Централизованное теплоснабжение от ТЭС.

Системы теплоснабжения на базе ТЭЦ называются «теплофикационными». 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.

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.

В централизованных системах теплоснабжения в качестве теплоносителя используется вода и водяной пар, в связи, с чем различают водяные и паровые системы теплоснабжения. Вода как теплоноситель имеет ряд преимуществ перед паром. Некоторые из этих преимуществ приобретают особо важное значение при отпуске тепла с ТЭЦ. К последним относится возможность транспортирования воды на большие расстояния без существенной потери её энергетического потенциала, т.е. её температуры (понижение температуры воды в крупных системах составляет менее 1°С на 1 км пути). Энергетический потенциал пара – его давление – уменьшается при транспортировании более значительно, составляя в среднем 0,1 – 0,15 МПа на 1 км пути. Таким образом, в водяных системах давление пара в отборах турбин может быть очень низким (от 0,06 до 0,2 МПа), тогда как в паровых системах оно должно составлять до 1–1,5 МПа. Повышение же давления пара в отборах турбин приводит к увеличению расхода топлива на ТЭЦ и уменьшению выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

Кроме того, водяные системы позволяют сохранить на ТЭЦ в чистоте конденсат греющего воду пара без устройства дорогих и сложных паропреобразователей. При паровых же системах конденсат возвращается от потребителей нередко загрязненным и далеко не полностью (40–50 %), что требует значительных затрат на его очистку и приготовление добавочной питательной воды котлов.

К другим достоинствам воды как теплоносителя относится меньшая стоимость присоединений к тепловым сетям местных водяных систем отопления, а при открытых системах еще и местных систем горячего водоснабжения. Достоинствам воды как теплоносителя является возможность центрального (у источника тепла) регулирования отпуска тепла потребителям изменением температуры воды. При использовании воды простота эксплуатации – отсутствие у потребителей (неизбежных при использовании пара) конденсатоотводчиков и насосных установок по возврату конденсата.

Пар как теплоноситель в свою очередь имеет определенные достоинства по сравнению с водой:

а) большую универсальность, заключающуюся в возможности удовлетворения всех видов теплопотребления, включая технологические процессы;

б) меньший расход электроэнергии на перемещение теплоносителя (расход электроэнергии на возврат конденсата в паровых системах весьма невелик по сравнению с затратами электроэнергии на перемещение воды в водяных системах);

в) незначительность создаваемого гидростатического давления вследствие малой удельной плотности пара по сравнению с плотностью воды.

Неуклонно проводимая в нашей стране ориентация на более экономичные теплофикационные системы теплоснабжения и указанные положительные свойства водяных систем способствуют их широкому применению в жилищно-коммунальном хозяйстве городов и посёлков. В меньшей степени водяные системы применяются в промышленности, где более 2/3 всей потребности в тепле удовлетворяются паром. Так как промышленное теплопотребление составляет около 2/3 всего теплопотребления страны, доля пара в покрытии общего расхода тепла остаётся еще очень значительной.

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.

На современных ТЭЦ, работающих на органическом топливе (ОТЭЦ), устанавливаются, КАК ПРАВИЛО, теплофикационные турбины большой единичной электрической мощности (50-250МВт) на высокие и сверхвысокие начальные параметры пара (13 и 24МПа) двух основных типов:

а) конденсационные с отбором пара (Т и ПТ);

б) с противодавлением (Р).

В районах, располагающих природным газом как базовым топливом, применяются газотурбинные, а также парогазовые теплофикационные установки с использованием в качестве паровой ступени серийных паротурбинных установок.

На рис. 3.1 показаны принципиальные тепловые схемы ПТУ ТЭЦ на органическом топливе с начальными параметрами пара 14МПа и 565 °С, оборудованные конденсационными турбинами с отбором пара. На рис. «а» ТЭЦ с турбинами типа ПТ: от турбины 1с генератором 2 отработавший пар отводится для ЦТС при двух уровнях давлений. Пар (1,2-1,5МПа из производственного отбора) через коллектор 28 подаётся по паровым сетям потребителям и используется главным образом для технологических целей. В качестве резерва на случай остановки турбины предусмотрена подача пара в коллектор 28 из энергетического котла 3 через РОУ 31. Конденсат от потребителей поступает на ТЭЦ через коллектор 29 через сборный бак (для контроля) и насосом30перекачивается через регенеративные подогреватели низкого давления (ПНД) 14-16 в стационарный деаэратор 17.

Отработанный пар низкого давления (0,05-0,25МПа) отводится из теплофикационных отборов турбины для подогрева сетевой воды, циркулирующей в тепловой сети. Зимой подогрев проходит в трёх или четырёх последовательных ступенях.

Возвращённая из тепловой сети (обратная) вода поступает через обратный коллектор 27 в бустерный (вспомогательный) насос 35 и подаётся в трубный пучок 37 конденсатора 4 для предварительного подогрева отработанным паром. Далее вода поступает в два последовательных подогревателя 5 и 6, питаемых паром из нижнего и верхнего теплофикационных отборов. Затем вода поступает в сетевой насос 7 и подаётся им непосредственно или через пиковый водогрейный котёл 34 в подающую магистраль тепловой сети через подающий коллектор 26.

Конденсат отработавшего пара поступает из конденсатора 4 в конденсатный насос 11 и подаётся им через регенеративные подогреватели низкого давления 13-16 в деаэратор 17, откуда он забирается питательным насосом 21 и подаётся им через систему регенеративных подогревателей высокого давления (ПВД) 18-20 в котёл 3.

Для пополнения утечек сетевой воды подаётся вода из водопровода через химводоочистку 36 насосом 24 в деаэратор 9, обогреваемый отработавшим паром из турбины. На рис. показан атмосферный деаэратор подпиточной воды (это характерно для закрытых систем, где подиптка не велика). Из деаэратора вода насосом 10 подаётся через регулирующий клапан 33 во всасывающую линию бустерного насоса 35.