Лекция 10. Аккумуляторы и баки

Промышленные ТЭЦ высокого давления, кроме баков деаэрированной воды, должны иметь баки для хранения запаса питательной воды, используемые и в качестве емкостей, обеспечивающих выполнение операций, предопределяемых технологическим процессом ТЭЦ :

1. Два бака по 500 м3 — для хранения запаса обессоленной воды и для промывки оборудования. Один бак 500 м3 — для загрязненного конденсата станции, требующего очистки перед возвратом в цикл (конденсат станции не рекомендуется смешивать с конденсатом, возвращаемым производственными потребителями пара, который подается на конденсатоочистку).

Баки обессоленной воды должны обеспечивать не менее чем 15-минутный запас воды. В случае необходимости должны устанавливаться дополнительные емкости. Баки устанавливаются снаружи, а насосы — в помещении котельной на отметке 0,0 со стороны постоянного торца. К указанным трем бакам по 500 м³ должны устанавливаться перекачивающие насосы с суммарной производительностью и напором, обеспечивающим постоянную подачу в цикл 2% полного расхода питательной воды на станции и аварийную подачу воды в количестве, равном 30% от расхода пара наибольшей из турбин [1, 2]. Группа этих насосов должна быть обеспечена резервным насосом. Подача загрязненного конденсата для очистки обеспечивается этими же насосами.

• 2. Два бака дренажей и слива из котлов емкостью 40 м³ обеспечиваются перекачивающими насосами (при одном резервном насосе), имеющими суммарную производительность, равную емкости этих баков. Напор насосов выбирается из расчета подачи воды в деаэратор первой ступени. Баки и перекачивающие насосы устанавливаются на отметке 0,0 со стороны постоянного торца котельного или машинного отделений в зависимости от компоновки оборудования.
• 3. Один бак низких точек емкостью 5…10 м3 с двумя перекачивающими насосами (один резервный) на 5…10 м3/ч и с напором 15…20 м. вод. ст. из расчета перекачки воды в дренажные баки. Бак и насосы устанавливаются в машинном отделении на отметке минус 2,5…3 м.

Кроме вышеперечисленных баков, ТЭЦ высокого давления (10…14 МПа) должны иметь установку для промывки котлов с необходимыми для этого баками и насосами.

ТЭЦ с котлами, оборудованными регенеративными воздухоподогревателями, работающие на мазуте (как основное, так и резервное топливо) или имеющие в своем составе мазутные водогрейные котлы, при необходимости оборудуются специальными установками для нейтрализации обмывочных вод регенеративных воздухоподогревателей и водогрейных котлов.

В крупных промышленных котельных с котлами низкого давления баковое хозяйство состоит из двух баков для приема конденсата, возвращаемого с производства, и двух баков для сбора дренажей. Суммарная полезная емкость конденсатных баков должна выбираться исходя из 20…30-минутного поступления конденсата и 50% емкости в каждом баке.

Емкость дренажных баков принимается в пределах 5…10 м3. Перекачивающие насосы (как минимум один рабочий и один резервный) к конденсатным и дренажным бакам выбираются по максимальному поступлению конденсата или дренажей. Напор насосов определяется высотой подъема воды, давлением в деаэраторе и потерями давления в трубопроводах. Баки и перекачивающие насосы устанавливаются в помещении котельной на отметке 0,0. Для защиты от коррозии баков применяются специальные покрытия и мероприятия, зависящие также от типа системы теплоснабжения (с открытым или закрытым водоразбором).

Возврат конденсата от технологических потребителей необходим для экономии топлива и улучшения качества питательной воды котлоагрегатов.

Конденсат поступает в сборные (конденсатные) баки, которые устанавливаются в котельной или на предприятии. Затем из конденсатных баков с помощью конденсатных насосов подается в деаэратор. На рис. 7 представлена схема конденсатного бака.

Температура смеси конденсата определяется из выражения.

tСМ = G1 *1 + G2 *t 2 + G3 *t 3 + … + Gi * i.

где G1, G2, G3 ,…, Gi — количество конденсата, возвращаемого отдельными потребителями, кг/с; t1, t 2, t 3 ,…, ti — температуры конденсата, возвращаемого отдельными потребителями, ^оС; GСМ = G1 + G2 + … + Gi — суммарное количество конденсата, поступающего в конденсатный бак, кг/с.

Рисунок 1 — Принципиальная схема включения бака-аккумулятора и когенерационной установки.

Использование БА направлено на увеличение производства электроэнергии в пиковый и полупиковый периоды суточного графика электрических нагрузок и снижения в период ночного минимума. Поэтому зарядка БА осуществляется в часы максимальных нагрузок энергосистемы в различных режимах работы ТЭЦ.

Существует четыре основных режима работы ТЭЦ с КГУ и БА в различных зонах суточного графика:

1. Режим одновременной выдачи тепловой энергии в сеть и зарядки бака-аккумулятора в часы пиковых и полупиковых нагрузок энергосистемы.

Задвижки 3 и 9 закрыты, остальные — открыты, а задвижка 6 осуществляет регулирование температуры подачи воды в соответствии с температурным графиком.

2. Режим удовлетворения нагрузки отопления только от бака-аккумулятора в часы ночного минимума нагрузок энергосистемы.

Задвижки 2, 5, 7, 8 — закрыты, остальные — открыты.

3. Режим, когда КГУ осуществляет пиковый догрев сетевой воды после бака-аккумулятора в часы ночного минимума и полупиковых нагрузок.

Задвижки 2, 5, 9 — закрыты, остальные — открыты. Преимуществом данного режима является возможность разрядки бака до температуры обратной сетевой воды ф_о2, что повышает его тепловую емкость.

4. Режим удовлетворения нагрузки отопления только от когенерационной установки в часы пиковых-полупиковых нагрузок энергосистемы.

В зависимости от температурного графика мини-ТЭЦ (95/70 или 84/60) бак-аккумулятор может быть спроектирован на самостоятельное выполнение нагрузки отопления в ночное время (с 23.00 до 7.00), либо на покрытие ним части ночной нагрузки отопления, а части — когенерационной установкой ТЭЦ.

Если бак-аккумулятор самостоятельно выполняет нагрузку отопления, то предельная температура охлаждения бака равна температуре сетевой воды в подающей линии. В таком случае тепловая емкость бака-аккумулятора будет определяться выражением:

В системах горячего водоснабжения (ГВС) баки-аккумуляторы получили широкое распространение. Это связано с тем, что бак-аккумулятор берет на себя пиковые нагрузки ГВС, при этом источник тепловой энергии продолжает работать в некотором среднем, постоянном режиме. В таком режиме использования бака-аккумулятора необходимая мощность источника определяется не пиковыми нагрузками потребителей горячей воды, а средними, что позволяет снизить капитальные затраты и повысить коэффициент использования установленной мощности. Производство электроэнергии на базе выполнения нагрузки горячего водоснабжения для такой схемы будет происходить в постоянном режиме. Таким образом, мини-ТЭЦ будет конкурировать с мощностями, также производящими электроэнергию в базовом режиме.

Выдача электрической нагрузки в энергосистему должна регулироваться в соответствии с требованиями энергосистемы. А применение бака-аккумулятора целесообразно для покрытия минимальных ночных нагрузок горячего водоснабжения.

Потребление горячей воды характеризуется коэффициентами часовой, суточной, недельной и сезонной неравномерности.

Коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды зависит от характеристики и количества потребителей, и в большинстве случаев колеблется от 2,35 до 4,45.

Поскольку в часы утреннего пика энергосистемы потребление горячей воды ниже, чем в часы вечернего пика, то избытка тепловой мощности когенерационных установок достаточно для необходимой зарядки бака-аккумулятора.

Коэффициент суточной неравномерности может быть снижен за счет увеличения объема бака-аккумулятора. Тогда тепловая энергия, накопленная во время утреннего «пика» и дневного «полупика» будет также использована для покрытия дефицита горячей воды, вызванного суточной неравномерностью. Увеличение объема бака-аккумулятора также расширяет диапазон выдачи электрической мощности в энергосистему в часы пиковых и полупиковых нагрузок суточного графика.

Коэффициент недельной неравномерности расхода горячей воды находится в пределах 1,7−2,0. Однако этот коэффициент характеризует среднесуточное увеличение потребления горячей воды в выходные и праздничные дни и достигается, главным образом, за счет значительного увеличения потребления в дневные часы. Таким образом, 20−30% запаса объема бака-аккумулятора позволит обеспечить возможный дефицит мощности КГУ для производства горячей воды в часы вечернего пика водопотребления. Коэффициент сезонной неравномерности, принимаемый обычно 0,8, учитывает снижение потребления горячей воды в летнее время.

Таким образом, расчетная тепловая мощность когенерационных установок будет определяться пиковым суточным потреблением горячей воды в зимний период.

От значений установленной тепловой мощности когенерационных установок, объема бака-аккумулятора, а также возможности потребителя получать горячую воду от альтернативного источника, зависит эффективность внедрения когенерации при покрытии нагрузки горячего водоснабжения.