Введение
Настоящий технический отчёт содержит материалы по оптимизации работы системы теплоснабжения поселка Подозерский.
Целью работы является: исследование пропускной способности тепловых сетей в связи с планируемой реконструкцией источника теплоты и расчёт оптимальных эксплуатационных режимов работы системы теплоснабжения, выдача рекомендаций по наладке абонетов тепловой сети.
Результатами выполненных в полном объёме мероприятий, указанных в отчёте,
должны являться:
- снижение затрат на собственные нужды котельных и затрат, связанных с эксплуатацией большого числа мелких котельных;
- повышение гидравлической устойчивости работы тепловых сетей;
- создание необходимых напоров на тепловых вводах потребителей;
- потребление абонентами тепловой сети расчётного расхода тепла;
- обеспечение комфортных условий в помещениях потребителей тепла.
2. Описание системы теплоснабжения
2.1 Источник тепла
Источником тепла на тепловой сети является котельная поселка Подозерский. Котельная в настоящее время работает на торфе. Предполагается модернизация оборудования на источниках теплоты с целью перехода на другой вид топлива - газ. Напоры на выходе из котельных выбирались из соображений минимальной достаточности напоров на абонентских вводах, присоединенных к данному источнику при условии проведения наладки – установки у всех потребителей теплоты ограничительных дросселирующих шайб. Пропускная способность и располагаемая мощность источника теплоты также не рассматривались в связи с отсутствием проекта реконструкции котельной.
Регулирование отпуска тепла на отопление производится по графику 95/70 С. Как показали расчеты, пропускная способность сетей поселка Подозерский позволяет сохранить выбранный температурный график.
2.2 Тепловые сети
Тепловые сети поселка Подозерский двухтрубные, радиальные, тупиковые. Имеется возможность заколцовывать их (перекоммутировать), в случае необходимости, через внутренние сети детского комбината (N16-N49) Суммарная протяженность тепловых сетей системы отопления – 5200 метров, общий объем сетей системы отопления 100,4 м3, расход на отопление – 169 т/час.
Объем тепловых сетей определялся по формуле
где V – объем участка теплотрассы в двухтрубном исполнении, м3;
L – длина участка, м;
D – внутренний диаметр труб, м.
2.3 Потребители
Тепловые потребители поселка Подозерский - всего 80 вводов. Крупные промышленные потребители отсутствуют.
Все потребители присоединены непосредственно к тепловой сети.
Максимальные тепловые нагрузки систем отопления для административно-бытовых зданий и производственных, в которых отсутствуют отопительно-вентиляционные установки, жилых и общественных зданий, определялись по формуле:
 , (2)
где
 - удельная отопительная характеристика зданий принятая в зависимости от назначения и объема зданий, ккал/м3час0С;
V- объем здания по наружному обмеру или по проекту, м3;
tн.р. = -30оС – расчетная температура воздуха для проектирования отопления поселка Подозерский;
tв.р. – расчетная температура воздуха в отапливаемых помещениях, принята в соответствии с требованиями санитарно-гигиенических норм СНиП 2.04.05-91.
Расчетный расход сетевой воды на систему отопления (СО), присоединенную по зависимой схеме, определяется по формуле:
 , т/ч , (3)
где
 - расчетная нагрузка на систему отопления, Гкал/ч;
 -температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, С;
 -температура воды в обратном трубопроводе системы отопления при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления, С;
Общий расход на отопление с учетом перспективы (склад и инструментальный цех) – 169 т/час.
3. Исходные данные
Температурный график для нужд отопления 95/70 оС.
Расчётный расход воды в тепловой сети 169 т/час.
Распределение нагрузок по абонентам см. приложения 3 – 5.
Геодезия абонентов и источника теплоты определена по отметкам высот местности.
Схема тепловой сети см. приложение 2
Гидравлические расчёты
4.1 Гидравлический расчет при располагаемом напоре на источнике 20 м. в. ст
Гидравлический расчет выполнялся с помощью специализированной компьютерной программы «Бернулли» имеющей свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007614343, зарегистрированной в Реестре программ для ЭВМ 11 октября 2007 года.
Программа предназначена для проведения поверочных и наладочных гидравлических и тепловых расчетов на основе составления геоинформационной системы – схемы тепловой сети на карте местности и заполнения базы данных характеристик теплотрасс, абонентов и источников. Задачей гидравлического расчета трубопроводов является определение потерь давления каждого участка и суммы потерь давления по участкам от выводов источника тепла до каждого теплопотребителя, а также определение ожидаемых располагаемых напоров у каждого абонента.
Гидравлический расчет наружной водяной тепловой сети производится на основе шероховатости трубопроводов, принятой 2 мм так как продолжительность эксплуатации большинства сетей превышает 3 года.
В ходе наладки производится расчет необходимых сужающих устройств (дроссельных диафрагм) для теплопотребителей ввиду безэлеваторной системы регулирования нагрузки на отопление на абонентских вводах.
Напоры на источнике выбирались исходя из следующих соображений. Располагаемые напоры (разность напоров в подающем и обратном трубопроводах) на вводах при безэлеваторном присоединении теплопотребляющих систем должны превышать гидравлическое сопротивление местных систем теплопотребления; напоры в прямой должны быть минимальными; напоры в обратной должны превышать на 5 метров геодезическую отметку плюс высоту отопительной системы абонента (высоту здания).
Для учета взаимного влияния факторов, определяющих гидравлический режим системы централизованного теплоснабжения (гидравлические потери напора по сети, профиль местности, высота систем теплопотребления и пр.) строился график напоров воды в сети при динамическом и статическом режимах (пьезометрический график).
С помощью графика напоров были определены:
- требующийся располагаемый напор на выводах источника тепла;
- располагаемые напоры на вводах систем теплопотребления;
- необходимость перекладки отдельных участков сети.
С целью определить состояние и пропускную способность существующей тепловой сети был выполнен гидравлический и тепловой расчет поселка Подозерский на существующие отопительные нагрузки при следующих параметрах.
Расчётный расход воды в тепловой сети 169 т/час. Расчетный располагаемый напор на входе в тепловую сеть - 20 м. Геодезические отметки и напоры в узлах тепловой сети приняты в единой системе отсчёта. Для достижения этого давления вычисляются в метрах водяного столба. Рабочая схема тепловой сети с кодировкой камер и абонентов, составленная в соответствии с предоставленными материалами, отображена в приложении 3. Геодезические отметки узлов тепловой сети взяты с топографической карты местности по линиям равных высот. Длины трасс рассчитаны исходя из схемы тепловой сети в реальном масштабе. Внутренние диаметры трубопроводов приведены к стандартным величинам.
Расчеты выполнялись после проведения наладочного расчета. Таким образом, изучалось не текущее состояние сети, а состояние сети в случае установки ограничивающих шайб. Для абонентов с малыми нагрузками (артезианская скважина) установить расход на отопление, соответствующий договорным не удалось вследствие запрета на установку шайб с диаметрами отверстий, меньшими 3 мм из-за склонности малых отверстий к быстрому засорению. Для этих абонентов для устранения «перетопов» рекомендовано последовательное подключение с соседними абонентами.
Таблица требуемых дросселирующих устройств (шайб) для варианта с располагаемым напором на источнике 20 м. в. ст. приведена в приложении 6.
При таких условиях котлы, сетевые насосы и существующая тепловая сеть справляются с выработкой, отпуском и транспортом расчётного количества тепла.
Результаты расчетов (пьезометр, и таблица данных в приложении 3).
4.2 Гидравлический расчет при располагаемом напоре на источнике 17 м. в. ст
Расчетный располагаемый напор на входе в тепловую сеть - 17 м. На многих входах в абонентские узлы располагаемые напоры приближены к внутреннему сопротивлению абонентов. Вывод – напор минимально необходимый. Для абонентов по адресу Станционная 6 и 8 недостаточен вследствие недостаточного диаметра подводящих трубопроводов. Этот режим не обеспечивает устойчивости работы тепловой сети. Результаты расчетов (пьезометр, и таблица данных в приложении 4).
4.3 Гидравлический расчет при располагаемом напоре на источнике 10 м. в. ст
Расчетный располагаемый напор на входе в тепловую сеть - 10 м. В этом режиме выявляются абоненты, подверженные риску недотопов при систематическом занижении давления на выходе из источника. Результаты расчетов (пьезометр, и таблица данных в приложении 5).
4.4 Гидравлический расчет для выявления проблемных участков и абонентов.
Расчетный располагаемый напор на входе в тепловую сеть - 15 м. Диаметры шайб оставлены как для наладки при 20 м. в. ст. В этом режиме проблемными будут абоненты с адресами Станционная 6 (N14) и Станционная 8 (N17, N18). Они запитаны через трубы недостаточного для устойчивого теплоснабжения диаметра – 50мм. Следует заменить диаметр на 69 мм. Указан внутренний диаметр труб. Результат этой реконструкции иллюстрируют сводные пьезометры в приложении 6. Абоненты тупиковой ветви на улице Советской 12, 14, 16 и здание школы на этой же улицы наиболее уязвимы надостаточному напору на выходе из котельной. Рекомендуется установить манометры, например, в тепловом пункте здания школы для контроля достаточности располагаемого напора.
5. Основные выводы
Результаты гидравлических расчетов позволяют рекомендовать провести наладку тепловых сетей на располагаемый напор на выходе из источника в 20 м.в.ст. в соответствии с таблицей расчет дросселирующих устройств (шайб) см. приложение 6.
Для устранения перетопов у мелких абонентов предлагается использовать последовательную схему их присоединения через один тепловой узел с одной сужающей шайбой (дроссельной диафрагмой). Такая схема подключения позволит обойти сложности, связанные с ограничением на диаметр сужающего устройства – шайбы (не менее 3 мм, связанное с опасностью частых засоров).
Абоненты по адресу улица Станционная 6 и 8 требуют перекладки подводящих трасс от камеры присоединения с внутренним диаметром 69 мм.
Для контроля состояния гидравлического режима следует установить манометры на подающую и обратную линии в здании школы по улице Советской, как наиболее уязвимой части тепловых сетей. Также следует организовать периодический контроль показаний этих манометров.
Для большей достоверности расчетов с целью достижения оптимального режима эксплуатации требуется собрать более подробные сведения о параметрах тепловой сети, источнике и нагрузках потребителей.
Следует отметить, что результаты расчетов справедливы в случае, если наряду с реконструкцией теплотрасс будут проведены работы по установке на вводах абонентов шайб ограничивающих поток теплоносителя договорной величиной, а также проведена промывка внутренних систем отопления абонентов. Эти мероприятия должны проводиться в соответствии с прилагаемыми инструкциями (приложение 1, 1а).
6. Список использованной литературы
СНиП 23-01-99 Строительная климатология 01.01.2003г.
СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция, кондиционирование.
СНиП 41-02-2003 Тепловые сети.
СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция.
РД 34.20.501-95 Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. РАО «ЕЭС России» от 24.08.95г.
РД 153-34.1-09.164-00 Типовая программа проведения энергетических обследований систем транспорта и распределения тепловой энергии (тепловых сетей «ЕЭС России» от 01.06.2000г).
Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок, - М., МЭРФ.
Пр № 115 от 24.03.2003г.
Апарцев М. М. Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения. М: Энергоатомиздат, 1983г.
Манюк В. И. и др. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник. М.: Стройиздат, 1988г.
Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети, М. МЭИ, 2001г.
Инструкция по наладке систем централизованного теплоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий: МСН 88-65.
Инструкция по эксплуатации тепловых сетей. – М.: Энергия, 1972.
Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей. - М.: Стройиздат, 1977.
Наладка систем централизованного теплоснабжения: Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1979.
Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Под ред. И.Г. Староверова. - М.: Стройиздат, 1977.
СНиП II-34-76. Горячее водоснабжение.
Приложение №1
ИНСТРУКЦИЯ
по промывке тепловых сетей гидропневматическим способом.
Применяемые в настоящее время способы промывки теплопроводов и систем отопления как путем заполнения их водой с последующим выпуском в дренаж, так путем создания больших скоростей воды в них по прямоточной (на выброс) или замкнутой схеме (через временные грязевики) при помощи сетевых или иных насосов не дают положительного эффекта.
В последнее время теплосети Мосэнерго, Ленэнерго и ряда других городов стали вести промывку теплопроводов и местных отопительных систем с применением сжатого воздуха.
Применение сжатого воздуха при промывке сетей способствует повышению скоростей водовоздушной среды и созданию высокой турбулентности ее движения, что обеспечивает наиболее благоприятные условия для давления из труб песка и прочих отложений.
Теплопроводы промываются отдельными участками. Выбор длины промываемого участка зависит от диаметра трубопроводов, их конфигурации и арматуры.
В зависимости от диаметра рекомендуются следующие длины промываемых участков:
-
Трубопроводы диаметром
|
50 мм
|
50м
|
Трубопроводы диаметром
|
80мм
|
100м
|
Трубопроводы диаметром
|
100мм
|
150м
|
Трубопроводы диаметром
|
125-150мм
|
250м
|
Трубопроводы диаметром
|
200мм и выше
|
400м
|
Для диаметров Д=100200 мм можно использовать компенсаторы производительностью 3 –6 м3/мин (например, автокомпрессор АК-6 производительностью 6 м3/мин и АК –3 производительностью 3 м3/мин). Для трубопроводов большего диаметра целесообразно использовать два компрессора или один компрессор с большей производительностью.
При промывке тепловых сетей промышленных предприятий возможно использование сжатого воздуха турбокмопрессоров или компрессорных станций.
Продолжительность промывки зависит от степени и характера загрязнения, а также диаметра труб и производительности компенсатора.
Перед началом работ трубопровод (подающий и обратный) разбивается на участки, границы которых, как правило служат колодцы. В колодцах, располагаемых в начале и в конце промываемого участка, снимаются или частично разбираются задвижки и на их место устанавливаются приспособления, при помощи которых производится впуск воздуха и выброс промывочной воды.
Приспособления для впуска воздуха представляют собой фланец, изготовленный по форме фланцевого присоединения снятой арматуры с приваренной к нему газовой трубой Dy=38 50 мм.
Для регулирования подачи воздуха и защиты рессивера компрессора от попадания воды устанавливается соответствующий вентиль и обратный клапан.
Приспособление для выбора промывочной воды состоит из короткого трубопровода (стояка) с фланцем на одной стороне, соответствующим фланцу снятой арматуры, и задвижкой с другой стороны, а также жесткого рукава, который присоединяется к задвижке и выводится из камеры (колодца).
При отсутствии задвижек на промываемом трубопроводе можно использовать задвижки на ответвлениях. При отсутствии как тех , так и других задвижек необходимо приварить временный штуцер для воздуха Dy= 38 50 мм и штуцер для спуска промывочной воды. На трубопроводах диаметром до 200 мм спускные патрубки должны быть не менее Dy= 50 мм, диаметром Dy=200 400 мм –Dy=100мм, а диаметром 500мм и более –Dy= 200мм.
Подача воды осуществляется подпиточным насосом через магистральные трубопроводы, причем вода должна проходить в промываемый участок со стороны подачи сжатого воздуха.
Для промывки может быть использована водопроводная, сетевая и техническая вода. Промывка участков ведется в следующем порядке:
1) заполняют промываемый участок водой и с помощью подпиточного насоса и держат давление в нем не более 4 ати.
2) открывают дренажную задвижку.
3) открывают вентиль сжатого воздуха.
Поступающий сжатый воздух с водой движется с большой скоростью, унося с собой в дренаж все загрязнения.
Промывку ведут до тех пор, пока выходящая вода не будет чистой.
При промывке давление промывочной воды в начале участка должна быть близким к 3,5 ати, так как более высокое давление создает напряжение для работы компрессора, который обычно работает с давлением, близким к 4 ати.
Правильное соотношение подаваемых в трубопровод количеств воды и воздуха проверяется по режиму движение смеси.
Нормальным считается такой режим движения смеси, который сопровождается толками и проскоками попеременно воды и воздуха.
Приложение №1а
ИНСТРУКЦИЯ
по промывке систем отопления гидропневматическим способом
(предлагаемый вариант)
Схема промывки
воздушный шланг
шланг на выброс
рис. 1
1,2,3,4 задвижки;
Требуется установить:
вентиль dy=25 –подача сетевой воды;
обратный клапан dy=25;
вентиль dy=32 –подача воды-воздуха в систему отопления;
обратный клапан dy=25;
вентиль dy=25 –подача воздуха;
вентиль dy=25 –сброс в дренаж, на улицу;
штуцера под вентиль dy=25, 32, 25;
Перед промывкой местной системы отопления необходимо выполнить следующее:
Врезать штуцера под вентиля dy=25, 32, 25 ,как указаны на схеме;
Собрать схему промывки с вентилями и обратными клапанами;
После промывки системы отопления штуцера (11) –заглушить.
Порядок промывки системы.
Закрыть на тепловом вводе задвижки 3 и 4;
Заполнить систему водой через вентиль 5 и 7 (желательно, чтобы перед промывкой система простояла с водой не менее 5 суток). Во время заполнения водой необходимо открыть воздушники. После заполнения системы воздушники закрыть;
Запустить компенсатор, открыть дренажный вентиль 10 и открыть вентиль 9 для подачи воздуха;
Промывку вести не всей системы сразу, а отдельно по группам стояков (2 – 3 стояка), остальные стояки при этом должны быть отключены;
Промывку вести до появления чистой воды из дренажного вентиля.
Примечание:
Промывку можно вести :
а) непрерывно при постоянной подаче воды, воздуха и сбросе смеси;
б) Периодически – при периодической подаче воды и сбросе смеси.
Применительно к существующим тепловым вводам сборку подачи воды – воздуха можно изменить.
|
