39 Системы теплоснабжения
Для транспортирования тепла на большие расстояния в качестве теплоносителя используется вода или водяной пар.
Основные преимущества водяной система теплоснабжения:
1) большая удельная комбинированная выработка электрической энергии на базе теплового потребления;
2) сохранение конденсата на электростанции;
3) возможность центрального регулирования основной тепловой нагрузки путем изменения, температурного или гидравлического режимов;
4) более высокий кпд вследствие отсутствия в абонентских установках потерь конденсата и пара, имеющих место в паровых системах;
5) повышенная аккумулирующая способность водяной системы.
Основные недостатки водяных систем:
1) больший расход электроэнергии на перекачку по сравнению с расходом электроэнергии на перекачку конденсата в паровых системах; этот недостаток имеет существенное значение, когда теплоснабжение ведется непосредственно от котельных; при теплофикации перерасход электроэнергии на перекачку воды перекрывается выигрышем на комбинированном производстве электроэнергии на электростанции;
2) большая чувствительность к авариям; утечки теплоносителя из водяных систем в 20 - 40 раз больше, чем в паровых сетях из-за большей плотности среды;
3) большой вес теплоносителя и жесткая гидравлическая связь между всеми точками системы, что сопряжено с опасностью превышения допустимых давлений в концевых и пониженных точках системы.
Водяные тепловые сети обычно применяются для удовлетворения отопительно-вентиляционной нагрузки, нагрузки горячего водоснабжения и промышленной технологической нагрузки низкого потенциала (температура ниже 100°С). Паровые сети применяются для удовлетворения промышленной и технологической нагрузки повышенного потенциала (температура выше 100°С).
Водяные системы теплоснабжения делятся на закрытые (рис.148,149) и открытые (рис.150,151).
Рисунок 148 – Закрытая двухтрубная водяная система.
Схемы присоединений :а – зависимая, отопительной установки без смещения; б – зависимая, отопительной установки со струйным смещением; в – зависимая, отопительной установки с насосным смещением; г – независимая, отопительной установки; д – установки горячего водоснабжения с верхним аккумулятором; е – установки горячего водоснабжения с нижним аккумулятором; з – смешанная, установки горячего водоснабжения и зависимая, отопительной установки; ж – параллельная, установки горячего водоснабжения и зависимая, отопительной установки; и – двухступенчатая последовательная, установки горячего водоснабжения и зависимая, отопительной установки; к – предвключенная, установки горячего водоснабжения и зависимая, отопительной установки; л – двухступенчатая последовательная, установки горячего водоснабжения и независимая, отопительной установки; м – смешанная, установки горячего водоснабжения и независимая, отопительной установки; А – аккумулятор горячей воды; В – воздушный кран; К – водоразборный кран; Н – насос; О – отопительный прибор; ОК – обратный клапан; П – подогреватель; Пв – подогреватель верхней ступени; Пн – подогреватель нижней ступени; По – подогреватель отопительный; Р – расширительный резервуар; РДПС – регулятор давления “после себя” РР – регулятор расхода; РТ – регулятор температуры; РО – регулятор отопления; Э – элеватор.
Рисунок 149 - Закрытая трехтрубная водяная система.
Схемы присоединений: а - зависимая, отопительной установки без смешения; б - зависимая, отопительной установки со струйным смешением; в - зависимая, отопительной установки с насосным смешением; г - независимая, отопительной установки; д - установки горячего водоснабжения с верхним аккумулятором: в - установки горячего водоснабжения с нижним аккумулятором; ж - испарительной установки; з - вентиляционной установки; и - технологических аппаратов; ВН - вентилятор; И - испаритель; KЛ - калорифер: РД - регулятор давления. Остальные обозначения те же, что и на рис. 1.5.
В закрытых системах вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель, но из сети не отбирается. В открытых системах вода, циркулирующая в тепловой сети, используется как теплоноситель и частично или полностью отбирается из сети для горячего водоснабжения и технологических целей.
Основные преимущества закрытых водяных систем теплоснабжения:
1) стабильное качество поступающей в абонентские установки горячей воды, не отличающееся от качества водопроводной воды;
2) простота санитарного контроля местных установок горячего водоснабжения и контроля плотности теплофикационной системы.
Основные недостатки закрытых систем теплоснабжения:
1) сложность оборудования и эксплуатации абонентских вводов горячего водоснабжения;
2) коррозия местных установок горячего водоснабжения из-за поступления в них недеаэрированной водопроводной воды. Особенно интенсивная коррозия происходит при водах с индексом равновесного насыщения карбонатом кальция I < 0 с большим содержанием растворенных в них агрессивных газов (О2 и СО2). В таких водах показатель концентрации водородных ионов рН < 7,2;
3) выпадение накипи в водо-водяных подогревателях и трубопроводах местных установок горячего водоснабжения при водопроводной воде с повышенной карбонатной (временной) жесткостью (Жк > 5 мг-экв/кг).
При определенном качестве водопроводной воды приходится при закрытых системах теплоснабжении принимать меры для повышения антикоррозийной стойкости местных установок горячего водоснабжения или устанавливать на абонентских вводах специальные устройства для обескислороживания или стабилизации водопроводной воды и для защиты от зашламления.
Основные преимущества открытых водяных систем теплоснабжения:
1) возможность использования для горячего водоснабжения низкопотенциальных (при температуре ниже 30 - 40°С) тепловых ресурсов промышленности;
2) упрощение и удешевление абонентских вводов и повышение долговечности местных установок горячего водоснабжения;
3) возможность использования для транзитного транспорта тепла однотрубных линий.
Основные недостатки открытых систем теплоснабжения:
1) усложнение и удорожание станционного оборудования из-за необходимости сооружения водоподготовительных установок и подпиточных устройств, рассчитанных на компенсацию расходов воды на горячее водоснабжение. Водоподготовка должна обеспечить осветление, умягчение, деаэрацию и бактериологическую обработку воды;
2) нестабильность воды, поступающей в водоразбор, по санитарным показателям;
3) усложнение санитарного контроля за системой теплоснабжения и увеличение его объема;
4) усложнение контроля герметичности системы теплоснабжения
Рисунок 150 - Открытая двухтрубная водяная система.
Схемы присоединений: а - зависимая, отопительной установки без смешения; б - зависимая, отопительной установки со струйным смешением: в - зависимая, отопительной установки с насосным смешением: г - независимая, отопительной установки: д - установки горячего водоснабжения с верхним аккумулятором; е - установки горячего водоснабжения с нижним аккумулятором; ж - зависимая. отопительной установки и установки горячего водоснабжения при несвязанном регулировании; з - зависимая, отопительной установки и установки горячего водоснабжения при связанном регулировании: и - зависимая, отопительной установки без регулятора и установки горячего водоснабжения с регулятором: к - независимая, отопительной установки и установки горячего водоснабжения при несвязанном регулировании; ПУ - пусковое устройство насоса; РО - регулятор отопления; С - смеситель; ПС - постоянное сопротивление.
В зависимости от числа параллельно проложенных трубопроводов, используемых для транспортирования тепла, водяные системы теплоснабжения делятся на одно трубные, двухтрубные, трехтрубные и многотрубные.
Минимальное число трубопроводов: в открытой системе теплоснабжения - один, в закрытой системе - два.
Многогрубные системы представляют собой обычно комбинацию закрытых и открытых систем(рис.152).
Паровые системы теплоснабжения сооружаются двух типов: с возвратом конденсата (рис.153,155) и без возврата конденсата (рис.154).
В системах с возвратом конденсата конденсат отводится из тепловых приборов абонентов в сборные баки, откуда он подается по конденсатопроводу на электростанцию.
В системах без возврата конденсата он отводится из тепловых приборов абонентов и используется в абонентских установках для горячего водоснабжения.
Рисунок 151 - Однотрубная водяная система.
Схемы присоединение: а - зависимая, отопительной установки и установки горячего водоснабжения; б - независимая, отопительной установки и установки горячего водоснабжения; в - установки горячего водоснабжения; РД - регулятор давления.
Рисунок 152 - Водяная система с однотрубной транзитной и двухтрубной распределительном сетью.
Схемы присоединении: а - зависимая, отопительной установки и установки горячего водоснабжения; б - независимая отопительной установки и установки горячего водоснабжения; А - аккумулятор горячен воды; В - воздушный кран- К - водоразборный кран: Н - насос: О - отопительный прибор; П - подогреватель; ПН - подпиточный насос: ПКТ - пиковая котельная ТЭЦ: ПКР - пиковая котельная района: РП - регулятор подпитка: PC - регулятор слива; РР - регулятор расхода; РТ - регулятор температуры.
По числу параллельно проложенных паропроводов паровые системы делятся на однотрубные, двухтрубные и многотрубные.
В однотрубных паровых системах пар подается во все абонентские установки по одному общему паропроводу. Однотрубные паровые системы применяются, когда всем потребителям требуется пар одного давления, тепловая нагрузка постоянна в течение круглого года и допустимы перерывы в подаче пара потребителям.
Двухтрубные паровые системы применяются при недопустимости перерывов в подаче пара.
Рисунок 153 - Однотрубная паровая система с возвратом конденсата.
Схемы присоединении: а - паровой отопительной установки по зависимой схеме; б - водяной отопительной установки по независимой схеме: в - установки горячего водоснабжения; г - технологических аппаратов; д - технологических аппаратов с помощью механического компрессора; Ι – паропровод; ΙΙ – конденсатопровод: РОУ - редукционно-охладительная установка: РК. - регулировочный кран; С - отопительный прибор: В - воздушный кран; К - водоразборный кран; АО - конденсатоотводчик; ОК — обратный клапан; КС - конденсатосборник; Н – насос; П - подогреватель: Р - расширительный резервуар; ТА - технологический аппарат; ТК - термокомпрессор.
Двухтрубные паровые системы позволяют:
обеспечить круглогодовую подачу пара абонентам, останавливая на ремонт каждый из паропроводов в отдельности;
подавать потребителям района пар разных давлении;
3) в периоды малых тепловых нагрузок (например, летом) выключать из работы один из паропроводов и тем самым снижать тепловые потери сети.
Системы сбора конденсата делятся на закрытые (рис. 163) и открытые (рис. 164).
В закрытых системах конденсат в конденсатопроводах и сборных баках находится под избыточным давлением и не имеет сообщения с атмосферой.
Избыточное давление паровой подушки в сборных баках конденсата принимается в пределах от 5 до 50 кПа (0,05 - 0,5 кг/см2).
В открытых системах конденсат имеет сообщение с атмосферой. Недостатком открытых систем является коррозия конденсатопроводов, вызываемая растворенным в конденсате кислородом.
Для ослабления процесса аэрации конденсата в открытых системах применяются следующие мероприятия:
1) температуру конденсата, поступающего в сборные баки, поддерживают близкой к 1000С;
2) конденсат вводят в открытые сборные баки под уровень жидкости;
3) в сборном бак помещают поплавок для значительного сокращения поверхности контакта конденсата с воздухом
Рисунок 154 - Однотрубная паровая система без возврата конденсата.
Схемы присоединений: а - водяной отопительной установки и горячего водоснабжения: б – паровой отопительной установки и горячего водоснабжения: в - установки горячего водоснабжения; И - паровой инжектор; О - отопительный прибор: К - водоразборный кран; Р - расширительный резервуар; КО - конденсатоотводчик; ОК - обратный клапан; А - аккумулятор воды; СП - струйный подогреватель.
.
Рисунок 155 - Двухтрубная паровая система с возвратом конденсата.
Абонентская установка: ТП - теплоприемник; КО – конденсатоотводчик; КС - сборник конденсата; СК - сборный конденсатопровод; КН - конденсатный насос; ОК - обратный клапан.
Сеть: П - паропровод; НК - напорный конденсатопровод.
Рисунок 156 - Закрытая конденсатосборная установка.
1 - закрытый кондепсатосборник; 2 - регулятор давления «после себя»: 3 - регулятор давлении «до себя»; 4 - пароводяной подогреватель; 5 - конденсатный насос; 6 - регулятор уровня; 7 - конденсатоотводчик.
Рисунок 157 - Открытая конденсатосборная установка.
1 — конденсатосборник; 2 - водо-водяной подогреватель; 3 - конденсатный насос; 4 - конднсатоотводчик: 5 - поплавок.