ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКА ТЕПЛА
Разработку проекта районного источника тепла следует выполнять только на основании специального, подробно разработанного технического задания на проектирование, в котором рассмотрены и обоснованы все основные, подлежащие проектному решению вопросы.
Для составления технического задания на проектирование районного источника тепла необходимо предварительно выполнить следующие работы:
1) составить сводную таблицу максимально-часовых расходов тепла района централизованного теплоснабжения на следующее пятилетие и на дальнейший 15 — 20 летний период;
2) разработать тепловую карту района;
3) определить место строительства источника тепла на плане города или поселка;
4) проложить на плане рассматриваемого района трассы магистральных тепловых сетей;
5) сделать выбор теплоносителей и их параметров;
6) определить схему теплоснабжения (открытая, закрытая, зависимая или независимая);
7) выполнить гидравлические расчеты тепловых сетей и построить графики давлений.
Составление правильного, отвечающего всем требованиям потребителей технического задания на проектирование источника тепла возможно только на основе перечисленных выше исходных данных. Для удобства составления задания на проектирование, проверки и пользования исходными данными рекомендуется систематизировать материал в форме сводной таблицы.
В техническом задании на проектирование должны рассматриваться все вопросы, предъявляемые районному источнику тепла развивающимся городом и потребителями тепла района на ближайшие 5 лет и на более отдаленный период.
В табл. 5-5 в качестве примера приведено техническое задание на проектирование, составленное для одной из вновь сооружаемых районных котельных Риги. Задание составлено в определенном методическом порядке и может служить аналогом для разработки задания на проектирование любого районного источника тепла.
Применительно к проектированию любого источника тепла вопросы, изложенные в табл. 5-5, могут решаться по-иному. Так, например, может потребоваться приготовление в источнике тепла пара разных параметров и питание им потребителей по отдельным паропроводам. Может случиться, что вырабатываемое тепло вольется в общую, более обширную систему теплоснабжения, питаемую двумя или более источниками тепла. В техническом задании на проектирование такие обстоятельства должны найти отражение. В каждом частном случае проектирования районного источника тепла следует уточнить КРУГ вопросов, подлежащих отражению в техническом задании на проектирование в следующем порядке.
Выбор места расположения источника тепла. Согласно инструкции по разработке проектов и смет для промышленного строительства СН 02-76 площадка для сооружения источника тепла должна выбираться, как правило, при составлении ТЭО в районе, принятом в утвержденном генеральном плане города или поселка. В случае отсутствия утвержденного генерального плана определяются возможные варианты места расположения районного источника тепла по методу, изложенному в § 5-2, и производится оценка каждого варианта.
Далее заказчиком проекта созывается комиссия по выбору площадки с участием представителей всех заинтересованных организаций. Комиссия рассматривает варианты размещения районной котельной, подготовленные на тепловой карте города или района, знакомится с пояснительной запиской, освещающей преимущества и недостатки каждого варианта, выезжает на предполагаемые места строительства. После утверждения акта комиссии о выборе площадки служба главного архитектора города оформляет строительный паспорт площадки.
Определение мощности районного источника тепла.
Принимаемая мощность строящегося или расширяемого источника тепла основывается на потребности района в тепле на ближайшие пять лет.
Расчет мощности источника тепла основывается на данных о теплопотреблении в районе при различных режимах.
Подготовку данных начинают с определения максимально-часового расхода тепла, что соответствует среднечасовому расходу тепла наиболее холодных пятидневок. Эта величина рассчитывается по сводной таблице максимально-часовых расходов тепла суммированием расходов на отопление, вентиляцию, кондиционирование вoздуxa, горячее водоснабжение и технологические нужды. При этом расходы тепла на бытовое горячее водоснабжение потребителей, необходимые для расчета мощности источника тепла, определяются по среднечасовой нагрузке за отопительный период, а на технологическое горячее водоснабжение промышленных и коммунальных предприятий по среднечасовой нагрузке за смену с наибольшим расходом тепла.
Расходы тепла — среднечасовой наиболее холодного месяца в году, среднечасовой за отопительный период и в точке перелома графика температур — определяются по методу, изложенному в гл. 2. При расчете расходов тепла в разных режимах следует иметь в виду, что при повышении температуры наружного воздуха часовой расход тепла на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха снижается, в то время как на горячее водоснабжение и технологические нужды расход практически остается без изменений.
Расходы тепла в часы наибольшей летней нагрузки создаются главным образом районной системой горячего водоснабжения и технологическими потребителями, в меньшей степени — кондиционированием воздуха и совсем мало — вентиляцией. Системы отопления и вентиляции летом отключаются, и почти ни одна установка первой ступени подогрева воздуха в системе кондиционирования воздуха тепла не потребляет. В связи с этим колебания расхода тепла и теплоносителя в источнике тепла оказываются относительно большими, чем зимние.
Годовой расход тепла рассчитывается по методу, изложенному в гл. 2. Сначала определяют годовые расходы тепла в отдельности на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение и технологические нужды, которые затем суммируют.
Выбор схемы теплоснабжения. Одним из важнейших вопросов в составлении технического задания на проектирование источника тепла является выбор открытой или закрытой схемы теплоснабжения. Объем проекта и компоновка источника тепла, стоимость строительства, особенности и издержки эксплуатации во многом зависят от выбора схемы теплоснабжения. Открытая схема теплоснабжения требует сооружения химической водоподготовки, более крупной водонасосной установки для подпитки системы теплоснабжения, а также аккумулирования горячей воды. Поэтому стоимость строительства и эксплуатационные издержки источника тепла в открытой схеме значительно выше, чем в закрытой. Кроме того, осложняется обслуживание источника тепла и тепловых сетей, так как обеспечение требуемой бактериальной и химической чистоты всей системы теплоснабжения и теплоносителя в этом случае значительно труднее достижимо, чем при закрытой схеме. Как уже отмечалось выше, санитарные требования к системе такие же, как и в системе питьевого водопровода.
В каждом случае выбор схемы теплоснабжения должен быть обоснован по методике, приведенной в гл. 4, и подтвержден технико-экономическим расчетом.
Выбор схемы присоединения. Выбор между зависимой и независимой схемами присоединения местных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха практически мало влияет на стоимость строительства источника тепла. Весьма часто встречаются случаи, когда к источнику тепла, все потребители которого присоединены по зависимой схеме, новые дома повышенной этажности присоединялись по независимой схеме, не вызывая никаких осложнений в его работе.
Опыт показывает, что переход на независимую схему в какой-то степени удешевляет и упрощает эксплуатацию источника тепла. Независимое присоединение потребителей тепла разрешает в некоторых случаях понизить давление сетевых насосов водяных тепловых сетей и снизить общее давление во всей системе теплоснабжения.
Температура горячей воды. Максимальные и минимальные температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах водяных тепловых сетей определяются из графика температур, составленного для тепловых сетей данного района. При этом максимальные температуры теплоносителя мало зависят от принятой схемы теплоснабжения, в то время как минимальные температуры могут быть различными при открытой или закрытой схемах.
Регулирование. Отпуск тепла в системах теплоснабжения с теплоносителем горячей водой может регулироваться качественным или количественно-качественным методом. В ситемах централизованного, теплоснабжения Советского Союза за редким исключением применяется качественный метод регулирования. Количественно-качественный метод применяется в нескольких системах теплоснабжения Ленинграда и некоторых других городов. Применение количественно-качественного регулирования создает возможность уменьшения расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя в связи со значительным уменьшением расхода теплоносителя G в осенне-весенний период года. Однако этот метод осложняет эксплуатацию ТП потребителей тепла в связи с необходимостью в течение года неоднократно заново их регулировать. Целесообразность применения этого метода еще не доказана. Поэтому эффективность его следует рассматривать в каждом конкретном случае.
Расход теплоносителя. Расход теплоносителя, циркулирующего в системе теплоснабжения G, определяется из расчетной схемы водяных тепловых сетей по результатам гидравлического расчета. Расход теплоносителя, циркулирующего в сети, не остается постоянным. Суточные колебания определяются действием или бездействием систем вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения, включением и выключением технологических систем. На колебания расхода теплоносителя в течение отопительного периода влияют тепловые нагрузки горячего водоснабжения и технологии в связи с изменениями температуры теплоносителя. Наибольший расход воды, циркулирующей в системе, получается при минимальном значении At, т. е. в точке перелома графика температур, меньше этого значения — при расчетной температуре отопления и меньше всего — в летнее время года.
Давление в водяных тепловых сетях. Необходимое давление в подающем и обратном трубопроводах водяных тепловых сетей определяется по графикам давлений для летнего и зимнего режимов. По линиям давлений динамического режима работы сетей рассчитывается необходимое давление сетевых насосов. Линия давления статического режима работы сети определяет необходимое давление подпиточных насосов водяных тепловых сетей.
Аккумулирование горячей воды. Для выравнивания суточных колебаний расхода теплоносителя в системах горячего водоснабжения потребителей тепла при открытой схеме Теплоснабжения требуется аккумулирование горячей воды в специальных баках-аккумуляторах. Объем баков пропорционален суточным колебаниям в потреблении горячей воды данным районом. Для определения необходимого объема баков-аккумуляторов в соответствии с данными о потреблении тепла в районе составляют графики суточного расхода горячей воды.
Параметры пара. Для определения необходимых параметров пара, вырабатываемого в источнике тепла, анализируют потребности потребителей и особенности их технологических производственных процессов. Из составляемых для данного района расчетных схем паровых сетей и графиков давлений можно определить оптимальные давление и температуру пара, отпускаемого источником тепла. При любых обстоятельствах потребители должны получить из районного источника тепла пар с близкими к нужным им параметрам, но не ниже требуемых производству.
Возврат конденсата. Потребители тепла, района должны возвращать источнику тепла максимально возможное количество конденсата, причем его качество должно соответствовать § 5.10 СНиП П-36-73. Давление возвращаемого конденсата должно быть достаточным для ввода его в деаэратор источника тепла или в баки для сбора конденсата.
Учет тепла. Отпускаемое потребителям тепло должно учитываться в источнике тепла. Учету подвергается расход, давление и температура отпускаемого пара и возвращаемого в источник тепла конденсата. Учитывается также количество отпускаемого потребителями тепла по водяным тепловым сетям. Для этого измеряют расход сетевой воды и ее температуру в подающем и обратном трубопроводах. Разность произведений соответствующих расходов и температур равна количеству тепла, отданного источником тепла потребителям района.
Необходимо осветить два вопроса, связанных с учётом отпускаемого тепла.
1. В настоящее время расход теплоносителя G, циркулирующего в системе теплоснабжения, обычно измеряется самопишущими дифференциальными манометрами, а учет At ведется самопишущими термометрами. Установка в сети дифференциальных манометров вызывает потери давления теплоносителя около 0,03— 0,05 МПа (примерно 3—5 м вод. ст.) на каждый прибор. Учет тепла, производится во многих точках системы теплоснабжения. Так, при открытой схеме водяных тепловых сетей учет тепла производится на выходе из каждого водогрейного котла или пароводяной подогревательной установки, в подающем и обратном трубопроводах— на выходе из источника тепла и на вводе каждого ТП потребителя тепла. Таким образом происходит пятиступенчатый учет расхода теплоносителя, и связанные с этим общие потери давления в водяных сетях при открытой схеме достигают 0,15—0,25 МПа, или 15—20% всех потерь давления, возникающих в системе. Для снижения этих потерь возникает весьма важная, но пока не решенная задача усовершенствования и упрощения системы учета отпускаемого тепла.
2. Достаточная степень точности измерения отпущенного тепла самопишущими дифференциальными манометрами гарантируется только в тех случаях, когда отношение фактического расхода теплоносителя к номинальному расходу аппаратуры находится в границах 0,3 до 1. Для расходов теплоносителя вне этих пределов приборы не гарантируют достаточной точности измерений.
При эксплуатации систем теплоснабжения расход теплоносителя в водяных, паровых и конденсатных сетях не остается постоянным. Изменения расхода имеют место в пределах часа, суток, недели, отопительного периода, года и нескольких лет. Так, например, отношение расхода теплоносителя в водяных тепловых сетях в разных режимах к расчетному максимально-часовому расходу теплоносителя расчетного года будет следующим:
зимой в ночные часы, когда вентиляция и горячее водоснабжение не расходуют тепло, это отношение будет приблизительно 0,5:1;
летом в ночные часы — приблизительно 0,05:1;
отношение расхода теплоносителя в первом и расчетном пятом году эксплуатации потребителей или источника тепла составляет ориентировочно. (0,2—0,4): 1.
В паровых и конденсатных сетях существуют аналогичные проблемы точности учета отпускаемого тепла.
Телемеханизация. При проектировании нового районного источника тепла или очередном его расширении определяется необходимость в телемеханизации системы теплоснабжения. Существующие приборы для измерений и автоматического управления параметрами теплоносителя разрешают вести из помещения пульта управления источника тепла или из центрального диспетчерского пункта систематическое наблюдение за давлением и температурой теплоносителя в любой точке сети, в которой установлен соответствующий датчик импульса. В случае аварии на одном из участков системы можно из пульта управления, на любом расстоянии, открыть или закрыть отсекающую задвижку с электрическим приводом, установленную в соответствующих точках телемеханизации тепловой сети.
В настоящее время системы телемеханизации в теплоснабжении еще не получили достаточно широкого распространения. Стоимость таких систем значительна, и эксплуатация их требует специально подготовленного персонала. Несмотря на это применение телемеханизации, особенно в работе систем теплоснабжения, объединяющих несколько районных источников тепла, экономически выгодно и несомненно имеет большое будущее.
Диспетчеризация. Диспетчеризация работы системы теплоснабжения заключается в подаче сигнала на центральный пульт управления системы, расположенный в источнике тепла или в специально оборудованном диспетчерском пункте, о ненормальном или аварийном состоянии контролируемого потребителя тепла или участка тепловой сети. Она может быть внедрена при наличии телемеханизации системы централизованного теплоснабжения и осуществляется при полном использовании показателей и сигналов, представляемых системой связи телемеханизации в диспетчерский пункт. При получении соответствующих сигналов диспетчер может принять необходимые меры по исправлению положения в системе.
Отклонения от нормальной работы системы теплоснабжения определяются приборами автоматики по разным признакам: подъему давления выше Допустимого в подающем трубопроводе, понижению в обратном, повышению температуры в обратном трубопроводе и т. п. Точки диспетчерских наблюдений обычно устанавливаются в ТП потребителей тепла и в основных камерах тепловых сетей.
Эксплуатация системы теплоснабжения. Для успешной эксплуатации тепловых сетей, ТП и местных систем требуется хорошо организованное хозяйство, располагающее рабочими и административными помещениями, автомашинами аварийной службы, передвижными компрессорами, ремонтными мастерскими, гаражами, складами и т. д. Наилучшим местом для размещения этого хозяйства обычно является территория районного источника тепла. Таким путем можно объединить родственные службы и эффективно кооперировать труд обслуживающего персонала.
Перспективные нагрузки районного источника тепла. Для обоснования мощности и правильного решения основных вопросов проектирования районного источника тепла необходимо знание перспективных тепловых нагрузок района на ближайшие 15—20 лет, считая с ввода в действие первой очереди строительства или предыдущей очереди расширения источника тепла. Из статистических данных известно, что районные источники тепла, обслуживающие быстрорастущие города или их районы, приходится расширять каждые 5—7 лет. В связи с этим в проект районного источника тепла необходимо закладывать возможность его многократного расширения.
Определение при проектировании районного источника тепла перспективных тепловых нагрузок района является весьма сложной, но необходимой задачей. При существующем порядке планирования развития народного хозяйства возможно получение точных данных о хозяйственном развитии любого района в пределах ближайшей пятилетки, но обычно отсутствуют достаточно подробные сведения о планах развития этих районов на дальнюю перспективу.
Сведения о тепловых нагрузках района в ближайшие 15—20 лет нужны для правильного выбора типа, мощности, числа котлов и территории районного источника тепла, с резервом для перспективного расширения.
В качестве примера рассматривается обычный случай наличия в системе теплоснабжения потребителей, использующих пар и горячую воду. Поэтому в источнике тепла установлены паровые й водогрейные котлы. Для уменьшения числа и увеличения единичной мощности котлов первоначально принимают к установке только паровые котлы, способные обеспечить потребителей как паром, так и горячей водой, при условии установки в источнике тепла соответствующих пароводяных подогревателей. Снижение числа котлови увеличение при этом. их единичной мощности является одной из важнейших задач правильного выбора состава оборудования и компоновки котельной. Чем крупнее единичная мощность установленных котлов, тем выше может быть их к. п. д. Чем меньше число устанавливаемых котлов (в пределах действующих норм резервирования), тем компактнее будет источник тепла, меньше его сметная, стоимость и ниже эксплуатационные издержки.
Устанавливаемый в первой очереди котельной пароводяной подогреватель используется впоследствии достаточно длительное время. В первые годы работы котельной пароводяной подогреватель применяется для приготовления горячей воды для всех видов теплового потребления как зимой, так и летом. В дальнейшем после установки в районной котельной первых водогрейных котлов пароводяной подогреватель может быть использован для подогрева воды, подаваемой в летний период системам горячего водоснабжения, когда тепловая нагрузка недостаточна для нормальной работы крупных водогрейных котлов.
Выбор числа и типа котлов и учет перспективного расширения котельной влияют на общую компоновку источника тепла. На его генеральном плане необходимо предусмотреть территориальную возможность расширения котельной и всех вспомогательных служб. При установке оборудования в котельной и компоновке генерального плана по крайней мере один из торцов здания котельной должен оставаться свободным для возможной пристройки помещения для новых мощностей. Пример компоновки здания котельной с двумя свободными торцами показан на рис. 5-17.
Дымовая труба и дымоходы котельной должны также рассчитываться и размещаться с учетом возможности расширения источника тепла. Системы теплоснабжения для обеспечения нормальной работы необходимо тщательно промывать. В особенности это.относится к системам с открытой схемой теплоснабжения, в которых должна поддерживаться высокая степень чистоты.
Во время, строительства системы теплоснабжения в трубопроводы могут случайно попасть строительный мусор и посторонние предметы, например, песок, камни, окалина, концы электродов, тряпки и пр. При монтаже в трубопровод попадают бактерии: непатогенные, действующие на теплоноситель и металл труб, и патогенные, вредные для здоровья человека. Некоторые из посторонних тел, попавших в трубопроводы, растворяются в горячей воде, окрашивая ее, замутняя или внося в нее инфекцию. Другие, не растворяясь, плавают или тонут в воде в зависимости от их плотности. Попавшие в трубопроводы посторонние предметы серьезно нарушают нормальную работу системы теплоснабжения и, уменьшая площадь поперечного сечения труб, вызывают местное увеличение сопротивления движению теплоносителя. В трубопроводах возникают дополнительные завихрения потока теплоносителя, в результате резко возрастают потери давления в тепловых сетях.
Увлекаемые потоком теплоносителя посторонние предметы попадают в запорную аппаратуру, часто засоряют пазы задвижек или вентилей, препятствуя их плотному закрытию или свободному открытию. В итоге из-за неработоспособности запорной арматуры теряется возможность отключения или присоединения отдельных участков сети. Это ведет к общему снижению качества эксплуатации системы теплоснабжения, так как заменить или отремонтировать забитую или поврежденную запорную арматуру на ходу, не прекращая работу системы, сложно.
Шираке 3. Э. Теплоснабжение: пер. с латыш. — М.: Энергия, 1979.
