Основные требования к качеству подпиточной воды тепловых сетей. А. Арешкин, Резервирование тепловых сетей подземной прокладки в закрытых системах теплоснабжения

А.А. Арешкин, ГИП по теплоснабжению,
ООО «Институт «Каналстройпроект», г. Москва

Постановка вопроса

Резервирование подачи тепловой энергии потребителям является сложным вопросом проектирования тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения (ЦТ), который не полностью освещен в нормативно-технической документации.

В течение последних почти 50 лет требования по резервированию тепловых сетей неоднократно изменялись. Например, для климатических условий г. Москвы требования по резервированию были следующими:

■ согласно п. 4.1 СНиП II-36-73 резервирование тепловых сетей было обязательным для тепломагистралей с нагрузкой более 300 Гкал/ч (для систем ЦТ с режимом 150/70 О С, начиная с теплопроводов 2Ду800 мм и более);

■ согласно п. 3.1 и табл. 1 СНиП 2.04.07-86* резервирование было обязательным для теплопроводов 2Ду600 мм и более;

■ согласно п. 6.33 и табл. 2 СНиП 41-02-2003 резервирование стало обязательным для теплопроводов 2Ду300 мм и более.

Таким образом, согласно СНиП 2.04.07-86* допускалась прокладка тупиковых тепловых сетей протяженностью до 7,5 км с головными участками 2Ду500 мм, а согласно СНиП 41-02-2003 допускается прокладка тупиковых тепловых сетей любой протяженности только с головными участками 2Ду250 мм. В результате чего резко увеличиваются капитальные затраты на резервирование тепловых сетей. При этом эффективность резервирования тепловых сетей путем их закольцовки не является абсолютной, поскольку не во всех камерах (узлах) ответвлений и абонентских вводов устанавливаются секционирующие задвижки.

При этом в СНиП 2.04.07-86* и СНиП 41-02-2003 не рассмотрен специфичный вопрос резервирования тепловых сетей от двух источников тепла, который актуален для большинства крупных городов.

При рассмотрении вопроса резервирования тепловых сетей необходимо учитывать, что оно требует дополнительных капитальных затрат и поэтому должно быть минимизировано. В связи с этим при разработке схем и проектов тепловых сетей целесообразно исходить из вероятности одной аварии на тепловых сетях в период проведения ремонтных работ.

Аспекты резервирования тепловых сетей

Вопрос резервирования тепловых сетей, напрямую связан с метеоусловиями местности и со сроком выполнения ремонтных работ на тупиковых участках теплосети. Основными критериями при резервировании тепловых сетей рекомендуется принимать срок слива и заполнения сетевой водой теплопроводов, а также срок устранения дефекта теплопровода. Срок устранения дефекта необходимо снижать за счет оперативности проведения восстановительных работ до минимального уровня 12 ч и менее, что соответствует сроку ликвидации аварии на участке тепловой сети 2Ду200 мм протяженностью 1000 мм между двумя секционирующими задвижками. Примерные сроки ликвидации аварий для уровня развития техники середины 1980-х гг., представленные в справочнике , приведены в табл. 1. Возможные сроки ликвидации аварий с учетом современного уровня развития техники и ускоренного слива и заполнения теплопровода приведены в табл. 2.

Таблица 1. Примерные сроки ликвидации аварий на подземных теплопроводах (ч).

Таблица 2. Возможные сроки ликвидации аварий на подземных теплопроводах (ч).

Резервирование тепловых сетей должно обеспечивать на период проведения ремонтных работ температуру в помещениях здания не ниже 12 О С.

Исходя из этих вышеперечисленных критериев, общую протяженность незарезервированных тупиковых тепловых сетей диаметром 2Ду250+500 мм, проложенных в непроходных каналах с теплоизоляцией из минераловатных изделий, и протяженность отдельных участков между двумя секционирующими задвижками рекомендуется определять с учетом данных, приведенных в табл. 3.

В связи с профилактическим контролем состояния теплопроводов для бесканальной прокладки теплопроводов в ППУ изоляции протяженность незарезервированных участков может быть увеличена (см. табл. 3). При этом расстояние между терминалами контроля состояния теплопроводов не должно превышать 250 м, а также должно быть обеспечено ускоренное опорожнение трубопроводов за счет увеличения диаметра сливных устройств.

Принципиальная схема закольцованной тепловой сети приведена на рис. 1, а тупиковая схема тепловой сети с обеспечением ускоренного проведения ремонтных работ - на рис. 2. Сравнение технико-экономических показателей показывает, что капитальные затраты на строительство тупиковых тепловых сетей в основном ниже закольцованных. Исходя из вышеизложенного, для условий г. Москвы и Московской обл. резервирование в обязательном порядке рекомендуется производить для теплопроводов диаметром 2Ду600 мм и более, а для теплопроводов диаметром 2Ду500 мм и менее в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Резервирование тепловых сетей от двух и более источников тепла обеспечивает более высокую надежность при аварийных ситуациях. В минимальном объеме резервирование тепловых сетей от двух и более источников тепла производится за счет прокладки перемычки между головными магистралями, от которых прокладываются тупиковые теплосети 2Ду500 мм и менее.

Принципиальная схема зарезервированных тепловых сетей от двух источников тепла приведена на рис. 3. В отличие от тупиковых сетей, протяженность участков между двумя секционирующими задвижками в таких сетях целесообразно определять в зависимости от диаметра тупикового ответвления, т.е. с учетом отводимой нагрузки. Исходя из разумного соотношения надежности и капитальных затрат, между двумя секционирующими задвижками (или в обвод одной секционирующей) целесообразно располагать ответвление диаметром 2Ду400 мм и более, что соответствует нагрузке 25 Гкал/ч и более.

Однако на практике выдержать данные условия присоединения не всегда удается. В связи с этим, возможно присоединять ответвления с одной секционирующей задвижкой при ограниченной протяженности таких участков. Рекомендуемая максимальная протяженность участков с одной секционирующей задвижкой приведена в табл. 4, а схема присоединения ответвлений с одной секционирующей задвижкой

На рис. 5.

Для обеспечения потокораспределения при аварийных ситуациях используется резервная перемычка, которая с двух сторон должна перекрываться секционными задвижками. Это позволяет отключить резервную перемычку при аварии только на данном участке, что обеспечивает абсолютную надежность тепловых сетей. В целях снижения капитальных затрат на перемычках малой протяженности допустимо монтировать задвижки только с одной стороны. Максимальную протяженность перемычек с одной секционирующей задвижкой рекомендуется также определять по табл. 4. Схема участка с перемычкой закольцованной теплосети с одной секционирующей задвижкой приведена на рис. 6.

Резервирование потребителей первой категории осуществляется с учетом бесперебойной подачи тепла при аварийных ситуациях на любом участке тепловых сетей. Данное условие может выполняться тремя способами:

■ за счет монтажа на объекте резервного источника тепла;

■ путем прокладки четырехтрубного (или трехтрубного) абонентского ввода непосредственно от основного источника тепла;

■ прокладкой четырехтрубного (или трехтрубного) абонентского ввода от закольцованных тепловых сетей.

При этом вопрос монтажа на объекте резервного источника тепла выходит за рамки данной статьи.

С целью экономии капитальных затрат и повышения надежности за счет снижения единиц оборудования, потребителей первой категории рекомендуется присоединять исключительно через ИТП с подачей первичного теплоносителя. Присоединение потребителей к тепловой сети посредством четырехтрубного абонентского ввода более надежно, но и более затратно по сравнению с прокладкой трехтрубного ввода.

В связи с этим четырехтрубный абонентский ввод рекомендуется ограничивать протяженностью 100 м и менее.

В случае присоединения отдельных потребителей к теплопроводам 2Ду600 мм и более на участках без секционирующих задвижек рекомендуется предусматривать мероприятия, предохраняющие от замерзания системы отопления зданий при авариях на подающем или обратном теплопроводах, т.е. мероприятия по обеспечению живучести теплопотреблящих систем зданий. Для чего необходимо поддерживать температуру в помещениях здания на уровне +3 О С. Для ЦТП (или ИТП) с независимым присоединением, наиболее простым вариантом является временный переход на открытую систему теплоснабжения со сливом сетевой воды после системы отопления здания в водосток или канализацию. Для чего на ЦТП (или ИТП) достаточно предусмотреть перемычку перед подогревателем и отдельный сливной трубопровод для отвода сетевой воды в водосток или канализацию. Схема рассматриваемого варианта присоединения системы отопления здания к тепловым сетям приведена на рис. 7.

При аварии на обратном теплопроводе в первую очередь проводятся мероприятия, обеспечивающие бесперебойную подачу прямой сетевой воды на ЦТП (или ИТП). Затем на ЦТП (или ИТП) открывается задвижка 4 на отводящем трубопроводе, закрывается задвижка 2 на обратном теплопроводе и остается закрытой на перемычке задвижка 3.

При аварии на подающем теплопроводе в первую очередь проводятся мероприятия, обеспечивающие бесперебойную подачу обратной сетевой воды на ЦТП (или ИТП). Затем открывается задвижка 4 на отводящем трубопроводе, открывается на перемычке задвижка 3 и закрываются задвижки 1 и 5. При необходимости подачу тепла по отдельным домам можно осуществлять методом «пропуска» с периодической подачей прямой или обратной сетевой воды на ИТП. Например, в течение четырех часов подавать сетевую воду в подогреватель отопления, а затем на два часа отключать его.

Аварийный режим эксплуатации систем отопления зданий с отводом обратной сетевой воды в водосток или канализацию требует резкого увеличения подпитки тепловых сетей. Поэтому его возможно осуществить только при согласовании с организацией, эксплуатирующей источник тепла и разработки специального регламента аварийной эксплуатации системы ЦТ, включая ЦТП и ИТП зданий. По предварительным расчетам в данный кратковременный аварийный режим (до 24 ч) без ущерба источнику тепла могут быть переведены до 20% потребителей. Для чего необходимо на источнике тепла устанавливать баки химочи- щенной воды соответствующего объема и более мощные подпиточные насосы с частотным регулированием привода электродвигателя.

Определение диаметров закольцованных участков тепловой сети необходимо определять с учетом резервирования при аварийных ситуациях, исходя из положений СНиП 4102-2003. Схема тепловой сети с закольцованными участками (Т. К - ТА - ТБ - Т. К) приведена на рис. 8. Согласно положениям СНиП 41-02-2003 для условий г. Москвы при аварийных ситуациях закольцованные участки диаметром 2Ду600 мми более должны обеспечить аварийную подачу тепла на уровне 73-82% от расчетной. В связи с этим необходимо проводить гидравлический расчет участков теплосети на аварийный режим. В данном случае при аварии на участке Т. К - ТБ диаметром 2Ду600 мм должен производиться гидравлический расчет участков Т. К - ТА - ТБ и далее на аварийную нагрузку в количестве 73% от расчетной при нормальном режиме. Целью гидравлического расчета аварийного режима является проверка выбранных диаметров теплосети при нормальном режиме эксплуатации при условии обеспечения необходимого располагаемого напора перед ЦТП (или ИТП).

Согласно СНиП 41-02-2003 при авариях на источнике тепла должна обеспечиваться 100% подача тепла потребителям первой категории и 85% подача тепла на отопление с возможным отключением систем вентиляции и ГВС. Таким образом, аварийная нагрузка на источник тепла во многом зависит от возможности отключения систем вентиляции и ГВС потребителей второй категории. Присоединение потребителей через ЦТП позволяет специализированным организациям быстро произвести отключения систем вентиляции (при отдельном контуре вентиляции) и ГВС целого района. В этом случае аварийную нагрузку рекомендуется рассчитывать без учета нагрузки ГВС и без учета нагрузки вентиляции школ, детских садов, поликлиник и прочих зданий, теплопотребляющие системы которых присоединяются к отдельному контуру вторичных тепловых сетей. При этом необходимо учитывать нагрузку на вентиляцию встроенно-пристроенных помещений, которые в свою очередь подключаются к совмещенному отопительно- вентиляционному контуру вторичных тепловых сетей. В результате чего аварийная нагрузка на источник тепла для потребителей, присоединенных через ЦТП, минимизируется до ~50% общей нагрузки, а всего района - до ~65%.

Источник тепла, укомплектованный четырьмя однотипными котлами, при выходе одного котла из строя обеспечивает подачу тепла в количестве 75%, а укомплектованный тремя котлами - 67%. Таким образом, установка дополнительного котла, на случай выхода одного из котлов, не обязательна.

Присоединение потребителей исключительно через ИТП, которые только частично эксплуатируются специализированными организациями, не позволяет производить быстрое отключение систем вентиляции и ГВС всех потребителей второй категории района. В этом случае аварийная тепловая нагрузка на источник тепла всего района минимизируется до более высокого уровня, что может привести к необходимости установки дополнительного котла и увеличению капитальных затрат.

Исходя из вышеизложенного, при выборе варианта присоединения потребителей через ЦТП или ИТП, при всех прочих равных условиях, присоединение потребителей через ЦТП предпочтительнее.

Литература

1. СНиП II-36-73 «Тепловые сети».

2. СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети».

3. СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети».

4. Манюк В.И., Каплинский Я.И., Хиж Э.Б., Манюк А.И., Ильин В. К. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник, - М.: Стройиздат, 1988.

Резервирования подачи тепла потребителям является наиболее сложным вопросом проектирования тепловых сетей, который не полностью освещен в нормативно-технической документации. В связи с этим произведена разработка “Методических рекомендаций по резервированию тепловых сетей” (в дальнейшем по тексту “Рекомендации”) с учетом последних достижений техники и специфических условий эксплуатации г. Москвы в 2006 году.

Генеральный директор ООО ”Каналстройпроект” – Малиницкий В.С.

Заместитель Главного инженера ООО ”Каналстройпроект” – Липовских В.М.

Главный инженер проекта ООО ”Каналстройпроект” – Арешкин А.А.

В течение последних пятидесяти лет требования по резервированию сетей периодически изменялись. Например, для климатических условий г. Москвы требования по резервированию были следующими:

– согласно п.4.1. СНиП II-36-73 резервирование тепловых сетей было обязательным для тепломагистралей с нагрузкой более 300 Гкал/ч (для СЦТ с режимом 150/70°С, начиная с теплопроводов 2хДу800 мм и более);

– согласно п.3.1, и табл.1 СНиП 2.04.07-86* резервирование было обязательным для теплопроводов 2хДу500 мм и более;

– согласно п.6.33. и табл.2 СНиП 41-02-2003 резервирование стало обязательным для теплопроводов 2хДу300 мм и более.

При этом в СНиП 41-02-2003 не учтены специфические условия бесканальной прокладки теплопроводов заводского изготовления с теплоизоляцией из пенополиуретана (ППУ) в полиэтиленовой оболочке, в которых предусмотрен кабель для профилактического дистанционного контроля состояния теплопроводов (в дальнейшем по тексту бесканальная прокладка теплопроводов в ППУ-изоляции).

В результате чего существующие тепловые сети, а также запроектированные до 2003 г. не соответствуют нормам резервирования действующего СНиП 41-02-2003. Исходя из этого, при реконструкции действующих СЦТ необходимо рассматривать вопрос резервирования существующих тепловых сетей в зависимости от срока их прокладки (или последнего срока перекладки) и технического состояния.

При рассмотрении вопроса резервирования тепловых сетей необходимо учитывать, что оно приводит к дополнительному увеличению капитальных затрат и поэтому, должно быть минимизировано.

В связи с этим при разработке схем и проектов тепловых сетей необходимо исходить из следующих положений:

– вероятности одной аварии тепловых сетях в рассматриваемый период времени;

– обеспечения резервирование источника тепла за счет установки на нем двух и более агрегатов;

— особенности присоединения к тепловым сетям.

Термины и классификация

В настоящих нормах используются следующие термины и классификация.

Система централизованного теплоснабжения – система, состоящая из одного или нескольких источников тепла, тепловых сетей и потребителей тепла (в дальнейшем по тексту СЦТ).

Авария – повреждение тепловых сетей, приводящее к останову подачи тепла потребителям на период более 15 часов.

Первая категория потребителей – потребители, не допускающие перерывов в подаче расчетного количества тепла и снижение температуры воздуха в помещениях ниже предусмотренных ГОСТ 30494. Например, больницы, родильные дома, детские дошкольные с круглосуточным пребыванием детей, картинные галереи, химические и специальные производства, шахты и т.п.

– жилых и общественных зданий до 12°С;

– промышленных зданий до 8°С.

Первичные тепломагистрали – тепловые сети непосредственно присоединенные к источникам тепла без вторичных тепломагистралей и квартальных первичных теплопроводов.

Вторичные тепломагистрали – тепловые сети присоединенные к первичным тепломагистралям без квартальных первичных теплопроводов.

Квартальные теплопроводы – разводящие первичные тепловые сети внутри кварталов.

Абонентские вводы - теплопроводы от тепломагистралей или квартальных теплопроводов до ЦТП, ВЦТП и ИТП.

1. Общие положения по резервирование источников тепла и тепловых сетей

1.1. Вопрос резервирования тепловых сетей напрямую связан с метеоусловиями местности и со сроком выполнения ремонтных работ. В связи с этим при разработке данных “Рекомендаций” учитывались специфичные условия эксплуатации (в зависимости от условий эксплуатации, профилактических мер и оперативности аварийной службы), сложившиеся в ОАО “Московская теплосетевая компания” (МТК) и ОАО “Московская энергетическая компания” (МОЭК).

1.2. Согласно требованиям СНиП 41-02-2003 “Тепловые сети” при отсутствие на объектах 1 категории местного резервного источника тепла резервирование тепловых сетей от источника тепла (или от другого источника тепла) до данного объекта обязательно.

1.3. Согласно требованиям СНиП 41-02-2003 “Тепловые сети” допускается не производить резервирование тепловых сетей в следующих случаях:

– для участков надземной прокладки протяженностью менее 5 км;

– при наличии у потребителей местного резервного источника тепла;

– для тепловых сетей диаметром 250 мм и менее.

Для остальных случаев необходимо рассматривать вопрос резервирования сетей с учетом конкретной ситуации.

1.4. Резервирование источников тепла обеспечивается следующим условием выбора котлов - при выходе самого мощного котла производительность оставшихся котлов должна обеспечить покрытие в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха от 78 до 91% расчетной нагрузки на отопление и вентиляцию для потребителей 2 и 3 категории и 100% расчетной нагрузки потребителей 1 категории.

1.5. Не производится резервирования транзитных теплопроводов от ТЭЦ до пиковых котельных в случае если их производительность обеспечивает в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха покрытие от 78 до 91% расчетной нагрузки на отопление и вентиляцию для потребителей 2 и 3 категории и 100% расчетной нагрузки потребителей 1 категории.

1.6. Основными критериями при резервировании тепловых сетей рекомендуется принимать:

– срок слива и заполнения сетевой водой теплопроводов и срок ликвидации аварии, которые необходимо снижать за счет оперативности проведения восстановительных работ до минимально допустимого периода, т.е. до периода 12 часов и менее, что соответствует сроку ликвидации аварии на участке тепловой сети 2хДу250 мм протяженностью 1000 м (участок между двумя секционирующими задвижками).

– вероятность возникновения аварии, исходя из срока службы и технического состояние теплопроводов, а также типа прокладки теплопроводов и контроля их состояния.

Исходя из этих вышеперечисленных критериев рекомендуется определять протяженность не зарезервированных участков теплопроводов 2хДуЗ00-600 мм.

1.6.1. Расчет и практика восстановительных работ в МТК и МОЭК показали, что для теплопроводов проложенных в непроходных каналах с теплоизоляцией из минераловатных изделий (или бесканальная прокладка с теплоизоляцией из армопенобетона и пенополимерминеральной изоляции) 2хДуЗ00-600 мм необходимо снизить протяженность не зарезервированных участков до уровня, приведенного в таблице 1.1.

Таблица 1.1

1.6.2. В случае монтажа дополнительных сливных устройств, обеспечивающих ускоренное опорожнение трубопроводов или увеличения диаметра сливных устройств допускается повышать протяженность не зарезервированных участков до уровня, приведенного таблице 1.2.

Таблица 1.2

Схема тепловых сетей с тупиковыми участками, обеспечивающая краткосрочное проведение ремонтных работ (менее 12 часов) приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема тепловых сетей с тупиковой разводкой (непроходной канал, мин. вата), не требующих резервирования

1.6.3. В связи с профилактическим контролем состояния теплопроводов для бесканальной прокладки теплопроводов в ППУ-изоляции протяженность незарезервированных участков по сравнению с таблицей 1.1. может быть увеличена до уровня, приведенного в таблице 1.3. При этом должен быть обеспечено ускоренное опорожнение трубопроводов за счет монтажа дополнительных сливных устройств или увеличения диаметра сливных устройств.

Таблица 1.3

Схема тепловых сетей с тупиковыми участками, обеспечивающая краткосрочное проведение ремонтных работ (менее 12 часов) приведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Схема тепловых сетей с тупиковой разводкой (бесканальная прокладка, ППУ), не требующих резервирования

1.7. При обеспечение района теплом от двух и более источников рекомендуется производить резервирование тепловых сетей от каждого источника, т.е. монтировать аварийную перемычку между тепловыми сетями каждого источника тепла.

1.8. В дальнейшем по тексту рассматривается вопрос резервирования тепловых сетей только закрытых систем центрального теплоснабжения (СЦТ) при отсутствие у потребителя местного аварийного источника тепла.

2. Технические решения по резервированию тепловых сетей

– путем двухстороннего присоединения вторичных тепломагистралей к двум первичным тепломагистралям (одного или двух источников тепла) без монтажа секционирующих задвижек;

– путем одностороннего присоединения одним концом тупиковых вторичных тепломагистралей к двум параллельно проложенным первичным тепломагистралям (одного или двух источников тепла) без монтажа секционирующих задвижек;

– путем закольцовки первичных тепломагистралей (одного или двух источников тепла) с монтажом секционирующих задвижек;

– путем прокладки дополнительного (третьего) теплопровода;

– путем подвода к потребителю дополнительных двухтрубных теплопроводов от первичной тепломагистрали или второго источника тепла (в основном потребители 1 категории);

– путем комбинирования вышеперечисленных технических решений.

2.2. Схема тепловых сетей, в которых производится двухстороннее присоединения тепловых сетей к двум первичным тепломагистралям (одного или двух источников тепла) без монтажа секционирующих задвижек приведена на рис. 2.1. Отличительной особенностью данного технического решения является то, что потребители присоединяются исключительно к вторичным тепломагистралям.

Рис. 2.1. Схема зарезервированных тепловых сетей с двухсторонним присоединением к двум первичным тепломагистралям

2.3. Схема тепловых сетей, в которых производится одностороннее присоединения тупиковых тепловых сетей к двум первичным тепломагистралям (одного или двух источников тепла) без монтажа секционирующих задвижек приведена на рис.2.2.

Рис. 2.2. Схема зарезервированных тепловых сетей с односторонним присоединением к двум первичным тепломагистралям

2.4. Схема тепловых сетей, в которых резервирование обеспечивается закольцовкой первичных тепломагистралей (одного или двух источников тепла) приведена на рис. 2.3. Отличительной особенностью данной схемы – закольцовка сети , является присоединение тупиковых тепловых сетей в одной точке между двумя секционирующими задвижками первичной тепломагистрали или присоединение в двух точках в обхват одной секционирующей задвижки первичной тепломагистрали (врезка “штанами”).

Рис. 2.3. Схема зарезервированных тепловых сетей с односторонним присоединением к закольцованным первичным тепломагистралям

2.5. Схема тепловых сетей, в которых резервирование производится путем прокладки дополнительного (третьего) теплопровода двойного назначения приведена на рис. 2.4. При этом все теплопроводы должны присоединяться непосредственно к зарезервированной тепломагистрали (или к источнику тепла), хрехтрубную схему целесообразно использовать для отдельно расположенных районов и потребителей 1 категории. При этом для обеспечения постоянной циркуляции в период нормальной эксплуатации дополнительный теплопровод рекомендуется использовать в качестве обратного теплопровода.

Рис. 2.4. Схема прокладки трехтрубных тепловых сетей с односторонним присоединением к зарезервированным тепломагистралям

2.6. Схема прокладки двух дополнительных теплопроводов (подающего и обратного) для резервирования объектов 1 категории приведена на рис. 2.4. При этом основные и резервные теплопроводы должны присоединяться в двум зарезервированным тепломагистралям.

2.7. Конфигурация тепловых сетей с нерезервируемыми надземными участками приведена на рис.2.5.

Рис. 2.5. Конфигурация тепловых сетей с нерезервируемыми участкам надземной прокладки

З. Резервирование тепловых сетей при строительстве нового источника тепла

3.1. При разработке схемы тепловых сетей при строительстве нового источника тепла рекомендуется производить разработку различных вариантов схем теплосети с рассмотрением вопроса резервирования.

3.2. Для источников тепла производительностью менее 50 Гкал/ч рекомендуется производить разработку варианта схемы только с тупиковой разводкой без резервирования тепловых сетей.

3.3 Для источников тепла производительностью от 50 до 200 Гкал/ч включительно рекомендуется производить разработку как варианта с тупиковой разводкой без резервирования тепловых сетей, так и вариантов с резервированием тепловых сетей и последующим согласованием одного из них (или совмещенного варианта).

3.4. Для источников тепла производительностью более 200 Гкал/ч рекомендуется производить разработку нескольких вариантов схем с резервированием тепловых сетей и последующим согласованием одного из них.

3.5. Допускается монтаж участков, обеспечивающих резервирование тепловых сетей выполнять на последнем этапе строительства после формирования теплового района.

4. Резервирование тепловых сетей при реконструкции СЦТ

4.1. При реконструкции СЦТ с увеличением нагрузки источника тепла за счет присоединения новых (реконструируемых) потребителей допускается для сохраняемых и реконструируемых потребителей использовать существующую схему тепловых сетей. При этом разработку схемы для новых потребителей рекомендуется производить с учетом положений, приведенных в разделе 3.

4.2. При реконструкции СЦТ с увеличением нагрузки источника тепла только за счет реконструируемых потребителей (без присоединения новых) допускается для сохраняемых и реконструируемых потребителей использовать существующую схему тепловых сетей.

4.3. При реконструкции СЦТ с целью повышения надежности без увеличения нагрузки источника тепла и присоединения новых потребителей рекомендуется разрабатывать новую схему тепловых сетей с учетом положений, приведенных в разделе 3.

5. Принципиальные схемы узлов (камер) на участках с резервными связями

5.1. Для двухтрубных тепловых сетей допускается принципиальные схемы узлов выполнять в однотрубном исполнении. Для трехтрубных тепловых сетей принципиальные схемы узлов рекомендуется выполнять в натуральном виде, т. е. в двух и трехтрубном исполнении.

5.2. Для обеспечения правильной циркуляции теплоносителя после переключения потоков сетевой воды на участках резервной связи необходимо выполнять транспозицию теплопроводов, то есть “перехлест” потоков сетевой воды. При этом “перехлест” потоков может осуществляться путем соответствующей врезки теплопроводов в камере или путем “перехлеста” теплопроводов на участке теплосети.

5.2.2. С целью снижения коррозионных процессов на участках резервной связи необходимо обеспечивать циркуляцию сетевой воды с использованием воздушной или спускной линии.

5.3. Для повышения надежности на протяженных участках резервной связи рекомендуется устанавливать отсекающие задвижки по обе стороны участка. Максимальная протяженность участков, на которых допускается производить установку отсекающей задвижки только с одной стороны приведена в таблице 5.1. Установка отсекающих задвижек по обе стороны участков меньшей протяженности требует согласования с эксплуатационной организацией.

Таблица 5.1

5.4. Принципиальные схемы узлов на участках с резервной связью приведены на рис. 5.1

Рис. 5.1. Принципиальная схема узлов (камер) на участке резервной связи

6. Проверка гидравлического и теплового режима при аварийных ситуациях

6.1. Для протяженных тепловых сетей при необходимости рекомендуется производить проверку гидравлического и теплового режима при аварийных ситуациях с учетом положений, изложенных в п.6.33, и таблицы 2 СНиП 41-02-2003 (приложение 1).

6.2. Поверочный гидравлический расчет тепловых сетей при аварийных ситуациях рекомендуется производить по специальной компьютерной программе с построением пьезометрического графика, исходя из условия сохранения напоров на выходе и входе источника тепла, характерных для нормальных условий эксплуатации.

6.3. Допускается производить поверочный гидравлический расчет тепловых сетей при аварийных ситуациях по компьютерной программе для гидравлического расчета тупиковых тепловых сетей со снижением расхода сетевой воды до требуемого уровня согласно п.6.33. и таблицы 2 СНиП 41-02-2003.

6.4. Для пунктов 6.2 и 6.3 возможно использование следующих программ:

– Гидросистема – гидравлический и теплогидравлический расчеты, а также выбор диаметров трубопроводных систем различного назначения с детальным учетом местных сопротивлений с возможностью автоматического построение пьезометрических графиков. Данная программа поставляется ООО “НТП Трубопровод”.

– ZuluThermo – гидравлические расчеты тепловых сетей с возможностью выполнения конструктивного, поверочного и наладочного теплогидравлического расчета тепловой сети и функцией построения пьезометрических графиков. Данная программа поставляется ООО “Политерм”.

Приложение 1

Выписка из СНиП 41-02-2003 “Тепловые сети” п.6.33:

При подземной прокладке тепловых сетей в непроходных каналах и бесканальной прокладке величина подачи теплоты (%) для обеспечения внутренней температуры воздуха в отапливаемых помещениях не ниже 12°С в течение ремонтно-восстановительного периода после отказа должна приниматься по таблице 2.

Таблица 2

Надеюсь, что все разобрались со схемами теплоснабжения, как с резервированием, так и без него. Теперь, понятно как производится закольцовка сети и что из себя представляет тупиковая тепловая сеть? Пишите комментарии, и варианты своих схем тепловой сети.

В природной и водопроводной воде обычно содержатся различ­ные газы, соли, коллоидные вещества, механические взвеси и т. п.,. которые вызывают внутреннюю коррозию оборудования и трубопро­водов, что уменьшает срок их службы, а также приводят к образо­ванию шлама в воде и отложений (накипи) на поверхностях. В ре­зультате этих процессов уменьшается проходное сечение труб, ухуд­шается теплопередача в теплообменных аппаратах, происходят ло­кальные пережоги трубок в котлах и др. Во избежание отмеченных явлений восполнение потерь и разбора воды, пара и конденсата в си­стемах теплоснабжения и в циклах ТЭЦ и котельных производится специально подготовленной подпиточной водой.

Качество подпиточной воды, т. е. допустимое содержание в ней различных примесей, должно удовлетворять определенным техниче­ским, а для тепловых сетей дополнительно и санитарно-гигиениче­ским требованиям.

С технических позиций качество подпиточной воды должно быть таким, чтобы не происходили процессы коррозии металла и накипе - образования на поверхности. Это возможно только при полном от­сутствии примесей в воде. Однако полностью устранить все примеси б воде весьма сложно и дорого, поэтому на практике воду очищают только до определенных пределов, которьїе в заданных конкретных ус­ловиях являются экономически целесообразными.

Допустимая с технико-экономических позиций степень очистки воды зависит от условий водно-химических режимов в подпитывае­мых контурах: чем выше температура и давление в них, тем более интенсивно протекают процессы коррозии и накипеобразования, а также от характера вредных последствий от накипеобразований. Последнее связано с тем, что слой накипи на поверхности металла в определенных условиях, например в трубопроводах тепловых сетей, может выполнять и положительные функции - предохранять металл от коррозии.

Отложение солеи в виде накипи на поверхностях и ооразование шлама в воде при существующем уровне температур в тепловых сетях происходит в основном вследствие "разложения содержащихся в воде бикарбонатов - двууглекислых солей кальция и магния по уравнениям:

Са (НС03)2 = СаС03-НН20 + С02; (14.1)

Mg (HC03)2 = MgC03 + H20 + C02. (14.2)

Монокарбонаты "СаС03 и MgC03 выпадают в виде осадков и от­лагаются на поверхностях в виде твердых корок - накипи. Особен - но твердую корку дает углекислый кальций СаСОз.

Где рН - фактическая величина показателя концентрации ионов водорода в воде (де­сятичный логарифм величины концентрации ионов водорода, взятый с обратным зна­ком, рН = -lg Сн+); рН8 - значение рН в состоянии равновесного насыщения воды карбонатом кальция.

Чем больше содержится в воде СОг, тем ниже концентрация ионов водорода в воде. Поэтому, если pH

Если pH>pHs, т. е. />0, то содержание СО$ в воде меньше равновесной концентрации. Это способствует разложению бикарбо­натов Са(НС03)2 и Mg(HCOa)2 и образованию на поверхности труб слоя накипи, защищающей от коррозии. Следовательно, такая вода является коррозионно-неагрессивной.

Хлориды и сульфаты, как указывалось выше, также вызываюг коррозию металла и являются катализаторами процессов коррозии. Кроме того, они разрушают карбонатную пленку. на поверхности груб, что интенсифицирует процессы кислородной и углекислотной коррозии. Например, при наличии в воде NaCl происходит разруше­ние пленки СаС03 по уравнению:

СаСОз - f 2 NaCl + Н20 = СаС12 + С02 + 2 NaOH.

Технические условия на качество подпиточной воды для различ­ных водных режимов в подпитываемых контурах регламентируются нормами ПТЭ (правила технической эксплуатации ТЭС и сетей).. Основные показатели качества подпиточной воды тепловых сетей приведены в табл. 14.1.

Наряду с техническими требованиями подпиточная вода тепловых сетей должна удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям: в ней не должны присутствовать вредные для здоровья человека примеси, а в системах с непосредственным водоразбором показатели ^е должны соответствовать показателям питьевой воды.

Показатели питьевой воды (химический состав, вкус, прозрач­ность, запах и цвет) регламентируются ГОСТ 2874-73. В соответст­вии с ним, в питьевой воде допускается содержание взвешенных ве­ществ не более 1,5 мг/л, минеральных солей от 100 до 1000 мг/л, железа до 0,3 мг/л, хлоридов до 350 мг/л, сульфатов до 500 мг/л, солей кальция и магния на уровне общей жесткости до 7 мг-экв/л. Не разрешается применение дистиллированной (лишенной солей) воды, так как она нарушает пищеварение и деятельность желез внутренней секреции. Строго регламентируется и предельно допусти­мое содержание в питьевой воде различных токсических веществ и добавок, применяемых для очистки и осветления воды.

Утечки воды из трубопровода вредны, но присосы, как оказалось, еще хуже. Они становятся причиной ухудшения качества воды, в частности к увеличению ее жесткости. А повышенная жесткость - это образование накипи на внутренней поверхности труб, последующие их тепловые повреждения из-за слишком большого увеличения температуры воды и термического напряжения металла трубопровода.

Есть наглядные примеры таких повреждений - в котлах ПТВМ-30 в котельной г.Королева, Московской обл. . Хотя жесткость сетевой (котловой) воды составляла всего 0,25-0,3 мг-экв/кг, жесткость добавочной воды составляла не более 0,1 мг-экв/кг. Повреждения же возникли вследствие образования присосов необработанной, излишне жесткой воды в теплосеть.

Персонал котельной внимательно исследовал тепловую сеть на предмет образования присосов, хотя ранее больше внимания уделялось удалению утечек. Существовало мнение, что присосы - невозможны, поскольку давление воды в теплосети было больше, чем давление воды в системе ГВС, а конкретнее в водоводяных подогревателях ВВП. На самом деле все было по-другому.

Рассмотрим возникшую проблему подробнее. В данной отопительной сети использовалась вода из городского водопровода, жесткость которой составляла 2,4-3 мг-экв/кг. Для приготовления горячей воды она подавалась под давлением 5-6 атмосфер. Нагреваясь, вода проходила через 3-ступенчатый ВВП, длина которого составляла 4 метра, а общая нагревательная поверхность имела площадь 28м2. Данный ВВП был установлен на ЦТП. В качестве греющей среды использовалась вода из прямой линии теплосети, которая подавалась под давлением 5-6 атмосфер летом и 8 атмосфер зимой. В обратной сетевой линии давление воды достигало 2,5 атмосфер в летний период и 3,7 атмосфер в зимний. На рисунке ниже представлено изменение давления и температуры воды.

Похожая ситуация сложилась и в другом ЦТП.

Как можно увидеть на рисунке, в первой ступени ВВП давление более низкое, чем давление в ГВС, а это создает отличные условия для образования присосов необработанной воды в воду теплосети, особенно если есть неплотности ВВП. Предположение подтвердилось при осмотре 1-й ступени ВВП - на ней были обнаружены повреждения труб и неплотноси трубных досок.А вот во второй и третьей ступенях ВВП возможны перетечки воды из теплосети в ГВС из-за того, что в сети давление выше.

Представим вам расчеты величины присосов ГВС в сетевую воду.

Dу=Dд+Dпр, (1) (Dу, Dд, Dпр - это расход утечек, добавочной воды и присосов соответственно).

Составим уравнение солевого баланса теплосети при заданном режиме.

Dу.Cс=Dд.Cд+Dпр.Cпр, (2) (Cпр, Cд, Cс - это жесткость присосов, добавочной воды и сетевой воды (утечек) соответственно).

Теперь решим оба уравнения и получим:

Dпр=Dд.(Cс-Cд)/(Cпр-Cс). (3).

Вычисления сделаем для летнего периода работы теплосети: Dд=12 т/ч, Cд=0,1 мг-экв/кг, Cс=0,26 мг-экв/кг, Cпр=2,4 мг-экв/кг. В результате получаем, что величина присосов Dпр составляет 0,9 т/ч.

Зимой давление в теплосети растет, а давление в обратной линии становится меньшим - 3,7-3,9 атмосфер, чем давление в системе горячей воды в 1-й ступени ВВП. А это создает нужные условия для проникновения городской воды в сеть. Давление на второй и третьей ступени ВВП более высокое, чем в системе ГВС, а это причина образования утечек, наличие которых можно вычислить по уменьшению жесткости воды в ВВП.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод: причина образования присосов, как и образования утечек - это ВВП системы горячего водоснабжения. Отметим, что помехой для обнаружения и своевременного устранения присосов и утечек, является ведомственная разобщенность городских котельных.