El balance de la producción de energía térmica en 2002 en Federación Rusa se muestra en el diagrama de la Fig.1.

Foto 1.

El consumo anual de calor del parque de viviendas, instalaciones sociales y comunales en 2003 ascendió a unos 2933 millones de GJ (700 millones de Gcal).

El principal consumidor de energía térmica en este sector de la vivienda es el parque de viviendas: alrededor de 2095 millones de GJ (500 millones de Gcal) por año o el 71% del consumo total.

La carga de calor del sistema de suministro de calor (carga de calor) es la cantidad total de calor recibido de las fuentes de calor, igual a la suma del consumo de calor de los receptores de calor y las pérdidas en las redes de calor por unidad de tiempo.

Los principales productores y proveedores de energía térmica en la vivienda y los servicios comunales son empresas de servicios públicos especializados, que están bajo la jurisdicción de los municipios y órganos ejecutivos las autoridades de los súbditos de las regiones de la Federación Rusa. En 2003, las empresas de servicios públicos de energía aportaron alrededor de 2.220 millones de GJ (530 millones de Gcal) al año, lo que representó el 64% de la demanda total en los ámbitos habitacional y comunal y social. El resto de la energía térmica es suministrada por autonómicos. sociedades anónimas energía y electrificación, así como otras empresas y organizaciones de ministerios, departamentos, preocupaciones, asociaciones.

Aproximadamente 1.477 millones de GJ (352,4 millones de Gcal) al año son producidos por las empresas de servicios públicos en sus propias fuentes de calor (casas de calderas) y alrededor de 964 millones de GJ (230 millones de Gcal) se compran a otros productores con la transferencia posterior a los suscriptores - consumidores a través de la empresa de servicios públicos. empresas distributivas

redes térmicas.

Suscriptor (consumidor)- una entidad legal, así como un empresario sin educación entidad legal, propiedad u otra base legal de objetos y sistemas de consumo de calor, que están directamente conectados a los sistemas calefacción municipal concluyó con organización de suministro de calor en a su debido tiempo contrato para el suministro (recepción) de energía térmica y (o) portadores de calor.

Volúmenes y estructura de la producción de calor en fuentes de calor para el suministro de calor de viviendas y servicios e instalaciones comunales esfera social se presentan en la tabla. 1. Básico estructura tecnológica las empresas municipales de suministro de calor forman su propia casa y salas de calderas grupales (GRKU), estaciones térmicas trimestrales (KTS) y de distrito (ciudad) (RTS) con redes de calor de ellas, redes de distribución, así como numerosas instalaciones de consumo de calor (suscriptor) .

Tabla 1. Estructura de la producción de calor

Fuente de suministro de calor, MW (Gcal/h)	Producción de energía térmica
	Cantidad de energía térmica generada, millones de GJ (millones de Gcal)	compartir en total volumen de producción, %
Salas de calderas domésticas - hasta 3,5 (3)
Salas de calderas grupales (GRKU) - de 3.5 a 23.3 (3-20)
Salas de calderas trimestrales (KTS) - de 23.3 a 116 (20-100)
Salas de calderas de distrito (RTS): más de 116 (más de 100)

General consumo anual de combustible para la producción de energía térmica para viviendas y servicios comunales e instalaciones sociales es de alrededor de 150 millones de toneladas combustible de referencia, incluso en salas de calderas comunales: 66 millones de toneladas de combustible de referencia. La estructura de la producción de calor en las salas de calderas municipales por tipo de combustible utilizado se presenta en la Tabla 2.

Tabla 2. Estructura de la producción de calor en las salas de calderas comunitarias por tipo de combustible utilizado

tipo de combustible	Número de salas de calderas, miles de unidades	Calor producido, millones de GJ, (millones de Gcal)	Compartir en producción general, %
gaseoso

Como sigue de las tablas 1, 2, la mitad de numero total 22,4 mil salas de calderas para vivienda y servicios comunales funcionan con combustible sólido y generan casi el 35% de toda la energía térmica consumida por el parque de viviendas, lo que ejerce una carga (presión) significativa sobre entorno natural habitación humana. Aquí se encuentra una importante reserva para la mejora ecológica de los microdistritos residenciales reemplazando muchas salas de calderas pequeñas con fuentes de suministro de calor centralizadas o transfiriéndolas a combustibles ambientalmente más limpios: gas, calderas y hornos líquidos, así como recursos de energía renovable no tradicionales (por ejemplo , energía solar, undimotriz, eólica). , fuentes geotérmicas etc.).

Por decisión del Gobierno de la Federación Rusa, los sistemas de suministro de calor rural deben transferirse al balance y ser puestos en funcionamiento por los municipios de las administraciones locales. Este trabajo continúa, y el número de instalaciones de vivienda y servicios comunales es cada vez mayor.

La energía térmica se utiliza en el proceso de calefacción, ventilación, aire acondicionado, suministro de agua caliente, suministro de vapor.

Calefacción, ventilación, aire acondicionado servir para crear condiciones confortables para vivir y actividad laboral de la gente. El volumen de consumo de energía térmica para estos fines está determinado por la temporada y depende principalmente de la temperatura exterior. Los consumidores estacionales se caracterizan por un consumo de calor diario relativamente constante y sus fluctuaciones significativas por temporada.

Suministro de agua caliente- doméstico y tecnológico - todo el año. se caracteriza por gasto constante durante todo el año y no depende de la temperatura exterior.

Suministro de vapor aplicado en procesos tecnológicos soplado, vapor, secado al vapor.

La calefacción, ventilación y aire acondicionado deberán asegurar las condiciones meteorológicas y la pureza del aire exigidas por las normas sanitarias e higiénicas en las áreas atendidas.

Las condiciones de confort térmico están determinadas por la temperatura del aire t a °, DE; humedad relativa aire φ, %; velocidad del aire w, milisegundo. construyendo códigos y reglas (SNiP) establecen las siguientes condiciones climáticas permisibles y óptimas (entre paréntesis) en las áreas con servicio de viviendas y edificios públicos para el frio y períodos de transición del año:

a) estaño= 18…22°С (20…22°С);

b) ϕ = 65% (45-30%);

en) w– no más de 0,32 m/s (0,1…0,15 m/s).

Una de las principales características de los espacios cerrados es la temperatura del aire en ellos, que depende de la temperatura exterior, las fuentes de liberación de calor (personas, aparatos y equipos térmicos) y las propiedades de protección contra el calor de las cercas. Para crear lo necesario régimen de temperatura Los locales son atendidos por sistemas de calefacción.

Teniendo en cuenta la liberación de calor en las instalaciones, la temperatura del aire calculada t a p tomado igual a 18°C, y el principio y el final periodo de calentamiento realizado a temperatura exterior t=8°С. La duración del período de calentamiento. locales industriales disminuye dependiendo de la disipación de calor en ellos.

Con natural o forzado Ventilacion mecanica el aire caliente (con impurezas nocivas) se elimina de la habitación y, en su lugar, entra aire exterior aire frio. El calor necesario para calentar el aire exterior a la temperatura de diseño de la habitación se denomina calor consumido para la ventilación.

Calefacción

La calefacción puede ser local o centralizada.

El tipo más simple de calefacción local es una estufa. calefacción de leña, representando Enladrillado con un horno y un sistema de conductos de gas para eliminar los productos de combustión. El calor liberado durante el proceso de combustión calienta la mampostería, que a su vez emite calor a la habitación.

La calefacción local puede llevarse a cabo mediante calentadores de gas, que son de pequeño tamaño y peso y tienen una alta eficiencia.

También aplica sistemas de apartamento calentamiento de agua. La fuente de calor es un aparato de calentamiento de agua para combustibles sólidos, líquidos o gaseosos. El agua se calienta en el aparato, se suministra a aparatos de calefacción y, habiéndose enfriado, vuelve a la fuente.

En los sistemas de calefacción local, el aire se puede utilizar como portador de calor. Los dispositivos de calentamiento de aire se denominan unidades de fuego-aire o gas-aire. En el local, el aire es suministrado por ventiladores a través de un sistema de conductos.

Gran distribución recibió calefacción local electrodomésticos producidos en forma de dispositivos portátiles varios diseños. En algunos casos, se utilizan calentadores eléctricos estacionarios con portadores de calor secundarios (aire, agua).

En las empresas, en locales industriales, la calefacción local prácticamente no se usa, sin embargo, se puede usar en locales administrativos y de servicios (principalmente electrodomésticos).

Centralizado es un sistema de calefacción con una fuente de calor común (central). Este es un sistema de calefacción para un solo edificio, un grupo de edificios, uno o más barrios e incluso una pequeña ciudad.

Los sistemas también difieren en el tipo de transferencia de calor al aire de la habitación: convectivo, radiante; tipo de dispositivos de calefacción: radiador, convertidor, panel.

Sistema de tubería única calefacción central(Fig. 26) difiere del de dos tubos en que el agua ingresa a los dispositivos de calefacción y se descarga de ellos a través del mismo elevador. El esquema de un sistema de tubería única puede ser de flujo continuo (Fig. 26, a), con secciones de cierre axial (Fig. 26, b), con secciones de cierre mixtas (Fig. 26, c). Las designaciones son las mismas que en la Fig.25.

En sistemas de flujo, el agua pasa secuencialmente a través de todos los dispositivos del montante, en sistemas con secciones de cierre axial, el agua pasa parcialmente a través de los dispositivos, en parte a través de las secciones de cierre comunes a dos dispositivos en el mismo piso, en sistemas con secciones de cierre mixto, el el agua se bifurca a través de dos tramos de cierre.

A sistemas de tubería única la temperatura del agua disminuye en la dirección de su movimiento, es decir, los dispositivos pisos superiores electrodomésticos más calientes pisos inferiores. En estos sistemas, el consumo de metal para montantes es algo menor, pero se requiere la instalación de secciones de cierre.

Los dispositivos de calefacción instalados en habitaciones con calefacción están hechos de hierro fundido y acero y tienen varias formas estructurales de tubos lisos, doblados o soldados en bloques (registros), a radiadores, tubos nervados y paneles de calefacción.

Suministro de agua caliente

El agua caliente debe ser de la misma calidad que el agua potable, ya que se utiliza con fines higiénicos. La temperatura del agua debe estar entre 55 ... 60 ° C.

Distinguir entre suministro de agua caliente local y central. El suministro local de agua caliente es proporcionado por calentadores de agua autónomo y acción periódica con un dispositivo para distribuir y analizar agua caliente. Los calentadores de agua funcionan con combustible sólido (carbón, madera), gas y pueden ser eléctricos. Según el principio de funcionamiento, los calentadores de agua se dividen en capacitivos y fluidos.

El sistema central de suministro de agua caliente se utiliza para objetos con una potencia térmica de más de 60 kW. El sistema es parte plomería interna y es una red de tuberías que distribuyen agua caliente entre consumidores.

Los elevadores de circulación evitan el enfriamiento del agua en los elevadores en ausencia de toma de agua. La fuente de calor son los calentadores de agua (calderas) ubicados en la entrada térmica del edificio o en un punto de calefacción grupal.

Ventilación

La ventilación sirve para introducir aire limpio al recinto y retirar el material contaminado para asegurar las condiciones sanitarias e higiénicas requeridas. El aire suministrado a la habitación se llama aire de suministro, el aire eliminado se llama aire de escape.

La ventilación puede ser natural o forzada. La ventilación natural se produce bajo la influencia de la diferencia de densidad entre frío y aire caliente, su circulación se realiza a través de canales especiales o a través de respiraderos abiertos, travesaños y ventanas. A ventilación natural la presión es pequeña y, en consecuencia, el intercambio de aire es pequeño.

La ventilación forzada se lleva a cabo con la ayuda de ventiladores que suministran aire y lo eliminan de la habitación con alta eficiencia.

Por tipo de organización flujo de aire La ventilación es general y local. El intercambio general proporciona intercambio de aire en todo el volumen de la habitación y local, en ciertas partes de la habitación (en los lugares de trabajo).

El sistema de ventilación que solo extrae aire de la habitación se llama escape, el sistema de ventilación que solo suministra aire a la habitación se llama suministro de aire.

A edificios residenciales aplicado, por regla general, el intercambio general natural Sistema de escape ventilación. aire exterior ingresa a las instalaciones por infiltración (a través de filtraciones en las cercas), y el aire interior contaminado se elimina a través de canales de escape edificio. Las pérdidas de energía térmica por la entrada de aire frío del exterior son repuestas por el sistema de calefacción y ascienden al 5 ... 10% de la carga de calefacción en invierno.

en público y edificios industriales el suministro y el escape generalmente se organizan ventilación forzada, y el consumo de energía térmica se tiene en cuenta por separado.

Aire acondicionado

El aire acondicionado le está dando las propiedades deseadas, independientemente de las condiciones meteorológicas externas. Esto está garantizado por dispositivos especiales: acondicionadores de aire que purifican el aire del polvo, lo calientan, lo humedecen o deshumidifican, lo enfrían, lo mueven, lo distribuyen y ajustan automáticamente los parámetros del aire.

Sistemas de climatización para naves industriales en empresas de fabricación de instrumentos, radioelectrónica, alimentación, textil, para ambiente de aire que tienen altos requisitos.

La tarea principal del acondicionador de aire es el tratamiento térmico y de humedad del aire: en invierno, el aire debe calentarse y humidificarse, en verano debe enfriarse y secarse.

El aire se calienta en calentadores, se enfría en enfriadores de superficie o de contacto, de diseño similar a los calentadores, pero circula en tuberías de enfriamiento. agua fría o refrigerante (amoníaco, freón).

La deshumidificación del aire se obtiene como resultado del contacto con la superficie del enfriador, cuya temperatura está por debajo del punto de rocío del aire; se forma condensación en esta superficie.

Para el riego con aire, se utilizan boquillas de suministro de agua o superficies mojadas con pasajes laberínticos.

Pérdida de electricidad

Los consumidores de electricidad están en todas partes. Se produce en relativamente pocos lugares cercanos a fuentes de combustible y recursos hídricos. La electricidad no se puede conservar a gran escala. Debe ser consumido inmediatamente después de su recepción. Por lo tanto, existe la necesidad de transmitir electricidad a largas distancias.

La transferencia de energía está relacionada con pérdidas notables. El hecho es que electricidad calienta los cables de las líneas eléctricas. De acuerdo con la ley Joule Lenz la energía gastada en calentar los cables de la línea está determinada por la fórmula:, donde R es la resistencia de la línea. muy gran longitud las líneas de transmisión de energía pueden volverse económicamente no rentables. Es prácticamente muy difícil reducir significativamente la resistencia de la línea. Por lo tanto, debe reducir la fuerza actual.

Dado que la potencia actual es proporcional al producto de la intensidad de la corriente y el voltaje, para mantener la potencia transmitida, es necesario aumentar el voltaje en la línea de transmisión. Cuanto más larga sea la línea de transmisión, más ventajoso será utilizar un voltaje más alto. Mientras tanto, los generadores corriente alterna están construidos para tensiones que no excedan los 16-20 kV. Una tensión superior requeriría la adopción de medidas especiales complejas para aislar los devanados y otras partes del generador.

Por lo tanto, los transformadores elevadores se instalan en grandes centrales eléctricas. El transformador aumenta el voltaje en la línea tanto como reduce la corriente.

Para el uso directo de electricidad en los motores de accionamiento eléctrico de máquinas herramienta, en red de iluminación y para otros fines, se debe bajar el voltaje en los extremos de la línea. Esto se logra utilizando transformadores reductores.

Por lo general, una disminución en el voltaje y, en consecuencia, un aumento en la intensidad de la corriente ocurren en varias etapas. En cada etapa, el voltaje se vuelve más pequeño y el área cubierta por la red eléctrica se ensancha.

A un voltaje muy alto entre los cables, comienza una descarga de corona que provoca pérdidas de energía. La amplitud admisible de la tensión alterna debe ser tal que, para una determinada zona del hilo transversal, la pérdida de energía debida a una descarga corona sea despreciable.

Se unen centrales eléctricas de varias regiones del país líneas de alta tensión transmisión, formando una red eléctrica común a la que se conectan los consumidores. Tal combinación, llamada sistema de energía, permite suavizar las cargas "pico" de consumo de energía en las horas de la mañana y la tarde. El sistema de energía asegura el suministro de energía ininterrumpida a los consumidores, independientemente de su ubicación.

SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA Y REDES ELÉCTRICAS.

La parte eléctrica de la planta de energía incluye una variedad de equipos principales y auxiliares. Los principales equipos destinados a la producción y distribución de energía eléctrica incluyen:

• Generadores síncronos que generan electricidad (para generadores de turbina TPP);
• Barras colectoras diseñadas para recibir electricidad de generadores y distribuirla a los consumidores;
• Dispositivos de comunicación: interruptores diseñados para encender y apagar circuitos en condiciones normales y condiciones de emergencia y seccionadores diseñados para aliviar el voltaje de las partes desenergizadas de las instalaciones eléctricas y para crear un circuito abierto visible;
• Receptores eléctricos auxiliares (bombas, ventiladores, emergencia) luz electrica etc.)

Equipo auxiliar diseñados para realizar las funciones de medida, señalización, protección y automatización, etc.

El sistema de energía (sistema de energía) consiste en centrales eléctricas, redes electricas y consumidores de electricidad interconectados y conectados por un modo común en el proceso continuo de producción, distribución y consumo de energía eléctrica y térmica a administración General por este modo.

El sistema de energía eléctrica (eléctrico) es un conjunto partes eléctricas centrales eléctricas, redes eléctricas y consumidores de energía eléctrica, conectados por la comunalidad del régimen y la continuidad del proceso de producción, distribución y consumo de energía eléctrica. El sistema eléctrico es parte del sistema de potencia, a excepción de las redes de calor y los consumidores de calor. Red eléctrica: un conjunto de instalaciones eléctricas para la distribución. energía eléctrica, compuesto por subestaciones, interruptores, aire y líneas de cable transmisión de potencia. La distribución de electricidad desde las centrales eléctricas hasta los consumidores se realiza a través de la red eléctrica. La línea eléctrica (aérea o por cable) es una instalación eléctrica diseñada para transmitir electricidad.

En nuestro país, se utilizan voltajes nominales estándar (entre fases) de una corriente trifásica con una frecuencia de 50 Hz en el rango de 6-750 kV, así como voltajes de 0,66; 0,38 kV. kV se utilizan para generadores.

La transmisión de electricidad desde las centrales eléctricas a través de líneas eléctricas se lleva a cabo a voltajes de 110-750 kV, es decir, superando significativamente el voltaje de los generadores. Subestaciones eléctricas aplicado para transformar

electricidad de un voltaje en electricidad de otro voltaje. Una subestación eléctrica es una instalación eléctrica diseñada para convertir y distribuir energía eléctrica. Las subestaciones se componen de transformadores, barras colectoras y dispositivos de conmutación, así como equipo auxiliar: dispositivos de protección y automatización de relés, instrumentos de medición. Las subestaciones están diseñadas para conectar generadores y consumidores con líneas eléctricas.

La clasificación de las redes eléctricas se puede realizar según el tipo de corriente, la tensión nominal, las funciones que realiza, la naturaleza del consumidor, la configuración del esquema de la red, etc.

Según el tipo de corriente, alterna y corriente continua; voltaje: voltaje extra alto ( ,Alto voltaje ,baja tensión (<1кВ).

Según la configuración del diagrama de red, se dividen en cerrados y abiertos.

Según las funciones que desempeñan, se distinguen redes troncales, de abastecimiento y de distribución. Las redes de formación de sistemas con un voltaje de 330-1150 kV realizan las funciones de formar sistemas de energía unificados, incluidas centrales eléctricas potentes, aseguran su funcionamiento como un único objeto de control y al mismo tiempo transmiten electricidad desde centrales eléctricas potentes. También llevan a cabo comunicaciones del sistema, es decir. Los enlaces entre los sistemas de energía son muy largos. El modo de las redes troncales está controlado por el despachador del control de despacho unificado (ODC).La ODU incluye varios sistemas de energía del distrito: departamentos de energía del distrito (REU).

Las redes de suministro están diseñadas para transmitir electricidad desde las subestaciones de la red troncal y en parte desde los autobuses de las centrales eléctricas de 110-220 kV a los centros de energía (CP) de las redes de distribución: subestaciones de distrito. Las redes de suministro suelen estar cerradas. Como regla general, el voltaje de estas redes es de 110-220 kV, a medida que aumenta la densidad de cargas, la potencia de las estaciones y la longitud de las redes eléctricas, el voltaje a veces alcanza los 330-550 kV.

La subestación de distrito generalmente tiene un voltaje más alto de 110-220 kV y un voltaje más bajo de 6-35 kV. En esta subestación se instalan transformadores que le permiten regular el voltaje en los buses de bajo voltaje bajo carga.

La red de distribución está diseñada para transmitir electricidad en distancias cortas desde las barras colectoras de bajo voltaje de las subestaciones del distrito hasta los consumidores industriales, urbanos y rurales. Estas redes de distribución suelen ser de bucle abierto. Existen redes de distribución de alto () y bajo (voltaje). A su vez, de acuerdo con la naturaleza del consumidor, las redes de distribución se dividen en redes para fines industriales, urbanos y agrícolas. Voltaje de 6 kV. El voltaje de 35 kV se usa ampliamente para crear 6 y centros de potencia de 10kV, principalmente en zonas rurales.

Para el suministro de energía de grandes empresas industriales y grandes ciudades, se lleva a cabo una entrada profunda de alto voltaje, es decir. construcción de subestaciones con tensión primaria de 110-500 kV cerca de los centros de carga. Las redes internas de suministro de energía de las grandes ciudades son redes de 110 kV, en algunos casos incluyen entradas profundas de 220 / 10 kV. Las redes agrícolas actualmente funcionan con un voltaje de 0,4-110 kV.

Las líneas eléctricas aéreas (VL) están diseñadas para transmitir electricidad a distancia a través de cables. Los principales elementos estructurales de las líneas aéreas son alambres (sirven para transmitir electricidad), cables (sirven para proteger las líneas aéreas de las sobretensiones), soportes (soportan alambres y cables a cierta altura), aisladores (aíslan los alambres del soporte ), accesorios lineales (con su ayuda, los cables se fijan en aisladores y los aisladores en soportes).

Longitud de las líneas de transmisión en Bielorrusia (1996): 750kV-418km, 330kV-3951km, 220kV-2279km, 110kV-16034km.

Los alambres más comunes son los de aluminio, acero-aluminio y aleaciones de aluminio. Los cables de potencia constan de uno o más núcleos conductores de corriente, separados entre sí y de tierra por aislamiento. Conductores conductivos: fabricados en aluminio de un solo hilo (sección hasta 16) o de varios hilos. El cable con conductores de cobre se utiliza en áreas explosivas.

El aislamiento está hecho de un papel especial para cables impregnado con aceite mineral, aplicado en forma de cintas a los cables conductores, y también puede ser de caucho o polietileno. Las fundas protectoras que se aplican sobre el aislamiento para protegerlo de la humedad y el aire son de plomo, aluminio o cloruro de polivinilo. Para proteger contra daños mecánicos, se proporciona una armadura hecha de cintas o alambres de acero. Entre el caparazón y la armadura hay cubiertas protectoras internas y externas.

La funda protectora interior (almohada debajo de la armadura) es una capa de yute de hilo de algodón impregnado o papel de sulfato de cable.La funda protectora exterior está hecha de yute recubierto con un compuesto anticorrosión.

Una parte importante del consumo eléctrico son pérdidas en las redes (7-9%).

ECONOMÍA ENERGÉTICA DE LAS EMPRESAS INDUSTRIALES Y POTENCIAL DE AHORRO ENERGÉTICO.

En la industria, más de 2/3 del potencial de ahorro de energía está en el ámbito de consumo de las industrias más intensivas en energía: química y petroquímica, combustibles, materiales de construcción, madera, carpintería y pulpa y papel, alimentos e industrias ligeras.

Las reservas significativas de combustible y ahorro de energía en estas industrias se deben a la imperfección de los procesos y equipos tecnológicos, los esquemas de suministro de energía, la introducción insuficiente de nuevas tecnologías de ahorro de energía y sin desperdicios, el nivel de utilización de los recursos energéticos secundarios, baja capacidad unitaria de líneas y unidades tecnológicas, el uso de equipos de iluminación antieconómicos, accionamiento eléctrico no regulado, carga ineficiente de equipos de energía, equipos bajos con medición, control y regulación de procesos tecnológicos y energéticos, deficiencias establecidas en el diseño y construcción de empresas e industrias individuales , bajo nivel de operación de equipos, edificios y estructuras.

Ingeniería mecánica y metalurgia. Aproximadamente un tercio de todo el combustible de calderas y hornos utilizado en la ingeniería mecánica se destina a las necesidades de fundición, forja y prensado y producción térmica. Aproximadamente la mitad de todo el calor consumido y aproximadamente un tercio de toda la electricidad se utilizan para necesidades tecnológicas. Más de un tercio de toda la electricidad se destina al procesamiento mecánico. Los principales consumidores de recursos energéticos en la ingeniería mecánica son los hornos de hogar abierto, los hornos de cubilote, los hornos de fusión, las máquinas de tiro (ventiladores y extractores de humo), los hornos de calefacción, los secadores, los trenes de laminación, los equipos de revestimiento, las unidades de soldadura y las instalaciones de prensa.

Las razones de la baja eficiencia del uso de combustible y energía en las industrias de ingeniería son el bajo nivel técnico de las instalaciones del horno, el alto consumo de productos de metal, los grandes desechos de metal durante su procesamiento, un nivel insignificante de recuperación de calor residual, una estructura irracional de energía. portadores utilizados, y pérdidas significativas en las redes eléctricas y de calor.

Más de la mitad de las reservas de ahorro de energía se pueden realizar en el proceso de fundición de metales y producción de fundición. El resto de los ahorros están asociados con la mejora de los procesos metalúrgicos, incluso aumentando el nivel de su automatización, ampliando el uso de plásticos y otros materiales estructurales que consumen menos energía en comparación con el metal.

Los mayores consumidores de combustible en la industria son los altos hornos y la producción de laminación, los más intensivos en energía son las ferroaleaciones, la minería, la laminación, la siderurgia eléctrica y la producción de oxígeno, y la producción de coque que más calor consume.

• Uso de materiales de revestimiento y aislamiento térmico efectivos en hornos, secadores y tuberías de calor;
• El uso de convertidores de frecuencia de tiristores en los procesos de calentamiento por inducción de metales en forja y producción térmica;
• La introducción de pinturas y barnices que ahorran energía (con una temperatura de secado baja, a base de agua, con un mayor residuo seco);
• Reducción del consumo energético en metalmecánica (reemplazo de estampación en caliente por extrusión y estampación en frío);
• El uso de moleteado de engranajes en lugar de la fabricación en máquinas talladoras de engranajes;
• Expansión del uso de técnicas de pulvimetalurgia;
• El uso de máquinas herramienta CNC (control numérico por computadora), el desarrollo de robótica y estructuras de producción flexibles;
• Disminución del consumo de energía de la fundición al reducir los rechazos.

Industria química y petroquímica. En estas industrias, existe una variedad de procesos tecnológicos en los que se consume o libera una gran cantidad de calor. El carbón, el petróleo y el gas se utilizan como combustible y como materia prima.

Las principales direcciones de ahorro de energía en estas industrias son:

• La utilización de procesos de combustión de alta eficiencia en hornos y aparatos tecnológicos (instalación de recuperadores para calentamiento de agua);
• Uso de quemadores de gas sumergidos para reemplazar el calentamiento por vapor de líquidos no inflamables;
• Implementación de una nueva tecnología para la producción de caprolactama sin desperdicios y respetuosa con el medio ambiente con la producción de energía térmica en forma de vapor y gases combustibles (PA "Azot");
• Mejora de la eficiencia de los procesos de rectificación (optimización del proceso tecnológico mediante bombas de calor, aumento de la actividad y selectividad de los catalizadores);
• Mejoramiento y ampliación de la capacidad unitaria de las unidades en la producción de fibras químicas;
• Reducción de pérdidas de combustible y materias primas en procesos a baja temperatura;
• Re-perfilado de la producción de amoníaco a una producción de metanol menos intensiva en energía (PO "Azot").

Una gran reserva para ahorrar recursos energéticos en la industria petroquímica es la utilización de recursos energéticos secundarios, incluida la introducción de calderas de calor residual para la producción de vapor y agua caliente con el fin de utilizar el calor de las emisiones de gases de alto potencial.

Entre las producciones industriales, la producción de fertilizantes minerales es una de las más intensivas en energía. Los costos de energía en el costo de ciertos tipos de productos en esta industria representan alrededor de un tercio. El aumento de la eficiencia energética está asociado con la necesidad de desarrollar fundamentalmente nuevos tipos de equipos para la producción de fertilizantes minerales, basados ​​en el uso de modernas influencias físicas, físico-químicas y físico-mecánicas (acústicas, vibratorias, electromagnéticas) en los procesos tecnológicos, incluyendo dispositivos de transferencia de calor y masa, filtros de dispositivos de mezcla, granuladores, etc.

Producción de materiales de construcción.

La producción de materiales de construcción se basa en procesos de fuego asociados con el consumo de cantidades significativas de fuel oil, gas natural y coque, es decir, los combustibles más valiosos. Al mismo tiempo, la eficiencia de estos combustibles en la industria no supera el 40%.

La mayor cantidad de recursos energéticos dentro de la industria de materiales de construcción se consume en la producción de cemento. El proceso que consume más energía en la producción de cemento es el recocido del clinker (el clinker es una mezcla de materias primas de piedra caliza y arcilla quemadas hasta la sinterización para la producción de cemento). Con el llamado método de producción húmedo, el consumo de energía específico para el recocido del clinker es aproximadamente 1,5 veces mayor que con el método seco. Por lo tanto, una dirección importante del ahorro de energía es el uso de un método seco para la producción de cemento a partir de materias primas saturadas de agua.

En la producción de hormigón, el ahorro de energía es la producción e introducción de aceleradores de endurecimiento del hormigón para la transición a tecnología de baja energía para la producción de hormigón prefabricado, así como el uso de generadores de calor para el tratamiento térmico y de humedad del hormigón armado en cámaras de fosa; en la producción de ladrillos: la introducción del método de autoclaves evacuados en fábricas de ladrillos, la introducción de hornos de estructuras de paneles en una caja totalmente metálica para la producción de ladrillos de arcilla.

Es necesario organizar la producción de materiales y estructuras de construcción y aislamiento que reduzcan la pérdida de calor a través de las envolventes de los edificios, y desarrollar e implementar un sistema de medidas para utilizar el potencial de los combustibles locales para la cocción de cerámica para paredes.

En la industria del vidrio, la eficiencia térmica de los hornos de llama de vidrio (los principales consumidores de combustible) no supera el 20-25 %. Las mayores pérdidas de energía se producen a través de la envolvente del edificio de los hornos (30-40 %) y con los gases de escape (30 -40%) en la industria del vidrio son aumentar la eficiencia de los hornos de vidrio, reemplazar los escasos combustibles fósiles y utilizar recursos térmicos secundarios.

En la industria forestal y de carpintería, las principales áreas de ahorro energético son:

• Introducción de unidades rentables para secar astillas de madera en la producción de tableros de partículas;
• Desarrollo e implementación de nuevos métodos económicos para la producción de productos de papel, incluida la producción de materiales no tejidos y papel con fibra sintética;
• Aumentar la producción de muebles de manera menos intensiva en energía utilizando nuevos tipos de materiales de revestimiento en lugar de laminación;
• Producción de piezas de aglomerado;
• Utilización del calor de las emisiones de ventilación y el calor de bajo grado de las mezclas de vapor y aire;
• Desarrollo e implementación de equipos para la producción y uso de gas generador a partir de residuos de madera para producir calor y electricidad;
• Reequipamiento de cámaras de secado PAP-32 de electricidad para la producción de residuos de madera.

Las principales direcciones de ahorro de energía en la industria ligera:

• Mejora de procesos tecnológicos de cocción de porcelana;
• Implementación de intercambiadores de calor residual utilizando el calor del agente de secado de equipos que utilizan calor en empresas de industria ligera.

En la agricultura, aproximadamente la mitad de los ahorros de energía se pueden lograr como resultado de la introducción de máquinas, procesos tecnológicos y equipos que ahorran energía.

La parte predominante del potencial de ahorro de energía se explica mediante la eliminación de residuos directos y el aumento de la eficiencia de la maquinaria agrícola, la reducción del consumo de combustible y recursos energéticos en las explotaciones ganaderas y los invernaderos mediante la mejora de las características termofísicas de las estructuras de cerramiento, utilizando SER de bajo potencial , optimizar los balances energéticos en combinación con el uso de fuentes no tradicionales (biogás, etc.) , reducir el consumo de combustible para el secado del grano, utilizar calderas de lecho fluidizado económicas en lugar de calderas eléctricas, utilizar residuos (paja, etc.) en lugar de combustibles tradicionales .

Las direcciones principales del ahorro de energía en la agricultura, junto con la creación de nuevas tecnologías, son las siguientes:

• Mejora de la tecnología de secado de cereales y piensos, métodos de aplicación de fertilizantes minerales y orgánicos;
• Desarrollo e implementación de sistemas para el uso de residuos agrícolas y ganaderos con fines energéticos, así como para la producción de fertilizantes y aditivos para piensos;
• Usar el calor de las emisiones de ventilación de los edificios ganaderos para calentar agua y calentar habitaciones para animales jóvenes (usando intercambiadores de calor de placas);
• Garantizar regímenes de temperatura óptimos y seccionar el sistema de calefacción para edificios ganaderos;
• El uso de bombas de calor en sistemas y dispositivos de suministro de calor y frío para la regulación suave del funcionamiento de los sistemas de ventilación, la introducción de equipos modernos de instrumentación y automatización, la instalación de dispositivos de medición y control de energía, así como la construcción de plantas de biogás. .

En la industria alimentaria, la producción de azúcar es una de las industrias más intensivas en energía. Los principales ahorros de energía en la producción de azúcar se pueden lograr como resultado de la mejora de los esquemas tecnológicos y la introducción específica de equipos de ahorro de energía, el uso de calor de bajo grado de vapores secundarios de evaporadores y plantas de cristalización al vacío y condensados ​​en circuitos térmicos.

La producción de alcohol también requiere mucha energía. Para reducir el consumo de calor, es necesario introducir hidrólisis enzimática en la preparación de materias primas que contienen almidón para la fermentación.

La esencia de la política de ahorro energético en el período que se analiza es la máxima satisfacción posible de la demanda de combustibles y recursos energéticos mediante el ahorro en la industria, la agricultura, el sector doméstico y un uso más eficiente en la industria eléctrica.

Las principales razones del uso ineficiente de combustibles y recursos energéticos en Bielorrusia se deben a la falta de una política integral técnica, económica, regulatoria y legal para la conservación de energía, deficiencias en el diseño, construcción y operación, la falta de una base técnica para la producción de los equipos, instrumentos, aparatos, sistemas de automatización y control necesarios.

El potencial de ahorro de energía en la industria de la energía eléctrica se forma debido al amplio desarrollo de la calefacción urbana basada en turbinas de gas y plantas de ciclo combinado, la modernización y reconstrucción de las instalaciones eléctricas existentes, la mejora de los esquemas tecnológicos y la optimización de los modos de operación de los equipos, el aumento de la eficiencia de los procesos de combustión de combustibles y su automatización, introducción de sistemas de control automatizados.

En el sector doméstico, se forma mejorando las características térmicas y físicas de las estructuras de cerramiento de edificios y estructuras, modernizando y aumentando el nivel de operación de las salas de calderas pequeñas, utilizando dispositivos de iluminación más económicos, un accionamiento eléctrico ajustable, introducción generalizada de dispositivos de medición de control y regulación, mejorando el mantenimiento de edificios y estructuras, aumentando la eficiencia del transporte eléctrico, la eficiencia de las estufas de gas, la calidad del aislamiento térmico, etc.

PRINCIPALES CONSUMIDORES DE ENERGÍA TÉRMICA

Los principales consumidores de energía térmica son las empresas industriales y los servicios de vivienda y comunales La mayoría de los consumidores industriales requieren energía térmica en forma de vapor (saturado o sobrecalentado) o agua caliente. Por ejemplo, para unidades de potencia que tienen motores de vapor o turbinas como accionamiento (martillos y prensas de vapor, máquinas de forja, turbobombas, turbocompresores, etc.), se requiere vapor a una presión de 0.8-3.5 MPa y sobrecalentado a 250-450 .

Para aparatos y dispositivos tecnológicos (varios calentadores, secadores, evaporadores, reactores químicos), se requiere principalmente vapor saturado o ligeramente sobrecalentado con una presión de 0,3-0,8 MPa y agua con una temperatura de 150.

En vivienda y servicios comunales, los principales consumidores de calor son los sistemas de calefacción y ventilación de edificios residenciales y públicos, suministro de agua caliente y sistemas de aire acondicionado. En edificios residenciales y públicos, la temperatura de la superficie de los dispositivos de calefacción, de acuerdo con los requisitos de las normas sanitarias e higiénicas, no debe exceder los 95, y la temperatura del agua en los grifos de agua caliente no debe ser inferior a 50-60 de acuerdo con los requisitos de comodidad. y no superior a 70 según las normas de seguridad. En este sentido, en los sistemas de calefacción, ventilación y agua caliente, el agua caliente se utiliza como portador de calor.

Sistemas de calefacción.

Un sistema de suministro de calor es un complejo de dispositivos para la generación, transporte y uso de calor.

El suministro de calor a los consumidores (calefacción, ventilación, sistemas de suministro de agua caliente y procesos tecnológicos) consta de tres procesos interrelacionados: transmisión de calor al refrigerante, transporte del refrigerante y uso del potencial térmico del refrigerante. Los sistemas de suministro de calor se clasifican según las siguientes características principales: potencia, tipo de fuente de calor y tipo de refrigerante. En términos de potencia, los sistemas de suministro de calor se caracterizan por el rango de transferencia de calor y la cantidad de consumidores. Pueden ser locales o centralizados. Los sistemas de calefacción local son sistemas en los que los tres enlaces principales se combinan y se ubican en el mismo local o en locales adyacentes. Al mismo tiempo, la recepción de calor y su transferencia al aire del local se combinan en un solo dispositivo y se ubican en locales calentados (hornos).Sistemas centralizados en los que el calor se suministra desde una fuente de calor a muchos locales.

Según el tipo de fuente de calor, los sistemas de calefacción urbana se dividen en calefacción urbana y calefacción urbana. En el sistema de calefacción urbana, la fuente de calor es la sala de calderas urbanas, calefacción urbana-CHP.

El portador de calor recibe calor en la sala de calderas de distrito (o CHPP) y, a través de tuberías externas, que se denominan redes de calor, ingresa a los sistemas de calefacción y ventilación de edificios industriales, públicos y residenciales. En los dispositivos de calefacción ubicados dentro de los edificios, el refrigerante emite parte del calor acumulado en él y se descarga a través de tuberías especiales de regreso a la fuente de calor.

El portador de calor es un medio que transfiere calor desde una fuente de calor a los dispositivos de calefacción de los sistemas de calefacción, ventilación y suministro de agua caliente.

Según el tipo de portador de calor, los sistemas de suministro de calor se dividen en 2 grupos: agua y vapor. En los sistemas de calentamiento de agua, el portador de calor es el agua, en los sistemas de vapor, el vapor. En Bielorrusia, los sistemas de calentamiento de agua se utilizan para ciudades y áreas residenciales. El vapor se utiliza en sitios industriales con fines tecnológicos.

Los sistemas de tuberías de calor de agua pueden ser de tubería única y de dos tuberías (en algunos casos, de tuberías múltiples). El más común es un sistema de suministro de calor de dos tuberías (el agua caliente se suministra al consumidor a través de una tubería y el agua enfriada se devuelto a la CHPP o a la sala de calderas a través de la otra tubería) Distinguir entre sistemas abiertos y cerrados de suministro de calor. En un sistema abierto, se lleva a cabo una "extracción directa de agua", es decir, los consumidores desmontan el agua caliente de la red de suministro para necesidades domésticas, sanitarias e higiénicas. Con el uso completo de agua caliente, se puede usar un sistema de tubería única. Un sistema cerrado se caracteriza por un retorno casi completo del agua de la red a un CHP (o sala de calderas de distrito).El lugar donde los consumidores de calor están conectados a la red de suministro de calor se denomina entrada de suscriptor.

Los portadores de calor de los sistemas de calefacción urbana están sujetos a condiciones sanitarias e higiénicas (el portador de calor no debe empeorar las condiciones sanitarias en espacios cerrados; la temperatura superficial promedio de los dispositivos de calefacción no puede exceder los 70-80), técnicos y económicos (de modo que el costo de las tuberías de transporte es la más baja, la masa de los dispositivos de calefacción es pequeña y se aseguró el consumo mínimo de combustible para la calefacción de espacios) y los requisitos operativos (la posibilidad de ajuste central de la transferencia de calor de los sistemas de consumo debido a las temperaturas exteriores variables).

Parámetros de los portadores de calor: temperatura y presión. En lugar de presión, en la operación se usa la altura H. La altura y la presión están relacionadas por la dependencia

donde H es la cabeza, m; P - presión, Pa; - densidad del portador de calor, kg /; g - aceleración de caída libre, m / en sistemas de calefacción urbana de una sala de calderas o CHP, así como en sistemas de calefacción de edificios industriales.

Red de calefacción

En Bielorrusia, la longitud de las redes de calefacción (1996) es: principal 794 km, distribución 1341 km.

Los elementos principales de las redes de calefacción son una tubería que consta de tuberías de acero interconectadas por soldadura, una estructura aislante diseñada para proteger la tubería de la corrosión externa y la pérdida de calor, y una estructura de soporte que percibe el peso de la tubería y las fuerzas que surgen durante su operación.

Los elementos más críticos son las tuberías, que deben ser lo suficientemente fuertes y estancas a las máximas presiones y temperaturas del refrigerante, tener un bajo coeficiente de deformación térmica, baja rugosidad de la superficie interior, alta resistencia térmica de las paredes, lo que contribuye a la conservación del calor y la invariancia de las propiedades del material durante la exposición prolongada a altas temperaturas y presiones.

Se aplica aislamiento térmico a las tuberías para reducir las pérdidas de calor durante el transporte del refrigerante. Las pérdidas de calor se reducen entre 10 y 15 veces para el tendido sobre el suelo y entre 3 y 5 veces para el tendido subterráneo en comparación con las tuberías sin aislamiento. El aislamiento térmico debe tener suficiente resistencia mecánica, durabilidad, resistencia a la humedad (hidrofobicidad), no crear condiciones para la aparición de corrosión y, al mismo tiempo, ser económico. Está representado por los siguientes diseños: segmento, envoltura, relleno, yeso y masilla. La elección de la estructura aislante depende del método de colocación de la tubería de calor.

El aislamiento de los segmentos está hecho de segmentos moldeados previamente fabricados de varias formas, que se superponen a la tubería, se atan con alambre y se recubren con yeso de cemento de asbesto en el exterior. Los segmentos están hechos de espuma de hormigón, lana mineral, vidrio de gas, etc. El aislamiento envolvente está hecho de fieltro mineral, cordón de aislamiento térmico de asbesto, papel de aluminio y láminas de asbesto. Estos materiales cubren las tuberías en una o más capas y las sujetan con vendajes hechos de tiras de metal. Los materiales aislantes envolventes se utilizan principalmente para accesorios aislantes, compensadores, conexiones de brida. El aislamiento relleno se utiliza en forma de cubiertas, cubiertas, redes llenas de materiales en polvo, sueltos y fibrosos. Para el embalaje se utilizan lana mineral, virutas de hormigón celular, etc.. El aislamiento fundido se utiliza al tender tuberías en canales intransitables y al tender sin canales.

En canalizaciones, se construyen a partir de elementos prefabricados de hormigón armado. La principal ventaja de los canales pasantes es la posibilidad de acceso a la tubería, su revisión y reparación sin abrir el suelo. Los canales pasantes (colectores) se construyen en presencia de una gran cantidad de tuberías. Están equipados con otros servicios subterráneos: cables eléctricos, suministro de agua, gasoductos, cables telefónicos, ventilación, iluminación eléctrica de bajo voltaje.

Los canales semitransparentes se utilizan cuando se coloca una pequeña cantidad de tuberías (2-4) en aquellos lugares donde, según las condiciones de operación, la apertura del suelo es inaceptable y cuando se colocan tuberías de gran diámetro (800-1400 mm).

Los canales intransitables están hechos de elementos unificados de hormigón armado. Son una bandeja en forma de artesa con un techo de losas prefabricadas de hormigón. La superficie exterior de las paredes está cubierta con material para techos sobre masilla bituminosa. Aislamiento: capa protectora anticorrosión, capa de aislamiento térmico (lana mineral o espuma de vidrio), revestimiento mecánico protector en forma de malla metálica o alambre. Arriba: una capa de yeso de cemento de asbesto.

Literatura:

1. Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Transferencia de calor M .: editorial de energía, 1981.
2. Equipos de ingeniería térmica y suministro de calor de empresas industriales / Ed. BN Golubkov. M.: Energía, 1979.
3. Equipos térmicos y redes térmicas. GEORGIA. Arseniev y otros M.: Energoatomizdat, 1988.
4. Andryushenko A.I., Aminov R.Z., Khlebalin Yu.M. Instalaciones de calefacción y su uso. M.: Vyssh. escuela, 1983.

Pregunta 1. Clasificación de los consumidores de calor. Gráficos de carga térmica.

FUNDAMENTOS DE QUÍMICA GENERAL (teoría y materiales de prueba)

Editora Asylbekova B.A.

Firmado para impresión 24. 01.2002 Formato 60x90/16 Precio negociado

Volumen 5.7 ed. académica. yo Circulación 300 ejemplares. Orden 2511

Taller de impresión y copiado de KSTU, Karaganda, b. Mira, 56

Pregunta 1. Clasificación de los consumidores de calor. Gráficos de carga térmica.

Clasificación de los consumidores de calor. (8, p.51..55)

El consumo térmico es el uso de la energía térmica para diversos fines domésticos e industriales (calefacción, ventilación, aire acondicionado, duchas, baños, lavanderías, instalaciones tecnológicas diversas que utilizan calor, etc.).

Al diseñar y operar sistemas de suministro de calor, es necesario tener en cuenta:

Tipo de portador de calor (agua o vapor);

Parámetros del portador de calor (temperatura y presión);

Consumo máximo de calor por hora;

Cambio en el consumo de calor durante el día (horario diario);

Consumo anual de calor;

Cambio en el consumo de calor durante el año (calendario anual);

La naturaleza del uso del refrigerante por parte de los consumidores (entrada directa de la red de calefacción o solo extracción de calor).

Los consumidores de calor imponen diferentes demandas al sistema de calefacción. A pesar de ello, el suministro de calor debe ser fiable, económico y satisfacer a todos los consumidores de calor de forma cualitativa.

El modo de operación de los sistemas tecnológicos está sujeto a cambios, que pueden ser tanto regulares como aleatorios, de largo o corto plazo, pero deben ocurrir con el mínimo consumo de energía, sin dañar la confiabilidad de la operación de los equipos y sistemas relacionados. .

El descuido de este factor generalmente conduce a errores de cálculo al elegir el equipo para las fuentes de suministro de energía y un consumo excesivo de combustible irrazonable para garantizar la carga requerida.

Para evaluar la necesidad real de una empresa o sus divisiones de recursos de energía térmica, es necesario analizar los gráficos de consumo de calor durante ciertos períodos de trabajo, dentro de un día, semana, mes, año.

Las características de la uniformidad de las cargas térmicas a lo largo del año son el número de horas de uso de la carga térmica máxima, h/año, y el coeficiente K, que es la relación entre la carga diaria media y la carga diaria máxima del año.

De acuerdo con estas características, las empresas industriales se dividen en tres grupos: el primero t\u003d 4000 - 5000 h / año, K \u003d 0,57 - 0,68; segundo t\u003d 5000 - 6000 h / año, K \u003d 0,6 - 0,76; tercera t 6000 h/año, K 0,76.

El primer grupo incluye empresas, por ejemplo, industria ligera e ingeniería mecánica, en la estructura de costos de energía térmica de los cuales más del 40% tienen cargas de calefacción, ventilación y sistemas de suministro de agua caliente. En consecuencia, el costo del calor para la tecnología es inferior al 60%. El tercer grupo incluye empresas con una participación predominante de los costos de carga de calor para necesidades tecnológicas: más del 90%. El consumo de calor por parte de los consumidores de otras categorías es muy pequeño: menos del 10% (Tabla 8).

Tabla 8

Los consumidores de calor se pueden dividir en dos grupos:

1) consumidores de calor estacionales;

2) consumidores de calor durante todo el año.

Los consumidores de calor estacionales son:

Calefacción;

Ventilación (con calentamiento de aire en calentadores);

Climatización (obtención de aire de una determinada calidad: pureza, temperatura y humedad).

Los consumidores durante todo el año utilizan el calor durante todo el año. Este grupo incluye:

Consumidores tecnológicos de calor;

Suministro de agua caliente para consumidores domésticos.

Los cambios de carga estacionales dependen principalmente de las condiciones climáticas (temperatura del aire exterior, velocidad y dirección del viento, radiación solar, humedad del aire, etc.). La carga estacional tiene un horario diario relativamente constante y un horario de carga anual variable (Fig. 11).

El horario de carga tecnológica depende del perfil y modo de operación de las empresas industriales, y el horario de carga de suministro de agua caliente depende de la mejora de los edificios, la composición y la rutina diaria de los principales grupos de población, el modo de operación de servicios públicos - baños, lavaderos. Tiene una programación diaria anual casi constante y muy variable. Los horarios diarios de los sábados y domingos suelen ser diferentes de los horarios diarios de otros días de la semana.

La mayoría de los sistemas de suministro de calor tienen una carga de calor diversa (calefacción, ventilación, suministro de agua caliente, consumidores de procesos). Su valor y naturaleza dependen de muchos factores, incluidos los climáticos y, principalmente, de la temperatura del aire exterior.

El gráfico (Fig. 12) muestra la dependencia del consumo de calor para calefacción, ventilación, suministro de agua caliente y necesidades tecnológicas de la temperatura del aire exterior, es decir, costos de calor.

La ordenada muestra los valores relativos del consumo de calor en fracciones de una unidad (el consumo de calor total máximo se toma como una unidad, es decir, donde , , , son el consumo de calor máximo estimado para calefacción, ventilación, suministro de agua caliente y tecnología). necesidades, respectivamente).

La abscisa es la temperatura del aire exterior.

Construyamos cuatro gráficos de diferentes cargas térmicas. Consumo de calor para necesidades tecnológicas y suministro de agua caliente no es una función de la temperatura exterior. El horario tendrá un carácter desigual durante el día y durante la semana, pero se suaviza durante el año y adquiere un carácter uniforme.

es generalmente durante todo el día. A una temperatura exterior constante, la carga de calefacción de los edificios residenciales es prácticamente constante. Para las empresas industriales, tiene un horario diario y semanal no permanente, es decir, para ahorrar dinero, reducen artificialmente el suministro de calor durante la noche y los fines de semana. El flujo de calefacción máximo corresponde a la temperatura exterior calculada para calefacción y es la carga de calefacción calculada. El consumo mínimo de calor para calefacción corresponde a la temperatura exterior calculada al principio y al final de la temporada de calefacción

Temperaturas características para el gráfico carga de ventilación el seguimiento:

La temperatura del aire exterior calculada para la ventilación corresponde a la carga de ventilación calculada (se utiliza calefacción de recirculación). Cuando el consumo de calor para ventilación es constante y las unidades de ventilación funcionan con recirculación, es decir con la mezcla de aire tomado de sus locales al aire exterior. La recirculación de aire es aceptable para locales donde el aire no contiene patógenos, gases tóxicos, vapores y polvo. El aire se mezcla delante de la unidad calorífica y en una cantidad que asegura su temperatura constante. A medida que desciende la temperatura exterior, aumenta la mezcla y disminuye el suministro de aire exterior. La temperatura del agua que ingresa a los calentadores permanece constante. Así, cuando la temperatura del aire exterior es más baja, el consumo de calor para ventilación permanece igual al calculado debido a la reducción en la tasa de intercambio de aire. Para regular la tasa de intercambio de aire en el intervalo las unidades de ventilación deben estar equipadas con autorreguladores.

Temperatura de activación de la ventilación. El consumo mínimo de calor para ventilación corresponde a la temperatura exterior calculada al principio y al final del período de calefacción de los edificios industriales.

El consumo total de calor para calefacción, ventilación, suministro de agua caliente y necesidades tecnológicas en el distrito es la suma de los costos de los suscriptores individuales. La carga de calefacción es dominante. El gráfico del consumo total de calor tiene la forma que se muestra en la Fig.12. Tiene tres puntos de quiebre:

a) el momento de encender la calefacción;

b) el momento de encender la ventilación;

c) el momento de cambio en la carga de ventilación.

La naturaleza del programa de carga total depende de la proporción de cargas de los grupos de consumidores individuales.

Principal tarea de calentamiento es mantener condiciones de confort térmico (condiciones favorables para la vida y la actividad).

Según SNiP, condiciones meteorológicas permisibles (óptimas) en el área de edificios residenciales y públicos:

Temperatura del aire 18-22 o C (22-24 o C)

Humedad relativa 65% (45-30)

Velocidad del aire no más de 0,3 m/s (0,1-0,15)

Para ello, es necesario mantener un equilibrio entre las pérdidas de calor del edificio y la ganancia de calor, que se puede expresar mediante la siguiente ecuación ( balance de calor):

,

donde - pérdidas totales de calor, - entrada de calor a través del sistema de calefacción, - fuentes de calor internas.

Incluye:

Pérdidas por transferencia de calor a través de recintos externos;

Pérdida de infiltración debido a la entrada de aire frío en las instalaciones a través de cercas externas con fugas,

Calor para calentar objetos fríos (materiales), ()

Incluye:

De la radiación solar (linternas, ventanas);

Desde comunicaciones y equipos tecnológicos;

De equipos eléctricos y accesorios de iluminación eléctrica;

De material y productos calentados;

En procesos tecnológicos (condensación);

De productos de combustión, superficies de hornos;

De la gente.

Hay dos metodos de calculo .

1) Para edificios pequeños(instalaciones):

,

donde es el coeficiente de transferencia de calor, es el área de superficie de las cercas externas individuales, es la diferencia de temperaturas del aire desde el interior y el exterior de estas cercas.

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1. El valor de la energía térmica para la sociedad moderna. Relevancia para Rusia.

E.G.Gasho, V.S.Puzakov. Realidades modernas en el campo del suministro de calor.

Durante más de 100 años de su desarrollo, el sistema ruso de cogeneración (cogeneración) y calefacción urbana (DH) se ha convertido en el más grande del mundo. La cogeneración se entiende como el proceso de provisión centralizada de los consumidores con energía térmica obtenida en un CHPP utilizando un método combinado de generación de calor y electricidad. DH se refiere al suministro de calor a los consumidores desde fuentes de calor a través de una red de calor común. La calefacción urbana ocupa un lugar importante en el complejo energético del país. Más de la mitad de la capacidad eléctrica de todas las centrales térmicas proviene de CHPP públicas, que producen más del 30% de toda la electricidad del país y cubren un tercio de la demanda de energía térmica. Hasta la fecha, el sistema de suministro de calor del país consta de casi 50 mil sistemas locales de suministro de calor, que son atendidos por 17 mil empresas de suministro de calor. El sistema de calefacción existente de edificios residenciales de varios pisos está organizado como un sistema DH.

Las principales fuentes de calor en el sistema DH son las unidades de cogeneración en las centrales térmicas (CHP, por regla general, como parte de las empresas generadoras) y las salas de calderas (de varias formas de propiedad). La producción de energía térmica en Rusia se caracteriza por los siguientes datos:

las fuentes centralizadas producen alrededor del 74%;

las fuentes descentralizadas producen el 26% del calor en Rusia.

Los principales tipos de combustibles naturales y recursos energéticos (FER) utilizados: gas natural, petróleo y derivados, carbón. Todavía no es posible hablar sobre la participación de las fuentes de energía renovables (FER) en el balance energético y de combustibles del país, porque prácticamente no hay datos estadísticos confiables sobre ellos hoy.

Materiales de la octava reunión del Seminario Abierto "Problemas Económicos del Complejo Energético" de fecha 25 de enero de 2000. A. S. Nekrasov, S. A. Voronina. Problemas económicos del suministro de calor en Rusia.

El suministro de calor en Rusia, a pesar de ser reconocido como el segmento crítico y de mayor consumo de combustible del complejo energético y de combustible del país, ha estado y sigue estando completamente descoordinado debido a su desunión.

En la publicación estadística oficial, el Anuario estadístico ruso, no hay una sección sobre el suministro de calor.

El mayor problema sin resolver de la calefacción urbana moderna es la reducción de las pérdidas de calor. Los valores de estas pérdidas no se tienen debidamente en cuenta y no se evalúan económicamente. Los volúmenes mencionados de pérdidas de calor difieren en múltiplos según las fuentes de información.

AS Nekrasov (en discusión)

“Existen límites económicos a la eficiencia de la calefacción urbana de una fuente en particular. Mi punto de vista es que hoy en día es muy importante calcular para todas las ciudades principales (y esto se hizo en el ISE que lleva el nombre de L.A. Melentiev en Irkutsk), cómo debería ser realmente la calefacción urbana.

La centralización es una de las direcciones. Con la densidad de desarrollo urbano que tenemos, por supuesto que debería serlo. La pregunta es diferente. Una vez estuve en Gusinoozersk, donde hay 20 mil personas. Hay suministro de calor de Gusinoozerskaya GRES. Si tomamos 200 personas viviendo en cada casa, son 5 calles con 20 casas. Con la densidad de edificios, como se hizo en las ciudades más antiguas, se pueden obtener resultados eficientes de la calefacción urbana. Sin embargo, en esta ciudad, cada casa se encuentra a una distancia de al menos 50-100 m entre sí. ¿Cómo puede un sistema de este tipo proporcionar calefacción urbana sin pérdidas económicas? Imposible. Por lo tanto, la cuestión de qué tipo de sistema de suministro de calor debería ser es la cuestión de qué estrategia se adopta en la planificación urbana. Aunque esto está más allá del alcance de nuestra tarea, es una condición básica para justificar el desarrollo de la calefacción urbana, especialmente sobre la base de cogeneración. Hoy es imposible decir inequívocamente si la calefacción urbana es buena o mala”.

2. Métodos de obtención de energía térmica y eléctrica

2.1. Las centrales térmicas

2.2. centrales hidroelectricas

2.3. Plantas de energía nuclear

Esta sección es una breve descripción del estado actual de los recursos energéticos, que considera las fuentes tradicionales de energía eléctrica. Las fuentes tradicionales incluyen principalmente: energía térmica, nuclear y de flujo de agua.

2.1 Centrales térmicas

Central térmica (TPP), una central eléctrica que genera energía eléctrica como resultado de la conversión de la energía térmica liberada durante la combustión de combustibles fósiles. Las primeras centrales térmicas aparecieron en contra. 19 en y recibió distribución predominante. todo r años 70 siglo 20 TPP - el principal tipo de centrales eléctricas. La parte de la electricidad generada por ellos fue: en Rusia y EE. UU., St. 80% (1975), en el mundo cerca de 76% (1973).

Alrededor del 75% de toda la electricidad en Rusia se produce en centrales térmicas. La mayoría de las ciudades rusas cuentan con centrales térmicas. A menudo, en las ciudades, se utilizan CHP: plantas combinadas de calor y energía que producen no solo electricidad, sino también calor en forma de agua caliente. Tal sistema es bastante poco práctico. A diferencia del cable eléctrico, la confiabilidad de la red de calefacción es extremadamente baja en largas distancias, la eficiencia de la calefacción urbana se reduce considerablemente debido a la disminución de la temperatura del refrigerante. Se estima que con una longitud de red de calefacción de más de 20 km (situación típica de la mayoría de las ciudades), la instalación de una caldera eléctrica en una vivienda unifamiliar resulta económicamente viable.

En las centrales térmicas, la energía química del combustible se convierte primero en energía mecánica y luego en energía eléctrica.

El combustible para una central eléctrica de este tipo puede ser carbón, turba, gas, esquisto bituminoso, fuel oil. Las centrales térmicas se dividen en de condensación (CPP), diseñadas para generar únicamente energía eléctrica, y centrales combinadas de calor y electricidad (CHP), que producen, además de energía eléctrica térmica en forma de agua caliente y vapor. Las grandes IES de importancia distrital se denominan plantas eléctricas de distrito estatal (GRES).

El diagrama esquemático más simple de un IES alimentado con carbón se muestra en la fig. El carbón se introduce en el búnker de combustible 1 y, desde allí, en la planta de trituración 2, donde se convierte en polvo. El polvo de carbón ingresa al horno del generador de vapor (caldera de vapor) 3, que tiene un sistema de tuberías en las que circula agua químicamente purificada, llamada agua de alimentación. En la caldera, el agua se calienta, se evapora y el vapor saturado resultante se lleva a una temperatura de 400-650 ° C y, bajo una presión de 3-24 MPa, ingresa a la turbina de vapor 4 a través de la tubería de vapor. Los parámetros dependen de la potencia de las unidades.

Las centrales térmicas de condensación tienen una baja eficiencia (30-40%), ya que la mayor parte de la energía se pierde con los gases de combustión y el agua de refrigeración del condensador.

Es ventajoso construir IES en las inmediaciones de los sitios de extracción de combustible. Al mismo tiempo, los consumidores de electricidad pueden ubicarse a una distancia considerable de la estación.

Una planta de cogeneración de calor y electricidad se diferencia de una estación de condensación por una turbina especial de cogeneración de calor y electricidad con extracción de vapor instalada en ella. En la CHPP, una parte del vapor se usa completamente en la turbina para generar electricidad en el generador 5 y luego ingresa al condensador 6, y la otra parte, que tiene una temperatura y presión altas (línea discontinua en la figura), es tomado de la etapa intermedia de la turbina y utilizado para el suministro de calor. La bomba de condensado 7 a través del desaireador 8 y luego la bomba de alimentación 9 se alimenta al generador de vapor. La cantidad de vapor extraído depende de las necesidades de energía térmica de las empresas.

La eficiencia de CHP alcanza el 60-70%.

Estas estaciones generalmente se construyen cerca de los consumidores: empresas industriales o áreas residenciales. La mayoría de las veces trabajan con combustible importado.

Las centrales térmicas consideradas en términos del tipo de la unidad térmica principal, una turbina de vapor, pertenecen a las estaciones de turbinas de vapor. Las centrales térmicas con turbinas de gas (GTU), ciclos combinados (CCGT) y plantas diésel están mucho menos extendidas.

Las más económicas son las grandes centrales térmicas de turbinas de vapor (TPP, por sus siglas en inglés). La mayoría de las centrales térmicas de nuestro país utilizan polvo de carbón como combustible. Se necesitan varios cientos de gramos de carbón para generar 1 kWh de electricidad. En una caldera de vapor, más del 90% de la energía liberada por el combustible se convierte en vapor. En la turbina, la energía cinética de los chorros de vapor se transfiere al rotor. El eje de la turbina está rígidamente conectado al eje del generador.

Las turbinas de vapor modernas para centrales térmicas son máquinas muy avanzadas, de alta velocidad, muy económicas y con una larga vida útil. Su potencia en una versión de un solo eje alcanza 1 millón 200 mil kW, y este no es el límite. Tales máquinas son siempre de varias etapas, es decir, generalmente tienen varias docenas de discos con hojas de trabajo y el mismo

el número, delante de cada disco, de grupos de boquillas a través de las cuales fluye un chorro de vapor. La presión y la temperatura del vapor se reducen gradualmente.

Del curso de física se sabe que la eficiencia de los motores térmicos aumenta con un aumento en la temperatura inicial del fluido de trabajo. Por lo tanto, el vapor que ingresa a la turbina se lleva a parámetros altos: la temperatura es casi de hasta 550 ° C y la presión de hasta 25 MPa. La eficiencia de TPP alcanza el 40%. La mayor parte de la energía se pierde junto con el vapor de escape caliente.

Según los científicos, la industria energética del futuro próximo seguirá estando basada en la ingeniería de energía térmica utilizando recursos no renovables. Pero su estructura cambiará. El uso de aceite debe ser reducido. La producción de electricidad en las centrales nucleares aumentará significativamente. El uso de reservas gigantes de carbón barato, que aún no se han tocado, comenzará, por ejemplo, en las cuencas de Kuznetsk, Kansk-Achinsk y Ekibastuz. Se utilizará ampliamente el gas natural, cuyas reservas en el país superan con creces las de otros países.

Desafortunadamente, las reservas de petróleo, gas y carbón no son infinitas. Le tomó a la naturaleza millones de años crear estas reservas, se agotarán en cientos de años. Hoy, el mundo comenzó a pensar seriamente en cómo prevenir el saqueo depredador de la riqueza terrenal. Después de todo, solo bajo esta condición, las reservas de combustible pueden durar siglos.

2.2 Centrales hidroeléctricas

Central hidroeléctrica, central hidroeléctrica (HPP), un complejo de estructuras y equipos a través del cual la energía del flujo de agua se convierte en energía eléctrica. La central hidroeléctrica consta de una serie de estructuras hidráulicas que proporcionan la concentración necesaria del flujo de agua y la creación de presión y energía. equipo que convierte la energía del agua moviéndose bajo presión en energía mecánica de rotación, la cual, a su vez, se convierte en energía eléctrica. La cabecera de la UHE se crea por la concentración de la caída del río en el tramo utilizado por una presa (Fig. 1), o por una derivación (Fig. 2), o por una presa y un desvío juntos (Fig. 3) . El equipo principal de energía de la central hidroeléctrica se encuentra en el edificio de la central hidroeléctrica: en la sala de máquinas de la central eléctrica: unidades hidroeléctricas, equipos auxiliares, dispositivos de control y monitoreo automáticos; en el puesto de control central: la consola del operador-despachador o el operador automático de la central hidroeléctrica. La subestación transformadora elevadora se encuentra tanto dentro del edificio de la HPP como en edificios separados o en áreas abiertas. Los dispositivos de distribución a menudo se encuentran en un área abierta. El edificio de la central eléctrica se puede dividir en secciones con una o más unidades y equipos auxiliares, separados de las partes adyacentes del edificio. Se crea un sitio de montaje en el edificio de la CH o en su interior para el montaje y reparación de varios equipos y para operaciones auxiliares de mantenimiento de la CH.

Según la capacidad instalada (en MW), las UHE se distinguen en potentes (más de 250), medianas (hasta 25) y pequeñas (hasta 5). La potencia de una central hidroeléctrica depende de la presión Na (la diferencia entre los niveles aguas arriba y aguas abajo), el caudal de agua utilizado en las turbinas hidráulicas y la eficiencia de la unidad hidráulica. Por una serie de razones (debido, por ejemplo, a cambios estacionales en el nivel del agua en los embalses, variabilidad en la carga del sistema de energía, reparación de unidades hidroeléctricas o estructuras hidráulicas, etc.), la presión y el flujo de agua están constantemente cambiando, y además, el caudal cambia al regular la potencia de la HPP. Hay ciclos anuales, semanales y diarios del modo de operación HPP.

Según la altura máxima utilizada, las HPP se dividen en alta presión (más de 60 m), media presión (de 25 a 60 m) y baja presión (de 3 a 25 m). En ríos planos, las caídas rara vez superan los 100 m, en condiciones montañosas, se pueden crear caídas de hasta 300 m o más por medio de una presa, y hasta 1500 m con la ayuda de derivación.La clasificación de la cabeza corresponde aproximadamente a los tipos de equipos de potencia utilizados: turbinas de cangilones y axiales radiales con volutas metálicas; en turbinas de media presión - de álabes variables y radial-axiales con volutas de hormigón armado y metal, en turbinas de baja presión - de álabes variables en volutas de hormigón armado, a veces turbinas horizontales en cápsulas o en cámaras abiertas. La subdivisión de la central hidroeléctrica según la presión utilizada es aproximada, condicional.

De acuerdo con el esquema de uso de los recursos hídricos y la concentración de la presión, las centrales hidroeléctricas se suelen dividir en canales, presas, desvío con presión y sin desvío, mixto, almacenamiento por bombeo y mareomotriz. En las centrales hidroeléctricas de pasada y cercanas a la represa, la presión del agua es creada por una represa que bloquea el río y eleva el nivel del agua río arriba. Al mismo tiempo, algunas inundaciones del valle del río son inevitables. En el caso de la construcción de dos presas en el mismo tramo del río, el área de inundación disminuye. En los ríos de tierras bajas, el área de inundación más grande económicamente factible limita la altura de la presa. Las centrales hidroeléctricas de pasada y cercanas a la presa se construyen tanto en ríos bajos de aguas altas como en ríos de montaña, en valles estrechos y comprimidos.

Las estructuras de una UHE de pasada, además de la presa, incluyen el edificio de la UHE y los vertederos (Fig. 4). La composición de las estructuras hidráulicas depende de la altura del cabezal y de la potencia instalada. En la central hidroeléctrica de pasada, el edificio con unidades hidroeléctricas ubicadas en él sirve como continuación de la presa y junto con ella crea un frente de presión. Al mismo tiempo, por un lado, la piscina de cabeza linda con el edificio de la HPP y, por otro lado, la piscina de cola. Las cámaras espirales de entrada de las turbinas hidráulicas se colocan bajo el nivel del agua de cabecera con sus secciones de entrada, mientras que las secciones de salida de las tuberías de succión se sumergen bajo el nivel del agua de descarga.

Breve descripción

Durante más de 100 años de su desarrollo, el sistema ruso de cogeneración (cogeneración) y calefacción urbana (DH) se ha convertido en el más grande del mundo. La cogeneración se entiende como el proceso de provisión centralizada de los consumidores con energía térmica obtenida en un CHPP utilizando un método combinado de generación de calor y electricidad. DH se refiere al suministro de calor a los consumidores desde fuentes de calor a través de una red de calor común. La calefacción urbana ocupa un lugar importante en el complejo energético del país. Más de la mitad de la capacidad eléctrica de todas las centrales térmicas