Современные источники теплоснабжения: основное оборудование отечественного и зарубежного производства. Автономные источники теплоснабж

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

ДОМАШНЯЯ РАБОТА

по теме: << Современные источники теплоснабжения: основное оборудование отечественного и зарубежного производства. Автономные источники теплоснабжения. >>

 

 

 

 

Начало работы………………..                       Окончание работы………………..

 

 

Учебная группа 13-ТиТ

Студент Колчебо  Р.Г.         

Руководитель  Козаков В.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение …………………………………………………………………....2

1 Краткая информация……………………………………………………..3

2 Автономные системы отопления с искусственной циркуляцией теплоносителя.

2.1 Однотрубные системы.…………………………………..………….....4  

2.2 Двухтрубные  системы…………………………………………………5          3 Схема работы системы отопления с естественной циркуляцией……..6         4 Проектировка автономной системы отопления………………………..6          5 Вихревые кавитационные теплогенераторы……………………………7                   6 Теплоснабжение на базе автономных водяных теплогенераторов …...7                                 7 Транспортабельные  котельные установки …………………………….8                8 Что такое тепловой насос?..........................................................................9      8.1 Пример теплоснабжения зданий с тепловыми насосами в Европе и            США………………………………………………………………………..10           9 Пример автономного теплоснабжения зданий в России………………11

 

 

 

                                        

Введение

 В настоящее время наряду с системами централизованного теплоснабжения довольно широкое распространение получили децентрализованные системы. Под децентрализованными автономными системами условно понимаются малые системы с установленной тепловой мощностью не более (20 гкал/г) 23 МВт.

В нашей стране вопросами применения автономных систем теплоснабжения начали заниматься с 1926 г. [1]. В промышленности с 1976 г. Данные системы работали на чайной фабрике (г. Самтредия, Грузия) , на Подольском химико-металлургическом заводе (ПХМЗ) с 1987 г., на Сагареджойском молочном комбинате, Грузия, в подмосковном молочно-животноводческом совхозе «Горки-2» с 1963 г. Кроме промышленности автономные системы теплоснабжения в то время начали применяться в торговом центре (г. Сухуми) для теплохладоснабжения, в жилом доме (пос. Букурия, Молдова), в пансионате «Дружба» (г. Ялта), климатологической больнице (г. Гагра), курортном зале Пицунды.

 

Целью моей работы является познание всех плюсов и минусов  децентрализованных  систем теплоснабжения, рассмотреть виды автономных систем теплоснабжения, узнать схему работы и конструкционные особенности теплогенераторов. 
Краткая информация

Автономные системы теплоснабжения в последнее время все чаще используются для отопления жилых  зданий. Данная тенденция объясняется  несколькими причинами. Во-первых, при  использовании автономных систем значительно упрощается решение всех вопросов, связанных со строительством. Во-вторых, необходимые ремонтно-восстановительные работы объектов сетей коммунальной инфраструктуры не проводились или осуществлялись в недостаточном объеме; участились крупные аварии, особенно, тепловых трасс, на устранение которых требовались огромные материальные ресурсы. В результате потери произведенной тепловой энергии достигли 40.50 % .В третьих,  анализ работы существующих систем теплоснабжения показал, что в ряде случаев автономные системы экономичнее централизованных. Так, в Швеции на нужды отопления и горячего водоснабжения расходуется в среднем в 3,1 раза меньше топлива, чем в средней полосе России с аналогичными климатическими условиями.[2]. В четвертых, автономные системы любого вида позволяют  вести жилищное строительство там, где нет развитых тепловых сетей. Всего, на данный момент, автономные системы отопления, подразделяются на: 1)схемы с естественной циркуляцией теплоносителя                                      2)схемы с искусственной циркуляцией теплоносителя.                                                                                                                      Схемы с искусственной циркуляцией воздуха могут подразделяться на: 1)однотрубные                                                                                            2)двухтрубные .                                                                                                                       

                                                                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автономные системы  отопления с искусственной циркуляцией  теплоносителя.

Однотрубные системы.

В однотрубных системах в  нижние нагревательные приборы поступает смесь горячей воды и воды, охлажденной в верхних приборах. Так как температура этой смеси ниже температуры воды в приборах верхних этажей, то поверхность нагрева нижних приборов должна быть несколько увеличена. В однотрубных системах вода циркулирует в нагревательных приборах и стояках, которые их питают, вследствие разности температур воды в тех и других. Однотрубные системы можно устраивать по двум схемам. При схеме, приведенной на рис.1. в верхние радиаторы поступает из стояка только часть воды, остальная вода направляется по стояку к нижерасположенным радиаторам. Количество воды для каждого нагревательного прибора можно регулировать кранами, установленными у приборов.

                                                                                                                                                                          

                                                                                                                

Рис. 1. Однотрубные  системы водяного отопления с  искусственной циркуляцией (с замыкающими участками):

1 - котел; 2 - главный  стояк; 3 - расширительная труба; 4 - расширительный  бак; 5 - подающая линия; 6 - воздухосборник; 7 - стояки; 8 - обратная линия; 9 - насос; 10 - тройники с пробками

Двухтрубные системы.

 

       Рис.2. 

1 - подающий (главный)  стояк; 2 - трубопровод обратной воды; 3 - котел; 4 расширительный бачок; 5 - нагревательные приборы; 6 - воздушная  труба; 7 - перелив; 8 - предохранительный  трубопровод.

 

При двухтрубной системе (рис.2.) вода от теплогенератора попадает в магистральную трубу подачи, расположенную в подвале или проходящую по полу первого этажа, далее происходит распределение теплоносителя по стоякам, от них – в радиаторы. Отработанный теплоноситель поступает в обратную магистраль, которая прокладывается там же, где и подающая. Удаление воздушной пробки из системы осуществляется либо с помощью кранов Маевского, либо  воздушной трубы, соединяющей расширительный бак и подающие стояки. Для более эффективного отвода воздуха магистральные трубопроводы должны быть проложены с соблюдением уклонов по течению теплоносителя.

 

 

 

 

Схема работы системы  отопления с естественной циркуляцией

Наиболее простой вариант  системы отопления с естественной циркуляцией теплоностителя строится таким образом: вверх от отопительного котла идет подающий стояк, горячая вода по нему подается в верхний распределительный коллектор. Затем по стоякам — к отопительным приборам, при прохождении через которые она отдает тепло. Внизу остывшая вода собирается в обратную трубу и возвращается в котел.

В верхней части подающего  стояка располагают расширительный бак. Он служит для удаления воздуха, а также для приема дополнительного  объема, который приобретает вода при нагревании.

Условно можно разделить нашу отопительную систему на охлаждающуюся часть и нагретую. Последняя — часть , содержащая нагреваемую воду в котле и уже горячую — в стояке до точки его вхождения в верхний коллектор. Охлаждающаяся часть — это участок, куда поступает вода с верхнего разлива, по стоякам и приборам отопления к обратной трубе и в котел.

 Проектировка автономной системы отопления      

Систему отопления рекомендуется  проектировать, как правило, с принудительной циркуляцией и закрытым  расширительным баком. Использование открытого расширительного бака приводит к необходимости очень часто подпитывать водой систему отопления. При  отсутствии химводоподготовки это может сократить срок службы котла и системы в целом. ” Зарастание” теплообменника котла накипью снизит его коэффициент теплопередачи и система не будет развивать нужной мощности. Конструкции ряда котлов позволяет применять системы отопления с естественной циркуляцией воды, но в этом случае обязателен так называемый “гидравлический разделитель”, который образует два контура: контур котельной установки с циркуляционным насосом и отопительный контур с естественной циркуляцией . Включать котел непосредственно в систему отопления с естественной циркуляцией не допускается, т.к. теплообменник котла имеет достаточно большое сопротивление для прохода воды и гравитационное давление оказывается недостаточным для обеспечения необходимой циркуляции через котёл, который будет постоянно перегреваться и выключаться.[3].

Вихревые кавитационные  теплогенераторы.

В процессе создания автономных систем теплоснабжения особое внимание учёных и производственников привлекли ВКТГ (вихревые кавитационные теплогенераторы ), успешно решающие задачи обогрева помещений и строительных объектов различного назначения. Пока нет теоретических обоснований чтобы описать удивительные результаты получаемые при эксплуатации данных агрегатов. Принцип действия установки основан на преобразовании кавитационной энергии возникающей в потоке жидкости в тепловую энергию жидкости. На основании практического опыта можно утверждать что ВКТГ позволяет получать дополнительную тепловую энергию с коэффициентом эффективности больше единицы. Выделение энергии осуществляется мгновенно в виде яркой вспышки - специфического свечения воды. Этот процесс называется сонолюменисценцией или бестолковым горением [4].

Теплоснабжение на базе автономных водяных теплогенераторов.

Автономные  водяные теплогенераторы (АТГ)  предназначены  для получения нагретой воды, которая  используется для теплоснабжения различных  промышленных и гражданских объектов. АТГ включает в свой состав центробежный насос и специальное устройство, создающее гидравлическое сопротивление. Специальное устройство может иметь различную конструкцию, эффективность работы которой зависит от оптимизации режимных факторов, определяемых НОУ-ХАУ-разработками. Одним из вариантов специального гидравлического устройства является вихревая труба, включаемая в систему децентрализованного теплоснабжения, работающая на воде. Применение системы децентрализованного теплоснабжения весьма перспективно, т.к. вода, являясь рабочим веществом, используется непосредственно для отопления и горячего водоснабжения, тем самым делая эти системы экологически чистыми и надежными в эксплуатации. Такая децентрализованная система теплоснабжения была смонтирована и испытана в лаборатории Основ трансформации тепла (ОТТ) кафедры Промышленных теплоэнергетических систем (ПТС) МЭИ. Система теплоснабжения состоит их центробежного насоса, вихревой трубы и стандартных элементов: батареи и калорифера. Указанные стандартные элементы являются неотъемлемыми частями любых систем теплоснабжения и поэтому их наличие и успешная работа дают основания утверждать о надежной работе любой системы теплоснабжения, включающей эти элементы. Работа системы осуществлялась следующим образом. Через расширительный бачок система заполняется водой таким образом, чтобы из системы был удален воздух, что затем контролируется по манометру. После этого на шкаф блока управления подается напряжение, задатчиком температуры устанавливается температура воды, подаваемой в систему (50-5-90 ОС), и включается центробежный насос. Время выхода на режим зависит от заданной температуры. При заданной tв=60 ОС время выхода на режим составляет t=40 мин. Температурный график работы системы представлен на. Пусковой период системы составил 40+45 мин. Темп повышения температуры составил Q=1,5 град/мин.Для измерения температуры воды на входе и выходе из системы установлены термометры , а для определения расхода - расходомер .Центробежный насос был установлен на легкой передвижной подставке, изготовление которой можно осуществить в любой мастерской. Остальное оборудование (батарея и калорифер) стандартное, приобретаются в специализированных торговых фирмах (магазинах). Арматура (трехходовые краны, вентили, уголки, переходники и т.д.) также приобретаются в магазинах. Система смонтирована из пластиковых труб, сварка которых осуществлялась специальным сварочным агрегатом, который имеется в лаборатории ОТТ. Разность температур воды в прямой и обратной магистралях составила примерно 2 ОС. Время работы центробежного насоса ВТГ составляло в каждом цикле 98 с, паузы длились по 82 с, время одного цикла равнялось 3 мин. Система теплоснабжения, как показали испытания, работает устойчиво и в автоматическом режиме (без участия обслуживающего персонала) поддерживает первоначально заданную температуру в интервале t=60-61 ОС. Система теплоснабжения работала при последовательном по воде включении батареи и калорифера [5].

Транспортабельные  котельные установки

Транспортабельные (блочные) котельные установки ТКУ (БКУ) — это передвижные котельные установки полной заводской готовности, предназначенные для отопления и горячего водоснабжения объектов производственного, жилищного и социального назначения. Котельные установки работают на природном газе, сжиженном газе и жидком топливе. Все технологическое оборудование размещено в блоке заводского изготовления. Корпус котельной установки должен быть цельнометаллическим, утеплённым, пожаробезопасным. Котельные установки также могут быть на раме для установки в существующем помещении.Уровень автоматизации обеспечивает бесперебойную работу всего оборудования без постоянного присутствия дежурного оператора. Автоматика обеспечивает работу объекта по температурному графику в зависимости от погодных условий. В случае возникновения утечек газа или отклонения значений контролируемых параметров от заданных система безопасности для предотвращения аварийных ситуаций автоматически прекращает подачу газа. Габаритные размеры и конструкция котельных предусматривают возможность их транспортировки автомобильным и железнодорожным транспортом. Блочно-модульный принцип построения обеспечивает возможность простого построения котельных необходимой мощности. В котельных устанавливаются системы телеметрии для построения распределенных сетей мини-котельных, управляемых с единого диспетчерского пункта. В котельных устанавливаются коммерческие узлы учета электроэнергии, газа, холодной и горячей воды, вырабатываемого тепла. Котельные установки тепловой мощностью от 50 до 500 кВт комплектуются котлами с атмосферной горелкой. Котельные установки тепловой мощностью свыше 500 кВт комплектуются котлами с дутьевыми горнлками.

Что такое тепловой насос?

Основу эксплуатируемого сегодня в мире парка теплонасосного оборудования составляют парокомпрессионные тепловые насосы, но применяются также и абсорбционные, электрохимические и термоэлектрические. Эффективность тепловых насосов принято характеризовать величиной безразмерного коэффициента трансформации энергии определяемого для идеального цикла Карно.                                   Тепловой насос — это слегка преобразованный холодильник. В обоих есть испаритель, компрессор, конденсатор и дросселирующее устройство. Цикл работы у холодильника и насоса абсолютно одинаков, разнятся только параметры настройки. Даже внешне, по размерам и форме, они похожи друг на друга. Холодильник работает, выкачивая тепло наружу, тепловой насос работает по такому же принципу только наоборот — он нагнетает тепло с улицы или из почвы в Вашу гостиную. В холодильнике почти не ощущаемое тепло продуктов в конечном итоге выделяется в виде довольно горячего потока воздуха, отходящего от трубчатой панели конденсатора («радиатор» на задней стенке). Поэтому, если из холодильника вытащить испарительную камеру (с трубами) и закопать в землю, мы и получим тепловой насос, который будет обогревать комнату теплым воздухом.