теплообменных аппаратов (меньшая металлоемкость) из-за высокого
коэффициента теплоотдачи. При конденсации пара выделяется скрытая теплота
парообразования, во много раз превышающая его физическое тепло.
Выбор
теплоносителя производится исходя из характера технологического процесса. Если
же по условиям технологии безразличен вид теплоносителя, то выбирается
теплоноситель с более низким потенциалом, что обуславливает большую экономию
топлива на источнике тепла.
Немаловажное
значение для выбора вида теплоносителя играет расстояние, которое может
транспортироваться тепло. Горячую воду может транспортировать на расстояние до
15 и более км, в то время как пар подается на расстояние не более 10 км (за
счет потерь тепла происходит конденсация пара). На выбор теплоносителя
оказывает влияние возможность его загрязнения в технологическом процессе,
потерь теплоносителя при транспорте его к потребителю или в технологическом
процессе.