Тепловые сети. Потери тепловой энергии при передаче. Тепловая изоляция

РЕФЕРАТ

 

Дисциплина  «Энергоэффективность»

 

на тему: «Тепловые сети. Потери тепловой энергии  при передаче. Тепловая изоляция.»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:                                            Шрейдер Ю. А.

                                                                 Группа 306325  

    

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. Тепловые сети.                                                        3

 

2. Потери тепловой энергии при передаче.              6

 

2.1. Источники  потерь.                                            7

 

3. Тепловая изоляция.                                               12

 

3.1. Теплоизоляционные  материалы.                   13

 

4. Список  используемой литературы.                       17

 

1. Тепловые сети.

 

Тепловая сеть - это система  прочно и плотно соединенных между  собой участников теплопроводов, по которым теплота с помощью  теплоносителей (пара или горячей  воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям.

Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий  из стальных труб, соединенных между  собой с помощью сварки, изоляционная конструкция, предназначенная для  защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь, и несущая конструкция, воспринимающая вес трубопровода и  усилия, возникающие при его эксплуатации.

Наиболее ответственными элементами являются трубы, которые  должны быть достаточно прочными и  герметичными при максимальных давлениях  и температурах теплоносителя, обладать низким коэффициентом температурных  деформаций, малой шероховатостью внутренней поверхности, высоким термическим  сопротивлением стенок, способствующим сохранению теплоты, неизменностью  свойств материала при длительном воздействии высоких температур и давлений.

Снабжение теплотой потребителей (систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических  процессов) состоит из трех взаимосвязанных  процессов: сообщения теплоты теплоносителю, транспорта теплоносителя и использования  теплового потенциала теплоносителя. Системы теплоснабжения классифицируются по следующим основным признакам: мощности, виду источника теплоты и виду теплоносителя.

По мощности системы теплоснабжения характеризуются дальностью передачи теплоты и числом потребителей. Они  могут быть местными и централизованными. Местные системы теплоснабжения - это системы, в которых три  основных звена объединены и находятся  в одном или смежных помещениях. При этом получение теплоты и  передача ее воздуху помещений объединены в одном устройстве и расположены  в отапливаемых помещениях (печи). Централизованные системы, в которых от одного источника  теплоты подается теплота для  многих помещений.

По виду источника теплоты  системы централизованного теплоснабжения разделяют на районное теплоснабжение и теплофикацию. При системе районного  теплоснабжения источником теплоты  служит районная котельная, теплофикации-ТЭЦ.

По виду теплоносителя  системы теплоснабжения делятся  на две группы: водяные и паровые.

Теплоноситель – среда, которая  передает теплоту от источника теплоты  к нагревательным приборам систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Теплоноситель получает теплоту  в районной котельной (или ТЭЦ) и  по наружным трубопроводам, которые  носят название тепловых сетей, поступает  в системы отопления, вентиляции промышленных, общественных и жилых  зданий. В нагревательных приборах, расположенных внутри зданий, теплоноситель  отдает часть аккумулированной в  нем теплоты и отводится по специальным трубопроводам обратно  к источнику теплоты.

 В водяных системах  теплоснабжения теплоносителем  служит вода, а в паровых - пар.  В Беларуси для городов и  жилых районов используются водяные  системы теплоснабжения. Пар применяется  на промышленных площадках для  технологических целей. 

Системы водяных теплопроводов  могут быть однотрубными и двухтрубными(в  отдельных случаях многотрубными). Наиболее распространенной является двухтрубная  система теплоснабжения (по одной  трубе подается горячая вода потребителю, по другой, обратной, охлажденная вода возвращается на ТЭЦ или в котельную). Различают открытую и закрытую системы  теплоснабжения. В открытой системе  осуществляется "непосредственный водоразбор", т.е. горячая вода из подающей сети разбирается потребителями  для хозяйственных, санитарно - гигиенических  нужд. При полном использовании горячей  воды может быть применена однотрубная  система. Для закрытой системы характерно почти полное возвращение сетевой  воды на ТЭЦ (или районную котельную).

К теплоносителям систем централизованного  теплоснабжения предъявляют следующие  требования: санитарно- гигиенические (теплоноситель не должен ухудшать санитарные условия в закрытых помещениях - средняя температура поверхности  нагревательных приборов не может превышать 70-80), технико-экономические (чтобы стоимость  транспортных трубопроводов была наименьшей, масса нагревательных приборов - малой  и обеспечивался минимальный  расход топлива для нагрева помещений) и эксплуатационные (возможность  центральной регулировки теплоотдачи  систем потребления в связи с  переменными температурами наружного  воздуха).

Направление теплопроводов  выбирается по тепловой карте района с учетом материалов геодезической  съемки, плана существующих и намечаемых надземных и подземных сооружений, данных о характеристике грунтов и т. д. Вопрос о выборе типа теплопровода (надземный или подземный) решается с учетом местных условий и технико-экономических обоснований.

При высоком уровне грунтовых  и внешних вод, густоте существующих подземных сооружений на трассе проектируемого теплопровода, сильно пересеченной оврагами и железнодорожными путями в большинстве  случаев предпочтение отдается надземным  теплопроводам. Они также чаще всего  применяются на территории промышленных предприятий при совместной прокладке  энергетических и технологических  трубопроводов на общих эстакадах  или высоких опорах.

В жилых районах из архитектурных  соображений обычно применяется  подземная кладка тепловых сетей. Стоит  сказать, что надземные теплопроводные сети долговечны и ремонтопригодны, по сравнению с подземными. Поэтому  желательно изыскание хотя бы частичного использования подземных теплопроводов.

При выборе трассы теплопровода следует руководствоваться в  первую очередь условиями надежности теплоснабжения, безопасности работы обслуживающего персонала и населения, возможностью быстрой ликвидации неполадок  и аварий.

В целях безопасности и  надежности теплоснабжения, прокладка  сетей не ведется в общих каналах  с кислородопроводами, газопроводами, трубопроводами сжатого воздуха  с давлением выше 1,6 МПа. При проектировании подземных теплопроводов по условиям снижения начальных затрат следует  выбирать минимальное количество камер, сооружая их только в пунктах установки  арматуры и приборов, нуждающихся  в обслуживании. Количество требующих  камер сокращается при применении сильфонных или линзовых компенсаторов, а также осевых компенсаторов  с большим ходом (сдвоенных компенсаторов), естественной компенсации температурных  деформаций.

На не проезжей части допускаются  выступающие на поверхность земли  перекрытия камер и вентиляционных шахт на высоту 0,4 м. Для облегчения опорожнения (дренажа) теплопроводов, их прокладывают с уклоном к горизонту. Для защиты паропровода от попадания конденсата из конденсатопровода в период остановки паропровода или падения давления пара после конденсатоотводчиков должны устанавливаться обратные клапаны или затворы.

По трассе тепловых сетей  строится продольный профиль, на который  наносят планировочные и существующие отметки земли, уровень стояния грунтовых вод, существующие и проектируемые подземные коммуникации, и другие сооружения пересекаемые теплопроводом, с указанием вертикальных отметок этих сооружений.

 

2. Потери тепловой  энергии при передаче.

 

Для оценки эффективности работы любой  системы, в том числе теплоэнергетической, обычно используется обобщенный физический показатель, - коэффициент полезного  действия (КПД). Физический смысл КПД - отношение величины полученной полезной работы (энергии) к затраченной. Последняя, в свою очередь, представляет собой  сумму полученной полезной работы (энергии) и потерь, возникающих в системных  процессах. Таким образом, увеличения КПД системы (а значит и повышения  ее экономичности) можно достигнуть только снижением величины непроизводительных потерь, возникающих в процессе работы. Это и является главной задачей  энергосбережения.

Основной же проблемой, возникающей  при решении этой задачи, является выявление наиболее крупных составляющих этих потерь и выбор оптимального технологического решения, позволяющего значительно снизить их влияние  на величину КПД. Причем каждый конкретный объект (цель энергосбережения) имеет  ряд характерных конструктивных особенностей и составляющие его  тепловых потерь различны по величине. И всякий раз, когда речь заходит  о повышении экономичности работы теплоэнергетического оборудования (например, системы отопления), перед принятием  решения в пользу использования  какого-нибудь технологического новшества, необходимо обязательно провести детальное  обследование самой системы и  выявить наиболее существенные каналы потерь энергии. Разумным решением будет  использование только таких технологий, которые существенно снизят наиболее крупные непроизводительные составляющие потерь энергии в системе и  при минимальных затратах значительно  повысят эффективность ее работы.

 

2.1 Источники потерь.

 

Любую теплоэнергетическую систему  с целью анализа можно условно  разбить на три основные участка:

1. участок производства тепловой энергии (котельная);
2. участок транспортировки тепловой энергии потребителю (трубопроводы тепловых сетей);
3. участок потребления тепловой энергии (отапливаемый объект).

Каждый из приведенных участков обладает характерными непроизводительными  потерями, снижение которых и является основной функцией энергосбережения. Рассмотрим каждый участок в отдельности.

 

1.Участок производства  тепловой энергии. Существующая  котельная.  

Главным звеном на этом участке  является котлоагрегат, функциями которого является преобразование химической энергии  топлива в тепловую и передача этой энергии теплоносителю. В котлоагрегате  происходит ряд физико-химических процессов, каждый из которых имеет свой КПД. И любой котлоагрегат, каким бы совершенным он не был, обязательно  теряет часть энергии топлива  в этих процессах. Упрощенно схема  этих процессов изображена на рисунке.

 

 

На участке производства тепловой энергии при нормальной работе котлоагрегата  всегда существуют три вида основных потерь: с недожогом топлива и  уходящими газами (обычно не более18%), потери энергии через обмуровку  котла (не более 4%) и потери с продувкой  и на собственные нужды котельной (около 3%). Указанные цифры тепловых потерь приблизительно близки для нормального  не нового отечественного котла (с КПД  около 75%). Более совершенные современные  котлоагрегаты имеют реальный КПД  около 80-85% и стандартные эти потери у них ниже. Однако они могут  дополнительно возрастать:

• Если своевременно и качественно не проведена режимная наладка котлоагрегата с инвентаризацией вредных выбросов, потери с недожогом газа могут увеличиваться на 6-8 %;
• Диаметр сопел горелок, установленных на котлоагрегате средней мощности обычно не пересчитывается под реальную нагрузку котла. Однако подключенная к котлу нагрузка отличается от той, на которую рассчитана горелка. Это несоответствие всегда приводит к снижению теплоотдачи от факелов к поверхностям нагрева и возрастанию на 2-5% потерь с химическим недожогом топлива и уходящими газами;
• Если чистка поверхностей котлоагрегатов производится, как правило, один раз в 2-3 года, это снижает КПД котла с загрязненными поверхностями на 4-5% за счет увеличения на эту величину потерь с уходящими газами. Кроме того, недостаточная эффективность работы системы химводоочистки (ХВО) приводит к появлению химических отложений (накипи) на внутренних поверхностях котлоагрегата значительно снижающих эффективность его работы.
• Если котел не оборудован полным комплектом средств контроля и регулирования (паромерами, теплосчетчиками, системами регулирования процесса горения и тепловой нагрузки) или если средства регулирования котлоагрегата настроены неоптимально, то это в среднем дополнительно снижает его КПД на 5%.
• При нарушении целостности обмуровки котла возникают дополнительные присосы воздуха в топку, что увеличивает потери с недожогом и уходящими газами на 2-5%
• Использование современного насосного оборудования в котельной позволяет в два-три раза снизить затраты электроэнергии на собственные нужды котельной и снизить затраты на их ремонт и обслуживание.
• На каждый цикл "Пуск-останов" котлоагрегата тратится значительное количество топлива. Идеальный вариант эксплуатации котельной - ее непрерывная работа в диапазоне мощностей, определенном режимной картой. Использование надежной запорной арматуры, высококачественной автоматики и регулирующих устройств позволяет минимизировать потери, возникающие из-за колебаний мощности и возникновения нештатных ситуаций в котельной.