Основное оборудование тепловых пунктов

Основное оборудование тепловых пунктов.

Водоструйный элеватор

Элеватор – это смесительное устройство, установленное на абонентском вводе, подмешивает к горячей воде, поступающей из подающей линии, охлажденную воду из обратной линии. В результате получается смешанная вода более низкой температуры, чем вода в подающей линии. В качестве смесительных устройств на абонентских вводах применяются струйные и центробежные насосы.

На рис. 1.4, б показана зависимая схема присоединения со струйным насосом (элеватором). Эта схема, получившая широкое применение в России и других странах бывшего СССР, была разработана и предложена проф. В.М. Чаплиным.

Вода из подающей линии тепловой сети поступает после регулятора расхода (РР) 12 в элеватор. Одновременно в элеватор подсасывается часть охлажденной воды, возвращающейся из отопительной установки в обратную линию тепловой сети. Смешанная вода подается элеватором в отопительную систему.

Устройство струйного насоса-элеватора показано на рис. 3.7. Для работы элеватора необходимо иметь на абонентском вводе значительную разность напоров между подающей и обратной линиями теплосети, за счет которой создается повышенная скорость воды на выходе из сопла элеватора, необходимая для создания эффекта инжекции. При потере напора в циркуляционном контуре местной отопительной системы 1—1,5 м и обычно требующихся коэффициентах инжекции 1 около 1,5—2,5 разность напоров подающей и обратной линий должна составлять 8—15 м. Элеватор создает практически постоянный коэффициент инжекции (смешения). Поэтому расход воды в местной отопительной установке изменяется прямо пропорционально расходу сетевой воды через сопло элеватора.

Коэффициентом инжекции называется отношение расхода воды, подсасываемой (инжектируемой) струйным насосом, к расходу воды через сопло струйного насоса. Этот коэффициент часто также называют коэффициентом смешения.

Основными преимуществами элеватора как смесительного устройства являются простота и надежность работы. В условиях эксплуатации элеватор не требует постоянного обслуживания. Серьезный недостаток схемы с элеваторным смешением (см. рис. 1.4, б) — от­сутствие автономной, то есть независимой от тепловой сети, циркуляции воды в местной отопительной установке.

При прекращении подачи сетевой воды в сопло элеватора, например при аварийном выключении тепловой сети, прекращается циркуляция воды в отопительной установке, что может при­вести к замораживанию воды в ней. От указанных недостатков свободна схема присоединения с центробежным смесительным насосом (рис. 1.4, в). В нормальных условиях насос 16 забирает охлажденную воду из обратной линии отопительной установки и подает ее на смешение с горячей водой, поступающей через клапан регулятора расхода РР 12 подающей линии тепловой сети.

При аварийном отключении тепловой сети насос 16 осуществляет циркуляцию воды в отопительной установке, что предотвращает ее замораживание в течение относительно длительного периода (8—12 ч).

Более универсальное решение получают при совместной установке в узле присоединения элеватора 15 и центробежного насоса 16 (см. рис. 1.4, л). При такой схеме присоединения в нормальных условиях насос 16 выключен Циркуляция воды в местной системе осуществляется элеватором 15 за счет энергии сетевой воды, поступающей из тепловой сети. Насос 16 включается в работу только в периоды осуществления количественного регулирования или ре­гулирования «пропусками», что обычно имеет место только при наиболее высоких наружных температурах отопительного сезона (t_н ≥0°С), когда для поддержания нормальной внутренней температуры в отапливаемых зданиях подача сетевой воды в отопительные установки должна сокращаться или периодически полностью прекращаться.

Насос 16 используется также для создания циркуляции воды в отопительных установках при аварийных ситуациях в тепловой сети. По условиям комфорта в отапливаемых помещениях насос 16, устанавливаемый на абонентских вводах, должен работать бесшумно.

В том случае, когда присоединение отопительных установок к тепловой сети осуществляется через групповые тепловые подстанции (ГТП), можно ограничиться одним общим смесительным насосом 16 на группу зданий, чем обеспечивается автономная циркуляция воды в отопительных установках Независимо от этого элеваторы могут быть установлены на вводах в каждое здание.

Грязевики

Грязевики предназначены для очистки воды от крупных и средних взвешенных частиц (окалины, грата, песка и других примесей) в трубопроводах водо- и теплоснабжения.

Грязевики используются на электростанциях, в котельных, элеваторных узлах, тепловых вводах зданий и сооружений различного назначения и др.

Пример условного обозначения грязевика: ГГ-1000-1,6. Грязевик горизонтальный, условный диаметр - 1000 мм., рабочее давление — 1,6 МПа.

Грязевик представляет собой узел расширения трубопровода с изменением направления потока воды и фильтрацией её специальной сеткой. Под сеткой происходит отсечение, выпадение в осадок и накапливание крупных и средних взвешенных частиц. Иными словами, грязевик представляет собой аппарат, внутри которого происходит фильтрация воды при помощи сетчатого фильтрующего элемента.

Работа грязевика заключается в приёме исходной воды, фильтровании её от средних и крупных взвешенных частиц, отводе очищенной воды и периодической очистке нижней части корпуса от накопившейся грязи.

Условием нормальной работы грязевика является постепенное нарастание гидравлического сопротивления в грязевике по показаниям приборов на линии трубопровода до и после грязевика.

Грязевик устанавливается на линии трубопровода при помощи фланцевых соединений.

Установка и обвязка грязевика должна быть произведена таким образом, чтобы обеспечивалась возможность осмотра, ремонта, очистки как с внутренней, так и с наружной стороны. Подводящий и отводящий трубопровод должны быть разгружены.

П осле установки грязевика необходимо произвести его гидравлическое испытание вместе с опрессовкой всего трубопровода.

После опрессовки линии и гидравлического испытания грязевика и трубопровода, производится промывка линии.

После промывки линии трубопровода, грязевик следует отключить, выполнить очистку окалины и другого механического мусора из грязевика через штуцер (технологический лючок), после чего снова включить в работу на постоянно.

Грязевики тепловых пунктов ГТП (абонентские) серия ТС-569 применяются в котельных, тепловых пунктах, узлах ввода зданий, а также узлах учета (тепловые, водомерные и элеваторные УТЭ). Рабочая температура до 200 ^оС.

Основной задачей эксплуатации грязевиков является обеспечение бесперебойной и безаварийной работы изделия с расчётными параметрами в течение всего срока эксплуатации.

Эксплуатация грязевиков должна выполняться в соответствии с «Правилами безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды». Грязевик не подлежит регистрации в органах Ростехнадзора.

Грязевик должен находиться под наблюдением обслуживающего персонала.

В процессе эксплуатации требуется контролировать гидравлическое сопротивление грязевика по показаниям манометров (или дифференциального манометра) на линии трубопровода до и после грязевика.

Рис. 1. Грязевики тепловых пунктов ГТП (абонентские)

1 – Корпус; 2 – Фильтр; 3 – Пробка; 4 – Прокладка; 5-12 – Прокладки по ГОСТ 15180-70

По мере накапливания грязи в поддоне грязевика и забивания сетки окалиной или другими взвешенными частицами, возрастает гидравлическое сопротивление аппарата. В случае превышения значения сопротивления, указанного в паспорте, необходимо отключить грязевик и произвести очистку его от накопившейся грязи и отложений, а так же промыть сетку через штуцер (муфту) в нижней части корпуса.

Осмотр и очистка внутренней поверхности корпуса грязевика, а также замена паронитовых прокладок должны производиться не реже одного раза в 2-3 года во время останова грязевика.

Грязевик должен подвергаться техническому освидетельствованию после монтажа, до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации.

После монтажа перед пуском в работу при выполнении требований по условиям и срокам хранения необходимо проводить только наружный осмотр грязевика и гидравлическое испытание.

Перед внутренним осмотром и гидравлическим испытанием грязевик следует отключить, охладить, освободить от заполняющей его рабочей среды.

Водоподогреватели

В тепловых пунктах следует применять водяные горизонтальные секционные кожухотрубные или пластинчатые водоподогреватели либо паровые горизонтальные многоходовые водоподогреватели.

В качестве кожухотрубных секционных водоподогревателей рекомендуется применять водо-водяные подогреватели по ГОСТ 27590, состоящие из секций кожухотрубного типа с блоком опорных перегородок для теплоносителя давлением до 1,6 МПа и температурой до 150 °С.

Для систем горячего водоснабжения допускается применять емкостные водоподогреватели с использованием их в качестве баков-аккумуляторов горячей воды в системах горячего водоснабжения при условии соответствия их вместимости требуемой по расчету вместимости баков-аккумуляторов.

Рисунок - Общий вид горизонтального секционного кожухотрубного водоподогревателя с опорами-турбулизаторами.

Рисунок - Общий вид горизонтального многоходового кожухотрубного водоподогревателя

Д ля водо-водяных подогревателей следует принимать противоточную схему потоков теплоносителей.

Для горизонтальных секционных кожухотрубных водоподогревателей греющая вода из тепловой сети должна поступать, для водоподогревателей систем отопления — в трубки, для водоподогревателей систем горячего водоснабжения — в межтрубное пространство.

Для пластинчатых теплообменников нагреваемая вода должна проходить вдоль первой и последней пластин. Для пароводяных подогревателей пар должен поступать в межтрубное пространство.

Рисунок – Емкостной водоподогреватель

Для систем горячего водоснабжения горизонтальные секционные кожухотрубные водоподогреватели должны применяться с латунными трубками, а емкостные — с латунными или со стальными змеевиками. Для пластинчатых теплообменников должны применяться пластины из нержавеющей стали по ГОСТ 15518.

Расчет поверхности нагрева водо-водяных подогревателей для систем отопления проводится при температуре воды в тепловой сети соответствующей расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, а для систем горячего водоснабжения — при температуре воды в подающем трубопроводе тепловой сети, соответствующей точке излома графика температуры воды или минимальной температуре воды, если отсутствует излом графика температур.

Каждый пароводяной подогреватель должен быть оборудован конденсатоотводчиком или регулятором перелива для отвода конденсата, штуцерами с запорной арматурой для выпуска воздуха и спуска воды и предохранительным клапаном, предусматриваемым в соответствии с требованиями «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» Госгортехнадзора.

Емкостные водоподогреватели должны быть оборудованы предохранительными клапанами, устанавливаемыми со стороны нагреваемой среды, а также воздушными и спускными устройствами.

Число водо-водяных водоподогревателей следует принимать:

для систем горячего водоснабжения — два параллельно включенных водоподогревателя в каждой ступени подогрева, рассчитанных на 50 % производительности каждый;

для систем отопления зданий и сооружений, не допускающих перерывов в подаче теплоты, — два параллельно включенных водоподогревателя, каждый из которых должен рассчитываться на 100 % производительности.

При максимальном тепловом потоке на горячее водоснабжение до 2 МВт или при возможности подключения передвижных водоподогре-вательных установок допускается предусматривать в каждой ступени подогрева один водоподогреватель горячего водоснабжения, кроме зданий, не допускающих перерывов в подаче теплоты на горячее водоснабжение.

Для промышленных и сельскохозяйственных предприятий установка двух параллельно включенных водоподогревателей в каждой ступени горячего водоснабжения для хозяйственно-бытовых нужд может предусматриваться только для производств, не допускающих перерывов в подаче горячей воды.

При установке для систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения пароводяных водоподогревателей число их должно приниматься не менее двух включаемых параллельно, резервные водоподогреватели не предусматриваются.

Для технологических установок, не допускающих перерывов в подаче теплоты, должны предусматриваться резервные водоподогреватели Расчетная производительность резервных водоподогревателей должна приниматься в соответствии с режимом работы технологических установок предприятия.

Схема присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения выбирается в зависимости от соотношения максимального потока теплоты на горячее водоснабжение Q_hmax и максимального потока теплоты на о топление Q_0max.

  - одноступенчатая схема

   - двухступенчатая схема

При теплоснабжении от котельной мощностью 35 МВт и менее при технико-экономическом обосновании допускается присоединение к тепловым сетям водоподогревателей систем горячего водоснабжения по одноступенчатой схеме независимо от соотношения тепловых нагрузок систем горячего водоснабжения и отопления.

 В закрытых системах теплоснабжения при присоединении к тепловым сетям систем горячего водоснабжения с циркуляционным трубопроводом должны предусматриваться циркуляционные или повысительно-циркуляционные насосы в соответствии с требованиями СНиП 2.04.01.85.

 При двухступенчатых схемах присоединения водоподогревателей систем горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией воды циркуляционный трубопровод рекомендуется присоединять к трубопроводу нагреваемой воды между водоподогревателями I и II ступеней, а при параллельной схеме присоединения - к трубопроводу холодной водопроводной воды или к трубопроводу нагреваемой воды между секциями водоподогревателя.

Горячее водоснабжение в открытых системах теплоснабжения должно присоединяться к подающему и обратному трубопроводам двухтрубных водяных тепловых сетей через регулятор смешения воды для подачи в систему горячего водоснабжения воды заданной температуры.

 Отбор воды для горячего водоснабжения из трубопроводов и приборов систем отопления не допускается.

 В открытых системах теплоснабжения циркуляционный трубопровод системы горячего водоснабжения рекомендуется присоединять к обратному трубопроводу тепловой сети после отбора воды в систему горячего водоснабжения; при этом на трубопроводе между местом отбора воды и местом подключения циркуляционного трубопровода должна предусматриваться диафрагма, рассчитанная на гашение напора, равного сопротивлению системы горячего водоснабжения в циркуляционном режиме.

В открытых системах теплоснабжения при давлении в обратном трубопроводе тепловой сети, недостаточном для подачи воды в систему горячего водоснабжения, на трубопроводе горячей воды после регулятора смешения следует предусматривать повысительно-циркуляционный насос. При этом установка диафрагмы, не требуется.

Насосы

Основными потребителями электроэнергии (до 90%) в системах теплоснабжения являются насосы. От правильности подбора насосов зависит надежность теплоснабжения, соответствие режимов теплопроизводства и теплопотребления. 
 По своему назначению в системах теплоснабжения насосы можно разделить на 3 группы:

 - сетевые – для транспортировки теплоносителя в тепловых сетях;

 - циркуляционные – для обеспечения устойчивого движения теплоносителя в закрытых контурах котельных, тепловых пунктов, систем теплопотребления;

 - повысительные – для повышения давления, как правило, в системах горячего водоснабжения или подпитки при недостаточном располагаемом давлении холодного водопровода.

При сложном рельефе тепловых трасс функции сетевых и повысительных насосов могут быть совмещены.

Диапазон мощности насосов, применяемых в теплоснабжении, варьируется от десятков Ватт до сотен киловатт.

Основные классы насосов, применяемых в теплоснабжении, это насосы с мокрым ротором, как правило, сравнительно небольшой мощности (до 5 кВт).
 Насосы этих классов имеют сухой статор, находящийся под напряжением и отделенный от ротора специальным стаканом с кольцевым уплотнением. Ротор работает в перекачиваемой среде, которая обеспечивает и охлаждение, и смазку подшипников вала и корпуса двигателя. Сальниковые или торцевые уплотнения в этих конструкциях отсутствуют.

Эти насосы используют для перекачки воды с температурой до 110-140^оС и рабочим давлением 6-10 бар.

Насосы с сухим ротором отличает от вышеописанных большая мощность и производительность. В качестве уплотнения в них используется либо сальниковая набивка, либо скользящее торцевой уплотнение. Такие насосы могут обеспечивать производительность до 500 м³/ч при напоре до 70 м. Их рабочие параметры по перекачиваемой воде соответствуют максимальной температуре 120-140^оС, а давление 10-15 бар.

При работе с теплоносителем 150^оС и выше требуется специальное конструктивное исполнение для охлаждения корпуса двигателя и подшипников.

Повысительные и сетевые насосы, как правило, требуют фундаментного исполнения. Одноступенчатые насосы имеют аксиальный вход и радиальный выход (угол между трубопроводами обвязки 90 град.). Производительность таких насосов может достигать 600 м³/ч и выше при напоре 60-100 м.

При необходимости очень больших напоров в системах теплоснабжения (до 250 м) применяются многоступенчатые центробежные насосы высокого давления.

 Подбор насосов следует осуществлять, ориентируясь на рабочие характеристики в зоне максимального КПД.

Как правило, при подборе насоса следует ограничивать скорость движения воды в подводящих трубопроводах значениями не выше 1,5-2 м/с в пределах систем отопления; встроенных и пристроенных тепловых пунктов и котельных – не выше 3-4 м/с, причем, с понижением диаметров трубопроводов скорость движения воды должна снижаться.

Особое внимание должно быть уделено явлению кавитации (вскипание во всасывающем патрубке). Рабочее давление в системах должно выбираться таким образом, чтобы в точке всасывания давление оставалось гарантированно избыточным.

Следует избегать режимов работы насосов, когда их производительность сокращается ниже 10% от номинальной.

Для сокращения потерь тепла через корпус насоса следует применить насосы с корпусами, изолированными пенопропиленами.

Уровень шума, создаваемый современными насосами, зависит главным образом от мощности и частоты вращения двигателя. Как правило, насосы мощностью до 3 кВт не создают звуковое давление выше 55 dB (A). При высокой мощности 7-10 кВт и выше уровень шума может достигать 70-80 dB (A) и необходимо предусматривать специальные меры по защите от шума и вибрации (вибровставки, виброоснования, виброподвески трубопроводов, звукоизоляция помещений).

Большое внимание в последнее время уделяется регулированию производительности насосов и дистанционному контролю и управлению.
В зависимости от принятых в проекте алгоритмов управления теплогидравлически режимом теплоснабжения различают 3 класса систем регулирования:

 - поддержание постоянного перепада давления;

- линейно изменяемый перепад давления;

- термостатическое регулирование производительности.

Подкачивающие насосы представляют собой технику, устанавливаемую для повышения давления в системах подачи холодной и горячей воды (включая отопительные, водоснабжающие, пожарные и другие схемы). Особенно актуально это оборудование в ситуациях, когда потребитель находится на удаленном от источника воды участке или на последнем этаже здания, по которому раздается вода. В таких случаях поток жидкости, как правило, наблюдается небольшой, ее давление минимально, о нормальном функционировании тех или иных коммуникаций здесь не может быть и речи.

Смесительный насос - используется в смесительной установке системы отопления, присоединенный по зависимой схеме к наружным теплопроводам. Обеспечивает смешение охлажденной воды, возвращающейся из системы отопления, с высокотемпературной водой, поступающей в здание из наружного подающего теплопровода. Смесительный насос можно включать в перемычку между обратной и подающей магистралями и в обратную или подающую магистраль системы отопления.
Смесительный насос включается непосредственно в магистрали системы отопления, когда разность давлений в наружных теплопроводах недостаточна для нормальной циркуляции воды. При этом смесительный насос, обеспечивая помимо смешения необходимую циркуляцию воды, становится циркуляционно-смесительным. Включаемый в общую подающую магистраль, смесительный насос предназначается не только для смешения и циркуляции, но и для подъема воды в верхнюю часть системы отопления высокого здания. Смесительный насос становится также циркуляционно-повысительным смесительным насосом, как и циркуляционный, устанавливают по два с параллельным включением в теплопровод; действует всегда один при другом резервном. Смешение воды может осуществляться и без местного смесительного насоса. В этом случае смесительная установка оборудуется водоструйным элеватором.

Циркуляционный насос предназначен для обеспечения принудительного движения жидкости по замкнутому контуру (циркуляции), а также рециркуляции. При расчете производительности насоса, работающего в циркуляционной системе, следует учитывать только потери на трение в трубопроводе. Высота системы (здания) не имеет значения, так как жидкость, которая подается насосом в подающий трубопровод, толкает воду также в обратном направлении. Поэтому можно использовать относительно небольшую мощность насоса для обеспечения циркуляции рабочей жидкости.

Корректирующие насосы совместно с регулятором расхода обеспечивают постоянную циркуляцию в системе отопления. Корректирующие насосы устанавливаются, как правило, на перемычке между подающим и обратным трубопроводами после отбора воды из подающего трубопровода и до отбора воды из обратного трубопровода на водоподогреватели или смесительные устройства горячего водоснабжения. Периоды работы этих насосов определяются в зависимости от принятого на источнике теплоты графика регулирования отпуска теплоты, схемы присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения, расчетного графика температур воды в сетях после ЦТП и расчетных температур внутреннего воздуха в помещениях.

При выборе подкачивающих насосов следует принимать:

подачу насоса — по расчетному расходу воды на вводе в тепловой пункт;

напор — в зависимости от расчетного давления в тепловой сети и требующегося давления в присоединяемых системах потребления теплоты.

При выборе смесительных насосов для систем отопления следует принимать:

а) при установке насоса на перемычке между подающим и обратным трубопроводами системы отопления:

напор — на 2—3 м больше потерь давления в системе отопления подачу насоса G, кг/ч — по формуле

где G_do— расчетный максимальный расход воды на отопление из тепловой сети кг/ч, определяется по формуле

где Q_omax — максимальный тепловой поток на отопление, Вт;

с—удельная теплоемкость воды, кДж/(кг °С);

u — коэффициент смешения, определяемый по формуле

где (₁ — температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления t₀, °С;

(_o1 —тоже, в подающем трубопроводе системы отопления, °С;

(₂  — то же, в обратном трубопроводе от системы отопления, °С;

б) при установке насоса на подающем или обратном трубопроводе системы отопления:

напор — в зависимости от давления в тепловой сети и требующегося давления в системе отопления с запасом в 2—3 м;

подачу насоса G, кг/ч, — по формуле

При выборе циркуляционных насосов для систем отопления и вентиляции следует принимать:

подачу насоса — по расчетным расходам воды в системе отопления и вентиляции, определенным по формулам прил. 3;

напор — при установке насосов в ИТП — по сумме потерь давления в водоподогревателях и в системах отопления и вентиляции, а при установке насосов в ЦТП дополнительно следует учитывать потери давления в тепловых сетях от ЦТП до наиболее удаленных ИТП.

При выборе корректирующих насосов следует принимать:

подачу насоса — по расчетному расходу воды в системе, на трубопроводах которой он устанавливается;

напор — по минимально необходимому располагаемому напору в месте присоединения данных насосов, включая сопротивление трубопровода и регулирующих устройств перемычки.

При выборе подпиточных насосов следует принимать:

подачу насоса — в размере 20 % объема воды, находящейся в трубопроводах тепловой сети и систем отопления подключенных к водо-подогревателю;

напор — из условия поддержания статического давления в системах отопления и вентиляции с проверкой работы систем в отопительный период исходя из пьезометрических графиков.

При установке корректирующих смесительных насосов на перемычке допускается принимать два насоса, по 50 % требуемой подачи каждый, без резерва.

При подборе подкачивающих, смесительных и циркуляционных насосов расчетная подача их должна быть в пределах 0,7—1,1 подачи при максимальном КПД для данного типа насосов. При больших фактических расходах воды рекомендуется увеличивать гидравлическое сопротивление системы за счет установки дроссельных диафрагм или применять насос с регулируемым электроприводом.