Содержание

     Введение

     Наружные  инженерные сети являются одним из важных элементов инженерного благоустройства  городских территорий. Инженерные сети предназначены для комплексного и полного обслуживания нужд населения, культурно-бытовых предприятий и потребностей промышленности.

     Инженерные  коммуникации бывают подземными, наземными  и надземными.

     Инженерное  обеспечение представляет собой  совокупность систем водоснабжения, канализации, электро-, газо и теплоснабжения, призванных обеспечить функционирование и дальнейшее развитие города.

     К подземным инженерным сетям относятся  трубопроводы, кабели и коллекторы.

     В подземном хозяйстве города используют трубопроводы различного назначения: трубопроводы, сети водоснабжения (хозяйственно-питьевые, противопожарные, горячего и промышленного водоснабжения, поливомоечные).; трубопроводы канализации (бытовых, дождевых и промышленных вод); трубопроводы тепло- и газоснабжение.

     Кабельные сети включают в себя электрические  сети высокого и низкого напряжения, предназначенные для электроснабжения (в том числе наружное освещение  и обеспечение электротранспорта), и кабели слабого тока для телеграфной  и телефонной связи, радиовещания и сигнализации специального назначения.

     Основную  сеть трубопроводов, каналов и кабелей  размещают под улицами и площадями  городов (населенных пунктов), и они  образуют сложные подземные системы. Подземные инженерные сети проектируются комплексно, с учетом начертания улично-дорожной сети города. По заданной категории дороги устанавливают параметры элементов проектируемой улично-дорожной сети, под которой размещаются инженерные сети.

     1. Электроснабжение городского хозяйства

     Электрическими  станциями называют комплекс взаимосвязанных инженерных сооружений, оборудования и коммуникаций, предназначенный для превращения природных энергоресурсов в электроэнергию. Процесс производства электроэнергии отличается однородностью и массовостью продукции. Однородность продукции открывает путь к типизации основных видов электростанций и серийности выпуска небольших типоразмеров унифицированного оборудования: котлоагрегатов, турбин, генераторов и трансформаторов. Важной особенностью современных электростанций является установка небольшого количества (4-6) очень крупных агрегатов - энергетических блоков единичной мощностью от 200 до 1200 МВт. Концентрация энергопроизводства ведет к снижению единовременных затрат и ежегодных расходов на электростанциях. Массовость, огромные масштабы производства электроэнергии, делают особенно важным повышение эффективности использования первичных энергоресурсов. При массовом производстве даже очень небольшие изменения экономичности дают существенную экономию народнохозяйственных затрат.

     Для электростанций является неизбежным переменный режим работы, так как процесс производства электроэнергии должен непрерывно и точно следовать за процессом ее потребления. Эта особенность условий работы электростанций существенно отличает их от предприятий других отраслей промышленности.

     Отмеченные  особенности электрических станций  определяют основные требования, которые  сводятся к требованиям высокой  надежности и экономичности энергопроизводства. Эти требования должны рассматриваться неразрывно, но при этом надежность энергообеспечения потребителей имеет приоритет. Прежде всего потому, что перерыв в подаче электроэнергии ведет к прекращению работы ее потребителей, уменьшению выпуска и к массовому браку продукции, а в некоторых случаях и к аварии основного оборудования потребителей. По этим причинам среди всех мер обеспечения надежности специфическими для энергетики являются обязательное требование наличия резервов мощности, дублирование основных агрегатов и коммуникаций, а также объединение электростанций в энергосистемы.

     Районные  энергетические системы представляют собой совокупность электростанций, повышающих и понижающих подстанций, связанных линиями электропередачи. Дальнейшая централизация достигается объединением при помощи межсистемных линий электропередачи районных энергосистем в объединенную энергосистему, на базе которых формируется единая энергетическая система страны.

     По  назначению электростанции разделяются  на городские, снабжающие энергией города и населенные пункты, промышленные, обеспечивающие энергией технологические нужды производства, и районные, снабжающие электроэнергией всех потребителей, расположенных на больших территориях. В настоящее время основным видом электростанций являются государственные районные электростанции (ГРЭС).

     В зависимости от вида используемого  природного энергоресурса различают следующие типы электростанций.

     Тепловые  (ТЭС), использующие химически связанную энергию органического топлива, которая высвобождается в процессе горения топлива, а полученная теплота используется для превращения в механическую работу и далее в электрическую энергию.

     Атомные (АЭС), на которых в качестве источника энергии используется процесс деления ядер атомов изотопов урана-235, плутония-239, сопровождающийся выделением большого количества теплоты. Полученная теплота отводится через систему охлаждения реактора, а затем используется так же, как и на обычных тепловых электростанциях.

     Гидравлические  (ГЭС), использующие потенциальную энергию напора воды речных стоков или приливов и отливов.

     Ветровые  (ВЭС), использующие в качестве источника кинетическую энергию движения воздушного потока. Особенностями ВЭС является малая мощность агрегатов и зависимость выработки электроэнергии от наличия и скорости ветра.

     Солнечные (ГелиоЭС), использующие энергию излучения солнца для прямого преобразования в электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов, а также для получения теплоты, которая затем превращается в электроэнергию по схеме обычных тепловых электростанций.

     Геотермические электростанции, использующие теплоту земной коры в районах активного проявления вулканической деятельности с последующим преобразованием в электроэнергию по технологии тепловых электростанций.

     В настоящее время основным типом  электростанций является ТЭС, на долю которых приходится около 80% общей выработки электроэнергии в нашей стране. Тепловые электростанции подразделяются на конденсационные (КЭС),  вырабатывающие только электроэнергию, и теплофикационные (ТЭЦ), на которых осуществляется комбинированное производство электрической и тепловой энергии в виде пара или горячей воды для теплоснабжения потребителей. Тепловые электростанции различаются и по первичному двигателю, используемому для привода электрического генератора. В настоящее время в качестве первичных двигателей на тепловых электростанциях используют: 1) двигатели внутреннего сгорания -бензиновые, дизельные или газовые, мощностью от нескольких киловатт до 50 МВт, с КПД выработки электроэнергии от 30 до 50%, а при утилизации теплоты - до 85%; 2) газовые турбины, использующие смесь продуктов сгорания топлива и воздуха, мощностью от 200 кВт до 200 МВт, с КПД от 20 до 40%, а при утилизации теплоты до 80-85%; 3) паровые турбины, рабочим телом в которых является пар под давлением до 240 бар и температурой до 560°С, мощностью от 0,75 до 1200 МВт, с КПД до 40%, а при утилизации теплоты отработанного пара до 80-85%. На современных ТЭС основным видом первичного двигателя являются паровые турбины.

     Осуществление непрерывного процесса превращения  теплоты в работу с использованием ограниченного объема рабочего тела возможно лишь при осуществлении круговых процессов (циклов) изменения его состояния.

     Сущность  рабочего процесса на ТЭС составляет последовательность энергетических превращений. Для каждой стадии этого процесса справедлив закон сохранения вещества и энергии, т. е. соответствие между подведенной энергией, полезной составляющей и потерями энергии.

     Термический КПД идеального кругового процесса будет зависеть от относительной величины (Г_отв/Г_подв), теоретически неизбежных при данной форме и параметрах цикла потерь теплоты в «холодный источник».

     В рабочем процессе ТЭС в качестве подведенной энергии рассматривается химическая энергия сожженного топлива (Оюдв ~ В <2н)-Конечным продуктом этого процесса на КЭС является электроэнергия (бшл ⁼ 860 W), а на ТЭЦ - электроэнергия и теплота, отпущенная из регулируемых отборов турбин потребителям (Q_non ~ 860 W + Q_r).

     Состав  потерь  в  рабочем  процессе  ТЭС  является  вполне определенным:

• теоретически неизбежные потери в холодный источник, величина которых определяется термическим КПД процесса, составляющим 40-60%;
• дополнительные потери в холодный источник вследствие отклонения реальных процессов от идеальных, величина которых определяется внутренним относительным КПД турбин, равным 82-87%;
• потери теплоты в котлоагрегатах, величина которых определяется КПД энергетических котлов, равным 87-92%;
• механические и электрические потери, которые играют 
  скромную роль в тепловом балансе, так как механический КПД 
  турбин и электрический КПД генераторов составляют 97-99%

     каждый;

• потери рассеивания теплоты в окружающей среде характеризуются величиной КПД теплового потока, равной 97-99%;
• потери  вследствие  затрат  электроэнергии   и  теплоты   на 
  собственные нужды ТЭС составляют 5-10%.

     Наличие затрат энергии на собственные нужды  ТЭС вызывает необходимость рассматривать  две категории показателей тепловой экономичности станций:

• брутто, исчисляемые по выработке энергии;
• нетто, определяемые по отпущенной энергии.

     Технология производства электроэнергии на ТЭС включает в себя несколько взаимосвязанных процессов: 1) топливоснабжения; 2) водоснабжения и водоотведения; 3) производство теплоты; 4) преобразования энергии в механическую работу; 5) генерирования электроэнергии; 6) утилизации и удаления отходов энергопроизводства.

     Функционирование  современных мощных ТЭС требует  большого количества топлива, воздуха, воды и других ресурсов. Так, конденсационная ТЭС мощностью 2400 МВт сжигает 1060 т/ч антрацита, при этом используется 820 т/ч кислорода и образуется 10 млн м³/ч дымовых газов, содержащих 2350 т двуокиси углерода, 25 т паров воды, 34 т двуокиси серы, 9 т окислов азота, 2 т летучей золы. Кроме того, из топок котлов удаляется 34,5 т/ч шлаков, а из бункеров электрофильтров 193,5 т/ч золы. Расход воды на ТЭС связан как с компенсаций потерь рабочего тела, так и охлаждением пара в конденсаторе. Особенно значителен расход охлаждающей воды. Так, на конденсационной станции мощностью 2400 МВт этот расход соответствует 300-400 тыс. м³/ч.

     Система топливоснабжения современной ТЭС  представляет собой комплекс инженерных сооружений, коммуникаций и оборудования, предназначенных для разгрузки, складирования, подготовки и подачи топлива в котлоагрегаты. Твердое и жидкое топливо доставляются на ТЭС, как правило, железнодорожным транспортом. Поступающие на ТЭС железнодорожные составы твердого топлива автоматически взвешиваются на вагонных весах. Затем вагоны поступают в приемно-разгрузочное устройство, оборудованное эстакадами для приема саморазгружающихся вагонов или вагоно-прокладывателями со щелевыми бункерами и лопастными питателями. Для приема жидкого топлива (мазута) подъездные пути ТЭС имеют специальную эстакаду, оборудованную системой разогрева, слива и перекачки мазута. Природный газ на ТЭС подается по газопроводу в газораспределительную станцию.

     Из  приемно-распределительного устройства топливо подается на склад и в систему топливоподачи. Твердое топливо во избежание самовозгорания хранят в штабелях, уплотненных путем укатки. Хранение мазута производят в специальных резервуарах, которые могут быть наземными, полуподземными и подземными. Топливные склады ТЭС должны вмещать запасы топлива на 15-20 суток работы станции. Транспортировка твердого топлива по территории ТЭС и в котельную осуществляется ленточными транспортерами (конвейерами), жидкого и газообразного - по трубопроводам.

     В системе топливоподачи твердого топлива предусматриваются установки и оборудование, обеспечивающие предварительное измельчение, подсушку и размол топлива в тончайшую пыль, которая вместе с воздухом подается в топку котлоагрегатов. Система топливоподачи мазута включает в себя фильтры, подогреватели и насосы, обеспечивающие подачу топлива к форсункам котлоагрегатов. Система газоснабжения включает в себя газораспределительные пункты и трубопроводы, обеспечивающие снижение давления, очистку и подачу природного газа на горелки котлоагрегатов.

     Воздух, необходимый для горения топлива, подается при помощи дутьевых вентиляторов из верхней части помещения котельного цеха в воздухоподогреватели котлоагрегатов. Весь расход воздуха делится на две части: 1) первичный воздух, который подается в топку вместе с топливом через систему пылеприготовления, где он выполняет роль сушильного и транспортного агента и 2) вторичный воздух, который подается непосредственно в топку котла. При сжигании жидкого топлива воздух подается в форсунки, при сжигании газа - в горелки, а при необходимости и в топку котла.