Общее устройство систем централизованного теплоснабжения

Система ЦТ включает источник тепла, тепловую сеть, тепловые пункты и теплопотребляющие здания, сооружения и промышленные установки (рисунок16).

Размещение источника тепла на территории города осуществляется с учетом ряда факторов:

исключения заноса сернистых дымовых газов и летучей золы в жилые зоны города;

расположения относительно центра тепловых нагрузок (это расстояние

должно быть наименьшим), в этом случае радиус подачи тепла потребителям будет наикратчайшим;

Рисунок 16 - Принципиальная схема централизованного теплоснабжения:

1 – источник тепла; 2 – потребители тепла с ТП; 3 – тепловые сети

удобства доставки топлива, должны использоваться или существующие, или вновь построенные железнодорожные пути;

возможности дальности действия систем теплоснабжения: при современных технических средствах удаление паровых систем от центров потребления паровых систем теплоты не должно превышать 5...6 км (при давлении 1,5....2,0 МПа), систем горячего водоснабжения - 30...40 км (насосные станции в этом случае проектируются на подающих и обратных трубопроводах), системы подачи теплоты от районных котельных - 5...6 км.

Обычно при выборе площадки источника теплоты сравнивают несколько вариантов. Окончательный выбор осуществляется с учетом экономических, экологических и санитарных условий.

В качестве источника тепла при ЦТ могут быть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), на которых осуществляется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии (теплофикация); котельные установки большой мощности, вырабатывающие только тепловую энергию, устройства для утилизации тепловых отходов промышленности; установки для использования геотермальных источников; атомные станции.

В схему теплофикации (рисунок 17) входят следующие элементы: котельная, турбина, генератор, конденсатор, конденсатный насос, регенератор, химическая водоподготовка, потребители тепла, тепловые пункты, тепловые сети, задвижки.

На рисунке 18 показана принципиальная схема районной котель­ной с водогрейными котлами. Обратная вода из теплосети поступа­ет в котел и после нагрева направляется в подающий теплопровод сети. В теплый период отопительного сезона для поддержания необходимой температуры в подающем теплопроводе часть воды перепускается клапаном 3 по перемычке помимо котла. Для обес­печения нормативной температуры воды на входе в котел часть нагретой воды рециркуляционным насосом 2 подмешивается во входной патрубок котла.

Рисунок 17 - Принципиальная схема теплофикации

1 - котельная; 2 - турбина; 3 - электрогенератор; 4 - конденсатор; 5 - конденсатный насос; 6 - регенератор; 7 - химическая водоподготовка; 8-10 - потребители тепла; 11 - задвижки; 12 - тепловые сети.

На рисунке 19 приведена схема атомной теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), не потребляющей органического топлива и не загрязняющей атмосферу. Для защиты от радиации АТЭЦ построена по трехконтурной схеме, согласно которой передача теплоты из термоядерного реактора в паровую турбину, вырабатывающую электроэнергию, осуществляется посредством циркулирующего во втором контуре промежуточного теплоносителя. Давление в третьем контуре с паровой турбиной выше, чем во втором, что предотвращает попадание теплоносителя из второго контура в третий.

Рисунок 18 - Схема водогрейной котельной

1 – котёл; 2 – насос рециркуляции; 3 – клапан перепуска; 4 – сетевой насос.

Рисунок 19 - Схема атомной электростанции

1 - реактор; 2,4 - теплообменники; 3 - турбина; 5 – насос.

В некоторых системах теплоснабжения на общую тепловую сеть могут работать несколько источников тепла, что повышает надежность работы системы (с точки зрения обеспечения потребителей теплом), ее маневренность и экономичность, но в некоторой степени усложняет работу ее элементов - увеличивается вероятность возникновения гидравлических ударов при изменении направления движения потоков теплоносителя в трубопроводах.

Тепловые сети, соединяющие источник тепла с тепловыми пунктами, делятся на магистральные, распределительные и внутриквартальные.

Магистральные тепловые сети представляют собой участки, несущие основную тепловую нагрузку и соединяющие источники тепла с крупными тепловыми потребителями. Распределительные или межквартальные сети транспортируют тепло от тепловых магистральных сетей к объектам теплопотребления. Они отличаются от магистральных сетей, как правило, меньшим диаметром и длиной. Внутриквартальные сети ответвляются от распределительных или непосредственно от магистральных тепловых сетей и заканчиваются в тепловых пунктах потребителей тепла.

Тепловые сети по конфигурации делятся на тупиковые и кольцевые. Общая протяженность магистралей тупиковых сетей значительно короче кольцевых, но зато надежность кольцевых сетей значительно выше, чем тупиковых. В кольцевых сетях легче и быстрее выравниваются потери давления, возникающие при разной нагрузке систем теплоснабжения, особенно в период аварийных отключений отдельных участков. Подача тепла потребителям в кольцевых сетях является более надежной, чем в тупиковых, при ремонте отдельных участков или авариях на них.

Тепловые пункты (ТП) в системах теплоснабжения предназначены для выполнения следующих функций:

- постоянного контроля параметров теплоносителя;

- приготовления горячей воды с параметрами, требуемыми для санитарно-бытовых и технических нужд потребителей, а также поддержания или регулирования этих параметров в процессе эксплуатации систем;

- регулирования расхода теплоносителя и распределения его по системам потребления теплоты;

- учета тепловых потоков, расходов теплоносителя и конденсата;

- защиты местных систем от повышения давления и температуры теплоносителя;

- заполнения и подпитки систем потребления теплоты;

- сбора, охлаждения, возврата конденсата и контроля его качества;

- аккумулирования теплоты с целью выравнивания суточных колебаний расхода теплоносителя;

- водоподготовки для систем горячего водоснабжения.

Тепловые пункты в зависимости от назначения делятся на индивидуальные тепловые (ИТП), предназначенные для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологических теплоиспользующих установок для одного здания или его части и центральные тепловые (ЦТП) – для двух и более зданий.

По размещению ТП подразделяются на отдельно стоящие, пристроенные к зданиям и сооружениям и встроенные в здания и сооружения.

С целью обеспечения выполнения названных функций, ТП оснащаются специальным оборудованием, арматурой, контрольно-измерительными приборами и автоматикой.

Рисунок 20 - Конфигурация тепловых магистральных сетей: а) тупиковая; б) кольцевая 1- источник тепла; 2 – магистрали; 3 – тепловые сети распределительные; 4 – то же, внутриквартальные; 5 – теплота, подаваемая на промпредприятие.

Рисунок 21 - Размещение тепловых пунктов а) общий ТП для двух зданий промпредприятия; б) то же для шести зданий; в) – отдельностоящий ТП: 1 – ТП; 2 – тепловые сети; 3 – промпредприятия; 4 – неподвижная опора; 5 – компенсаторы; 6-8 – жилые здания.

Вопросы для самопроверки:

1. Понятие «Система теплоснабжения».

2. Классификация системы теплоснабжения.

3. Факторы размещения источника тепла.

4. Принципиальная схема централизованного теплоснабжения.

5. Принципиальная схема теплофикации.

6. Принцип работа водогрейного котла.

7. Принцип работа атомной теплоэлектроцентрали.

8. Предназначение и классификация тепловых сетей.

9. Предназначение и классификация тепловых пунктов.