Схемы и конфигурации тепловых сетей

    Схема тепловой сети определяется размещением источников теплоты (ТЭЦ или котельных) по отношению к району теплового потребления, характером тепловой нагрузки потребителей района и видом теплоносителя. Основные принципы, которыми следует руководствоваться при выборе схемы теплосети, - это надежность и экономичность. При выборе конфигурации теплосетей, как правило, стремиться к получению наиболее простых решений и наименьшей длины теплопроводов.

       Пар в качестве теплоносителя используется главным образом для технологических нагрузок промышленных предприятий. Основная нагрузка паровых сетей обычно концентрируется в сравнительно небольшом количестве узлов, которыми являются цехи промышленных предприятий. Поэтому удельная протяженность паровых сетей на единицу расчетной тепловой нагрузки, как правило, невелика. Когда по характеру технологического процесса допустимы кратковременные (до 24 ч) перерывы в подаче пара, наиболее экономичным и то же время достаточно надежным решением является прокладка однотрубного паропровода с конденсатопроводом.

       Следует иметь в виду, что дублирование сетей приводит к значительному возрастанию их стоимости и расхода материалов и в первую очередь стальных трубопроводов. При укладке вместо одного трубопровода, рассчитанного на 100% нагрузки, двух параллельных, рассчитанных на 50% нагрузки, площадь поверхности трубопроводов возрастает на 56%. Соответственно возрастают расход металла и начальная стоимость тепловой сети.

       Более сложной задачей является выбор схемы водяных теплосетей, поскольку их нагрузка, как правило, менее концентрирована. Водяные теплосети в современных городах обслуживают большое количество потребителей, измеряемое нередко тысячами и даже десятками тысяч присоединенных зданий, расположенных на территориях, измеряемых часто многими десятками квадратных километров.

       Водяные сети менее долговечны по сравнению с паровыми главным образом из-за большей подверженности наружной коррозии стальных трубопроводов подземных водяных сетей по сравнению с паропроводами. Кроме того, водяные теплосети более чувствительны к авариям из-за большой плотности теплоносителя. Аварийная уязвимость водяных систем теплоснабжения особенно заметно проявляется в крупных системах теплоснабжения при зависимом присоединении отопительных установок к теплосети, поэтому при выборе схемы водяных теплосетей вопросам надежности и резервирования теплоснабжения необходимо уделить особое внимание.

       Водяные теплосети должны четко разделяться на магистральные и распределительные. К магистральным сетям обычно относятся теплопроводы, соединяющие источники теплоты с районами теплового потребления, а также между собой. Теплоноситель поступает из магистральных сетей в распределительные сети и по ним подается через ЦТП или ИТП к теплопотребляющим установкам потребителей. Непосредственное присоединение потребителей теплоты к магистральным сетям допускать не следует, за исключением случаев присоединения крупных промышленных предприятий.

       В узлах присоединения распределительных сетей к крупным магистралям сооружаются так называемые секционирующие камеры (СК), в которых размещаются: секционирующие задвижки, головные задвижки распределительных сетей, задвижки на блокирующих связях между смежными магистралями, а также между магистралями и резервными источниками теплоснабжения (например, районными котельными). Секционирующие задвижки устанавливаются обычно на магистральных сетях через 2-3 км. Благодаря разделению магистральных сетей на секции уменьшаются потери воды из теплосети при аварии, т.к. место аварии локализуется секционирующими задвижками. Это облегчает и ускоряет включение в работу сети после аварии. Задвижки, установленные в СК, должны быть оборудованы электро- или гидроприводом и иметь телемеханическую связь с центральным диспетчерским пунктом. Распределительные сети должны иметь двустороннее присоединение к магистрали с обеих сторон секционирующей задвижки с тем, чтобы можно было обеспечить бесперебойное теплоснабжение абонентов при авариях на любом секционированном участке магистрали.

       В секционировании паровых магистралей нет необходимости, так как масса пара, требующаяся для заполнения длинных паропроводов, невелика.

       Блокировочные связи между магистралями могут выполняться однотрубными. Соответствующей схемой их присоединения к магистральной сети может быть предусмотрено использование блокирующей связи как для подающей, так и обратной линии.

       Распределительные тепловые сети отводимые от СК, при диаметре этих сетей 700 мм и меньше, а также магистральные сети диаметром 700 мм и меньше выполняются обычно тупиковыми. Это объясняется тем, что максимально допустимая длительность аварийного прекращения теплоснабжения для большинства абонентов водяных тепловых сетей, за исключением зданий первой категории теплоснабжения (больницы, детские учреждения, государственные музеи и др.), может быть установлена в пределах до 24 ч, так как за такой период благодаря аккумулирующей способности зданий не возникает опасности их размораживания при наличии автономной циркуляции воды в абонентских отопительных установках.

       Объединение магистральных тепловых сетей нескольких источников теплоты наряду с резервированием теплоснабжения позволяет уменьшить суммарное резервирование котлов на ТЭЦ и увеличить степень использования наиболее экономичного оборудования в системе за счет оптимального распределения нагрузки между источниками теплоты.

       Трасса и профиль трубопроводов

       Тепловая сеть – это система прочно и плотно соединенных между собой участков трубопроводов, по которым теплота с помощью теплоносителя (пара или горячей воды) транспортируется от источников к тепловым потребителям.

       Направление теплопроводов (трасса) выбирается по тепловой карте района с учетом материалов геодезической съемки, плана существующих и намечаемых надземных и подземных коммуникаций и сооружений, данных геологических изысканий о характеристике грунтов и высоте грунтовых вод. При этом следует стремиться к прокладке магистральной трассы в районе наиболее плотной тепловой нагрузки, к наименьшей длине теплопроводов и минимальному объему работ по сооружению сети.

       Для предупреждения коррозии металла труб не рекомендуется прокладывать подземные тепловые сети в одном проезде параллельно с трамвайными путями и отсасывающими кабелями постоянного тока, а также по территориям бывших свалок, участков подвергающихся затоплению загрязненными жидкостями, заболоченных мест.

       Вопрос о выборе способа прокладки теплопровода (надземный или подземный) решается с учетом местных условий: геологии грунтов, уровня грунтовых вод, степени насыщения инженерными коммуникациями, рельефа местности, архитектурных и градостроительных соображений и др., а также технико-экономических обоснований.

       При выборе трассы теплопровода следует руководствоваться в первую очередь условиями: надежности теплоснабжения, безопасности работы обслуживающего персонала, быстрой ликвидации возможных неполадок и аварий. По условиям безопасности и надежности не допускается прокладка в общих каналах теплопроводов совместно с кислородопроводами, газопроводами, трубопроводами сжатого воздуха давлением выше 1,6 МПа, трубопроводами легко воспламеняющихся и ядовитых сред, трубопроводами фекальной и ливневой канализации.

       Обычно глубина заложения теплопровода от перекрытия до поверхности земли составляет 0,5 – 1,0 м. Для облегчения опорожнения и дренажа теплопроводы прокладывают с уклоном в сторону горизонта.

       На рис. 5.2 приведены для иллюстрации трасса и профиль участка подземного участка теплопровода в непроходном канале.

Рис. 5.2. План трассы (а) и профиль теплопровода (б) в непроходном канале

К – камера; НК – ниша компенсатора; НО – неподвижная опора; 1 – черные отметки земли; 2 – планировочные отметки земли; 3 – водосток; 4 – канализация; 5 – водопровод; 6 – электрокабель

Выбранное направление трассы тепловых сетей с учетом норм приближения к сооружениям и смежным коммуникациям наносится на план геодезической съемки. По трассе тепловых сетей строится продольный профиль, на который наносят планировочные и черные (существующие) отметки земли, Уровень стояния грунтовых вод, существующие и проектируемые подземные инженерные коммуникации и другие сооружения, пересекаемые теплопроводом, с указанием вертикальных отметок этих коммуникаций и сооружений.