Сводка лекций

11

- необходимо знать годовой расход теплоты на теплоснабжение, а также его распределение по сезонам (зима, лето) или по отдельным месяцам.

График учитывает повторяемость тепловых нагрузок в течение года.

График отражает длительность тепловой нагрузки в течение года.

Рассмотрим как строится такой график.
					1,0
		Q (t )					Q (n)
			н		0,8	QПВК		Qср
					0,6		QПВК
					0,4		зимняя отопительная
							нагрузка (Дж)
							QОТБ	Q от
					0,2		nи		летняя тепловая
										нагрузка (Дж)
	о			tнв			no			лет
tн,		С tнк	tнн							Q	n,ч
20		10	0	-10	-20		2000	4000	6000	8000	8760ч=1 год

Ось абсцисс – для каждой наружной температуры число часов, в течение ко-

торых наблюдается наружная температура, равная и ниже той, для которой произво-

дится построение (используются климатические данные местности, где расположен источник теплоты и ее потребители).

Ось ординат – на нее проектируются ординаты Q(tн ) при тех же температу-

рах, т.е. расход теплоты при данной наружной температуре.

Отопительный период длится no =2500-6000 ч/год.

Технологическая нагрузка и горячее водоснабжение становятся основными видами теплового потребления в летний период.

Площадь, ограниченная координатными осями и графиком выражает в неко-

тором масштабе годовой расход теплоты потребителями. Для определения тепловой нагрузки источника (станции) за год надо прибавить тепловые потери в сети.

Если построить прямоугольник шириной no и площадью Q , то высота его будет равна расходу теплоты за отопительный период.

12

Если построить прямоугольник с высотой, равной максимальной суммарной

тепловой нагрузке и площадью Q , то ширина его будет равна длительности ис-

пользования расчетной тепловой нагрузки за отопительный сезон nи .

Площадь Qср - средний расход теплоты за отопительный период.

Базовую часть графика составляют круглогодичные нагрузки (технологиче-

ская и горячее водоснабжение), а переменную часть – сезонные (отопление и венти-

ляция). Продолжительность максимальных нагрузок относительно небольшая, по-

скольку длительность стояния низких температур наружного воздуха невелика (1015% от отопительного периода).

Наибольшая экономия топлива на ТЭЦ имеет место, если отборами пара из турбин (на теплофикационные сетевые подогреватели) удовлетворяется не вся, а

часть тепловой нагрузки ТЭЦ, а остальная часть покрывается пиковыми водогрей-

ными котлами ПВК (дешевле энергетических котлов, т.к. ранее использовали пико-

вые сетевые подогреватели паром из отборов или РОУ → завышение мощности кот-

лов, стоимости ТЭЦ).

Распределение расчетной тепловой нагрузки между отборами и ПВК характе-

ризуется коэффициентом теплофикации, равным доле расчетной нагрузки, удовле-

творяемой из отборов турбин.

			Qотб			Qотб
	ТЭЦ
		QТЭЦ			Qотб QПВК

где Q		- расчетная тепловая нагрузка, присоединенная к ТЭЦ,
	ТЭЦ
	- расчетная нагрузка отборов турбин;
Qотб
	- максимальная нагрузка ПВК.
QПВК

Оптимальное значение ТЭЦопт =0,4-0,7.

Чем турбин ТЭЦ (дороже топливо, совершеннее теплофикационные турбины и больше электроэнергии вырабатывается комбинированно, т.е. на ТЭЦ, тем вы-

ше ТЭЦопт .

Для крупных городов и турбин Т-100-130 ТЭЦопт =0,5-0,55, Т-250-240 ТЭЦопт =0,6- 0,65. Значение ТЭЦопт позволяет установить оптимальную тепловую мощность груп-

пы ТЭЦ).

13

Системы теплоснабжения. Абонентские установки.

(5, с.51..82), (6, с.290..309)

Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты требуемых параметров. Поэтому системы теплоснабжения создают с учетом вида и параметров теплоносителя, мак-

симального часового расхода теплоты, изменения потребления теплоты во времени

(в течение суток, года), а также с учетом способа использования теплоносителя по-

требителями.

Вопрос 6. Классификация систем теплоснабжения. (1, с.14..18)

1.По типу источника теплоты:

1.1.Централизованное (передача теплоты от источника до потребителя производится по тепловым сетям). Комплекс оборудования источника теплоты, теп-

ловых сетей и абонентских установок называется системой централизованного теп-

лоснабжения:

а) ТЭЦ;

б) районные, промышленные котельные.

По степени централизации:

-групповое – группы зданий

-районное – несколько групп зданий (район)

-городское – несколько районов

-межгородское – несколько городов

1.2. Децентрализованное (передача теплоты от источника до потребите-

ля производится без тепловой сети):

а) индивидуальные отопительные агрегаты (теплоснабжение каждого поме-

щения – участок цеха, комната, квартира – обеспечивается от отдельного источника

– печное и поквартирное отопление);

б) местные отельные (теплоснабжение каждого здания обеспечивается от от-

дельного источника).

2.По роду теплоносителя:

2.1.Водяные (область применения – снабжение сезонных потребителей теплоты и горячей воды, жилье)

14

а) низкотемпературные;

б) высокотемпературные.

Преимущества:

-широкий диапазон изменения температуры (300-470 К) → широкий интер-

вал регулирования;

-более полное использование теплоты ТЭЦ;

-отсутствуют потери конденсата;

-большая теплоемкость;

-большая подвижность и незначительное изменение потенциала → радиус действия 30-60 км (меньше энергетические и насосные потери транспорти-

ровки);

-проще и дешевле присоединение абонентов, меньше диаметр труб;

-бесшумность работы;

-централизованное качественное регулирование температуры и нагрузки.

Недостатки:

-значительный расход электроэнергии на перекачку воды;

-большая чувствительность к авариям (утечки…);

-жесткая гидравлическая связь (механические повреждения при повышении давления…);

-опасность замерзания и разрушения трубопроводов;

-большая тепловая инерционность при регулировании температуры;

2.2.Паровые (область применения – технологическое теплоснабжение промпредприятий, пар с параметрами 0,2-4,0 МПа)

а) низкого давления;

б) высоко давления;

в) вакуумные.

Преимущества:

-большая чем у воды удельная энтальпия;

-связь Ps ts ;

15

-высокая теплоотдача отопительных приборов, приводящая к снижению расхода металла из-за возможности уменьшения площади поверхности приборов;

-меньшая вероятность замораживания системы;

-малая инерционность → быстрый прогрев помещения;

-отсутствие центробежных насосов → нет затрат на электроэнергию.

Недостатки:

-большие потери давления и теплоты → радиус действия 6-15 км;

-сложнее эксплуатация (сбор конденсата…), дороже сооружение и эксплуа-

тация;

-меньший срок эксплуатации из-за повышенной коррозии (4-10 лет, у водя-

ных – 40 лет);

-при наличии попутной конденсации пара появление шума, вибрации, уда-

ров;

-высокая температура поверхности отопительных приборов (около 100 гра-

дусов), больше чем предусмотрено санитарно-гигиеническими нормами → нужны дополнительные ограждения.

Для упрощения и снижения затрат на трубопроводы в системах теплоснабже-

ния целесообразно применять один вид теплоносителя.

3.По способу подачи теплоносителя:

3.1.Закрытые (теплоноситель не отбирается из сети, не расходуется, а

только транспортирует теплоту; сетевая вода нагревает водопроводную воду для го-

рячего водоснабжения в специальных теплообменниках - бойлерах)

Преимущества:

-высокое стабильное качество горячей водопроводной воды;

-гидравлическая изолированность от воды, циркулирующей в сети;

-простота контроля герметичности системы по величине подпитки (0,5-1%).

Недостатки:

-более сложное и дорогое оборудование абонентов;

-водопроводные подогреватели более сложны при эксплуатации и ремонте,

стоимость оборудования в тепловых пунктах возрастает;

16

-коррозия бойлеров (недеаэрированная и химически неочищенная водопро-

водная вода увеличивает интенсивность отложения солей, накипи).

3.2.Открытые (теплоноситель полностью или частично отбирается из сети потребителем; сетевая вода непосредственно используется для горячего водо-

снабжения, не требуются теплообменники)

Преимущества:

-возможность максимального использования низкопотенциальных источ-

ников теплоты для подогрева подпиточной воды (сбросная, продувочная вода ТЭЦ), возможность использования для горячего водоснабжения теп-

лой воды после технологических операций, если она подходит по санитар-

ным нормам;

-в абонентские установки поступает деаэрированная вода → меньше корро-

дируют;

-упрощение абонентских вводов (надежность и долговечность);

-при полном разборе воды на горячее водоснабжение возможно использо-

вание более дешевых однотрубных схем без возврата обратной воды.

Недостатки:

-резкое возрастание (до 20-40%) потерь сетевой воды и увеличение объема водоподготовки на ТЭЦ;

-ухудшение состава горячей воды (нет биологической обработки, продукты коррозии) → удорожание системы водоподготовки на ТЭЦ;

-необходимость постоянного санитарного контроля;

-усложнение контроля герметичности (где течет?);

-нестабильность гидравлического режима;

-при увеличении расхода на горячее водоснабжение может не хватить мощ-

ности системы водоподготовки и мощности ТЭЦ.

По начальным затратам (монтаж) они равноценны. По эксплуатационным за-

тратам лучше закрытые. Открытые лучше при дальней транспортировке теплоты,

большей нагрузке горячего водоснабжения и мягкой исходной воде.

4.По числу трубопроводов системы:

4.1.Однотрубные (для открытой системы, минимум)

Особенности:

17

-для дальней транспортировки теплоты;

-возможна при равенстве расхода воды на отопительно-вентиляционную тепловую нагрузку и горячее водоснабжение. Однако, почти во всех ре-

гионах Gгв Gо в 3-4 раза.

4.2. Двухтрубные (для закрытой системы, минимум) – получили пре-

имущественное распространение.

Особенности:

-тепловая сеть состоит из двух линий – подающей и обратной, по которой сетевая вода возвращается на ТЭЦ.

4.3.Многотрубные (трехтрубные) – чем больше разнородных потреби-

телей по температуре и тепловой нагрузке, тем больше труб с теплоносителями раз-

ных параметров.

Особенности:

-применяются в промышленных районах, где требуется теплота более вы-

сокого потенциала (2 подающие и 1 обратная линия).

5.По способу обеспечения потребителей теплотой:

5.1.Одноступенчатые

Особенности:

- непосредственное присоединение потребителей к сети (узлы подклю-

чения потребителей к тепловой сети называются абонентским вводами или местны-

ми тепловым пунктами МТП); - на МПТ каждого здания устанавливаются бойлеры, элеваторы, насосы,

контрольно-измерительные приборы и регулирующая арматура. 5.2. Многоступенчатые

Особенности:

-имеют центральные тепловые пункты (ЦТП) или подстанции;

-обслуживают группу зданий;

-на ЦТП есть центральная подогревательная установка, может быть об-

работка водопроводной воды (деаэрация, умягчение);

- меньше персонала и меньше эксплуатационные затраты.

18

Вопрос 7. Схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети. (1,

с.19..21)

Эффективность водяного теплоснабжения определяется схемой присоедине-

ния абонентов к тепловой сети.

Зависимая схема – непосредственное поступление теплоносителя из тепло-

вой сети в отопительные приборы здания. Применяется наиболее часто.

Преимущества:

-более простое и дешевое оборудование МТП (местный тепловой пункт);

-может быть получен больший перепад температур в МТП (местной систе-

ме) и поэтому сокращен расход теплоносителя, а следовательно, уменьше-

ны диаметры трубопроводов, стоимость сети и эксплуатационные расходы.

Недостатки:

-жесткая гидравлическая связь тепловой сети и приборов, а т.к. давление в абонентской установке зависит от давления теплоносителя в тепловой се-

ти, то пределы изменения давления в сети не должны превышать пределов прочности радиаторов отопления (низкая механическая прочность: чугун-

ные ≤ 0,6 МПа, стальные ≤ 0,1 МПа);

-пониженная надежность;

-повышенная сложность эксплуатации.

Независимая схема – поступление теплоносителя в подогреватели (бойлеры)

для нагрева вторичного теплоносителя (чаще всего водопроводной воды), посту-

пающего в местные теплопотребляющие приборы, т.е. тепловая сеть и местная сис-

темы гидравлически изолированы.

Схемы присоединения систем отопления к тепловой сети. (1, с.19..21)

Рассмотрим зависимые схемы подключения к двухтрубной сети.

а) Без смешения (на вводе) – Рис. 4. а)

-применяются при теплоснабжении промышленных предприятий, а также жилых и общественных зданий, если максимальная температура сетевой воды в подающей (прямой) линии сети не превышает 95оС;

-сетевая вода идет прямо в радиаторы отопления, а остывшая вода возвра-

щается в обратную линию;

19

-постоянный расход сетевой воды поддерживается регулятором расхода РР,

импульсом для которого является перепад давления на каком-либо дроссе-

ле или местном сопротивлении.

б) С элеваторным смешением – Рис. 4. б)

-температура прямой сетевой воды превышает 95оС (обычно) → для под-

держания температуры осуществляют подмешивание охлажденной воды к поступающей в систему отопления (элеватор или насос);

-Элеваторы (струйные насосы) просты и надежны в эксплуатации, однако требуют разности давлений в подающем и обратном трубопроводах не ме-

нее 0,8 МПа. При прекращении подачи сетевой воды в сопло может пре-

кратиться циркуляция воды в отопительной установке (это недостаток уст-

раняется в п. в)).

в) С насосным смешением – Рис. 4. в)

-Применение центробежных насосов позволяет использовать трубы малого диаметра (до 10 мм), что повышает гидравлическую устойчивость тепло-

вой сети;

-Недостаток – повышенный шум.

20

Рационально использовать элеватор и насос: обычные условия – работает эле-

ватор; малые нагрузки, аварийные ситуации или в теплое время года (tн >0оС), при малой подаче (период отключения местной системы) – насос.

Многоступенчатые системы: мощный смесительный насос в ЦТП (централь-

ный тепловой пункт) и элеваторы на вводах в каждое здание группы.

Рассмотрим независимую схему подключения к двухтрубной сети. – Рис. 4. г)

-применяется для подключения абонентов тепловой сети с высоким давле-

нием теплоносителя (выше предела прочности отопительных приборов)

или для нетипичных абонентов (для высотных зданий, высота которых больше статического напора);

-сетевая вода в теплообменнике-подогревателе поверхностного типа П на-

гревает вторичный теплоноситель (воду), циркулирующий в отопительной системе;

Р – расширительный бак (автономный напор, высота бака постоянна), ПН – подкачивающий насос (осуществляет подпитку очищенной и деаэрированной водой), ЦН – циркуляционный насос.

Вопрос 8. Схемы присоединения систем горячего водоснабжения (СГВ) к те-

пловой сети. (1, с.21..23)

1) В открытой системе используется присоединение по схемам, показанным на рис. 5. а),б). Температура сетевой воды в течение отопительного сезона изменяется в широких пределах: от 60 до 150оС в подающей линии и от 30 до70оС в обратной ли-

нии; а в водопроводные краны горячая вода должна подаваться с температурой около 60оС.

Температура поддерживается смесителем С, в который через регулятор тем-

пературы РТ (управляющий расходом) подается вода из подающей линии, а через обратный клапан ОК (препятствует перетеканию воды из подающей линии в обрат-

ную) вода из обратной линии.

У абонентов с большим расходом горячей воды и неравномерным графиком нагрузки горячего водоснабжения создаются баки-аккумуляторы, которые предна-

значены для создания запаса горячей воды на случай внезапного перерыва в работе