Закрытая двухтрубная система теплоснабжения

По этой схеме сетевая вода из подающего трубопровода поступает в подогреватели системы горячего водоснабжения, где холодная вода из водопровода нагревается и поступает к водоразборным кранам потребителей горячего водоснабжения, а охлажденная сетевая вода возвращается в обратный трубопровод тепловой сети. Отсутствие водоразбора из теплосети значитель­но уменьшает расход подпиточной воды, проходящей водоподготовку и идущей для компенсации потерь теплоносителя в тепловой схеме. Поэтому оказывается экономически целесообразным не устанавливать дополнитель­ный узел водоподготовки для подпиточной воды, а готовить ее в системе ХВО питательной воды котельных агрегатов, несмотря на то, что стоимость питательной воды выше, поскольку она проходит две ступени умягчения, в то время как для подпиточной воды теплосети достаточно одной ступени. Расход подпиточной воды G_ПОДП для закрытых систем теплоснабжения при­нимается в размере 1,5...2 % от расхода сетевой воды.

На рис. 1 (прил. 2) представлена принципиальная тепловая схема производствен­но-отопительной котельной для закрытой двухтрубной системы теплоснаб­жения с независимой (параллельной) схемой подключения к тепловой сети потребителей горячего водоснабжения ГВ, отопления и вентиляции 0В. Сырая вода поступает из водопровода с давлением, или насосом НИ создается напор, необходимый для преодоления гидравлических сопротивлений в подогревателях, фильтрах ХВО и трубопроводах. Температура исходной воды t_ИСХ принимается +15 °С летом и +5 °С зимой, а расход G_ИСХ должен обеспечивать питание котельных агрегатов КА, подпитку тепловой сети, компенса­цию расхода пара на собственные нужды и потерь теплоносителя в тепловой схеме, тепловых сетях и у потребителя. Вода нагревается в охладителе не­прерывной продувки T1 и в паровом водоподогревателе Т2 до температуры +25...35 °С.

Указанный диапазон температур исключает конденсацию водяных паров из воздуха на внешней поверхности трубопроводов и оборудования водоподготовки и обеспечивает стабильную работу катионита. Часть воды использу­ется на собственные нужды химводоподготовки (взрыхление, регенерация отмывка и др.) и составляет 15...20 % расхода G_ХВО, или G_ИСХ = 1,2 G_ХВО. В процессе химводоочистки ХВО из воды удаляются соли жесткости — Са и Mg, а температура воды при этом снижается на 2...3 °С. Далее умягченная вода нагревается в паровом водоподогревателе ТЗ и водо-водяном подогрева­теле Т4 до температуры +60...90 °С и направляется в колонку деаэратора, в верхнюю часть которой также поступает конденсат от всех паровых подогре­вателей и от технологического производства ТП. В нижнюю часть колонки деаэратора и в водный объем питательного бака ДА (через барботажное уст­ройство) подается пар давлением 0,12 МПа для подогрева умягченной воды до температуры кипения +104 °С. Чем ниже температура воды и конденсата, поступающих в деаэратор, тем больше расход пара на деаэрацию D_Д .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. Удельный расход выпара d из деаэратора составляет 0,002 кг пара/кг воды.

Питательный бак-деаэратор ДА должен иметь тепловую изоляцию, а геодезическая высота установки ДА не менее 8... 10 м для создания подпора во­ды на всасывающем патрубке питательного ПН и подпиточного насоса ППН. Из бака деаэратора питательная вода с температурой +102... 104 °С поступает в теплообменник Т4, где охлаждается до +70...90 °С при сжигании природно­го газа или малосернистого мазута и до +90...100 °С — сернистого или высокосернистого мазута. Это условие необходимо для предотвращения низкотемпературной коррозии внешних поверхностей нагрева водяного экономай­зера. Одна (большая) часть питательной воды G_ПИТ питательным насосом ПН нагнетается в водяной экономайзер ЭК, где нагревается за счет теплоты ухо­дящих топочных газов. Другая (меньшая) часть воды G_ПОД подпиточным на­сосом ППН нагнетается в обратный трубопровод теплосети, перед сетевым насосом СН, для компенсации потерь теплоносителя в тепловых сетях. Рас­ход подпиточной воды для закрытых систем теплоснабжения принимается 1,5...2 % от расхода сетевой воды, т.е. G_ПОДП ⁼ 0,02G_C. В водяном экономай­зере некипящего типа питательная вода не догревается до температуры на­сыщения на 20...40 °С и по питательной линии поступает в водный объем верхнего барабана парового котельного агрегата КА, где вырабатывается су­хой насыщенный (или перегретый) пар.

Из КА по паропроводу пар поступает в редукционно-охладительную установку РОУ, где путем дросселирования (редуцирования) давление пара снижается, например, с 1,4 до 0,7 МПа или до давления, необходимого для технологического производства (0,5... 1,2 МПа). В результате дросселирования (при i = const) получается перегретый пар, и поэтому в РОУ (минуя экономайзер и паровой котел) подается необходимое количество питательной воды G_РОУ с температурой +70... 100 °С для охлаждения перегретого пара и получения су­хого насыщенного пара. Далее сухой насыщенный пар поступает в парораспределительный коллектор ПК (гребенку), откуда расходуется на:

• технологическое производство ТП в количестве D_ТН;конденсат возвращается в конденсатный бак (на схеме не показан) или непосредственно в колонку деаэратора, и его количество G_ТН зависит от процента возврата μ, т.е. G_TH = 0,01· μ·D_ТН; потери технологического конденсата ;

• подогреватели сетевой воды Т5, Т6 в количестве D_CT, где передает теплоту воде теплосети G_С, а конденсат (G_CT равен D_СТ) после теплообменников возвращается в колонку деаэратора, так как он не загрязнен и находится под большим давлением, чем давление в деаэраторе;

• собственные нужды котельной в количестве D_C.H, предварительно принимаются в размере 7.. 15 % от потребления пара, т.е.

• компенсацию потерь пара D_ПОТ в тепловой схеме, потерь тепла подогревателями в окружающую среду и другие неучтенные расходы пара; прини­маются в размере 2…3 % от потребления пара, т.е.

Предварительно принятые величины уточняются на заключительном эта­пе расчета при сопоставлении D_C.Ни полученных в результате расчета расхо­дов пара на собственные нужды , которые включают в себя расход пара:

• D₂ - на подогреватель исходной воды Т2 и расход пара D₃ на подогреватель ТЗ умягченной воды; конденсат от подогревателей (G₂, равный D₂ , G₃ равный D₃) с температурой +60...90°С возвращается в колонку деаэра­тора;

• D_Д - на деаэрацию воды, причем давление пара после редукционного клапана РК снижается до 0,12 МПа путем дросселирования (при i = const);

• D_М.Х — на мазутное хозяйство MX и зависит от расхода, теплоемкости, температуры мазута, горелки, удельного расхода пара на распыливание мазу­та в форсунках и условно можно принять 1...3 % от внешнего потребления пара, т.е. D_MX = 0,01·(D_ТН + D_СТ); конденсат в количестве 50...60 % с темпе­ратурой +50...80 °С возвращается в деаэратор;

• на обдувку внешних поверхностей нагрева труб кипятильного пучка котла и водяного экономайзера, а также на паровые, питательные насосы (в расчете не учитывается и входит в D_ПОТ).

Из парового котельного агрегата по продувочной линии котловая вода G_ПР 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_СНП и на пар вторичного вскипания (при давле­нии 0,15 МПа). Пар из СНП используется в деаэраторе ДА, а вода направля­ется в охладитель выпара Т1, где, отдавая тепло исходной воде, охлаждается до температуры +40...60 °С и сбрасывается в барботер БР. Величина продув­ки зависит от солесодержания котловой воды (зависит от типа КА) и пита­тельной воды после водоподготовки или принимается равной 2... 10 % от паропроизводительности котельных агрегатов. Продувка паровых котлов по сухому остатку определяется по формуле, %

где S_Х - сухой остаток химически очищенной воды, мг/кг; П_Х - доля по­терь пара и конденсата ранее химически очищенной воды; S - сухой остаток (солесодержание) котловой воды, мг/кг, принимается по паспортным данным.

Таким образом, полная паропроизводительность котельной установки будет равна:

а суммарные потери пара и конденсата

Работа тепловой сети. Обратная сетевая вода с температурой +70 °С (в максимально-зимнем режиме) сетевым насосом СН нагнетается в паровые водоподогреватели Т5 и Т6, где нагревается паром до температуры +150 °С, и поступает в теплосеть в количестве

,где и — тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее во­доснабжение соответственно, кВт; = 4,19 кДж/кг·К — теплоемкость воды; , - соответственно температура сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах, °С.

Температура воды, поступающей в систему отопления и вентиляции по­требителя ОВ, регулируется с помощью элеваторного узла Э путем смешива­ния прямой сетевой воды ( = +150 °С в максимально-зимнем режиме) с об­ратной из системы отопления ( = +70 °С) для получения воды с темпера­турой ( = +95 °С), поступающей в систему ОВ коммунально-бытового потребителя.

Температура воды ( +60 °С), поступающей в водоразборные краны системы горячего водоснабжения ГВ, регулируется изменением расхода прямой сетевой воды через подогреватели горячего водоснабжения Т7, установ­ленные в тепловом пункте.

При температуре наружного воздуха, отличной от расчетной (холодной пятидневки), температура сетевой воды в подающем трубопроводе регулируетсяв соответствии с температурным графиком (прил. 2, рис. 3) путем перепуска части воды из обратного трубопровода в подающий, минуя сетевые подогреватели Т5 к Т6, по перемычке АВ, на которой установлен регулятор темпера­туры РТ.

Тепловые нагрузки для расчета и выбора оборудования котельной долж­ны определяться для трех характерных режимов:

• максимально-зимнего — при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку;

• наиболее холодного месяца — при средней температуре наружного воздуха в наиболее холодном месяце;

• летнего — при расчетной температуре наружного воздуха теплого пе­риода (расчетные параметры А).

В табл. 1 (прил. 1) приведен расчет принципиальной тепловой схемы производственно-отопительной котельной для закрытой двухтрубной систе­мы теплоснабжения с независимой (параллельной) схемой подключения к тепловой сети потребителей горячего водоснабжения, отопления и вентиля­ции; при установке паровых котельных агрегатов серии Е (ДЕ, ДКВР, КЕ и др.) низкого давления в 1,4 МПа и работе на мазуте. Определив сум­марную максимальную потребность в паре , выбирают тип и число ко­тельных агрегатов по формуле , где — номинальная паропроизводительность котельного агрегата (2,5; 4; 6,5; 10; 16; 25 т/ч и т.д.).

Примечания.

1. В табл. 1 (прил. 1) расчетные формулы в графе 4 выполнены для максимально-зимнего режима. Расчет зимнего и летнего режимов работы произво­дится аналогично. При расхождении предварительного и расчетного значений паропроизводительности котельной, или невязки расчета Δ более 2 %, расчет следует повторить, приняв D_C.H равным расходу пара .Если же невязка расчета Δ < 2 %, расчет режимов ра­боты тепловой схемы считается законченным.

2. Если при расчете тепловой схемы котельной (например в максимально-зимнем режиме) принять температуру продувочной воды после T1 не +60, а +40 °С, то исходная вода G_ИСХнагревается до +25 °С зимой или до +36 °С летом, и в этом случае паровой водоподогреватель Т2 можно отключить. Если питательную воду из деаэратора охладить в теплообменнике Т4 до температуры +70 °С, то умягчен­ная вода после ХВО нагреется в водо-водяном теплообменнике Т4 до температуры +100 °С, и в этом случае паровой водоподогреватель ТЗ можно отключить. Следо­вательно, в этих режимах расход пара D₂= D₃ = 0, что позволяет экономить тепло­вую энергию.

Вывод: выполняя энергосберегающие мероприятия и технико-экономический расчет, возможно и необходимо разработать такую тепловую схему котельной, в которой себестоимость тепловой энергии и расход топли­ва будут минимальные.