Громов - Водяные тепловые сети (1988)


В книге приведены нормативные материалы, используемые при проектировании тепловых сетей и тепловых пунктов. Даны рекомендации по выбору оборудования и схем теплоснабжения Рассмотрены расчеты, связанные с проектированием тепловых сетей. Приведены сведения о прокладке тепловых сетей, об организации строительства и эксплуатации тепловых сетей и тепловых пунктов. Книга рассчитана на инженерно-технических работников, занимающихся проектированием тепловых сетей.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Жилищное и промышленное строительство, требования экономии топлива и защиты окружающей среды предопределяют целесообразность интенсивного развития систем централизованного теплоснабжения. Выработка тепловой энергии для таких систем в настоящее время производится теплоэлектроцентралями, котельными районного  значения.

Надежная работа систем теплоснабжения при строгом  соблюдении необходимых параметров теплоносителя во многом определяется правильным выбором схем тепловых сетей и тепловых  пунктов, конструкций прокладки, применяемого оборудования.

Считая, что правильное проектирование тепловых сетей  невозможно без знания их устройства, работы и тенденций развития, авторы старались привести в справочном пособии рекомендации по проектированию и дать краткое их обоснование.

Раздел первый.

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Глава первая

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ И ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ

1.1. Системы централизованного теплоснабжения и их структура

Системы централизованного  теплоснабжения характеризуются сочетанием трех  основных звеньев: теплоисточников, тепловых сетей и местных систем теплоиспользования (теплопотребления) отдельных зданий или сооружений. В теплоисточниках осуществляется получение теплоты за счет сжигания различных видов органического топлива. Такие теплоисточники называются котельными. В случае использования в теплоисточниках теплоты, выделяемой при распаде радиоактивных элементов, они называются атомными станциями  теплоснабжения (ACT). В отдельных системах теплоснабжения используются в качестве  вспомогательных возобновляемые источники теплоты — геотермальная энергия, энергия солнечного излучения и т. п.

Если теплоисточник расположен вместе с теплоприемниками в одном здании, то  трубопроводы для подачи теплоносителя к теплоприемникам, проходящие внутри здания, рассматриваются как элемент системы  местного теплоснабжения. В системах  централизованного теплоснабжения теплоисточники располагаются в отдельно стоящих зданиях, а транспорт теплоты от них осуществляется по трубопроводам тепловых сетей, к  которым присоединены системы теплоиспользования отдельных зданий.

Масштабы систем централизованного теплоснабжения могут изменяться в широких пределах: от небольших, обслуживающих несколько соседних зданий, до крупнейших, охватывающих ряд жилых или  промышленных районов и даже город в целом.

Независимо от масштаба эти системы по контингенту обслуживаемых потребителей подразделяются на коммунальные, промышленные и общегородские. К коммунальным относятся системы, снабжающие теплотой в основном жилые и общественные здания, а также отдельные здания промышленного и коммунально-складского назначения,  размещение которых в селитебной зоне городов допускается нормами [27, 52].

В основу классификации коммунальных систем по их масштабу целесообразно  положить принятое в нормах планировки и застройки городов [27] членение территории селитеоной зоны на группы соседних зданий (или кварталы в районах старой застройки), объединяемые в микрорайоны с  численностью населения 4 — 6 тыс. чел. в малых  городах (с населением до 50 тыс. чел.) и 12—20 тыс. чел. в городах остальных  категорий. В последних предусматривается формирование из нескольких микрорайонов жилых районов с численностью населения 25 — 80 тыс. чел. Соответствующие системы  централизованного теплоснабжения можно  охарактеризовать как групповые (квартальные), микрорайонные и районные. 

Теплоисточники, обслуживающие эти системы, по  одному на каждую систему, могут быть отнесены соответственно к категории групповых  (квартальных), микрорайонных и районных котельных. В крупных и крупнейших городах (с численностью населения соответственно 250-500 тыс. чел. и более 500 тыс. чел.)  нормами предусматривается объединение нескольких смежных жилых районов в планировочные районы, ограниченные естественными или искусственными рубежами. В  таких городах возможно появление наиболее крупных межрайонных систем  коммунального теплоснабжения.

При больших масштабах выработки теплоты, в особенности в общегородских  системах, является целесообразной совместная выработка теплоты и электроэнергии. Это обеспечивает существенную экономию топлива по сравнению с раздельной выработкой теплоты в котельных, а электроэнергии — на тепловых электростанциях за счет сжигания тех же видов топлива.

Тепловые электростанции,  предназначенные для совместной выработки теплоты и электроэнергии, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

Атомные электростанции, использующие теплоту, выделяемую при распаде  радиоактивных элементов, для выработки  электроэнергии, также иногда целесообразно  использовать как теплоисточники в крупных системах теплоснабжения. Эти станции  называются атомными  теплоэлектроцентралями (АТЭЦ).

Системы централизованного  теплоснабжения, использующие ТЭЦ в качестве  основных теплоисточников, называются  теплофикационными. Вопросы сооружения новых систем  централизованного теплоснабжения, а также расширения и реконструкции существующих систем требуют специальной проработки, исходя из перспектив развития  соответствующих населенных пунктов на ближайший  период A0—15 лет) и расчетный срок 25 — 30 лет).

Нормами [60] предусматривается  разработка специального предпроектного документа, а именно схемы теплоснабжения  данного населенного пункта. В схеме  прорабатывается несколько вариантов технических решений по системам теплоснабжения и на основе технико-экономического  сопоставления обосновывается выбор предлагаемого к утверждению варианта.

Последующая разработка проектов  теплоисточников и тепловых сетей должна  согласно нормативным документам производиться только на основе решений, принятых в утвержденной схеме теплоснабжения данного населенного пункта.

1.2. Общая характеристика тепловых сетей

Тепловые сети могут быть  классифицированы по виду используемого в них  теплоносителя, а также по его расчетным  параметрам (давлениям и температурам).  Практически единственными теплоносителями в тепловых сетях являются горячая вода и водяной пар. Водяной пар как теплоноситель  повсеместно применяется в теплоисточниках (котельных, ТЭЦ), а во многих случаях — и в системах теплоиспользования,  особенно промышленных. Коммунальные системы теплоснабжения оборудуются водяными тепловыми сетями, а промышленные — либо только паровыми, либо паровыми в сочетании с водяными, используемыми для  покрытия нагрузок систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Такое сочетание водянки и паровых тепловых сетей характерно также для общегородских систем  теплоснабжения.

Водяные тепловые сети большей частью выполняются двухтрубными с сочетанием подающих трубопроводов для подачи  горячей воды от теплоисточников до систем  теплоиспользования и обратных трубопроводов для возврата охлажденной в этих системах воды к теплоисточникам для повторного подогрева. Подающие и обратные  трубопроводы водяных тепловых сетей вместе с соответствующими трубопроводами  теплоисточников и систем теплоиспользования образуют замкнутые контуры циркуляции воды. Эта циркуляция поддерживается  сетевыми насосами, устанавливаемыми в  теплоисточниках, а при больших дальностях транспорта воды — также и на трассе сетей (насосные станции). В зависимости от принятой схемы  присоединения к сетям систем горячего водоснабжения различают закрытые и открытые схемы (чаще применяются термины  «закрытые и открытые системы теплоснабжения»).

В закрытых системах отпуск теплоты из сетей в системе горячего водоснабжения  осуществляется за счет подогрева, холодной водопроводной воды в специальных  водонагревателях.

В открытых системах покрытие нагрузок горячего водоснабжения осуществляется за счет подачи потребителям воды из  подающих трубопроводов сетей, а в течение  отопительного периода — в смеси с водой из обратных трубопроводов систем отопления и вентиляции. Если при всех режимах для горячего водоснабжения может быть  использована полностью вода из обратных  трубопроводов, то отпадает надобность в  обратных трубопроводах от тепловых пунктов до теплоисточника. Соблюдение этих условий, как правило, возможно, только при  совместной работе нескольких теплоисточников на общие тепловые сети с возложением  покрытия нагрузок горячего водоснабжения на часть этих источников.

Водяные сети, состоящие только из  подающих трубопроводов, называются  однотрубными и по капитальным вложениям в их сооружение являются наиболее  экономичными. Подпитка тепловых сетей в закрытых и открытых системах осуществляется за счет работы подпиточных насосов и установок по подготовке подпиточной воды. В открытой системе их требуемая производительность в 10-30 раз больше, чем в закрытой. В  результате при открытой системе большими оказываются капитальные вложения в  теплоисточники. Вместе с тем в этом случае  отпадает надобность в подогревателях  водопроводной воды, а потому существенно снижаются затраты на узлы присоединения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям. Таким образом, выбор между  открытой и закрытой системами в каждом случае должен обосновываться  технико-экономическими расчетами с учетом всех звеньев  системы централизованного теплоснабжения. Такие расчеты следует выполнять при  разработке схемы теплоснабжения населенного пункта, т. е. до проектирования  соответствующих теплоисточников и их тепловых сетей.

В отдельных случаях водяные тепловые сети выполняются трех- и даже четырехтрубными. Такое увеличение количества труб, обычно предусматриваемое лишь на отдельных участках сетей, связано с  удвоением либо только подающих (трехтрубные системы), либо как подающих, так и обратных (четырехтрубные системы)  трубопроводов для раздельного присоединения к соответствующим трубопроводам систем горячего водоснабжения или систем отопления и вентиляции. Такое разделение существенно облегчает регулирование отпуска теплоты в системы различного назначения, но вместе с тем приводит к значительному увеличению капитальных вложений в сети.

В крупных системах централизованного теплоснабжения возникает потребность в разделении водяных тепловых сетей на несколько категорий, в каждой из которых  могут применяться собственные схемы отпуска и транспорта теплоты.

В нормах [22] предусматривается  подразделение тепловых сетей на три категории: магистральные от теплоисточников до вводов в микрорайоны (кварталы) или  предприятия; распределительные от магистральных сетей до сетей к отдельным зданиям: сети к отдельным зданиям в виде  ответвлений от распределительных (или в  отдельных случаях от магистральных) сетей до узлов присоединения к ним систем теплоиспользования отдельных зданий. Эти наименования целесообразно  уточнить применительно к принятой в § 1.1 классификации систем централизованного теплоснабжения по их масштабу и контингенту обслуживаемых потребителей. Так, если в  небольших системах от одного теплоисточника осуществляется подвод теплоты лишь к группе жилых и общественных зданий в пределах микрорайона или  производственных зданий одного предприятия, то  надобность в магистральных тепловых сетях  отпадает и все сети от таких теплоисточников следует рассматривать как  распределительные. Такое положение характерно для использования в качестве теплоисточников групповых (квартальных) и микрорайонных котельных, а также промышленных,  обслуживающих одно предприятие. При переходе от таких небольших систем к районным, а тем более к межрайонным появляется  категория магистральных тепловых сетей, к  которым присоединяются распределительные сети отдельных микрорайонов или  предприятий одного промышленного района.  Присоединение отдельных зданий непосредственно к магистральным сетям, помимо  распределительных, по ряду причин крайне  нежелательно, а потому применяется очень редко.

Крупные теплоисточники районных и межрайонных систем централизованного теплоснабжения согласно нормам [27]  должны размещаться за пределами селитебной зоны в целях сокращения влияния их выбросов на состояние воздушного бассейна этой зоны, а также упрощения систем подачи им жидкого или твердого топлива.

В таких случаях появляются начальные (головные) участки магистральных сетей  значительной протяженности, в пределах  которых отсутствуют узлы присоединения  распределительных сетей. Такой транспорт  теплоносителя без попутной раздачи его  потребителям называется транзитом, при этом соответствующие головные участки  магистральных тепловых сетей целесообразно выделить в особую категорию транзитных.

Наличие транзитных сетей существенно ухудшает технико-экономические показатели транспорта теплоносителя, особенно при протяженности этих сетей в 5 — 10 км и  более, что характерно, в частности, при использовании в качестве теплоисточников  атомных ТЭЦ или станций теплоснабжения.

1.3. Общая характеристика тепловых пунктов

Существенным элементом систем  централизованного теплоснабжения являются установки, размещаемые в узлах  присоединения к тепловым сетям местных систем теплоиспользования, а также на стыках сетей различных категорий. В таких установках осуществляются контроль работы тепловых сетей и систем тёплоиспользования и  управление ими. Здесь производится измерение  параметров теплоносителя - давлений,  температур, а иногда и расходов — и регулирование отпуска теплоты на различных уровнях.

От работы таких установок зависят в  значительной мере надежность и экономичность систем теплоснабжения в целом. Эти установки в нормативных  документах [22,95] называются тепловыми пунктами (ранее применялись также  наименования «узлы присоединения местных систем тёплоиспользования», «тепловые центры», «абонентские установки» и т. п.).

Однако принятую в тех же документах классификацию тепловых пунктов  целесообразно несколько уточнить, поскольку в них все тепловые пункты относятся либо к центральным (ЦТП), либо к индивидуальным (ИТП). К последним относятся только  установки с узлами присоединения к тепловым сетям систем тёплоиспользования одного здания или их части (в крупных зданиях). Все остальные тепловые пункты независимо от количества обслуживаемых зданий относятся к центральным.

В соответствии с принятой  классификацией тепловых сетей, а также различных ступеней регулирования отпуска теплоты применяется следующая терминология. В части тепловых пунктов:

местные тепловые пункты (МТП),  обслуживающие системы тёплоиспользования  отдельных зданий;

групповые или микрорайонные тепловые пункты (ГТП), обслуживающие группу жилых зданий или все здания в пределах микрорайона;

районные тепловые пункты (РТП), обслуживающие все здания в пределах жилого

района.

В части ступеней регулирования:

центральное — только на  теплоисточниках;

районное, групповое или микрорайонное — на соответствующих тепловых пунктах (РТП или ГТП);

местное — на местных тепловых пунктах отдельных зданий (МТП);

индивидуальное на отдельных теплоприемниках (приборах систем отопления, вентиляции или горячего водоснабжения).

...


Архивариус Бизнес-планы Типовые серии Норм. документы Литература Технол. карты Программы Серии в DWG, XLS