Задачи дальнейшего развития теплоснабжения

    Полная  гидравлическая изоляция тепловых сетей  первой и второй ступени является важнейшим мероприятием повышения надёжности теплоснабжения и увеличения дальности транспорта тепла. Многоступенчатые системы теплоснабжения с ЦТП и КРП позволяют в десятки раз уменьшить число местных подогревателей горячего водоснабжения, циркуляционных насосов и регуляторов температуры, устанавливаемых в МТП при одноступенчатой системе. В ЦТП возможна организация обработки местной водопроводной воды для предупреждения коррозии систем горячего водоснабжения. Наконец, при сооружении ЦТП и КРП сокращаются в значительной мере эксплуатационные затраты и затраты на содержание персонала для обслуживания оборудования в МТП.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2.1 Водяные системы теплоснабжения 

    Необходимость чёткого разделения водяных систем теплоснабжения на закрытые и открытые возникла ещё очень давно.

    Водяные системы, в которых местные системы  горячего водоснабжения присоединяются с помощью водоводяных подогревателей, стали называться закрытыми. Вследствие отсутствия непосредственного водоразбора и незначительной утечки теплоносителя через неплотности соединений труб и оборудования закрытые системы отличаются высоким постоянством количества и качества циркулируемой в ней сетевой воды. Другой особенностью закрытых систем является то, что они бывают многотрубными: двух-, трёх- и четырёхтрубные.

    Двухтрубные закрытые системы состоят из обратного и подающего трубопроводов. По подающему трубопроводу нагретая сетевая вода с температурой t1 транспортируется от источника тепловой энергии к потребителю. По обратному трубопроводу охлаждённая сетевая вода с температурой t2 возвращается от потребителя к источнику для повторного подогрева. Двухтрубные системы проще и дешевле многотрубных. Такие системы применяют преимущественно для совместной подачи тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Присоединение технологических установок допускается при применении мер, предупреждающих попадание в тепловые сети вредных примесей.

    В промышленных районах, где имеется  большая тепловая нагрузка повышенных параметров и возможно использование собственных вторичных энергоресурсов или качество воды в тепловых сетях не отвечает требованиям производственных процессов, рекомендуются трёх- и четырёхтрубные тепловые сети.

    В четырёхтубных тепловых сетях одна пара труб используется для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Температура сетевой воды в подающем трубопроводе этой пары поддерживается в соответствии с графиком регулирования отпуска тепла на отопительно-бытовые нужды. По второй паре труб сетевая вода подаётся на производственные нужды предприятий. Температура сетевой воды в подающем трубопроводе второй пары сетей круглый год поддерживается постоянной. Отдельные тепловые сети позволяют принимать в них высокий нагрев сетевой воды, который помимо снижения расходов воды и уменьшения диаметров труб даёт возможность получать на местах потребления пар путём испарения сетевой воды.

    Четырёхтрубные  системы распространяются также  в сельских районах и рабочих  посёлках, где нагрузка горячего водоснабжения  невелика и сосредоточена в небольшом количестве общественных зданий (бани, столовые, гостиницы, школы, спортивные и детские учреждения) или в сельскохозяйственных комплексах. Полная гидравлическая изоляция разнородных потребителей в четырёхтрубных системах упрощает раздельную подачу тепла и центральное регулирование сезонных и круглогодовых нагрузок. Одновременно с этим отпадает надобность дорогостоящих местных и центральных тепловых пунктов. Раздельное центральное регулирование способствует росту культуры и повышению надёжности теплоснабжения.

    В трёхтрубных системах по одному подающему трубопроводу подаётся тепло на отопительно-бытовые цели, по другому – на технологические нужды. Или по одному подающему трубопроводу обеспечивается нагрузка отопления, по другому – горячее водоснабжение. Режимы регулирования тепловой нагрузки в этих трубопроводах устанавливают те же, что и в четырёхтрубных системах, но вместо двух обратных трубопроводов сооружается только один. Соответственно изменяется схема теплоприготовительной установки источника тепла: вместо отдельных подогревателей и сетевых насосов устанавливаются общие.

       По сравнению с четырёхтрубной  системой трёхтрубная не даёт  значительной экономии материальных  затрат. В то же время зависимый  гидравлический режим в обратной трубе вызывает колебание давлений у элеваторов, которые при отсутствии регуляторов расхода приводят к разрегулировке подачи тепла на отопление. По этим соображениям трёхтрубная система применяется редко.

    Открытые  водяные системы отличаются более простым оборудованием для смешения сетевой воды, используемой в местной системе горячего теплоснабжения. Но значительные расход сетевой воды на горячее водоснабжение существенно увеличивает подпитку тепловых сетей. Открытые системы сооружаются как однотрубными, так и многотрубными. Основным типом открытых систем, как и в закрытых системах, являются двухтрубные водяные системы. Трёх- и четырёхтрубные открытые тепловые сети применяются с той же целью, что и закрытые многотрубные системы.

    Открытые  четырёхтрубные системы теплоснабжения особенно рационально применять в небольших посёлках, в сельской местности, где вторая пара трубопроводов специально предназначена для горячего водоснабжения. В больших городах самостоятельные тепловые сети горячего водоснабжения сооружаются при условии обеспечении источников тепла подпиткой тепловых сетей из хозяйственно-питьевого водопровода. Преимущественно изолированных сетей горячего водоснабжения состоит  в том, что водоразборные приборы могут присоединиться к тепловым сетям без установки на абонентских вводах дорогостоящих сместительных клапанов и регуляторов температуры. Четырёхтрубные тепловые сети удобны для организации непрерывного горячего водоснабжения в летний период. Затраты на прокладку дополнительных сетей обычно небольшого диаметра и часто на короткие расстояния оказываются выгоднее тех сложностей регулирования, которые возникают двухтрубных сетях в тепловое время отопительного сезона, когда применяется местное регулирование пропусками.

    В открытых двухтрубных системах теплоснабжения разнородных потребителей при независимых схемах присоединения отопления улучшается качество воды, используемой на горячее водоснабжение. Сетевая вода, поступающая к точкам водоразборов, не загрязняется продуктами коррозии и шламом, содержащимся в изолированном отопительном контуре. Как показали исследования, скопление шлама в застойных зонах радиаторов являются источниками загрязнения воды и развития анаэробных бактерий, выделяющих сероводород, придающий воде неприятный запах.

    При совместной подаче тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в однотрубных тепловых сетях необходимо, чтобы вся сетевая вода разбиралась в точках потребления. Поэтому однотрубные водяные тепловые сети обязательно должны быть открытыми.

    Однотрубные системы целесообразны в курортных и южных районах страны с высоким потреблением горячей воды. В большинстве случаев потребность горячего водоснабжения не превышает 30 – 40 % от всех видов теплового потребления. По этим причинам возможности применения дешёвых однотрубных сетей ограничены.

    По  ряду экономических соображений  и санитарных требований охраны среды  строительство крупных ТЭЦ на городских территориях запрещается. Вынос ТЭЦ далеко за черту города ближе к источникам водоснабжения  и к месту добычи топлива требует  больших капитальных вложений в тепловые сети. Однотрубные тепловые сети в этом отношении наиболее перспективны, так как позволяют значительно сократить эти расходы.

    Советскими учёными разработано несколько видов однотрубных систем дальнего теплоснабжения. Профессором В.Б.Пакшвером предложена однотрубная система транспорта тепла от ТЭЦ до пикового источника, расположенного вблизи города, с прокладкой в районе теплового потребления обычных двухтрубных распределительных сетей. Однотрубная сеть от ТЭЦ до городских распределительных городских сетей предназначена для транзитной передачи тепла и подпитки городских тепловых сетей.

    Для обеспечения работы такой системы  с минимальным сливом горячей  воды подпитка с ТЭЦ должна рассчитываться по среднечасовому расходу воды на горячее водоснабжение за неделю. Поэтому однотрубные системы предназначены для транспорта только той части тепла. При которой слив воды на распределительных системах отсутствует. Остальная часть тепловой нагрузки вырабатывается в пиковой котельной района.

    Транзитный транспорт тепла с подпиточным расходом воды экономически выгоден при большой температуре  теплоносителя. В однотрубных системах с радиусом действия более 25 км температура сетевой воды может достигать 250-270С,  так как высокотемпературный теплоноситель способствует сокращению расходов дорогостоящей сетевой воды и металла на изготовление трубопровода меньшего диаметра. Но при  температуре воды выше 180-200С в связи со значительным ростом давления усложняется транспорт тепла и требуется реконструкция действующих тепловых сетей, трубопроводы и арматура которых не рассчитаны на высокое давление.

    Таким образом,  однотрубные магистрали и распределительные сети работают с различными температурами и гидравлическими режимами. Температурный режим и распределительные сети работают с различными температурами и гидравлическими режимами. Температурный режим в распределительных сетях регулируется в ПКР путем смешения подпиточной воды на однотрубной сети и сетевой воды, подогретой в ПКР.

    ПКР с дешевыми водогрейными котлами большой теплопроизводительности отводится ведущая роль в решении современной проблемы теплоснабжения, возникшей в результате отставания строительства ТЭЦ от сроков ввода в эксплуатацию объектов и жилых зданий. Использование ПКР в качестве временных базовых источников тепла дает выигрыш в сроках строительства источников тепла  и в очередности капиталовложений, позволяя с минимальными затратами централизовать теплоснабжение в районах, где ввод в эксплуатацию потребителей тепла значительно опережает сроки сооружения ТЭЦ. После сооружения ТЭЦ и тепловых сетей от них ПКР  включаются в общую систему теплоснабжения и переводятся на пиковый режим работы.  

    Прямоточные однотрубные тепловые сети дают большую  экономию капиталовложений на строительство  сетей. Но требуют высокой автоматизации абонентских вводов.

    Высокая температура сетевой воды в однотрубных  системах уменьшает выработку пара повышенных давлений.   Но более  полное использование на ТЭЦ многочисленных источников тепла с температурой 15-30С для нагрева больших расходов подпиточной воды и значительное удешевление однотрубной сети большой протяженности в ряде случаев перекрывает затраты, связанные с недоработкой электроэнергии по комбинированному циклу. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Паровые системы  теплоснабжения 

    Паровые системы теплоснабжения бывают однотрубными и многотрубными,  высокого и низкого  давления, с возрастом и без  возврата конденсата. Отопительные установки  присоединяются к паропроводам, как по зависимым, так и по независимым схемам; установки горячего водоснабжения присоединяются главным образом по независимой схеме, т.е. через подогреватели поверхностного и смешанного типов.

    В системах с возвратом конденсата регулирование расхода на отопление жилых, общественных и промышленных зданий допускается осуществлять в ручную путем открытия или прикрытия регулировочного крана.

    Системы без возврата конденсата в отопительно-вентиляционной технике и горячем водоснабжении жилых домов и на промышленных предприятиях применяются редко.

    Теплоснабжение  без возврата допускается на небольших предприятиях, когда сбор и возврат конденсата нецелесообразен из-за большой разветвленности сборных конденсатопроводов или сложности очистки загрязненного конденсата. 

    Возврат конденсата оказывает большое влияние  на экономику и организацию непрерывного теплоснабжения, так как перебои возвращаемого конденсата вынуждает иногда сокращать отпуск тепла с ТЭЦ. Возвращаемый конденсат не должен содержать механических примесей, масла и других загрязнений от технологических процессов.

      Сбор и возврат конденсата производится по открытой и закрытой схемам. В открытых схемах сбора конденсат от потребителей за счёт избыточного давления за конденсатоотводчиком поступает на сборныё пункт, где сливается в бак, сообщающийся с атмосферой. Конденсат отводится к сборному пункту  по единому сборному конденсатопроводу или по отдельным конденсатопроводам от каждого потребителя. При недостаточном избыточном давлении и температуре конденсата 100 С и более движение конденсата может создаваться за счёт изменения уровней трубопровода. Такое самотечное движение конденсата чаще всего сопровождается испарением, приводящим к частичному опорожнению конденсатопровода вследствие перемещения пара в верхнем сечении трубопровода. Работа конденсатопровода  неполным сечением облегчает аэрацию конденсата, что является основной причиной повышенной коррозии «сухих» самотечных конденсатопроводов по сравнению с «мокрыми» конденсатопроводами, работающими полным течением[11,c.32].