КАЗАХСКАЯ ГОЛОВНАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ. Краткое содержание занятия [1][1] с.147-150, [4] с105-109, [5
Схема тепловых сетей в значительной мере определяет надежность теплоснабжения, маневренность системы, удобство ее эксплуатации и экономическую эффективность. Принципы построения крупных систем теплоснабжения от нескольких источников теплоты, средних и мелких систем существенно отличаются. Крупные и средние системы должны иметь иерархическое построение. Высший уровень составляют магистральные сети, соединяющие источники теплоты с крупными тепловыми узлами - районными тепловыми пунктами (РТП), которые распределяют теплоноситель по сетям низшего уровня и обеспечивают в них автономные гидравлический и температурный режимы. Низший уровень составляют распределительные сети, которые транспортируют теплоноситель в групповые или индивидуальные тепловые пункты. Распределительные сети присоединяют к магистральным в РТП через водоводяные подогреватели или непосредственно с установкой смесительных циркуляционных насосов. В случае присоединения через водоводяные подогреватели гидравлические режимы магистральных и распределительных сетей разделены, что делает систему надежной, гибкой и маневренной. В этом случае выдвигаются требования к магистральным теплопроводам, это непревышения давления, определяемого прочностью элементов тепловой сети, невскипания теплоносителя в подающем трубопроводе и обеспечения необходимого располагаемого напора перед водоподогревателями. В сеть высшего иерархического уровня теплоноситель может подаваться из различных источников с различными температурами, но при условии, чтобы они не превышали температуру в распределительных сетях. Параллельная работа всех источников теплоты на объединенную магистральную сеть позволяет наилучшим образом распределять нагрузку между ними в целях экономии топлива, обеспечивает резервирование источников и позволяет сократить их суммарную мощность. Закольцованная сеть повышает надежность теплоснабжения и обеспечивает подачу теплоты потребителям при отказах отдельных ее элементов. Наличие нескольких источников питания кольцевой сети сокращает необходимый резерв ее пропускной способности. В системе теплоснабжения с насосами в РТП отсутствует полная гидравлическая изоляция магистральных сетей от распределительных. Для больших систем с протяженными закольцованными магистральными теплопроводами и несколькими источниками питания задачу управления гидравлическим режимом сети при соблюдении ограничений в давлениях, предъявляемых потребителями, можно решить лишь при оснащении РТП современной автоматикой.
У систем с двумя иерархическими уровнями резервируют только высший уровень. Надежность теплоснабжения обеспечивается выбором такой мощности РТП, при которой надежность нерезервированной (тупиковой) сети оказывается достаточной. Принятый уровень надежности определяет протяженность и максимальные диаметры распределительной сети от каждого РТП. На высшем уровне резервируют и источники теплоты и теплопроводы. Резервирование осуществляют путем соединения подающих и обратных магистралей соответственными перемычками. Различают два вида перемычек (см. рисунок 5.1). Одни из них резервируют сеть, обеспечивая ее надежное функционирование при отказах участков теплопроводов, задвижек или другого оборудования сети. Другие резервируют источники теплоты, обеспечивая переток теплоносителя из зоны одного источника в зону другого при его отказах или ремонте. Тепломагистрали вместе с перемычками образуют единую кольцевую сеть. Диаметры всех теплопроводов этой сети, включая диаметры перемычек, должны быть рассчитаны на пропуск необходимого количества теплоносителя в самых неблагоприятных аварийных ситуациях. В нормальном режиме теплоноситель движется по всем теплопроводам системы и понятие кольцующей «перемычки» теряет смысл, тем более, что при переменных гидравлических режимах точки схода потоков могут перемещаться, и роль «перемычки» будут выполнять различные участки сети. Поскольку резервные элементы тепловой сети всегда находятся в работе, такое резервирование называется нагруженным. Сохраняя принцип иерархического построения системы теплоснабжения, можно применить другой метод ее резервирования, используя ненагруженный резерв. В этом случае перемычки, обеспечивающие резервирование источников тепла, в нормальном режиме отключены и не работают. Здесь следует отметить, что в основу принцип построения схемы системы положена иерархичность и высший и низший уровень разделяются крупными тепловыми узлами, потребителей перемычкам не присоединяют, независимо от того, являются они нагруженным или ненагруженным резервом. Каждая ТЭЦ обеспечивав теплоснабжение своей зоны. При ситуациях, когда возникает необходимость резервирования одного источника другим, в работу включаются резервные перемычки. Применение, однотрубных перемычек позволяет существенно снизить дополнительные капитальные вложения в резервирование. При нормальном режиме сеть работает как тупиковая, т. е. каждая магистраль имеет определенный круг потребителей и независимый гидравлический режим. При аварийных ситуациях включаются необходимые резервные перемычки. При ненагруженном резервировании, так же как и при нагруженном,, диаметры всех теплопроводов, включая перемычки, рассчитывают на пропуск необходимого количества теплоносителя при наиболее напряженных гидравлических режимах в аварийных ситуациях. Принципиальная схема сохраняется и может быть иллюстрирована рисунком 5.1. Отличие от схемы с нагруженным резервированием состоит в том, что перемычки 3 выполняются однотрубными. Эксплуатация системы осуществляется с закрытыми задвижками на всех перемычках 3 и 4.Такой режим эксплуатации удобнее, так как при независимых гидравлических режимах магистралей легче контролировать их состояние. Кроме того, применение ненагруженного резерва - однотрубных перемычек - дает существенный экономический эффект. Для обеспечения надежного и качественного теплоснабжения построение схемы тепловых сетей и резервирования еще недостаточно. Необходимо обеспечить управляемость системы. Следует различать два вида управления системой. Первый вид обеспечивает эффективность теплоснабжения при нормальной эксплуатации, второй вид позволяет осуществлять лимитированное теплоснабжение потребителей при аварийных гидравлических режимах. Под управляемостью системы в процессе эксплуатации понимают свойство системы, позволяющее менять гидравлические и температурные режимы в соответствии с изменяющимися условиями. Для возможности управления гидравлическим и температурным режимами системa должна иметь тепловые пункты, оснащенные автоматикой и устройствами, позволяющими осуществлять автономные циркуляционные режимы в распределительных сетях. Управляемость сети должна быть основана на надежном контроле за режимом работы всех ее элементов, быстром обнаружении возникших утечек теплоносителя и локализации поврежденных участков сети или потребителей, что должно предохранить тепловую сеть от подачи необработанной воды. Режим работы магистральных тепловых сетей должен обеспечивать наибольшую экономичность при выработке и транспорте теплоты за счет совместной работы ТЭЦ и котельных, снижение расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя и пр. Режим работы распределительных сетей должен обеспечивать 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 дорогостоящих регуляторов отпуска теплоты на отопление. Технико-экономические показатели тепловых сетей, включая тепловые пункты, при повышении надежности и качества теплоснабжения не должны быть ухудшены по сравнению с современными. В современных больших системах теплоснабжения присоединение распределительных сетей к магистрали осуществляется через РТП, в которых устанавливаются циркуляционные насосы позволяющие поддерживать располагаемый перепад давлений после РТП или через теплообменники, располагаемые в РТП, не требует оснащения РТП большим количеством автоматических устройств. Выбор способа присоединения следует осуществлять на основании технико-экономического расчета рисунок 5.2
Рисунок 5.2. Принципиальные схемы РТП
а, б) подключение РТП к магистралям (варианты); в, г, д) - схемы РТП соответственно с двух-, трех- и четырехтрубными распределительными сетями; I — смесительный насос; 2 - циркуляционный насос; 3 - регулятор давления; 4 - регулятор температуры воды и ограничитель расхода; 5 - регулятор горячего водоснабжения; б - диафрагмы к расходомерам; 7 - реле-сигнализатор утечки воды; 8 - сбросное устройство. Задача управления аварийным гидравлическим режимом возникает при расчете теплопроводов на пропуск лимитированного количества теплоносителя при авариях. Практическое осуществление управления эксплуатационными и аварийными режимами возможно лишь при наличии телемеханизации. Телемеханизация должна обеспечить контроль параметров, сигнализацию о состоянии оборудования, управление насосами и задвижками, регулирование расхода сетевой воды. Управляемые системы с иерархическим построением являются современными прогрессивными системами. Небольшие системы теплоснабжения с нагрузкой, примерно соответствующей нагрузкам РТП, проектируют нерезервированными. Сети выполняют тупиковыми разветвленными. С ростом мощности источника теплоты возникает необходимость в резервировании головной части тепловой сети. При реконструкциях и развитии действующих систем также необходимо проектировать РТП и обеспечивать четкое разделение сетей на магистральные и распределительные. Действующие тепловые сети по их построению можно разделить на два типа: радиальные и кольцевые (рисунок 5.3). Радиальные сети являются тупиковыми, нерезервированными и поэтому они не обеспечивают необходимой надежности. Такие сети можно применять для небольших систем, если источник теплоты расположен в центре теплоснабжаемого района.
СРС. [1]; [2] Расчет потерь давления в смесителях и водоподогревателях при расчетных и циркуляционных расходах воды. . СРСП. Задание курсовой работы (КР) Расчет и выбор баков-аккумуляторов –пояснительная записка 2стр. [2] с.35-37. Оформление графической части схемы трубопроводов системы горячего водоснабжения - аксонометрическая схема Контрольные вопросы для письменного экзамена
1. Структура схемы тепловых сетей 2. Организация транспорта теплоносителя в водяных тепловых сетях. 3. Применение и выбор баков-аккумуляторов 4. Потери давления в смесителях и водоподогревателях при различных расходах воды.
|
На рисунке 5.1 показана однолинейная, принципиальная схема большой системы теплоснабжения, которая имеет два иерархических уровня тепловых сетей. Высший уровень системы представлен кольцевой магистральной сетью с ответвлениями к РТП. От РТП идут распределительные сети, к которым присоединены потребители. Эти сети составляют низший уровень. К магистральной сети потребителей не присоединяют. Теплоноситель в магистральную сеть поступает от двух ТЭЦ. Система имеет резервный источник теплоты - районную котельную (РК).
