43 Системы парового отопления, их классификация.

В системах парового отопления используется свойство пара при конденсации выделять скрытую теплоту фазового превращения. При конденсации в нагрев приборе 1 кг пара помещение получает около 2260 кДж теплоты. По сравнению с системами водяного отопления системы парового отопления имеют следующие преимущества:

1) благодаря малой плотности пара он перемещается с большими скоростями, вследствие чего требуются меньшие диаметры теплопроводов, чем при водяном отоплении, поэтому стоимость теплопроводов в системах парового отопления ниже, чем в системах водяного отопления; 2) больший коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам отопительного прибора (за счет высокой величины скрытой теплоты фазового превращения), благодаря этому и высокой температуре пара площадь поверхности отопительных приборов в системах парового отопления приблизительно на 25-30% меньше, чем и системах водяного отопления; 3) быстрый прогрев помещений и выключение системы из работы 4) возможность исп систем отопления в зданиях повыш этажн вследствие малой плотности пара.

Однако наряду со всеми перечисленными положительными свойствами, пар имеет ряд существенных недостатков:

1) невозможность регулирования теплоотдачи отопительных приборов путем изменения температуры теплоносителя, то есть невозможность качественного регулирования; 2) постоянно высокая температура (100 °С и более) поверхности теплопроводов и отопительных приборов, что вызывает разложение оседающей органической пыли, 3) увеличение бесполезных теплопотерь паропроводами, когда они проложены в необогреваемых помещениях; 4) шум при действии систем, особенно при возобнов работы после пернрыва 5) сокр срока службы теплопроводов; Вследствие этих недостатков система парового отопления не допускается к применению в жилых, общественных и административно-бытовых зданиях, а также в производственных помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха.

Классификация систем парового отопления. По величине начального давления пара, подаваемого в систему отопления, различают системы отопления высокого (> 0,07 МПа), низкого (0,005- 0,07 МПа) давления и вакуум-паровые ( 19 / 35 19 20 21 22 23 24 25 26 27 > Следующая > >>

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Классификация систем отопления

Паровое отопление — вид центрального отопления, в котором теплоносителем является водяной пар, подаваемый по трубопроводам в отопительные приборы, устанавливаемые в помещенияx.

В системах парового отопления используется свойство паpа выделять теплоту парообразования при его конденсации. Образующийся в нагревательных приборах конденсат по конденсатопроводу возвращается в сеть централизованного теплоснабжения или в паровой котел, находящийся в отапливаемом здании. Наиболее распространены системы парового отопления низкoгo давления.

Системы парового отопления вытесняются системами водяного отопления в связи с централизацией теплоснабжения и применением в нем в качестве теплоносителя горячей воды. Кроме тогo, распространение систем парового отопления сдерживается рядом их недостатков. К ним относится ограниченная возможность регулирования в них подачи теплоты в помещения. Такое регулирование возможно лишь посредством периодического включения и выключения системы отопления или ее части. При этом трудно поддерживать допустимую температуру (не выше 95 °С) на поверхностях отопительных приборов. К недостаткам систем парового отопления следует отнести также нередко возникающие гидравлические удары, сопровождающиеся чрезмерным шумом.

Паровое отопление не допускается в жилых домах, детских учреждениях, больницах, учебных заведениях и административных зданиях. Оно применяется в промышленных зданиях и там, где можно использовать отработанный пар, где требуется быстрый нагрев и остывание отопительных приборов.

Системы парового отопления подразделяются по давлению пара на системы низкого (избыточное давление от 0,005 до 0,07 МПа), высокого (избыточное давление более 0,07 МПа) и вакуум-паровые (абсолютное давление до 0,1 МПа).

Системы парового отопления классифицируются еще по нескольким признакам:

По способу возврата конденсата в котел — замкнутые (с непосредственным возвратом его в котел) и разомкнутые (с возвратом его в конденсатный бак и последующей перекачкой в котел);

По месту расположения паровых магистралей — системы с верхней, нижней и средней разводками; с сухим и мокрым конденсатопроводами;

По направлению движения пара и конденсата в магистралях — системы с попутным движением и тупиковые.

Классификация, схемы, область применения и оборудование систем парового отопления.

В системах парового отопления используется свой­ство пара при конденсации выделять скрытую теплоту фазового превращения. При конденсации в нагрева­тельном приборе 1 кг пара помещение получает около 2260 кДж теплоты.

По сравнению с системами водяного отопления си­стемы парового отопления имеют следующие преиму­щества:

1) благодаря малой плотности пара он перемещает­ся с большими скоростями, вследствие чего требуются меньшие диаметры теплопроводов, чем при водяном отоплении, поэтому стоимость теплопроводов в системах парового отопления ниже, чем в системах водяного ото­пления;

2) больший коэффициент теплоотдачи от пара к стен­кам отопительного прибора (за счет высокой величины скрытой теплоты фазового превращения), благодаря этому и высокой температуре пара площадь поверхно­сти отопительных приборов в системах парового отопле­ния приблизительно на 25—30% меньше, чем в систе­мах водяного отопления;

3) быстрый прогрев помещений и выключение систе­мы из работы;

4) возможность использования систем отопления в зданиях повышенной этажности вследствие малой плот­ности пара.

Однако наряду со всеми перечисленными положи­тельными свойствами, пар имеет ряд существенных не­достатков:

1) невозможность центрального качественного регу­лирования (изменения температуры теплоносителя) по­дачи теплоты, вследствие чего в помещении трудно под­держивать постоянную и равномерную температуру; обеспечение постоянной температуры достигается пу­тем периодического выключения системы (регулирова­ние «пропусками»), что неудобно в эксплуатации;

2) загрязнение воздуха продуктами сухой возгонки (разложения) органической пыли, оседающей на по­верхность отопительных приборов;

3) большие теплопотери паропроводов;

4) сокращение срока службы паропроводов в резуль­тате попадания воздуха в систему при периодическом ее отключении, вызывающего интенсификацию корро­зии, особенно конденсатопроводов.

Недостатки пара как теплоносителя не позволяют использовать его для отопления жилых домов, обще­житий, детских и лечебных учреждений, библиотек, му­зеев и ряда других.

В соответствии со СНиП 2.04.05—86 системы паро­вого отопления рекомендуется устраивать в производ­ственных помещениях (согласно обязательному прил. 10), а также в лестничных клетках, пешеходных перехо­дах, вестибюлях и тепловых пунктах.

Классификация, схемы и оборудование систем парового отопления

Системы парового отопления подразделяют:

— по на­личию связи с атмосферой,

— по величине начального дав­ления пара,

— способу возврата конденсата в котел или в тепловую сеть,

— месту расположения паропровода и схе­ме стояков.

В настоящее время применяют открытые (сообщающиеся с атмосферой) системы отопления.

По величине давления, подаваемого в систему отоп­ления, различают системы отопления:

На рис. 9.1 показана схема замкнутой системы парового отоп­ления низкого давления с верхним распределением па­ра. Пар из котла по главному стояку 1, вследствие раз­ности давлений в котле и в отопительных приборах, поднимается в магистральный паропровод 2 и далее по паровым стоякам 3 и ответвлениям 4, снабженным вен­тилями, доходит до отопительных приборов. Здесь пар конденсируется, отдавая в отапливаемое помещение че­рез стенки приборов скрытую теплоту парообразова­ния. Образующийся при этом конденсат по конденсатным стоякам 5 и сборному конденсатопроводу б, прокла­дываемому с уклоном (не меньше 0,005) в направлении его движения, самотеком возвращается в котел, находящийся значительно ниже отопительных приборов, с тем, чтобы столб конденсата h уравновешивал давление пара в котле. Например, при давлении пара в котле р_изб= 0,02 МПа столб конденсата hдолжен быть не менее 2 м.

Для нормального удаления воздуха из системы диа­метр конденсатопровода в рассматриваемой схеме дол­жен быть таким, чтобы стекающий конденсат заполнял не больше половины диаметра трубы. Соблюдение это­го условия позволяет воздушное пространство конден­сатопровода с помощью трубы 7 сообщить с атмосфе­рой 9. Место присоединения трубы 7 к конденсатопроводу должно быть выше уровня воды //—// (см. рис. 9.1) не менее чем на 250мм; запорную арматуру на ней не устанавливают. При этом условии магистральный конденсатопровод никогда полностью не будет запол­няться водой. Такие системы называются системами па­рового отопления с «сухим» конденсатопроводом.

При большой протяженности паропровода в замкну­тых системах для уменьшения заглубления котельных конденсатопровод прокладывают ниже уровня воды в котле. Такой конденсатопровод называют «мокрым», так как он весь заполняется конденсатом. Воздух удаляется из системы отопления с «мокрым» конденсато-проводом через специальную воздушную сеть из труб диаметром 15—20 мм, присоединяемую к конденсатным стоякам выше возможного уровня конденсата в них на 250 мм.

Рис.9.1. Схема парового отопления с верхним распределением пара.

Рис.9.2. Система парового отопления с нижним распределением пара.

Система парового отопления низкого давления с нижним распределением пара отличается от системы с верхним распределением главным образом расположе­нием магистрального паропровода, при котором устра­ивают специальный гидравлический затвор или уста­навливают водоотводчик у дальнего стояка для отвода конденсата из стояков и магистрального паропровода (рис. 9.2).

Разомкнутые системы парового отопления (рис. 9.3) применяют при давлении пара Р_изб = 30 кПа и выше. В отличие от замкнутой системы конденсат в ней стека­ет не в котел 1,а в конденсатный бак 3, откуда насосом 2, включаемым автоматически или вручную, подается в котел. В этих системах парового отопления отопитель­ные приборы могут быть расположены на произвольной высоте по отношению к котлу.

Находит применение горизонтальная однотрубная проточная система, экономичная и вполне приемлемая для отопления больших помещений зданий в 1—2 эта­жа, в которых не требуется индивидуальная регулиров­ка теплоотдачи приборов. Паровое отопление высокого давления Р_абс>0,17 МПа обычно принимают в тех случаях, когда пар вырабатывается в заводских котельных и основным потребителем его является производство.

Рассмотрим узел управления и схему парового ото­пления высокого давления с верхним распределением пара (рис. 9.4). Пар из котельной поступает в узел уп­равления с давлением Ризб=0,6 МПа, которое необхо­димо производству. Для распределения пара установ­лен парораспределительный коллектор 2 с двумя ответ­влениями.

Так как для системы отопления здания пар может быть использован с давлением р_изб не выше 0,3 МПа, то для понижения давления с 0,6 до 0,3 МПа перед вторым парораспределительным коллектором уста­новлен редукционный клапан 3 с обводной линией 4(на случай ремонта). После редукционного клапана установлен предохранительный клапан рычажного ти­па 5, отрегулированный на р_;!3б = 0,3 МПа. Для наблю­дения за давлением на .торах имеются маномет­ры 1. Из второго парораспределительного коллектора пар поступает по главным стоякам и паропроводам 6 и отопительным стоякам 7 в нагревательные приборы. У приборов на паровой и конденсационной подводках ус­тановлены вентили 9; они необходимы для того, чтобы уменьшить пропуск пара в конденсатопровод и выклю­чить приборы. В системе парового отопления высокого давления возникают значительные термические удлине­ния трубопроводов (до 1,5—2 мм на 1 м). Для компенсации удлинений используют повороты трубопровода и на прямолинейных магистральных трубопроводах уста­навливают компенсаторы 8.

Системы парового отопления высокого давления при­меняют только разомкнутые. Для предотвращения про­рыва пара из отопительных приборов в конденсатопровод и конденсационный бак устанавливают конденсатоотводчики 10 или подпорные шайбы, которые пропускают конденсат и задерживают пар.

Рис.9.3. Схема горизонтальной однотрубной проточной разомкнутой системы парового отопления низкого давления с перекачкой конденсата.

1 – котел, 2 – насос для перекачки конденсата, 3 – конденсатный бак

Рис.9.4 Схема системы парового отопления высокого давления с верхним распределением пара.

Паровые системы теплоснабжения — классификация, разновидности схем, достоинства и недостатки, область применения, схемы использования конденсата.

Как и водяные паровые системы теплоснабжения бывают однотрубными., двухтрубными и многотрубными (рис. 2.14).

В однотрубной паровой системе (рис. 2.14, а) конденсат пара не возвращается от потребителей тепла к .источнику, а используется на горячее водоснабжение и технологические нужды или выбрасывается в дренаж. Такие системы мало экономичны и применяются при небольших расходах пара.

Двухтрубные паровые системы с возвратом конденсата к источнику тепла (рис. 2.14,б) имеют наибольшее распространение на практике. Конденсат от отдельных местных систем теплопотребления собирается в общий бак, расположенный в тепловом пункте, а затем насосом перекачивается к источнику тепла. Конденсат пара является ценным продуктом: он не содержит солей жесткости и растворенных агрессивных, газов и позволяет сохранить до 15 % содержащегося в паре тепла. Приготовление новых порций питательной воды для паровых котлов обычно требует значительных затрат, превышающих затраты на возврат конденсата. Вопрос о целесообразности возврата конденсата к источнику тепла решается в каждом конкретном случае на основании технико-экономических расчетов.

Многотрубные паровые системы (рие. 2.14, в) применяются на промышленных площадках при получении пара от ТЭЦ и в случае, если технология производства требует пара разных давлений. Затраты на сооружение отдельных паропроводов для пара разных давлений оказываются меньше, чем стоимость перерасхода топлива на ТЭЦ при отпуске пара только одного, наиболее высокого давления и последующего редуцирования его у абонентов, нуждающихся в паре более низкого давления. Возврат конденсата в трехтрубных системах производится по одному общему конденсатопроводу. В ряде случаев двойные паропроводы прокладываются и при одинаковом давлении в них пара в целях надежного и бесперебойного снабжения паром потребителей. Число паропроводов может быть и больше двух, например при резервировании подачи с ТЭЦ пара разных давлений или при целесообразности подачи с ТЭЦ пара трех разных давлений.

Рис. 2.14. Принципиальные схемы паровых систем теплоснабжения

а — однотрубной без возврата конденсата; б — двухтрубной с возвратам конденсата, в — трехтрубной с возвратом конденсата, 1 — источник тепла, 2 — паропровод; 3 — абонентский ввод; 4- калорифер вентиляции; 5 — теплообменник местной системы отопления; 6 — теплообменник местной системы горячего водоснабжения; 7 — технологический аппарат; 8 — конденсатоотводчик; 9 — дренаж; 10 — бак сбора конденсата; 11 — конденсатный насос; 12-обратный клапан; 13 — конденсатопровод

На крупных промышленных узлах, объединяющих несколько предприятий, сооружаются комплексные водяные и паровые системы с подачей пара на технологию и воды на нужды отопления и вентиляции.

На абонентских вводах систем кроме устройств, обеспечивающих передачу тепла в местные системы теплопотребления, большое значение имеет также система сбора конденсата и возврата его к источнику тепла.

Поступающий на абонентский ввод пар обычно попадает в распределительную гребенку, откуда непосредственно или через, редукционный клапан (автомат давления «после себя») направляется к теплоиспользующим аппаратам.

Схемы сбора конденсата бывают открытыми и закрытыми. Наиболее простая открытая схема сбора конденсата представлена на рис. 2.15. По этой схеме конденсат от теплоиспользующего аппарата 2 проходит конденсатоотводчик 3, т. е. прибор, пропускающий жидкость и не пропускающий пара, и попадает в бак сбора конденсата 4, который через особую трубу 1 сообщается с атмосферой. Из бака конденсат насосом 5 перекачивается к источнику тепла или в случае однотрубной системы направляется на использование потребителем.

Рис. 2.15. Открытая схема сбора конденсата

1 — паропровод; 2 — теплоиспользующий аппарат; 3 — конденсатоотводчик; 4 — бак сбора конденсата; 5 — насос; 6— обратный клапан; 7 — атмосферная труба

Недостатками открытой схемы сбора конденсата являются:

а) опасность поглощения конденсатом кислорода воздуха, что вызывает коррозию конденсатопроводов;

б) потери в атмосферу пара вторичного вскипания и уходящего с паром тепла.

Открытые схемы сбора конденсата применяются редко — лишь при количестве конденсата менее 10 3 кг/ч и расстоянии до источника менее 500 м (СНиП II-36-73).

Наибольшее распространение на практике имеют закрытые схемы сбора конденсата (рис. 2.17).

Рис. 2.17. Закрытые схемы сбора конденсата

а — со вскипанием конденсата; б — с охладителем конденсата; 1 — паропровод; 2 — теплоиспользующий аппарат; 3 — конденсатоотводчик; 4 — конденсатопровод; 5 — бак сбора конденсата; 6 — водомерное стекло; 7 — конденсатный насос; 8 — обратный клапан; 9, 11 — регуляторы давления «до себя»; 10 — трубопровод пара вторичного вскипания; 12 — регулятор температуры; 13 — пароводяной теплообменник; 14 — водопровод; 15 — горячая вода; 16 — гидравлический затвор; 17 — охладитель конденсата; 18 — охлажденный конденсат

По схеме а конденсат от теплоиспользующего аппарата 2, пройдя конденсатоотводчик 3, попадает в закрытый бак сбора конденсата 5, в котором поддерживается избыточное (по отношению к атмосфере) давление. Если этот бак расположен рядом с помещениями с пребыванием людей, то по правилам котлонадзора давление в баке не должно превышать 0,12 МПа. При расположении бака в отдельно стоящем помещении избыточное давление в нем может быть больше. При попадании в этот бак высокотемпературного конденсата с t > 104°C конденсат вскипает и образует вторичный пар, который может быть использован для разных целей, в том числе и для приготовления воды систем горячего водоснабжения. Установленный на подводке к пароводяному теплообменнику автомат давления «до себя» 11 не позволяет давлению в баке становиться меньше заданной величины. Конденсат из теплообменника через петлю вновь возвращается в бак. Для этого теплообменник необходимо располагать несколько выше бака. Поступление конденсата в бак может изменяться в течение отопительного периода и в зависимости от режима работы паропотребляющего оборудования, а следовательно, может изменяться и поступление вторичного пара в пароводяной теплообменник 13. В связи с этим для обеспечения подогрева воды в заданном количестве к теплообменнику через регулятор температуры 12, подводится дополнительно пар от основного паропровода. Удаляется конденсат из бака насосом. При. быстром опорожнении бака и образовании в нем вакуума он может быть раздавлен атмосферным давлением. Во избежание этого к баку через редуктор подводится пар от основного паропровода. Следует подчеркнуть, что поддержание необходимого давления в баке в основном зависит от способности пароводяного подогревателя конденсировать заданное количество пара. Если пароводяной подогреватель не справляется с этой задачей, то давление в баке может увеличиваться.

По схеме б происходит предварительное охлаждение конденсата водой, идущей на цели горячего водоснабжения.

При закрытых схемах сбора конденсата последний не поглощает кислорода воздуха; отсутствуют также непроизводительные потери конденсата и содержащегося в нем тепла. Недостатком закрытых схем является их сложность, а также необходимость четкой увязки количества пара, выделяющегося в баке, с конденсационной способностью пароводяного подогревателя и потреблением нагреваемой в нем воды.

Энергосберегающие системы теплоснабжения, применение мини-ТЭЦ децентрализованные и автономные системы теплоснабжения, их технико-экономические преимущества и перспективы применения.