Проектування теплової мережі ТЕС

Рис. 3.3.4 – Температурний графік прямої та зворотної мережної води

гарячого  водопостачання

        Знаючи  теплове навантаження та температури прямої та зворотної води можна знайти витрату мережної води, що йде на гаряче водопостачання, за наступною формулою, кг/с:

, або 

де - ізобарна теплоємкість води при нормальних умовах.

     Розрахуємо  теплове навантаження опалення  при різних температурах зовнішнього повітря через 4°С та для певних характерних значень. Результати розрахунків занесено в таблицю 3.3.2.

Таблиця 3.3.2 – Розрахунок витрат мережної води на гаряче водопостачання.

tЗов , °С	8	6	4	0	-5	-10	-14	-18	-22
,°С	70.0	70.0	70.0	82.4	98.2	113.7	126.0	138.0	150.0
,°С	41.0	41.0	41.0	34.9	30.0	26.5	24.3	22.5	21.0
, кг/с	2057.4	2057.4	2057.4	1255.4	874.1	684.0	587.2	516.5	462.4
	250

Рис 3.3.4 – Графік зміни витрат мережної води від температури зовнішнього повітря

3.4. Побудова сумарного температурного  графіку та визначення сумарних  витрат мережної води

Визначення температур мережної води при наявності опалення, вентиляції та ГВП проводиться за законом змішування (усереднення). Так як температура прямої мережної води бралась однаковою, як для опалення, для вентиляції, й для ГВП то за цим законом при заданих температурах зовнішнього повітря сумарна температура прямої мережної води буде мати такі самі значення як і для температур прямої мережної води по опаленню, вентиляції та ГВП. А от для визначення сумарної температури зворотної мережної скористаємося законом змішування, який описується такою формулою, °С:

,

де та та - температура зворотної мережної води та витрати води на опалення, вентиляцію та ГВП для даних температур  зовнішнього повітря, що були розраховані вище.

Результати розрахунків та розрахункові величини для даних значень зовнішніх температур занесено в   таблицю 3.4.1. За даними цієї таблиці було побудовано температурний графіки – зміна температури прямої та зворотної води в залежності від температури зовнішнього повітря. 

     Проаналізувавши  в таблиці 3.4.1. значення витрат, дійшли до висновку що при tЗов=+4 витрата мережної води буде максимальною. тому для подальших розрахунків системи теплопостачання приймаємо максимальну витрату мережної води на рівні W=5182 кг/с.

Таблиця 3.4.1 – Розрахунок температури зворотної води та витрат  мережної води.

tЗов, °С	Температура мережної води, °С					Витрати мережної води, кг/с
	пряма t1	Зворотна				опалення	вентиляція	ГВП	сумарна
		опалення,  tО2	вентиляція, tВ2	ГВП, tГВП2	сумарна,t2	WО	WВ	WГВП	W
8	70.0	41.0	31.2	41.0	40.0	1671.7	412	2057	4141
6	70.0	41.0	36.5	41.0	40.4	2006.0	572	2057	4636
4	70.0	41.0	41.5	41.0	41.1	2340.3	784	2057	5182
0	82.4	46.4	46.4	34.9	43.2	2423.9	799	1255	4478
-5	98.2	52.2	52.2	30.0	47.5	2423.9	799	874	4097
-10	113.7	57.7	57.7	26.5	52.3	2423.9	799	684	3907
-14	126.0	62.0	33.5	24.3	51.7	2423.9	484	587	3495
-18	138.0	66.0	23.0	22.5	54.3	2423.9	389	517	3329
-22	150.0	70.0	11.8	21.0	57.1	2423.9	324	462	3210

 

     За даними  таблиці 3.4.1.  будуємо температурний графік по відпуску мережної води з ТЕЦ на покриття теплофікаційного навантаження та також графік сумарних витрат мережної води. Ці графіки представлені відповідно на рис.3.4.1. та рис. 3.4.2.

 

Рис.3.4.1 – Температурний графік тепломережі

 

Рис.3.4.2 – Графік залежності сумарних витрати мережної води від температури зовнішнього повітря

 

 

 

4. Діаграма режимів системи теплопостачання

Діаграма режимів системи теплопостачання дає поняття про розподіл теплового навантаження між теплом, яке виробляється у пікових котлах, і парою відбору, а також визначає виробіток електроенергії на тепловому споживанні й економічний ефект від комбінованого виробітку електроенергії і тепла.

Діаграма режимів містить у собі чотири графіки, що розташовуються в чотирьох квадрантах, у тому числі:

1. Графік тривалості стояння зовнішніх температур (I квадрант)  tЗов=¦(Т), де Т -години, протягом  яких зовнішня температура tЗов зустрічається в опалювальному сезоні. Будується за даними таблиці 1.1.1.
2. Температурний графік теплової мережі t1 і t2=¦(tЗов ) (II квадрант). Більш точний результат дає не температурний, а ентальпійний графік, котрим і варто користуватися для більш точних розрахунків. Температури t1 і t2 повинні прийматися з урахуванням втрат у тепловій мережі. Графік теплових навантажень   Qå=¦(tЗов ) (III квадрант). Будується за сумою теплових навантажень по опаленню, по вентиляції та по ГВП
3. Річний графік споживання тепла Q=¦(tЗов ) (IV квадрант) .

Усі чотири графіки взаємно сполучені. Шкали осей ординат квадранта І й абсцис II і III - однойменні і повинні виконуватися в одному масштабі, як і ординати III і IV квадрантів і абсциси I і IV. Графіки розміщуються один під одним.

Побудуємо діаграму режимів системи теплопостачання для випадку, при якому пікове навантаження покривається піковими котлами.

При побудові, за заданим коефіцієнтом теплофікації aТЕЦ=0,2665 , визначимо розрахункове теплове навантаження відбору турбіни Т-110 за формулою:

де  - максимальне теплове навантаження (за завданням);

0,2665 - коефіцієнт теплофікації, повинен бути  в межах   0,50…0,7 (приймається по завданню )

Відкладемо в квадранті IV точку Р``, якій  відповідає й визначимо розрахункову  температуру зовнішнього повітря по графіку Росандера – tЗов=4 °С завантаження відборів турбін на ТЕЦ. Цій точці  на графіку t1=¦(4°С)  в ІІ квадранті відповідає точка  Р/ і має температуру прямої мережної води рівною t1 =70°С   При tЗов< 4 °С теплофікаційний відбір неспроможний покрити теплове навантаження, тому починає працювати  водонагрівальний котел КВГМ-180 На графіку теплових навантажень Q=¦(tЗов ) в квадранті ІІІ  проводимо лінію PС паралельно осі абсцис. Ця лінія попередньо розіб'є площу графіка на дві частини: вище лінії - навантаження, що покриваються піковим водонагрівальними котлоагрегатами КВГМ-180, нижче лінії – навантаження, що покриваються парою відборів. Теплове навантаження, що покривається ПВК становить QКВГМ-180= 916,82 МВт.

Визначимо й побудуємо залежність температури прямої мережної води за основними мережними підігрівачами турбоустановки ПТ-50  від температури зовнішнього повітря - tОП=¦(tЗов), якщо через основні підігрівачі і пікові котли проходить одна і та ж кількість мережної води. Температуру мережної води за основними підігрівачами представлено в таблиці 2.1. Розрахунок будемо проводити  в інтервалі зовнішніх температур tЗов від   до tРО= -22 °С, за формулою, °С:

,

де – сумарне теплове навантаження по опаленню, вентиляції та ГВП ( див рис. 2.1,. квадрант ІІІ), МВт;

     - теплове навантаження відбору турбіни ПТ-50,130 МВт;

     - температура прямої та зворотної мережної води в тепломережі, °С.

В інтервалі температур зовнішнього повітря до +4°С (точка Р’) сумарне теплове навантаження покривається за рахунок навантаження теплофікаційних відборів турбіни, тому справедлива така рівність: , тому .

При tЗов< 8 °С теплове навантаження відборів турбіни постійне і становить

Нехай tЗов= -4 °С , тоді

 °С

 

Таблиця 4.1 – До розрахунку температури прямої мережної води за основними підігрівачами.

tЗов, °С	+4	0	-4	-5	-10	-14	-18	-22
,МВт	333,18	333,18	333,18	333,18	333,18	333,18	333,18	333,18
, МВт	575,85	694,07	812,29	841,85	989,23	1077,48	1165,74	1250
,°С	70,0	82,4	95,1	98,2	113,7	126	138	150
,°С	41	46,4	51,1	52,2	57,7	62	66	70
,°С	57,78	63,7	69,1	70,4	76,6	81,7	86,6	91,3

 

Розрахувавши декілька значень tОП, у тому числі і для tЗов=tРО можна провести попередню лінію P'-Т. Після цієї побудови на графічну залежність tОП=¦(tЗов )  варто нанести точки, що відповідають можливим нагріванням води в основних мережних підігрівниках при тиску 0,05 (t0,05); 0,07 (t0,07); 0,12 (t0,12); 0,25 МПа (t0,25) . Звичайно t0,05= 76...80 °С; t0,07=64...86 °С; t0,12=91...96 °С; t0,25=116... I20 °С . Нанесемо точки:   М'- відповідає нагріванню мережної води в основних підігрівачах до температури ~ 120 °С; Н'- до температури ~ 96 °С; О' - до температури ~ 86 °С і точку П'- до температури ~ 80 °С.

Розрахуємо зовнішню температуру, що відповідає точці П'  -  tЗов= +4 °С. При цій температурі визначимо в IV квадранті точку П’’. Отримана площа сектору І в квадранті IV буде характеризувати кількість теплоти, віддану паром відбору з тиском 0,05 МПа.

Межа недогріву мережної води в основних підігрівачах -  ~ 120 °С (t2,5), тому на графіку температури tоп буде характеризуватися ламаною A'-П'-P'-M'-Ф'.

Положення точки Ф, що характеризує , при tРО=-22 °С, можна визначити за формулою:

де  - розрахункове теплове навантаження відбору;

      tф=120°С  - температура мережної води за основними підігрівниками (відповідає верхньому тиску в відборі);

      t1=150 °С - температура тепло мережної води за ПВК у прямій магістралі;

      t2=70 °С - температура тепло мережної води в зворотній магістралі.

Площа  IV в квадранті IV характеризує роботу пікового водонагрівального котлоагрегату.

 

 

5. П’ЄЗОМЕТРИЧНИЙ ГРАФІК ТЕПЛОМЕРЕЖІ

П`єзометричний графік (графік тисків) широко використовується при проектуванні і експлуатації розгалужених теплових мереж. На графіку у визначеному масштабі задається рельєф місцевості, висота приєднаних будинків, напір у мережі.

Визначення розміру діючого напору, напору в даній точці мережі і абонентських системах, є необхідним для вирішення такого ряду питань:

• перевірка правильності вибору діаметрів трубопроводів тепломережі;
• визначення необхідності спорудження насосних підстанцій для збільшення напору у системах водяних теплових мереж;
• визначення напору при різних режимах роботи системи централізованого теплопостачання, що є вихідним для вибору тепло мережних і підживлювальних насосів;
• виявлення мінімального і максимального напору у прямому і зворотному трубопроводах на вході до кожного споживача для визначення схеми увімкнення (залежна або незалежна), для уникнення закипання води.

 

5.1. Побудова п’єзометричного графіку

Кожному теплоносію і системі теплопостачання відповідає свій п`єзометричний графік [2]. П’єзометричний графік зображено на рисунку 3.