Размещено на http://www.allbest.ru/

Резервирование тепловых сетей подземной прокладки в закрытых системах теплоснабжения

А.А. Арешкин

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 [1] резервирование тепловых сетей было обязательным для тепломагистралей с нагрузкой более 300 Гкал/ч (для систем ЦТ с режимом 150/70 ^ОС, начиная с теплопроводов 2Ду800 мм и более);

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

¦согласно п. 6.33 и табл. 2 СНиП 41-02-2003 [3] 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 [4], 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 ^ОС.

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.

Таблица 3. Рекомендуемая протяженность незарезервированных участков теплопроводов, проложенных в непроходных каналах с теплоизоляцией из минераловатных изделий и при бесканальной прокладке в ППУ изоляции.

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.

Рекомендуемые минимальные диаметры ответвлений в зависимости от диаметров теп- ломагистралей приведены в табл. 4. Схема присоединения ответвлений между двумя секционирующими задвижками приведена на рис. 4.

Таблица 4. Рекомендуемые минимальные диаметры ответвлений в зависимости от диаметра тепломагистралей.

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 ^ОС. 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.

водяной тепловой сеть энергия

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.

Размещено на Allbest.ru