Открытая двухтрубная система теплоснабжения

В открытых системах теплоснабжения для горячего водоснабжения используется сетевая вода из теплосети, что приводит к существенному увеличению потерь теплоносителя и требует увеличения производительности системы ХВО.Показатели качества подпиточной воды тепловых сетей ниже, чем питательной воды паровых котлов, что позволяет использовать одну ступень умягчения и термическую деаэрацию подпиточной воды. Вместе с тем в открытых системах теплоснабжения сетевая вода должна отвечать требованиям ГОСТ 2874–82 «Вода питьевая».

Открытые системы теплоснабжения целесообразно применять при малой и очень большой жесткости исходной воды, так как при малой жесткости упрощается схема водоподготовки, а при жесткой воде вместо водоподготовки в каждом тепловом пункте экономически целесообразно использовать централизованную водоподготовку в котельной. В тепловой схеме предусматривается бак-аккумулятор для подпиточной химически обработанной воды, в связи с чем все трубопроводы, арматура, оборудование (теплообменники, деаэратор, насосы), установленные до бака-аккумулятора, подбираются по среднечасовым расходам за сутки, а после бака-аккумулятора (трубопроводы, арматура, насосы) – по максимальным часовым расходам. Увеличение количества воды, проходящей водоподготовку, приводит к росту расхода пара на собственные нужды котельной D_сн, кг/с, и составляет 15 – 30 % от внешнего потребления D_сн = (0,15 ¸ 0,3)(D_тех + D_сп).

Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной с открытой двухтрубной системой теплоснабжения приведена на рис. 7.4.

Сырая вода из водопровода G_ив насосом НИ подается в охладитель непрерывной продувки Т1 и паровой водоподогреватель Т2, где нагревается до температуры 25 – 35 ^оС.
15 – 20 % исходной воды от расхода g_xов используется на собственные нужды химводоподготовки, в результате которой происходит умягчение и температура воды снижается на 2 – 3 °С. ХВОимеет две ступени умягчения, т. е. последовательную схему установки катионитовых фильтров. Одна часть воды после первой ступени умягчения нагревается в пароводяном подогревателе Т7, водоводяном подогревателе Т8 и охладителе выпара Т9 до температуры 60 – 90 °С и поступает в деаэратор подпиточной воды ДА2, откуда направляется на подпитку тепловой сети. Для деаэрации подпиточной воды также часто используются вакуумные деаэраторы, температура деаэрированной воды после которых составляет 70 ^оС (рис. 7.5). Другая часть воды проходит две ступени умягчения и, нагреваясь в подогревателе Т3и водоводяном подогревателе Т4до температур 60 – 90 °С, поступает в деаэратор питательной воды ДА1.

Рис. 7.4. Принципиальная тепловая схема производственно-отопительной котельной
с открытой двухтрубной системой теплоснабжения

В верхнюю часть колонки деаэратора ДА1 также поступает конденсат из всех паровых водоподогревателей Т2, Т3, Т5, Т6,Т7, от технологического производства ТП и от мазутного хозяйства MX. В нижнюю часть колонки деаэратора ДА1 и ДА2 и в водяной объем питательного бака подается пар давлением 0,12 МПа для нагрева воды до кипения
102 – 104 °С; давление пара снижается в редукционном клапане РК. Чем ниже температура воды и конденсата, поступающих в колонку, тем больший расход пара потребуется на деаэрацию.

Выделившиеся из воды коррозионно-активные газы вместе с паром удаляются в атмосферу или поступают в охладитель выпара (на схеме не показан) для нагрева умягченной воды, поступающей в деаэратор; при этом газы из охладителя выпара уходят в атмосферу, а конденсат – в дренаж или на верхнюю тарелку деаэратора.

Из деаэратора питательной воды ДА1вода с температурой 104 ^оС поступает в теплообменник Т4,где охлаждается до 70 – 90 °С при сжигании природного газа и до
90 – 100 °С при сжигании мазута. Охлажденная питательная вода, в количестве G_пв, питательным насосом ПН вначале нагнетается в водяной экономайзер, где нагревается за счет теплоты уходящих топочных газов, а затем подается в водяной объем верхнего барабана парового котельного агрегата КА.

Образующийся сухой насыщенный (или перегретый) пар по паропроводу из КА поступает в редукционно-охладительную установку РОУ, где при дросселировании (редуцировании) давление пара снижается до давления 0,5 – 1,2 МПа, необходимого для технологического производства ТП. В результате дросселирования (при i = const) получается перегретый пар и поэтому в РОУ (минуя экономайзер и паровой котел) по отдельному трубопроводу подается необходимое количество питательной воды G_poy с температурой
70 – 100 °С для охлаждения перегретого пара и получения сухого насыщенного пара.

Пар поступает в парораспределительный коллектор ПК, откуда расходуется:

· на технологическое производство ТП D_тех, а конденсат возвращается в колонку деаэратора ДА1 (или в конденсатный бак); количество конденсата G_тех зависит процента возврата b;

· на подогреватели сетевой воды Т5, Т6в количестве D_сп, где передает теплоту сетевой воде G_cет, а конденсат после теплообменников возвращается в колонку деаэратора ДА1, так как он не загрязнен и находится под давлением, большим, чем давление в деаэраторе;

· на собственные нужды котельной D_CH; предварительно принимаются в размере
15 – 30 % от внешнего потребления пара;

· на компенсацию потерь пара D_пот в тепловой схеме, потерь теплоты подогревателями в окружающую среду и другие неучтенные расходы пара; принимаются в размере 2 – 3 % от внешнего потребления пара;

Из парового котельного агрегата по продувочной линии котловая вода в количестве G_пp поступает в сепаратор (расширитель) непрерывной продувки СНП, где происходит снижение давления до 0,12 – 0,2 МПа; вода вскипает и разделяется на остаточную воду G_в.снп и пар вторичного вскипания D_п.снп (при давлении 0,12 МПа). Пар из СНП используется в деаэраторе ДА1, а вода направляется в охладитель СНП Т1, где отдавая теплоту исходной воде, охлаждается до температуры 40 – 60 °С и сбрасывается в барботер БР.Величина продувки зависит от солесодержания котловой воды и питательной воды или принимается равной 2 – 10 % паропроизводительности котельных агрегатов.

В деаэраторе подпиточной воды ДА2выделившиеся коррозионно-активные газы удаляются вместе с паром в атмосферу (выпар) или поступают в теплообменник – охладитель выпара Т9 для нагрева подпиточной воды поступающей в деаэратор; при этом газы из охладителя выпара уходят в атмосферу, а конденсат - в дренаж.

Из деаэратора ДА2 подпиточная вода с температурой 102 – 104 °С в количестве поступает в водоводяной теплообменник Т8,где охлаждается до температуры 65 – 85 °С, а затем перекачивающим насосом НДподается в бак-аккумулятор воды БА.Вода из бака-аккумулятора подпиточным насосом ППН нагнетается в обратный трубопровод теплосети, перед сетевым насосом СН,для подпитки открытой системы теплоснабжения в количестве G_подп, включая и расход воды на горячее водоснабжение G_гвс.

В случае применения вакуумного деаэратора подпитки теплосети теплообменник Т8 не устанавливается.

При работе тепловой сети в зимнем режиме обратная сетевая вода с температурой t₂ (при максимально-зимнем режиме t₂= 70 °С) сетевым насосом СН подается в подогреватели Т6 и Т5, где нагревается паром до температуры t₁ (при максимально-зимнем режиме
t₁= 150 °С) и поступает в подающий трубопровод теплосети.

Температура воды, поступающей в систему отопления и вентиляции потребителя, регулируется с помощью элеваторного узла Э путем смешивания прямой сетевой воды с обратной из системы отопления для получения воды с температурой 95 °С, поступающей в систему отоплениякоммунально-бытового потребителя.

Отбор воды на горячее водоснабжение обеспечивается подачей воды из обратного трубопровода тепловой сети. При необходимости ее догрева до t_гвс = 60 ¸ 70 °С в узел смешения S через регулятор температуры РТГ подается необходимое количество сетевой воды из подающего трубопровода.

Для избежания охлаждения воды в системе горячего водоснабжения (при малых водоразборах) предусматривается циркуляция некоторого количества воды G_ц с возвратом ее в обратный трубопровод теплосети с помощью циркуляционного насоса ЦН.Участок KL при этом должен быть перекрыт с помощью задвижки. В местных системах циркуляционная вода проходит через полотенцесушители и охлаждается до температур 40 – 50 °С, а расход циркуляционной воды G_ц принимается в размере 5 – 10 % от среднечасового расхода горячей воды у потребителя за сутки. Среднечасовой за сутки расход горячей воды, поступающий к потребителю, определяется исходя из нагрузки горячего водоснабжения.

При температуре наружного воздуха T_н.в., отличной от расчетной, температура сетевой воды в подающем трубопроводе регулируется в соответствии с температурным графиком, путем перепуска части воды из обратного трубопровода в подающий (минуя сетевые подогреватели Т5 и Т6) по перемычке АВ, на которой установлен регулятор температуры РТ. Температура сетевой воды также очень часто регулируется изменением расхода пара на сетевой подогреватель Т5 (рис. 7.5).

В максимально-зимнем режиме непосредственно к водоразборным кранам ГВСпоступает обратная сетевая вода с температурой 70 °С, в этом случае в подающий трубопровод тепловой сети подается только вода на отопление и вентиляцию.

При других режимах работы в течение отопительного периода температура обратной сетевой воды снижается ниже нормируемой для горячего водоснабжения температуры (60 °С), поэтому в узле смешения S приготовление горячей воды потребителя производится путем подмешивания к обратной сетевой воде через регулятор температуры РТГ необходимого количества сетевой воды из подающего трубопровода.

Работа тепловой сети в летнем режиме. В летнее время нагрузка на отопление и вентиляцию отсутствует и поэтому сетевые пароводяные подогреватели Т5 и Т6 отключают от тепловой сети и парового коллектора ПК;сетевые насосы СНпри этом также выключаются. Вода на горячее водоснабжение с температурой 60 – 70 °С подается подпиточным насосом ППН (иногда их называют «летними») по перемычке СД из бака-аккумулятора БА непосредственно в подающий трубопровод тепловой сети, откуда вода поступает в водоразборные краны ГВС. По обратному трубопроводу в бак-аккумулятор БА по линии KL будет поступать циркуляционная вода с температурой 35 – 40 ^оС. Участок СК при этом должен быть перекрыт с помощью задвижки.

При работе на природном газе отсутствует нагрузка на мазутное хозяйство D_м.х.

На рис. 7.5 приведена схема котельной с вакуумной деаэрацией подпиточной воды теплосети, с редуцированием пара только для подогревателей собственных нужд (без охлаждения пара) и с регулированием температуры прямой сетевой воды изменением расхода пара на сетевой подогреватель Т5. В зимнем и летнем режимах котельная (рис. 7.5) работает так же, как и по схеме на рис. 7.4.

При расчете схемы следует учесть, что на вакуумный деаэратор ДВ в качестве греющего агента ГА подается не пар, а прямая сетевая вода в количестве G_га, которое определяется из теплового баланса вакуумного деаэратора.