При подземной прокладке трассы в проходных коллекторах резерв допускается не предусматривать.
При надземной прокладке резервирование предусматривается только при tнр<-40 · С для диаметров >1200мм в размере не менее 70%. Кроме того СНиПом предусматривается резервирование (100%) для отдельных типов зданий, для которых по технологии запрещен перепад в подаче теплоты. В этом случае предусматривается либо 2 самостоятельных ввода в здание от различных теплотрасс, либи сетный резервный источник теплоты (например эл. котел).
Аварийная зависимость тепловых сетей растет для крупных систем теплоснабжения.
В крупных системах в основном применяются 2 схемы:
Тупиковая
Кольцевая
В кольцевых сетях используют несколько источников теплоты на одну сеть. Расчет кольцевых сетей выполняется только на ЭВМ при использовании законов Кирхгофа.
Резервирование перемычками в таких сетях можно не применять.
Если сеть А-т как кольцевая, то все задвижки открыты и потоки воды распределяются пропорционально сопротивлениям и тепловым нагрузкам, так как А-а таких сетей очень сложная. На практике источники отсекают друг от друга, закрыв разделительные задвижки (1). В этом случае сеть А-т как тупиковая. При аварийных ситуациях разделительные задвижки открывают, перебрасывается часть теплоты от первого источника к другому. За счет устройства резервных перемычек (2 способ) .
За счет устройства 1 го источника с резервируемыми перемычками в небольших Н.n. (тупиковая схема).
Диаметры резервной перемычки принимают с запасом по расчету, чтобы обеспечить минимально необходимую подачу теплоты в зону А.
Резервирование путем прокладки резервного трубопровода применяется в том случае, когда источник располагается в отдалении от потребителя. В этом случае головной участок сети прокладывается «трехтрубной».
Два трубопровода – А-m на подачу 1-Н на обратку. В аварийном режиме при выходе из строя первого трубопровода подача тепла осуществляется по линиям оставшихся.
Принципиальная схема тепловой сети.
Принципиально состоит из магистральных и разводящихся трубопроводов. На этих трубопроводах размещают специальные сооружения, такие как узлы теплофикационные (УТ), камерами для размещения компенсаторов, понизительных и повысительных подстанций.
В УТ размещаются отключающиеся и секционирующие задвижки, устройства для удаления воздуха и сброса воды, сальниковые компенсаторы. В камере компенсаторов размещают только сальниковые компенсаторы, возможно размещение оборудования для удаления воздуха и сброса воды.
Присоединение м/районов и жилых кварталов осуществляется через ЦТП.
Крупные здания могут присоединяться к тепловым сетям через ЦТП. Присоединение потребителей с нагрузкой менее 4-х мвт. к тепловым сетям запрещено. По СниПу тепловые сети должны быть 2-х трубными. Применение 3-х и 4-х трубных систем допускается при ТЭО. Присоединение потребителей к тепловым сетям должно быть в основном зависимым. Независимые присоединения допускаются для зданий 12-эт., и в зависимости от пьезометра.
Присоединение систем ГВ в основном закрытая.
Определение расчетных расходов воды
Расчетные расходы воды определяются по СниПу отдельно по каждому виду тепловой нагрузки.
о = Qo / T1р – T2р {мВт}, т/ч
в = Qв / T1р – T2р {мВт}, т/ч
Расход на Г.В зависит от типа системы – открытая или закрытая.
- Закрытая
Расход צ- зависит от схемы включения подогревателей в ИТП или ЦТП. При расчете определяется 2 расхода:
- Средний
- Максимальный
а) Параллельная схема присоединения подогревателей
гв.з ср = Q гв.з ср / T1п – T2,гв {мВт}, т/ч
Т1п – Принимается по справочнику (70 · С)
Т2,гв – температура воды на выходе из подогревателя горячей воды (30 · С по СниПу)
Средний расход на нужды горячего водоснабжения находят при tнп. Максимальный расход определяется аналогично.
Задачи гидравлического расчета тепловых сетей
Гидравлический расчет является одним из важнейших этапов проектирования и эксплуатации тепловых сетей.
При проектировании тепловых сетей в прямую задачу гидравлического расчета входит:
1. Определение диаметров трубопроводов;
2. Определение потерь давления на участках;
3. Определение давления в различных точках;
4. Увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах.
В некоторых случаях (при эксплуатации тепловых сетей) может решаться обратная задача, т.е. определение пропускной способности трубопроводов при известном диаметре или потерях давления участка.
В результате после гидравлического расчета тепловой сети могут быть решены следующие задачи:
1. Определение капитальных вложений;
2. Подбор циркуляционных и подпиточных насосов;
3. Выбор схем присоединения абонентов;
4. Выбор регулирования абонентских вводов;
5. Разработка режима эксплуатации.
Для проведения гидравлического расчета должны быть заданы схема и профиль тепловой сети, указаны размещения источника и потребителей и расчетные тепловые нагрузки.
Схема тепловой сети определяется размещением источника теплоты (ТЭЦ или котельной) по отношению к району теплопотребления, характером тепловой нагрузки и видом теплоносителя (рис. 5.1 ).
Основные принципы, которыми следует руководиться при выборе схемы тепловой сети – это надежность и экономичность.
Экономичность тепловой сети определяется по - среднее удельное падение давления по длине. = f (стоимости сети, расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя, теплопотерь трубопроводов и т.д.)
Удельные потери давления на трение при гидравлических расчетах водяных тепловых сетей следует определять на основании технико-экономических расчетов.
Если технико-экономические расчеты не проводятся, то рекомендуется принимать:
Магистральные трубопроводы;
Ответвления.
Надежность тепловой сети – это способность непрерывной подачи теплоносителя к потребителю в необходимом количестве в течении всего года. Требования к надежности тепловой сети возрастают с понижением расчетной температуры наружного воздуха и увеличением диаметров трубопроводов. В СНиПе для различных t нр и d тр указаны необходимость резервирования подачи теплоты и допускаемое снижение подачи от расчетного значения.
Аварийная уязвимость тепловой сети особенно заметно проявляется в крупных системах теплоснабжения при зависимом присоединении абонентов, поэтому при выборе схемы водяной тепловой сети вопросам надежности и резервирования теплоснабжения необходимо уделить особое внимание.
Водяные тепловые сети разделяются на магистрали и распределительные. К магистралям относятся трубопроводы, соединяющие источник с районами теплопотребления. Из магистралей теплоноситель поступает в распределительные сети и по ним через ЦТП и ИТП к абонентам. Непосредственное присоединение потребителей к магистралям тепловой сети допускать не следует, кроме крупных промышленных предприятий (с Q > 4 МВт ).
Рис. 5.1.
Принципиальная
схема тепловой
СК – секционирущая камера
В местах присоединения распределительных сетей к магистралям сооружают секционирующие камеры (СК), в которых размещают: секционирующие задвижки, задвижки распределительных сетей и т.д.
Секционирующие задвижки устанавливают на магистралях с 100 мм на 1000 м , 400 мм на 1500 м . Благодаря разделению магистральных сетей на секции уменьшаются потери воды из тепловой сети при аварии, т.к. место аварии локализуется секционными задвижками.
Принципиально существуют две схемы: тупиковая(радиальная) и кольцевая.
Рис. 5.2 . Принципиальные схемы тепловых сетей: а, в – тупиковые;
в – кольцевая; 1 – магистраль 1; 2 – магистраль 2;
3 – резервирующая перемычка
Тупиковая схема (рис. 5.2а, в ) более дешевая по начальным затратам, требует меньше металла и проста в эксплуатации. Однако менее надежна, т.к. при аварии на магистралях прекращается теплоснабжение абонентов, присоединенных за местом аварии.
Кольцевая схема (рис. 5.2б ) более надежна и применяется в крупных системах теплоснабжения от нескольких источников.
Для увеличения надежности работы тупиковых схем применяют резервирующие перемычки (рис. 5.2в ).
6.1 Выбор системы теплоснабжения объекта производится на основании утвержденной в установленном порядке схемы теплоснабжения.
Принятая к разработке в проекте схема теплоснабжения должна обеспечивать:
безопасность и надежность теплоснабжения потребителей;
энергетическую эффективность теплоснабжения и потребления тепловой энергии;
нормативный уровень надежности, определяемый тремя критериями: вероятностью безотказной работы, готовностью (качеством) теплоснабжения и живучестью;
требования экологии;
безопасность эксплуатации.
6.2 Функционирование тепловых сетей и СЦТ в целом не должно приводить:
а) к концентрации, превышающей предельно допустимую, в процессе эксплуатации токсичных и вредных для населения, ремонтно-эксплуатационного персонала и окружающей среды веществ в тоннелях, каналах, камерах, помещениях и других сооружениях, в атмосфере, с учетом способности атмосферы к самоочищению в конкретном жилом квартале, микрорайоне, населенном пункте и т.д.;
б) к стойкому нарушению естественного (природного) теплового режима растительного покрова (травы, кустарников, деревьев), под которым прокладываются теплопроводы.
6.3 Тепловые сети, независимо от способа прокладки и системы теплоснабжения, не должны проходить по территории кладбищ, свалок, скотомогильников, мест захоронения радиоактивных отходов, полей орошения, полей фильтрации и других участков, представляющих опасность химического, биологического и радиоактивного загрязнения теплоносителя.
Технологические аппараты промышленных предприятий, от которых могут поступать в тепловые сети вредные вещества, должны присоединяться к тепловым сетям через водоподогреватель с дополнительным промежуточным циркуляционным контуром между таким аппаратом и водоподогревателем при обеспечении давления в промежуточном контуре меньше, чем в тепловой сети. При этом следует предусматривать установку пробоотборных точек для контроля вредных примесей.
Системы горячего водоснабжения потребителей к паровым сетям должны присоединяться через пароводяные подогреватели.
6.4 Безопасная эксплуатация тепловых сетей должна обеспечиваться путем разработки в проектах мер, исключающих:
возникновение напряжений в оборудовании и трубопроводах выше предельно допустимых;
возникновение перемещений, приводящих к потере устойчивости трубопроводов и оборудования;
изменения параметров теплоносителя, приводящие к выходу из строя (отказу, аварии) трубопроводов тепловых сетей и оборудования источника теплоснабжения, теплового пункта или потребителя;
несанкционированный контакт людей непосредственно с горячей водой или с горячими поверхностями трубопроводов (и оборудования) при температурах теплоносителя более 55 °С;
поступление теплоносителя в системы теплоснабжения с температурами выше определяемых нормами безопасности;
снижение при отказах СЦТ температуры воздуха в жилых и производственных помещениях потребителей второй и третьей категорий ниже допустимых величин (4.2);
слив сетевой воды в непредусмотренных проектом местах;
превышение уровня шума и вибрации относительно требований СН 2.2.4/2.1.8.562;
несоответствие параметрам и критериям, обозначенным в разделе "Безопасность и надежность теплоснабжения" утвержденной в установленном порядке схемы теплоснабжения.
6.5 Температура на поверхности теплоизоляционной конструкции теплопроводов, арматуры и оборудования должна соответствовать СП 61.13330 и не должна превышать:
при прокладке теплопроводов в подвалах зданий, технических подпольях, тоннелях и проходных каналах, 45 °С;
при надземной прокладке, в местах доступных для обслуживания, 55 °С.
6.6 Система теплоснабжения (открытая, закрытая, в том числе с отдельными сетями горячего водоснабжения, смешанная) выбирается на основании утвержденной в установленном порядке схемы теплоснабжения.
6.7 Непосредственный водоразбор сетевой воды у потребителей в закрытых системах теплоснабжения не допускается.
6.8 В открытых системах теплоснабжения подключение части потребителей горячего водоснабжения через водо-водяные теплообменники на тепловых пунктах абонентов (по закрытой системе) допускается как временное при условии обеспечения (сохранения) качества сетевой воды согласно требованиям действующих нормативных документов.
6.9 При использовании атомных источников теплоты должны проектироваться системы теплоснабжения, исключающие вероятность попадания радионуклидов от самого источника в сетевую воду, трубопроводы, оборудование СЦТ и в приемники теплоты потребителей.
6.10 В составе СЦТ должны предусматриваться:
аварийно-восстановительные службы (ABC), численность персонала и техническая оснащенность которых должны обеспечивать полное восстановление теплоснабжения при отказах на тепловых сетях в сроки, указанные в таблице 2;
Таблица 2
собственные ремонтно-эксплуатационные базы (РЭБ) - для районов тепловых сетей с объемом эксплуатации 1000 условных единиц и более. Численность персонала и техническая оснащенность РЭБ определяются с учетом состава оборудования, применяемых конструкций теплопроводов, тепловой изоляции и т.д.;
механические мастерские - для участков (цехов) тепловых сетей с объемом эксплуатации менее 1000 условных единиц;
единые ремонтно-эксплуатационные базы - для тепловых сетей, которые входят в состав подразделений тепловых электростанций, районных котельных или промышленных предприятий.
Схемы тепловых сетей
6.11 Водяные тепловые сети надлежит проектировать, как правило, двухтрубными, подающими одновременно теплоту на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды.
Многотрубные и однотрубные магистральные тепловые сети допускается применять при технико-экономическом обосновании.
Многотрубные распределительные тепловые сети следует прокладывать после центральных тепловых пунктов при наличии у потребителей системы централизованного горячего водоснабжения, а также при различных температурных графиках в системах отопления, вентиляции и технологических потребителей при независимом присоединении.
Тепловые сети, транспортирующие в открытых системах теплоснабжения сетевую воду в одном направлении, при надземной прокладке допускается проектировать в однотрубном исполнении при длине транзита до 5 км. При большей протяженности и отсутствии резервной подпитки СЦТ от других источников теплоты тепловые сети должны выполняться в два (или более) параллельных теплопровода.
Самостоятельные тепловые сети для присоединения технологических потребителей теплоты следует предусматривать, если качество и параметры теплоносителя отличаются от принятых в тепловых сетях.
6.12 Схема и конфигурация тепловых сетей должны обеспечивать теплоснабжение на уровне заданных показателей надежности путем:
применения наиболее прогрессивных конструкций и технических решений;
совместной работы нескольких источников теплоты;
прокладки резервных теплопроводов;
устройства перемычек между тепловыми сетями смежных тепловых районов.
6.13 Тепловые сети могут быть кольцевыми и тупиковыми, резервированными и нерезервированными.
Число и места размещения резервных трубопроводных соединений между смежными теплопроводами следует определять по критерию вероятности безотказной работы.
6.14 Системы отопления потребителей могут присоединяться к двухтрубным водяным тепловым сетям по независимой и зависимой схеме в соответствии с заданием на проектирование.
Как правило, по независимой схеме, предусматривающей установку в тепловых пунктах водоподогревателей, допускается присоединять, при обосновании, системы отопления и вентиляции зданий в 12 этажей и выше, а также других потребителей, если такое присоединение обусловлено гидравлическим режимом работы системы.
6.15 Горячая вода, поступающая к потребителю, должна отвечать требованиям технических регламентов, санитарных правил и нормативов, определяющих ее безопасность.
Качество подпиточной и сетевой воды для открытых систем теплоснабжения и качество воды горячего водоснабжения в закрытых системах должно удовлетворять требованиям к питьевой воде в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074.
Использование в закрытых системах теплоснабжения технической воды допускается при наличии термической деаэрации с температурой не менее 100 °С (деаэраторы атмосферного давления). Для открытых систем теплоснабжения деаэрация также должна производиться при температуре не менее 100 °С в соответствии с СанПиН 2.1.4.2496.
Другие требования, предъявляемые к качеству сетевой и подпиточной воды, приведены в приложении Б.
6.16 Установка для подпитки системы теплоснабжения на теплоисточнике должна обеспечивать подачу в тепловую сеть в рабочем режиме воду соответствующего качества и аварийную подпитку водой из систем хозяйственно-питьевого или производственного водопроводов .
Расход подпиточной воды в рабочем режиме должен компенсировать расчетные (нормируемые) потери сетевой воды в системе теплоснабжения.
Расчетные (нормируемые) потери сетевой воды в системе теплоснабжения включают расчетные технологические потери (затраты) сетевой воды и потери сетевой воды с нормативной утечкой из тепловой сети и систем теплопотребления.
Среднегодовая утечка теплоносителя (м/ч) из водяных тепловых сетей должна быть не более 0,25% среднегодового объема воды в тепловой сети и присоединенных системах теплоснабжения независимо от схемы присоединения (за исключением систем горячего водоснабжения, присоединенных через водоподогреватели). Сезонная норма утечки теплоносителя устанавливается в пределах среднегодового значения.
Технологические потери теплоносителя включают количество воды на наполнение трубопроводов и систем теплопотребления при их плановом ремонте и подключении новых участков сети и потребителей, промывку, дезинфекцию, проведение регламентных испытаний трубопроводов и оборудования тепловых сетей .
Для компенсации этих расчетных технологических потерь (затрат) сетевой воды необходима дополнительная производительность водоподготовительной установки и соответствующего оборудования (свыше 0,25% объема теплосети), которая зависит от интенсивности заполнения трубопроводов. Во избежание гидравлических ударов и лучшего удаления воздуха из трубопроводов максимальный часовой расход воды () при заполнении трубопроводов тепловой сети с условным диаметром () не должен превышать значений, приведенных в таблице 3. При этом скорость заполнения тепловой сети должна быть увязана с производительностью источника подпитки и может быть ниже указанных расходов .
Таблица 3 - Максимальный часовой расход воды при заполнении трубопроводов тепловой сети
В результате для закрытых систем теплоснабжения максимальный часовой расход подпиточной воды (, м/ч) составляет:
где - расход воды на заполнение наибольшего по диаметру секционированного участка тепловой сети, принимаемый по таблице 3, либо ниже при условии такого согласования;
Объем воды в системах теплоснабжения, м.
При отсутствии данных по фактическим объемам воды допускается принимать его равным 65 мна 1 МВт расчетной тепловой нагрузки при закрытой системе теплоснабжения, 70 мна 1 МВт - при открытой системе и 30 мна 1 МВт средней нагрузки - для отдельных сетей горячего водоснабжения.
В закрытых системах теплоснабжения на источниках теплоты мощностью 100 МВт и более следует предусматривать установку баков запаса химически обработанной и деаэрированной подпиточной воды вместимостью 3% объема воды в системе теплоснабжения.
Внутренняя поверхность баков должна быть защищена от коррозии, а вода в них - от аэрации, при этом должно обеспечиваться обновление воды в баках.
Число баков независимо от системы теплоснабжения принимается не менее двух по 50% рабочего объема каждый.
6.17 Для открытых систем теплоснабжения, а также при отдельных тепловых сетях на горячее водоснабжение с целью выравнивания суточного графика расхода воды (производительности ВПУ) на источниках теплоты должны предусматриваться баки-аккумуляторы химически обработанной и деаэрированной подпиточной воды по СанПиН 2.1.4.2496.
Расчетная вместимость баков-аккумуляторов должна быть равной десятикратной величине среднечасового расхода воды на горячее водоснабжение. Внутренняя поверхность баков должна быть защищена от коррозии, а вода в них - от аэрации, при этом должно предусматриваться непрерывное обновление воды в баках.
При расположении всех баков-аккумуляторов на источнике теплоты максимальный часовой расход подпиточной воды (, м/ч), подаваемой с источника, составляет
где - максимальный расход воды на горячее водоснабжение, м/ч.
6.18 При расположении части баков-аккумуляторов в районе теплоснабжения расход подпиточной воды, подаваемой с источника теплоты, может быть уменьшен до усредненного значения (, м/ч), равного
где - коэффициент, определяемый проектной организацией в зависимости от объема баков-аккумуляторов, установленных на источнике теплоты и вне его;
Усредненный расчетный расход воды на горячее водоснабжение.
При этом на источнике теплоты должны предусматриваться баки-аккумуляторы вместимостью не менее 25% общей расчетной вместимости баков.
6.19 Устанавливать баки-аккумуляторы горячей воды в жилых кварталах не допускается. Расстояние от баков-аккумуляторов горячей воды до границы жилых кварталов должно быть не менее 30 м. При этом на грунтах 1-го типа просадочности расстояние, кроме того, должно быть не менее 1,5 толщины слоя просадочного грунта.
6.20 Баки-аккумуляторы должны быть ограждены общим валом высотой не менее 0,5 м. Обвалованная территория должна вмещать рабочий объем воды в наибольшем баке и иметь отвод воды в дренажную сеть или систему дождевой канализации.
Для повышения эксплуатационной надежности баков-аккумуляторов следует также предусматривать устройство для защиты от лавинообразного разрушения.
При размещении баков-аккумуляторов вне территории источников теплоты следует предусматривать их ограждение высотой не менее 2,5 м для исключения доступа посторонних лиц к бакам.
6.21 Баки-аккумуляторы горячей воды у потребителей должны предусматриваться в системах горячего водоснабжения промышленных предприятий для выравнивания сменного графика потребления воды объектами, имеющими сосредоточенные кратковременные расходы воды на горячее водоснабжение.
Для объектов промышленных предприятий, имеющих отношение средней тепловой нагрузки на горячее водоснабжение к максимальной тепловой нагрузке на отопление меньше 0,2, баки-аккумуляторы не устанавливаются.
6.22 Для открытых и закрытых систем теплоснабжения должна предусматриваться дополнительно аварийная подпитка химически не обработанной и не деаэрированной водой, расход которой принимается в количестве 2% среднегодового объема воды в тепловой сети и присоединенных системах теплоснабжения независимо от схемы присоединения (за исключением систем горячего водоснабжения, присоединенных через водоподогреватели), если другое не предусмотрено проектными (эксплуатационными) решениями. При наличии нескольких отдельных тепловых сетей, отходящих от коллектора источника тепла, аварийную подпитку допускается определять только для одной наибольшей по объему тепловой сети. Для открытых систем теплоснабжения аварийная подпитка должна обеспечиваться только из систем хозяйственно-питьевого водоснабжения.
6.23 В СЦТ с теплопроводами любой протяженности от источника теплоты до районов теплопотребления допускается использование теплопроводов в качестве теплоаккумулирующих емкостей.
6.24 Для уменьшения потерь сетевой воды и соответственно теплоты при плановых или вынужденных опорожнениях теплопроводов допускается установка в тепловых сетях специальных баков-накопителей, вместимость которых определяется объемом теплопроводов между двумя секционирующими задвижками.
Надежность
6.25 Способность проектируемых и действующих источников теплоты, тепловых сетей и в целом СЦТ обеспечивать в течение заданного времени требуемые режимы, параметры и качество теплоснабжения (отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, а также технологических потребностей предприятий в паре и горячей воде) следует определять по трем показателям (критериям): вероятности безотказной работы , коэффициенту готовности , живучести [Ж].
Расчет показателей системы с учетом надежности должен производиться для каждого потребителя.
6.26 Минимально допустимые показатели вероятности безотказной работы следует принимать для:
источника теплоты 0,97;
тепловых сетей 0,9;
потребителя теплоты 0,99;
СЦТ в целом 0,9x0,97x0,99=0,86.
Заказчик вправе устанавливать в техническом задании на проектирование более высокие показатели.
6.27 Для обеспечения безотказности тепловых сетей следует определять:
предельно допустимую длину нерезервированных участков теплопроводов (тупиковых, радиальных, транзитных) до каждого потребителя или теплового пункта;
места размещения резервных трубопроводных связей между радиальными теплопроводами;
достаточность диаметров выбираемых при проектировании новых или реконструируемых существующих теплопроводов для обеспечения резервной подачи теплоты потребителям при отказах;
необходимость замены на конкретных участках конструкций тепловых сетей и теплопроводов на более надежные, а также обоснованность перехода на надземную или тоннельную прокладку;
очередность ремонтов и замен теплопроводов, частично или полностью утративших свой ресурс;
необходимость проведения работ по дополнительному утеплению зданий.
6.28 Готовность системы к исправной работе следует определять по числу часов ожидания готовности: источника теплоты, тепловых сетей, потребителей теплоты, а также - числу часов нерасчетных температур наружного воздуха в данной местности.
6.29 Минимально допустимый показатель готовности СЦТ к исправной работе принимается 0,97.
6.30 Для расчета показателя готовности следует определять (учитывать):
готовность СЦТ к отопительному сезону;
достаточность установленной тепловой мощности источника теплоты для обеспечения исправного функционирования СЦТ при нерасчетных похолоданиях;
способность тепловых сетей обеспечить исправное функционирование СЦТ при нерасчетных похолоданиях;
организационные и технические меры, необходимые для обеспечения исправного функционирования СЦТ на уровне заданной готовности;
максимально допустимое число часов готовности для источника теплоты;
температуру наружного воздуха, при которой обеспечивается заданная внутренняя температура воздуха.
Резервирование
6.31 Следует предусматривать следующие способы резервирования:
организацию совместной работы нескольких источников теплоты на единую систему транспортирования теплоты;
резервирование тепловых сетей смежных районов;
устройство резервных насосных и трубопроводных связей;
установку баков-аккумуляторов.
При подземной прокладке тепловых сетей в непроходных каналах и бесканальной прокладке величина подачи теплоты (%) для обеспечения внутренней температуры воздуха в отапливаемых помещениях не ниже 12 °С в течение ремонтно-восстановительного периода после отказа должна приниматься по таблице 4.
Таблица 4
|
Диаметр труб тепловых сетей, мм |
Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления , °C |
||||
|
Допускаемое снижение подачи теплоты, %, до |
|||||
6.32 Участки надземной прокладки протяженностью до 5 км допускается не резервировать, кроме трубопроводов диаметром более 1200 мм в районах с расчетными температурами воздуха для проектирования отопления ниже минус 40 °С.
Резервирование подачи теплоты по тепловым сетям, прокладываемым в тоннелях и проходных каналах, допускается не предусматривать.
6.33 Для потребителей первой категории допускается предусматривать местные резервные источники теплоты (стационарные или передвижные) при отсутствии возможности резервирования от нескольких независимых источников тепла или тепловых сетей.
6.34 Для резервирования теплоснабжения промышленных предприятий допускается предусматривать местные источники теплоты.
Живучесть
6.35 Минимальная подача теплоты по теплопроводам, расположенным в неотапливаемых помещениях и снаружи, в подъездах, лестничных клетках, на чердаках и т.п., должна быть достаточной для поддержания температуры воды в течение всего ремонтно-восстановительного периода после отказа не ниже 3 °С.
6.36 В проектах должны быть разработаны мероприятия по обеспечению живучести элементов систем теплоснабжения, находящихся в зонах возможных воздействий отрицательных температур, в том числе:
организация локальной циркуляции сетевой воды в тепловых сетях до и после ДТП;
спуск сетевой воды из систем теплоиспользования у потребителей, распределительных тепловых сетей, транзитных и магистральных теплопроводов;
прогрев и заполнение тепловых сетей и систем теплоиспользования потребителей во время и после окончания ремонтно-восстановительных работ;
проверка прочности элементов тепловых сетей на достаточность запаса прочности оборудования и компенсирующих устройств;
обеспечение необходимого пригруза бесканально проложенных теплопроводов при возможных затоплениях;
временное использование, при возможности, передвижных источников теплоты.
Сбор и возврат конденсата
6.37 Системы сбора и возврата конденсата источнику теплоты следует предусматривать закрытыми, при этом избыточное давление в сборных баках конденсата должно быть не менее 0,005 МПа.
Открытые системы сбора и возврата конденсата допускается предусматривать при количестве возвращаемого конденсата менее 10 т/ч и расстоянии до источника теплоты до 0,5 км.
6.38 Возврат конденсата от конденсатоотводчиков по общей сети допускается применять при разнице в давлении пара перед конденсатоотводчиками не более 0,3 МПа.
При возврате конденсата насосами число насосов, подающих конденсат в общую сеть, не ограничивается.
Параллельная работа насосов и конденсатоотводчиков, отводящих конденсат от потребителей пара на общую конденсатную сеть, не допускается.
6.39 Напорные конденсатопроводы следует рассчитывать по максимальному часовому расходу конденсата, исходя из условий работы трубопроводов полным сечением при всех режимах возврата конденсата и предохранения их от опорожнения при перерывах в подаче конденсата. Давление в сети конденсатопроводов при всех режимах должно приниматься избыточным.
Конденсатопроводы от конденсатоотводчиков до сборных баков конденсата следует рассчитывать с учетом образования пароводяной смеси.
6.40 Удельные потери давления на трение в конденсатопроводах после насосов надлежит принимать не более 100 Па/м при эквивалентной шероховатости внутренней поверхности конденсатопроводов 0,001 м.
6.41 Вместимость сборных баков конденсата, устанавливаемых в тепловых сетях, на тепловых пунктах потребителей должна приниматься не менее 10-минутного максимального расхода конденсата. Число баков при круглогодичной работе следует принимать не менее двух, вместимостью по 50% каждый. При сезонной работе и менее 3 мес в году, а также при максимальном расходе конденсата до 5 т/ч допускается установка одного бака.
При контроле качества конденсата число баков следует принимать, как правило, не менее трех с вместимостью каждого, обеспечивающей по времени проведение анализа конденсата по всем необходимым показателям, но не менее 30-минутного максимального поступления конденсата.
6.42 Подача (производительность) насосов для перекачки конденсата должна определяться по максимальному часовому расходу конденсата.
Напор насоса должен определяться по величине потери давления в конденсатопроводе с учетом высоты подъема конденсата от насосной до сборного бака и величины избыточного давления в сборных баках.
Напор насосов, подающих конденсат в общую сеть, должен определяться с учетом условий их параллельной работы при всех режимах возврата конденсата.
Число насосов в каждой насосной следует принимать не менее двух, один из которых является резервным.
6.43 Постоянный и аварийный сбросы конденсата в системы дождевой или бытовой канализации допускаются после охлаждения его до температуры 40 °С. При сбросе в систему производственной канализации с постоянными стоками конденсат допускается не охлаждать.
6.44 Возвращаемый от потребителей к источнику теплоты конденсат должен отвечать требованиям правил технической эксплуатации электрических станций и сетей.
Температура возвращаемого конденсата для открытых и закрытых систем не нормируется.
6.45 В системах сбора и возврата конденсата следует предусматривать использование его теплоты для собственных нужд предприятия.
I Курс лекций за первое полугодие
Источники и системы теплоснабжения предприятий
Системы теплоснабжения производственных предприятий
Виды тепловых нагрузок
Классификация систем теплоснабжения
По виду теплоносителя (паровые системы и водяные системы);
По способу отпуска теплоты потребителю ;(для отопления : зависимые и независимые ; для горячего теплоснабжения: закрытые и открытые )
По числу параллельно идущих теплопроводов;
По числу ступеней присоединения.
4. Схемы тепловых сетей (Тупиковая, Радиальная, Кольцевая)
5. Паровые системы теплоснабжения (ПСТ).
6. Оборудование тепловых сетей
Системы теплоснабжения предприятий (СТСПП)
- это комплекс устройств по выработке, транспортированию и обеспечению потребителей необходимым количеством теплоты требуемых параметров.
Система теплоснабжения (рис. 1) включает в себя:
1. Источник (ТЭЦ, котельная);
2. Магистральные сети (тепловые);
3. Распределительные сети (тепловые);
4. Потребители тепла (промышленные потребители,
Жилые и общественные объекты ЖКХ);
5. Абонентский ввод (тепловой узел, местный тепловой пункт МТП, элеваторный узел);
6. Центральный тепловой пункт ЦТП.
Рис.1. Система теплоснабжения.
Виды тепловых нагрузок:
Потребление тепловых нагрузок:
отопление (нагрузка на отопление);
вентиляцию (тепло в калорифере (теплообменнике);
горячее водоснабжение;
технологические нужды п.п.
Тепловые нагрузки различают:
сезонные (отопление, вентиляция);
круглогодичные (горячее водоснабжение, технологические нужды).
по схеме подачи тепла потребителю;
по виду теплоносителя;
по способу отпуска теплоты потребителю ;
по числу параллельно идущих теплопроводов;
по числу ступеней присоединения.
Децентрализованные – источник тепла на месте потребления. В этом случае отсутствуют тепловые сети; применяются в районах с малой концентрацией тепловой нагрузки, когда небольшие здания расположены на неплотно застраиваемых участках, а также при технико-экономических обоснованиях.
Централизованные – источник теплоснабжения (ТЭЦ или котельная) располагаются на значительном расстоянии от потребителей теплоты. Поэтому каждая СТС состоит из трех звеньев (источник теплоты – тепловые сети – местные системы теплоснабжения). Местные СТС – тепловые подстанции и теплоприемники.
Централизованные системы отопления имеют преимущества перед децентрализованными, и в настоящее время Ц C Т определяют ведущую роль в развитии теплоснабжения крупных городов и промышленных предприятий. В г. Петрозаводске ТЭЦ введена в строй в 1977 году.
2. По виду теплоносителя:
Паровые системы (теплоноситель – водяной пар);
Водяные системы (теплоноситель – горячая вода).
Горячая вода используется для удовлетворения нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Водяной пар используется на предприятиях для технологических нужд (редко используют перегретую воду). При требуемой температуре теплоносителя у потребителя до 150˚С используют горячую воду , а при более высоких параметрах – водяной пар. К теплоносителям предъявляют специальные требования:
а. санитарно – гигиенические (в помещениях ЖКС температура нагреваемых приборов не допускается выше 90˚С, в промышленных цехах она может быть и выше);
Б. технико – экономические (стоимость материала, монтажа и эксплуатации должна быть оптимальной);
В. эксплуатационные (теплоноситель должен обладать качествами, которые позволяли бы производить централизованную регулировку теплоотдачи систем потребления).
Сравнительная характеристика воды и пара как теплоносителя:
Преимущества воды: диапазон изменения температур в широких пределах (от 25˚до 150˚С); возможность транспортирования на большие расстояния без уменьшения ее теплового потенциала (15-20 км); возможность централизованного регулирования температуры теплоносителя на источнике; простота присоединения местных систем к тепловым сетям.
Недостатки воды: требуется значительный расход электроэнергии на работу насосов по перекачке тепла; температура теплоносителя может быть меньше заданной.
Преимущества пара: применяют как для тепловых потребителей, так и для силовых и технологических нужд; быстрый прогрев и остывание системы, что ценно для помещений, где периодически требуется отопление; в паровых системах можно не учитывать гидростатическое давление по причине низкой объемной массы (в 1650 раз меньше объема воды). Паровые системы могут применяться в гористой местности и в многоэтажных зданиях; отсутствие расхода электроэнергии на транспортировку пара (без насосов); простота начальной регулировки вследствие саморегулировки пара.
Недостатки пара: при транспортировке на значительные расстояния имеют место большие потери температуры и давления, поэтому радиус паровых систем всего 6-15 км, а водяных – от 30 до 60 км. Срок службы паровых систем значительно ниже, чем водяных из-за коррозии труб.
Для отопления – схемы подключения ТС: зависимые и независимые;
Для горячего теплоснабжения – схемы подключения ТС: закрытые и открытые.
Зависимая схема подключения – когда вода из теплосети непосредственно поступает в нагревательные приборы местной отопительной системы (МОС).
Независимая схема подключения – когда имеется два раздельных контура (первичный – вода, циркулирующая в тепловой сети, и вторичный – собственный контур дома , вода, циркулирующая в МОС), при этом, вода из теплосети через теплообменник отдает тепло воде собственного контура. Вода из ТС доходит только до тепловой подстанции МОС (тепловая подстанция – это ЦТП или МТП), где в подогревателях (теплообменниках ТА) нагревают воду, которая циркулирует в МОС. В этом случае имеет место два теплоносителя: греющий (вода из ТС) и нагреваемый (вода в МОС). Давление первичного контура никак не передается на давление вторичного, который работает за счет собственного циркуляционного насоса.
Открытый водоразбор – напрямую из тепловой сети. Закрытый водоразбор – через теплообменник вода из ТС нагревает воду питьевого водопровода.
Оборудование тепловой подстанции при зависимой схеме проще и дешевле, чем при независимой, однако, необходимо учитывать, что в зависимых схемах давление передается из тепловой сети в МОС, которая выдерживает давление до 6-10 атм. в зависимости от типа нагревательных приборов. Пример : чугунные радиаторы выдерживают 6 атм.
Схемы присоединения систем отопления к тепловым сетям:
Т
1
– подающий теплопровод ТС,
-1-1
Т
2
– обратный трубопровод ТС,
1 – арматура отключающего устройства.
Рис. 2. Зависимая схема без смешения
Температура в подающем трубопроводе ТС не превышает предела, установленного санитарными нормами для приборов местных систем. Это возможно в случае малого источника тепла, когда котельная вырабатывает теплоноситель параметрами 95˚-70˚С или в системе отопления промышленных зданий
t
? 100˚ С, но она допустима.
Зависимая схема с элеваторным смешением (рис. 3).
? 130˚С ? 90-95˚С
70˚С?
Рис. 3. Зависимая схема с элеваторным смешением Рис. 4. Элеватор
Вода из подающего трубопровода Т
1
с
t
= 130˚
C
поступает в элеватор (рис. 4), через патрубок к элеватору подсасывается вода из обратной местной сети Т
2
t
=70˚
C
. Благодаря соплу, которое встроено в элеватор, и по принципу инжекции, происходит смешение
t
= 130˚
C
и
t
=70˚
C
, смешанная вода
t
= 90˚С поступает в нагревательные приборы. Элеваторы рассчитываются, и подбирается диаметр сопла. У нас в стране большинство вводов в здания снабжено элеваторами там, где по теплосетям транспортируют перегретую воду. Необходимо учитывать, что для работы элеватора требуется напор на воде 15 м водного столба.
Зависимая схема с насосным смешением (рис. 5).
В случае недостаточного напора ставят
Центробежный насос на перемычке между
90˚С ? 70˚С ? подающим и обратным трубопроводом и он
Как элеватор подмешивает к подающей воде
Обратную охлажденную воду. Но насос
Дорогостоящее оборудование.
130˚С? Существует схема и с элеватором и с насосом.
Рис. 5. Зависимая схема с насосным смешением
Независимая схема (с теплообменником) (рис.6).
езависимая схема делит МОС на два контура, не допуская колебаний давлений. Оба контура гидравлически изолированы и независимы друг от друга. В данной схеме легко учитывать потребность в тепле , регулировать подачу тепла, т.е. устранять проблему перетопа, а, следовательно, экономить.1. Местная отопительная система;
2. Циркуляционный насос;
3. Теплообменник;
4. Расширенный бак;
5. Отключающая арматура.
Рис. 6. Независимая схема (с теплообменником)
Схемы подключения ГВС к тепловым сетям.
В закрытых системах теплоснабжения теплоноситель полностью возвращается к
Закрытые схемы различают одноступенчатые и многоступенчатые. Выбор схемы зависит от соотношения расхода тепла на отопление и ГВС. Выбор схемы присоединения производится на основании расчета.
В открытых системах ГВС используют не только теплоту, подводимую
Схемы присоединения систем горячего водоснабжения зданий к тепловым сетям.
Одноступенчатые схемы (рис. 7, 8):
Один теплообменник и нагрев на ГВС происходит перед МОС).
Рис. 7. Одноступенчатая предвключенная
?
Рис. 8. Одноступенчатая параллельная
Т = 55-60˚С
Т = 30˚С Т = 5˚С
Рис. 9. Последовательная двухступенчатая
Рис. 10. Смешанная двухступенчатая
Двухступенчатые схемы эффективны в применении тем, что происходит глубокое снижение температуры обратной воды, а также имеет место независимый расход тепла на отопление и ГВС, т.е. колебание расхода в системе ГВС не отражается на работе МОС, что может происходить в открытых схемах.
4. По числу параллельно идущих теплопроводов.
В зависимости от числа труб, передающих теплоноситель в одном направлении различают одно-, двух- и многотрубные системы ТС. По минимальному числу труб может быть:
Открытая однотрубная система – применяется при централизованном отоплении на технологические и бытовые нужды, когда вся сетевая вода разбирается потребителями при подаче теплоты на отопление, вентиляцию и ГВС, т.е. когда Q от + Q вент. = Q гвс . Такие ситуации характерны для южных районов и технологических потребителей (редко встречаются).
Двухтрубная система – самая распространенная, состоит из подающего (Т1) и обратного (Т2) трубопроводов.
Трехтрубная – состоит из соединения двухтрубной системы водоснабжения на отопление и вентиляцию и третьей трубы для целей ГВС, что не очень удобно.
Четырехтрубная – когда добавляется циркуляционный трубопровод на ГВС.
Условные обозначения трубопроводов в соответствии с ГОСТом:
подающий трубопровод (Т 1 ),
обратный трубопровод (Т 2 ),
трубопровод ГВС (Т 3 ),
циркуляционный трубопровод ГВС (Т 4 ),
трубопровод технологических нужд (Тт).
Различают одноступенчатые и многоступенчатые схемы систем теплоснабжения.
Одноступенчатая схема (рис. 11) – когда потребители теплоты присоединяются к тепловым сетям при помощи МТП.
Рис. 11. Одноступенчатая схема
1- потребители тепла,
2- местные тепловые узлы (МТП),
3- элемент промышленной котельной с паровыми и водогрейными котлами,
4- водогрейный котел (пиковый),
5- сетевой паро- водяной подогреватель,
6- перемычка с отключающей арматурой для создания различных режимов работы (для отключения водогрейного котла),
7- сетевой насос,
8- ЦТП.
Двухступенчатая схема (рис. 12).
Рис. 12. Двухступенчатая схема
Многоступенчатая схема – когда между источником теплоты и потребителями размещают ЦТП и групповые тепловые пункты (ГТП). Эти пункты предназначены для приготовления теплоносителей требуемых параметров, для регулирования расхода теплоты и распределения по местным системам потребителей, а также для учета и контроля расхода теплоты и воды.
Схемы тепловых сетей
Схемы тепловых сетей зависят от:
Размещения источников теплоты по отношению к району потребления;
От характера тепловой нагрузки;
От вида теплоносителя (пар, вода).
Тепловые сети делятся на категории:
Магистральные сети;
Распределительные сети;
Внутриквартальные сети;
Ответвления к потребителям (зданиям).
Тупиковая (рис. 13) – наиболее простая, имеет распространение в поселках и малых городах:
1-источник,
2-магистральные сети,
3-распределительные сети,
4-квартальные сети,
5-ответвления,
6- потребители,
7-перемычка.
Рис. 13 Тупиковая схема
Радиальная (рис. 14) – устраивается, когда нет возможности предусмотреть кольцевую, но перерыв в теплоснабжении недопустим:
Рис. 14 Радиальная схема
Кольцевая – наиболее дорогая, сооружается в крупных городах, обеспечивает бесперебойное теплоснабжение, для чего должен быть предусмотрен второй источник тепловой энергии:
Рис. 15 Кольцевая схема
Паровые системы теплоснабжения (ПСТ).
Паровые системы теплоснабжения применяются в основном на крупных промышленных предприятиях и могут иметь место на объектах, окружающих промышленных потребителей, а так же в городах с неблагоприятным рельефом местности.
Виды паровых систем:
1-однотрубные (рис. 16) (нет возврата конденсата в систему):
1-источник (паровой котел),
2-стена промышленного потребителя – граница абонентского ввода потребителя,
3-калорифер,
5-пароводяной теплообменник для МОС,
6-технологический агрегат,
Рис. 16 Однотрубная паровая система 7-конденсатоотводчики,
8- сброс конденсата в дренаж.
Рис. 17 Автоматический конденсатоотводчик.
Однотрубную схему целесообразно применять, когда по условиям технологического процесса конденсат имеет значительные загрязнения и качество этих загрязнений неэффективно для очистки. Данная схема применяется для прогрева мазута, пропарки железобетонных изделий.
2-двухтрубные (рис. 18):
1-источник (паровой котел),
2-стена промышленного
Потребителя – граница
Абонентского ввода потребителя,
3-калорифер,
4-пароводяной теплообменник для
5-пароводяной теплообменник для
6-технологический агрегат,
7-конденсатоотводчики,
Рис. 18 Двухтрубная паровая система 8-конденсатопровод,
9-конденнсатный бак,
10-конденсатный насос.
Двухтрубные системы с возвратом конденсата применяют , если конденсат не содержит агрессивных солей и других загрязнений (т.е. он условно-чистый). Схемы прокладывают как правило, таким образом, что в конденсатный бак конденсат поступает самотеком.
3-многотрубные (рис. 19):
Трехтрубная (многотрубная) схема применяется, когда потребителю требуется пар различных параметров. Котельная вырабатывает пар с максимальным давлением и температурой, которые требуются одному из потребителей. Если имеются потребители, которым требуется пар с более низкими параметрами, то пар пропускают через редукционную установку (РУ), в которой пар снижает только давление или через редукционную охладительную установку (РОУ), если необходимо понизить и давление, и температуру.
Оборудование тепловых сетей
Различают следующие способы прокладки тепловых сетей:
Надземная (наземная) прокладка – имеет место на территории промышленных предприятий, при пересечении дорог и препятствий, в районах вечной мерзлоты;
Подземная прокладка бывает:
В полупроходных каналах,
В проходных каналах (коллекторах),
Бесканальная.
Коллекторы и полупроходные каналы имеют место в крупных городах, на территории промышленных предприятий, где имеет смысл прокладывать различные инженерные сети (коммуникации) совместно. Этот способ прокладки удобен в обслуживании сетей , но дорогостоящий. Трубы тепловых сетей, прокладываемые в непроходных каналах и бесканально, не обслуживаются. Таким образом , выбор прокладки сетей зависит от условий территории, вида грунта, застройки и технико-экономического обоснования.
Глубина прокладки тепловых сетей зависит от места прокладки. Максимальная глубина в непроезжей части составляет 0,5 м до верха канала, в проезжей части – 0,7 м. Тепловые сети прокладываются с уклоном 
ί
min
=0.002 (ί
min
=
h
/
L
).
Оборудование тепловых сетей, которое требует постоянного контроля и обслуживания, устанавливается в теплофикационных камерах (рис. 20). Это: задвижки, дисковые затворы, регулирующие клапаны, устройства для выпуска воздуха и спуска воды (опорожнения сети). Как правило, совместно с камерой сооружают неподвижные опоры. Необходимо сооружать (в водонасыщенных грунтах) дренажные сети (на песчаную подготовку укладывают трубы с отверстиями сверху и по бокам и засыпают щебнем).
Рис. 20 Теплофикационная камера
В тепловых сетях применяют электросварные или бесшовные трубы, а также возможны варианты и чугунные трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.
Для дворовых сетей при рабочем давлении Р раб до 1,6 МПа и температурой Т до 115˚С можно применять неметаллические (пластиковые) трубы.
Опорные конструкции.
Различают: - подвижные (свободные) опоры,
Неподвижные (мертвые) опоры.
Подвижные опоры предназначены для восприятия веса трубы и обеспечения свободного перемещения труб (при температурных удлинениях). Количество подвижных опор определяется по таблицам в зависимости от диаметра и веса трубы. По принципу свободного перемещения подвижные опоры различаются на: скользящие опоры (скользячки), катковые, шариковые, подвижные.
Подвижные опоры используют во всех способах прокладки, кроме бесканальной.
Неподвижные опоры служат для восприятия температурной деформации методом закрепления трубопровода, а также для разграничения участков компенсации тепловых удлинений. Различают неподвижные опоры:
Щитовые (при подземной прокладке),
На балке, на фундаменте, на стойках (при наземной прокладке или в тоннелях).
Компенсация тепловых удлинений.
Компенсаторы предназначены для восприятия температурных удлинений теплопровода и разгрузки труб от температурных напряжений и деформаций. В тепловых сетях применяют следующие виды компенсаторов:
вылет компенсатора,
спинка компенсатора,
сварные крутоизогнутые отводы,
подвижные опоры,
стяжные болты,
устанавливаются на
Рис. 21 Гибкая (П-образная) опора
стяжных хомутах.
∆l = ? ∙ L (? max - ? min ), где ? – коэффициент линейного расширения,
L – длина между неподвижными опорами (участок компенсации).
П- образные компенсаторы растягиваются на половину тепловых удлинений. Растяжку делают на первых сварных стыках от компенсатора.
П-образные компенсатора, как и углы поворота не требуют обслуживания.
углы поворота трассы (самокомпенсация),
сильфонные, линзовые (одна или много гофр),
Компенсирующая способность сильфонного компенсатора Составляет 50-150 мм.
Сильфонный трехволновый компенсатор.
1-корпус,
2-стакан,
3-сальниковая набивка,
4-грунтбукса,
5-фланец нажимной,
6-стяжной болт.
Рис. 22 Сальниковый компенсатор
Сальниковый компенсатор может быть односторонним и двухсторонним.
Углы поворота трассы и п-образные компенсаторы работают как радиальные , а сильфонные, линзовые и сальниковые – как осевые.
Бесканальная прокладка.
Для тепловых сетей бесканальной прокладки используют трубопроводы с пенополиуретановой изоляцией (ППУ-изоляция). Россия – страна с самым высоким уровнем централизованного теплоснабжения, протяженность тепловых сетей в нашей стране составляет примерно 260 тысяч километров, а в Карелии – примерно 999 тыс. метров. Из них 50% тепловых сетей требуют капитального ремонта. Тепловые сети теряют 30% отпускного тепла, что составляет примерно 80 млн. тут/год. Для решения этих проблем предлагается бесканальная прокладка с ППУ-изоляцией. Преимущества данной прокладки:
Повышение долговечности с 10 до 30 лет,
Снижение теплопотерь с 30% до 3%,
Снижение эксплуатационных расходов в 9 раз,
Снижение расходов на ремонт теплотрасс в 3 раза,
Снижение сроков строительства,
Наличие системы оперативно-дистанционного контроля (ОДК) за увлажнением изоляционного слоя.
Статистика накопленных дефектов:
38% -повреждение сторонними лицами системы ОДК,
32%-повреждение стальных оболочек,
14%- повреждение стыковых соединений,
8%-ошибки сборки ОДК,
2%-некачественная сварка,
6%-внутренняя коррозия металла.
При бесканальной прокладке используют полиэтиленовую оболочку.
Коммерческий риск (риск снижения объемов услуг) минимизируется правильным выбором маркетинговой стратегии и проведением рекламных акций, непрерывного мониторинга потребностей клиентов, осуществлением гибкой ассортиментной политики. Следует учесть, что при финансово-экономической оценке проекта, принималась осторожная оценка объемов услуг.
Риск доходности(неполучения намеченного уровня доходности проекта) минимизируется за счет гибкой тарифной политики, выбора размера цен на услуги на среднем рыночном уровне, контроля издержек.
Политические риски в определенной мере поддаются ограничению за счет контактов с городскими органами управления, юридической поддержкой проекта в ходе его реализации.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ЗАДАЧИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
Задачи гидравлического расчета:
1) определение диаметров трубопроводов;
2) определение падения давления (напора);
3) определение давлений (напоров) в различных точках сети;
4) увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах.
В некоторых случаях может быть поставлена также задача определения пропускной способности трубопроводов при известном их диаметре и заданной потере давления.
Результаты гидравлического расчета используют для:
1) определения капиталовложений, расхода металла (труб) и основного объема работ по сооружению тепловой сети;
2) установления характеристик циркуляционных и подпиточных насосов, количества насосов и их размещения;
3) выяснения условий работы источников теплоты, тепловой сети и абонентских систем и выбора схем присоединения теплопотребляющих установок к тепловой сети;
5) разработки режимов эксплуатации систем теплоснабжения.
Исходными данными для проведения гидравлического расчета должны быть заданы схема и профиль тепловой сети, указаны размещение источников теплоты и потребителей и расчетные нагрузки.
СХЕМЫ И КОНФИГУРАЦИИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Тепловая сеть является соединительным и транспортным звеном системы теплоснабжения.
Она должна обладать следующими качествами:
1. надежностью; они должны сохранять способность непрерывной подачи теплоносителя к потребителю в необходимом количестве в течение всего года, за исключением кратковременного перерыва для профилактического ремонта в летнее время;
2. управляемостью – т.е. обеспечивать необходимый режим работы, возможность совместной работы источников теплоснабжения и взаимного резервирования магистралей.
Необходимый режим работы – это быстрое и точное распределение теплоносителя по тепловым пунктам в нормальных условиях, в критических ситуациях, а также при совместной работе источников теплоты для экономии топлива.
Схема тепловой сети определяется:
Размещением источников теплоты (ТЭЦ или котельных) по отношению к району теплового потребления;
Характером тепловой на грузки потребителей района;
Видом теплоносителя.
Основные принципы, которыми следует руководствоваться при выборе схемы тепловой сети - надежность и экономичность теплоснабжения. При выборе конфигурации тепловых сетей следует стремиться к получению наиболее простых решений и наименьшей длины теплопроводов.
Повышение надежности сети осуществляется следующими методами:
Повышением надежности отдельных элементов, входящих в систему;
Применением «щадящего» режима работы системы в целом или наиболее повреждаемых ее элементов путем поддержания температуры воды в подающих линиях 100°С и выше, а в обратных линиях 50°С и ниже;
Резервированием, т.е. введением в систему дополнительных элементов, которые могут заменить полностью или частично элементы, вышедшие из строя.
По степени надежности все потребители делятся на две категории:
I – лечебные учреждения со стационарами, промышленные предприятия с постоянным потреблением теплоты на технологические нужды, группы городских потребителей с тепловой мощностью 30 МВт. Перерыв в подаче теплоты допускается только на время переключения, т.е. не более 2 часов;
II – все остальные потребители.
Пар в качестве теплоносителя используется главным образом для технологических нагрузок промышленных предприятий. Основная нагрузка паровых сетей обычно концентрируется в сравнительно небольшом количестве узлов, которыми являются цехи промышленных предприятий. Поэтому удельная протяженность паровых сетей на единицу расчетной тепловой нагрузки невелика. Когда по характеру технологического процесса допустимы кратковременные (до 24 ч) перерывы в подаче пара, наиболее экономичным и в то же время достаточно надежным решением служит прокладка однотрубного паропровода с конденсатопроводом.
Необходимо иметь в виду, что дублирование сетей приводит к значительному возрастанию их стоимости и расхода материалов, в первую очередь стальных трубопроводов. При укладке вместо одного трубопровода, рассчитанного на 100 %-ую нагрузку, двух параллельных, рассчитанных на 50 %-ную нагрузку, площадь поверхности трубопроводов возрастает на 56 %. Соответственно возрастают расход металла и начальная стоимость сети.
Более сложной задачей считается выбор схемы водяных тепловых сетей, т.к. их нагрузка менее концентрирована.
Водяные сети менее долговечны по сравнению с паровыми из-за:
Большей подверженности наружной коррозии стальных трубопроводов подземных водяных сетей по сравнению с паропроводами;
Чувствительности к авариям из-за большей плотности теплоносителя (особенно в крупных системах при зависимом присоединении отопительных установок к тепловой сети).
При выборе схемы водяных тепловых сетей особое внимание уделяют вопросам надежности и резервирования систем теплоснабжения.
Водяные тепловые сети разделяться на магистральные и распределительные .
К магистральным обычно относятся теплопроводы, соединяющие источники теплоты с районами теплового потребления, а также между собой.
Режим работы магистральных тепловых сетей должен обеспечивать наибольшую экономичность при выработке и транспорте теплоты за счет совместной работы ТЭЦ и котельных.
Режим работы распределительных сетей должен обеспечивать наибольшую экономию теплоты при ее использовании за счет регулирования параметров и расхода теплоносителя в соответствии с необходимым режимом потребления, упрощения схем тепловых пунктов, снижения расчетного давления для их оборудования и уменьшения количества регуляторов отпуска теплоты для отопления.
Теплоноситель поступает из магистральных сетей в распределительные сети и по распределительным сетям подается через групповые тепловые пункты или местные тепловые пункты к теплопотребляющим установкам абонентов. Непосредственное присоединение тепловых потребителей к магистральным сетям допускается только при присоединении крупных промышленных предприятий.
Магистральные тепловые сети с помощью задвижек разделяются на секции длиной 1-З км. При раскрытии (разрыве) трубопровода место отказа или аварии локализуется секционирующими задвижками. Благодаря этому уменьшаются потери сетевой воды и сокращается длительность ремонта вследствие уменьшения времени, необходимого для дренажа воды из трубопровода перед проведением ремонта и для заполнения участка трубопровода сетевой водой после ремонта.
Расстояние между секционирующими задвижками выбирается из условия, чтобы время, требуемое для проведения ремонта, было меньше времени, в течение которого внутренняя температура в отапливаемых помещениях при полном отключении отопления при расчетной наружной температуре для отопления не опускалась ниже минимального предельного значения, которое принимают обычно 12-14 °С в соответствии с договором теплоснабжения. Время, необходимое для проведения ремонта, возрастает с увеличением диаметра трубопровода, а также расстояния между секционирующими задвижками.
Рис.1. Принципиальная схема двухтрубной тепловой сети с двумя магистралями: 1 – коллектор ТЭЦ; 2 – магистральная сеть; 3 – распределительная сеть; 4 – секционирующая камера; 5 – секционирующая задвижка; 6 – насос; 7 – блокирующая связь.
Расстояние между секционирующими задвижками должно быть меньше при больших диаметрах трубопроводов и при более низкой расчетной наружной температуре для отопления.
Условие проведения ремонта теплопровода большого диаметра за период допустимого снижения внутренней температуры в отапливаемых зданиях трудно выполнить, так как время ремонта существенно возрастает с увеличением диаметра.
В этом случае необходимо предусматривать системное резервирование теплоснабжения при выходе из строя участка тепловой сети, если не выполняется вышеприведенное условие о времени ремонта. Одним из методов резервирования является блокировка смежных магистралей.
Секционирующие задвижки размещают в узлах присоединения распределительных сетей к магистральным тепловым сетям.
В этих узловых камерах кроме секционирующих задвижек размещаются также головные задвижки распределительных сетей, задвижки на блокирующих линиях между смежными магистралями или между магистралями и резервными источниками теплоснабжения, например районными котельными.
В секционировании паровых магистралей нет необходимости, так как масса пара, требующаяся для заполнения длинных паропроводов, невелика. Секционные задвижки должны быть оборудованы электро- или гидроприводом и иметь телемеханическую связь с центральным диспетчерским пунктом. Распределительные сети должны иметь присоединение к магистрали с обеих сторон секционирующих задвижек с тем, чтобы можно было обеспечить бесперебойное теплоснабжение абонентов при авариях на любом секционированном участке магистрали.
Блокировочные связи между магистралями могут выполняться однотрубными.
В зданиях особой категории, которые не допускают перерывов в теплоснабжении, должна быть предусмотрена возможность резервного теплоснабжения от газовых или электрических нагревателей или же от местных котельных на случай аварийного прекращения централизованного теплоснабжения.
По СНиП 2.04.07-86 допускается уменьшение подачи теплоты в аварийных условиях до 70 % суммарного расчетного расхода (максимально-часового на отопление и вентиляцию и среднечасового на горячее водоснабжение). Для предприятий, в которых не допускаются перерывы в подаче теплоты, должны предусматриваться дублированные или кольцевые схемы тепловых сетей. Расчетные аварийные расходы теплоты должны приниматься в соответствии с режимом работы предприятий.
Радиус действия тепловой сети (рис.1) 15 км. До конечного района теплопотребления сетевая вода передается по двум двухтрубным транзитным магистралям длиной 10 км. Диаметр магистралей на выходе с ТЭЦ 1200 мм. По мере распределения воды в попутные ответвления диаметры магистральных линий уменьшаются. В конечный район теплового потребления сетевая вода вводится по четырем магистралям диаметром 700 мм, а затем распределяется по восьми магистралям диаметром 500 мм. Блокировочные связи между магистралями, а так же резервирующие насосные подстанции установлены только на линиях диаметром 800 мм и более.
Такое решение допустимо в том случае, когда при принятом расстоянии между секционирующими задвижками (на схеме 2 км) время, необходимое для ремонта трубопровода диаметром 700 мм, меньше времени, в течение которого внутренняя температура отапливаемых зданий при отключении отопления при наружной температуре 1 снизится от 18 до 12 °С (не ниже).
Блокировочные связи и секционирующие задвижки распределены таким образом, что при аварии на любом участке магистрали диаметром 800 мм и более обеспечивается теплоснабжение всех абонентов, присоединенных к тепловой сети. Теплоснабжение абонентов нарушается только при авариях на линиях диаметром 700 мм и менее.
В этом случае прекращается теплоснабжение абонентов, расположенных за местом аварии (по ходу теплоты).
При теплоснабжении крупных городов от нескольких ТЭЦ целесообразно предусмотреть взаимную блокировку ТЭЦ посредством соединения их магистралей блокировочными связями. В этом случае может быть создана объединенная кольцевая тепловая сеть с несколькими источниками питания (рис. 2). В такую же систему могут быть в ряде случаев объединены тепловые сети ТЭЦ и крупных районных или промышленных котельных.
Объединение магистральных тепловых сетей нескольких источников теплоты наряду с резервированием теплоснабжения позволяет уменьшить суммарный котельный резерв на ТЭЦ и увеличить степень использования наиболее экономичного оборудования в системе за счет оптимального распределения нагрузки между источника ми теплоты.
Блокирующие связи между магистралями большого диаметра должны иметь достаточную пропускную способность, обеспечивающую передачу резервирующих потоков воды. В необходимых случаях для увеличения пропускной способности блокирующих связей сооружаются насосные подстанции.
Независимо от блокирующих связей между магистралями целесообразно в городах с развитой нагрузкой горячего водоснабжения предусматривать перемычки сравнительно небольшого диаметра между смежными распределительными тепловыми сетями для резервирования нагрузки горячего водоснабжения.
При диаметрах магистралей, отходящих от источника теплоты, 700 мм и менее обычно применяют радиальную (лучевую) схему тепловой сети с постепенным уменьшением диаметра по мере удаления от станции и снижения присоединенной тепловой нагрузки (рис. 3). Такая сеть наиболее дешевая по начальным затратам, требует наименьшего расхода металла на сооружение и проста в эксплуатации. Однако при аварии на магистрали радиальной сети прекращается теплоснабжение абонентов, присоединенных за местом аварии. Например, при аварии в точке «а» на радиальной магистрали 1 прекращается питание всех потребителей, расположенных по направлению трассы от ТЭЦ после точки а. Если происходит авария на магистрали вблизи станции, то прекращается теплоснабжение всех потребителей, присоединенных к магистрали. Такое решение допустимо, если время ремонта трубопроводов диаметром не менее 700 мм удовлетворяет вышесказанному условию.
Для более надежного теплоснабжения тепловые сети должны сооружаться по блочному принципу. Блоком должна являться распределительная сеть с радиусом действия 500-800 м. Каждый блок должен обеспечивать теплоснабжение жилого микрорайона примерно в 10 тыс квартир или тепловая мощность которого 30-50 МВт. Блок должен быть непосредственно присоединен к коллектору источника, или иметь двустороннее теплоснабжение от тепловых магистралей.
На тепловой карте района ориентировочно намечаются места ГТП;
После размещения ГТП намечают возможные трассы магистралей и перемычек между ними;
Намечают размещение распределительных сетей.
Распределительные сети проектируются тупиковыми, секционирующие задвижки не проектируются.
Распределительные сети разрешается прокладывать по подвалам зданий
