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: 36 из 101

Рис. 5.11. Линии статических напоров и принци­пиальная схема системы теплоснабжении а — линии статических напоров, б — принципиаль­ная схема сети, I — сетевой насос, 2 — предвключен- ный насос, НЗ — подпиточный насос станции (нижней зоны), ВЗ — подпиточный насос станции верхней зоны, 4 — бак подпиточной воды, Н5 — ре­гулятор подпитки нижней зоны, В5 — регулятор под­питки верхней зоны, 6 — теплофикационный подогреватель, 7 — пиковый котел, 8 — обратный за­твор, 9 — регулятор давления «до себя»

группы С: Н_с = 80 - 40 = 40 м. Пьезометри­ческий статический напор для оборудова­ния источника теплоты (водогрейных кот­лов, теплофикационных подогревателей, сетевых насосов и др.), установленного на отметке 0, также равен 80 м. В данном слу­чае пьезометрический статический напор в нижних точках отопительных установок группы А превышает допустимое по усло­виям прочности отопительных чугунных радиаторов значение 60 м вод. ст.

Для сохранения в этих условиях общего статического уровня для всей системы во­доснабжения возможно следующее.

1. 
   Присоединение к тепловой сети по не­зависимой схеме отопительных установок группы С. В этом случае полный статиче­ский напор в системе теплоснабжения дол­жен быть выбран из условия создания мини­мального избыточного давления в верхних точках отопительных установок группы В
   

= 20 + 35 + 5 = 60 м). На рис. 5.11, а этот напор изображается горизонтальной линией ММ. Статический пьезометриче­ский напор в нижних точках отопительных установок группы В Н'_в = 60 - 20 = 40 м. Статический пьезометрический напор в во­до-водяных отопительных подогревателях зданий группы С, присоединенных к тепло­вой сети по независимой схеме, составит: со стороны греющей воды 60 - 40 = 20 м, а со стороны нагреваемой воды 35 м.

2. 
   Присоединение к тепловой сети по не­зависимой схеме отопительных установок группы А. В этом случае полный статиче­ский напор в системе теплоснабжения оста­нется неизменным, Н_ст = 80 м. Однако по­вышенный статический напор не будет пе­редаваться на отопительные приборы уста­новок А, поскольку они гидравлически изо­лированы от тепловой сети.
   

В водо-водяных подогревателях, уста­новленных в узлах присоединения отопи­тельных установок этих зданий к тепловой сети, пьезометрический статический на­пор со стороны греющей воды составит 80 - 0 = 80 м, что меньше допустимого зна­чения (100 м).

3. 
   Присоединение отопительных устано­вок всех групп зданий к тепловой сети по независимой схеме, но разделение системы теплоснабжения на две статические зоны одна на уровне ММ для группы зданий А и В, другая на уровне SS для группы зданий С. Для этой цели необходимо в сети между участками В и С установить разделительное устройство, схема которого показана на рис 5.11, б.
   

При прекращении циркуляции воды в сети закрывается обратный клапан или за­твор 8, установленный на подающей линии сети, а также регулятор давления «до себя» (РДДС) 9, настроенный на пьезометриче­

ский напор Н_с, установленный на обратной линии тепловой сети. Таким образом, при прекращении циркуляции зона С отделяется от остальной сети. Поддержание заданного статического напора в тепловой сети зоны С осуществляется подпиточным насосом ВЗ и регулятором подпитки В5. В подпиточ­ный насос ВЗ поступает вода из тепловой сети нижней зоны. Поддержание заданного статического напора в тепловой сети ниж­ней зоны осуществляется подпиточным на­сосом НЗ и регулятором подпитки Н5.

При гидродинамическом режиме систе­мы теплоснабжения пьезометрические на­поры в любой точке системы при любом расходе воды также должны удовлетворять вышеуказанным условиям.

При построении графика гидродинами­ческих напоров на него наносят уровни до­пустимых максимальных и минимальных пьезометрических напоров для подающей и обратной линий системы. Действитель­ные пьезометрические напоры при любом режиме работы системы теплоснабжения не должны выходить за эти предельные уровни.

Поскольку допустимые напоры являют­ся пьезометрическими, т.е. отсчитываются от оси трубопроводов, линии допустимых напоров для тепловой сети следуют за рель­ефом местности, так как при построении графика напоров обычно условно принима­ют, что оси трубопроводов тепловых сетей совпадают с поверхностью земли. При по­строении линии допустимых напоров для оборудования, имеющего существенные вертикальные габариты, максимальный пьезометрический напор отсчитывают от нижней точки, а минимальный — от верхней точки этого оборудования. В част­ности, для пиковых водогрейных котлов максимально допустимый пьезометриче­ский напор отсчитывают от нижней точки котла, которую условно принимают совпа­дающей с поверхностью земли, а мини­мально допустимый напор — от верхнего коллектора котла, отметка которого по от­ношению к нижней точке котла обычно вы­ше на 10—15 м. В связи с возможным ло­кальным нагревом воды в отдельных труб­ках котла выше расчетной температуры в выходном коллекторе минимально допус­тимый пьезометрический напор определя­ют по температуре кипения воды, превы­шающей на 30 °C расчетную в выходном коллекторе котла.

Максимально допустимый гидравличе­ский пьезометрический напор обычно оп­ределяют: для подающей линии системы — из условия механической прочности обору­дования тепловой сети (трубы, арматура) и источника теплоты (пароводяные подог­реватели, водогрейные котлы); для обрат­ной линии при зависимой схеме присоеди­нения абонентов — из условия механиче­ской прочности теплоиспользующего обо­рудования абонентских установок (ото­пительные и вентиляционные приборы); при независимой схеме соединения абонен­тов— из условия механической прочности водо-водяных подогревателей.

Минимально допустимый гидродинами­ческий пьезометрический напор обычно оп­ределяют: для подающей линии — из усло­вия защиты от вскипания воды; для обрат­ной линии — из условия предупреждения вакуума (давления меньше 0,1 МПа) в сис­теме, а также предупреждения кавитации на всасывающей стороне насосов.

Желательно, чтобы при зависимой схе­ме присоединения линия действительных полных гидродинамических напоров в по­дающем трубопроводе не пересекала ли­нию статических напоров. Тогда в узлах присоединения отопительных установок к тепловой сети не требуется сооружать по­высительные насосные подстанции, что уп­рощает систему теплоснабжения и повыша­ет надежность ее работы. Линия действи­тельных полных гидродинамических напо­ров обратной магистрали тепловой сети, как правило, пересекает линию статических напоров. Однако это обстоятельство не ус­ложняет сооружение и эксплуатацию систе­мы, так как поддержание более высокого пьезометрического напора в абонентских установках по сравнению с напором в об­ратном трубопроводе тепловой сети при циркуляции воды в сети достигается путем включения на обратной линии в узле при­соединения абонента регулятора давления «до себя».

Желательно, чтобы располагаемый на­пор, т.е. разность гидродинамических напо­ров в подающей и обратных линиях сети на ГТП или МТП, был равен или даже несколь­ко превышал суммарную потерю напора в абонентских установках и в тепловой сети между установками и ГТП и МТП. В про­тивном случае приходится устанавливать на тепловых пунктах насосные установки, что усложняет эксплуатацию и снижает на­дежность системы теплоснабжения.

На рис. 5.12 показано построение графи­ка гидродинамических напоров системы те­плоснабжения, для которой выбор линии статических напоров ММ рассмотрен на рис. 5.11.

Расчетная температура в подающей ли­нии тепловой сети задана равной 150 °C. Полный статический напор для этой систе­мы принят 60 м. Отопительные установки абонентов группы С, расположенные в вы­сокой зоне, присоединяются к тепловой се­ти по независимой схеме.

Линия /7₆ показывает максимально до­пустимые напоры в подающей линии систе­мы теплоснабжения от подающего коллек­тора на ТЭЦ до абонентских вводов. Напор в точке П1 на выходе воды из водогрейного котла 7 определяется из условия механиче­ской прочности пиковых котлов. Допусти­мое давление для водогрейных котлов 2,5 МПа. С учетом гидравлических потерь в котле максимально допустимый пьезо­метрический напор на выходе из котла при­нят 220 м. Максимально допустимый напор (линия /7_б) в подающем теплопроводе на 200



Рис. 5.12. Построение графика гидродинамиче­ских напоров системы теплоснабжения а — график гидродинамических напоров; б — прин­ципиальная схема; остальные обозначения те же что и на рис. 5.11

участке П2—П7 определен из условия, что допустимое давление в трубопроводах и арматуре подающей линии составляет 1,6 МПа, вследствие этого пьезометриче­ский напор должен быть равен 160 м.

Линия /7_М показывает минимально до­пустимые напоры в подающей линии систе­мы. Минимально допустимый напор в точ­ке П1 определен при условии невскипания в верхней точке водогрейного котла, нахо­дящейся на геодезической отметке 15 м при температуре воды 150 + 30 = 180 °C, что оп­ределяет минимальный пьезометрический напор в этой точке котла равный 92 м или полный напор по отношению к геодезиче­ской отметке О равный 107 м.

Из условия невскипания воды при ее температуре 150 °C минимально допусти­мый пьезометрический напор в подающей линии тепловой сети на участке П2—П7 должен составлять 40 м.

Действительная линия гидродинамиче­ских напоров подающей линии тепловой се­ти при любом режиме ее работы не должна выходить за пределы напоров, ограничен­ных линиями /7_б и /7_М. В данном случае дей­ствительный график гидродинамических напоров подающей линии системы показан линией П.

Линия Од показывает максимально до­пустимые напоры в обратной линии систе­мы теплоснабжения от абонентских вво­дов до входного коллектора теплофикаци­онного пароводяного подогревателя б на ТЭЦ. По условиям механической прочно­сти отопительных чугунных радиаторов допустимые пьезометрические напоры в обратной линии тепловой сети на участ­ке 01—05, на котором абонентские уста­новки присоединены по зависимой схеме, составляют 60 м, а по условиям механиче­ской прочности водо-водяных подогрева­телей допустимые пьезометрические на­поры на участке Об—07, где абонентские установки присоединены по независимой схеме, составляют 140 м.

Линия <9_М показывает минимально допус­тимые пьезометрические напоры в обратной линии системы теплоснабжения при усло­вии, что избыточное давление в трубопрово­дах тепловой сети и на всасывающей линии насосов достаточно для предупреждения подсоса воздуха и кавитации. Минимально допустимый пьезометрический напор в об­ратной линии тепловой сети принят 5 м.

Поскольку действительный гидродина­мический пьезометрический напор в по­дающем коллекторе на ТЭЦ после пикового водогрейного котла принят 150 м, то с учетом гидравлических потерь в котле гидродинамический пьезометрический на­пор перед котлом должен составить 170 м, что значительно превышает допустимый пьезометрический напор для пароводяного подогревателя 6, равный 140 м.

Для обеспечения требуемого пьезомет­рического напора в подающем коллекторе ТЭЦ (без превышения допустимого давле­ния в пароводяном подогревателе) в схеме теплоподготовительной установки ТЭЦ предусмотрены два последовательно вклю­ченных сетевых насоса 1 и 2. Предвключен- ный, или бустерный, насос 2 создает в сис­теме напор, необходимый для компенсации гидравлических потерь в пароводяном по­догревателе 6 и защиты от кавитации сете­вого насоса 1, при расчетной температуре после пароводяного подогревателя. Сете­вой насос 1 создает напор, необходимый для компенсации гидравлических потерь в пиковом водогрейном котле, тепловой се­ти и абонентских установках.

График действительных гидродинамиче­ских напоров в обратном трубопроводе сис­темы теплоснабжения при любом режиме ра­боты не должен выходить за пределы линий Од и О_м. В данном случае он изображен ли­нией О.

Выбор схемы присоединения абонент­ских установок. Пьезометрический график дает наглядное представление о действую­щих напорах при гидродинамическом ре­жиме и статическом состоянии системы те­плоснабжения, что имеет важное значение для выбора рациональных схем присоеди­нения абонентских теплоиспользующих ус­тановок к тепловой сети.

На рис. 5.13, а приведен пьезометриче­ский график двухтрубной водяной тепловой сети: АВ — линия гидродинамических напо­ров подающей линии; CD — линия гидроди­намических напоров обратной линии; SS — линия статического напора. Схемы присое­динения отопительных установок к тепло­вой сети показаны на рис. 5.13, б.

Отопительная установка I может быть присоединена к тепловой сети по зависи­мой схеме с элеватором 7 в качестве смеси-



Рис. 5.13. Пьезометрический график двухтрубной водяной тепловой сети (а) н схемы присоединения отопительных установок к тепловой сети (б) Отопительные установки. / — зависимая с элевато­ром; // — зависимая с элеватором и регулятором давления на обратной линии; III — зависимая с элева­тором и насосом на обратной линии; IV — зависимая со смесительным насосом; V— независимая; / — воз­душный кран; 2 — расширитель; 3 — нагревательный прибор; 4 — регулятор давления «до себя»; 5 — водо­водяной подогреватель; 6 — насос; 7 — элеватор

тельного устройства, так как в месте распо­ложения этого здания пьезометрический напор в обратной линии тепловой сети как при статическом, так и при гидродинамиче­ском режиме не превышает допустимого предела (60 м), а располагаемый напор в се­ти больше 15 м, что достаточно для созда­ния необходимого напора в сопле элеватора и компенсации потери напора в регулирую­щем клапане.

По тем же мотивам отопительная уста­новка // может быть также присоединена к тепловой сети по зависимой схеме с эле­ватором 7. Однако из-за того что гидроди­намический пьезометрический напор в об­ратном трубопроводе тепловой сети мень­ше высоты здания //, необходимо устано­вить на обратном трубопроводе в узле при­соединения здания регулятор давления «до себя». Установка регулятора давления 4 по­зволит превысить напор в обратной линии перед регулятором до уровня, превышаю­щего высоту отопительной установки. Пе­репад кН, создаваемый регулятором, дол­жен быть равен или больше разности между высотой отопительной установки и пьезо­метрическим напором в обратной линии.

В точке присоединения отопительной установки /// статический напор также не превышает допустимого предела. Однако гидродинамический пьезометрический на­пор в обратном трубопроводе сети в месте размещения здания равен 75 м, т.е. превы­шает допустимое значение. Кроме того, располагаемый напор в тепловой сети в месте присоединения абонентской уста­новки недостаточен для нормальной рабо­ты элеватора.

Отопительная установка 111 принципи­ально могла бы быть присоединена к тепло­вой сети по зависимой схеме с насосом 6 на обратной линии и с элеватором 7 в качестве смесительного устройства. Включение на­соса на обратной линии уменьшило бы на­пор на выходе из отопительной установки до допустимого значения и повысило бы располагаемый напор на вводе, что позво­лило бы осуществить смешение при помо­щи элеватора. Напор, развиваемый этим на­сосом, кНщ должен быть равен или больше разности гидродинамического пьезометри­ческого напора в обратной линии и допус­каемого напора для отопительной установ­ки. Но так как при случайной остановке на­соса отопительная установка оказывается под пьезометрическим напором больше 60 м, то такое присоединение недостаточно надежно. Более надежно присоединение отопительной установки /// к тепловой сети по независимой схеме.

Отопительная установка IV может быть присоединена к тепловой сети по зависи­мой схеме. Однако поскольку располагае-

мый напор тепловой сети в этой точке мал (ниже 10 м) и не обеспечивает работу элева­тора, то в качестве смесительного устройст­ва должен быть применен насос 6 на пере­мычке. Напор, развиваемый смесительным насосом, должен быть равен потере напора в местной отопительной установке.

Отопительная установка И должна быть присоединена к тепловой сети по независи­мой схеме, так как статический напор, соз­даваемый этим зданием, превышает стати­ческий напор (линия 55), установленный для системы теплоснабжения района.

В крупных городах при передаче тепло­ты от одного или нескольких источников в районы теплового потребления по длинным магистралям большого диаметра и при раз­нородной тепловой нагрузке абонентов це­лесообразно все отопительные установки присоединять к тепловой сети по независи­мой схеме И Такое решение существенно упрощает режим работы системы тепло­снабжения, повышает ее надежность и уве­личивает маневренные возможности тепло­вой сети в связи со значительным увеличе­нием при этом максимально допустимого пьезометрического напора в обратной ли­нии тепловой сети (линия О_б на рис. 5.12).

Пьезометрические графики (см. рис. 5.11—5.13) относятся к двухтрубной водяной тепловой сети.

На рис. 5.14, а приведен пьезометриче­ский график системы дальнего теплоснаб­жения, состоящей из загородной станции, однотрубной транзитной магистрали, го­родской пиковой котельной и двухтрубной городской тепловой сети. Расчетная темпе­ратура воды в транзитной магистрали и по­дающей линии городской тепловой сети принята 180 °C. Линия статического напора 55 выбрана на уровне 100 м из условия при­соединения всех абонентских установок, расположенных на отметке 40 м, по зависи­мой схеме. Линия П_б показывает макси­мально допустимые пьезометрические на­поры в подающей линии сети при условии,



Рис. S.14. Пьезометрический график и принципи­альна и схема однотрубной транзитной н двух­трубной юродской водяной тепловой сети а — пьезометрический график; б — принципиальная схема: I и II — насосы загородной ТЭЦ; /// — насос­ная станция на транзитной магистрали; IV — сетевые насосы городской двухтрубной тепловой сети; V — подпиточный насос городской тепловой сети; VI и VII—теплофикационные пароводяные подогреватели загородной ТЭЦ; VII! — пиковая котельная; IX и X — аккумуляторы сетевой воды; XI — абонентские уста­новки

что допустимое давление в трубопроводах теплосети составляет 1,6 МПа. Линия П_м показывает максимально допустимые пье­зометрические гидродинамические напоры в подающей линии из условия невскипания теплоносителя. Линия П — линия действи­тельных гидродинамических напоров в по­дающем трубопроводе.

Как видно из приведенных данных, пол­ный гидродинамический напор в транзит­ной магистрали и в подающей линии город­ской тепловой сети может изменяться толь-

ко в весьма узких пределах, а именно: на на­чальном участке транзитной магистрали от 160 до 132 м, т.е. всего на 28 м; на концевом участке транзитной магистрали и в подаю­щей линии тепловой сети от 190 до 132 м. Поэтому при большом радиусе передачи те­плоты на транзитной магистрали и на по­дающей линии тепловой сети приходится сооружать насосные подстанции (см. рис. 5.14, б). На подстанции гидродинамический напор в транзитной магистрали повышается на &Н = 55 м.

Линия <9_б показывает максимально до­пустимый пьезометрический напор в обрат­ной линии городской тепловой сети. Он оп­ределен из условий допустимого пьезомет­рического напора в чугунных отопитель­ных радиаторах, равного 60 м.

Линия <9_М показывает минимально до­пустимый пьезометрический напор в обрат­ной тепловой сети; О — линия действитель­ных гидродинамических напоров в обрат­ной линии. Так как в данном случае напор в подающей линии сети не может быть ниже уровня /7_М, а напор в обратной линии не мо­жет быть выше уровня линии <9_б, то в узлах присоединения абонентских установок при­ходится дросселировать больший напор (Н₅ - Н₆ = 40 м). Это вызывает необходи­мость существенного увеличения напора, развиваемого сетевым насосом /И двухтруб­ной тепловой сети в пиковой водогрейной котельной, который в данном случае должен составить Н_и = H_g - Н₇ = 180 - 65 = 115 м.

При независимой схеме присоединения отопительных установок к тепловой сети максимально допустимый пьезометриче­ский напор в обратной линии существенно больше и для водо-водяных подогревателей составляет 100 м (линия О$). Это позволяет уменьшить располагаемый напор на вводе концевых абонентов до Д//_а = Н$ - Н'₆ = = 135 - 125 = 10 м и соответственно умень­шить напор сетевого насоса /И в пиковой котельной но Н - Н_&- Н'₇ - 180 - 95 - 85 м.