2. Классификация систем центрального теплоснабжения.
3. Тепловые пункты.
4. Тепловые сети.
5. Требования к качеству воды в системах теплоснабжения.
Теплоснабжение – комплекс инженерных сооружений, предназначенных для снабжения теплом жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений с целью обеспечения коммунально-бытовых потребностей (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей.
В зависимости от места приготовления тепла различают :
- местное теплоснабжение (МТ),
- централизованное теплоснабжение (ЦТ).
В системах МТ приготовление тепла осуществляется непосредственно у потребителя.
В системах ЦТ приготовление тепла осуществляется централизованно для значительной группы потребителей (зданий, объектов и т.п.).
Централизованное теплоснабжение по сравнению с МТ имеет ряд преимуществ:
- значительное снижение расхода топлива и эксплуатационных затрат за счет автоматизации котельных установок и повышения их КПД,
- уменьшения степени загрязнения воздушного басейна и улучшения санитарного состояния населенных пунктов благодаря применению современных устройств по очистке дымовых газов,
- возможность использования низкосортных видов топлива,
- снижение стоимости строительства сооружений,
- сокращение площадей, занятых местными котельными и складами топлива,
- уменьшение пожарной опасности.
В некоторых конкретных случаях МТ могут оказаться более технологичными и экономичными, например, в системах с использованием местных электронагревательных устройств (электроотопление, электронагрев воды). В этом случае отпадает необходимость в строительстве теплотрасс и строительстве ряда устройств.
Система ЦТ более сложная, чем МТ, и включает источник тепла, тепловую сеть, тепловые пункты и теплопотребляющие здания, сооружения и промышленные установки (рис.33).
1 – котельная,
2 – турбина,
3 – электрогенератор,
4 – конденсатор,
5 – конденсатный насос,
6 – регенератор,
7 – химическая водоподготовка,
8-10 – потребители тепла,
11 – задвижки,
12 – подающий трубопровод,
13 – обратный трубопровод.
Рисунок 33 – Принципиальная схема теплофикации
Источниками тепла при ЦТ могут быть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), на которых осуществляется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии (теплофикация); котельные установки большой мощности, вырабатывающие только тепловую энергию; устройства для утилизации тепловых отходов промышленности; установки для использования геотермальных источников.
В системах МТ источниками тепла служат печи, водогрейные котлы, различные водонагреватели, использующие избыточное тепло промышленных предприятий, солнечную энергию и т.п.
Источников тепла на территории города может быть несколько. Они размещаются на территории города с учетом таких факторов:
- не должно быть заноса сернистых дымовых газов и летучей золы в жилые зоны города,
- желательно источники тепла располагать ближе к центру тепловых нагрузок для уменьшения радиуса подачи тепла потребителям,
- доставка топлива должна быть удобной,
- дальность действия систем теплоснабжения: при современных технических средствах удаление паровых систем от центров потребления теплоты не должно превышать 5…6 км (при давлении 1,5…2,0МПа), систем горячего водоснабжения 30…40 км (насосные станции в этом случае проектируются на подающих и обратных трубопроводах), системы подачи теплоты от районных котельных – 5…6 км.
Теплоносителями в системах ЦТ обычно является перегретая вода с температурой до 200°С и давлением Ру£2,5Мпа и пар с температурой t£440°С и давлением Ру£6,2Мпа. Перегретая вода обычно служит для обеспечения коммунально-бытовых, а пар – технологических нагрузок.
Использование теплоты в системах теплоснабжения связано с сезонами года. Часть потребителей теплоты зависит от климатических условий (системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха), а часть не зависит (системы бытового горячего водоснабжения, технологического пароснабжения и горячего водоснабжения). От преобладания тех или иных тепловых потоков зависит во многом выбор и схем теплоснабжения.
В некоторых системах теплоснабжения на общую тепловую сеть могут работать несколько источников тепла, что повышает надежность работы системы, ее маневренность и экономичность, но в некоторой степени усложняет работу ее гидравлически, так как увеличивается вероятность возникновения гидравлических ударов при изменении направления движения потоков теплоносителя в трубопроводах.
Системы централизованного теплоснабжения (ЦТ) классифицируются по нескольким признакам.
По способу присоединения установок отопления системы бывают:
- зависимые,
- независимые.
В зависимых системах теплоноситель поступает в отопительные установки потребителей непосредственно из тепловой сети.
В независимых системах теплоноситель поступает в промежуточный теплообменник, установленный в тепловом пункте, где он нагревает вторичный теплоноситель, который циркулирует в местной установке потребителя.
В независимых системах теплоснабжения системы потребителей гидравлически изолированы от тепловой сети. Такие системы находят применение преимущественно в крупных городах. Это связано с повышенными требованиями к надежности подобных систем, а также с тем, что давление в тепловой сети является слишком высоким для потребляющих установок по условиям их прочности или наоборот с тем, что статические давления, создаваемые в теплопотребляющих установках (высотных зданиях), неприемлемы для условий работы тепловой сети.
По способу присоединения установок горячего водоснабжения системы теплоснабжения делятся на:
- закрытые,
- открытые.
В закрытых системах вода из тепловой сети поступает в теплообменники, установленные в тепловых пунктах, в которых вода из водопровода нагревается до температуры 60…70°С и используется для горячего водоснабжения.
Закрытые системы горячего водоснабжения являются более благоприятными с точки зрения удовлетворения качественных показателей воды – в них исключается коррозия внутренних поверхностей трубопроводов.
В открытых системах горячего водоснабжения вода, расходуемая потребителями, а также вода, теряемая в сетях в результате утечки ее через неплотности, должна компенсироваться химически подготовленной некоррозионной диаэрированной водой. Это осуществляется на станциях химической водоподготовки. В таком случае вода должна соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде.
По числу трубопроводов, используемых для переноса теплоносителя, системы делятся на :
- однотрубные,
- двухтрубные,
- многотрубные.
Однотрубные системы применяются в тех случаях, когда теплоноситель полностью используется потребителями и обратно не возвращается (например, в паровых системах без возврата конденсата или в открытых системах горячего водоснабжения, в которых вода полностью разбирается потребителями).
В двухтрубных системах теплоноситель полностью или частично возвращается в источник тепла, где он подогревается и восполняется.
Многотрубные системы устраиваются при необходимости выделения отдельных типов тепловой нагрузки (например, отдельные системы для горячего водоснабжения и отопления). Применение многотрубных систем упрощает регулирование отпуска тепла, способы присоединения потребителей к тепловым сетям, а также их эксплуатацию.
По виду теплоносителя системы ЦТ делятся на :
- водяные.
- паровые,
По способу регулирования отпуска тепла в системах теплоснабжения (суточное, сезонное) различают системы с:
- центральным качественным регулированием,
- местным количественным регулированием,
- качественно-количественным регулированием.
Центральное качественное регулирование подачи тепла осуществляется по основному виду тепловой нагрузки – отоплению или горячему водоснабжению. Оно заключается в изменении температуры теплоносителя, подаваемого от источника тепла в тепловую сеть в соответствии с принятым температурным графиком в зависимости от температуры наружного воздуха.
Местное количественное регулирование производится в тепловых пунктах. Этот вид регулирования находит широкое применение при горячем водоснабжении и осуществляется, как правило, автоматически. В паровых системах теплоснабжения в основном производится местное количественное регулирование – давление пара в источнике теплоснабжения поддерживается постоянным, а расход его регулируется потребителями.
При качественно-количественном регулировании поддерживается эквивалент расхода сетевой воды и ее температуры в зависимости от относительной тепловой нагрузки. Задачей регулирования является поддержание в отапливаемых помещениях расчетной внутренней температуры.
С точки зрения гигиены наиболее приемлемыми являются системы с водяными теплоносителями.
Выбор системы теплоснабжения осуществляется на основании технико-экономических показателей.
Для обеспечения управления и контроля теплоснабжением отдельных установок, зданий или групп зданий устраивают тепловые пункты (ТП).
Тепловые пункты (ТП) в системах теплоснабжения выполняют следующие функции:
- приготовление горячей воды с параметрами, требуемыми для санитарно-бытовых и технических нужд потребителей, а также поддержания или регулирования этих параметров в процессе эксплуатации систем; при этом происходит не только изменение параметров, но в отдельных случаях и преобразование теплоносителя;
- защита местных систем от повышения давления и температуры теплоносителя,
- постоянный контроль параметров теплоносителя (t и Р),
- регулирование расхода теплоносителя и распределения его по системам потребления теплоты,
- учет тепловых потоков, расходов теплоносителя и конденсата,
- заполнение и подпитка систем потребления теплоты,
- сбор, охлаждение, возврат конденсата и контроль его качества,
- аккумулирование теплоты с целью выравнивания суточных колебаний расхода теплоносителя,
- водоподготовка для систем горячего водоснабжения.
В зависимости от назначения тепловые пункты делятся на :
- индивидуальные тепловые пункты (ИТП), предназначенные для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических теплоиспользующих установок для одного здания или его части,
- центральные тепловые пункты (ЦТП) – для двух и более зданий.
По размещению на генеральном плане ТП делятся на:
- отдельно стоящие,
- пристроенные к зданиям и сооружениям,
- встроенные в здания и сооружения.
Устройство ИТП для каждого здания обязательно, независимо от того, имеется или отсутствует ЦТП; при этом в ИТП предусматриваются только те мероприятия, которые необходимы для присоединения данного здания и отсутствуют в ЦТП.
Для промышленных и сельскохозяйственных предприятий, когда теплоснабжение осуществляется от внешних источников теплоты, а число зданий более одного, ЦТП проектируются в обязательном порядке. Для жилых и общественных зданий необходимость устройств ЦТП обосновывается технико-экономическими расчетами.
Источники тепла соединяются с тепловыми пунктами тепловыми сетями. По своему назначению тепловые сети делятся на:
- магистральные,
- распределительные,
- внутриквартальные.
Магистральные тепловые сети соединяют источники теплоты с крупными тепловыми потребителями и представляют собой участки, несущие основную тепловую нагрузку.
Распределительные или межквартальные сети транспортируют теплоту от тепловых магистральных сетей к объектам теплопотребления.
Внутриквартальные сети ответвляются от распределительных или непосредственно от магистральных тепловых сетей и заканчивается в ТП потребителей теплоты. Они несут только ту тепловую нагрузку, которую имеет этот потребитель теплоты.
Магистральные тепловые сети (рис.34) по конфигурации делятся на:
- тупиковые,
- кольцевые.
Общая протяженность магистральных тупиковых сетей значительно меньше кольцевых, но зато надежность кольцевых сетей значительно выше, чем тупиковых. В кольцевых сетях легче и быстрее выравниваются потери давления, возникающие при разной нагрузке систем теплоснабжения, особенно в период аварийных отключений отдельных участков.
