Перевод паровых котлов в водогрейный режим.

  Промышленные паровые котлы (мощностью 1—40 МВт) можно переоборудовать в водогрейные. Это целесообразно когда у котлов уже закончился расчетный срок службы, и потребителям не нужна высокая температура теплоносителя, паровые котлы переводятся на водогрейный режим с максимальной температурой подогрева воды 115°С. Реконструкция котла гораздо дешевле строительства нового водогрейного.
  При этом основная часть поверхностей нагрева котла сохраняется, но порядок их включения по воде изменяется. Котёл может быть переведён на любую из вышеназванных схем циркуляции; при этом барабан заполняется водой доверху, часто в него помещаются перегородки или какие-либо распределлительные устройства; экономайзер может быть переключён по сетевой воде параллельно или последовательно бывшей испарительной поверхности.
  Преимуществом такого подхода является то, что существенно упрощается эксплуатация котельных за счет вывода из работы всего парового контура, а также упрощения эксплуатации самих котлов - экономичность котлов и расчетная тепловая мощность не снижаются (а при понижении температуры теплоносителя экономичность может и существенно возрасти).
  К недостаткам можно отнести то, что при работе котла на сетевой воде низкого качества он может быстро засоряться (нужны фильтры). Котёл на переменных режимах (при различных нагрузках) ведёт себя менее стабильно, чем соответствующий водогрейный, в некоторых схемах из-за этого котёл быстро выходит из строя. мощность Котла меньше, чем у стандартного водогрейного той же площади.

Энергоиспользование в промышленном и теплотехнологическом производстве

Для правильного построения ТЭС ПП необходимо знать энергетические характеристики отдельных агрегатов и целых производств.

К важнейшим характеристикам теплотехнологического производства относятся:

- виды, количество и характеристики потребляемых и генерируем энергетических ресурсов;

- графики потребления и выхода энергоресурсов с учетом режима работы теплотехнологического производства и отдельных агрегатов;

- возможности использования генерируемых на производстве различных энергоресурсов (искусственные виды топлива, ВЭР).

Анализ энергоиспользования в теплотехнологическом производстве осуществляется раздельно для двух групп;

- высокотемпературных теплотехнологических установок;

- теплотехнологических процессов и установок сред и низкотемпературного уровня.

Это обусловлено тем, что в первой группе установок в качестве источника тепла используется топливо и физическое тепло продуктов его сгорания. Во второй группе источником тепла, в основном, являются водяной пар и горячая вода.

Рисунок 1 - Типичные тепловые схемы паротурбинных конденсационных уста­новок на органическом топливе без промежуточного перегрева пара (а) и с промежуточным перегревом (б): 1 - парогенератор; 2 - турбина; 3 - электрогенератор; 4 - конденсатор; 5 - конден­сатный насос; 6 - регенеративные подогреватели низкого давления: 7 - дренажный насос; 8 - деаэратор; 9 - питательный насос; 10 - регенеративные п одогреватели высокого давления

4. Классификация теплотехнологических процессов. Электрические сети и электроснабжение промышленных предприятий

Основными потребителями тепла на промышленных предприятиях являются:

а) силовые агрегаты, использующие в качестве рабочего тела пар определе параметров (паровые молоты, прессы, ковочные машины, насосы, турбокомпрессоры и т.д.). В качестве привода используются паровые машины (0, 8-1, 0 МПа, 200-250°С) или турбины (1, 8-3, 5 МПа, 350-450°С);

б) технологические аппараты и устройства, в которых тепло используется для осуществления технологических процессов (подогреватели, выпарные и ректификационные установки, сушилки, реакторы химической промышленности). В качестве рабочего тела используется насыщенный перегретый пар (от 0, 3-0, 8 до 9 МПа) и вода (с температурой t≤ 150 °С);

в) системы отопления и вентиляции производственных, культурно-бытовых и жилых помещений, горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха. В качестве рабочего тела используется пар (до 0, 6 МПа) и вода (с температурой t≤ 150 °С).

Несмотря на разнообразие потребителей тепла, по характеру теплового потребления их можно разделить на две группы:

- сезонные потребители;

- круглогодичные потребители.

К сезонным потребителям тепла относятся системы:

- отопления;

- вентиляции (с обогревом воздуха в калориферах);

- кондиционирования воздуха (получение воздуха определенного качества, чистоты, температуры, влажности).

Величина сезонной нагрузки зависит от климатических условий района: температуры и скорости ветра, солнечного излучения, и др. Причем, на величину сезонной нагрузки влияет, главным образом, температура наружного водуха.

Расход тепла в течение суток у сезонного потребителя меняется относительно мало (небольшие суточные изменения), но зато в течение года изменяется значительно, как это имеет место, например, для систем отопления: от максимума в самые холодные месяцы года до нуля - в летние месяцы. В летний период тепло частично может использоваться для выработки холода в холодильных установках.

К круглогодичной нагрузке относится технологическая тепловая нагрузка и горячее водоснабжение (так называемая бытовая тепловая нагрузка).

Технологическая и бытовая нагрузки практически не зависят от температуры наружного воздуха. Вместе с тем, они могут меняться как в течение суток, так и в течение недели.

По температурному уровню тепловая нагрузка разделяется на:

- низкотемпературную (t < 150 °С) - отопительная, вентиляционная и бытовая;

- среднетемпературную (от 150 до 350°С) - технологическая и силовая нагрузка.

В качестве теплоносителя используется вода, насыщенный и перегретый пар.

Вода как теплоноситель имеет следующие преимущества:

- обеспечивает большую экономию топлива на ТЭЦ (за счет теплофикации);

- обеспечивает большую аккумулирующую способность системы (высокая теплоемкость).

К недостаткам воды как теплоносителя относятся;

- значительные расходы электроэнергии на перекачку (подачу) теплоносителя к потребителю;

- повышенные весовые нагрузки на трубопроводы и теплообменные аппараты (большой вес теплоносителя);

- более низкая температура теплоносителя по сравнению с паром (из-за опасности его испарения);

- большая вероятность аварийного режима работы системы.

Пар как теплоноситель используется на промышленных предприятиях, у которых преобладают среднетемпературные тепловые потребители или когда по технологии требуется подача пара (минимальная температура пара равна температуре насыщения).

К преимуществам пара относится более простое регулирование отпуска тепла, меньшие поверхности теплообменных аппаратов (меньшая металлоемкость) из-за высокого коэффициента теплоотдачи. При конденсации пара выделяется скрытая теплота парообразования, во много раз превышающая его физическое тепло.

Выбор теплоносителя производится, исходя из характера технологического процесса. Если же по условиям технологии безразличен вид теплоносителя, то выбирается теплоноситель с более низким потенциалом, что обуславливает большую экономию топлива на источнике тепла.

Немаловажное значение для выбора вида теплоносителя играет расстояние, на которое может транспортироваться тепло. Горячую воду может транспортировать на расстояние до 15 кми более, в то время как пар подается на расстояние не более 10 км (за счет потерь тепла происходит конденсация пара). На выбор теплоносителя оказывает влияние возможность его загрязнения в технологическом процессе, потери теплоносителя при транспортировке его к потребителю или в технологическом аппарате.

Промышленность потребляет около двух третей всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии. Возрастают мощности, потребляемые предприятиями и отдельными электроприемниками. В связи с этим усложняются задачи рационального построения схем распределения электроэнергии. Повышаются требования к надежности, экономичности, к удобству и безопасности эксплуатации и к качеству электроэнергии.
В третьем издании нашли отражение новые нормативные и технические материалы и прогрессивные решения в области совершенствования и развития систем электроснабжения промышленных предприятий, возникшие после выхода второго издания. Отражены особенности электроснабжения энергоемких предприятий и предприятий, расположенных в загрязненных зонах и в районах Крайнего Севера. Учтены повышенные требования к надежности питания «особых групп электроприемников. Получил развитие раздел качества электроэнергии в связи с непрерывно возрастающим применением вентильных преобразователей, дуговых электропечей и крупной электросварки.

I. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Система электроснабжения завода состоит из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабельных и воздушных сетей и токопроводов высокого и низкого напряжения. Система электроснабжения строится таким образом, чтобы она была надежна, удобна и безопасна в обслуживании и обеспечивала необходимое качество энергии и бесперебойность электроснабжения в нормальном и послеаварийном режимах. В то же время система электроснабжения должна быть экономичной по затратам, ежегодным расходам, потерям энергии и расходу дефицитных материалов и оборудования. Экономичность и надежность системы электроснабжения достигается путем применения взаимного резервирования сетей предприятий и объединения питания промышленных, коммунальных и сельских потребителей. При сооружении на предприятиях собственных электростанций, главных понизительных подстанций и других источников питания учитываются близлежащие внезаводские потребители электроэнергии. Особенно это необходимо в районах, недостаточно охваченных энергосистемами.
Электрические сети и подстанции органически входят в общий комплекс предприятия, как и другие производственные сооружения и коммуникации. Поэтому они должны увязываться со строительной и технологической частями, очередностью строительства и общим генеральным планом предприятия.
Большой и все возрастающий удельный вес получают крупные энергоемкие предприятия черной и цветной металлургии, химии и другие, которые предъявляют высокие требования к их надежному и экономичному электроснабжению. Они характеризуются большими значениями суммарных установленных мощностей электроприемников, которые при дальнейшем развитии крупных комбинатов достигнут 1500—2000 МВт. Сильно возросли единичные мощности агрегатов.
Очень серьезные дополнительные требования к электроснабжению предъявляют электроприемники с резкопеременной циклически повторяющейся ударной нагрузкой и потребители, требующие особой бесперебойности питания при всех режимах системы электроснабжения.
В отношении требуемой надежности электроснабжения электроприемники делятся на три категории.
К 1-й категории относятся лишь те электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса. Эти электроприемники должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников, и перерыв их электроснабжения допускается лишь на время автоматического включения резерва. Примерами электрических нагрузок 1-й категории могут служить доменные цехи, котельные производственного пара, ответственные насосные, приводы вагранок, разливочные краны, водоотливные и подъемные установки горнорудных предприятий и др.
Удельный вес нагрузок 1-й категории в большинстве отраслей не очень велик, за исключением химической и металлургической промышленности. На некоторых заводах этих отраслей он достигает 40—80%. На машиностроительных заводах нагрузка 1-й категории незначительна.
Из электрических нагрузок 1-й категории выделяются электроприемники так называемой «особой» группы, бесперебойная работа которых необходима для обеспечения возможности безаварийного останова производства. В некоторых производствах прекращение вентиляции может вызвать опасную концентрацию горючих или токсических газов, а остановка насосов — пожар или взрыв. Примерами таких электроприемников являются электродвигатели задвижек и запорной арматуры, приводы вентиляторов, компрессоров центробежных насосов, а также аварийное освещение некоторых помещений.
Для уменьшения затрат на резервирование отнесение электроприемников к особой группе должно делаться очень осмотрительно, сообразуясь с их ролью в технологическом процессе.
Ко 2-й категории (наиболее многочисленной) относятся электроприемники, которые также очень важны, но перерыв их питания связан только с массовым недоотпуском продукции, простоем людей, механизмов и промышленного транспорта. Требования к резервированию их питания менее строгие, чем к электроприемникам 1-й категории. Допускаются перерывы электроснабжения на время, необходимое для ручного включения резерва дежурным персоналом и даже выездной бригадой, если подстанция не имеет постоянного дежурства. Некоторые группы электроприемников 2-й категории по предъявляемым ими требованиям к питанию ближе к 1-й категории, а другие, наоборот, ближе к 3-й категории. Поэтому к вопросам питания нагрузок этой категории нужно относиться очень осторожно и безусловно не применять огульное их резервирование в той степени, как это необходимо для нагрузок 1-й категории. Это обстоятельство нашло отражение и в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ), которые при определенных условиях допускают не предусматривать специального резервирования электроприемников 2-й категории.
К 3-й категории относятся все прочие электроприемники, например во вспомогательных цехах, цехах несерийного производства, на неответственных складах и т. п. Они допускают перерыв питания на время ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но продолжительностью не более одних суток.
Для правильного решения вопросов надежности электроснабжения и степени резервирования необходимо четко определить режимы, возникающие во время аварии и в периоды, непосредственно следующие после аварии. Под аварийным режимом подразумевается кратковременный переходный режим, вызванный нарушением нормального режима работы системы электроснабжения или ее отдельных звеньев и продолжающийся до отключения поврежденного звена или элемента. Продолжительность аварийного режима определяется в основном временем действия релейной защиты, автоматики и телеуправления. Под послеаварийным режимом следует понимать режим, возникающий после отключения упомянутых поврежденных элементов системы электроснабжения, т. е. после ликвидации аварийного режима. Он гораздо более длителен, чем аварийный режим, и продолжается до восстановления нормальных условий работы, т. е. нормального режима.
Систему электроснабжения в целом нужно строить таким образом, чтобы она при послеаварийном режиме обеспечивала функционирование основных производств предприятия после необходимых переключений и пересоединений. При этом используются все дополнительные источники и возможности резервирования, в том числе и те, которые в нормальном режиме нерентабельны (различные перемычки, связи на вторичных напряжениях и др.). При послеаварийном режиме допустимо частичное ограничение подаваемой мощности, возможны кратковременные перерывы питания электроприемников 3-й и частично 2-й категорий на время вышеупомянутых переключений и пересоединений, а также позволены отступления от нормальных уровней отклонений и колебаний напряжения и частоты в пределах установленных допусков. Если же невозможно полное сохранение в работе всех основных производств в течение послеаварийного периода, то нужно обеспечить хотя бы сокращенную работу предприятия с ограничением мощности или в крайнем случае поддержание производства в состоянии горячего резерва с тем, чтобы после восстановления нормального электроснабжения предприятие могло быстро возобновить свою работу по заданной производственной программе.
В период послеаварийного режима элементы сети могут быть перегружены в пределах, допускаемых нормативными документами.
Надежность электроснабжения предприятий, как правило, следует повышать при приближении к источникам питания (ТЭЦ, ГПП и т. д.) и по мере увеличения мощности соответствующих звеньев системы, так как аварий в мощных звеньях приводят к более тяжелым последствиям, чем в мелких, и охватывают большую зону предприятия.
Требования, предъявляемые к электроснабжению предприятий, зависят также от потребляемой ими мощности. С этой точки зрения предприятия условно подразделены на крупные, средние и малые

5.Электроснабжение как подсистема энергетической и технологической систем. Задачи и перспективы развития электроснабжения

При построении систем электроснабжения необходимо учитывать возможности, особенности районных сетей и задачи, которые ставятся технологией, т.е. должен быть системный подход к проектированию СЭС.

Задачи проектирования СЭС.
1) Определение расчётных нагрузок и категории потребителей.
2) Определение токов к.з., параметров коммутационной защиты, аппаратуры релейной защиты и автоматики.
3) Метрологическое обеспечение СЭС качественной электроэнергией, коммерческий и технический учёт энергии.

Принципы создания СЭС.
1)Экономичность;
2) Надёжность;
3) Удобна и безопасна в эксплуатации;
4) СЭС должна предусматривать индустриальные методы монтажа;
5) Гибкость при реконструкции.

Чтобы быть на связи, можно купить jiayu g2 - хороший и недорогой смартфон.

Оптимальные задачи современных СЭС.

1) Рацион. использование минимального числа ступеней трансформации (Р=1-2%, Q до 20% потери), если предприятие мощное (> 75 МВА) допускается не более 3-х ступеней; средней (5-75 МВА) не более 2-х; малой (< 1 МВА) 1 ступень или бесступенчатое.
2) Выбор рационального напряжения питающих распределительных сетей. При повышении напряжения повышается класс изоляции, увеличивается стоимость оборудования и материалов, в то же время при увеличении напряжения P=const уменьшается ток, уменьшается сечение питающих линий, увеличивается пропускная способность, уменьшаются параметры силового оборудования, уменьшаются потери, поэтому выбор рационального напряжения приводится на основании технико-экономического расчёта (ТЭР).
3) Выбор числа и мощности силовых трансформаторов и место их расположения. Число и мощность трансформаторов в ГПП и ЦТП будет соответствовать требованиям ПУЭ и технологией.
4) Выбор рациональных средств компенсации Q и места их расположения. Потребность в Р удовлетворяется, Q РЭС пропускает не полностью, её источниками могут быть установки, синхронные компенсаторы и двигатели.
5) Выбор сечения питающих проводников с учётом их перегрузочной способностью. В соответствии с методическими указаниями силовое оборудование, кабели и воздушные шинопроводы могут перегружаться на 30-40%.
6) Применение схем автоматического и коммерческого учёта электоэнергии и комплексов ПКЭ -показатели качества электроэнергии.

6. Электрические машины и аппараты. Роль и значение электрических машин и аппаратов в современной технике и энергетике.

Классификация по назначению. Электрические машины по назначению подразделяют на следующие виды:

электромашинные генераторы*, преобразующие механическую энергию в электрическую. Их устанавливают на электрических станциях и различных транспортных установках: автомобилях, самолетах, тепловозах, кораблях, передвижных электростанциях и др. На электростанциях они приводятся во вращение с помощью мощных паровых и гидравлических турбин, а на транспортных установках - от двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин. В ряде случаев генераторы используют в качестве источников питания в установках связи, устройствах автоматики, измерительной техники и пр.;

электрические двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую; они приводят во вращение различные машины, механизмы и устройства, применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, связи, на транспорте, в военном деле и быту. В современных системах автоматического управления их используют в качестве исполнительных, регулирующих и программирующих органов;

электромашинные преобразователи, преобразующие переменный ток в постоянный и, наоборот, изменяющие величину напряжения переменного и постоянного тока, частоту, число фаз и др. Их широко используют в промышленности, на транспорте и в военном деле, хотя в последнее десятилетие роль электромашинных преобразователей существенно уменьшилась вследствие применения статических полупроводниковых преобразователей;

электромашинные компенсаторы, осуществляющие генерирование реактивной мощности в электрических установках для улучшения энергетических показателей источников и приемников электрической энергии;

* Ниже используются сокращенные термины - генераторы, электродвигатели, преобразователи, компенсаторы и усилители.

электромашинные усилители, используемые для управления объектами относительно большой мощности посредством электрических сигналов малой мощности, подаваемых на их обмотки возбуждения (управления). Роль электромашинных усилителей в последнее время также уменьшилась из-за широкого применения усилителей, выполненных на полупроводниковых элементах (транзисторах, тиристорах);

электромеханические преобразователи сигналов, генерирующие, преобразующие и усиливающие различные сигналы. Их выполняют обычно в виде электрических микромашин и широко используют в системах автоматического регулирования, измерительных и счетно-решающих устройствах в качестве различных датчиков, дифференцирующих и интегрирующих элементов, сравнивающих и регулирующих органов и др.

Классификация по роду тока и принципу действия. Электрические машины по роду тока делят на машины переменного и постоянного тока. Машины переменного тока в зависимости от принципа действия и особенностей электромагнитной системы подразделяют на трансформаторы, асинхронные, синхронные и коллекторные машины.

Трансформаторы широко применяют для преобразования напряжения: в системах передачи и распределения электрической энергии, в выпрямительных установках, устройствах связи, автоматики и вычислительной техники, а также при электрических измерениях (измерительные трансформаторы) и функциональных преобразованиях (вращающиеся трансформаторы).

Асинхронные машины используют главным образом в качестве электрических двигателей трехфазного тока. Простота устройства и высокая надежность позволяют применять их в различных отраслях техники для привода станков, грузоподъем­ных и землеройных машин, компрессоров, вентиляторов и пр. В системах автоматического регулирования широко используют одно- и двухфазные управляемые асинхронные двигатели, асинхронные тахогенераторы, а также сельсины.

Синхронные машины применяют в качестве генераторов переменного тока промышленной частоты на электрических станциях и генераторов повышенной частоты в автономных источниках питания (на кораблях, самолетах и т. п.). В электрических приводах большой мощности применяют также синхронные электродвигатели. В устройствах автоматики широко используют различные синхронные машины малой мощности (реактивные, с постоянными магнитами, гистерезисные, шаговые, индукторные и пр.).

Коллекторные машины переменного тока используют сравнительно редко и главным образом в качестве электродвигателей. Они имеют сложную конструкцию и требуют тщательного ухода. В устройствах автоматики, а также в различного рода электробытовых приборах применяют универсальные коллекторные двигатели, работающие как на постоянном, так и на переменном токе.

Машины постоянного тока применяют в качестве генераторов и электродвигателей в устройствах электропривода, требующих регулирования частоты вращения в широких пределах: железнодорожный и морской транспорт, прокатные станы, электротрансмиссии большегрузных автомобилей, грузоподъемные и землеройные машины, сложные металлообрабатывающие станки и пр., а также в тех случаях, когда источниками электрической энергии для питания электродвигателей служат аккумуляторные батареи (стартерные двигатели, двигатели подводных лодок, космических кораблей и т. п.).

Генераторы постоянного тока часто применяют для питания устройств связи, зарядки аккумуляторных батарей, в качестве основных источников питания на транспортных установках (автомобилях, самолетах, тепловозах, пассажирских вагонах). Однако в последнее время генераторы постоянного тока заменяются генераторами переменного тока, работающими совместно с полупроводниковыми выпрямителями.

В системах автоматического регулирования машины постоянного тока широко используют в качестве электромашинных усилителей, исполнительных двигателей и тахогенераторов.

В зависимости от назначения электрические микромашины автоматических устройств подразделяются на следующие группы:

силовые микродвигатели, приводящие во вращение различные механизмы автоматических устройств, самопишущих приборов и пр.;

управляемые (исполнительные) двигатели, преобразующие подводимый к ним электрический сигнал в механическое перемещение вала, т. е. отрабатывающие определенные команды;

тахогенераторы, преобразующие механическое вращение вала в электрический сигнал - напряжение, пропорциональное частоте вращения вала;

вращающиеся трансформаторы, дающие на выходе напряжение, пропорциональное той или иной функции угла поворота ротора, например синусу или косинусу этого угла или самому углу;

машины синхронной связи (сельсины, магнесины), осуществляющие синхронный и синфазный поворот или вращениенескольких механически не связанных между собой осей;

микромашины гироскопических приборов (гироскопические двигатели, датчики угла, датчики момента), осуществляющие вращение роторов гироскопов с высокой частотой и коррекцию их положения;

электромашинные преобразователи и усилители.

Электрические микромашины первых двух групп часто называют силовыми, а третьей - пятой групп - информационными.

Классификация по мощности. Электрические машины по мощности условно подразделяют на микромашины, машины малой, средней и большой мощности.

Микромашины имеют мощность от долей ватта до 500 Вт. Эти машины работают как на постоянном, так и на переменном токе нормальной и повышенной (400 - 2000 Гц) частоты.

Машины малой мощности - от 0, 5 до 10 кВт. Они работают как на постоянном, так и на переменном токе нормальной или повышенной частоты.

Машины средней мощности - от 10 кВт до нескольких сотен киловатт *.

Машины большой мощности - свыше нескольких сотен киловатт. Машины большой и средней мощности обычно предназначают для работы на постоянном или переменном токе нормальной частоты**.

Классификация по частоте вращения. Электрические машины по частоте вращения условно подразделяют на: тихоходные - с частотами вращения до 300 об/мин; средней быстроход­ности - 300-1500 об/мин; быстроходные - 1500 - 6000 об/мин; сверхбыстроходные -свыше 6000 об/мин. Микромашины выполняют для частот вращения от нескольких оборотов в минуту до 60000 об/мин; машины большой и средней мощности - обычно до 3000 об/мин.

7. Процессы и аппараты теплотехнологии. Современное состояние и краткий обзор развития промышленных тепло-массообменных установок.

8. Системы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий.