3.2. Открытая двухтрубная система теплоснабжения

В котельной с открытой системой теплоснабжения непосредственный водоразбор из тепловой сети на нужды горячего водоснабжения приводит к существенному увеличению потерь теплоносителя и требует увеличения производительности системы ХВО. Показатели качества подпиточной воды тепловых сетей ниже, чем питательной воды паровых котлов, что позволяет использовать одну ступень умягчения и термическую деаэрацию подпиточной воды. Вместе с тем в открытых системах теплоснабжения сетевая вода должна отвечать требованиям СанПиН 2.1.4.1074–01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Открытые системы теплоснабжения целесообразно применять при малой и очень большой жесткости исходной воды, так как при малой жесткости упрощается схема водоподготовки, а при жесткой воде вместо водоподготовки на каждом тепловом пункте экономически целесообразно использовать централизованную водоподготовку в котельной. В тепловой схеме предусматривается бак-аккумулятор для подпиточной химически обработанной воды, в связи с чем все трубопроводы, арматура, оборудование (теплообменники, деаэратор, насосы и др.), установленные до бака-аккумулятора, подбираются по среднечасовым расходам за сутки, а после бака-аккумулятора (трубопроводы, арматура, насосы) – по максимальным часовым расходам. Увеличение количества воды, проходящей водоподготовку, приводит к росту пара на собственные нужды котельной и составляет 15÷30 % от внешнего потребления.

Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной с открытой двухтрубной системой теплоснабжения приведена на рис. 3.2.

Сырая вода из водопровода насосом НИ подается в охладитель непрерывной продувки ТО1 и затем в паровой водоподогреватель ТО2, где нагревается до температуры 25÷35 С. Указанный диапазон температур исключает конденсацию водяных паров из воздуха на внешней поверхности трубопроводов и оборудования водоподготовки и обеспечивает стабильную работу катионита. Часть воды используется на собственные нужды химводоподготовки (взрыхление, отмывка и др.) и составляет 15÷20 % от расхода . В процессе химводоподготовки ХВО из воды удаляются соли жесткости Са и Мg, а температура воды при этом снижается на 2÷3 С. Система химводоподготовки котельной имеет две ступени умягчения, которые состоят из последовательно установленных катионитовых фильтров.

Одна часть воды после первой ступени умягчения нагревается в паровом водоподогревателе ТО7, водо-водяном подогревателе ТО8 и охладителе выпара ТО9 до температуры 60÷90 С и поступает в деаэратор подпиточной воды ДА2, откуда используется на подпитку тепловой сети. Другая часть воды проходит две ступени умягчения и, нагреваясь в паровом водоподогревателе ТО3 и водо-водяном подогревателе ТО4 до температуры 60÷90 С, поступает в деаэратор питательной воды ДА1.

В верхнюю часть колонки деаэратора ДА1 также поступает конденсат от всех паровых водоподогревателей ТО2, ТО3, ТО5, ТО6, ТО7, от технологического производства ТП и от мазутного хозяйства МХ. В нижнюю часть колонки деаэратора ДА1 и ДА2 и в водяной объем их питательных баков подается пар давлением 0,12 МПа для нагрева воды до кипения 102÷104 С; давление пара до 0,12 МПа снижается в редукционном клапане РК. Выделившиеся из воды коррозионно-активные газы вместе с паром удаляются в атмосферу или поступают в охладитель выпара (на схеме не показан) для нагрева умягченной воды, поступающей в деаэратор; при этом газы из охладителя выпара уходят в атмосферу, а конденсат – в дренаж. Деаэраторы питательной ДА1 и подпиточной ДА2 воды должны иметь тепловую изоляцию и устанавливаться на геодезической отметке не менее 8÷10 м для создания подпора воды на всасывающем патрубке питательного ПН и перекачивающего насоса НД.

Из деаэратора ДА1 вода с температурой 102 С поступает в теплообменник ТО4, где охлаждается до 70 С при сжигании твердого топлива, газа или малосернистого мазута, до 90 С – при сжигании среднесернистого мазута и до 100 С – при сжигании высокосернистого мазута. Это условие необходимо для предотвращения низкотемпературной коррозии внешних поверхностей нагрева водяного экономайзера. Охлажденная питательная вода в количестве питательным насосом ПН вначале нагнетается в водяной экономайзер ЭК, где нагревается за счет теплоты уходящих топочных газов, а затем подается в водяной объем верхнего барабана парового котельного агрегата К.

Образующийся сухой насыщенный (или перегретый) пар по паропроводу из К поступает в редукционно-охладительную установку РОУ, где при дросселировании (редуцировании) давление пара снижается до 0,5÷1,2 МПа, необходимого для технологического производства ТП. В результате дросселирования (при i = const) получается перегретый пар, и поэтому в РОУ (минуя экономайзер и паровой котел) по отдельному трубопроводу подается необходимое количество питательной воды с температурой 70÷100 С для охлаждения перегретого пара и получения сухого насыщенного пара.

Рис. 3.2. Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной

с открытой двухтрубной системой теплоснабжения

Далее пар поступает в парораспределительный коллектор ПК, откуда расходуется:

– на технологическое производство ТП в количестве , а конденсат возвращается в колонку деаэратора ДА1 (или в конденсатный бак);

– на подогреватели сетевой воды ТО5, ТО6 в количестве , где передает теплоту воде теплосети G_с, а конденсат , равный , после теплообменников возвращается в колонку деаэратора ДА1;

– на собственные нужды котельной в количестве ;

– на компенсацию потерь пара в тепловой схеме, потерь тепла подогревателями в окружающую среду и другие неучтенные расходы пара; принимаются в размере 2÷3 % от внешнего потребления пара.

Расчетный расход пара на собственные нужды вклю-

чает в себя расходы пара:

– : на подогреватель исходной воды ТО2; : на подогреватель умягченной воды ТО3; : на подогреватель подпиточной воды ТО7; конденсат от паровых подогревателей с температурой 60÷90 С возвращается в колонку деаэратора ДА1;

– : на деаэрацию питательной воды в ДА1, : на деаэрацию подпиточной воды в ДА2;

– : на мазутное хозяйство МХ и зависит от расхода, теплоемкости, температуры мазута, удельного расхода пара на распыливание мазута в форсунках (условно можно принять равным 1÷3 % от внешнего потребления пара); конденсат с температурой 50÷80 С в количестве 50÷60 % возвращается в колонку деаэратора ДА1, а потери пара на распыливание мазута составляют 40÷50 % от расхода пара на мазутное хозяйство;

– на обдувку внешних поверхностей нагрева труб кипятильного пучка и водяного экономайзера, а также паровые, питательные насосы (в расчете расход пара не учитывается и входит в ).

Из парового котельного агрегата по продувочной линии котловая вода в количестве поступает в сепаратор (расширитель) непрерывной продувки СНП, где происходит снижение давления до 0,12÷0,2 МПа; вода вскипает и разделяется на остаточную воду и пар вторичного вскипания (при давлении 0,15 МПа). Пар из СНП используется в деаэраторе ДА1, а вода направляется в охладитель непрерывной продувки ТО1, где, нагревая исходную воду, охлаждается до температуры 40÷60 С и сбрасывается в барботер БР. Величина продувки зависит от солесодержания котловой воды и питательной воды или принимается равной 2÷10 % от паропроизводительности котельных агрегатов.

В деаэраторе подпиточной воды ДА2 выделившиеся коррозионно-активные газы удаляются вместе с паром в атмосферу (выпар) или поступают в теплообменник – охладитель выпара ТО9 для нагрева подпиточной воды, поступающей в деаэратор; при этом газы из охладителя выпара уходят в атмосферу, а конденсат – в дренаж.

Из деаэратора ДА2 подпиточная вода с температурой 102÷104 С в количестве поступает в водо-водяной теплообменник ТО8, где охлаждается до температуры 65÷85 С, а затем перекачивающим насосом НД подается в бак-аккумулятор воды БА. Вода из бака-акумулятора подпиточным насосом ППН нагнетается в обратный трубопровод теплосети, перед сетевым насосом СН, для подпитки открытой системы теплоснабжения в количестве , включая и расход воды на горячее водоснабжение .

Работа тепловой сети в зимнем режиме

Обратная сетевая вода с температурой (при максимально-зимнем режиме = 70 С) сетевым насосом СН нагнетается в паровой водоподогреватель ТО6 и ТО5, где нагревается паром до температуры (при максимально-зимнем режиме = 150 С), и поступает в подающий трубопровод теплосети.

Температура воды, поступающей в систему отопления и вентиляции потребителя ОВ, регулируется с помощью элеваторного узла Э путем смешивания прямой воды с обратной из системы отопления для получения воды с температурой 95 С, поступающей в систему ОВ коммунально-бытового потребителя.

Отбор воды на горячее водоснабжение ГВ обеспечивается подачей воды из обратного трубопровода тепловой сети. При необходимости ее догрева до = 60÷75 С в узел смешения S через регулятор температуры РТГ подается необходимое количество прямой сетевой воды.

Во избежание охлаждения воды в системе горячего водоснабжения (при малых водоразборах) предусматривается циркуляция некоторого количества воды с возвратом ее в обратный трубопровод теплосети посредством циркуляционного насоса ЦН. Участок KL при этом должен быть перекрыт с помощью задвижки. В местных системах циркуляционная вода проходит через полотенцесушители и охлаждается до 40÷50 С, а расход циркуляционной воды принимается в размере 5÷10 % от среднечасового за сутки расхода горячей воды, поступающей к потребителю.

При температуре наружного воздуха , отличной от расчетной, температура сетевой воды в подающем трубопроводе регулируется в соответствии с температурным графиком. Регулирование осуществляется путем перепуска части воды из обратного трубопровода в подающий (минуя сетевые подогревателя ТО5 и ТО6) по перемычке АВ, на которой установлен регулятор температуры РТ.

В максимально-зимнем режиме непосредственно к водоразборным кранам ГВ поступает обратная сетевая вода с температурой 70 С, и в этом случае в подающий трубопровод тепловой сети подается только вода на отопление и вентиляцию , а будет отсутствовать.

При других режимах работы (в течение отопительного периода) температура обратной сетевой воды снижается ниже нормируемой для горячего водоснабжения температуры (+60 С), поэтому в узле смешения S приготовление горячей воды для потребителя ГВ производится путем подмешивания к обратной сетевой воде через регулятор температуры РТГ необходимого количества прямой сетевой воды из подающего трубопровода в количестве .

Потери воды в открытой системе теплоснабжения принимаются в размере 1,5÷2 % от расхода сетевой воды.

Работа тепловой сети в летнем режиме

В летнее время нагрузка на отопление и вентиляцию ОВ отсутствует, и поэтому сетевые пароводяные подогреватели ТО5 и ТО6 отключают от тепловой сети и парового коллектора ПК; сетевые насосы СН при этом также выключаются. На горячее водоснабжение вода с температурой 60÷75 С по перемычке СД из бака-аккумулятора БА подается подпиточным насосом ППН (иногда их называют «летними») непосредственно в подающий трубопровод тепловой сети, откуда она поступает в водоразборные краны ГВ. По обратному трубопроводу в бак-аккумулятор БА по линии КL будет поступать циркуляционная вода с температурой 35÷40 С. Участок СК при этом должен быть перекрыт с помощью задвижки.

Если при расчете невязка превысит  2 %, то расчет следует повторить, приняв равным расходу пара . Если невязка  ≤  2 %, расчет режимов работы тепловой схемы считается законченным.