ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ С ПАРОМ В КАЧЕСТВЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
Тепловой пункт, в который поступает сухой насыщенный пар с давлением р=0,4 МПа и температурой 144°С показан на рис. 4-10. Местным системам для технологических процессов производства, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения требуется сухой насыщенный пар давлением р=0,3 МПа. Для получения пара с заданным давлением в ТП установлен редукционный клапан. При таком редуцировании давления согласно s-диаграмме незначительно снижается температура (от 144 до 140°С) при постоянном значении его энтальпии. С уменьшением давления пар перегревается. Перегрев пара давлением р=0,3 МПа составит At= =140—134=6°С. Этот небольшой перегрев пара используется для предупреждения возможности образования конденсата в паропроводе на участке от ТП до нагревательных приборов.
Для защиты местных систем от непроизвольного и зачастую опасного увеличения давления в ТП за редукционным клапаном установлен предохранительный клапан.
Редуцированный пар разводится затем по местным системам потребителей и поступает в соответствующие нагревательные приборы. В них пар отдает свое тепло, начиная конденсироваться при давлении 0,3 МПа и температуре насыщения пара 133,54°С. Образовавшийся конденсат самотеком стекает к конденсатоотводчикам, практически сохраняя свои давление и температуру. Конденсатоотводчики, выпуская конденсат и препятствуя истечению пара, вызывают потери давления. Сразу за конденсатоотводчиком конденсат должен был бы иметь пониженное давление (р=0,15 МПа) при прежней температуре пара 134°С. Таким образом, при понижении давления в конденсатоотводчике с 0,3 до 0,15 МПа конденсат становится как бы перегретым. Однако согласно законам термодинамики горячая вода (конденсат) не может при давлении р=0,15 МПа-сохранить температуру 134°С, она должна понизиться до 111°С, т. е. до температуры насыщения при данном давлении. Так как энтальпия конденсата не может измениться, то такое понижение температуры сопровождается испарением из конденсата соответствующего количества воды с образованием так называемого пара вторичного вскипания.
Учет количества потребляемого пара обычно производится самопишущими дифференциальными манометрами; учет возвращаемого конденсата и потребляемой горячей воды — водомерами.
Для приготовления горячей воды в ТП установлен пароводяной подогреватель с автоматизируемым управлением.
На рис. 4-11 схематически изображен ТП, обеспечиваемый из источника тепла перегретым паром, р= =1 МПа, П=300°С, причем для всех местных систем требуется сухой насыщенный пар с параметрами р= =0,3 МПа, /=134°С. Для приготовления пара нужных параметров в ТП установлена редукционно-охладительная установка (РОУ), понижающая давление и температуру пара до нужных значений. Снижение параметров пара в РОУ происходит следующим образом: вначале в редукционном устройстве РОУ снижается давление пара. Затем Для охлаждения пара до нужной температуры в охладительное устройство РОУ специальным насосом впрыскивается охлажденный до 60°С конденсат.
Впрыснутый конденсат с энтальпией iK, испаряясь с поглощением тепла, охлаждает перегретый пар, одновременно увеличивая общее количество пара. В ТП в специальном баке, защищенном от переполнения автоматически действующим поплавковым краном, создается запас конденсата для впрыска.
Количество впрыскиваемого конденсата рассчитывается по формуле
Приготовленный редуцированный пар распределяется по присоединяемым местным системам, где он конденсируется в нагревательных приборах совершенно так же, как в ранее рассмотренной схеме.
Конденсат с параметрами р=0,15 МПа и t= 134°С через конденсатоотводчики попадает в конденсатопровод. При этом температура конденсата должна снижаться до 111°С и в конденсатопроводе опять выделяется пар вторичного вскипания с параметрами р=0,15 МПа и t= = 111°С. Конденсат подлежит возврату в источник тепла. Поскольку самотечный возврат его не всегда возможен, как правило, применяется насосная перекачка конденсата. Однако образовавшаяся после конденсатоотводчика пароводяная смесь не поддается перекачке, так как пар срывает работу насосов и вызывает кавитацию. Для освобождения конденсата, от вторичного пара на практике его зачастую из конденсатного бака выпускают в атмосферу. Таким путем можно улучшить работу насосов, но при этом теряется тепло вторичного пара. Поэтому целесообразнее организовать использование пара вторичного вскипания и тем самым одновременно обеспечить исправную работу насосов. Для решения этой задачи существуют различные схемы. На рис. 4-11 дана наиболее экономичная и простая схема, применяемая, однако, только в тех случаях, когда потребители, данного здания нуждаются в обеспечении горячей водой. По этой схеме пароконденсатная смесь до поступления в конденсатный бак проходит через емкостный пароводяной нагреватель, в котором конденсат охлаждается. При нагреве холодной воды в таком водонагревателе до 30—65°С удается охладить конденсат до 45—80°. Если принять в среднем охлаждение конденсата до 60°С, использованное тепло пароконденсатной смеси составит:
Конденсат, охлажденный в водонагревателе до 60°С, через гидравлический затвор вводится в конденсатный бак, откуда насосы, снабженные автоматическим управлением, перекачивают его в источник тепла.
Гидравлический затвор на конденсатопроводе предупреждает попадание воздуха в систему конденсатопроводов. Не защищенные таким затвором конденсатопроводы быстро корродируют и в зависимости от интенсивности попадания в них воздуха срок их службы не превышает 2—6 лет.
Если потребителям не нужна горячая вода, но они нуждаются в паре .низких параметров, применяется схема, показанная на рис. 4-12. По этой схеме пар вторичного вскипания от конденсатоотводчиков местных систем отводят по конденсато- проводам в ТП и собирают в верхней части закрытого конденсатного бака. Давление в таком баке поддерживается в пределах 0,105—ОД 1 МПа. При этом температура собранного конденсата и вторичного пара в баке 101—102°С. Тепло, выделенное из конденсата вторичного пара, собранного в конденсатном баке, в рассматриваемом примере определяется по формуле
Способ отделения и сбора вторичного пара в конденсатном баке, показанный на рис. 4-12, часто называют способом сепарации вторичного пара. Закрытый конденсатный бак, в котором происходит отделение вторичного пара, в этом случае называют сепаратором пара. Охлажденный до 101—102°С конденсат без затруднений перекачивается насосами из конденсатного бака в источник тепла.. Обычные конденсатные насосы марки К пригодны для перекачки жидкостей с температурой до 104— 105°С. Поэтому перекачка конденсата не встречает затруднений, если вторичный пар систематически отсасывается и в конденсатном баке поддерживается постоянное давление р=0,105ч-0,11 МПа.
Закрытый конденсатный бак в этой схеме не нуждается в установке атмосферной трубы. При откачке конденсата его уровень в баке меняется и давление в баке поддерживается за счет вторичного пара, собирающегося в его верхней части. Однако необходимость своевременного отбора вторичного пара и поддержания определенного давления в конденсатном баке создает некоторые трудности. Если давление в баке опускается ниже 0,1 МПа, в системе конденсата при недостаточной высоте затвора создается вакуум и возникает весьма нежелательный подсос атмосферного воздуха в паровую систему. Если собранный вторичный пар отводится нерегулярно, работа насосов и перекачка конденсата нарушаются.
Шираке 3. Э. Теплоснабжение: пер. с латыш. — М.: Энергия, 1979.