Схемы и конфигурации тепловых сетей

Подготовленный теплоноситель (пар определенного давления или вода, нагретая до заданной температуры) подается по тепловым сетям к потребителям теплоты. Тепловая сеть состоит из теплопроводов, т. е. соединенных сваркой стальных труб, тепловой изоляции, запорной и регулировочной арматуры, насосных подстанций, авторегуляторов, компенсаторов тепловых удлинений, дренажных и воздухоспускных устройств, подвижных и неподвижных опор, камер обслуживания и строительных конструкций.

В настоящее время тепловые сети выполняются большей частью двухтрубными, состоящими из подающего и обратного теплопроводов для водяных сетей и паропровода с конденсатопроводом для паровых сетей.

Схема тепловой сети определяется размещением источников теплоты (ТЭЦ или районных котельных) по отношению к району теплового потребления, характером тепловой нагрузки и видом теплоносителя. Схема сети должна обеспечивать надежность и экономичность эксплуатации; протяженность сети должна быть минимальной, а конфигурация по возможности простой.

Пар в качестве теплоносителя используется главным образом для технологических нагрузок промышленных предприятий. Основная нагрузка паровых сетей обычно концентрируется в сравнительно небольшом количестве узлов, которыми являются цехи промышленных предприятий. Поэтому удельная протяженность паровых сетей на единицу расчетной тепловой нагрузки, как правило, невелика. Когда по характеру технологического процесса допустимы кратковременные (до 24 ч) перерывы в подаче пара, наиболее экономичным и в то же время достаточно надежным решением служит прокладка однотрубного паропровода с конденсатопроводом.

Более сложной задачей считается выбор схемы водяных тепловых сетей, поскольку их нагрузка, как правило, менее концентрирована. Водяные тепловые сети в современных городах обслуживают большое число потребителей, измеряемое нередко тысячами и даже десятками тысяч присоединенных зданий.

Водяные тепловые сети должны четко разделяться на магистральные и распределительные. К магистральным обычно относятся теплопроводы, соединяющие источники теплоты с районами теплового потребления, а также между собой. Теплоноситель поступает из магистральных в распределительные сети и по распределительным сетям подается через групповые тепловые подстанции или местные тепловые подстанции к теплопотребляющим установкам абонентов. Непосредственное присоединение тепловых потребителей к магистральным сетям не следует допускать, за исключением случаев присоединения крупных промышленных предприятий.

Различают радиальные и кольцевые тепловые сети. Наиболее часто применяются радиальные сети, которые характеризуются постепенным уменьшением диаметра по мере удаления от источника теплоснабжения и снижения тепловой нагрузки (рис. 26). Такие сети просты в эксплуатации и требуют наименьших капитальных затрат.

Недостатком радиальных сетей является отсутствие резервирования. При аварии на одной из магистралей, например в точке а магистрали I, прекратится подача теплоты всем потребителям, расположенным после точки а по ходу теплоносителя. При аварии в начале магистрали прекращается теплоснабжение всех потребителей; присоединенных к этой магистрали. Для резервирования снабжения потребителей теплотой могут предусматриваться перемычки между магистралями. Перемычки прокладываются повышенного диаметра, они соединяют середины или концы магистралей.

При теплоснабжении крупных городов от нескольких ТЭЦ целесообразно предусмотреть взаимную блокировку ТЭЦ путем соединения их магистралей блокировочными связями. В этом случае может быть создана объединенная кольцевая тепловая сеть с несколькими источниками питания. Схема такой сети показана на рис. 27. В такую же систему в ряде случаев могут быть объединены тепловые сети ТЭЦ и крупных районных или промышленных котельных.

Кольцевание сетей значительно удорожает сети, но повышает надежность теплоснабжения. Кольцевание промышленных тепловых сетей иногда является обязательным при снабжении теплотой потребителей, не допускающих перерывов в подаче теплоносителя, как правило, для технологических потребностей. В этом случае кольцевание может быть заменено дублированием, т. е. прокладкой параллельно двух паропроводов или теплопроводов. Второй паропровод или теплопровод в этом случае находится в «горячем резерве». При соответствующих обоснованиях на промышленных предприятиях предусматривается резервная мощность тепловых сетей для последующего расширения предприятия или отдельных цехов.

Объединение магистральных тепловых сетей нескольких источников теплоты наряду с резервированием теплоснабжения позволяет уменьшить суммарный котельный резерв на ТЭЦ и увеличить степень использования наиболее экономичного оборудования в системе за счет оптимального распределения нагрузки между источниками теплоты.

Блокирующие связи между магистралями большого диаметра должны иметь достаточную пропускную способность, обеспечивающую передачу резервирующих потоков воды. В необходимых случаях для увеличения пропускной способности блокирующих связей сооружаются насосные подстанции.

Независимо от блокирующих связей между магистралями целесообразно в городах с развитой нагрузкой горячего водоснабжения предусматривать перемычки сравнительно небольшого диаметра между смежными распределительными тепловыми сетями для резервирования нагрузки горячего водоснабжения.