Источники и системы теплоснабжения предприятий. Реферат: Современные системы теплоснабжения. Панельные приборы отопления

Федеральное агентство по образованию Восточно-Сибирский государственный технологический университет СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ Методические указания к теплотехнической части выпускной квалификационной работы для студентов технологических специальностей Института пищевой инженерии и биотехнологии ВСГТУ. Составители: Батуев Б.Б. Матханова В.Э. Рецензент Ц.Ц.Дамбиев, доктор технических наук, Подписано в печать 21.06.2005 г. Формат 60х84 1/16. профессор Усл.п.л. 1,16, уч.-изд.л. 0,8. Тираж 100 экз. Заказ № Издательство ВСГТУ. г.Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40, в. Улан-Удэ © ВСГТУ, 2005 г. Издательство ВСГТУ 2005 г Методические указания «Система теплоснабжения предприятия» для теплотехнической части выпускной квалификационной работы предназначаются для студентов- дипломников технологических специальностей Института пищевой инженерии и биотехнологии. В них излагаются требования к системам теплоснабжения предприятий, приводятся основные схемы теплоснабжения и рассматривается экономическая целесообразность каждой из них. В методических указаниях приводится порядок теплотехнического расчета в случаях проектирования нового предприятия и реконструкции существующего предприятия. Даются рекомендации по выбору схемы теплоснабжения предприятия, подбору вида топлива и основного оборудования котельной, а также по рациональному использованию вторичных энергетических ресурсов. Ключевые слова:Теплоснабжение предприятия, теплотехнический расчет, теплоемкость, энтальпия, тепловая нагрузка, производительность аппарата, отопление, вентиляция, горячее водоснабжение, технологические нужды, источники теплоты, графики потребления теплоты, расход пара, расход горячей воды, паропровод, котельный агрегат, вторичные энергетические ресурсы. ВВЕДЕНИЕ Непременные условия рационального теплоснабжения Теплотехнический раздел выпускной предприятий – возможность использования местных видов квалификационной работы (ВКР) студентов топлива, обоснованный выбор резервного топлива и технологических специальностей Института пищевой эффективное использование вторичных энергетических инженерии и биотехнологии разрабатывается с целью ресурсов. расчета системы теплоснабжения проектируемого Теплоснабжение предприятий пищевой предприятия. промышленности должно предусматривать наличие резерва Тематика выпускных квалификационных работ теплоты, что объясняется неравномерным поступлением предусматривает два типа дипломных проектов: сырья в связи с сезонностью производства. При выборе 1. Проектирование нового предприятия; схемы теплоснабжения следует предусматривать 2. Реконструкция существующего предприятия. возможность перспективного развития теплового хозяйства При проектировании нового предприятия в путем реконструкции предприятия и увеличения его теплотехнической части ВКР студент-дипломник производственной мощности. самостоятельно решает вопрос о выборе схемы При этом следует использовать возможности теплоснабжения предприятия на основе рассчитанных комбинированного теплоснабжения, предусматривая отпуск суммарных тепловых нагрузок. теплоносителей другим предприятиям, а также получение При реконструкции существующего предприятия со стороны более дешевой теплоты низкого потенциала. В теплотехническая часть ВКР разрабатывается с целью целях экономии топлива должны быть обеспечены быстрый проверки пропускной способности системы ввод в работу или остановка отдельных теплоснабжения в связи с изменением тепловых нагрузок. теплогенерирующих устройств в случае резких колебаний графика поступления сырья. При этом для покрытия 1. ТРЕБОВАНИЯ К ТЕПЛОСНАБЖЕНИЮ тепловых нагрузок в тепловой схеме целесообразно ПРЕДПРИЯТИЯ предусматривать аккумулирование теплоты. Организация Рациональная организация теплоснабжения - теплоснабжения должна обеспечивать возможность важнейшее условие экономичной работы предприятий, рациональной эксплуатации всех элементов схемы гарантирующей производство продуктов высокого качества. теплоснабжения, гарантирующей получение Одно из основных требований, предъявляемых к теплоносителей требуемых параметров и высокого теплоснабжению предприятий, - правильный выбор схемы качества. теплоснабжения, укомплектованной оборудованием, Для этого должны быть предусмотрены устройства, серийно выпускаемым промышленностью. В схеме позволяющие осуществить автоматическое регулирование теплоснабжения должно быть предусмотрено надежное и параметров теплоносителей и их распределение по бесперебойное снабжение производства паром и горячей потребителям. Применение автоматического регулирования водой требуемых параметров. обеспечивает, кроме того, безопасные условия эксплуатации оборудования и создает благоприятные котельных, оснащенных котлами средней и малой условия труда для обслуживающего персонала. производительности. Рациональное теплоснабжение предприятий должно Это обусловлено как отсутствием централизованных создавать условия для широкого использования вторичных источников теплоснабжения в географических зонах энергоресурсов. При этом особое внимание должно быть размещения предприятий отрасли, так и повышенными уделено увеличению возврата конденсата и организации требованиями к качеству потребляемых теплоносителей. оборотного водоснабжения. Специфический характер предприятий пищевой отрасли Надежность теплоснабжения предприятия должна предъявляет к ним особые санитарные требования, в связи быть обеспечена как простотой обслуживания всех с чем такие предприятия, как правило, размещаются за элементов теплового хозяйства, так и возможностью их пределами городской черты. быстрого ремонта с минимальными трудовыми затратами. Экономически целесообразный радиус подачи Схема теплоснабжения предприятия должна быть теплоносителей от ТЭЦ (пара – до 3 км, горячей воды – до компактной, обеспечивая минимальные потери теплоты и 10 км) ограничивает возможности централизованного утечки теплоносителей в процессе их производства и теплоснабжения предприятий. В связи с тем что на ТЭЦ от транспортировки. других непищевых предприятий (химических и других Одно из основных требований, предъявляемых к заводов) может возвращаться конденсат, содержащий теплоснабжению, - его экономичность, а также снижение токсичные вещества, исключается возможность уровня загрязнения окружающей среды. использования на предприятиях отрасли острого пара. Экономичность теплоснабжения определяется При централизованном теплоснабжении не всегда минимально возможными капитальными и имеется возможность обеспечить предприятия паром эксплуатационными затратами и удельными расходами требуемых параметров и в достаточном количестве. К тому теплоты и топлива на производство продукции. же ТЭЦ предъявляет повышенные требования к качеству и количеству возвращаемого конденсата, которые 2. СХЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ предприятие отрасли не всегда может выполнить. ПРЕДПРИЯТИЙ. Схема теплоснабжения предприятия от собственной 2.1. Теплоснабжение предприятий от собственных котельной представлена в /4/ на рис. 1 , стр.11. котельных. Несмотря на то что основным направлением 2.2. Централизованное теплоснабжение эффективного использования топлива является предприятий. централизованное теплоснабжение на базе ТЭЦ, В настоящее время с помощью централизованного подавляющее число предприятий пищевой теплоснабжения удовлетворяется потребность в теплоте промышленности снабжается теплотой от собственных незначительного числа предприятий отрасли. Причины, по которым подавляющее большинство предприятий пищевой промышленности располагает собственными источниками строительство предприятия и ускоряет сроки ввода его в теплоснабжения, названы ранее. эксплуатацию. При этом сокращается численность Отметим, однако, что при использовании обслуживающего персонала. Отсутствие собственной централизованного теплоснабжения значительно котельной уменьшает также размер территории, повышается эффективность производства теплоты, а также занимаемой предприятием, и сокращает потребление снижается удельный расход топлива на ее выработку. электроэнергии. Кроме того, увеличивается маневренность в использовании Схема централизованного теплоснабжения различных видов топлива, снижается содержание вредных предприятия от ТЭЦ представлена в /4/ на рис.2, стр. 15. выбросов в окружающую среду и улучшается санитарное состояние воздушного бассейна. К централизованным источникам теплоснабжения 2.3. Комбинированное теплоснабжение относятся теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), а также предприятий промышленные котельные, обеспечивающие теплотой Отличительной особенностью комбинированного группы пищевых предприятий и находящиеся либо на теплоснабжения является то, что предприятие снабжается самостоятельном балансе, либо входящие в состав одного паром для технологических нужд от собственной из предприятий. котельной, а для нужд горячего водоснабжения и отопления С увеличением степени централизации используется теплофикационная вода, получаемая от ТЭЦ. теплоснабжения, как правило, повышается экономичность Такая организация теплоснабжения предприятий выработки теплоты и снижаются расходы, связанные с обусловлена в первую очередь жесткими требованиями к эксплуатацией источников теплоснабжения. Вместе с тем чистоте острого пара, используемого в смесительных увеличиваются начальные затраты на содержание теплообменных аппаратах для непосредственного теплопроводов и эксплуатационные расходы на воздействия на обрабатываемый продукт. транспортировку теплоты к потребителям. Это, кроме того, объясняется также значительно Следует иметь в виду, что если централизация меньшим экономически целесообразным радиусом теплоснабжения на базе групповых котельных всегда транспортировки пара по сравнению с теплофикационной экономически целесообразна для нескольких предприятий, водой. Эффективность комбинированного теплоснабжения то целесообразность теплофикации достигается только определяется более низкой стоимостью теплоты горячей высокой степенью концентрации и большими значениями воды, получаемой от ТЭЦ. тепловых нагрузок, позволяющими сооружать ТЭЦ Схема комбинированного теплоснабжения повышенной мощности. предприятия представлена в /4/ на рис.3 , стр.17. Достоинство централизованного теплоснабжения заключается в том, что отсутствие котельной и топливного хозяйства значительно снижает капитальные затраты на 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОВОГО параметры (давление, температуру) теплоносителя ПРЕДПРИЯТИЯ (пара или горячей воды) из технического паспорта оборудования и определить максимальное Теплотехнический расчет необходимо начинать с давление Рmax. выбора схемы теплоснабжения: от собственной котельной, 3. Определить тепловые нагрузки. централизованное теплоснабжение от ТЭЦ или Суммарная тепловая нагрузка предприятия комбинированное теплоснабжение. В зависимости от определяется по формуле: выбранной схемы теплоснабжения предприятия формулируются цели теплотехнического расчета. Q = Q0 + Qв + Qг.в.+ Qт, (1) Для случая теплоснабжения предприятия от собственной котельной дипломнику необходимо рассчитать где Q0 , Qв, Qг.в., Qт, - тепловые нагрузки на суммарные тепловые нагрузки предприятия и на их основе отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, подобрать основное (тип и производительность котлов) и технологические нужды, соответственно. вспомогательное оборудование, далее установить наиболее Тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и целесообразный с учетом местных ресурсов тип топлива, горячее водоснабжение рассчитываются по укрупненным дать его характеристику, рассчитать потребное количество показателям /1, глава II, стр. 34 – 51/. его и на основе гидравлического расчета определить диаметры трубопроводов для пара и горячей воды. Тепловая нагрузка на отопление. Для случая централизованного теплоснабжения от ТЭЦ также рассчитываются суммарные тепловые нагрузки предприятия, затем определяются расходы пара или Q0 = q0 V (tв - tн), (2) горячей воды для каждого вида теплопотребления (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение, где q0 – удельные теплопотери здания, представляющие технологические нужды) и гидравлическим расчетом собой потери теплоты теплопередачей через определяют диаметры трубопроводов для пара и горячей наружные ограждения при разности внутренней и воды. наружной температур 1 градус, отнесенные к 1 м3 Теплотехнический расчет производится в следующей наружного объема здания, [ Вт/м3 К]; последовательности: V – объем здания по наружному обмеру, [м3]; 1. Выбрать схему теплоснабжения предприятия и tв – внутренняя температура в помещении, ; дать ее краткое описание. tн– наружная температура воздуха, определяемая по 2. Дать характеристику технологического климатологическим данным, оборудования, потребляющего тепловую энергию. Расчетная температура наружного воздуха для При этом указать для каждого аппарата начальные проектирования отопления принята равной средней наиболее холодных пятидневок из восьми наиболее tх –температура холодной воды. Ее принимают в холодных зим за 50 лет. отопительный период tx = 50C, в летний период tx = 150C; Тепловая нагрузка на вентиляцию nс– расчетная длительность подачи тепла на горячее водоснабжение, [с/сутки]. Qв = qв V (tв - tн) , (3) где qв – удельный расход тепла на вентиляцию, то есть Тепловая нагрузка на технологические нужды расход тепла на 1 м3 вентилируемого здания по наружному обмеру и на 1 градус разности Тепловая нагрузка на технологическое оборудование между температурой воздуха внутри определяется как сумма тепловых нагрузок на каждый вентилируемых помещений (tв) и теплопотребляющий аппарат предприятия с учетом температурой наружного воздуха (tн), [Вт/м3]; эксплуатации оборудования в сутки согласно графика его V – объем зданий по наружному обмеру, [м3]. работы: Расчетная температура наружного воздуха для n проектирования вентиляции определяется как средняя QТ = ∑Q , i =1 i (5) температура наиболее холодного периода, составляющего где Qi – тепловая нагрузка на каждый 15 % продолжительности всего отопительного сезона. теплопотребляющий аппарат предприятия. Значения расчетных температур наружного воздуха для проектирования отопления и вентиляции приводятся в Qi = GT Cpm (tкон – tнач) , (6) /1/, приложение 1. где GT – производительность аппарата (по паспортным данным); [кг/с]; Тепловая нагрузка на горячее водоснабжение Cpm – теплоемкость сырья, [кДж/кг К]; tкон – конечная температура сырья; αmC pm (t г − t х) tнач – начальная температура сырья. Qг.в. = , (4) nc где α - норма расхода горячей воды с температурой 3.4. Определение расходов пара tг = 650С, /1/, приложение IV; Общий расход пара на предприятии определяют по m - количество единиц измерения; уравнению: Cpm- теплоемкость воды; tг – температура горячей воды, подаваемой в систему Д = Д0 + Дв + Дг.в + Дт, (7) горячего водоснабжения; tг = 650С; где Д0 , Дв, Дг.в, Дт – расходы пара на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, технологические Таблица 2 нужды, соответственно. № Вид нагрузки Тепловая Расход пара, Расход пара на отдельный вид теплового потребления нагрузка, кВт кг/с рассчитывается по формуле: 1. 2. Q 3. Д= , (8) η (h′′ − h′) 4. где Q – тепловая нагрузка на отопление, вентиляцию, 5. горячее водоснабжение или технологические нужды; Итого: η - коэффициент использования теплоты К найденному общему расходу пара предприятия (принимается из табл.1); необходимо прибавить еще 10 % на непредвиденные h", h" – энтальпии сухого насыщенного пара и расходы и потери. кипящей жидкости при максимальном давлении Рmax (определяют по таблицам /3/). 3.5. Подбор оборудования для котельной Данные расчетов заносят в таблицу 2. По общему расходу пара предприятия подбирают необходимое для котельной оборудование /2, глава IV, стр. Значения коэффициентов использования теплоты на 76-95/. отдельный вид потребления Количество котлов подбирают из расчета обеспечения Таблица 1 изменений мощности (максимум 50%) в случае аварийного Вид нагрузки η Температура воды, 0С состояния. t начальная t конечная В характеристике котла должны быть указаны тип Отопление 0,95 150 70 котла, производительность, производственное давление и температура пара, габариты котла и обмуровки, а также Вентиляция 0,9 120 60 к.п.д. котла и топки. Горячее 0,92 70 5 водоснабжен 3.6. Выбор типа топлива и определение его ие часового расхода Технологиче 0,95÷0,98 С учетом типа котла и местных ресурсов выбрать тип ское топлива ближайшего месторождения и дать его полную оборудовани характеристику /2, глава IV, стр. 76-95/. е Часовой расход топлива определяют по уравнению: Тепловые нагрузки и расходы пара Д (hп − hп.в) + Д пр (hк.в − hп.в) Rл– удельное линейное падение давления на единицу В= , (9) длины трубопровода, [Па/м]; η Qнр ρср– средняя плотность теплоносителя на участке, [кг/м3]. где Д – паропроизводительность котла; hп, hк.в – энтальпия пара и котловой воды при давлении в Удельное линейное падение давления на единицу котле /3/; длины трубопровода находят по формуле: hп.в. – энтальпия питательной воды (hп.в = Ср ⋅tп.в; Ср = 4,19 кДж/кг К; tп.в. – указывается в ∆P характеристике котла); Rл = , [Па/м] (11) λ(1 + α) Дп.р - количество пара, теряемого при продувке котла (принять 3% от паропроизводительности котла); где ∆Р – падение давления в трубопроводе, [Па]; ηк.а. – к.п.д. котельного агрегата; ℓ - расстояние от котельной до цеха, [м]; р α - доля местных потерь, определяемая по формуле Q н - низшая теплота сгорания топлива. Шифринсона: α=Z D, (12) 3.7. Определение пропускной способности системы где D – общий расход водяного пара на предприятии, [кг/с]; и выбор диаметра паропровода Z– постоянный коэффициент, зависящий от вида Гидравлический расчет, основной задачей которого теплоносителя. является определение диаметров трубопроводов, их Для воды Z = 0,03 ÷ 0,05. пропускной способности и регулирование системы – один из важнейших разделов проектирования и эксплуатации Для водяного пара Z = 0,2 ÷ 0,4. тепловой сети. Средняя плотность теплоносителя на участке Методика расчета диаметров трубопроводов и их находится по формуле: пропускной способности изложена в /1, глава V , стр.136- ρ + ρ кон ρ ср = нач, (13) 167/. 2 Диаметр трубопровода для водяного пара определяют Индексы “нач” и “кон” относятся к началу и концу по формуле: участка трубопровода. Плотности ρнач и ρкон определяют по таблицам /3/. D 0.38 Если теплоноситель – жидкость, то принимают: d = Ad , [м] (10) (R ρ) л ср 0.19 ρср = ρнач = ρкон По рассчитанному диаметру трубопровода подбирают (14) где D – общий расход водяного пара на предприятии, [кг/с] стандартный диаметр труб, применяемых при транспорте Ad – коэффициент, равный 0,435 м0,0475; водяного пара и воды /1, приложение 11, стр.334/. 3.8. Предложения по использованию вторичных Пропускная способность системы теплоснабжения энергетических ресурсов определяется в следующей последовательности. Энергия отработавших теплоносителей (газов, паров и 1. Характеристика существующей системы жидкостей), а также отходов и готовых продуктов теплоснабжения завода производства представляет собой вторичные А) составить схему котельной или теплового пункта энергетические ресурсы (ВЭР). (указать типы котлов, их производительность, давление и На предприятиях пищевой промышленности температуру пара и т.д.); наибольшим запасом вторичных энергетических ресурсов Б) составить схему теплоснабжения завода или обладают уходящие дымовые газы котельных установок реконструируемого цеха и дать характеристику (18,6%), вентиляционные выбросы (18%), сбросные теплые потребителей тепловой энергии с указанием (15,8%) и горячие воды (13,8%), вторичные пары выпарных теплоносителей (пар или горячая вода); и сушильных установок (9,8 %) , готовая продукция (8,4%). В) описать систему использования вторичных Меньшими запасами ВЭРов обладают отработавшие газы энергетических ресурсов на предприятии. технологического оборудования (7,3%), пароконденсатная 2. Определение тепловых нагрузок смесь (5,7%), а также уходящие дымовые газы Тепловые нагрузки до и после реконструкции технологических печей (2,5%). определяются также, как и при проектировании нового На основе энергетического анализа работы предприятия (см. раздел 3, пункт 3). технологического оборудования дипломнику необходимо 3. Определение пропускной способности системы и разработать предложения по рациональному использованию выбор диаметров трубопроводов. ВЭРов /2, глава VIII, стр. 145-163/. Гидравлический расчет производится также, как и при проектировании нового предприятия (см. раздел3, пункт 4. РЕКОНСТРУКЦИЯ СУЩЕСТВУЮЩЕГО 3.7). ПРЕДПРИЯТИЯ 4. Предложения по использованию вторичных При реконструкции предприятия теплотехническая энергетических ресурсов (см. раздел 3, пункт 3.8). часть дипломного проекта разрабатывается с целью проверки пропускной способности системы РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА теплоснабжения в связи с изменением тепловых нагрузок. 1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. -М.: Если тепловые нагрузки после реконструкции Энергоиздат, 1982. возросли и пропускная способность системы не 2. Лепилкин А.Н., Ноздрин С.И., Тертычный А.М. удовлетворяет им, то дипломнику необходимо произвести Теплоснабжение предприятий мясной и молочной замену трубопроводов для пара и горячей воды на основе промышленности. -М.: Пищевая промышленность, 1976. гидравлического расчета.

(Документ)

Реферат - Корреляционный метод поиска утечек (Реферат)

Реферат-Блочно-модульные автоматизированные котельные (Реферат)

Реферат - Котлы-утилизаторы в тепловых схемах котельных (Реферат)

Реферат - Блочно-модульные котельные на твердом топливе (Реферат)

Реферат - Термомайзеры (Реферат)

Ответы на вопросы к госам для специальности Энергообеспечение предприятий (140106) ОГУ (Шпаргалка)

Реферат - Котлы пульсирующего горения (Реферат)

n1.doc

I Курс лекций за первое полугодие

Источники и системы теплоснабжения предприятий

1. 
   Системы теплоснабжения производственных предприятий
2. 
   Виды тепловых нагрузок
3. 
   Классификация систем теплоснабжения

-по схеме подачи тепла потребителю (децентрализованные и централизованные);

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:

вентиляцию (тепло в калорифере (теплообменнике);

горячее водоснабжение;

технологические нужды п.п.

• 
  Тепловые нагрузки различают:

1. 
   сезонные (отопление, вентиляция);
2. 
   круглогодичные (горячее водоснабжение, технологические нужды).

Классификация систем теплоснабжения :

1. 
   по схеме подачи тепла потребителю;
2. 
   по виду теплоносителя;
3. 
   по способу отпуска теплоты потребителю;
4. 
   по числу параллельно идущих теплопроводов;
5. 
   по числу ступеней присоединения.

1. По схеме подачи тепла потребителю :

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.

3. По способу отпуска теплоты потребителю :

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).

Н

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

источнику теплоснабжения (за исключением утечек). Теплоноситель используют как греющую среду в теплообменных аппаратах. Закрытые системы гидравлически изолированы от тепловых сетей, что обеспечивает стабильное качество воды в ГВС, т.к. нет выноса шлаковых отложений в систему ГВС (это плюс). Однако, в систему ГВС (в трубы) поступает вода из холодного водопровода, который не подвергается деаэрации (удалению кислорода и углекислого газа), нагревается и усугубляет коррозионную активность, следовательно, быстрее происходит разрушение труб от коррозии, чем в открытых схемах. Поэтому в закрытых системах рекомендуют применять неметаллические, пластиковые трубы.

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

теплоносителем из тепловой сети в местную сеть, но и сам теплоноситель. В открытых схемах трубы ГВС коррозируют в меньшей степени, чем в закрытых системах, т.к. вода поступает из тепловой сети после химводочистки (ХВО), но при этом возможно нарушение стабильности санитарных норм показателей воды. Открытые схемы дешевле. Чем закрытые, т.к. не требуются затраты на теплообменники и насосное оборудование.

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:

1. 
   подающий трубопровод (Т 1 ),
2. 
   обратный трубопровод (Т 2 ),
3. 
   трубопровод ГВС (Т 3 ),
4. 
   циркуляционный трубопровод ГВС (Т 4 ),
5. 
   трубопровод технологических нужд (Тт).

5. По числу ступеней присоединения.

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).

При выборе схемы тепловых сетей исходят из условий надежности, экономичности, стремясь к получению наиболее простой конфигурации сети и наименьшей длины трубопроводов.

Тепловые сети делятся на категории:

1. 
   Магистральные сети;
2. 
   Распределительные сети;
3. 
   Внутриквартальные сети;
4. 
   Ответвления к потребителям (зданиям).

Тепловые сети проектируются по следующим схемам:

1. 
   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

1. 
   Радиальная (рис. 14) – устраивается, когда нет возможности предусмотреть кольцевую, но перерыв в теплоснабжении недопустим:

Рис. 14 Радиальная схема

1. 
   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):

Рис. 19 Трёхтрубная паровая система
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:

1. 
   Надземная (наземная) прокладка – имеет место на территории промышленных предприятий, при пересечении дорог и препятствий, в районах вечной мерзлоты;
2. 
   Подземная прокладка бывает:

-в непроходных каналах,

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:

1. 
   вылет компенсатора,
2. 
   спинка компенсатора,
3. 
   сварные крутоизогнутые отводы,
4. 
   подвижные опоры,
5. 
   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.

1. 
   углы поворота трассы (самокомпенсация),
2. 
   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.