. (2.17)
Рис.2.2. График температур сетевой воды при
качественном регулировании отопительной нагрузки
2.2. Качественное регулирование разнородной нагрузки
Если кроме отопительной нагрузки есть еще и нагрузка ГВС, то, независимо от метода регулирования, температура воды в подающем трубопроводе не должна быть ниже уровня, определяемого условиями ГВС. Для поддержания такой температуры делается подрезка температурного графика при 65 0С - для открытой системы и 70 0С - для закрытой системы. График температур приобретает вид ломаной. Точке излома температурного графика соответствует температура наружного воздуха 
.
При 
происходит смена регулирования с качественного на количественное, либо регулирование пропусками. При 
график температур сетевой воды рассчитывается для случая регулирования либо по отопительной нагрузки, либо по совмещенной нагрузке отопления и ГВС.
Рис.2.4. График температур при совмещенной нагрузке
2.2.1 Качественное регулирование по отопительной нагрузке.
При этом методе регулирования постоянным поддерживается расход только через систему отопления.
При 
.
При 
,
где 
текущая отопительная нагрузка.
Температуры сетевой воды рассчитываются только по отопительной нагрузке по уравнениям (2.16) и (2.17). Расход в сети переменен и равен в прямом трубопроводе:
, где 
- расход воды на ГВС из прямого трубопровода;
Gут - потери или утечки из сети.
В обратном трубопроводе в закрытых системах:
B обратном трубопроводе в открытых системах:
|  - температуры сетевой воды в точке подрезки температурного графика при  .
 - температуры сетевой воды при 
|
Рис.2.5.График температур в системе отопления
| 
|
а) б)
Рис.2.6. Графики расходов и тепловых нагрузок
а – отопление; б – вентиляция.
Система вентиляции проектируется таким образом, чтобы при 
температура сетевой воды после вентиляционной установки была равна 
. Желательно, чтобы в диапазоне температур 
графики температур 
и 
совпадали. При проектировании источников тепла допускается, чтобы в течение всего отопительного периода принимать 
.
2.2.2. Графики расхода воды и температуры на ГВС
В открытых системах вода на ГВС частично забирается из подающего трубопровода и частично – из обратного. Это необходимо для поддержания нужной температуры ГВС.
Рис.2.7. Схема открытой системы
При 
При 
.
Обозначим через b долю расхода воды на ГВС из подающего трубопровода.
; 
.
Расходы воды из подающего и обратного трубопроводов равны
, 
, соответственно.
Рассмотрим построение графика температур и расхода воды на ГВС в закрытых системах при параллельном присоединении абонентской установки к тепловой сети.
Рис.2.8. Схема параллельного присоединения абонентской установки
| Максимальный расход сетевой воды на ГВС имеет место при минимальной температуре в подающем трубопроводе  в часы максимальной нагрузки ГВС. Расчетное значение расхода на ГВС определяется по
 .
При постоянной температуре греющей воды перед подогревателем ГВС изменение нагрузки ГВС, т.е. расхода горячей воды приводит к пропорциональному изменению расхода греющей воды из тепловой сети. При этом температура сетевой воды после подогревателя остается постоянной.
|
Рис.2.9. Графики температуры и расхода сетевой воды на ГВС в закрытой системе при параллельном присоединении
При проектировании источников тепла принимают 
. При параллельном присоединении тепло воды из обратного трубопровода не используется для нагрева вторичной воды. Это приводит к увеличению расхода сетевой воды и снижению эффективности системы теплоснабжения. Параллельную схему рекомендуется применять при 
. В большинстве случаев применяется двухступенчатые схемы. Водопроводная вода сначала подогревается водой из обратной магистрали, а затем окончательно подогревается водой из подающего трубопровода.
Рис.2.10. Двухступенчатая последовательная схема.
Температура водопроводной воды после подогревателя второй ступени П2 t 2г =t02-Dt нед. Величина недогрева Dt нед принимается равной 5…10 0С. Запишем уравнения баланса тепла для подогревателя П1.
; 
.
Расход водопроводной воды определяется как
. Подставив величину расхода во второе из уравнений баланса и приравняв их, получим
.
| 1 – одноступенчатая схема 2 – двухступенчатая схема При одноступенчатой схеме t п = t х |
Рис.2.11. График расходов в подающем трубопроводе.
В двухступенчатой схеме температура воды, возвращаемой на станцию, ниже, чем в одноступенчатой.
.
Расчет тепловой схемы станции нужно вести по 
. В закрытых и открытых схемах расходы сетевой воды на отопление и вентиляцию одинаковы. Однако расходы сетевой воды на нагрузку ГВС отличаются.
Рис. 2.12. Графики расходов в тепловой сети при регулировании по отопительной нагрузке
а) – закрытая система; б) – открытая система
; 
В открытых системах расход воды в подающем трубопроводе
В обратном трубопроводе
, 
.
При одинаковых Q и одинаковых t 1 в открытых системах 
, а в обратном трубопроводе 
.
| 
|
Рис.2.13. Графики температур и доли расхода вода на ГВС в открытой системе
2.2. Центральное регулирование по совмещенной нагрузке отопления и ГВС
Там, где есть кроме отопительной нагрузки и нагрузка ГВС, можно значительно уменьшить расчетный расход в тепловой сети при переходе от центрального регулирования нагрузки отопления к центральному регулированию совмещенной нагрузки отопления и ГВС. При таком методе регулирования можно обеспечить нагрузку ГВС без дополнительного увеличения расхода сетевой воды или с небольшим его увеличением.
В этом случае ориентируются на типичную для данного района относительную нагрузку ГВС.
.
Для обеспечения качественного теплоснабжения при регулировании по совмещенной нагрузке необходимо, чтобы наряду с центральным регулированием на ТЭЦ или котельной проводилось дополнительно групповое или местное регулирование всех видов нагрузки на ГТП и МТП.
2.2.1. Центральное регулирование по совмещенной нагрузке закрытых систем теплоснабжения
Наиболее распространенной схемой присоединения абонентов является двухступенчатая последовательная схема (см.рис.2.10). Когда регулятор температуры увеличивает расход воды через подогреватель П2, регулятор расхода снижает расход так, что на сопло элеватора поступает практически постоянный расход сетевой воды. Если расход воды становится равным 
, то регулятор расхода полностью закрывается, и весь расход воды идет через подогреватель П2.
При качественном регулировании расход воды на абонентском вводе поддерживается постоянным и равным
= const.
Температуры сетевой воды 
и должны быть рассчитаны с учетом нагрузки отопления и ГВС.
, 
. Значения 
и 
рассчитываются по уравнениям (2.16) и (2.17); 
и 
- снижение температуры воды в подогревателях ГВС. Расход воды в прямом трубопроводе есть 
, в обратном трубопроводе - 
. Расход воды на вентиляцию рассчитывается как для отопительной нагрузки, но по температурам во ды и . Для двух подогревателей 
const. Величины 
, и найдем с помощью уравнений баланса тепла для системы в целом и подогревателей 1 и 2.
; 
.
Порядок расчета.
1. По уравнениям (2.16) и (2.17) рассчитывают значения температур и .
2. Задают величину недогрева водопроводной воды в подогревателе второй ступени П2 при - 
0С. Если
, то при 
=0.
3. Рассчитывают 
, принимая 
.
4. Затем рассчитывают и = - . Если для какого-либо режима получается = , то в последующих расчетах принимают = , а =0. Таким образом, в этом случае все тепло на ГВС обеспечивается подогревателем П2. На рис.2.14 представлены графики сетевой воды для рассмотренного случая.
Рис.2.14. Графики температур сетевой воды
2.2.2. Качественное регулирование по совмещенной нагрузке в открытых системах
Схема открытой системы представлена на рис.2.7. Расход воды на абонентском вводе поддерживается постоянным.
= const.
Расход воды на отопление равен
, где 
(2.18)
В подающем трубопроводе > , в обратном - < .
По определению
. (2.19)
С другой стороны (см. раздел 2.2)
. (2.20)
Приравняв (2.19) и (2.20), найдем и .
; (2.21)
. (2.22)
Подставим и в формулу для b.
. (2.23)
В безразмерном виде (2.18) можно записать как
. (2.24)
Здесь учтено, что
; 
.
Подставив (2.23) в (2.24), получим
. (2.25)
Порядок расчета.
1. Для заданной температуры 
определяем
.
2. По формуле (2.25) находим 
. Если получается, что >1, то принимают в дальнейшем =1.
3. По формулам (2.21), (2.22) находим и .
Расход воды в прямом трубопроводе есть . В обратном трубопроводе 
..
| 
|
Рис.2.15. Графики температур и расходов в открытой системе
2.2.2. Качественно-количественное регулирование
Для получения одинакового закона изменения расхода воды у всех абонентов необходимо при выключенном расходе ГВС установить одинаковые напоры в подающем и обратном трубопроводах на всех абонентских вводах.
Рис.2.16. Пьезометрический график
Расбаланс напоров на абонентских вводах гасится шайбами или диафрагмами.
На всех абонентских вводах должны быть обеспечены условия: Hпр = idem, Hoбр = idem, Hаб = idem. Степень изменения расхода воды у всех потребителей будет одинакова, если
.
Если равенство не соблюдается, то требуется местная подрегулировка у этого потребителя.
Качественно – количественное регулирование нагрузки может выполняться:
1) с заданным напором на станции;
2) с искусственным изменением расхода воды в сети.
Разновидностью качественно-количественного регулирования является ступенчатое регулирование.
&&&
$$$002-003-100$Лекция №3.Вопросы для самоконтроля
&&&
$$$002-004-000$3.2.4 Лекция №4. ИСТОЧНИКИ ТЕПЛОНАБЖЕНИЯ
{Вопросы лекции}
1 Тепловая схема водогрейной котельной.
2 Тепловая схема паровой котельной.
3 Тепловая схема пароводогрейной котельной.
&&&
$$$002-004-001$3.2.4.1
{Конспект лекции}
3.1 Тепловая схема водогрейной котельной
Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной представлена на рис.3.1.
Котлы, устанавливаемые в системе централизованного теплоснабжения, выпускаются производительностью 4; 6,5; 10; 20; 30; 50; 100; 180 Гкал/ч.
Котлы до 20 Гкал/ч могут применяться только в качестве основных источников тепла. Нагрев воды до 150 0С.
Котлы более 30 Гкал/ч могут использоваться как в качестве основного, так и пикового источника тепла. По особому согласованию с заводом – изготовителем котлы могут выпускаться с нагревом до 180 0С.
Марки котлов:
1) газомазутные: ПТВМ, КВ-ГМ;
2) твердотопливные: КВ-ТК, КВ-ТС.
В водогрейных котлах недопустимо парообразование во избежание образования накипи, пережога труб и гидроударов. Для этого необходимо поддерживать постоянной скорость воды в трубной системе, т.е. водогрейные котлы работают нормально только при постоянном расходе. Давление на выходе из котла должно быть такое, чтобы tнас превосходило на 10…15 0С максимальную температуру в сети – это определяет расположение насоса в схеме.
Во избежание низкотемпературной коррозии в хвостовых поверхностях котла поддерживают температуру воды выше температуры точки росы.
Температура точки росы:
- при сжигании газа: 54…57 0С;
- при сжигании низкосернистого мазута: около 60 0С;
- при сжигании высокосернистого мазута: около 90 0С.
Допустимая температура воды на входе в котел при сжигании:
- газа: не ниже 60 0С;
- низкосернистого мазута: не ниже 70 0С;
- высокосернистого мазута: не ниже 110 0С.
| Для поддержания заданной температуры делается узел рециркуляции с выхода котла на вход. При сжигании высокосернистого мазута расход воды через котел должен быть увеличен вдвое. Водогрейные котлы выпускаются с числом ходов по воде кратным двум и при сжигании высокосернистого мазута, а также при использовании котла в пиковом режиме число ходов воды сокращается вдвое. Для поддержания постоянного расхода воды в котле предусмотрен узел перепуска, то есть часть воды проходит мимо котла. Одновременно перепуском регулируется температура воды в подающем трубопроводе. |
Рис.3.2. Схема рециркуляции и перепуска
Восполнение потерь воды в сети производится химочищенной деаэрированной водой, поэтому в котельной предусматривается установка химводоочистки и деаэратор.
Деаэратор предусмотрен вакуумного типа. Давление в деаэраторе может быть от 0,07 до 0,6 атм. Обычно деаэратор регулируется на давление 0,3 ата. Он может работать с обогревом и без обогрева. При работе без обогрева температура воды на входе в деаэратор должна быть на 5…10 0С выше температуры насыщения по давлению в деаэраторе. При работе с обогревом температура воды на входе в деаэратор на 5…7 0С ниже температуры насыщения по давлению в деаэраторе. Нагрев производится водой из котла.
Температура исходной воды зависит от места забора воды. Для нормальной работы водоочистки температура перед ней должна быть 25…40 0С (зависит от схемы химводоочистки). Поэтому перед химводоочисткой вода должна быть нагрета горячей водой из котла в водоводяном теплообменнике. После ХВО температура воды на 0…5 0С ниже температуры воды перед ней. Для нормальной работы деаэратора после ХВО устанавливают водоводяной теплообменник.
При использовании в котельной мазута в качестве основного или резервного топлива, температура воды на выходе из котла должна быть не ниже 100 0С (если мазут поступает по трубопроводам разогретым). При поступлении мазута в цистернах для разогрева при его сливе и перед форсунками котла используется только пар. В этом случае в водогрейной котельной устанавливаются служебные паровые котлы. Схема котельной – по варианту паро-водогрейной.
Для нормальной работы ВПУ требуется большое количество реагентов. При работе водоочистки большое количество агрессивных растворов выбрасывается в окружающую среду. Поэтому при работе системы при температуре не выше 95…105 0С для обработки воды применяются ИОМСы. Они вводятся через дозатор в трубопровод. При этом ионный состав воды не меняется, но сдерживается накипеобразование.
Вместо вакуумных деаэраторов в котельных небольшой производительности можно устанавливать центробежные деаэраторы (труба длиной 1,5 – 2 метра, завихритель. Вода внутри трубы движется по спирали. При этом за счет действия центробежных сил газы отделяются от воды и удаляются в окружающую среду через трубку малого диаметра, расположенной по оси). Недостаток: большие потери давления (до 3…4 атм), вода должна быть нагрета перед деаэратором до температуры не ниже 95 0С.
При работе котельной на открытые системы в схеме источника тепла обязательно предусматривается установка бака - аккумулятора после деаэратора.
3.2 Тепловая схема паровой котельной
Принципиальная тепловая схема паровой котельной представлена на рис.3.3.
Паровые котельные сооружаются при отпуске тепла с паром и в небольшом количестве - с горячей водой. Промышленные паровые котлы выпускаются на давление 9, 14, 20,
40 атмосфер. Котлы 9 атм имеют производительность 0,2…2,5 т/ч; котлы 14 атм – 2,5; 4;
6,5; 10; 16; 25; 35; 50; 100 т/ч. Котлы на давление 9, 14, 20 атм вырабатывают либо сухой насыщенный пар, либо слабо перегретый (температура перегретого пара не выше 250 0С).
Маркировки котлов:
ДЕ – 25 – 14 ГМ;
ДЕ – 25 – 14/225 ГМ.
Для поддержания солевого баланса делается продувка котла. Максимально допустимая величина продувки для котлов до 14 атм включительно не более 10%, а для давления 20 и 40 атм – не более 5% паропроизводительности.
При величине продувки более 1 т/ч обязательно использование тепла продувочной воды. Для этого в схеме котельной предусмотрена установка расширителя с сепаратором непрерывной продувки. Вода после сепаратора должна быть охлаждена до температуры порядка 40…50 0С. Для охлаждения предусмотрена установка теплообменников, в которых греется либо сырая вода, либо химочищенная вода перед деаэратором. Пар после сепаратора используется в деаэраторе.
Пар внешним потребителям отпускается либо непосредственно из котла, либо через РОУ или РУ.
Рис.3.4. Схема редукционных установок
Пар на собственные нужды котельной подается только через РУ. При отпуске тепла с горячей водой в котельной обязательно устанавливаются не менее двух пароводяных сетевых подогревателей и резервные не устанавливаются.