Глава 27 КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Общие сведения

Для организации рационального энергоснабжения страны осо­бенно большое значение имеет теплофикация. Важным звеном теп­лофикационной системы являются системы теплоснабжения — комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспорта и использования теплоносителя. Основное назначение их состоит в том, чтобы обеспечить потребителей необходимым количеством теплоты требуемого качества (т.е. теплоносителем требуемых па­раметров). В зависимости от размещения источников теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения разделяют­ся на децентрализованные и централизованные.

В децентрализованных системах источник теплоты и теплопри-емники потребителей либо совмещены в одном агрегате, либо размещены столь близко, что передача теплоты от источника до теплоприемника может осуществляться практически без проме­жуточного звена — тепловой сети.

В системах централизованного теплоснабжения источник тепло­ты и теплоприемники потребителей размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому теплота от источника до потребителей передается по тепловым сетям.

В зависимости от степени централизации системы централизо­ванного теплоснабжения можно разделить на следующие четыре группы:

групповое — теплоснабжение от одного источника группы зданий;

районное — нескольких районов;

городское — одного города;

межгородское — теплоснабжение от одного источника несколь­ких городов.

Для транспорта теплоты применяются, как правило, два теп­лоносителя: вода и водяной пар. Для передачи теплоты на расстоя-

ния, измеряемые многими десятками и даже сотнями километров (100... 150 км и более), могут использоваться системы транспорта теплоты в химически связанном состоянии. В зависимости от вида теплоносителя системы централизованного теплоснабжения раз­деляются на водяные и паровые (рис. 27.1).

Водяные системы. Их подразделяют на две группы: закрытые (замкнутые) и открытые (разомкнутые). В закрытых системах сете­вая вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель, но из сети не отбирается, а в открытых — частич­но (редко полностью) разбирается у абонентов для горячего во­доснабжения. В зависимости от числа трубопроводов, предназна­ченных для транспорта тепла в одном направлении, водяные си­стемы делятся на одно-, двух-, трех- и многотрубные. Минималь­ное число трубопроводов для открытой системы равно единице, а для закрытой системы — двум. Наиболее простой системой явля­ется однотрубная. Эта система применима в том случае, когда теп­лоноситель полностью используется у абонентов, например для горячего водоснабжения, и обратно на станцию не возвращается.

Для теплоснабжения городов в большинстве случаев применя­ются двухтрубные водяные системы. Тепловая сеть состоит из двух параллельных линий: подающей и обратной. По подающей линии горячая вода подводится от станции к абонентам, по обратной линии охлажденная вода возвращается на станцию. Преимуще­ственное строительство в городах двухтрубных систем объясняет­ся тем, что эти системы дешевле многотрубных по начальным затратам и эксплуатационным расходам и требуют меньших ме­талл овложений при сооружении. Двухтрубные системы примени­мы в тех случаях, когда всем потребителям района требуется теп­ловая энергия одного потенциала.

В промышленных районах, где имеется технологическая тепло­вая нагрузка повышенного потенциала, может оказаться более це-

лесообразным применение трехтрубных систем. В трехтрубных во­дяных сетях две линии используются как подающие, а третья — является обратной. К каждой подающей линии присоединяются однородные по потенциалу и режиму тепловые нагрузки. При та­ком решении полнее используется пар из отборов низкого давле­ния турбины.

Число параллельных линий в закрытой системе должно быть не меньше двух, так как после отдачи тепла в абонентских установках теплоноситель должен быть возвращен на станцию. В за­висимости от характера абонентской установки и режима работы тепловой сети выбираются схемы присоединения к тепловой сети. На практике находят применение две принципиально различные схемы присоединения — зависимая и независимая. При первой схеме присоединения вода из тепловой сети непосредственно по­ступает в приборы абонентской установки, а при второй — вода из тепловой сети проходит через теплообменник, в котором на­гревается вторичный теплоноситель, используемый в абонентской установке.

Оборудование абонентского ввода при зависимой схеме при­соединения проще и дешевле, чем при независимой схеме. При зависимой схеме присоединения может быть получен больший перепад температур сетевой воды в абонентской установке, чем при независимой схеме. Увеличение перепада температур воды в местной системе уменьшает расход теплоносителя в сети, что приводит к снижению диаметров сети и экономии на начальной стоимости тепловой сети и эксплуатационных расходах. Недоста­ток зависимых схем присоединения заключается в жесткой гид­равлической связи тепловой сети с нагревательными приборами абонентских установок, имеющими, как правило, пониженную механическую прочность, что ограничивает пределы допускаемых режимов работы системы централизованного теплоснабжения. Превышение допустимого давления может привести к авариям в отопительных установках.

В случаях когда при зависимой схеме нельзя обеспечить допус­тимый уровень давлений в абонентской установке, применяются независимые схемы присоединения. Кроме того, при независи­мой схеме снижаются утечки сетевой воды и легче обнаружить возникающие в процессе эксплуатации повреждения системы теп­лоснабжения. Поэтому по условиям надежности работы систем теплоснабжения крупных городов независимая схема присоеди­нения более предпочтительна.

Для уменьшения расхода воды в сети обратную воду после ото­пительных установок целесообразно направить для использова­ния в установки горячего водоснабжения. В случае применения такой схемы снижается температура обратной воды, поступающей на станцию, что позволяет использовать для ее подогрева пар из

вакуумных отборов, отчего возрастает удельная выработка элек­трической энергии на базе теплового потребления. Кроме того, при этой схеме уменьшается расход воды в сети и снижается сто­имость транспорта тепла. Преимуществом закрытой системы яв­ляется гидравлическая изолированность водопроводной воды от сетевой, что обеспечивает стабильное качество горячей воды, поступающей в установки горячего водоснабжения, одинаковое с качеством водопроводной воды. Вода, поступающая в установ­ки горячего водоснабжения, не загрязняется шламом, илом, кор­розионными отложениями и др., выпадающими в сети и отопи­тельных приборах. Контроль герметичности теплофикационной системы, который осуществляется по величине подпитки, легко осуществлять.

Основными недостатками закрытых систем являются: усложнение оборудования и эксплуатации абонентских вводов горячего водоснабжения из-за установок водоводяных подогрева­телей;

коррозия местных установок горячего водоснабжения при мяг­кой водопроводной воде (жесткость ниже 1 мг-экв/л) из-за по­ступления недеаэрированной водопроводной воды*;

выпадение накипи в местных водоводяных подогревателях и трубопроводах местных установок горячего водоснабжения при ис­пользовании водопроводной воды, имеющей повышенную кар­бонатную (временную) жесткость (больше 7 мг-экв/л). При за­крытых системах теплоснабжения приходится принимать специ­альные меры для повышения антикоррозионной стойкости мест­ных установок горячего водоснабжения или устанавливать на або­нентских вводах специальные фильтры для обескислороживания или стабилизации водопроводной воды и защиты от зашламле-ния, что повышает стоимость оборудования и усложняет эксплу­атацию абонентских вводов.

Основным типом открытых систем теплоснабжения яв­ляется двухтрубная система. В связи со значительным увеличением подпитки для открытых систем теплоснабжения (1...2% для за­крытых систем, 15...20 % и выше для открытых систем) вопросы водоподготовки получают особое значение. Даже в районах с во­дой средней жесткости (от 1 до 5 мг-экв/л) подпитывание сети сырой водой приводит в большинстве случаев к быстрому зарас­танию станционных подогревателей и трубопроводов тепловой сети накипью и шламом.

Основными преимуществами открытых систем по сравнению с закрытыми являются:

Как показали работы доц. А.В.Хлудова, этот недостаток устраняется при включении на подогретой водопроводной воде двух последовательных фильтров: сталестружечного и кварцевого. В первом поглощается кислород, растворенный в воде; во втором — задерживаются коррозионные отложения).

возможность использования для горячего водоснабжения низ­копотенциальной отработавшей теплоты электростанций и про­мышленных предприятий, что дает экономию топлива и удешев­ляет стоимость горячего водоснабжения;

упрощение и удешевление абонентских вводов (подстанций) и повышение долговечности местных установок горячего водоснаб­жения;

возможность использования для транзитного транспорта теп­лоты однотрубной системы.

К недостаткам открытых систем относятся:

усложнение и удорожание станционной водоподготовки;

нестабильность воды (по запаху, цветности и другим санитар­ным качествам), поступающей в водоразбор при зависимой схеме присоединения отопительных установок к тепловой сети и высо­кой окисляемое™ водопроводной воды, что может быть устране­но практически на 100 % при присоединении отопительных уста­новок по независимой схеме;

усложнение и увеличение объема санитарного контроля за си­стемой теплоснабжения;

усложнение эксплуатации из-за нестабильности гидравличе­ского режима тепловой сети, связанной с переменным расходом воды в обратной линии;

усложнение контроля герметичности системы теплоснабжения в связи с тем, что в открытых системах теплоснабжения расход питательной подпитки не характеризует плотность системы.

Паровые системы. Паровые системы сооружаются двух типов:

с возвратом конденсата;

без возврата конденсата.

В практике промышленной теплофикации имеет широкое при­менение однотрубная паровая система с возвратом конденсата. Пар из отбора турбины поступает в однотрубную паровую сеть и транспортируется по ней к потребителям тепла. Схемы присоединения абонентских установок к паровой сети за­висят от характера этих установок.

Конденсат возвращается на станцию по общему конденсате -проводу. Возврат чистого конденсата из абонентских установок на теплоэлектроцентраль имеет серьезное значение для надежности, бесперебойности и экономичности работы станции. При ограни­ченной производительности станционной химводоочистки перебои в возврате конденсата или получение недоброкачественного кон­денсата приводят к снижению количества отпускаемого тепла. За­мена конденсата химически очищенной водой вызывает увеличение продувки котлов и ухудшает экономичность котельной установки.

Весьма важное значение для долговечности открытых систем имеет температура возвращаемого конденсата. Чем выше температура кон­денсата, тем ниже содержание в нем растворенного кислорода.

В некоторых случаях может оказаться рациональным использо­вать паровые системы без возврата конденсата,т.е. не возвращать конденсат на ТЭЦ. При этом упрощаются и уде­шевляются тепловая сеть (за счет конденсатопровода) и абонент­ская установка (из-за замены поверхностного подогрева смеши­вающим), а также экономится электроэнергия на перекачку, но при этом возрастает начальная стоимость станции и увеличива­ются потери котельной из-за повышения величины продувки кот­лов. Проведенные исследования показывают, что для ТЭЦ низко­го и среднего давления при удовлетворительном качестве исход­ной сырой воды (солесодержание менее 250 мг/л) экономически целесообразно использовать конденсат у абонентов для техноло­гического горячего водоснабжения.