Lựa chọn chất mang nhiệt và hệ thống cấp nhiệt

Lựa chọn chất mang nhiệt và hệ thống cấp nhiệt
Việc chọn chất mang nhiệt (CMN) và hệ thống cấp nhiệt sẽ được xác định bằng lí do kinh tế - kĩ thuật và phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính của nguồn nhiệt và dạng của phụ tải nhiệt. Hệ thống cấp nhiệt nên đơn giản tối đa. Hệ thống càng đơn giản thì nó càng rẻ khi xây dựng và càng tin cậy khi vận hành. Việc áp dụng CMN duy nhất đối với tất cả các dạng phụ tải nhiệt sẽ cho giải pháp đơn giản nhất.

Nếu phụ tải nhiệt vùng chỉ gồm sưởi, thông gió và cấp nước nóng thì khi cấp nhiệt người ta thường dùng hệ thống nước hai đường ống. Trong trường hợp khi ngoài sưởi, thông gió và cấp nước nóng trong vùng cũng có phụ tải công nghệ không lớn, đòi hỏi nhiệt có thế năng cao thì khi cấp nhiệt hợp lí là áp dụng hệ thống nước ba đường ống. Một trong các đường cấp hệ thống sẽ được dùng để đáp ứng phụ tải thế năng cao.

Trong trường hợp khi phụ tải nhiệt chính của vùng là phụ tải công nghệ thế năng cao, còn phụ tải nhiệt theo mùa là nhỏ thì thường dùng hơi làm CMN.

Khi chọn hệ thống cấp nhiệt và thông số CMN thì sẽ tính đến các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật cho tất cả các phần tử của hệ thống: nhà máy, mạng, thiết bị HTT. Về năng lượng nước lợi hơn hơi. Việc áp dụng gia nhiệt nước theo nhiều cấp ở nhà máy điện sẽ cho phép tăng suất sản xuất điện kết hợp, nhờ đó sẽ tăng tiết kiệm nhiên liệu. Khi sử dụng hệ thống hơi thì tất cả các phụ tải nhiệt sẽ được cấp thường bằng hơi trích áp suất cao hơn, vì thế suất sản xuất điện năng kết hợp sẽ giảm.

Các ưu việt cơ bản của nước làm CMN so với hơi:

1) Suất sản xuất điện kết hợp trên cơ sở phụ tải nhiệt sẽ lớn hơn.

2) Giữ được nước ngưng ở nhà máy điện, điều này có ý nghĩa rất quan trọng đối với nhà máy điện thông số cao.

3) Khả năng điều chỉnh tập trung phụ tải nhiệt cùng loại hoặc kết hợp nhất định hai loại phụ tải khác nhau khi tỉ số các phụ tải tính toán ở HTT là như nhau.

4) Hiệu suất cao hơn của hệ thống cấp nhiệt do không có tổn thất nước ngưng và hơi ở thiết bị HTT, điều này xảy ra ở hệ thống hơi.

5) Khả năng tích gom cao của hệ thống nước.

Các khuyết điểm chính của nước làm CMN:

1) Tiêu hao điện năng lớn hơn để bơm so với tiêu hao điện để bơm nước ngưng trong hệ thống hơi.

2) Độ nhạy với sự cố lớn hơn, vì sự rò rỉ CMN khỏi mạng hơi do thể tích riêng lớn nên sẽ ít hơn nhiều lần (khoảng 20 - 40 lần) so với hệ thống nước (khi hư hỏng nhỏ mạng hơi có thể vẫn cứ làm việc lâu dài, trong khi hệ thống nước yêu cầu dừng).

3) Tỉ trọng lớn hơn của CMN và mối liên quan thủy lực chặt giữa tất cả các điểm của hệ thống.

Theo các điều kiện đáp ứng chế độ nhiệt của thiết bị HTT, chế độ này được xác định bằng nhiệt độ trung bình của CMN ở các bình trao đổi nhiệt của HTT thì nước và hơi có thể là các CMN ngang giá. Chỉ trong các trường hợp đặc biệt khi hơi được sử dụng trực tiếp cho quá trình công nghệ (thổi, chưng hấp và vv…) thì nó không thể được thay bằng nước.

Khi cấp nhiệt từ lò hơi thì hơi được áp dụng cả khi phụ tải nhiệt có thế năng thấp.

Việc lựa chọn đúng đắn thông số CMN có ý nghĩa quan trọng. Khi cấp nhiệt từ lò hơi thì thường thường hợp lí là chọn thông số cao của CMN, về điều kiện kĩ thuật sẽ cho phép tải nhiệt theo mạng và sử dụng nó ở thiết bị HTT. Việc nâng cao thông số CMN sẽ dẫn tới giảm đường kính mạng nhiệt và giảm chi phí khi bơm (với nước). Khi nhiệt khí hóa thì cần phải tính ảnh hưởng của thông số CMN tới độ kinh tế của nhà máy.

Việc chọn hệ thống cấp nhiệt nước loại kín hoặc hở sẽ phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện cấp nhiệt của TTNĐ, vào chất lượng của nước đường nước (độ cứng, hoạt tính ăn mòn, tính ôxi hóa) và vào vị trí các nguồn nhiệt để cấp nước nóng.

Điều kiện bắt buộc cả đối với hệ thống cấp nhiệt hở lẫn đối với hệ thống cấp nhiệt kín là đảm bảo chất lượng ổn định của nước nóng ở HTT tương ứng với tiêu chuẩn nhà nước. Trong phần lớn trường hợp chất lượng nước đường nước ban đầu sẽ định trước việc chọn hệ thống cấp nhiệt.

Việc áp dụng chủ yếu các hệ thống cấp nhiệt đã khảo sát sẽ được xác định bởi các chỉ tiêu sau đây của nước đường nước ban đầu.

Với hệ thống kín: chỉ số bão hòa J> - 0,5; độ cứng cacbonat Hc≤7mgđl/l; (Cl+SO4) ≤ 200mg/l; độ ôxi hóa permanganat thì bất kì.

Với hệ thống hở: độ ôxi hóa permanganat O<4 mg/l; chỉ số bão hòa, độ cứng cacbônat, nồng độ clorua và sunfát thì bất kì.

Với độ ôxi hóa tăng (O>4mg/l) ở chỗ trì đọng của hệ thống cấp nhiệt hở (bộ tản nhiệt của thiết bị sưởi…) sẽ phát triển quá trình vi sinh, hậu quả của nó là nhiễm bẩn sunfua của nước. Nước mà được lấy từ thiết bị sưởi để cấp nước nóng sẽ có mùi sunfuahydro khó chịu.

Theo các chỉ tiêu năng lượng và theo các chi phí ban đầu thì các hệ thống kín và hở hai đường ống trung bình là ngang giá. Theo chi phí ban đầu thì ở các hệ thống hở có một vài ưu việt về kinh tế khi ở TTNĐ có nguồn nước mềm không cần xử lí nước. Khi sử dụng hệ thống hở thì nước để cấp nước nóng sẽ được lấy từ mạng nhiệt, điều mà một mặt sẽ giảm tải mạng đường nước lạnh và tạo nên thêm ưu thế kinh tế trong một loạt trường hợp, mặt khác thường bắt buộc phải đưa đường nước cái tới TTNĐ, điều này sẽ làm tăng chi phí vốn đầu tư. Theo chi phí vận hành thì hệ thống hở sẽ kém hệ thống kín một ít do chi phí thêm về xử lí nước. Trong vận hành hệ thống hở phức tạp hơn hệ thống kín một tí do sự không ổn định của chế độ thủy lực của mạng nhiệt, do sự phức tạp của kiểm tra vệ sinh và kiểm tra độ bền chắc của hệ thống.