Вопрос 27. Принципиальная тепловая схема паровой котельной.

Котельная - комплекс технологически связанных тепловых энергоустановок, расположенных в обособленных производственных зданиях, встроенных, пристроенных или надстроенных помещениях с котлами, водонагревателями (в том числе с установками нетрадиционного способа получения тепловой энергии) и котельно-вспомогательным оборудованием, предназначенным для выработки теплоты.

На тепловых схемах котельных показывается основное и вспомогательное оборудование, объединяемое линиями трубопроводов для транспорта теплоносителей в виде пара и воды. На принципиальной тепловой схеме указывается лишь главное оборудование — котлы, подогреватели, деаэраторы, насосы и основные трубопроводы — без арматуры, всевозможных вспомогательных устройств и второстепенных трубопроводов, не уточняются количество и расположение оборудования. После разработки принципиальной тепловой схемы котельной и её расчетов выбирается необходимое оборудование котельной. Расчет тепловой схемы котельной дает возможность определить суммарную тепловую мощность котельной при различных режимах работы.

Принципиальная тепловая схема котельной с паровыми котлами показана на рисунке.

Рис. 3.3. Принципиальная тепловая схема паровой котельной

1 — паровой котел низкого давления; 2 — пароводяной подогреватель сетевой воды; 3 — охладитель конден­сата; 4 — деаэратор питательной воды котла; 5 — питательный насос; 6 — сетевой насос; 7 — деаэратор подпиточной воды; 8 — подогреватели химически очищенной воды; 9 — подпиточный насос; 10 — сборный бак конденсата; 11 — конденсатный насос; 12 — насос сырой воды; 13 — сепаратор продувочной воды; 14 — охладитель продувочной воды; 15 — пароводяной подогреватель сырой воды; 16 — химводоподготовка; 17 — насос химически очищенной воды

Вопрос 30. Закрытая двухтрубная водяная система теплоснабжения. Схемы присоединений

Двухтрубные водяные системы бывают закрытыми и открытыми. Различаются эти системы технологией приготовления воды для местных систем горячего водоснабжения (рис. 1). В закрытых системах для горячего водоснабжения используется водопроводная вода, которая подогревается в поверхностных теплообменниках водой из тепловой сети (рис. 1,а).

отопительные установки О- зависимая схема (3); зависимая со струйным смешени­ем (ЗСС); зависимая с насосным смешением (ЗНС); независимая (Н).

Рис. 3.6. Закрытая двухтрубная водяная система теплоснабжения

Схемы присоединений: а — О(3); б — О(ЗСС); в — О(ЗНС); г — О(Н); д — Г(АВ); е — Г(АН); ж — О(ЗСС) Г(П); з — О(ЗСС) Г(ДС); и — О(ЗСС) Г(ДП); к — О(ЗСС) Г(ПР); л — О(ЗССНС) Г(ДП); м — О(Н) Г(ДП); н — О(ЗСС) В(ДС); 1 — аккумулятор горячей воды; 2 — воздушный кран; 3 — водоразборный кран; 4 — нагревательный прибор; 5 — обратный клапан; 6 — подогреватель горячего водоснабжения одноступенча­тый; 7,8 — подогреватели горячего водоснабжения нижней и верхней ступеней; 9 — отопительный подогрева­тель; 10 — расширительный сосуд; 11 — регулятор давления; 12 — регулятор расхода; 13 — регулятор температуры воды; 14 — регулятор отопления; 15 — элеватор; 16 — насос; 17 — подпиточный насос; 18 — сетевой насос; 19 — регулятор подпитки; 20 — подогреватели сетевой воды; 21 — пиковый котел; 22 — регу­лятор температуры воздуха; 23, 24 — воздушные калориферы нижней и верхней ступеней

Вопрос 35. Гидравлический режим тепловых сетей. Гидравлическая характеристика системы. Совместная работа насосов на сеть. Построение суммарной характеристики. Последовательное и параллельное соединение участков тепловой сети. Построение гидравлической характеристики системы с насосными установками, включенными в разных узлах.

Водяные системы теплоснабжения пред­ставляют собой сложные гидравлические системы, в которых работа отдельных звеньев находится во взаимной зависимо­сти. Для правильного управления и регули­рования необходимо знать гидравлические характеристики работающего оборудова­ния — циркуляционных насосов и сети.

Гидравлический режим системы опреде­ляется точкой пересечения гидравлических характеристик насоса и сети.

На рис. 6.1 кривая 1 — характеристика насоса; кривая 2 — характеристика тепловой сети; точка А — пересечение этих характеристик, опре­деляет гидравлический режим системы; Н— напор, развиваемый насосом, равный потере напора в замкнутой системе; V — объемная подача насоса, равная расходу во­ды в системе.

Гидравлической характеристикой насо­са называется зависимость напора Н или перепада давлений р, создаваемого насосом, от объемной подачи насоса V.

Р ис. 6.1. Гидравлическая характеристика насоса и тепловой сети

Характе­ристики насосов обычно определяются за­водами-изготовителями или могут быть по­строены по данным испытания.

При постоянной частоте вращения рабо­чего колеса рабочий участок характеристи­ки центробежного насоса может быть при­ближенно описан уравнением

H = H₀-s₀V ²,где H₀ — условный напор насоса при расхо­де V = 0; s₀ — условное внутреннее сопро­тивление насоса, м • с² /м⁶ .

При номинальном режиме в среднем КПД насосной установки _Н.У. = 0,7—0,8. Так как потеря напора в тепловых сетях, как правило, подчиняется квадратичному закону, то характеристика тепловой сети представляет собой квадратичную параболу, описываемую уравнением H = s_HV ², или p=sV², где Н— потеря напора, м; р — падение давления, Па;

V — расход воды, м /с; s_h -сопротивление сети, выраженное через единицы напора (потеря напора при V = 1)м • с²/м^б;

С увеличением сопротивления тепловой сети s_c возрастает напор, развиваемый насо­сом, и снижается его подача.

Часто на станции работает совместно не­сколько насосов. Для определения режима их совместной работы необходимо постро­ить суммарную характеристику. Порядок суммирования характеристик насосов зави­сит от способа их включения. Если насосы включены параллельно, то суммарная ха­рактеристика строится посредством сложе­ния расходов (подач) при одних и тех же на­порах. Например, если (рис. 6.3, а) АВ — ха­рактеристика насоса 1, а АС — характери­стика насоса 2, то суммарной характеристи­кой этих насосов служит кривая AD. Каждая абсцисса кривой AD равна сумме абсцисс кривых АВ и АС. Например, ab + ас = ad.

Суммарная характеристика группы т параллельно включенных насосов, имею­щих одинаковые характеристики, описыва­ется приближенным уравнением

H_пар = H₀ - s₀^пар (V)²

Р ис. 6.3. Построение суммарной характеристики насосов

а — параллельно включенных; б — последовательно включенных

где H_пар — напор насосной группы;

s₀^пар — условное внутреннее сопротивление насос­ной группы,

s₀^пар = s₀/m² ; V— суммарная объемная подача насосной группы.

Построение суммарной характеристики последовательно включенных насосов проводится путем сложения напоров при одних и тех же расходах. Например, если (рис. 6.3, б) АВ — характеристика насоса 1, a CD — характеристика насоса 2, то сум­марная характеристика обоих насосов изо­бразится кривой KL. Каждая ордината кри­вой KL равна сумме ординат кривых АВ и CD. Например, ab + ас = al.

Суммарная характеристика группы т последовательно включенных насосов, имеющих одинаковые характеристики, описывается приближенным уравнением H_пос =n( H₀-s₀V ²), Степень изменения подачи при парал­лельном включении насосов зависит от ви­да характеристики сети. Чем более пологий вид имеет характеристика сети, т.е. чем меньше s_c, тем эффективнее параллельное включение насосов. Чем круче характери­стика сети, т.е. чем больше s_c, тем меньший эффект дает параллельное включение.

При проектировании насосных устано­вок, состоящих из нескольких параллельно работающих насосов, следует выбирать все насосы с одинаковыми характеристиками, а расчетную подачу каждого из них принимать равной суммарному расходу воды, де­ленному на число работающих насосов, не считая резервных.

Подача насосов при последовательном включении также зависит от вида характе­ристики сети. Чем круче характеристика се­ти, т.е. чем больше s_c, тем эффективнее по­следовательное включение.

Определение суммарной характеристи­ки сети может быть проведено как графиче­ским, так и аналитическим методом. Метод графического сложения характеристик уча­стков сети аналогичен графическому сум­мированию характеристик насосов. Практи­чески более удобно проводить суммирова­ние характеристик участков сети аналити­чески. При этом пользуются следующим правилом, вытекающим из квадратичной зависимости между потерей давления и рас­ходом воды: суммарное сопротивление рав­но арифметической сумме сопротивлений, последовательно включенных участков.

Пусть (рис. 6.5, a) s₁, s₂ и s₃ — сопротив­ления трех последовательных участков сети. Суммарное сопротивление этих участков

s = s₁ +s₂+s₃.

Если участки соединены параллельно, то для суммирования характеристик удобно пользоваться другим гидравлическим пока­зателем — проводимостью, под которой понимается величина, обратная корню квад­ратному из сопротивления:

(б.11а)

Пусть (рис. 6.5, б) а₁, а₂, а₃ — проводи­мости трех параллельно соединенных участков сети.

Рис. 6.5. Последовательное (а) н параллельное (б) соединение участков тепловой сети

Суммарная проводимость этих участков равна их арифметической сумме

a = a₁+a₂ + a₃.

Таким образом, суммирование характе­ристик участков тепловой сети выполняется по следующему правилу: при последователь­ном соединении складываются сопротивле­ния, при параллельном — проводимости.

Если же параллельно рабо­тающие насосы расположены в разных уз­лах системы теплоснабжения, то для по­строения их суммарной характеристики не­обходимо предварительно привести харак­теристики тих насосов или насосных уста­новок к одному о Метод приведения характеристик насо­сов к заданному узлу системы заключается в алгебраическом сложении напоров насо­сов с потерей напора в линии, соединяющей насос с заданным узлом.

На рис. 6,6, а показана схема тепловой се­ти с двумя параллельно работающими насосными установками А и Б, подающими воду в район теплоснабжения, условно показан­ный в виде одного потребителя теплоты П.

От насоса А вода поступает в район теп­лоснабжения по участку магистральной те­пловой сети С. Для построения суммарной характеристики двух насосных установок необходимо предварительно привести ха­рактеристику насоса А из узла 1-1, где он установлен, в узел 2-2, где установлен насос Б. Такое приведение показано на рис. 6.6, б и в. На приведенной характеристике насоса А₂ напоры при любом расходе воды равны разности действительных напоров, разви­ваемых этим насосом, описываемых харак­теристикой A₁, и потери напора в сети на участке С.