kniga_tsn_prom_pred_1_Lialikov_2008

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

ППН обеспечивает восполнение утечек теплоносителя из системы отопления, включается периодически. При пуске системы обеспечивает заполнение системы отопления.

РТ – обеспечивает регулирование температуры воды в системе отопления. Схема обеспечивает надежное теплоснабжение.

Недостаток: дополнительная установка на вводах подогревателей и насосов приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.

Применение: проектирование систем теплоснабжения зданий повышенной этажности (12-ти и более этажей, в отдельных случаях 9–10 этажей), при превышении давления свыше 6 атм (в этом случае для любой этажности зданий может применяться независимая схема). В современных районах подогреватели устанавливаются на ЦТП.

2.6.3 Открытые тепловые сети

В открытых тепловых сетях осуществляется непосредственный водоразбор из тепловых сетей на ГВС (рис. 2.18).

		tг
t2	РТ	t1
		t1
	ОК	t2

Рис. 2.18. Схема включения системы ГВС

Расход теплоты, передаваемой по тепловым сетям при открытой системе теплоснабжения

Q = G1c(τ1 − τх) −G2 c(τ2 − τх) , МВт (Гкал/ч),

(2.5)

где G1, G2 – расходы воды в подающем и обратном трубопроводах, кг/с (кг/ч);

с – теплоемкость воды, кДж/(кг · °С);

t1, t2 –температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах, °С.

2.6.4. Закрытые тепловые сети

В закрытых системах дополнительно устанавливаются водоводяные подогреватели ГВС. На предприятиях возможна установка пароводяных подогревателей ГВС. В систему ГВС поступает водопроводная

41

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

(питьевая) вода после подогревателя. Подогреватели ГВС могут быть включены в соответствии с одной из трех схем (см. рис. 2.19).

Расход теплоты, передаваемой по водяному теплопроводу, при закрытой системе теплоснабжения

Q = G c (τ1 − τ2) , МВт (Гкал/ч).

(2.6)

Параллельная схема

При такой схеме расход сетевой воды на абонентском вводе определяется суммой расходов воды на отопление и горячее водоснабжение:

Gав = Go +Gгвс, т/ч.

(2.7)

Расход сетевой воды на отопление является постоянной величиной

иподдерживается на расчетном уровне регулятором расхода РР. Расход сетевой воды на горячее водоснабжение является резко переменной величиной. Регулятор РТ изменяет этот расход в соответствии с нагрузкой ГВС.

Недостатки схемы: при параллельном присоединении отопления

иГВС обратная сетевая вода, возвращаемая из отопительной установки

стемпературой порядка 40÷70 °С, не используется для подогрева холодной водопроводной воды, имеющей на вводе температуру порядка 5 °С, хотя теплом обратной воды после отопления можно покрыть зна-

чительную долю нагрузки ГВС, поскольку tгвс, подаваемой в систему горячего водоснабжения, обычно не превышает 55÷60 °С. При рассматриваемой схеме вся тепловая нагрузка ГВС удовлетворяется за счет тепла сетевой воды, поступающей в водоводяной подогреватель непосредственно из подающей линии тепловой сети. Поэтому получается завышенный расход воды в городских сетях. Это вызывает увеличение диаметров тепловых сетей и рост начальных затрат на их сооружение, а также увеличение расхода электрической энергии на перекачку теплоносителя (см. рис. 2.19).

Но независимое регулирование тепла на горячее водоснабжение исключает снижение расхода тепла на отопление при максимальных водоразборах. Поэтому параллельные присоединения подогревателей применяется при значительной доле тепловой нагрузки на горячее водо-

снабжение Qгmax / Q'0 ≥1,2 , а также в зданиях с небольшим суммарным

расходом тепла (до 230 кВт), когда простота приготовления горячей воды и затраты на оборудование экономически выгоднее перерасхода теплоносителя.

42

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

ВК ОП

ВК	Э
РТ РР
Из ВВ

		ВК				ВК
		ОП				ОП
	ВК	Э	Из ВВ	ВК		Э	Из ВВ
	К			К	РТ
ПВ	РТ РР					РР
					ПВ
			ПН				ПН

а б в

Рис. 2.19. Схемы подключения систем отопления и горячего водоснабжения к тепловым сетям: а – параллельная схема включения установки горячего водоснабжения и отопительной установки по зависимой схеме со струйным смешением; б – смешанная двухступенчатая схема; в – последовательная двухступенчатая схема

Двухступенчатая смешанная схема

Особенностью схемы (см. рис. 2.19, б) является двухступенчатый подогрев воды для ГВС. В нижней ступени подогрева (ПН) холодная вода предварительно подогревается за счет тепла воды, возвращаемой из отопительной системы, благодаря чему уменьшается тепловая производительность подогревателя верхней ступени (ПВ) и снижается расход сетевой воды на горячее водоснабжение.

ПН включен последовательно, а ПВ – параллельно по отношению к отопительной системе.

Преимуществом двухступенчатой смешанной схемы по сравнению с параллельной схемой является меньший расчетный расход сетевой воды благодаря частичному удовлетворению нагрузки ГВС за счет тепла воды, возвращаемой из системы отопления.

При отсутствии аккумуляторов горячей воды расход сетевой воды на ГВС при смешанной схеме, так же как и при параллельной схеме, должен рассчитываться по максимальной нагрузке ГВС.

Двухступенчатая последовательная схема

Эта схема (см. рис. 2.19, в) разработана совместно ВТИ, МЭИ и Теплосетью Мосэнерго. Одним из методов выравнивания тепловой нагрузки жилых зданий без установки аккумуляторов горячей воды является применение связанного регулирования. В этом случае с помощью РР поддерживается постоянный расход сетевой воды на удовлетворение суммарной тепловой нагрузки отопления и горячего водоснабжения. В качестве теплового аккумулятора используется строительная конст-

43

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

рукция отапливаемого здания. В период повышенной нагрузки ГВС уменьшается отдача тепла на отопление. Недополученное системой отопления тепло компенсируется в период малых нагрузок ГВС. В том случае, когда после нижней ступени температура подогретой водопроводной воды достаточна для удовлетворения потребителей ГВС, подогрев ее в верхней ступени не производится. При этом режиме сетевая вода в подогреватель ПВ не поступает, а весь поток воды из подающей линии сети проходит через РР.

Если температура водопроводной воды после ПН ниже требуемой, РТ открывает клапан, на ПВ ответвляется часть воды, поступающей на абонентский ввод из подающей линии тепловой сети.

При любом положении РТ расход сетевой воды на абонентском вводе остается практически постоянным. Это обеспечивается РР, поддерживающим практически постоянный перепад давлений в сопле элеватора, через которое проходит весь расход сетевой воды, поступающей на абонентский ввод. При увеличении расхода воды через ПВ РР прикрывается,

апри снижении расхода сетевой воды через ПВ РР открывается.

Вчасы максимальной нагрузки ГВС часть сетевой воды или вся сетевая вода пропускается через ПВ. Так как в ПВ температура сетевой воды снижается, то снижается также температура воды, поступающей

вэлеватор, и в результате уменьшается отдача тепла на отопление здания. Тепло, недоданное на отопление в период большой нагрузки ГВС, компенсируется в периоды малой нагрузки ГВС, когда в элеватор поступает поток воды повышенной температуры.

Влетний период, когда отопительная система отключена, ПВ и ПН включаются помимо отопительной системы (с помощью специальной перемычки, не показанной на схеме).

Преимущество двухступенчатой последовательной схемы по сравнению с двухступенчатой смешанной схемой заключается в выравнивании суточного графика тепловой нагрузки и лучшем использовании теплоносителя, что приводит к дополнительному снижению расхода воды

всети.

Недостатком двухступенчатой последовательной схемы по сравнению с двухступенчатой смешанной схемой является усложнение регулирования ЦТП или абонентских вводов, т.к. приходится проводить дополнительное местное регулирование у абонентов, у которых отношение нагрузки ГВС к отоплению отличается от типового отношения нагрузок, по которому ведется центральное регулирование.

Для качественного теплоснабжения всех потребителей в районах с разнородной тепловой нагрузкой одного центрального регулирования недостаточно. Необходимо в дополнение к центральному регулирова-

44

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

нию осуществлять местное регулирование всех видов тепловой нагрузки. Выбор импульса для местных регулирующих устройств зависит от типа установок.

В качестве импульса в установках ГВС обычно используют температуру воды в подающей линии системы ГВС. В вентиляционных установках – температуру нагретого воздуха после калориферов. При местном регулировании отопительных установок целесообразно использовать в качестве импульса температуру воздуха в отапливаемых помещениях.

2.7. Паровые системы теплоснабжения

Система пароснабжения предназначена для отпуска пара на технологические нужды и в отдельных случаях для паровых систем отопления корпусов, калориферов и подогрева горячей воды.

Существует два вида систем пароснабжения:

1.Система пароснабжения с возвратом конденсата.

2.Система пароснабжения без возврата конденсата.

2.7.1.Система пароснабжения с возвратом конденсата

Процент возврата конденсата колеблется от 90 до 30 %. Низкий процент возврата конденсата обусловлен загрязнением конденсата на производстве. Для каждого предприятия источник теплоснабжения устанавливает норму возврата.

Расход теплоты, передаваемой по паропроводу, при неполном возврате конденсата

Q = Gп(hп −c τх) −Gк c (τк − τх) , МВт (Гкал/ч),

(2.8)

где Gп, Gк – соответственно расходы пара и возвращаемого на источник конденсата, кг/с (кг/ч);

с – теплоемкость воды кДж/(кг · °С) (ккал/(кг · °С)); hп – энтальпия пара, кДж/кг (ккал/кг);

tк, tх – соответственно температуры конденсата и исходной холодной воды, °С.

На рис. 2.20 представлена упрощенная схема системы пароснабжения с возвратом конденсата.

P1

РК,	P2	Производ
ТЭЦ		ство

Конденсатопровод

Рис. 2.20. Система пароснабжения с возвратом конденсата

45

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

На рис. 2.21 представлена схема включения конденсатора и конденсатоотводчика.

Пар

Dп i

G1, t1	п	G1, t2

Пролетный

пар

ко

Dк iк

Рис. 2.21. Схема включения конденсатора

Расход пара в конденсатор определяется по уравнению теплового баланса конденсатора

	Dп =	Qп	, кг/ч,	(2.9)
		( iп −iк )ηконд

где Qп – количество тепла выделяющееся при конденсации пара, МВт (Гкал/ч);

iп, iк – энтальпии пара на входе в конденсатор и конденсата на выходе из него, кДж/кг (ккал/кг);

ηконд – КПД конденсатора.

Всостав теплоэнергетического хозяйства предприятия дополнительно входят:

– оборудование для сбора конденсата от технологических установок (конденсатоотводчики, конденсатосборники);

– конденсатные подстанции (цеховые, групповые, центральные). Конденсат с установок в конденсатосборники поступает самоте-

ком. Центральные конденсатные подстанции предназначены для возврата конденсата на источник. После конденсатосборников и конденсатных подстанций применяют напорные конденсатопроводы.

Всостав конденсатного хозяйства входят конденсатные насосы, баки, оборудование для очистки конденсата от загрязнения, пробоотборники.

Температура возвращаемого конденсата составляет 70÷95 °С. Как правило, на предприятии устанавливаются конденсатосборники закрытого типа под небольшим давлением. Отопительные установки присоединяются к паропроводам, как по зависимым, так и по независимым

46

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

схемам. Установки горячего водоснабжения присоединяются главным образом по независимой схеме через подогреватели поверхностного

исмешивающего типов.

Всистемах с возвратом конденсата регулирование расхода пара осуществляется автоматически регуляторами типа РТ или РР. Конденсатоотводчики, конденсатосборники и конденсатные насосы после отопительных систем и горячего водоснабжения устанавливаются перед отводом конденсата из абонентского узла ввода. На вентиляционных

итехнологических агрегатах конденсатоотводчики устанавливаются либо после каждой установки, либо после группы установок.

Возвращают конденсат по единому конденсатопроводу, диаметр которого в 3–5 раз меньше диаметра подводящего паропровода. Если давление конденсата недостаточно для возвращения на тепловую станцию, то после конденсатосборника организуется откачка конденсата насосами по напорным конденсатопроводам. На рис. 2.22 показана однотрубная паровая система с возвратом конденсата.

			Р
ОП	ОП		А
		РТ	РТ
РК	ПСО		ПГВ	ВВ	ТА
1
2

КО	КО	КО	КО
КС	КС	КС	КС
Н	Н	Н	Н

а б в г

Рис. 2.22. Однотрубная паровая система с возвратом конденсата. Схемы при-

соединений: а – отопления по зависимой схеме; б – отопления по независимой схеме; в – горячего водоснабжения; г – технологических аппаратов

2.7.2. Система пароснабжения без возврата конденсата

Как правило, такая система (см. рис. 2.23) применяется в тех случаях, когда конденсат загрязнен органическими соединениями и на предприятии не очищается, а также в случае, если предприятие удалено от

47

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

источника и становится невыгодной система возврата конденсата при относительно небольшом потреблении пара. В этом случае предприятие оплачивает подготовку воды на источнике.

Системы без возврата конденсата (рис. 2.23) в отопительновентиляционной технике и горячем водоснабжении жилых домов и на промышленных предприятиях применяются редко. Потребители тепла в таких системах присоединяются непосредственно по зависимой схеме. Образующийся конденсат из отопительных приборов охлаждается до необходимой температуры хозяйственно-питьевой водой и целиком используется на горячее водоснабжение.

		Р	А	А
			ОП
	ОП
ГВС			ГВС	ВВ
Э		ВВ		ГВС
				СП
				ВВ

а

б

в

Рис. 2.23. Однотрубная паровая система без возврата конденсата: а – водяного отопления и горячего водоснабжения; б – парового отопления и горячего водоснабжения; в – горячего водоснабжения

Количество трубопроводов в паровых системах теплоснабжения зависит от характера работы предприятия, его мощности и назначения. Одни паропроводы рассчитываются на средние расходы пара, другие, резервные паропроводы, – на дополнительную подачу пара при максимальных нагрузках предприятия, например, при переходе с зимнего на летний режим работы предприятия. Многотрубные паропроводы используются также для раздельной подачи пара различных параметров.

Возврат конденсата оказывает большое влияние на экономику и организацию непрерывного теплоснабжения, т. к. перебои возвращаемого конденсата вынуждают иногда сокращать отпуск тепла с ТЭЦ.

48

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

3.СИСТЕМЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

3.1.Классификация систем горячего водоснабжения

Система горячего водоснабжения (ГВС) состоит из источника приготовления горячей воды, трубопроводов, по которым вода от источника поступает к водоразборным приборам потребителей, и приспособлений для регулирования параметров и контроля расхода теплоносителя.

Системы отличаются большим разнообразием, поэтому их классификация производится по многим признакам.

По месту расположения источника системы ГВС делятся на цен-

трализованные и децентрализованные.

Децентрализованные системы обеспечиваются горячей водой от местных источников, размещенных в непосредственной близости от водоразборных приборов.

В централизованных системах горячая вода поступает к большой группе потребителей из внешних тепловых сетей от ТЭЦ и районных котельных или от собственных котельных. На промышленных предприятиях горячее водоснабжение может быть организовано от различных установок по использованию вторичных энергоресурсов. Централизованное горячее водоснабжение от внешних водяных тепловых сетей может быть двух видов:

–с непосредственным водоразбором из тепловой сети (открытые системы теплоснабжения);

–с нагревом местной водопроводной воды в подогревателях (закрытые системы).

Централизованное горячее водоснабжение от паровых тепловых сетей может обеспечиваться двумя способами: нагревом водопроводной воды в пароводяных подогревателях и смешением водопроводной воды

спаром.

Различают системы горячего водоснабжения: жилых зданий, общественных и производственных зданий.

Суточная неравномерность горячего водоснабжения жилых домов существенно отличается от неравномерности общественнопроизводственного потребления горячей воды.

По прокладке трубопроводов от местного теплового пункта до водоразборных приборов различают местные системы с верхней и нижней

разводкой, тупиковые и с циркуляцией.

По способу циркуляции горячей воды системы бывают с естест-

венной и принудительной (насосной) циркуляцией.

49

Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. – 2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

По месту аккумулирования горячей воды различают системы: с индивидуальным аккумулированием в МТП, с групповым аккумулированием в ЦТП или в водогрейных котлах местных котельных, с центральным аккумулированием у источника тепла.

3.2. Централизованные системы горячего водоснабжения

Отличительной чертой централизованного горячего водоснабжения является непрерывное поступление горячей воды к водоразборным приборам. В современных системах теплоснабжения наибольшее распространение получило приготовление горячей воды в местных или центральных тепловых пунктах, из которых вода поступает в системы горячего водоснабжения.

Горячее водоснабжение от МТП организуется главным образом при районном или квартальном теплоснабжении. Схемы местных систем горячего водоснабжения отличаются большим разнообразием и зависят от назначения и размеров здания, характера изменения тепловой нагрузки и многих других факторов.

В банно-прачечных предприятиях с постоянным и большим водоразбором распространены наиболее простые и дешевые тупиковые схемы с верхней разводкой и аккумулятором (рис. 3.1).

				3
	t1		РТ
	t2		2	4
	t3	1

Рис. 3.1. Тупиковая схема горячего водоснабжения с верхней разводкой и ба-

ком-аккумулятором: 1 – водопроводная вода; 2 – секционный подогреватель; 3 – верхний бак-аккумулятор с поплавковым краном; 4 – подача к водоразборным приборам; РТ – регулятор температуры

Горячая вода в таких системах может приготовляться заранее, до начала водоразбора. Большой запас воды в аккумуляторе позволяет сохранять высокую температуру даже при продолжительных перерывах потребления воды. Такие схемы используют также в небольших жилых малоэтажных домах с периодическим водоразбором.

В больших жилых зданиях с неравномерным потреблением горячей воды и без аккумулирования тупиковая разводка недопустима, т. к. продолжительное прекращение водоразбора приводит к значительному остыванию воды и необходимости ее слива. Остывание воды в разводя-

50