Классификация тепловых схем

Тепловая схема представляет собой графическое изображение оборудования котельной, соединяемого линиями различных трубопроводов. В принципиальной тепловой схеме основное оборудование и трубопроводы показывают условно, не учитывая их количество и расположение. Развернутая тепловая схема содержит все оборудование, трубопроводы и арматуру. На рабочей, или монтажной, схеме показываются все отметки расположения оборудования и трубопроводов, их уклоны, размеры, марка арматуры, тип креплений. Развернутая и рабочая тепловые схемы могут быть составлены лишь после разработки и расчета принципиальной тепловой схемы. По результатам расчета определяют тепловую производительность котельной, что позволяет выбрать тип котельных агрегатов и определить их необходимое количество.

По характеру тепловых нагрузок котельные подразделяются на производственные, производственно-отопительные и отопительные.

Производственные – предназначены для получения пара или горячей воды, используемых в технологических процессах предприятий, заводов и фабрик. Для технологических процессов, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения производственных корпусов и административных зданий отпуск пара зависит от характера производства, количества смен работы, времени года, количества возвращаемого конденсата и его температуры, расхода пара на собственные нужды, потерь теплоносителя. Производственные котельные установки до 58 МВт проектируются с паровыми котлами, а при больших технологических нагрузках (по горячей воде) могут включать как паровые, так и водогрейные котельные агрегаты.

Производственно-отопительные – предназначены для обеспечения тепловой энергией производственных и технологических потребителей предприятий, а также отопления, вентиляции и горячего водоснабжения промышленных, общественных и жилых зданий и сооружений.

При общей тепловой нагрузке котельной менее 58 МВт рекомендуется устанавливать только паровые котлы одинаковой тепловой мощности, и в этом случае горячая вода теплосети подготавливается в паровых сетевых подогревателях. В более мощных котельных целесообразно устанавливать паровые котлы для получения пара для технологических нужд, а также водогрейные котлы (работающие по самостоятельному контуру) для получения горячей воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Для технологических целей требуется обычно сухой насыщенный пар 0,6 – 1,2 МПа, потребление которого зависит от мощности и режима работы предприятия. В летнее время расход пара на производственные нужды обычно уменьшается, что обусловлено повышением температуры исходного сырья, воды, воздуха, используемых в технологическом процессе, а также снижением тепловых потерь в окружающую среду от ограждающих конструкций теплотехнического оборудования. В расчетах тепловых схем технологическая нагрузка условно принимается с коэффициентами 0,8 – 0,9 в зимнем режиме и 0,7 – 0,8 в летнем режиме от максимальной технологической нагрузки Q_тех в максимально-зимнем режиме. Расход теплоты на отопление и вентиляцию Q_о.в зависит от температуры наружного воздуха , а потребление теплоты на горячее водоснабжение Q_гвс – от суточного графика (максимум расхода утром и вечером) и от дня недели (в последние дни недели расход увеличивается в два раза).

Отопительные котельные предназначены только для обеспечения нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение коммунально-бытовых потребителей. Отопительные котельные установки имеют паровые или водогрейные котлы. Разработаны и применяются в основном две схемы котельных: отопительная с паровыми котлами и отопительная с водогрейными котлами.

Отопительная котельная с паровыми котламиработает так же, как и производственно-отопительная, за исключением нагрузки на технологическое производство. Установки включают паровые водонагреватели (или бойлеры) для подготовки сетевой воды.

Расчет тепловых нагрузок и выбор оборудования в отопительных котельных с паровыми котлами должен определяться для трех характерных режимов: максимально-зимнего, наиболее холодного месяца и летнего.

В отопительных котельных с водогрейными котламиподогрев сетевой воды осуществляют непосредственно в водогрейных котельных агрегатах. Благодаря этому капитальные затраты ниже, чем в отопительных котельных с паровыми котельными агрегатами, а тепловые схемы проще. Однако отсутствие пара усложняет процессы нагрева мазута, требуется вакуумная деаэрация воды.

По способу подачи воды системы теплоснабженияразделяются на закрытые и открытые, двух- и четырехтрубные.

В закрытых системах вода тепловой сети используется только как теплоноситель в теплообменниках для подогрева холодной водопроводной воды, поступающей в систему горячего водоснабжения, а вода из теплосети не отбирается.

Главные преимущества закрытой системы теплоснабжения: стабильное качество горячей воды и простота контроля плотности системы. Основные недостатки – сложность оборудования и эксплуатации абонентских вводов горячего водоснабжения; коррозия установок из-за поступления в них недеаэрированной водопроводной воды, а также образование накипи и шлама в трубопроводах горячего водоснабжения.

В открытых системах теплоснабжения вода в систему горячего водоснабжения забирается непосредственно из тепловой сети. Котельная установка в этом случае имеет дополнительные элементы: бак-аккумулятор для создания запаса воды на горячее водоснабжение в часы максимального ее расходования потребителями, перекачивающие насосы. Основные преимущества открытых систем теплоснабжения: простые и недорогие абонентские вводы горячего водоснабжения, их долговечность; возможность использования однотрубных линий. Недостатки – усложнение и удорожание оборудования водоподготовки и подпиточных устройств; нестабильность воды, поступающей на водоразбор, по санитарным показателям (цветность, запах); усложнение контроля утечек теплоносителя и герметичности системы.

Двухтрубные системы теплоснабжения имеют общий подающий трубопровод горячей воды для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и общий обратный трубопровод и применяются в основном при тепловых нагрузках более 58 МВт.

Четырехтрубные системы теплоснабжения применяются при нагрузках до 58 МВт и при небольшом радиусе расположения потребителей. Котельная имеет две водонагревательные установки: одна – для подогрева воды системы отопления и вентиляции, другая – для подогрева воды системы горячего водоснабжения.

Тепловые потребители могут присоединяться непосредственно к тепловым сетям через центральные тепловые пункты (ЦТП) или индивидуальные тепловые пункты (абонентские вводы), в которых осуществляется приготовление и подача горячей воды нужных параметров для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Подача воды на горячее водоснабжениев закрытых системах теплоснабжения осуществляется через водоводяные теплообменники, в которых водопроводная вода подогревается до температуры 55 – 65 °С. В открытых системах теплоснабжения вода на горячее водоснабжение отбирается непосредственно из тепловой сети.

Система отопленияприсоединяется к тепловой сети по одной из схем:

· независимой, когда нагрев воды осуществляется в теплообменнике;

· зависимой с непосредственным подключением местной системы к тепловой сети;

· с подключением через элеватор, в котором смешивается вода из подающего и обратного трубопроводов, и таким образом достигается нужная температура воды, идущей на отопление;

· с установкой подмешивающего насоса на перемычке между подающей и обратной линией.

Тепловые нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в тепловых сетях регулируются централизованно с помощью изменения:

· температуры воды в подающем трубопроводе без регулирования расхода воды (качественное регулирование);

· расхода сетевой воды при сохранении постоянной температуры воды в подающем трубопроводе (количественное регулирование);

· температуры воды в подающем трубопроводе с соответствующим изменением расхода воды (качественно-количественное регулирование).

В тепловых сетях может дополнительно проводиться групповое местное регулирование на центральных тепловых пунктах, тепловых пунктах зданий, а также местное индивидуальное регулирование на отдельных приборах.