ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
по дисциплине «Теплоэнергетические установки и теплоснабжение» для студентов специальности «Электроснабжение»
Системы теплоснабжения. Определение, основные задачи системы теплоснабжения. Классификация систем (централизованные, децентрализованные).
Под теплоснабжением понимают систему обеспечения теплом зданий и сооружений, предназначенную для обеспечения теплового комфорта для находящихся в них людей или для возможности выполнения технологических норм.
В зависимости от источника тепла тепловые сети (теплосети) могут быть:
• централизованные – теплоснабжение от котельных, крупных и малых тепловых и атомных электростанций (ТЭЦ, ТЭС, АЭС).
• децентрализованные – теплоснабжение от автономных котельных, крышных котельных, модульных котельных, квартирных теплогенераторов.
В зависимости от схемы, устанавливаемой проектом или эксплуатационной организацией, тепловые сети могут быть:
• магистральные тепловые сети – транзитные сети, без ответвлений транспортирующие теплоноситель от источника тепла к распределительным теплосетям;
• распределительные (квартальные) тепловые сети - распределяют теплоноситель по выделенному кварталу, подводят теплоноситель к ответвлениям на потребителей;
• ответвления от распределительных тепловых сетей к отдельным зданиям и сооружениям.
В зависимости от транспортируемого теплоносителя тепловые сети делятся на:
- водяные тепловые сети (как правило, предназначены для коммунальных систем теплоснабжения);
- паровые тепловые сети (используются, в основном, в промышленных системах теплоснабжения);
-с использованием паровой конверсии природного газа (для дальней транспортировки);
- с использованием эндотермических реакций разложения растворов (для дальней транспортировки).
По количеству трубопроводов различают однотрубные и многотрубные системы теплоснабжения.
По способу прокладки тепловые сети бывают:
• подземные – используются, как правило, в населенных пунктах;
• надземные – на территориях промышленных предприятий и вне черты города.
Подземная прокладка труб осуществляется канально (в непроходных каналах, полупроходных каналах, проходных каналах) и в общих коллекторах совместно с другими инженерными коммуникациями или бесканально – непосредственно в грунте. Для бесканальной прокладки используют трубы и фасонные изделия в особой изоляции - пенополиуретановой (ППУ) теплоизоляции в полиэтиленовой оболочке, пенополимерминеральной (ППМ) изоляции (безоболочной).
Надземная прокладка труб осуществляется на эстакадах или специальных отдельно стоящих опорах.
Для трубопроводов тепловых сетей следует использовать стальные электросварные трубы или бесшовные стальные трубы. При температуре воды до 150 °С и давлении до 1,6 МПа включительно допускается применять трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ). При температуре воды 115 °С и ниже при давлении до 1,6 МПа включительно допускается применять неметаллические трубы, если качество и характеристики этих труб удовлетворяют санитарным требованиям и соответствуют параметрам теплоносителя в тепловых сетях.
Централизованные системы теплоснабжения, обеспечивающие наиболее экономное использование топлива, имеют наиболее высокие экономические показатели и характеризуется пониженными удельными расходами топлива на выработку тепловой энергии.
Централизованное теплоснабжение базируется на использовании крупных районных котельных, характеризующихся значительно большими КПД, чем мелкие отопительные установки. Теплофикация, то есть централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепла и электроэнергии, является высшей формой централизованного теплоснабжения. Она позволяет сократить расход топлива на 20–25%. Централизованная система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепла, тепловых сетей и местных систем потребления – систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Для централизованного теплоснабжения используются два типа источников тепла: теплоэлектроцентрали (ТЭЦ и АЭС) и районные котельные (РК). На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии, обеспечивающая существенное снижение удельных расходов топлива при получении электроэнергии. При этом сначала тепло рабочего тела – водяного пара – используется для получения электроэнергии при расширении пара в турбинах, а затем оставшееся тепло отработанного пара используется для нагрева воды в теплообменниках, которые составляют теплофикационное оборудование ТЭЦ. Горячая вода применяется для теплоснабжения. Таким образом, на ТЭЦ тепло высокого потенциала используется для выработки электроэнергии, а тепло низкого потенциала – для теплоснабжения. В этом состоит энергетический смысл комбинированной выработки тепла и электроэнергии. При раздельной их выработке электроэнергию получают на конденсационных станциях (КЭС), а тепло – в котельных. Системы теплоснабжения на базе ТЭЦ называются «теплофикационными». Полученное в источнике тепло передают тому или иному теплоносителю (вода, пар и др.), который транспортируют по тепловым сетям к абонентским вводам потребителей.
В зависимости от организации движения теплоносителя системы теплоснабжения могут быть замкнутыми, полузамкнутыми и разомкнутыми.
В зависимости от числа теплопроводов в тепловой сети водяные системы теплоснабжения могут быть однотрубными, двухтрубными, трехтрубными, четырехтрубными и комбинированными, если число труб в тепловой сети не остается постоянным.
Электрическая станция – энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую. Тип электрической станции определяется прежде всего видом природной энергии. Наибольшее распространение получили тепловые электрические станции (ТЭС), на которых используется тепловая энергия, выделяемая при сжигании органического топлива (уголь, нефть, газ и др.). На тепловых электростанциях вырабатывается около 76% электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощности; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т. п.
Децентрализованные потребители, которые из-за больших расстояний от ТЭЦ не могут быть охвачены централизованным теплоснабжением, должны иметь рациональное (эффективное) теплоснабжение, отвечающее современному техническому уровню и комфортности. В настоящее время теплоснабжение промышленных, общественных и жилых зданий осуществляется примерно на 40+50% от котельных, что является не эффективным из-за их низкого КПД (в котельных температура сгорания топлива составляет примерно 1500 ОС, а тепло потребителю выдается при существенно более низких температурах (60-:-100 ОС).
В связи с этим эффективным энергосберегающим мероприятием является разработка и внедрение децентрализованных систем теплоснабжения с рассеянными автономными источниками тепла. В настоящее время наиболее целесообразным являются децентрализованные системы теплоснабжения, базирующиеся на нетрадиционных источниках тепла, таких как: солнце, ветер, вода.
Два аспекта вовлечения нетрадиционной энергетики:
• теплоснабжение на базе тепловых насосов;
• теплоснабжение на базе автономных водяных теплогенераторов.