Тема 5. Технологічне обладнання та системи енергопостачання План

1. Системи комбінованого енергопостачання. Теплопостачання. Котли.

2. Контрольно-вимірювальні прилади.

3. Системи газопроводів. Системи відведення відпрацьованих газів. Системи вентиляції. Захист систем від внутрішньої та зовнішньої корозій.

4. Техніка безпеки. Нормативні документи.

1. Системи комбінованого енергопостачання. Теплопостачання

Теплове споживання — це використання теплової енер­гії для різноманітних потреб.

Споживачів теплоти у сільському господарстві поділя­ють на дві групи: виробничі та комунально-побутові.

До виробничих споживачів теплоти відносяться: тва­ринницькі, рослинницькі, міжколгоспно-радгоспні підпри­ємства, об'єкти загального виробничого призначення.

Комунально-побутові споживачі використовують тепло­ту для опалення, гарячого водопостачання та інші потре­би. Із загальної кількості теплоти, вироблюваної у сіль­ському господарстві, 65...70 % використовуються для по­треб сільського населення.

Згідно із призначенням споживачів теплоти поділяють-на: опалювальні, вентиляційні, технологічні, гаряче водо­постачання тощо.

Залежно від характеру зміни у часі теплові наванта­ження споживачів поділяють на сезонні та цілорічні.

Сезонними споживачами теплоти є опалення, вентиля­ція та кондиціонування повітря. Основний вплив на вели­чину і характер зміни сезонного теплового навантаження чинить температура зовнішнього повітря. Через невелику, як правило добову, зміну температури і значну акумулюючу здатність споруди, витрата теплоти протягом доби у се­зонних споживачів змінюється відносно мало (рис. 1). Річний графік сезонних споживачів, навпаки, має різко перемінний характер: найбільша витрата теплоти у найхолодніші місяці (грудень, січень, лютий) і нульова витрата у літній період (рис. 2). Влітку теплота частково може бути використана для вироблення холоду в абсорбційних холодильних установках.

1. Добовий графік сезонного опалювального навантаження

До цілорічних відносять технологічні споживачі і гаря­че водопостачання комунально-побутових споживачів. Де­які галузі промисловості, зокрема пов'язані із переробкою сільськогосподарської продукції, мають сезон­ний характер.

Технологічне навантаження і гаряче водопостачання мало залежать від зовнішньої температури. Проте річні графіки технологічного навантаження гарячого водопоста­чання певною мірою залежать від періоду року. Влітку теплове споживання менше, ніж узимку через більш високі температури, перероблюваної сировини, а також менші значення тепловтрат теплопроводів. Добовий графік тепло-споживання для технологічних потреб і гарячого водопо­стачання має перемінний характер. Приклади добових гра­фіків витрати тепла.

Підбір котлів

При заданому виді теплоносія, роді палива і способі спалювання вибір котлів залежить від теплової потужно­сті, що визначається для зимового та літнього періодів ро­ку. У холодний період розрахункова теплова потужність дорівнює сумі максимальної теплової потужності системи опалення, вентиляції, гарячого водопостачання та витра­ти теплоти на технологічні потреби. У літній період розра­хункова потужність складається з максимальних значень споживання теплоти на гаряче водопостачання та техноло­гічні потреби.

Підбір котлів здійснюють за розрахунковою макси­мальною тепловою потужністю для зимового періоду:

Ф_вст = 1,2Ф_п.з, (.1)

де Ф_вст — сумарна теплова потужність всіх котлів, вста­новлених у котельні, кВт; Ф_п._з — сумарне теплопостачання взимку, кВт.

При виборі котлів керуються таким: кількість котлів .не повинна бути менше двох і більше шести (остання кіль кість відноситься до чавунних котлів); рекомендується встановлювати однотипні котельні агрегати із однаковою продуктивністю; резервні котли не встановлюються; у ви­падках, коли теплове навантаження коливається незначно, віддають перевагу котельним агрегатам і великою одинич­ною продуктивністю, що веде до меншої кількості котлів у котельні; допускається робота котлів із перевантаженням або недовантаженням, що не перевищує 25 % номіналь­ного.

За відомого значення теплової потужності котла кіль­кість котлів у котельні визначають за формулою:

(.2)

Після вибору типу установки і підбору котлів склада­ють теплову схему, на якій зображають основне та допо­міжне обладнання, а також трубопроводи водяної пари,, води та конденсату.

У теплових схемах водогрійних, а також виробничих парових установок застосовують одноконтурну схему (кон­тур первинного носія). Для теплопостачання опалювально-виробничих споживачів від парових котлів передбачають двоконтурну схему. У вторинному контурі циркулює мeрежна вода, котра підігрівається у мережних теплообмін­них апаратах парою, що виробляється у котлах.

Система теплопостачання складається з установок, які забезпечують підготовку, передачу та використання теплоносія.

Особливість експлуатації теплових мереж у сільському господарстві полягає в тому, що спостерігається значна розрізненість виробничих об'єктів, а також велика нерівномірність споживання теплоти за сезонами року. Це потребує диференцінного підходу до вибору системи постачання і джерела теплоти кожного об'єкта.

Основне завдання ефективної експлуатації теплових мереж полягає в організації безперебійного постачання споживачів теплотою належної якості за встановленим графіком, а також безаварійної роботи обладнання джерел теплоти і абонентських вводів.

Для цього необхідні:

- узгодження роботи котельної теплових мереж і абонентських вводів;

- правильний розподіл теплоти між споживачами та її облік;

- ретельний нагляд за мережами, своєчасне проведення профілактичного огляду і ремонту обладнання.

Вивчення статичного і динамічного режиму водяних теплових мереж.

У водяних теплових мережах розрізняють два режими: динамічний і статичний. Задачею динамічного режиму є забезпечення циркуляції теплоносія води у всіх ланках системи теплопостачання (теплообмінниках джерела теплоти, трубопроводах теплової мережі, споживачах). Гідравлічний режим теплових мереж визначає тиск у доставних і зворотних трубопроводах, напори на виходах теплової мережі в джерела тепла й на теплових пунктах споживачів, тиск на всмоктувальних трубках мережи их і перекачувальних насосів, необхідні напори насосів джерела тепла й перекачувальних станцій.

До динамічного режиму висувають такі вимоги:

- напори перед тепловими пунктами мають бути достатніми для подачі відповідних витрат вод в місцеві системи теплопспоживання;

- тиск води у зворотних трубопроводах не має перевищувати допустимий робочий тиск у безпосередньо приєднаних системах споживачів тепла й у той же час має бути вищим на 0,5 кгс/см² статичного тиску систем опалення для забезпечення їхнього заповнення;

- тиск води у зворотних трубопроводах теплової мережі, щоб уникнути підсмоктування повітря, має бути не менше 0,5 кгс/см²;

- тиск води в усмоктувальних патрубках мережних, підживлювальпих, підкачувальних і змішувальних насосів не має перевищувати допустимого за умовами міцності конструкції насосів і бути не нижче 0,5 кгс/см²;

- тиск у доставиому трубопроводі під час роботи мережних насосів має бути- таким, щоб не відбувалося скипання води за її максимальної температури в будь-якій точці доставного трубопроводу в устаткуванні джерела тепла й у приладах систем теплоспоживапня, безпосередньо приєднаних до теплових мереж; при цьому тиск в устаткуванні джерела тепла, у тепловій мережі й системах споживачів не має перевищувати допустимих меж їх міцності;

- перепад тисків па теплових пунктах споживачів має бути не менше гідравлічного опору систем теплоспоживапня з урахуванням втрат тиску в дросельних діафрагмах і соплах елеваторів;

- статичний тиск у системі теплопостачання не має перевищувати допустимий тиск в устаткуванні джерела тепла, у теплових мережах і системах теплоспоживапня, безпосередньо приєднаних до мереж, і забезпечувати заповнення їх водою;

- статичний тиск має визначатися умовно для температури води до 100°С; для випадків аварійної зупинки мережних насосів або відключення окремих ділянок теплової мережі у разі складних рельєфів місцевості й гідравлічного режиму допускається враховувати підвищення статичного тиску за рахунок скипання води з температурою вище 100°С.

Динамічний режим забезпечується:

- роботою мережних насосів, установлюваних на джерелі теплоти іі у проміжних точках мережі (на підстанціях);

- роботою підживлювальпих насосів, дросельними пристроями, установлюваними в проміжних точках мережі.

За допомогою мережних насосів створюється необхідний папір перед тепловими' пунктами. Піджнвлювальні насоси служать для компенсації втрат мережпої води у разі витоків через нещільності в трубопроводах і підтримки в тепловій мережі тисків на необхідному рівні. Зазвичай за допомогою підживлювальпих насосів і регуляторів підтримується постійний тиск у зворотному колекторі станції (основна нейтральна точка) або в місці перетинання ліній тиску зворотної магістралі у разі динамічного режиму з лінією тиску статичного режиму (додаткова нейтральна точка). У разі складного рельєфу місцевості (значна різниця висот) теплову мережу ділять на зони. Під час підіймання профілю місцевості від джерела теплоти на зворотному трубопроводі встановлюють дросельний пристрій, що дозволяє збільшити тиск у зворотному трубопроводі верхньої зони. У разі зниження профілю місцевості від джерела на зворотному трубопроводі встановлюють насоси для зниження тиску у зворотному трубопроводі й збільшення напору у споживачів.

Завданням статичного режиму є забезпечення наповнення систем опалення за відсутності циркуляції. У разі статичного режиму тиск у точках приєднання систем опалення має бути вище статичної висоти систем опалення й водночас нижче тиску, допустимого для системи опалення за умов міцності. Статичний режим забезпечується роботою підживлювальних насосів і відповідних регулювальних пристроїв. У разі складного рельєфу місцевості (більша різниця висот) теплову мережу'під час статичного режиму ділять на зони. У кожній зоні під час зупинки мережпих насосів підтримується своє значення статичного тиску. У зв'язку з більшою кількістю споживачів, що приєднуються до теплових мереж, не можливо задовольнити викладені вище вимоги для всіх споживачів. Невідповідність умов у теплових мережах окремим споживачам коригується застосуванням різних схем їх приєднання.

Необхідний напір мережпих насосів під час розрахункових витрат теплоносія визначають за формулою:

Н_н = Н_с + Н_в, (3)

де Н_в - втрата напору у водонідігрівній установці джерела тепла, м;

Н_с - сумарна втрата напору в доставпому й зворотному трубопроводах теплової мережі до найбільш віддаленого абонента й у системі споживача (включаючи втрати в тепловому пункті).

Під час установки на теплових мережах дросельних і підкачувальиих насосних станцій (за умови гідравлічного режиму) напір мережних насосів вибирають також з урахуванням напору дроселювання та напору підкачувальиих насосів.

Приєднання споживачів теплоти до водяної теплової мережі

Вибір схем приєднання споживачів до водяних теплових мереж залежить в основному від п'єзометричних напорів в окремих точках теплової мережі під час її динамічного й статичного стану. У технічних умовах на приєднання споживача до теплових мереж мають бути зазначені місце приєднання абонентського відгалуження, тиск у доставній й зворотній магістралях теплової мережі, статичний тиск, а також можливі межі коливання цих тисків, розрахунковий графік температур у мережі, принципова схема приєднання системи гарячого водопостачання, теплові навантаження.

Місцеві системи опалення можуть бути приєднані до теплових мереж безпосередньо (без змішання), за залежною і незалежною схемами. Основні схеми приєднання наведено на рис. 7.1.

Системи опалення приєднують до теплових мереж, що-працюють на перегрітій воді, безпосередньо без змішування (рис. 7.1а), у тому випадку, якщо температура води в системі опалення не обмежена (лазні, пральні, будинки громадського харчування, торговельні та виробничі приміщення).

Якщо розрахункова температура води в місцевій системі нижче розрахункової температури води в тепловій мережі, у тепловому пункті передбачають змішувальні пристрої (рис. 7.1б).

Схеми приєднання систем опалення мають відповідати гідравлічному режиму, розробленому в процесі проведення налагоджувальних робіт, і враховувати допустимий тиск па опалювальні прилади.

Споживач №1. Статичний тиск і тиск у зворотній магістралі не перевищують допустимої межі (6 кгс/см²) для чавунних радіаторів. Напір у мережі достатній для нормальної роботи елеватора. Система опалення приєднується за залежною схемою з елеватором як змішувальним пристроєм (рис. б).

Споживач № 2. Напір у зворотній магістралі нижче висоти будинку. Інші умови такі, як для споживача № 1. Систему опалення приєднують за елеваторною схемою з установленням регулятора підпору на зворотній лінії (рис.3б).

Споживач №3. Статичний папір і напір у зворотній магістралі нижче висоти будинку. Напір у мережі недостатній для роботи елеватора. Систему опалення приєднують з насосом на доставпій лінії. На вводі теплової мережі в будинок встановлюють регулятор підпору на зворотній лінії й зворотний клапан на доставпій для захисту від спорожнювання в статичному режимі (рис.3в).

Споживач №4. Напір у подавальній магістралі нижче висоти будинку. Систему опалення приєднують за схемою (рис.3в) або за незалежною схемою (рис.3г).

Споживач №5. Тиск у зворотній магістралі вище допустимого робочого тиску системи опалення. У цьому випадку застосовують незалежну схему приєднання (рис.3г). За незалежної схеми через водоводяні нагрівачі приєднують системи теплоспоживанпя музеїв, архівів, архітектурних пам'ятників тощо. Підживлення незалежних систем теплоспоживанпя має здійснюватись мережною водою. Тиск до циркуляційного насоса підтримують постійним за рахунок регулятора підживлення або розширювального бака.

Рис3. Схеми приєднання систем опалення: а) безпосереднє приєднання; б) приєднання з елеватором та регулятором підпору: в) з насосом на подавальній лінії; г) через підігрівник (незалежне приєднання)