Наибольшее применение получили радиальные (центробежные) нагнетатели со спиральным кожухом общего и специального назначения. Используемые в качестве насосов, они создают напор 3500 м и более и имеют подачу 100 000 м3/ч в одном агрегате; при использовании в качестве вентиляторов их подача достигает 1 000 000 м3/ч в одном агрегате.
Центробежные насосы в системах теплоснабжения применяют для подачи сетевой воды. В теплоэнергетических установках центробежные насосы применяют для питания котлоагрегатов, а также для подачи конденсата в системе регенеративного подогрева питательной воды и циркуляционной воды в конденсаторы турбин. Их используют также в системах гидрозолоудаления. Центробежные насосы применяют для подачи различных растворов и реагентов в технологических системах производств; в строительной и угольной промышленности – при гидромеханизации разработки грунтов и при гидравлическом способе добычи угля; в торфяной промышленности – для разработки залежей торфа и подачи смеси торфа с водой.
Осевые нагнетатели широко применяются как в качестве вентиляторов, так и в качестве насосов. В последние годы в связи с увеличением мощностей паровых турбин циркуляционная вода в конденсаторы турбин подается быстроходными осевыми насосами.
Вихревые насосы обычно применяют при необходимости создания большого напора или малой подачи. Поэтому их широко применяют в химической промышленности для подачи кислот, щелочей и других химически агрессивных реагентов, где при малых подачах (мала скорость протекания химических реакций) необходимы высокие напоры (велики гидравлические сопротивления реакторов и давления, при которых протекают реакции). Вихревые машины используют в качестве вакуум-насосов и компрессоров низкого давления. В последние годы они находят применение в системах перекачки сжиженного газа.
Поршневые насосы применяют для питания паровых котлоагрегатов малой паропроизводительности и в качестве дозаторов реагентов для поддерживания требуемого качества питательной и котловой воды крупных котлоагрегатов. На тепловых электростанциях поршневые компрессоры служат для обдува поверхностей нагрева котельных агрегатов с целью их очистки от летучих золы и сажи, а также для снабжения воздухом пневматического инструмента и прессов.
Роторные нагнетатели применяют на электростанциях в системах смазки и регулирования турбин (шестеренные насосы), часто используют в качестве компрессоров.
Струйные нагнетатели получили широкое применение во многих отраслях народного хозяйства: в промышленной теплоэнергетике; в теплофикационных установках – в качестве элеваторов на вводах теплосети в здание; в системах вентиляции цехов химических предприятий, взрыво, пожароопасных помещений – в качестве эжекторов в вытяжных установках; в холодильных установках и для питания паровых котлов в передвижных паросиловых установках – в качестве инжекторов; в установках пневмо и гидротранспорта, водоснабжения и др. Струйные насосы используют для удаления воздуха из конденсаторов паровых турбин и в абонентских теплофикационных вводах в качестве смесителей прямой и обратной воды.
Центробежные компрессоры являются основным видом компрессорных машин в химическом и металлургическом производствах. Эти машины получают распространение в системах магистрального газоснабжения.
Компрессоры используются практически во всех отраслях народного хозяйства. Сжатый воздух как энергоноситель применяется в различных пневматических устройствах на машиностроительных и металлообрабатывающих заводах, в горно-добывающей и нефтяной промышленности, при производстве строительных и ремонтных работ. Компрессоры необходимы в газовой промышленности при добыче, транспортировке и использовании природных и искусственных газов.
В химической промышленности газовые многоступенчатые компрессоры используются в циклах синтеза химических продуктов при высоком давлении. В последнее время сжатый воздух, получаемый от поршневых компрессоров, находит применение в текстильной промышленности как энергоноситель для проведения ткацкого процесса.
В установках умеренного и глубокого холода, а также в газотурбинных установках компрессоры являются органической частью, в значительной степени, определяющей экономичность агрегатов.
10. Кондиционирование. Пассивное и активное. Принцип
Принцип холодоснабжения очень прост. В зимнее время тепловой насос «трансформирует» тепло из окружающей среды для использования в системе отопления. Летом, наоборот, «холод» из скважины (7-9 градусов) используется, чтобы создать необходимый климат в помещениях дома. Фанкойлы подключаются к внешнему коллектору, а принцип работы системы холодоснабжения такой же, как и системы отопления, за исключением того, что вместо радиаторов используются фанкойлы.
Пассивное охлаждение
При пассивном охлаждении компрессор теплового насоса не работает, и теплоноситель просто циркулирует между скважиной и фанкойлами. Таким образом, холод из скважины напрямую поступает в систему кондиционирования.
Активное охлаждение
Если пассивного охлаждения не достаточно, в системе кондиционирования используется холод, производимый тепловым насосом. При этом автоматически включается компрессор теплового насоса, и теплоноситель из скважины дополнительно охлаждается тепловым насосом.
12. Оценка технического потенциала возможного использования НПТ СЦТ
(Низко Потенциальной Теплоты в Системах Центрального Теплоснабжения)
Самым важным в техническом отношении является то, что имеются связи между тепломагистралями ТЭЦ и РК, которые используются сейчас только в чрезвычайных случаях. Это обстоятельство можно весьма выгодно использовать для утилизации бросового НПТ ТЭЦ с помощью применения ТНУ.
Существенным здесь является возможность трансформации НПТ ТЭЦ с высоким коэффициентом преобразования (КОП) на уровне 6-8 и возможно это благодаря наличию перемычек между тепломагистралями ТЭЦ и РК. Учитывая, что температурные графики сетевой воды в городских теплосетях ТЭЦ и РК совпадают (а если и различаются, то незначительно), то преобразование НПТ ТЭЦ с помощью теплонаносных станций (ТНС) термодинамически становится выгодным.
Технологический процесс полезного вовлечения НПТ ТЭЦ осуществляется за счет ее передачи на более высоком температурном уровне обратной сетевой воды теплосети РК и происходит это следующим образом:
Поток обратной сетевой воды (ОСВ), возвращаемый на ТЭЦ, проходит через испарители ТНУ и захолаживается до температуры 30 °С (в каждом конкретном случае температура захоложенной ОСВ обосновывается с учетом региональных особенностей СЦТ) и, в конечном итоге, подается в конденсатор паровой турбины (в основной или во встроенный т/о пучок), где и происходит нагрев захоложенной ОСВ, т.е. конденсатор выполняет функции дополнительного подогревателя ОСВ и, таким образом, в нем происходит утилизация НПТ ТЭЦ. В настоящее время НПТ на ТЭЦ полностью выбрасывается в окружающую среду с помощью системы охлаждения технической воды (СОТВ);
В свою очередь, поток ОСВ, возвращаемый на РК, на той же ТНС проходит через конденсаторы ТНУ и нагревается на 15-25 °С (при необходимости можно и больше), что, в конечном итоге, приводит к существенному сокращению расхода топлива на РК.
Чтобы реализовать такую схему утилизации, с одной стороны, должны быть задействованы перемычки между тепломагистралями ТЭЦ и РК, в этой части нет проблем, с другой, должны быть решены вопросы взаиморасчетов между ТЭЦ и РК, исходя из принадлежности ТНС и долевого участия инвесторов в сооружении ТНС.
Что касается вопросов технической реализации использования захолаженной ОСВ на ТЭЦ, то они были достаточно углубленно проработаны применительно к теплофикационным турбинам типа Т-250/300-240 специалистами ОАО «Уральский ТМЗ». В результате были установлены техническая осуществимость, возможностью целесообразность подачи в конденсатор захоложенной ОСВ для ее нагрева теплотой отработавшего пара.
Оценки масштабов экономии энергоресурсов за счет применения тепловых насосов в СЦТ показывают, что на энергообъектах РАО «ЕЭС России» можно повторно вовлечь в систему теплоснабжения крупных городов не менее 45-50 % НПТ с КОП на уровне 6-8 и до 60-70 % НПТ с КОП на уровне 4-5. В первом случае потребление электроэнергии на привод компрессоров будет минимальным (для ТНУ компрессионного типа). При этом необходимо отметить, что около 40% сброса НПТ ТЭЦ приходится на отопительный период и около 60% НПТ – на неотопительный период. Ниже все оценки эффективности применения ТНУ проводятся с ориентацией на вовлечение бросовой теплоты ТЭЦ РАО «ЕЭС России» для уровня 45-50% НПТ, что не должно вызвать непреодолимых технических трудностей, благодаря уже сложившимся связям между тепловыми сетями ТЭЦ и РК.
При проведении оценок объемов полезного вовлечения НПТ с помощью ТНУ принималось во внимание, что в неотопительный период возможно вовлечь в хозяйственный оборот города около 20-25% тепловых выбросов на ТЭС, т.е. где-то 12-15% от всего годового объема НПТ (этот уровень может быть существенно увеличен, если будут найдены экономичные решения складирования теплоты на летний период, например, в подземных или наземных хранилищах, а также замкнутых линзах на приемлемых глубинах, как это осуществляется в Швеции и других странах). В отопительный период эта доля может достигать 80% от объема тепловых выбросов на ТЭС, т.е. около 32% от всего объема НПТ тепловых выбросов. Однако реальные объемы полезного использования НПТ подлежат уточнению и особенно по регионам РФ.
Здесь сделаем оговорку, что источники НПТ ТЭЦ не единственные в системе городского хозяйства и, пожалуй, самые огромные источники НПТ сосредоточены на станциях аэрации. Нами этот источник НПТ не рассмотрен.