Теплофикация и тепловые сети. И тепловые

• Название: И тепловые
• Анкор: Теплофикация и тепловые сети
• Дата: 27.03.2022
• Размер: 2.4 Mb.
• Имя файла: Теплофикация и тепловые сети.docx
• Тип: Учебник; #420164
• страница: 18 из 101

Рис. 3.10. Открытая двухтрубная водяная система теплоснабжения

Схема присоединений: а — 0(3); 6 — О(ЗСС); в — О(ЗНС); г — О(Н); д — Г(АВ); е — Г(АН); ж — О(ЗСС) Г(НВ) несвязанное регулирование; з — О(ЗСНС) Г(НВ) связанное регулирование; и — О(ЗСНС) Г(НВ) постоянное гидравлическое сопротивление на вводе; к — О(ЗСНС) Г(НВ) несвязанное регулирование; л — О(Н) Г(НВ) несвязанное регулирование; м — О(ЗСС) связанное регулирование; 22 — смеситель; 23 — предвключенный подогреватель горячего водоснабжения; остальные обозначения те же, что и на рис. 3.6

трубопроводе тепловой сети равен сумме расходов воды в подающем трубопроводе на отопление и горячее водоснабжение. Максимальный расход сетевой воды в по­дающем трубопроводе, по которому опре­деляется расчетный расход в подающем трубопроводе сети, имеет место при мак­симальной нагрузке горячего водоснабже­ния и минимальной температуре воды в этом трубопроводе, т.е. при режиме, ко­гда нагрузка горячего водоснабжения цели­ком обеспечивается из подающего тру­бопровода.

Расход сетевой воды в обратном трубо­проводе после абонентской установки ра­вен разности расходов сетевой воды на ото­пление и на водоразбор из этого трубопро­вода на горячее водоснабжение. Макси­мальный расход воды в обратном трубопро­воде равен расходу на отопление. Такое со­отношение устанавливается тогда, когда расход воды на горячее водоснабжение пол­ностью отсутствует, например в ночное время, или при удовлетворении нагрузки горячего водоснабжения полностью водой из подающего трубопровода тепловой сети, что имеет место при минимальной темпера­туре воды в нем, равной 60 °C.

При подключении на абонентских вво­дах жилых зданий отопительной установки и установки горячего водоснабжения по принципу несвязанного регулирования по­лучается завышенный расчетный расход воды в подающем трубопроводе тепловой сети, что приводит к увеличению диамет­ров тепловой сети, росту начальных затрат на ее сооружение и удорожанию транспорта теплоты.

Расчетный расход воды в городских теп­ловых сетях заметно снижается при присое­динении на абонентских вводах отопитель­ных установок и установок горячего водо­снабжения по принципу связанного регули­рования. Такое присоединение показано на рис. 3.10, з. В этом случае регулятор расхо­да 12, установленный на общем подающем 102 трубопроводе абонентского ввода, поддер­живает постоянный расход воды из подаю­щего трубопровода на абонентский ввод. В часы большого водоразбора на горячее во­доснабжение из подающего трубопровода снижается подача сетевой воды, а следовательно, и теплоты на отопление.

Недоданная теплота компенсируется в часы малого водоразбора из подающего трубопровода, когда большая часть или вся сетевая вода, поступающая на абонентский ввод, направляется в отопительную систе­му. Гидравлическая разрегулировка отопи­тельных установок в периоды большого во­доразбора из подающего трубопровода мо­жет быть устранена при установке на пере­мычке элеватора центробежного насоса 16, который при этих режимах включается в ра­боту (см. рис. 3.10, э—к).

Для того чтобы устранить неблагоприят­ное влияние водоразбора из сети в периоды, когда температура сетевой воды в подаю­щем трубопроводе минимальна (60— 65 °C), можно применять схему с пред- включенным подогревателем горячего во­доснабжения, предложенную В.А. Мала­феевым (см. рис. 3.10, м). Эта схема позво­ляет осуществлять водоразбор всегда из об­ратного трубопровода после отопительной установки, а догрев сетевой воды, идущей в систему горячего водоснабжения, осущест­вляется в предвключенном подогревателе теплотой сетевой воды в подающем трубо­проводе.

При присоединении абонентских уста­новок по принципу связанного регулирова­ния (см. рис. 3.10, э) строительная конст­рукция отапливаемых зданий используется в качестве теплового аккумулятора, вырав­нивающего суточный график тепловой на­грузки абонентской установки.

При соответствующем температурном режиме подающей линии тепловой сети, когда снижение расхода сетевой воды на отопление компенсируется повышением температуры этой воды таким образом, что­бы при любой наружной температуре сред­несуточная отдача теплоты на отопление была равна теплопотерям зданий, расчет­ный расход воды в подающем трубопроводе тепловой сети равен расчетному расходу сетевой воды на отопление. Расчетный рас­ход воды в обратном трубопроводе также должен быть равен расчетному расходу воды на отопление, так как в часы отсутст­вия водоразбора вся сетевая вода, прошед­шая через отопительные системы, должна быть возвращена по обратному трубопро­воду на ТЭЦ.

При повышенной гидравлической на­грузке горячего водоснабжения у большин­ства абонентов, что характерно для новых жилых районов, часто отказываются от ус­тановки регуляторов расхода на абонент­ских вводах, ограничиваясь установкой только регуляторов температуры 13 в узле присоединения абонентской системы горя­чего водоснабжения к тепловой сети. Такое присоединение показано на рис. 3.10, и. Роль регуляторов расхода воды в этой схе­ме выполняют постоянные гидравлические сопротивления 12, устанавливаемые на або­нентских вводах при начальной регулиров­ке системы теплоснабжения. Постоянное сопротивление рассчитывается индивиду­ально для каждого ввода из условия получе­ния одинакового закона изменения расхода сетевой воды у всех абонентов при измене­нии нагрузки горячего водоснабжения (бо­лее подробно см. § 4.5).

На схемах, приведенных на рис. 3.10, к и л, показаны абонентские вводы, в которых местное регулирование отопительной на­грузки производится по внутренней темпе­ратуре воздуха в отапливаемых помещени­ях. На рис. 3.10, к отопительная установка присоединена по зависимой схеме, на рис. 3.10, л — по независимой.

Клапан регулирующего устройства ре­гулирует подачу сетевой воды на отопле­ние. Поддержание требуемого расхода во­ды в местной отопительной установке неза­висимо от подачи сетевой воды осуществ­ляется насосами 16.

Независимое присоединение отопитель­ных установок тепловой сети (рис. 3.10, л) позволяет существенно улучшить качество сетевой воды, а следовательно, и воды, по­ступающей в систему горячего водоснабже­ния, и повысить надежность теплоснабже­ния. Это особенно важно для крупных рай­онов, в которых при длинных магистралях и разнородной тепловой нагрузке давление в обратном трубопроводе тепловой сети в условиях непосредственного водоразбора может изменяться в широких пределах, что при зависимой схеме присоединения нару­шает нормальную работу отопительной ус­тановки.

Рядом специалистов, в том числе В.Б. Пакшвером, Л.К. Якимовым, В.К. Дюс- киным, Л.А. Мелентьевым и др., были раз­работаны и предложены однотрубные сис­темы теплоснабжения различных модифи­каций (рис. 3.11). Основная идея предложе­ний заключается в использовании всей се­тевой воды после отопительных установок для горячего водоснабжения, что позволяет отказаться от обратного трубопровода, бла­годаря чему резко снижаются начальные за­траты на сооружение тепловых сетей.

На рис. 3.11, а и б показаны принципи­альные схемы однотрубной водяной тепло­вой сети с абонентскими вводами, имеющи­ми отопительные установки и установки го­рячего водоснабжения. Сетевая вода после отопительной установки (см. рис. 3.11, а) и после подогревателя отопительной уста­новки (см. рис. 3.11, б) направляется в уста­новку горячего водоснабжения. В смеси­тельном узле 22 установки горячего водо­снабжения с помощью регулятора темпера­туры 13 поддерживается постоянная темпе­ратура путем подмешивания к обратной во­де после отопительной системы некоторого количества воды непосредственно из теп­ловой сети. На схеме, показанной на рис. 3.11,6, предусмотрен подвод в смеситель- 103

ный узел 22 воды из водопровода. Такая не­обходимость может возникнуть при высо­кой температуре сетевой воды. На рис. 3.11,8 показан изолированный абонентский ввод горячего водоснабжения.

Выравнивание суточного графика на­грузки горячего водоснабжения осуществ­ляется аккумуляторами горячей воды 1, установленными на абонентских вводах. При изолированном присоединении уста­новки горячего водоснабжения (рис. 3.11, в) постоянная температура в смесительном уз­ле 22 поддерживается с помощью регулято­ра температуры 13, через который холодная вода из водопровода подмешивается к сетевой.

Возможность применения однотрубных систем в современных городах весьма огра­ниченна, так как обычно при наличии в жи­лых зданиях всех видов благоустройства потребность в горячей воде для бытовых нужд составляет в среднем только 40—50 % расчетного расхода сетевой воды на отопле­ние. Сливать же неиспользованную горя­чую воду после отопительных установок в канализацию экономически абсолютно неоправданно. Однотрубные системы в принципе могут быть использованы только в районах с большой относительной долей нагрузки горячего водоснабжения, когда 104 у всех или у подавляющего большинства абонентов среднесуточный расход воды на горячее водоснабжение равен или превыша­ет расчетный расход воды на отопление. Та­кие условия могут иметь место в некоторых южных городах с большой концентрацией домов отдыха, санаториев и лечебных учре­ждений.

Более целесообразно использование од­нотрубной сети только для транзитной транспортировки теплоты, например для передачи теплоты от ТЭЦ, расположенных на значительном расстоянии от потребите­лей, в районы теплового потребления, при сохранении внутри районов теплового по­требления двухтрубной системы тепло­снабжения. В этом случае транзитная одно­трубная сеть и тепловая сеть района работа­ют в различных температурных и гидравли­ческих режимах. Тепловая сеть района ра­ботает как обычная открытая двухтрубная система теплоснабжения и удовлетворяет абонентов теплотой при любом соотноше­нии нагрузок горячего водоснабжения и отопления.

Однотрубная транзитная линия выпол­няет функции подпиточной линии системы. Для того чтобы вся система в целом была бессливной, расход воды в транзитной ли­нии за сутки или за другой отрезок времени,

например за неделю, должен быть равен расходу воды на горячее водоснабжение за этот период.

Такую транзитную сеть правильнее на­зывать не однотрубной, а однонаправлен­ной. Поскольку недопустимы перерывы в подпитке действующих систем тепло­снабжения, то по условиям резервирования транзитную линию часто приходится вы­полнять не однотрубной, а двухтрубной, при этом по обеим трубам вода подается только в одном направлении — от ТЭЦ в район теплоснабжения.

Такая система теплоснабжения с одно­трубной (однонаправленной) транзитной линией (рис. 3.12) была разработана и пред­ложена проф. В.Б. Пакшвером [76].

Горячая вода подается от ТЭЦ в район теплоснабжения по однотрубной (однона­правленной) транзитной линии 1. На тран­зитной линии установлен регулятор расхо­да 23, поддерживающий в ней постоянный расход воды, равный средненедельному расходу на горячее водоснабжение.

В районе работает двухтрубная тепловая сеть, состоящая из подающей линии II и об­ратной 111. Циркуляция воды в районной се­ти производится насосной подстанцией 10. По подающей линии II горячая вода посту­пает на абонентские вводы а и б, проходит через отопительные системы, частично ис­пользуется для горячего водоснабжения и затем по обратной линии III возвращается на насосную станцию, на которой имеется подпиточное устройство, состоящее из под­питочного насоса 12 и аккумулятора горя­чей воды 20. В периоды большого водораз- бора, когда расход воды на горячее водо­снабжение превышает поступление воды в систему по однотрубному теплопроводу 1, снижается давление на перемычке сетевого насоса 10. Это вызывает открытие регуля­тора подпитки 22, и подпиточный насос 12 подает воду из аккумулятора 20 в систему теплоснабжения. В периоды малого водо- разбора, когда расход воды на горячее водо­снабжение меньше подачи воды по тепло­проводу I, повышается давление на пере­мычке сетевого насоса 10. Регулятор расхо- 105 да 22 закрывается, а регулятор слива 21 от­крывается, и избыточное количество воды сливается из сети в аккумулятор 20.

С помощью аккумулятора 20 выравни-

график нагрузки транзитной тепловой сети.

Часть тепловой мощности в виде пико­вой котельной района (ПКР) 19 включена после сетевого насоса 10 на подающей ли­нии двухтрубной тепловой сети Вода, по­ступающая по однотрубному теплопрово­ду, смешивается с сетевой водой, подогре­той в ПКР 19

Смешанная вода поступает в подающую линию // двухтрубной тепловой сети.

Основной особенностью открытых сис­тем теплоснабжения является разбор сете­вой воды из тепловой сети для горячего во­доснабжения. Это позволяет использовать для горячего водоснабжения в больших ко­личествах отходящие теплые воды с темпе­ратурой 15—30 °C, имеющиеся на электро­станциях (охлаждающая вода конденсато­ров турбин, охлаждающая вода топочных панелей) и на многих промышленных пред­приятиях. В закрытых системах теплоснаб­жения возможность использования этой во­ды весьма ограниченна, так как расход на подпитку, для которой эта вода может быть применена, обычно не превышает 0,5—1 % расхода циркулирующей воды.

Использование отходящей от ТЭС теп­лой воды в открытых системах дает эконо­мию топлива и снижает стоимость горячего водоснабжения.

В открытых системах упрощается обо­рудование абонентских вводов и абонент­ских установок горячего водоснабжения, так как отпадает необходимость примене­ния на вводе водо-водяных подогревателей. При отсутствии у абонента внутренней раз­водки горячего водоснабжения в некоторых случаях используются для этой цели по­дающие трубопроводы отопительной уста­новки. Однако такая схема горячего водо­снабжения не может быть рекомендована, 106 так как отбираемая для горячего водоснаб­жения вода не имеет в этом случае постоян­ной температуры. В отдельные периоды температура ее значительно ниже 60 °C.

Мргтинр vptrhorkh гооячего вплоснаб- жения в открытых системах теплоснабжения не подвергаются зашлампению и коррозии, так как подпиточная вода до подачи в сеть

проходит предварительную обработку — химочистку и деаэрацию.

В открытых системах для этой цели при­ходится сооружать мощные водоподготови­тельные установки.

Основные преимущества открытых сис­тем по сравнению с закрытыми:

1. 
   возможность использования для го­рячего водоснабжения низкопотенциаль­ной отработавшей теплоты электростанций и промышленных предприятий,
   
2. 
   упрощение и удешевление абонент­ских вводов (подстанций) и повышение долговечности местных установок горячего водоснабжения;
   
3. 
   возможность использования для транзитного транспорта теплоты однотруб­ной системы.
   

Недостатки открытых систем:

1. 
   усложнение и удорожание станцион­ной водоподготовки;
   
2. 
   нестабильность (по запаху, цветно­сти и другим санитарным качествам) воды, поступающей в водоразбор при зависимой схеме присоединения отопительных уста­новок к тепловой сети и высокой окисляе- мости водопроводной воды, что может быть устранено при практически 100 %-ном при­соединении отопительных установок по не­зависимой схеме;
   
3. 
   усложнение и увеличение объема сани­тарного контроля системы теплоснабжения;
   
4. 
   усложнение эксплуатации из-за не­стабильности гидравлического режима теп­ловой сети, связанной с переменным расхо­дом воды в обратной линии;
   
5. 
   усложнение контроля герметичности системы теплоснабжения в связи с тем, что
   

		Рг
		«г	А
<4	к		«(.
	L ?

г)

9


д)


^7;;п $7^-