Тепловые сети

Тепловая сеть– это совокупность трубопроводов и устройств, обеспе-

чивающих по­средством теплоносителя (горячей воды или пара) транспортировку теплоты от источника теплоснабжения к потребителям.

Конструкционно тепловая сеть включает трубопроводы с теплоизоляцией и компенсаторами, устройства для укладки и закрепления трубопроводов, а так же запорную или регулирующую арматуру.

Выбор теплоносителя определяется анализом его положительных и отрицательных свойств. Основные преимущества водяной системы теплоснабжения: высокая аккумулирующая способность воды; возможность транспортировки на большие расстояния; по сравнению с паром меньшие потери тепла при транспортировке; возможность регулирования тепловой нагрузки путем изменения температуры или гидравлического режима. Основной недостаток водяных систем – это большой расход энергии на перемещение теплоносителя в системе. Кроме того, использование воды в качестве теплоносителя, возникает необходимость в специальной ее подготовке. При подготовке в ней нормируются показатели карбонатной жесткости, содержание кислорода, содержание железа и pH. Водяные тепловые сети обычно применяются для удовлетворения отопительно – вентиляционной нагрузки, нагрузки горячего водоснабжения и технологической нагрузки малого потенциала (температура ниже 100 0 С).

Преимущества пара как теплоносителя следующие: малые потери энергии при движении в каналах; интенсивная теплоотдача при конденсации в тепловых приборах; в высокопотенциальных технологических нагрузках пар можно использовать с высокими температурой и давлением. Недостаток: эксплуатация паровых систем теплоснабжения требует соблюдения особых мер безопасности.

Схема тепловой сети определяется следующими факторами: размеще­нием источника теплоснабжения по отношению к району теплового потреб­ления, характером тепловой нагрузки потребителей, видом теплоносителя и принципом его использования.

Тепловые сети подразделяются на:

магистральные,прокладываемые по главным направлениям объектов теплопотребления;

распределительные,которые расположены между магистральными тепловыми сетями и узлами ответвления;

ответвления тепловых сетей к отдельным потребителям (зданиям).

Схемы тепловых сетей применяют, как правило, лучевые, рис. 5.1. От ТЭЦ или котельной 4 по лучевым магистралям 1 теплоноситель поступает к потребителю теплоты 2. С целью резервного обеспечения теплотой потре бителей лучевые магистрали соединяются перемычками 3.

Радиус действия водяных сетей теплоснабжения достигает

12 км. При небольших протяженностях магистралей, что характерно для сельских тепловых сетей, применяют радиальную схему с постоянным уменьшением диаметра труб по мере удаления от источника теплоснабжения.

Укладка тепловых сетей может быть надземной (воздушной) и подземной.

Надземная укладка труб (на

отдельно стоящих мачтах или эстакадах, на бетонных блоках и применяется на территориях предприятий, при сооружении тепловых сетей вне черты города при пересечении оврагов и т.д.

В сельских населенных пунктах наземная прокладка может быть на низких опорах и опорах средней высоты. Этот способ при- меним при температуре тепло-

носителя не более 115 0 С. Подземная прокладка наиболее распространена. Различают канальную и бесканальную прокладку. На рис. 5.2 изображена канальная прокладка. При канальной прокладке, изоляционная конст­рукция трубопроводов разгружена от внешних нагрузок засыпки. При беска­нальной прокладке (см. рис. 5.3) трубопроводы 2 укладывают на опоры 3 (гравийные

или песчаные подушки, деревян- ные бруски и другое).

Засыпка 1, в качестве которой используют: гравий, крупнозернистый песок, фрезерный торф, керамзит и т.п., служит защитой от внешних повреждений и одновременно снижает теплопотери. При канальной прокладке температура теплоносителя может достигать 180 °С. Для тепловых сетей, чаще всего используют стальные трубы диаметром от 25 до 400 мм. С целью предотвращения разрушения металлических труб вследствие температурной деформации по длине всего трубопровода через определенные расстояния устанавливаются к о м п е н с а т о р ы.

Различные конструктивные выполнения компенсаторов приведены на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Компенсаторы:

а – П-образный; б – лирообразный; в – сальниковый; г – линзовый

Компенсаторы вида а ( П-образный) и б (лирообразный) называют радиальными. В них изменение длины трубы компенсируется деформацией материала в изгибах. В сальниковых компенсаторах в возможно скольжение трубы в трубе. Втаких компенсаторах возникает потребность в надежной конструкции уплотнения. Компенсатор г – линзового типа выбирает изменение длины за счет пружинящего действия линз. Большие перспективы у с и л ь ф о н н ы х компенсаторов. Сильфон – тонкостенная гофрированная оболочка, позволяющая воспринимать различные перемещения в осевом, поперечном и угловом направлениях, снижать уровень вибраций и компенсировать несоосность.

Трубы укладываются на специальные опора двух типов: свободные и неподвижные. Свободные опоры обеспечивают перемещение труб при температурных деформациях. Неподвижные опоры фиксируют положение труб на определенных участках. Расстояние между неподвижными опорами зависит от диаметра трубы, так, например, при D = 100 мм L= 65 м; при D = 200 мм L = 95 м. Между неподвижных опор под трубы с компенсаторами устанавливают 2…3 подвижных опоры.

В настоящее время вместо металлических труб, требующих серьезной защиты от коррозии, начали широко внедряться пластиковые трубы. Промышленность многих стран выпускает большой ассортимент труб из поли-мерных материалов (полипропилена, полиолефена); труб металлопластиковых; труб, изготовленных намоткой нити из графита, базальта, стекла.

На магистральных и распределительных тепловых сетях укладывают трубы с теплоизоляцией, нанесенной индустриальным способом. Для теплоизоляции пластиковых труб предпочтительнее использовать полимеризующиеся материалы: пенополиуретан, пенополистерол и др. Для металлических труб используют битумоперлитовую или фенольнопоропластовую изоляцию.

5.2. Тепловые пункты

Тепловой пункт – это комплекс устройств, расположенных в обособленном помещении, состоящих из теплообменных аппаратов и элементов теплотехнического оборудования.

Тепловые пункты обеспечивают присоединения теплопотребляющих объектов к тепловой сети. Основной задачей ТП является:

– трансформация тепловой энергии;

– распределение теплоносителя по системам теплопотребления;

– контроль и регулирование параметров теплоносителя;

– учета расходов теплоносителей и теплоты;

– отключение систем теплопотребления;

– защита систем теплопотребления от аварийного повышения параметров теплоносителя.

Тепловые пункты подразделяются по наличию тепловых сетей после них на: центральные тепловые пункты (ЦТП) и индивидуальные тепловые пункты (ИТП). К ЦТП присоединяются два и более объекта теплопотребления. ИТП подсоединяет тепловую сеть к одному объекту или его части. По размещению тепловые пункты могут быть отдельно стоящие, пристроенные к зданиям и сооружениям и встроенные в здания и сооружения.

На рис. 5.5 приведена типичная схема систем ИТП, обеспечивающего отопление и горячее водоснабжение отдельного объекта.

Из тепловой сети к запорным кранам теплового пункта подведены две трубы: п о д а ю щ а я (поступает высокотемпературный теплоноситель) и

о б р а т н а я (отводится охлажденный теплоноситель). Параметры теплоносителя в подающем трубопроводе: для воды (давление до 2,5 МПа, температура – не выше 200 0 С), для пара (р t 0 C). Внутри теплового пункта установлены как минимум два теплообменных аппарата рекуперативного типа (кожухотрубные или пластинчатые). Один обеспечивает трансформацию теплоты в систему отопления объекта, другой – в систему горячего водоснабжения. Как в ту, так и в другую системы перед теплообменниками вмонтированы приборы контроля и регулирования параметров и подачи теплоносителя, что позволяет вести автоматический учет потребляемой теплоты. Для системы отопления вода в теплообменнике нагревается максимум до 95 0 С и циркуляционным насосом прокачивается через нагревательные приборы. Циркуляционные насосы (один рабочий, другой резервный) устанавливаются на обратном трубопроводе. Для горячего водоснаб-

жения вода, прокачиваемая через теплообменник циркуляционным насосом, нагревается до 60 0 С и подается потребителю. Расход воды компенсируется в теплообменник из системы холодного водоснабжения. Для учета теплоты, затраченной на нагрев воды, и ее расхода устанавливаются соответствующие датчики и регистрирующие приборы.

Дата добавления: 2015-08-04 ; просмотров: 18478 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Виды труб для теплосетей

Тепловые сети представляют собой систему трубопроводов, главным назначением которой выступает доставка теплоносителя от производителя тепла к конечному потребителю. В качестве генератора тепла могут выступать котельные, индивидуальные тепловые пункты, ТЭС, ТЭЦ и т.д.

Долговечность и минимальные потери тепла являются основными параметрами эксплуатации тепловых сетей, за реализацию которых отвечают грамотное проектирование и правильный монтаж. Также надежность всех видов теплотрасс зависит от вида используемых труб, оптимальный выбор которых зависит от множества факторов.

Виды теплосетей и их классификация

По основному виду теплоносителя все теплосети подразделяются на паровые и водяные, а по способу прокладки — на надземные и подземные. Подземные теплотрассы используются преимущественно в городской черте, а их надземный аналог — за пределами населенных пунктов или внутри промышленной застройки.

При монтаже подземных теплотрасс также различают канальный и бесканальный метод укладки. При канальном монтаже, трубопроводы укладываются в предварительно подготовленные желоба или лотки, а при бесканальном — прямо в грунт. Трубы при этом предварительно изолируются утеплителем.

По своему функциональному назначению теплосети подразделяются на:

• магистральные трубопроводы выполняют доставку теплоносителя от централизованных источников тепла к распределительным узлам;

• распределительные сети обеспечивают транспорт теплоносителя от распределительных узлов (котельные, ИТП) к конечному потребителю.

Классификация тепловых сетей на централизованные и децентрализованные зависит от первичного источника тепла, в качестве которого выступают либо крупные поставщики тепла — ТЭЦ, ТЭС и т.д., либо небольшие автономные котельные на муниципальных или коммерческих объектах.

Основные требования к трубопроводам теплосетей

К трубопроводов для вех видов теплотрасс любого назначения и функциональности предъявляется ряд требований, основными из которых являются следующие:

повышенный диапазон давления и температур предъявляет высокие требования к механической прочности и герметичности трубопроводов;

трубы для теплотрасс должны иметь высокие показатели теплоизоляции, которые снижают потери тепла при транспортировке теплоносителя;

повышенная стойкость к наружной и внутренней коррозии;

небольшой коэффициент температурной деформации, исключающий повреждение трубопровода при перепадах температуры теплоносителя;

простой и надежный механизм или способ соединения труб между собой.

Трубы для всех видов теплосетей должны быть удобны в хранении и транспортировке, а также должны иметь необходимый набор фитингов и арматуры для простого и качественного монтажа.

Основные виды трубопроводов для тепловых сетей

В практике монтажа и прокладки магистральных и распределительных тепловых сетей присутствует несколько традиционных и современных видов труб, которые полностью отвечают предъявляемым к ним требованиям, доступны на рынке и обладают высокими показателями надежности.

Трубы из углеродистой стали

Стальные трубы по ГОСТ3262-75 имеют хорошие показатели механической прочности, выдерживают повышенные давления и температуры, а их соединение имеет надежный и герметичный характер.

К главным достоинствам трубопроводов из обычной углеродистой стали относятся их низкая цена, доступность, большой ассортимент диаметров и типоразмеров, а также простые и хорошо освоенные методы сварки и монтажа.

Ассортимент водогазопроводных труб включает в себя электросварные, прямошовные, или бесшовные изделия, а также трубу со спиральным швом. Бесшовный вид трубопровода применяется в тех местах, где сварные конструкции не допускаются правилами Госгортехнадзора. Действующие нормативы указаны в актуализированной редакции СНИП 2.04.07 – 86 (Тепловые сети).

Выбор марки стали определяется величиной и характером нагрузок, а диаметр трубы и толщина ее стенки выбираются, исходя из максимальной производительности теплосети и предельного давления в трубопроводе.

Большая масса трубопроводов и их пониженная стойкость к коррозии являются главными недостатками теплосетей из углеродистой стали, при этом их нормативный срок службы составляет 20-25 лет.

Чугунные трубопроводы с шаровидным графитом

Трубопроводы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) рассчитаны на максимальное давление до 1,6 МПа (16 атм) и предельную температуру до 150°С. Скорость коррозии ВЧШГ в 10 раз меньше, чем изделий из углеродистой стали, что обусловлено химическим составом чугуна и сферической формой графитовых включений. Нормативное время безаварийной работы трубопроводов из ВЧШГ составляет от 45 до 50 лет.

Сферическая форма графита, который входит в чугунный сплав, исключает образование трещин в теле трубы, а также повышает пластичность и прочность трубопроводов. Такое решение было разработано после эксплуатации трубопроводов из серого чугуна, в которых графит был представлен в виде хлопьев.

Стойкость к коррозии и высокие показатели механической прочности определяют долговечность всех видов теплотрасс из горячепрессованного чугуна с шаровидным графитом в качестве наполнителя. Дополнительным фактором экономической эффективности чугунных трубопроводов выступают низкие затраты на ремонтно-восстановительные работы.

Из недостатков труб из ВЧШГ необходимо отметить их более высокую стоимость, по сравнению с углеродистой сталью, а также сложный метод сварки и монтажа, который существенно сказывается на стоимости теплотрассы.

Биметаллические трубы с поверхностной плакировкой

Биметаллические трубы изготавливаются по ГОСТ 10885-85 и представляют собой трубы из двухслойной стали, основной слой которой выполнен из низколегированной или углеродистой стали. На эту сталь методом горячего проката нанесен плакирующий слой из коррозионно-стойких сплавов на основе никеля или хрома.

Горячий прокат формирует мелкодисперсную структуру материала и не требует дальнейшей термической обработки. Такая особенность устраняет диффузию углерода и хрома в зоне контакта слоев на стадии изготовления трубы и сохраняет высокие антикоррозионные свойства материала.

Разработка биметалла выполнялась для замены дорогих нержавеющих трубопроводов или обычных труб из углеродистой стали. Увеличение стоимости биметаллических трубопроводов, по сравнению с углеродистой сталью, компенсировалось многократным ростом стойкости к коррозии.

Оцинкованные трубопроводы из углеродистой стали

Цинковое покрытие, как способ увеличения антикоррозийной стойкости углеродистой стали, является наиболее известным и широко применяемым покрытием, эффективность которого доказала практика строительства всех видов теплотрасс .

Цинк на поверхность трубы наносят с помощью химико-термического метода при рабочих температурах от 300 до 500°С. Сам процесс цинкования заключается в диффузионном насыщении цинком поверхности трубы из углеродистой стали. Толщина такого покрытия обычно составляет 43 мкм.

Особенностью эксплуатации оцинкованных трубопроводов для всех видов теплосетей является низкая температура теплоносителя, которая не должна превышать величину 60°С. Связана такая особенность с эффектом электрохимической коррозии, который возникает в оцинкованной трубе с температурой теплоносителя больше 60°С.

Существует несколько методов увеличения коррозионной стойкости трубопроводов из оцинкованной углеродистой стали. Наиболее известными из них являются фосфатирование, пассивирование и легирование цинка добавками из никеля или алюминия, а также метод сверхглубокого цинкования.

Трубопроводы из углеродистой стали с эмалевым покрытием

Покрытия из эмали или стеклоэмали относятся к категории силикатной обработки поверхности трубы из углеродистой стали и повышают срок ее службы в два раза. Немаловажным достоинством таких трубопроводов выступает снижение гидравлического сопротивления покрытой эмалью трубы в 4-5 раз.

Трубопроводы с эмалевым и стеклоэмалевым покрытием имеют целый ряд достоинств и преимуществ, основными из которых выступают следующие факторы:

покрытия из эмали не подвержены старению;

гладкая поверхности снижает сопротивление трубопровода;

высокая химическая стойкость расширяет сферы применения.

Из недостатков такого типа трубопроводов можно отметить повышенную хрупкость покрытия и его небольшую стойкость к ударам или механическим воздействиям.

Для монтажа всех видов теплосетей с эмалевым покрытием трубы из углеродистой стали разработан и выпускается необходимый комплект монтажных соединений и фитингов, которые не снижают общую стойкость к коррозии.

Теплоизолированные трубы Касафлекс

Гибкий теплоизолированный трубопровод Касафлекс представляет собой гофрированную трубу из нержавеющей стали, покрытую слоем изоляции из пенополиуретана с внешней оболочкой из пластика. Такое технологическое решение расширяет температурный диапазон теплоносителя до 160°С и максимальное давление до 1,6 МПа (16 атмосфер).

Отличительной особенностью трубы Касафлекс является ее поставка бухтами или секциями необходимой длины, что качественно снижает расходы на фитинги и монтажные работы. Из других достоинств теплоизолированных труб Касафлекс отметим следующие:

трубопроводы Касафлекс оборудованы гибким сигнальным кабелем, который включается в дистанционную систему оперативного контроля неисправности всех видов теплотрасс;

механическая прочность и гибкость трубопроводов позволяет использовать бесканальный метод прокладки подземных теплотрасс;

физические свойства трубы Касафлекс дают возможность проектирования теплосетей без учета теплового расширения трубопроводов;

пенополиуретановая теплоизоляция снижает потери тепла при транспортировке теплоносителя от его источника до потребителя;

барьерный слой и защитная оболочка из полиэтилена предохраняют слой теплоизоляции от внешних механических нагрузок.

Для качественного и надежного соединения труб Касафлекс между собой и подключения к сетям другого типа разработан и выпускается широкий спектр уплотнителей, фитингов и материалов для изоляции соединений

Заключение

Анализ современных технологических решений для всех видов теплосетей показывает существенное преимущество теплоизолированных трубопроводов из нержавеющей стали Касафлекс перед их традиционными аналогами, а низкие затраты на монтаж, обслуживание и ремонт теплотрасс компенсируют высокую стоимость самой трубы.