7.1. Схемы тепловых сетей
Выбор схемы тепловых сетей (ТС) определяется размещением ИТ на промплощадке предприятия, видом теплоносителя и тепловых нагрузок. Схема должна быть оптимальной по структуре и протяжённости, исходя из количества потребителей, их тепловых нагрузок и требований по надёжности теплоснабжения.
Пар в качестве теплоносителя используется для технологических потребителей предприятий. Количество паропроводов от ИТ должно быть минимально возможным, исходя из требуемых параметров технологического пара и условий надёжности пароснабжения. В частности, при допустимости кратковременных перерывов в подаче пара (до 24 ч), достаточных для устранения возможных аварий паропроводов, следует отказываться от их дублирования.
Выбор схемы водяных ТС сложнее, поскольку сетевая вода, как правило, необходима всем потребителям предприятия, включая потребителей технологического пара. Ещё сложнее выбор схемы водяных ТС при одновременном обслуживании от крупных ИТ потребителей предприятия и внешних потребителей со значительными тепловыми нагрузками.
Водяные сети менее долговечны по сравнению с паровыми вследствие повышенной повреждаемости от внутренней и, особенно, наружной коррозии при подземной прокладке. К тому же, водяные ТС гораздо чувствительнее к возможным утечкам в аварийных ситуациях, что обусловлено значительной плотностью воды по сравнению с паром. Поэтому на промлощадках предприятий предпочтительна надземная прокладка водяных ТС, совместно с паровыми на общих участках.
Водяные ТС четко делятся на магистральные и распределительные. К магистральным ТС относятся теплопроводы, соединяющие ИТ с концентрированными группами технологических потребителей и районами городов, а также между несколькими ИТ общей СТ между собой. Теплоноситель поступает из магистральных сетей в распределительные сети, а по ним через ЦТП распределяется между группами потребителей или через ИТП поступает к отдельным потребителям. Непосредственное присоединение потребителей к магистральным сетям допустимо только для крупных промышленных предприятий, не имеющих собственного ИТ.
На рис. 7.1 показана схема магистральных и распределительных ТС двухтрубной СТ в однолинейном изображении с двумя магистралями 2 для теплоснабжения потребителей города от коллектора 1 производственно-отопительной ТЭЦ электрической мощностью 644 МВт и тепловой мощностью по сетевой воде 2022 МВт (1739 Гкал/ч).
Рис. 7.1. Однолинейная схема двухтрубных ТС с двумя магистралями от ТЭЦ
1 – коллектор ТЭЦ; 2 – магистральные ТС; 3 – распределительные ТС; 4 – секционирующая камера; 5 - секционирующая задвижка; 6 – насос; 7 – блокирующая связь
На ТЭЦ установлены: 2 турбины типа ПТ-140/165-130/15, 3 турбины типа Т-120/130-130 и пять ПВК типа КВГМ-180. Радиус теплоснабжения от ТЭЦ составляет около 15 км, а протяжённость транзитных двухтрубных магистралей – по 10 км, диаметр которых уменьшается от 1200 до 700 мм.
Магистральные ТС делятся на участки длиной 1-3 км с помощью секционирующих задвижек (СЗ) 5. При аварии в пределах секции СЗ отключаются на время проведения ремонта, которое зависит от диаметра магистрали и при t не должно превышать периода снижения температуры воздуха в отключённых жилых, общественных и административно-бытовых зданиях от t до 12 °С. Тем сам удаётся избежать значительных потерь воды при опорожнении секции и её последующем заполнении с сокращением времени на эти операции.
Время ликвидации последствий аварий на магистралях большого диаметра может превышать пределы нормативного срока. На эти случаи предусматривается системное резервирование за счёт прокладки блокирующей связи 7 между соседними магистралями, а также между одной из магистралей ТЭЦ и магистралью от другого ИТ рассматриваемой или соседней СТ.
Секционионирующие задвижки размещают в секционирующих камерах 4 или помимо них, совмещая по возможности с узлами присоединения распределительных сетей. В этих узлах подача теплоносителя в распределительные сети резервируется за счёт отбора до и после секционирующей задвижки с установкой головных задвижек распределительных ТС. Подобным же образом осуществляется резервирование блокирующих связей. Секционирующие задвижки оборудуются электроприводом с автоматическим управлением и телемеханической связью с диспетчерской службой ТС.
Надёжное теплоснабжение потребителей первой категории, перерывы в подаче теплоты которым при авариях ситуаций в ТС недопустимы (специальные производства, больничные комплексы, родильные дома и т.д.), обеспечивается за счёт резервирования от кольцевых участков ТС или автономных резервных ИТ (газовых или электрических нагревателей, котельных, мобильных или стационарных ТЭЦ соответствующей мощности).
В СТ с одним ИТ при условных диаметрах транзитных магистралей DУ ≤ 700 мм применяют радиально-тупиковые схемы ТС [1, (рис. 5.3)]. В СТ крупных предприятий и городов с теплоснабжением от 2-4 ИТ устраивают взаимную блокировку ТС за счёт создания объединённых кольцевых сетей [1, (рис. 5.2)]. Объединение магистральных ТС нескольких ИТ наряду с резервированием теплоснабжения обеспечивает повышение степени использования наиболее экономичного оборудования в СТ за счет оптимального распределения нагрузки между ИТ.
В секционировании паровых магистралей нет необходимости, поскольку аварии в них редки, а масса теряемого пара при аварии невелика.