Тепловые и атомные электрические станции - часть 15

115

тов выбирают тот, при котором min

Распределения отборов, рассчитанные по приведенным выше за-

висимостям, далеко не всегда могут быть соблюдены достаточно точно.
Турбина  имеет  конечное  число  ступеней  и,  следовательно,  определен-
ные значения давлений в камерах отбора. Эти значения могут отличать-
ся, конечно, от тех, которые обеспечивают оптимальную тепловую эко-
номичность.  Стремление  установить  деаэратор  при  определенном  дав-
лении  (выбранном  из  других  соображений)  и  провести  отбор  из  вы-
хлопных патрубков цилиндров также может привести к необходимости
внесения некоторых изменений в рассчитанные распределения отборов.
Небольшие  отступления,  как  правило,  не  приводят  к  сколько-нибудь
заметному  изменению  тепловой  экономичности.  Однако  для  оконча-
тельного  решения  необходимо  в  каждом  конкретном  случае  значения
КПД  установки,  рассчитанные  при  выбранной  схеме,  сопоставить  со
значениями, определенными при оптимальном распределении отборов.

Вопросы для самопроверки

1. Всегда ли оправдано применение регенеративного подогрева пита-
тельной воды?
2. Поясните принцип выбора оптимальных параметров регенеративного
подогрева.
3. Каков физический смысл индифферентной точки?
4. Охарактеризуйте методы распределения нагрева питательной воды по
ступеням регенеративного подогрева питательной воды.
5. Поясните термин «условное топливо».

116

Глава шестая. ТЕХНОЛОГИЯ ОТПУСКА ПАРА И ТЕПЛОТЫ
ОТ ТЭС

6.1. ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕПЛОТЫ И ТЕПЛОВЫЕ НАГРУЗКИ

Теплота от ТЭС (ТЭЦ, КЭС, ПГУ) отпускается потребителям либо

с паром, либо с горячей водой. Теплоту, отпускаемую с паром, исполь-
зуют,  как  правило,  предприятия  нефтеперерабатывающей,  нефтехими-
ческой,  текстильной,  пищевой  промышленности  и  др.  Пар,  поступаю-
щий  к  промышленному  потребителю,  может  иметь  давление 0,2÷2,0
МПа и должен быть обязательно перегрет. Такой пар называют техно-
логическим или – промышленным.

Пароснабжение потребителей должно обеспечиваться с высокой

надежностью, так как перерывы в подаче пара или даже снижение его
расхода приводят к большому материальному ущербу, нарушению тех-
нологического процесса и даже к опасности возникновения пожаров.

Крупные потребители технологического пара получают его от

специальных ТЭЦ, называемых промышленными. В качестве примера
таких ТЭЦ можно назвать Нижнекамскую ТЭЦ-1, Тобольскую ТЭЦ и
др.

Потребление технологического пара может изменяться от номи-

нального расхода

ном

до максимального

макс

в зависимости от объе-

ма производства предприятии, а также от режима их работы. Поэтому
промышленные отборы пара турбоустановки рассчитываются на номи-
нальную нагрузку, а пиковая нагрузка обеспечивается паром от РОУ
или от специальных пиковых паровых котлов.

Отношение расходов пара

ном

т.п

ТЭЦ

макс

. (6.1)

Теплота, поступающая от ТЭЦ с горячей водой, используется в

жилищно-коммунальном хозяйстве. При этом основными ее потребите-
лями  являются  системы  отопления,  вентиляции,  кондиционирования  и
горячего  водоснабжения  жилых  и  общественных  зданий.  В  жилых  и
общественных  зданиях  температура  поверхности  отопительных  прибо-
ров  в  соответствии  с  требованиями  санитарно-гигиенических  норм  не
должна  превышать 95 °С,  а  температура  воды  в  кранах  горячего  водо-
снабжения  должна  быть  не  ниже 50÷60 °С  в  соответствии  с  требова-
ниями комфортности и не выше 70 °С по нормам техники безопасности.

117

Тепловые потребители диктуют не только вид и параметры теп-

лоносителя, но и характер изменения тепловых нагрузок. По изменению
во времени тепловые нагрузки можно разделить на сезонные и кругло-
годовые.

Сезонную нагрузку составляют отопление, вентиляция и конди-

ционирование воздуха. Значение и характер изменения сезонной на-
грузки зависят от климатических условий: температуры наружного воз-
духа, направления и скорости ветра, влажности воздуха и солнечного
излучения. Основное влияние оказывает температура наружного возду-
ха, поэтому сезонная нагрузка имеет практически постоянный суточный
и резкопеременный годовой графики (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Годовой график расхода
теплоты на отопление (по месяцам
года):
1, 2 – максимальные и минимальные
значения

Круглогодичную нагрузку составляют технологическая нагрузка и

горячее водоснабжение.

Нагрузка горячего водоснабжения зависит от степени благоуст-

ройства города или поселка, численности населения, распорядка его ра-
бочего дня и режима работы таких коммунальных предприятий, как ба-
ни и прачечные.

В отличие от сезонной нагрузки горячее водоснабжение и техно-

логическая нагрузка почти не зависят от температуры наружного возду-
ха, поэтому круглогодовая нагрузка имеет практически постоянный го-
довой и резкопеременный суточный графики (рис. 6.2). Исключение со-
ставляют некоторые отрасли промышленности, связанные главным об-
разом с переработкой сельскохозяйственного сырья, работа которых
имеет сезонный характер.

118

Рис. 6.2. Суточные графики изменения расхода теплоты на горячее водоснабже-

ние:

а – в рабочие дни недели; б – по субботам; – – – – среднесуточная нагрузка

6.2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК

При проектировании и разработке режимов эксплуатации центра-

лизованного теплоснабжения прежде всего решается задача определе-
ния расчетной тепловой нагрузки и характера изменения ее в течение
суток и года. Рассчитывается общее количество теплоты

общ

, которое

необходимо отпустить от источника для удовлетворения нужд потреби-
теля, рассматривая тепловые нагрузки для каждого вида потребления.

Отопление предназначено для поддержания температуры внутри

помещений на уровне, соответствующем комфортным условиям. Ком-
фортные условия определяются главным образом температурой внутри
отапливаемых помещений. Принято, что расчетная температура для жи-
лых зданий должна составлять

t = +18 °С, для школ, детских садов,

поликлиник и больниц –

t = +20 °С, для общественных зданий –

t =

+16 °С. Для того, чтобы поддерживать температуру воздуха внутри ота-
пливаемого  помещения  на  расчетном  уровне,  необходимо  обеспечить
равновесие  между  тепловыми  потерями  зданий  и  притоком  теплоты.
Это  условие  теплового  равновесия  здания  можно  представить  в  виде
следующего равенства:

т.п

от

вн

, (6.2)

где

т.п

– суммарные тепловые потери здания;

119

от

Q – приток теплоты в здание через отопительную систему;

вн

Q – теплота, поступающая от внутренних источников (людей,

осветительных приборов, газовых и электрических плит, технологиче-
ского оборудования, силовых агрегатов и др.).

Для жилых помещений принимается

вн

= так как тепловыде-

ления в них относительно малы, при этом

т.п

от

. Для промышлен-

ных предприятий

вн

Q может быть значительным, особенно в цехах с

различного рода тепловыми и силовыми установками, поэтому при рас-
чете отопления промышленных предприятий внутренние тепловыделе-
ния должны учитываться.

Количество теплоты, необходимое для поддержания

t и переда-

ваемое отопительными приборами, определяется тепловыми потерями

т.п

, пропорциональными разности внутренней

t и наружной

t тем-

ператур воздуха:

от

(

)

V t

⋅ ⋅

−

, (6.3)

где

– отопительная характеристика здания, выражающая потери теплоты

через его наружные ограждения в единицу времени при разности тем-
ператур

− =1 °С, отнесенные к 1 м

объема здания;

V – объем здания.

Для производственных зданий

0,5 0,85

−

Вт/(м

·К); для жи-

лых зданий

подсчитывается по эмпирической формуле

1/ 6

, (6.4)

где

1,6

при толщине наружных стен 2,5 кирпича и двойном остеклении;

2,0 2,2

−

для крупноблочных зданий из сборного железобетона.

Строительные нормы и правила (СНиП) регламентируют расчет

тепловых потерь и отопительной нагрузки. Для различных климатиче-
ских районов установлены расчетные температуры наружного воздуха

н.от

и продолжительность отопительного сезона

о.с

За расчетную температуру наружного воздуха принимают сред-

нюю температуру самых холодных пятидневок из четырех наиболее хо-
лодных зим за 50-летний период. Например, для Москвы

н.от

= -26 °С,

для Екатеринбурга

н.от

= -31 °С, а для Томска

н.от

= -40 °С.

120

Отопительный сезон начинается при температуре +8 °С, причем

предусмотрено, что включение отопления определяется снижением
среднесуточной температуры до менее 8 °С в течение 3 сут подряд.

Расход теплоты на вентиляцию также зависит от разности темпе-

ратур и определяется по формуле

(

)

q V t

⋅ ⋅

−

, (6.5)

где

q – удельный расход теплоты на вентиляцию, кВт/(м

·К), рассчи-

тываемый по выражению

m c V

⋅ ⋅

, (6.6)

Здесь

m – кратность обмена воздуха в помещении, устанавливае-

мая в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами;

c = 1,20

кДж/(м

·°С) – объемная теплоемкость воздуха;

V – объем вентилируе-

мого помещения, м

При выборе низшей температуры наружного воздуха, по которой

определяется максимальная тепловая нагрузка на вентиляцию, учитыва-
ется, что в наиболее холодные дни возможно снижение кратности обме-
на воздуха. Поэтому для всех помещений расчетная наружная темпера-
тура воздуха для вентиляции выше, чем для отопления (для условий
Москвы

н.вен

=-15 °С). По принятым в нашей стране строительным

нормам и правилам

н.вен

определяется как средняя температура наибо-

лее холодного периода, составляющего 15 % продолжительности ото-
пительного сезона, в самые холодные годы. С учетом изложенного для
температур наружного воздуха ниже

н.вен

тепловая нагрузка на венти-

ляцию остается постоянной.

Технически это обстоятельство реализуется за счет рециркуляции

части воздуха вентилируемого помещения.

Среднесуточный расход теплоты на горячее водоснабжение жи-

лых, общественных и промышленных зданий или группы однотипных
зданий определяется по формуле

г.в

(

)

a n c t

= ⋅ ⋅

−

, (6.7)

где

a – норма расхода горячей воды, л, при температуре 65 °С на одного

жителя в сутки или на единицу измерения (1 обед, 1 кг сухого белья, 1
посетитель); например, в жилых домах с ваннами и душами

a = 120

л/сут, что соответствует 1260 кДж/ч;

n – число жителей в здании или число единиц измерения;

121

c – теплоемкость воды, кДж/(кг

⋅°С);

t – температура холодной воды, °С;

t – температура горячей воды, °С; в соответствии с нормами 50 <

≤ ≤

°С; расчетная температура

°С.

Расход теплоты на технологические нужды промышленных пред-

приятий  зависит  от  многих  факторов:  от  характера  технологического
процесса,  сменности  работы  предприятия,  масштабов  производства  и
др.  Точные  данные  по  тепловой  нагрузке  промышленных  предприятий
могут быть получены лишь при конкретном анализе деятельности пред-
приятия. Ориентировочно расход теплоты в зависимости от количества
выпускаемой продукции можно рассчитать по выражению

пр

q П

+ ⋅ , (6.8)

где

Q – расход теплоты, не зависящий от количества выпускаемой про-

дукции, кДж/с;

q – удельный расход теплоты на единицу продукции, кДж/(с

⋅шт.);

П – количество выпускаемой продукции, шт.

Таким образом, общая тепловая нагрузка некоторого района

общ

от

г.в

пр

, (6.9)

Очевидно, что мощность источника теплоты

и.т

, который будет

обеспечивать рассчитанную нагрузку, должна быть больше

общ

на

значение потерь

пот

, возникающих при транспортировке теплоты к

потребителю, т.е.

и.т

общ

пот

, (6.10)

Обычно

пот

составляет 3–5 % максимальной суммарной тепло-

вой нагрузки.

6.3. ГРАФИК ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ОТОПИТЕЛЬНОЙ ТЕП-
ЛОВОЙ НАГРУЗКИ

На рис. 6.3 показаны зависимости расходов теплоты на отопление,

вентиляцию и горячее водоснабжение, а также общего расхода от тем-
пературы наружного воздуха. По оси ординат отложены значения от-
ношений расходов теплоты к мощности ее источника

и.т

. Как видно,

122

преобладающей является отопительная нагрузка (кривая

1). Макси-

мальный расход теплоты на отопление соответствует расчетной темпе-
ратуре наружного воздуха для отопления

н.от

. Максимальный расход

теплоты на вентиляцию соответствует расчетной температуре наружно-
го 0,6 воздуха для вентиляции

н.вен

и является расчетной нагрузкой на

вентиляцию.

Рис. 6.3. Зависимость относительного расхода теплоты от температуры наружного
воздуха:
1 – на отопление; 2 – на вентиляцию;

3 – на горячее водоснабжение; 4 – суммар-

ный.

Минимальный расход теплоты на отопление соответствует рас-

четной наружной температуре начала и конца отопительного сезона
жилых и общественных зданий. Минимальный расход теплоты на вен-
тиляцию соответствует расчетной наружной температуре начала и кон-
ца отопительного периода промышленных зданий.

График суммарного расхода теплоты (кривая

4) имеет три точки

излома

а, б и в. Точка излома а соответствует моменту включения ото-

пления, точка

б – моменту включения вентиляции, а точка в – измене-

нию графика нагрузки вентиляции. Характер графика суммарной тепло-
вой нагрузки зависит от соотношения нагрузок отдельных групп потре-
бителей.

Так как тепловая нагрузка потребителя (а следовательно, и источ-

ника теплоты) постоянно изменяется в зависимости от температуры на-
ружного воздуха, то для правильного выбора состава оборудования ис-

содержание .. 13 14 15 16 ..