Ляликов Б.А. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

ППН обеспечивает восполнение утечек теплоносителя из системы

отопления, включается периодически. При пуске системы обеспечивает

заполнение системы отопления.

РТ – обеспечивает регулирование температуры воды в системе

отопления. Схема обеспечивает надежное теплоснабжение.

Недостаток: дополнительная установка на вводах подогревателей

и насосов приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных за-

трат.

Применение:

проектирование систем теплоснабжения зданий по-

вышенной этажности (12-ти и более этажей, в отдельных случаях 9–10

этажей), при превышении давления свыше 6 атм (в этом случае для лю-

бой этажности зданий может применяться независимая схема). В совре-

менных районах подогреватели устанавливаются на ЦТП.

2.6.3 Открытые тепловые сети

В открытых тепловых сетях осуществляется непосредственный во-

доразбор из тепловых сетей на ГВС (рис. 2.18).

РТ

Рис. 2.18. Схема включения системы ГВС

Расход теплоты, передаваемой по тепловым сетям при открытой

системе теплоснабжения

)

ττ

()

ττ

(

х22х11

−

−−= c

Q , МВт (Гкал/ч),

(2.5)

где

, G

– расходы воды в подающем и обратном трубопроводах, кг/с

(кг/ч);

с – теплоемкость воды, кДж/(кг · °С);

, t

–температуры сетевой воды в подающем и обратном трубо-

проводах, °С.

2.6.4. Закрытые тепловые сети

В закрытых системах дополнительно устанавливаются водоводя-

ные подогреватели ГВС. На предприятиях возможна установка парово-

дяных подогревателей ГВС. В систему ГВС поступает водопроводная

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

(питьевая) вода после подогревателя. Подогреватели ГВС могут быть

включены в соответствии с одной из трех схем (см. рис. 2.19).

Расход теплоты, передаваемой по водяному теплопроводу, при за-

крытой системе теплоснабжения

)

ττ

(

−

, МВт (Гкал/ч).

(2.6)

Параллельная схема

При такой схеме расход сетевой воды на абонентском вводе опре-

деляется суммой расходов воды на отопление и горячее водоснабжение:

GGG

гвсoав

, т/ч.

(2.7)

Расход сетевой воды на отопление является постоянной величиной

и поддерживается на расчетном уровне регулятором расхода РР. Расход

сетевой воды на горячее водоснабжение является резко переменной ве-

личиной. Регулятор РТ изменяет этот расход в соответствии с нагрузкой

ГВС.

Недостатки схемы:

при параллельном присоединении отопления

и ГВС обратная сетевая вода, возвращаемая из отопительной установки

с температурой порядка 40÷70 °С, не используется для подогрева хо-

лодной водопроводной воды, имеющей на вводе температуру порядка

5 °С, хотя теплом обратной воды после отопления можно покрыть зна-

чительную долю нагрузки ГВС, поскольку

гвс

, подаваемой в систему

горячего водоснабжения, обычно не превышает 55÷60 °С. При рассмат-

риваемой схеме вся тепловая нагрузка ГВС удовлетворяется за счет те-

пла сетевой воды, поступающей в водоводяной подогреватель непо-

средственно из подающей линии тепловой сети. Поэтому получается за-

вышенный расход воды в городских сетях. Это вызывает увеличение

диаметров тепловых сетей и рост начальных затрат на их сооружение,

а также увелич

ение расхода электрической энергии на перекачку тепло-

носителя (см. рис. 2.19).

Но независимое регулирование тепла на горячее водоснабжение

исключает снижение расхода тепла на отопление при максимальных во-

доразборах. Поэтому параллельные присоединения подогревателей

применяется при значительной доле тепловой нагрузки на горячее водо-

снабжение

2,1

max

≥

, а также в зданиях с небольшим суммарным

расходом тепла (до 230 кВт), когда простота приготовления горячей во-

ды и затраты на оборудование экономически выгоднее перерасхода теп-

лоносителя.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

ОП

ОП ОП

ВК

ВК ВК

ВК

ЭЭ

РР

РР РР

РТ

Из ВВ

Из ВВ Из ВВ

ПВ

ПН

а б в

Рис. 2.19. Схемы подключения систем отопления и горячего водоснабжения

к тепловым сетям:

а – параллельная схема включения установки горячего водо-

снабжения и отопительной установки по зависимой схеме со струйным смешением;

б – смешанная двухступенчатая схема; в – последовательная двухступенчатая схема

Двухступенчатая смешанная схема

Особенностью схемы (см. рис. 2.19, б) является двухступенчатый

подогрев воды для ГВС. В нижней ступени подогрева (ПН) холодная

вода предварительно подогревается за счет тепла воды, возвращаемой

из отопительной системы, благодаря чему уменьшается тепловая произ-

водительность подогревателя верхней ступени (ПВ) и снижается расход

сетевой воды на горячее водоснабжение.

ПН включен последовательно, а ПВ – параллельно по отношению

к отопительной си

стеме.

Преимуществом

двухступенчатой смешанной схемы по сравнению

с параллельной

схемой является меньший расчетный расход сетевой во-

ды благодаря частичному удовлетворению нагрузки ГВС за счет тепла

воды, возвращаемой из системы отопления.

При отсутствии аккумуляторов горячей воды расход сетевой воды

на ГВС при смешанной схеме, так же как и при параллельной схеме,

должен рассчитываться по максимальной нагрузке ГВС.

Двухступенчатая последовательная схема

Эта схема (см. рис. 2.19, в) разработана совместно ВТИ, МЭИ и Те-

плосетью Мосэнерго. Одним из методов выравнивания тепловой на-

грузки жилых зданий без установки аккумуляторов горячей воды явля-

ется применение связанного регулирования. В этом случае с помощью

РР поддерживается постоянный расход сетевой воды на удовлетворение

суммарной тепловой нагрузки отопления и горячего водоснабжения.

В качестве теплового аккумулятора используется строительная ко

нст-

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

рукция отапливаемого здания. В период повышенной нагрузки ГВС

уменьшается отдача тепла на отопление. Недополученное системой

отопления тепло компенсируется в период малых нагрузок ГВС. В том

случае, когда после нижней ступени температура подогретой водопро-

водной воды достаточна для удовлетворения потребителей ГВС, подог-

рев ее в верхней ступени не производится. При этом режиме сетевая во-

да в подогреватель ПВ не п

оступает, а весь поток воды из подающей

линии сети проходит через РР.

Если температура водопроводной воды после ПН ниже требуемой,

РТ открывает клапан, на ПВ ответвляется часть воды, поступающей на

абонентский ввод из подающей линии тепловой сети.

При любом положении РТ расход сетевой во

ды на абонентском вводе

остается практически постоянным. Это обеспечивается РР, поддержи-

вающим практически постоянный перепад давлений в сопле элеватора,

через которое проходит весь расход сетевой воды, поступающей на або-

нентский ввод. При увеличении расхода воды через ПВ РР прикрывается,

а при снижении расхода сетевой воды через ПВ РР открывается.

В часы максимал

ьной нагрузки ГВС часть сетевой воды или вся се-

тевая вода пропускается через ПВ. Так как в ПВ температура сетевой

воды снижается, то снижается также температура воды, поступающей

в элеватор, и в результате уменьшается отдача тепла на отопление зда-

ния. Тепло, недоданное на отопление в период большой нагрузки ГВС,

компенсируется в периоды малой нагрузки ГВС, когда в элев

атор по-

ступает поток воды повышенной температуры.

В летний период, когда отопительная система отключена, ПВ и ПН

включаются помимо отопительной системы (с помощью специальной

перемычки, не показанной на схеме).

Преимущество двухступенчатой последовательной схемы по срав-

нению с двухступенчатой смешанной схемой заключается в выравнива-

нии суточного графика тепло

вой нагрузки и лучшем использовании те-

плоносителя, что приводит к дополнительному снижению расхода воды

в сети.

Недостатком двухступенчатой последовательной схемы по сравне-

нию с двухступенчатой смешанной схемой является усложнение регу-

лирования ЦТП или абонентских вводов, т.к. приходится проводить до-

полнительное местное регулирование у абонентов, у которых отноше-

ние нагрузки ГВС к отоплению отлич

ается от типового отношения на-

грузок, по которому ведется центральное регулирование.

Для качественного теплоснабжения всех потребителей в районах

с разнородной тепловой нагрузкой одного центрального регулирования

недостаточно. Необходимо в дополнение к центральному регулирова-

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

нию осуществлять местное регулирование всех видов тепловой нагруз-

ки. Выбор импульса для местных регулирующих устройств зависит от

типа установок.

В качестве импульса в установках ГВС обычно используют темпера-

туру воды в подающей линии системы ГВС. В вентиляционных установ-

ках – температуру нагретого воздуха после калориферов. При местном ре-

гулировании отопительных установок целесообразно использовать в кач

е-

стве импульса температуру воздуха в отапливаемых помещениях.

2.7. Паровые системы теплоснабжения

Система пароснабжения предназначена для отпуска пара на техно-

логические нужды и в отдельных случаях для паровых систем отопле-

ния корпусов, калориферов и подогрева горячей воды.

Существует два вида систем пароснабжения:

1. Система пароснабжения с возвратом конденсата.

2. Система пароснабжения без возврата конденсата.

2.7.1. Система пароснабжения с возвратом конденсата

Процент возврата конденсата колеблется от 90 до 30 %. Низкий

процент возврата конденсата обусловлен загрязнением конденсата на

производстве. Для каждого предприятия источник теплоснабжения ус-

танавливает норму возврата.

Расход теплоты, передаваемой по паропроводу, при неполном воз-

врате конденсата

)

ττ

()

(

хккхпп

−

⋅

−

⋅

−= c

GchG

, МВт (Гкал/ч),

(2.8)

где

, G

– соответственно расходы пара и возвращаемого на источник

конденсата, кг/с (кг/ч);

с – теплоемкость воды кДж/(кг · °С) (ккал/(кг · °С));

– энтальпия пара, кДж/кг (ккал/кг);

, t

– соответственно температуры конденсата и исходной холод-

ной воды,

°С.

На рис. 2.20 представлена упрощенная схема системы пароснабже-

ния с возвратом конденсата.

РК,

ТЭ

Производ

ство

Конденсатопровод

Рис. 2.20. Система пароснабжения с возвратом конденсата

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

На рис. 2.21 представлена схема включения конденсатора и кон-

денсатоотводчика.

ко

Пар

Пролетный

пар

Рис. 2.21. Схема включения конденсатора

Расход пара в конденсатор определяется по уравнению теплового

баланса конденсатора

конд

кп

)

(

−

, кг/ч,

(2.9)

где

– количество тепла выделяющееся при конденсации пара, МВт

(Гкал/ч);

, i

– энтальпии пара на входе в конденсатор и конденсата на вы-

ходе из него, кДж/кг (ккал/кг);

конд

– КПД конденсатора.

В состав теплоэнергетического хозяйства предприятия дополни-

тельно входят:

– оборудование для сбора конденсата от технологических устано-

вок (конденсатоотводчики, конденсатосборники);

– конденсатные подстанции (цеховые, групповые, центральные).

Конденсат с установок в конденсатосборники поступает самоте-

ком. Центральные конденсатные подстанции предназначены для воз-

врата конденсата на источник. После конденсатосборников и конден-

сатных подстанций применяют напорные конденсатопроводы.

В сост

ав конденсатного хозяйства входят конденсатные насосы,

баки, оборудование для очистки конденсата от загрязнения, пробоот-

борники.

Температура возвращаемого конденсата составляет 70÷95 °С. Как

правило, на предприятии устанавливаются конденсатосборники закры-

того типа под небольшим давлением. Отопительные установки присое-

диняются к паропроводам, как по зависимым, так и по независимым

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

схемам. Установки горячего водоснабжения присоединяются главным

образом по независимой схеме через подогреватели поверхностного

и смешивающего типов.

В системах с возвратом конденсата регулирование расхода пара

осуществляется автоматически регуляторами типа РТ или РР. Конден-

сатоотводчики, конденсатосборники и конденсатные насосы после ото-

пительных систем и горячего водоснабжения устанавливаются перед

отводом конденсата из абонентского узла ввод

а. На вентиляционных

и технологических агрегатах конденсатоотводчики устанавливаются

либо после каждой установки, либо после группы установок.

Возвращают конденсат по единому конденсатопроводу, диаметр

которого в 3–5 раз меньше диаметра подводящего паропровода. Если

давление конденсата недостаточно для возвращения на тепловую стан-

цию, то после конденсатосборника организуется откачка конденсата на-

сосами по напорным конденсатопроводам. На ри

с. 2.22 показана одно-

трубная паровая система с возвратом конденсата.

РК

РТ

ОП

КО КО

КО

КС КС

КС

НН

ПСО

ПГВ

ВВ

ТА

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

соединений:

а – отопления по зависимой схеме; б – отопления по независимой схе-

ме;

в – горячего водоснабжения; г – технологических аппаратов

2.7.2. Система пароснабжения без возврата конденсата

Как правило, такая система (см. рис. 2.23) применяется в тех случа-

ях, когда конденсат загрязнен органическими соединениями и на пред-

приятии не очищается, а также в случае, если предприятие удалено от

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

источника и становится невыгодной система возврата конденсата при

относительно небольшом потреблении пара. В этом случае предприятие

оплачивает подготовку воды на источнике.

Системы без возврата конденсата (рис. 2.23) в отопительно- венти-

ляционной технике и горячем водоснабжении жилых домов и на про-

мышленных предприятиях применяются редко. Потребители тепла в та-

ких системах присоединяются непосредственно по зависимой схеме.

Образующийся ко

нденсат из отопительных приборов охлаждается до

необходимой температуры хозяйственно-питьевой водой и целиком ис-

пользуется на горячее водоснабжение.

Рис. 2.23. Однотрубная паровая система без возврата конденсата: а – водяного

отопления и горячего водоснабжения;

б – парового отопления и горячего водоснаб-

жения;

в – горячего водоснабжения

Количество трубопроводов в паровых системах теплоснабжения

зависит от характера работы предприятия, его мощности и назначения.

Одни паропроводы рассчитываются на средние расходы пара, другие,

резервные паропроводы, – на дополнительную подачу пара при макси-

мальных нагрузках предприятия, например, при переходе с зимнего на

летний режим работы предприятия. Многотрубные паропроводы ис-

пользуются также для раздельной подачи па

ра различных параметров.

Возврат конденсата оказывает большое влияние на экономику

и организацию непрерывного теплоснабжения, т. к. перебои возвращае-

мого конденсата вынуждают иногда сокращать отпуск тепла с ТЭЦ.

ОП

ВВ

ГВС

СП

а б

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

3. СИСТЕМЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

3.1. Классификация систем горячего водоснабжения

Система горячего водоснабжения (ГВС) состоит из источника при-

готовления горячей воды, трубопроводов, по которым вода от источни-

ка поступает к водоразборным приборам потребителей, и приспособле-

ний для регулирования параметров и контроля расхода теплоносителя.

Системы отличаются большим разнообразием, поэтому их класси-

фикация производится по многим признакам.

По месту расположения источника системы ГВС делятся на

цен-

трализованные

и децентрализованные.

Децентрализованные системы обеспечиваются горячей водой от

местных источников, размещенных в непосредственной близости от во-

доразборных приборов.

В централизованных системах горячая вода поступает к большой

группе потребителей из внешних тепловых сетей от ТЭЦ и районных

котельных или от собственных котельных. На промышленных предпри-

ятиях горячее водоснабжение может быть организовано от различных

установок по использованию вторичных энергоресурсов. Централизо-

ванное горячее водоснабжен

ие от внешних водяных тепловых сетей

может быть двух видов:

– с непосредственным водоразбором из тепловой сети (открытые

системы теплоснабжения);

– с нагревом местной водопроводной воды в подогревателях (за-

крытые системы).

Централизованное горячее водоснабжение от паровых тепловых

сетей может обеспечиваться двумя способами: нагревом водопроводной

воды в пароводяных подогревателях и смешени

ем водопроводной воды

с паром.

Различают системы горячего водоснабжения: жилых зданий, обще-

ственных и производственных зданий.

Суточная неравномерность горячего водоснабжения жилых домов

существенно отличается от неравномерности общественно-

производственного потребления горячей воды.

По прокладке трубопроводов от местного теплового пункта до во-

доразборных приборов различают местные системы с

верхней и нижней

разводкой,

тупиковые и с циркуляцией.

По способу циркуляции горячей воды системы бывают с

естест-

венной

и принудительной (насосной) циркуляцией.

Источники и системы теплоснабжения промышленных

предприятий. Часть I: учебное пособие / Б. А. Ляликов. –

2-е изд., стер. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 155 с.

По месту аккумулирования

горячей воды различают системы: с ин-

дивидуальным

аккумулированием в МТП, с групповым аккумулирова-

нием в ЦТП или в водогрейных котлах местных котельных, с

централь-

ным

аккумулированием у источника тепла.

3.2. Централизованные системы горячего водоснабжения

Отличительной чертой централизованного горячего водоснабжения

является непрерывное поступление горячей воды к водоразборным при-

борам. В современных системах теплоснабжения наибольшее распро-

странение получило приготовление горячей воды в местных или цен-

тральных тепловых пунктах, из которых вода поступает в системы го-

рячего водоснабжения.

Горячее водоснабжение от МТП организуется главным образом

при районном или квартальном теплоснабжении. Схемы местны

х сис-

тем горячего водоснабжения отличаются большим разнообразием и за-

висят от назначения и размеров здания, характера изменения тепловой

нагрузки и многих других факторов.

В банно-прачечных предприятиях с постоянным и большим водо-

разбором распространены наиболее простые и дешевые тупиковые схе-

мы с верхней разводкой и аккумулятором (рис. 3.1).

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

ком-аккумулятором:

1 – водопроводная вода; 2 – секционный подогреватель;

3 – верхний бак-аккумулятор с поплавковым краном; 4 – подача к водоразборным

приборам; РТ – регулятор температуры

Горячая вода в таких системах может приготовляться заранее, до

начала водоразбора. Большой запас воды в аккумуляторе позволяет со-

хранять высокую температуру даже при продолжительных перерывах

потребления воды. Такие схемы используют также в небольших жилых

малоэтажных домах с периодическим водоразбором.

В больших жилых зданиях с неравномерным потреблением горячей

воды и без аккумулирования тупиковая разводка недопустима, т. к. про-

должительное прекращение водоразбора приводит к зн

ачительному ос-

тыванию воды и необходимости ее слива. Остывание воды в разводя-

РТ