Преимущества и недостатки закрытых систем
Отметим основные преимущества и недостатки закрытых систем. Преимущества:
а) гидравлическая изолированность водопроводной воды, поступающей в установки горячего водоснабжения, от воды, циркулирующей в тепловой сети. Благодаря этому обеспечивается 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, выпадающими в сети и отопительных приборах;
б) чрезвычайно простой санитарный контроль системы горячего водоснабжения благодаря короткому пути прохождения водопроводной воды от ввода в здание до водоразборного крана;
в) простой контроль герметичности теплофикационной системы, который осуществляется по расходу подпитки.
Недостатками закрытых систем являются:
а) усложнение оборудования и эксплуатации абонентских вводов горячего водоснабжения из-за установок водо-водяных подогревателей;
б) коррозия в системах горячего водоснабжения зданий, так как в них поступает водопроводная подогретая вода, содержащая кислород (отсутствие деаэрации);
в) выпадение накипи в подогревателях горячего водоснабжения на тепловых вводах при повышенной жесткости водопроводной воды.
Паровые системы
Паровые централизованные системы теплоснабжения применяются в промышленных районах. В городах их рационально применять при особенно неблагоприятном рельефе местности (большая разность геодезических отметок, наличие оврагов и т. п.), а также в южных районах страны, где невелика продолжительность отопительного периода и можно снизить санитарно-гигиенические требования к теплоносителю.
Паровые системы сооружаются двух типов: а) с возвратом и б) без возврата конденсата. В практике промышленной теплофикации широко применяется однотрубная паровая система с возвратом конденсата, изображенная на рисунке 10.
Пар от ТЭЦ или районной котельной поступает в паропровод I, а далее по нему к потребителям теплоты. Конденсат от потребителей теплоты возвращается по конденсатопроводу II. Конденсат возвращается под давлением конденсатных насосов, установленных у абонентов (у каждого, а чаще на группу абонентов).
I – паропровод; II - конденсатопровод; III – вода из водопровода; IV – компрессор; А – паровая система отопления; Б – водяная система отопления с пароводяным подогревателем; В – система горячего водоснабжения с пароводяным подогревателем; Г – технологический потребитель пара с возвратом конденсата; Д – система технологического потребления пара с пароструйным компрессором и возвратом конденсата; pН – давление пара перед компрессором; рС – давление пара в сети;
———— пар; — — — — конденсат
Рисунок 10 - Паровая система с возвратом конденсата
На рисунке 10 показаны различные схемы присоединений абонентов - потребителей теплоты. Схемы присоединений абонентских установок к паровой сети зависят от конструкции этих установок.
Если пар может быть подан непосредственно в абонентскую установку, то присоединение производится по зависимой схеме (рисунок 10, узел А). Пар из паропровода поступает в нагревательные приборы 1, в которых отдает скрытую теплоту парообразования и конденсируется. Конденсат проходит через конденсатоотводчик 2 и собирается в бак 3, из которого конденсатным насосом 4 перекачивается по конденсатопроводу обратно на станцию. Для защиты установки от поступления в нее конденсата из конденсатопровода тепловой сети после насоса 4 установлен обратный клапан.
Аналогично присоединяются к сети паровые калориферы вентиляционных установок и систем кондиционирования воздуха.
Если пар не может быть подан непосредственно в установку, то присоединение производится по независимой схеме через теплообменник (рисунок 10, узлы Б и В). Схема Б представляет собой водяную систему отопления, присоединенную к паровой сети по независимой схеме, с применением пароводяного подогревателя 5. В пароводяном подогревателе пар нагревает воду, циркулирующую в системе водяного отопления. Конденсат из подогревателя через конденсатоотводчик сливается в конденсатный бак, откуда насосом перекачивается по конденсатопроводу II к источнику теплоты. Циркуляция теплоносителя в водяной системе отопления создается насосом 6.
На схеме В показано присоединение системы горячего водоснабжения с применением пароводяного подогревателя, аналогичного подогревателю в схеме Б.
Технологические потребители пара присоединяются непосредственно (рисунок 10, схема Г) или с применением компрессора (рисунок 10, схема Д), если давление пара в сети ниже давления, требуемого технологическими потребителями. Конденсат от технологических потребителей возвращается по нормальной схеме, если пар не смешивается с подогреваемой средой.
В тех случаях, когда давление пара в паровой сети меньше давления, требующегося отдельным абонентам, оно может быть искусственно повышено у абонентов при помощи компрессора. По схеме Д (рисунок 10) пар из тепловой сети поступает в механический компрессор (поршневой, ротационный или центробежный) с приводом от электродвигателя. В компрессоре пар сжимается от давления рн до давления рс. Сжатый пар поступает из компрессора в установку потребителя.
В некоторых случаях при использовании конденсата в абонентских установках для горячего водоснабжения или при трудности сохранения чистоты конденсата по условиям технологического процесса может оказаться рациональным не возвращать конденсат на ТЭЦ. При отказе от возврата конденсата упрощаются и удешевляются тепловая сеть (за счет конденсатопровода) и абонентская установка (за счет замены поверхностного подогрева смешивающим) и экономится электроэнергия на перекачку. Поскольку потеря конденсата компенсируется увеличением производительности станционной водоподготовки, то возрастает начальная стоимость станции и увеличиваются потери котельной из-за увеличения 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.
На рисунке 11 показана паровая система без возврата конденсата. По этой схеме конденсат используется на месте, у потребителя для горячего водоснабжения. В этом случае упрощаются сети, но на ТЭЦ или в паровой районной котельной должна быть смонтирована мощная установка по подготовке питательной воды для котлов.
На схеме А (рисунок 11) показано непосредственное присоединение системы водяного отопления к паровой сети с одновременным снабжением потребителей горячей водой для бытовых целей. Пар из паропровода поступает в струйный инжектор 1, при помощи которого производится подсасывание воды из обратной магистрали отопительной системы с одновременным подогревом воды паром. При недостаточном нагреве воды в инжекторе 1 можно включить в работу инжектор 2, что обычно и применяют при низких температурах наружного воздуха. В периоды малых тепловых нагрузок (при повышенных наружных температурах), когда дополнительный нагрев воды не нужен, пар в струйный подогреватель 2 не подается.
Избыток воды поступает в расширитель-аккумулятор 3, откуда она поступает в систему горячего водоснабжения. При давлении пара ниже статического давления отопительной системы инжекторы устанавливаются в верхних частях зданий.
На схеме Б (рисунок 11) показано присоединение системы парового отопления и использование конденсата для горячего водоснабжения. Конденсат из нагревательных приборов попадает через конденсатоотводчики КО в аккумулятор и из него в систему горячего водоснабжения.
При низких давлениях пара аккумулятор устанавливается в нижней части здания и конденсат стекает в него самотеком. Для подачи конденсата в систему горячего водоснабжения в этом случае используется насос. По такой же схеме могут присоединяться к паровой сети калориферные установки вентиляционных систем и технологическое оборудование.
На схеме В (рисунок 11) показано присоединение системы горячего водоснабжения к паровой сети при помощи струйного подогревателя (эжектора). В эжектор поступают пар и водопроводная вода. Подогретая вода поступает в аккумулятор и из него в систему горячего водоснабжения. Для регулирования температуры воды по этой схеме возможен дополнительный подогрев воды непосредственно в баке-аккумуляторе барботажным способом, т. е. выпуском пара в воду.
Для компенсации потерь конденсата, различного рода утечек пара в паропроводах, продувки пара в котлах, на ТЭЦ и в котельных предусматривается химводоочистка (ХВО). Схема водоочистки выбирается в зависимости от качества исходной воды и требований, предъявляемых к воде для питания котлов. Кроме того, принимаются во внимание качество и количество возвращаемого конденсата. В некоторых случаях качество загрязненного конденсата можно улучшить применением устройств, например, для маслоудаления, удаления прокладочных материалов, попавших в конденсат, от окислов железа и др.
А – водяная система отопления с пароинжекторным присоединением и системой горячего водоснабжения, Б - паровая система отопления и система горячего водоснабжения, В – система горячего водоснабжения со струйным подогревателем; I – паропровод, II – вода из водопровода
Рисунок 11 - Паровая система без возврата конденсата
Методы подготовки воды в ХВО для питания паровых котлов несколько отличаются от методов подготовки воды для подпитки тепловых сетей в сторону более полного удаления из воды растворенных солей, газов и оксидов железа.