Виды систем теплоснабжения

Виды систем теплоснабжения

Виды систем теплоснабжения
0
361 просмотров

виды систем теплоснабжения

ТЕМА 2 СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ. Виды систем теплоснабжения

Транскрипт

1 ТЕМА 2 СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Виды систем теплоснабжения Каждая система теплоснабжения состоит из следующих основных элементов: источника тепловой энергии, тепловой сети, абонентских вводов и местных систем потребителей теплоты. Системы теплоснабжения с различными устройствами и назначениями элементов классифицируют по признакам: источнику приготовления теплоты; роду теплоносителя; способу подачи воды на горячее водоснабжение; количеству трубопроводов тепловых сетей; способу обеспечения потребителей тепловой энергией и др. По источнику приготовления теплоты различают три вида систем теплоснабжения: 1) высокоорганизованное централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки теплоты и электроэнергии на ТЭЦ теплофикация; 2) централизованное теплоснабжение от районных отопительных и промышленно-отопительных котельных; 3) децентрализованное теплоснабжение от мелких котельных, индивидуальных отопительных печей и т.п. Планом дальнейшего развития теплоэнергетики нашей страны предусматривается преимущественное строительство высокоэкономичных ТЭЦ и крупных районных котельных (РК) с постепенным сокращением числа малоэффективных местных источников теплоты. В недалеком будущем получат более широкое распространение другие источники теплоты, основанные на преобразовании солнечной энергии и тепловой энергии подземных горячих вод. По роду теплоносителя различают водяные и паровые системы теплоснабжения. Водяные системы применяют в основном для теплоснабжения сезонных потребителей и горячего водоснабжения, а в некоторых случаях и для технологических процессов. В нашей стране водяные системы теплоснабжения по протяженности составляют около 48% от общей длины всех тепловых сетей. Паровые системы теплоснабжения распространены главным образом на промышленных предприятиях, где требуется высокотемпературная теп-

2 ловая нагрузка. За рубежом в системах теплоснабжения пар используется по-разному. Рис. Схема одноступенчатой системы теплоснабжения: 1 магистральные трубопроводы; 2 ответвления; МТП местный тепловой пункт; ТП теплофикационный подогреватель; ПК пиковый котел; СН сетевой насос В США и Бельгии пар принят единственным теплоносителем. В большинстве европейских стран (Швейцарии, Швеции, Италии, Дании) на долю паровых систем приходится 1 10% протяженности тепловых сетей, а в ФРГ и Финляндии до 30 40%. В Исландии и Норвегии пар как теплоноситель вообще не используется. По способу подачи воды на горячее водоснабжение водяные системы делят на закрытые и открытые. В закрытых водяных системах теплоснабжения воду из тепловых сетей используют только как греющую среду для нагревания в подогревателях поверхностного типа водопроводной воды, поступающей затем в местную систему горячего водоснабжения. В открытых водяных системах теплоснабжения горячая вода к водоразборным приборам местной системы горячего водоснабжения поступает непосредственно из тепловых сетей. По количеству трубопроводов различают однотрубные и много трубные системы теплоснабжения. По способу обеспечения потребителей тепловой энергией различаются одноступенчатые и многоступенчатые системы теплоснабжения. В одноступенчатых системах теплоснабжения потребители теплоты присоединяют непосредственно к тепловым сетям (рис. ), Узлы присоединения потребителей теплоты к тепловым сетям называют абонентскими вводами. На абонентском вводе каждого здания устанавливают подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, насосы, арматуру, контрольноизмерительные приборы для регулирования параметров и расходов теплоносителя по местным отопительным и водоразборным приборам. Поэтому

3 часто абонентский ввод называют местным тепловым пунктом (МТП), Если абонентский ввод сооружается для отдельной, например технологической установки, то его называют индивидуальным тепловым пунктом (ИТП). Непосредственное присоединение отопительных приборов ограничивает пределы допустимого давления в тепловых сетях, так как высокое давление, необходимое для транспорта теплоносителя к конечным потребителям, опасно для радиаторов отопления. В силу этого одноступенчатые системы применяют для теплоснабжения ограниченного числа потребителей от котельных с небольшой длиной тепловых сетей. В многоступенчатых системах (рис. ) между источником теплоты и потребителями размещают центральные тепловые пункты (ЦТП) или контрольно-распределительные пункты (КРП), в которых параметры теплоносителя могут изменяться по требованию местных потребителей. ЦТП и КРП оборудуются насосными и водонагревательными установками, регулирующей и предохранительной арматурой, контрольно-измерительными приборами, предназначенными для обеспечения группы потребителей в квартале или районе теплотой необходимых параметров. Рис. Схема двухступенчатой системы теплоснабжения: 1 магистральные трубопроводы; 2 ответвления; 3 распределительные сети; 4, 5 ответвления к зданиям на отопление и вентиляцию; 6 ответвление на технологические процессы С помощью насосных или водонагревательных установок магистральные трубопроводы (первая ступень) соответственно частично или полностью гидравлически изолируются от распределительных сетей (вторая ступень). Из ЦТП или КРП теплоноситель с допустимыми или установленными параметрами для местных потребителей по общим или от-

4 дельным трубопроводам второй ступени подается в МТП каждого здания. При этом в МТП производятся лишь элеваторное подмешивание обратной воды из местных отопительных установок, местное регулирование расхода воды на горячее водоснабжение и учет расхода теплоты. Полная гидравлическая изоляция тепловых сетей первой и второй ступени является важнейшим мероприятием повышения надежности теплоснабжения и увеличения дальности транспорта теплоты. Многоступенчатые системы теплоснабжения с ЦТП и КРП позволяют в десятки раз уменьшить число местных подогревателей горячего водоснабжения, циркуляционных насосов и регуляторов температуры, устанавливаемых в МТП при одноступенчатой системе. В ЦТП возможна организация обработки местной водопроводной воды для предупреждения коррозии систем горячего водоснабжения. Наконец, при сооружении ЦТП и КРП сокращаются в значительной мере эксплуатационные затраты и затраты на содержание персонала для обслуживания оборудования в МТП. Присоединение потребителей в водяных системах теплоснабжения Эффективность водяных систем теплоснабжения во многом определяется схемой присоединения абонентского ввода, который является связующим звеном между наружными тепловыми сетями и местными потребителями теплоты. Схемы присоединения местных систем отопления по признаку гидравлической связи с тепловыми сетями различаются на зависимые и независимые. В зависимых схемах присоединения теплоноситель в отопительные приборы поступает непосредственно из тепловых сетей. Таким образом, один и тот же теплоноситель циркулирует как в тепловой сети, так и в отопительной системе. Вследствие этого давление в местных системах отопления определяется режимом давлений в наружных тепловых сетях. В независимых схемах присоединения теплоноситель из тепловой сети поступает в подогреватель, в котором его теплота используется для нагревания воды, заполняющей местную систему отопления. При этом сетевая вода и вода в местной системе отопления разделены поверхностью нагрева и таким образом сеть и система отопления полностью гидравлически изолированы друг от друга. Гидравлическая изоляция теплоносителей на абонентском вводе используется для защиты местных установок от за-

5 вышенного или заниженного давлений в тепловых сетях, при которых возможно разрушение нагревательных приборов или опорожнение местных систем отопления. На рис. зависимое присоединение отопительных приборов показано на схемах а, б. При зависимом присоединении местных установок на абонентском вводе применяют наиболее простое и дешевое оборудование. Кроме того, в отопительных приборах полезное использование перепада температур сетевой воды достигает наибольшего значения, благодаря чему может быть уменьшен расход теплоносителя на вводе и сокращена стоимость тепловых сетей за счет уменьшения диаметров труб. Основной недостаток зависимого присоединения потребителей состоит в том, что давление теплоносителя в тепловых сетях передается на приборы местных систем. Поэтому зависимые местные системы отопления используются в условиях, когда давление в тепловых сетях не превышает прочности отопительных приборов. Отопительные чугунные радиаторы выпускаются на избыточное давление до 0,6 МПа, а стальные конвекторы до 1,0 МПа. Если температура сетевой воды в подающем трубопроводе больше С и разность давлений в подающем и обратном трубопроводах достаточна (0,08 0,15 МПа) для нормальной работы элеватора, то отопительные системы присоединяются по схеме а. Необходимая температура воды, поступающей в нагревательные приборы, поддерживается элеваторным подмешиванием остывшей обратной воды из системы отопления к высокотемпературной сетевой воде из подающего трубопровода. Эту схему применяют для отопления жилых и общественных зданий. Схема б используется вместо схемы а при разности давлений в подающем и обратном трубопроводах на абонентском вводе, недостаточной для нормальной работы элеватора. Замена элеваторного смешения на насосное является прогрессивным решением отопительной техники. Применение насосных смесителей на 10 % сокращает потребность сетевой воды и позволяет использовать при монтаже местных систем отопления трубы небольшого диаметра (до 10 мм). Отопительные системы с высоким гидравлическим сопротивлением необходимы для повышения гидравлической устойчивости тепловых сетей, гарантирующей надежное теплоснабжение при резких колебаниях расходов сетевой воды. Недостаток насосного смешения шумная работа.

6 а б в г В О Д τ 1 τ 2 Рис Схемы присоединения местных систем отопления и горячего водоснабжения в двухтрубных водяных системах. Зависимые схемы отопительных систем: а с элеваторным смешением; б с насосным смешением; в независимая схема отопительной системы; г схема системы горячего водоснабжения с верхним баком аккумулятором; В воздушный кран; О отопительный прибор; Р расширительный бак; К водоразборный кран; Д измерительная диафрагма; Э элеватор; Н циркуляционный насос местной системы; С смеситель; ПК пиковый котел; ТП теплофикационный подогреватель; СН, ПН сетевой и подпиточный насосы; РП, РР, РТ регуляторы подпитки, расхода и температуры; ОК обратный клапан; τ 1,τ 2 подающий и обратный трубопроводы

7 При отключении абонентского ввода, присоединенного к тепловой сети по схеме а, вместе с прекращением циркуляции воды в местной системе отопления появляется опасность размораживания отопительных приборов и трубопроводов. Эти недостатки в схеме в устраняются включением циркуляционного насоса. С помощью циркуляционного насоса легко осуществляется регулирование расхода циркулирующей воды, что особенно важно в теплое время отопительного сезона, когда для отопления требуется количественное регулирование «пропусками». Независимое присоединение местной отопительной системы по схеме в применяют для подключения абонентов к тепловой сети с недопустимо высоким давлением теплоносителя. По такой же схеме подключаются отдельные нетипичные для района высотные здания, для которых давление теплоносителя в сетях недостаточно для заполнения отопительных приборов на верхних этажах. Местная система оборудуется расширительным баком, создающим собственное независимое от наружных сетей гидростатическое давление. Это предохраняет систему от повышенных или аварийных колебаний давления в наружной тепловой сети. Циркуляция воды в местной системе создается работой циркуляционного насоса. Подпитка изолированного контура может производиться очищенной и деаэрированной водой из тепловых сетей через перемычку (показанную пунктиром) между обратным трубопроводом и местной системой. Если давление в обратном трубопроводе сети недостаточно для подачи воды в расширительный бак, то на перемычке устанавливается подкачивающий насос (на схеме в насос на перемычке не показан). Схема независимого присоединения отопительных установок сложнее зависимого, а оборудование теплового пункта значительно дороже. Вентиляционные установки представляют собой теплообменники поверхностного типа (калориферы) для нагревания воздуха, нагнетаемого в помещения. Другой способ нагрева воздуха в вентиляционной технике не применяют, поэтому калориферы вентиляционных систем присоединяют к тепловым сетям непосредственно, т. е. по зависимой схеме. Если калориферы устанавливают на верхних этажах здания, то для предупреждения вскипания высокотемпературной сетевой воды в калорифере допускается подмешивание к ней воды из обратного трубопровода. Местные системы горячего водоснабжения в открытых системах теплоснабжения присоединяются непосредственно, в закрытых через поверхностные водо-водяные подогреватели.

8 В открытых системах теплоснабжения наиболее распространена схема, показанная на рис, г, с баком-аккумулятором. За время отопительного сезона температура сетевой воды в подающем трубопроводе изменяется от 60 до С, а в обратном от 30 до 70 С. В водоразборные приборы вода должна подаваться с температурой не более 60 С. Это достигается смешением в смесителе воды из подающего и обратного трубопроводов. Когда водоразбор на горячее водоснабжение становится меньше расчетного, вода (схема г) насосом подается к смесителю и далее, смешиваясь с горячей водой из тепловой сети, идет на зарядку верхнего аккумулятора. По такой схеме аккумулятор заряжается под напором воды в обратном трубопроводе тепловой сети. Насос предназначен для восполнения потерь напора в местной системе горячего водоснабжения В закрытых системах теплоснабжения местные системы горячего водоснабжения гидравлически изолированы от внешних тепловых сетей (рис. ). Гидравлическая изоляция сетевой и местной водопроводной воды гарантирует защиту местных систем горячего водоснабжения от выноса шлама из отопительных установок, который существенно ухудшает качество воды в водоразборных приборах при непосредственном водоразборе из тепловых сетей. При параллельном присоединении подогревателя горячего водоснабжения расход греющей сетевой воды через подогреватель регулируется регулятором температуры РТ в соответствии с нагрузкой горячего водоснабжения и независимо от нагрузки на отопление. Одноступенчатый подогреватель не обеспечивает глубокого охлаждения, сетевой воды. Кроме того, по такой схеме не используется теплота обратной воды после отопления, имеющей на продолжении отопительного сезона достаточно высокую температуру (40 70 С), которой вполне достаточно для покрытия значительной части нагрузки горячего водоснабжения и нагрева водопроводной воды вплоть до 60 С. Из-за неполного использования теплосодержания теплоносителя на абонентском вводе наблюдается завышенный расход сетевой воды, складывающийся из расчетного расхода воды на отопление и расхода на горячее водоснабжение при максимальной нагрузке. Большой расход сетевой воды требует увеличения диаметров труб, что удорожает тепловые сети. Но независимое регулирование теплоты на горячее водоснабжение исключает снижение расхода теплоты на отопление при максимальных водоразборах. Поэтому параллельные присоединения подогревателей применяются при значительной доле тепловой нагрузки на горячее водоснабжение Qh max Qо 1,2, а также в зданиях с небольшим суммарным расходом теплоты (до квт), когда простота

9 приготовления горячей воды и затраты на оборудование экономически выгоднее перерасхода теплоносителя. Рис Схемы присоединения местных систем горячего водоснабжения в двухтрубных водяных системах: В закрытых системах: а параллельное присоединение подогревателя; 6 двухступенчатое последовательное присоединение подогревателя; о двухступенчатое смешанное присоединение подогревателя; К водоразборный кран; В ~ воздушный кран; О отопительный прибор; Э элеватор; П подогреватель; С смеситель, ВВ водопроводная вода; РP, РТ регуляторы расхода и температуры; П I, П II первая и вторая ступени подогревателя По предвключенной схеме подогреватель горячего водоснабжения подключается только к подающему трубопроводу перед отопительной системой, что приводит к значительному снижению расхода теплоты на отопление при максимальных нагрузках горячего водоснабжения. Для уменьшения влияния горячего водоснабжения на отопление предвключенные подогреватели рекомендуется применять в жилых и общественных зданиях при небольших соотношениях нагрузок Qh max Qо < 1. В городах с развитым централизованным горячим водоснабжением эти подогреватели не применяют. В схеме б с двухступенчатым последовательным присоединением подогревателя вторая ступень П II подключается к подающему трубопроводу по предвключенной схеме, а первая ступень П I к обратному трубо-

10 проводу по завключенной схеме. Сетевая вода из подающей трубы разветвляется ко второй ступени через регулятор температуры РТ и к регулятору расхода PP. За регулятором расхода сетевая вода из ступени П II смешивается с потоком воды, движущимся к элеватору. После отопительной установки теплоноситель еще раз направляется в ступень П I для нагревания водопроводной воды, поступающей в систему горячего водоснабжения. Водопроводная вода предварительно нагревается в ступени I, окончательно догревается до нормы (60 С) в ступени II подогревателя. При максимальной температуре обратной воды из системы отопления (70 С) и средней нагрузке горячего водоснабжения водопроводная вода практически нагревается до нормы в ступени I; дополнительного подогрева в ступени II не требуется. В этих случаях ступень II полностью разгружается, с закрытием регулятора температуры РТ вся сетевая вода поступает через регулятор расхода РР и систему отопления, вследствие чего отопительная система получает теплоты больше расчетного значения. Когда обратная вода после отопления имеет температуру много ниже максимальной (30 40 С), предварительный нагрев водопроводной воды в ступени I становится недостаточным, для окончательного ее нагревания включается ступень II подогревателя, через которую поступает лишь дополнительный расход сетевой воды на горячее водоснабжение. Следовательно, при всех соотношениях тепловых нагрузок потребителей предварительный подогрев водопроводной воды в ступени I подогревателя происходит за счет теплоты обратной воды, в результате чего уменьшается тепловая нагрузка ступени II подогревателя и потребность дополнительного расхода сетевой воды на горячее водоснабжение через эту ступень. Снижение суммарного расхода сетевой воды на всех абонентских вводах позволяет, с одной стороны, уменьшить диаметры трубопроводов и соответствующие расходы на сооружение тепловых сетей и их обслуживание, с другой — многоступенчатое использование теплоносителя по схеме б обеспечивает глубокое охлаждение обратной сетевой воды по сравнению с другими схемами присоединения подогревателей. Возврат сетевой воды с пониженной температурой улучшает эффект теплофикации, так как для ее подогрева достаточны отборы пара пониженных давлений, и увеличивается возможность использования других низкопотенциальных тепловых ресурсов на ТЭЦ. В этом состоит главное преимущество схемы включения подогревателя. Двухступенчатые последовательные подогреватели применяются в

11 жилых, общественных и промышленных зданиях при соотношении нагрузок Qh max Qо 0,6, так как при большей нагрузке горячего водоснабжения небаланс отопительной нагрузки компенсируется труднее. Достоинством двухступенчатой смешанной схемы в является независимый расход теплоты на отопление от потребности теплоты на горячее водоснабжение, обеспечиваемый установкой регуляторов расхода и температуры по принципу несвязанного регулирования. Колебания нагрузки горячего водоснабжения при несвязанном регулировании нарушают равномерность суточного графика тепловой нагрузки. В результате этого суммарный расход сетевой воды на вводе по сравнению со схемой б несколько увеличивается, но он значительно ниже, чем при параллельной схеме а, поскольку имеется частичное использование теплоты воды после отопления в ступени I. Схему в применяют при соотношении нагрузок Q h max Qо =0,6 1,2, так как большие нагрузки горячего водоснабжения практически не влияют на работу отопительной системы. Водяные системы теплоснабжения Водяные системы, в которых местные системы горячего водоснабжения присоединяются с помощью водоводяных подогревателей, стали называть закрытыми. Вследствие отсутствия непосредственного водоразбора и незначительной утечки теплоносителя через неплотности соединений труб и оборудования закрытые системы отличаются высоким постоянством количества и качества циркулируемой в ней сетевой воды. Другой особенностью закрытых систем является то, что они бывают только многотрубными: двух-, трех- и четырехтрубные. Двухтрубные закрытые системы состоят из подающего и обратного трубопроводов. По подающему трубопроводу нагретая сетевая вода с температурой τ 1 транспортируется от источника тепловой энергии к потребителю. По обратному трубопроводу охлажденная сетевая вода с температурой τ 2 возвращается от потребителя к источнику для повторного подогрева. Двухтрубные системы проще и дешевле многотрубных. Такие системы применяют преимущественно для совместной подачи теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Присоединение технологических установок допускается при применении мер, предупреждающих попадание в тепловые сети вредных примесей. В промышленных районах, где имеется большая технологическая тепловая нагрузка повышенных параметров и возможно использование

12 собственных вторичных энергоресурсов или качество воды в тепловых сетях не отвечает требованиям производственных процессов, рекомендуются трех- и четырехтрубные тепловые сети. В четырехтрубных тепловых сетях одна пара труб используется для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Температура сетевой воды в подающем трубопроводе этой пары поддерживается в соответствии с графиком регулирования отпуска теплоты на отопительно-бытовые нужды. По второй паре труб сетевая вода подается на производственные нужды предприятий. Температура сетевой воды в подающем трубопроводе второй пары сетей круглый год поддерживается постоянной. Отдельные тепловые сети позволяют принимать в них высокий нагрев сетевой воды, который помимо снижения расходов воды и уменьшения диаметров труб дает возможность получать на местах потребления пар путем испарения сетевой воды. Рис Схема трехтрубной закрытой системы теплоснабжения; ПК — пиковый котел; ТП теплофикационный подогреватель; СН сетевой насос; ВВ водопроводная вода Четырехтрубные системы распространяются также в сельских районах и рабочих поселках, где нагрузка горячего водоснабжения невелика и сосредоточена в небольшом количестве общественных зданий (бани, столовые, гостиницы, школы, спортивные и детские учреждения) или в сельскохозяйственных комплексах. Полная гидравлическая изоляция разнородных потребителей в четырехтрубных системах упрощает раздельную подачу теплоты и центральное регулирование сезонных и круглогодовых нагрузок. Одновременно с этим отпадает надобность дорогостоящих местных и цен-

13 тральных тепловых пунктов. Раздельное центральное регулирование способствует росту культуры и повышению надежности теплоснабжения. В трехтрубных системах по одному подающему трубопроводу подается теплота на отопительно-бытовые цели, по другому на технологические нужды. Или по одному подающему трубопроводу обеспечивается нагрузка отопления, по другому горячее водоснабжение (рис. ). Режимы регулирования тепловой нагрузки в этих трубопроводах устанавливаются те же, что и в четырехтрубных системах, но вместо двух обратных трубопроводов сооружается только один. Соответственно изменяется схема теплоприготовительной установки источника теплоты: вместо отдельных подогревателей и сетевых насосов устанавливаются общие. По сравнению с четырехтрубной системой трехтрубная не дает значительной экономии материальных затрат. В то же время зависимый гидравлический режим в обратной трубе вызывает колебания давлений у элеваторов, которые при отсутствии регуляторов расхода приводят к разрегулировке подачи теплоты на отопление. По этим соображениям трехтрубная система применяется редко. Открытые водяные системы отличаются более простым оборудованием для смешения сетевой воды, используемой в местной системе горячего водоснабжения. Но значительный расход сетевой воды на горячее водоснабжение существенно увеличивает подпитку тепловых сетей. Открытые системы сооружаются как однотрубными, так и многотрубными. Основным типом открытых систем, как и в закрытых системах, являются двухтрубные водяные системы. Трех- и четырехтрубные открытые тепловые сети применяют с той же целью, что и закрытые многотрубные системы. Открытые четырехтрубные системы теплоснабжения особенно рационально применять в небольших поселках, в сельской местности, где вторая пара трубопроводов специально предназначена для горячего водоснабжения. В больших городах самостоятельные тепловые сети горячего водоснабжения сооружаются при условии обеспечения источников теплоты подпиткой тепловых сетей из хозяйственно-питьевого водопровода. Преимущество изолированных сетей горячего водоснабжения состоит в том, что водоразборные приборы могут присоединиться к тепловым сетям без установки на абонентских вводах дорогостоящих смесительных клапанов и регуляторов температуры. Четырехтрубные тепловые сети удобны для организации непрерывного горячего водоснабжения в летний период. Затраты на прокладку дополнительных сетей обычно небольшого диаметра и часто на короткие расстояния оказываются выгоднее тех сложностей ре-

14 гулирования, которые возникают в двухтрубных сетях в теплое время отопительного сезона, когда применяется местное регулирование пропусками. В открытых двухтрубных системах теплоснабжения разнородных потребителей при независимых схемах присоединения отопления улучшается качество воды, используемой на горячее водоснабжение. Сетевая вода, поступающая к точкам водоразборов, не загрязняется продуктами коррозии и шламом, содержащимся в изолированном отопительном контуре. Как показали исследования, скопления шлама в застойных зонах радиаторов являются источниками загрязнения воды и развития анаэробных бактерий, выделяющих сероводород, придающий воде неприятный запах. При совместной подаче теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в однотрубных тепловых сетях необходимо, чтобы вся сетевая вода разбиралась в точках потребления. Поэтому однотрубные водяные тепловые сети обязательно должны быть открытыми. Присоединение потребителей к однотрубным тепловым сетям показано на рис По схеме а вода на горячее водоснабжение поступает из отопительной системы. Постоянная ее температура поддерживается регулятором РТ за счет подмешивания части воды непосредственно из тепловой сети. На вводе расход сетевой воды регулятором РР поддерживается постоянным, поэтому при малом водоразборе или его отсутствии давление в системе горячего водоснабжения повышается, приводя к открытию регулятора давления РД и сливу избытка воды в аккумулятор. С увеличением горячего водоразбора до максимального значения давление в местной системе падает, при этом регулятор давления РД закрывается и с помощью пускового устройства включается насос для подачи недостающего количества воды из аккумулятора. По схеме б сетевая вода на горячее водоснабжение поступает из отопительного подогревателя и частично через регулятор РТ непосредственно из тепловой сети. Недостатки воды при максимальном водоразборе восполняются из водопровода автоматически, так как с падением давления в системе на линии водопровода открывается обратный клапан. В схеме в необходимая температура в системе регулируется регулятором РТ путем подмешивания к сетевой воде холодной воды из водопровода.

15 Рис. Схемы присоединения местных систем отопления и горячего водоснабжения в однотрубных водяных системах а зависимая система отопления и установка горячего водоснабжения с нижним баком-аккумулятором, б независимая система отопления и установка горячего водоснабжения с верхним баком-аккумулятором в установка горячего водоснабжения с верхним баком-аккумулятором, ПК, пиковый котел, ТП теплофикационный подогреватель; ПН подпиточный насос; РД регулятор давления, Н насос, А аккумулятор; Р расширитель, ПУ пусковое устройство (остальные обозначения см по предыдущим рисункам) Однотрубные системы целесообразны в южных районах страны с высоким потреблением горячей воды. В большинстве случаев потребность горячего водоснабжения не превышает 30 40% от всех видов теплового потребления. По этим причинам возможности применения дешевых однотрубных сетей ограничены. По ряду экономических соображений и санитарных требований охраны среды строительство крупных ТЭЦ на городских территориях запрещается. Вынос ТЭЦ далеко за черту города ближе к источникам водоснабжения и к месту добычи топлива требует больших капитальных вложений в тепловые сети. Паровые системы теплоснабжения Как и водяные паровые системы теплоснабжения бывают однотрубными, двухтрубными и многотрубными (рис. )

16 Рис Принципиальные схемы паровых систем теплоснабжения а однотрубной без возврата конденсата; б двухтрубной с возвратом конденсата в трехтрубной с возвратом конденсата; 1 источник теплоты; 2 паропровод; 3 абонентский ввод; 4 калорифер вентиляции; 5 теплообменник местной системы отопления; 6 теплообменник местной системы горячего водоснабжения; 7 технологический аппарат; 8 конденсатоотводчик; 9 дренаж; 10 бак сбора конденсата; 11 конденсатный насос; 12 обратный клапан; 13 конденсатопровод В однотрубной паровой системе (рис. , а) конденсат пара не возвращается от потребителей теплоты к источнику, а используется на горячее водоснабжение и технологические нужды или выбрасывается в дренаж. Такие системы мало экономичны и применяются при небольших расходах пара. Двухтрубные паровые системы с возвратом конденсата к источнику теплоты (рис. ,6) имеют наибольшее распространение на практике. Конденсат от отдельных местных систем теплопотребления собирается в общий бак, расположенный в тепловом пункте, а затем насосом перекачивается к источнику теплоты. Конденсат пара является ценным продуктом: он не содержит солей жесткости и растворенных агрессивных газов и позво-

17 ляет сохранить до 15 % содержащейся в паре теплоты. Приготовление новых порций питательной воды для паровых котлов обычно требует значительных затрат, превышающих затраты на возврат конденсата. Вопрос о целесообразности возврата конденсата к источнику теплоты решается в каждом конкретном случае на основании технико-экономических расчетов. Многотрубные паровые системы (рис. , в) применяются на промышленных площадках при получении пара от ТЭЦ и в случае, если технология производства требует пара разных давлений. Затраты на сооружение отдельных паропроводов для пара разных давлений оказываются меньше, чем стоимость перерасхода топлива на ТЭЦ при отпуске пара только одного, наиболее высокого давления и последующего редуцирования его у абонентов, нуждающихся в паре более низкого давления. Возврат конденсата в трехтрубных системах производится по одному общему конденсатопроводу. В ряде случаев двойные паропроводы прокладываются и при одинаковом давлении в них пара в целях надежного и бесперебойного снабжения паром потребителей. Число паропроводов может быть и больше двух, например при резервировании подачи с ТЭЦ пара разных давлений или при целесообразности подачи с ТЭЦ пара трех разных давлений. На крупных промышленных узлах, объединяющих несколько предприятий, сооружаются комплексные водяные и паровые системы с подачей пара на технологию и воды на нужды отопления и вентиляции. На абонентских вводах систем кроме устройств, обеспечивающих передачу теплоты в местные системы теплопотребления, большое значение имеет также система сбора конденсата и возврата его к источнику теплоты. Поступающий на абонентский ввод пар обычно попадает в распределительную гребенку, откуда непосредственно или через редукционный клапан (автомат давления «после себя») направляется к пользующим аппаратам. Схемы сбора конденсата бывают открытыми и закрытыми. Наиболее простая открытая схема сбора конденсата представлена на рис По этой схеме конденсат от теплоиспользующего аппарата 2 проходит конденсатоотводчик 3, т.е. прибор, пропускающий жидкость и не пропускающий пара, и попадает в бак сбора конденсата 4, который через особую трубу 1 сообщается с атмосферой. Из бака конденсат насосом 5 перекачивается к источнику теплоты или в случае однотрубной системы направляется на использование потребителем. Недостатками открытой схемы сбора конденсата являются:

18 а) опасность поглощения конденсатом кислорода воздуха, что вызывает коррозию конденсатопроводов; б) потери в атмосферу пара вторичного вскипания и уходящей с паром теплоты. Рис Открытая схема сбора конденсата 1 паропровод; 2 теплоиспользующий аппарат, 3 конденсатоотводчик; 4 бак сбора конденсата; 5 насос; 6 обратный клапан, 7 атмосферная труба При давлении пара в теплоиспользующем аппарате 0,5 МПа (температура конденсата ,11 С) потери конденсата составляют 9,7%, а потери теплоты достигают 40,7%. В связи с этим открытые схемы сбора конденсата применяются редко лишь при количестве конденсата менее кг/ч и расстоянии до источника менее м. Наибольшее распространение на практике имеют закрытые схемы сбора конденсата. При закрытых схемах сбора конденсата последний не поглощает кислорода воздуха; отсутствуют также непроизводительные потери конденсата и содержащейся в нем теплоты. Недостатком закрытых схем является их сложность, а также необходимость четкой увязки количества пара, выделяющегося в баке, с конденсационной способностью пароводяного подогревателя и потреблением нагреваемой в нем воды. Паровые системы отопления промышленных зданий и калориферы вентиляции присоединяются к паровым сетям или непосредственно, если давление в сети не превышает допустимого для этих систем, или через редуктор. Водяные системы отопления обычно присоединяются к паровым тепловым сетям через поверхностный теплообменник. Местные системы горячего водоснабжения наиболее часто присоединяются к паровым сетям через поверхностные подогреватели. Возможен и смесительный подогрев в пленочных и струйных подогревателях. Недостатком смесительного подогрева является потеря такого ценного продукта, как конденсат пара. Тепловой пункт паровой сети оснащается следующими контрольноизмерительными приборами:

19 а) манометрами и термометрами самопишущими и показывающими на вводе паропровода после основных задвижек; б) манометрами показывающими перед редукционным клапаном и после него; в) манометром самопишущим и показывающим на магистральном конденсатопроводе; г) термометрами показывающими на трубопроводах редуцированного пара и на конденсатопроводе; д) расходомерами самопишущими на паропроводе при подключенной нагрузке 8 ГДж/ч и более. Преимущества и недостатки систем теплоснабжения Основным преимуществом открытых систем теплоснабжения является высокая эффективность теплофикации благодаря максимальному использованию низкопотенциальных источников теплоты на ТЭЦ для нагревания большого количества подпиточной воды. В закрытых системах подпитка сетей не превышает 0,5% от объема сетевой воды, содержащейся в системе, поэтому возможности утилизации теплоты сбросной воды и продувки на ТЭЦ значительно ниже открытых систем. Но для подготовки подпиточной воды в открытых системах требуется более мощное оборудование химводоочистки и деаэрации. Тепловые пункты открытых систем теплоснабжения проще и дешевле теплопунктов закрытых систем, так как на абонентских вводах вместо подогревателей устанавливаются только смесители горячего водоснабжения. Трудности эксплуатации водонагревателей с дефицитными латунными трубками часто являются определяющими причинами широкого распространения открытых систем. На горячее водоснабжение в открытых системах расходуется деаэрированная сетевая вода, вследствие чего местные установки менее подвержены коррозии. В закрытых системах для уменьшения коррозии местных установок горячего водоснабжения требуется дополнительная затрата на оборудование для обработки водопроводной воды. Открытые системы отличаются высокой нестабильностью гидравлических режимов, для повышения надежности теплоснабжения необходима установка аккумулирующих емкостей у источника теплоты или на абонентских вводах.

20 В ряде городов с открытым водоснабжением качество сетевой воды не всегда отвечает санитарным нормам. Требования к качеству воды по цветности и запаху нарушаются из-за недостаточной промывки систем отопления после ремонта, из-за неполной деаэрации подпиточной воды, особенно в РК. Сочетание открытой системы с независимой схемой присоединения отопительных установок этот недостаток устраняет, поскольку сетевая вода проходит только через подогреватель отопительной системы, не соприкасаясь с самой системой. Таким образом, выбор между открытой и закрытой системами может быть сделан исходя из норм качества холодной и горячей воды и затрат на теплоприготовительное оборудование источника теплоты и абонентских вводов. Зависимая схема присоединения отопительных систем не требует установки теплообменников, что обеспечивает ей широкое распространение, особенно при централизованном теплоснабжении от РК. Однако зависимая схема имеет многие недостатки. При недостаточном давлении, не обеспечивающем невскипание воды, и высокой температуре теплоносителя в элеваторах происходит интенсивное вскипание воды, сопровождаемое стуком и сотрясением труб. В случае повреждений тепловых сетей происходит опорожнение не только сетей, но и отопительных систем. При этом из-за опорожнения систем отопление прекращается во всех зданиях. Подобная аварийная уязвимость местных отопительных систем, присоединенных в МТП и ЦТП по независимой схеме, полностью устраняется. При авариях на магистральных участках сети квартальные сети и местные отопительные системы остаются заполненными водой, что сокращает срок ликвидации аварии. Многолетняя практика теплоснабжения свидетельствует о многочисленности преимуществ водяного теплоносителя перед паровым в покрытии любых тепловых нагрузок, в том числе и некоторых технологических. Водяной теплоноситель повышает эффективность теплофикации и централизованного теплоснабжения за счет лучшего использования низкопотенциальной теплоты на ТЭЦ, отсутствия потерь конденсата и сохранения его на ТЭЦ или в котельной. Меньшие потери тепловой энергии в сетях позволяют транспортировать сетевую воду на значительно большие по сравнению с паром расстояния (понижение температуры воды составляет менее 1 С на 1 км пути, а энергетический потенциал пара его давление уменьшается при транспортировании более значительно в среднем на 0,1 0,15 МПа на 1 км пути). Высокая теплоаккумулирующая способность

21 воды и простота зависимого присоединения потребителей обеспечили водяным сетям широкое распространение в бытовом теплоснабжении. Недостатки водяного теплоносителя объясняются: высокой плотностью, требующей дополнительных затрат электроэнергии на перекачку сетевой воды и создание больших давлений для заполнения нагревательных приборов, повышенной чувствительностью тепловых сетей к утечкам воды и авариям, малой скоростью перемещения по трубам. Эти недостатки в паровых системах теплоснабжения отсутствуют. Благодаря высокой скорости движения, небольшой плотности пара и меньших утечек теплоносителя паровые сети в аварийных условиях длительное время могут работать без нарушения режимов теплоснабжения. При выборе теплоносителя необходимо исходить из соотношения отопительно-бытовых и технологических нагрузок и назначения теплоносителя. В системах с преобладающей технологической нагрузкой, для покрытия которой требуется теплоноситель со среднегодовой температурой более С, допускается использовать пар в качестве общего теплоносителя. Если среднегодовая температура потребного теплоносителя менее С, то теплоснабжение должно обеспечиваться перегретой водой. В некоторых технологических процессах (нагрев насыпных материалов, пропарка древесины и др.) пар не может быть заменен водой, тогда необходимо учитывать местные возможности получения пара из сетевой воды. Преимущества и недостатки однотрубных и многотрубных тепловых сетей зависят от климатического пояса, водных и грунтовых условий и многих других конкретных особенностей района, которые должны быть внимательно изучены при оценке экономических показателей избранной системы Схемы тепловых сетей Схемы транспорта теплоты от источника до потребителей зависят от вида теплоносителя, взаимного размещения источника теплоты и потребителей и характера изменения тепловой нагрузки. На проектирование тепловых сетей большое влияние оказывает тепловая мощность источника и перспективы развития района теплоснабжения на ближайшие годы. Выбранная схема тепловых сетей вместе с высокой экономичностью затрат на исполнение должна отвечать современным требованиям срока службы и надежности эксплуатации.

22 Паровые сети проектируют в основном на площадках промышленных предприятий, где тепловая нагрузка сосредоточена на сравнительно небольших территориях, требующих прокладки паропроводов с несколькими ответвлениями к производственным цехам. Если технологические процессы допускают кратковременные перерывы потребления теплоты, достаточные для ликвидации аварии тепловых сетей, то на территории таких предприятий рекомендуется прокладка радиальных однотрубных паропроводов (рис. ). Прокладка конденсатопровода для возврата конденсата к источнику теплоты решается исходя из местных условий и особенностей технологического процесса. Радиальные сети сооружаются с постепенным уменьшением диаметров труб в направлении от источника теплоты. Такие сети наиболее дешевы и просты в эксплуатации. Но при авариях на головных участках трубопроводов теплоснабжение за аварийным участком прекращается. Неудобны радиальные сети и при ремонте магистральных линий, так Рис Радиальные тепловые сети: 1 магистральные трубопроводы; 2 перемычки как на весь период ремонтных работ все потребители за ремонтируемым участком должны быть отключены. В этих случаях иногда применяют дублирование паропроводов, т. е. вместо одного паропровода прокладываются два паропровода с пропускной способностью каждого по 50%. Простые расчеты показывают, что при дублировании поверхность труб, а следовательно, и расход металла и стоимость сетей увеличиваются на 56 %. Когда прекращения подачи теплоты на технологические цели недопустимы, для резервирования теплоснабжения на аварийном участке могут быть использованы радиально кольцевые сети, которые отличаются от радиальных устройством перемычек 2 между радиальными магистралями 1. Резервирование по перемычкам в большинстве случаев оказывается малоэффективным из-за недостаточной пропускной способности перемычки, выполненной из трубы меньшего диаметра d 3 < d1 Водяные тепловые сети отличаются многочисленностью ответвлений и распределением тепловой нагрузки на больших территориях, большая подверженность водяных тепловых сетей авариям предъявляет высокие требования к соблюдению надежности теплоснабжения.

23 Радиальные водяные сети допускается сооружать при диаметрax магистральных трубопроводов до мм со сроком ликвидации аварии до 24 ч. Перемычки в радиально-кольцевых сетях для водяного теплоносителя более целесообразны, чем для пара, так как с их помощью удобно решается подача сетевой воды на горячее водоснабжение во время летнего ремонта сетей на начальных участках. Кольцевые сети (рис. ) самые дорогие, поэтому сооружаются в крупных городах. Замкнутые трубопроводы удобны для объединения нескольких источников теплоты и благоприятны для оптимального распределения нагрузки по тепловым станциям и загрузке наиболее крупных и экономичных агрегатов. Технико-экономические исследования специалистов показали, что дополнительные затраты на сооружение кольцевых сетей, выполненных из труб постоянного диаметра, зачастую компенсируются снижением капитальных вложений на установку меньших суммарных резервов мощностей тепловых станций. Современные масштабы развития теплофикации Рис Кольцевые сети крупных промышленных центров требуют выноса источников теплоты далеко за черту города. Транспорт теплоты от загородных ТЭЦ по тепловым сетям большого радиуса действия нуждается в значительном повышении давления теплоносителя. Присоединение отопительно-бытовых потребителей к таким крупным системам по зависимой схеме становится недопустимым из-за непосредственной гидравлической связи тепловых сетей с отопительными приборами, имеющими невысокую механическую прочность.

Источник

См. также: чем выгоднее топить дровами или брикетами

виды систем теплоснабжения

Блог об энергетике

Классификация систем теплоснабжения

В наших широтах климат умеренный, так что все времена года выражены очень ярко. Лето теплое, весна и осень прохладные, а вот зима холодная. И именно зимой (и осенью, да и в принципе, весной) возникает неизбежная потребность в таком явлении как теплоснабжение.

Теплоснабжение – это комплекс мероприятий для выработки тепла, его транспортировки и распределения по зданиям и сооружениям с целью обеспечения теплового комфорта потребителей, находящихся в них.

В состав любой системы теплоснабжения входят три основных элемента:

  1. теплоисточник. Это может быть ТЭЦ или котельная (централизованная система теплоснабжения), либо просто котел, расположенный в отдельном здании (местная система теплоснабжения).
  2. система трубопроводов, по которым происходит транспортировка тепловой энергии (тепловые сети).
  3. потребители тепла (радиаторы отопления и калориферы).

Системы теплоснабжения бывают:

  • централизованные;
  • местные.

В централизованных системах теплоснабжения теплоисточником служит либо ТЭЦ, либо мощная котельная, которая поставляет нагретый теплоноситель для группы потребителей, будь то квартал, микрорайон или даже весь город. При такой системе горячая вода от теплоисточника транспортируется по магистральным тепловым сетям. От магистральных сетей горячая вода подается в центральные тепловые пункты (ЦТП) или индивидуальные (ИТП). А уже от ЦТП тепло по квартальным сетям поступает непосредственно в здания и сооружения потребителей.

В местных системах теплоснабжения теплоисточник и потребители находятся в одном здании. Например, в отдельном жилом доме находится автономная котельная, которая нагревает воду только для удовлетворения нужд жителей данного дома в отоплении и горячей воде.

Основным недостатком централизованных систем теплоснабжения является большая протяженность тепловых сетей, а, следовательно, и громадные потери тепла при транспортировке. Именно поэтому сейчас все больше потребителей отказываются от централизованных систем в пользу местных. Все большую популярность набирают автономные котельные, которые, к тому же, намного экономичнее своих крупных аналогов.

Системы теплоснабжения классифицируют также по способу подключения системы отопления. Они подразделяются на следующие виды:

зависимая прямоточная. Допускается в том случае, если температура горячей воды в системе отопления равна температуре в тепловой сети. Регулирование такой системы отопления определяется регулированием наружной тепловой сети.

зависимая со смешением воды. Применяется в том случае, когда температура горячей воды в системе отопления должна быть меньше, чем в тепловой сети. Требуемая температура горячей воды в системе отопления достигается путем смешивания обратной воды с горячей водой тепловой сети. Смешение осуществляется с помощью смесительного насоса, который устанавливается на перемычке между прямой и обратной линиями.

независимая. Отличие данной схемы в том, что в ней вместо водогрейного котла используется теплообменник, обогреваемый так называемой первичной водой из тепловой сети. Нагреваемый теплоноситель циркулирует по маршруту «теплообменник-нагревательные приборы-теплообменник», греющая вода же после прохождения через теплообменник охлаждается и уходит в обратный трубопровод наружных тепловых сетей.

Так как среди потребителей сейчас идет все больший отказ от больших мощностей и централизованного теплоснабжения, то нужно рассмотреть и случай с индивидуальной котельной. В индивидуальной отопительной котельной для одного здания вода с помощью насоса циркулирует по контуру, который состоит из водогрейного котла, трубопроводов прямой сетевой воды, нагревательных приборов и трубопроводов обратной воды. В схему включается расширительный бак, который служит для поддержки в системе определенного статического давления, для компенсации объема воды при изменении температуры, а также и для удаления воздуха из системы.

Системы теплоснабжения также классифицируют и по способу присоединения системы горячего водоснабжения. Они подразделяются на два вида:

  1. закрытые;
  2. открытые.

В закрытых системах холодная питьевая вода из водопровода нагревается прямой сетевой водой от теплоисточника, а только потом поступает к потребителю. Нагревающий теплоноситель и горячая вода разделены между собой. То есть можно сказать так: горячая вода из крана будет соответствовать по качеству холодной воде из водопровода.

В открытых же системах потребитель использует горячую воду, которая поступает непосредственно из централизованной системы теплоснабжения. То есть получается, что горячая вода из крана будет такого же качества, что и вода внутри радиаторов. Открытой данная схема называется потому, что к потребителю вода поступает через открытые краны тепловой сети. В многоквартирных жилых домах используется именно открытая схема ГВС.

Расскажите о нас друзьям:
Источник

Смотрите также: труба для печки в дом

виды систем теплоснабжения

ТЕМА 2 СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ. 2.1 Виды систем теплоснабжения

Различают два вида теплоснабжения – централизованное и децентрализованное. При децентрализованном теплоснабжении источник и потребитель тепла находятся близко друг от друга. Тепловая сеть отсутствует. Децентрализованное теплоснабжение разделяют на местное (теплоснабжение от местной котельной) и индивидуальное (печное, теплоснабжение от котлов в квартирах).

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения (ЦТС) можно разделить на четыре группы:

1. групповое теплоснабжение (ТС) группы зданий;

2. районное – ТС городского района;

3. городское – ТС города;

4. межгородское – ТС нескольких городов.

Процесс ЦТС состоит из трех операций – подготовка теплоносителя (ТН), транспорт ТН и использование ТН.

Подготовка ТН осуществляется на теплоприготовительных установках ТЭЦ и котельных. Транспорт ТН осуществляется по тепловым сетям. Использование ТН осуществляется на теплоиспользующих установках потребителей.

Комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспорта и использования теплоносителя называется системой централизованного теплоснабжения.

Различают две основные категории потребления тепла:

— Для создания комфортных условий труда и быта (коммунально-бытовая нагрузка). Сюда относят потребление воды на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС), кондиционирование;

— Для выпуска продукции заданного качества (технологическая нагрузка).

По уровню температуры тепло подразделяется на:

 

— низкопотенциальное, с температурой до 0С;

— среднепотенциальное, с температурой от 0С до 0С;

— высокопотенциальное, с температурой выше 0С.

Коммунально-бытовая нагрузка относится к низкопотенциальным процессам. Максимальная температура в тепловых сетях не превышает 0С (в прямом трубопроводе), минимальная – 70 0С (в обратном). Для покрытия технологической нагрузки как правило применяется водяной пар с давлением до 1,4 МПа.

В качестве источников тепла применяются теплоподготовительные установки ТЭЦ и котельных. На ТЭЦ осуществляется комбинированная выработка тепла и электроэнергии на основе теплофикационного цикла. Раздельная выработка тепла и электроэнергии осуществляется в котельных и на конденсационных электростанциях. При комбинированной выработке суммарный расход топлива ниже, чем при раздельной.

 

Весь комплекс оборудования ис­точника теплоснабжения, тепловых сетей и абонентских установок на­зывается системой централи­зованного теплоснабже­ния.

Системы теплоснабжения клас­сифицируются по типу источника теплоты (или способу приготовле­ния теплоты), роду теплоносителя, способу подачи воды на горячее водоснабжение, числу трубопрово­дов тепловой сети, способу обеспе­чения потребителей, степени цент­рализации.

По типу источника теплоты раз­личают три вида теплоснабжения:

— централизованное теплоснабже­ние от ТЭЦ, называемое тепло­фикацией;

— централизованное теплоснабже­ние от районных или промышлен­ных котельных;

— децентрализованное теплоснаб­жение от местных котельных или индивидуальных отопительных аг­регатов.

По сравнению с централизован­ным теплоснабжением от котель­ных теплофикация имеет ряд пре­имуществ, которые выражаются в экономии топлива за счет комбини­рованной выработки тепловой и электрической энергии на ТЭЦ; в возможности широкого использова­ния местного низкосортного топли­ва, сжигание которого в котельных затруднительно; в улучшении сани­тарных условий и чистоты воздуш­ного бассейна городов и промыш­ленных районов благодаря концент­рации сжигания топлива в неболь­шом количестве пунктов, размещен­ных, как правило, на значительном расстоянии от жилых кварталов, и более рациональному использова­нию современных методов очистки дымовых газов от вредных при­месей.

По роду теплоносителя системы теплоснабжения разделяются на водяные и паровые. Паровые системы распространены в основ­ном на промышленных предприя­тиях, а водяные системы применя­ются для теплоснабжения жилищ­но-коммунального хозяйства и не­которых производственных потреби­телей. Объясняется это рядом пре­имуществ воды как теплоносителя по сравнению с паром: возмож­ностью центрального качественного регулирования тепловой нагрузки, меньшими энергетическими потеря­ми при транспортировке и большей дальностью теплоснабжения, отсут­ствием потерь конденсата греюще­го пара, большей комбинированной выработкой энергии на ТЭЦ, повы­шенной аккумулирующей способ­ностью.

По способу подачи воды на го­рячее водоснабжение водяные си­стемы делятся на закрытые и открытые.

Взакрытых системах се­тевая вода используется только как теплоноситель и из системы не отбирается. В местные установки горячего водоснабжения поступает вода из питьевого водопровода, на­гретая в специальных водоводяных подогревателях за счет теплоты се­тевой воды.

В открытых системах се­тевая вода непосредственно посту­пает в местные установки горя­чего водоснабжения. При этом не требуются дополнительные тепло­обменники, что значительно упро­щает и удешевляет устройство або­нентского ввода. Однако потери воды в открытой системе резко возрастают (от 0,5—1 % до 20— 40 % общего расхода воды в систе­ме) и состав воды, подаваемой по­требителям, ухудшается из-за при­сутствия в ней продуктов коррозии и отсутствия биологической обра­ботки.

Достоинства закрытых систем теплоснабжения заключаются в том, что их применение обеспечи­вает стабильное качество горячей воды, поступающей в установки го­рячего водоснабжения, одинаковое с качеством водопроводной воды; гидравлическую изолированность воды, поступающей в установки го­рячего водоснабжения, от воды, циркулирующей в тепловой сети; простоту контроля герметичности системы по величине подпитки.

Основными недостатками закры­тых систем являются усложнение и удорожание оборудования и экс­плуатации абонентских вводов из-за установки водо-водяных подо­гревателей и коррозии местных установок горячего водоснабжения вследствие использования недеаэрированной воды.

Основные достоинства открытых систем теплоснабжения заключают­ся в возможности максимального использования низкопотенциальных источников теплоты для подогрева большого количества подпиточной воды. Поскольку в закрытых систе­мах подпитка не превышает 1 % расхода сетевой воды, возможность утилизации теплоты сбросной и продувочной воды на ТЭЦ с закры­той системой значительно ниже, чем в открытых системах. Кроме того, в местные установки горячего водоснабжения в открытых систе­мах поступает деаэрированная во­да, поэтому они меньше подвер­жены коррозии и более долго­вечны.

Недостатками открытых систем являются: необходимость устройст­ва на ТЭЦ мощной водоподготовки для подпитки тепловой сети, что удорожает станционную водоподготовку, особенно при повышенной жесткости исходной сырой воды; усложнение и увеличение объема санитарного контроля за системой; усложнение контроля герметичности системы (поскольку величина под­питки не характеризует плотность системы); нестабильность гидравли­ческого режима сети.

По числу трубопроводов разли­чают одно-, двух- и многотрубные системы. Причем для открытой си­стемы минимальное число трубо­проводов — один, а для закры­той— два. Самой простой и перс­пективной для транспортировки теплоты на большие расстояния яв­ляется однотрубная открытая си­стема теплоснабжения. Однако об­ласть применения таких систем ог­раничена в связи с тем, что ее реа­лизация возможна лишь при усло­вии равенства расхода воды, необ­ходимого для удовлетворения отопительно-вентиляционной нагруз­ки, расходу веды для горячего водоснабжения потребителей дан­ного района. Для большинства районов нашей страны расход воды на горячее водоснабжение значи­тельно меньше (в 3—4 раза) рас­хода сетевой воды на отопление и вентиляцию, поэтому в теплоснаб­жении городов преимущественное распространение получили двух­трубные системы. В двухтрубной системе тепловая сеть состоит из двух линий: подающей и обратной.

По способу обеспечения потре­бителей теплотой различают одно­
ступенчатые и многоступенчатые системы теплоснабжения. В одно­
ступенчатых системах потребители теплоты присоединяются к тепловым сетям непосредственно. Узлы присоединения потребителей к сети
называются абонентскими вводами или местными теп­ловыми пунктами (МТП). На абонентском вводе каждого здания устанавливаются подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, насосы, контрольно-измерительные приборы и регулирующая армату­ра для изменения параметров теп­лоносителя в местных системах по­требителей.

В многоступенчатых системах между источником теплоты и по­требителями размещаются цент­ральные тепловые пункты или под­станции (ЦТП), в которых пара­метры теплоносителя изменяются в зависимости от расходования теп­лоты местными потребителями. На ЦТП размещаются центральная по­догревательная установка горячего водоснабжения, центральная смеси­тельная установка сетевой воды, подкачивающие насосы холодной водопроводной воды, авторегулирующие и контрольно-измеритель­ные приборы. Применение много­ступенчатых систем с ЦТП позво­ляет снизить начальные затраты на сооружение подогревательной ус­тановки горячего водоснабжения, насосных установок и авторегулирующйх устройств благодаря уве­личению их единичной мощности и сокращению числа элементов обо­рудования.

Оптимальная расчетная произ­водительность ЦТП зависит от планировки района, режима работы потребителей и определяется на ос­нове технико-экономических расче­тов.

По степени централизации теп­лоснабжение можно разделить на групповое — теплоснабжение группы зданий, районные – теплоснабжение нескольких групп зданий, городское – теплоснабжение нескольких районов, межгородское – теплоснабжение нескольких городов.

Устройство и конструкции тепловых сетей.

Основными элементами тепловых сетей являются трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки; изоляционная конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающая при его эксплуатации.

Трубы являются ответственными элементами трубопроводов и должны отвечать следующим требованием:

— достаточная прочность и герметичность при максимальных значениях давления и температуры теплоносителя,

— низкий коэффициент температурных деформации,

— обеспечивающий небольшие термические напряжение при переменном тепловом режиме тепловой сети,

— малая шероховатость внутренней поверхности,

— антикорозинная стойкость,

— высокая термическая сопротивление стенок трубы,

— способствующее сохранению теплоты и температуры теплоносителя,

— неизменность свойств материала при длительном воздействий высоких температур и давлений, простота монтажа,

— надежность соединения труб и др.

Имеющейся стальные трубы не удовлетворяют в полной мере всем предъявлемым требованиям, однако их механические свойства, простота, надежность и герметичность соединений (сваркой) обеспечили им преимущественное применение в тепловых сетях.

Трубы для тепловых сетей изготавливаются в основном из сталей марок Ст2сп, Ст3сп, 10, 20, 10Г2С1, 15ГС, 16ГС.

В тепловых сетях применяются бесшовные горячекатаные и электросварные. Бесшовные горячекатаные трубы выпускаются с наружными диаметрами 32 — мм. Бесшовные горячекатаные электросварные трубы используется при всех способах прокладки сетей. Электросварные трубы используются при всех способах прокладки сетей. Электросварные со спиральным швом рекомендуются к использованию при канальных и надземных прокладках сетей .

Опоры. При сооружений тепловых сетей применяются опоры двух типов: свободные и неподвижные. Свободные опоры воспринимают вес теплопровода и обеспечивают его свободное перемещение при температурных деформациях. Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопровода в характерных точках сети и воспринимают усилия, возникающие в месте фиксации как в радиальном , так и в осевом направлениях под действием веса , температурных деформаций и внутреннего давления.

Компенсаторы. Компенсация температурных деформации в трубопроводах производится специальными устройствами, называемыми компенсаторами. По принципу действия они разделяются на две группы:

Компенсаторы радиальные или гибкие, воспринимающие удлинения теплопровода изгибом или кручением криволинейных участков труб или изгибом специальных эластичных вставок различной формы;

Компенсаторы осевые, в которых удлинение воспринимаются телескопическим перемещением труб или сжатием пружинных вставок.

Наиболее широкое применение в практике имеют гибкие компенсаторы различной конфигурации, выполненные из самого трубопровода (П – и –S-образные, лирообразные со складками и без них и т.д.). Простота устройства, надежность, отсутствия необходимости в обслуживании, разгруженность неподвижных опор – достоинство этих компенсаторов.

К недостаткам гибких компенсаторов относятся: повышенное гидравлическое сопротивление, увеличенный расход труб, поперечное перемещение деформируемых участках, требующее увеличение ширины непроходных каналов и затрудняющее применение засыпных изоляций, бесканальных трубопроводов, а так же большие габариты, затрудняющие их применение в городах при насыщенности трассы городскими подземными коммуникациями.

Осевые компенсаторы выполняются скользящего типа (сальниковые) и упругими (линзовые компенсаторы).

Сальниковый компенсатор изготавливается из стандартных труб и состоит из корпуса, стакана и уплотнение. При удлинений трубопровода стакан вдвигается в полость корпуса. Герметичность скользящего соединения корпуса и стакана создается сальниковой набивкой, которая выполняется из прографиченного асбестового шнура, пропитанного маслом. Со временем набивка истирается и теряет упругость, поэтому требуется периодическая подтяжка сальника и замена набивки. От этого недостатка свободны линзовые компенсаторы, изготавливаемые из листовой стали. Линзовые компенсаторы сварного типа находят основное применение на трубопроводах низкого давления (до 0,,5 МПа).

Конструктивное выполнение элементов трубопровода зависит так же от способа его прокладки, который выбирается на основании технико-экономического сравнения возможных вариантов.

Источник

Читайте также: шибер ручной

Комментировать
0
361 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Adblock
detector