Центральный тепловой пункт закрытой системы теплоснабжения
Владельцы патента RU 2641489:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Забайкальский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ЗабГУ") (RU)
Изобретение относится к области теплоснабжения и может быть использовано в центральных тепловых пунктах (ЦТП) закрытой системы теплоснабжения, переводимых на пониженный температурный график, для подготовки горячей воды. Сущность изобретения заключается в том, что ЦТП содержит параллельно подключенные по нагреваемой среде подогреватели первой и второй ступени, подключенные к тепловой сети по греющей среде, трубопровод холодной воды, трубопровод горячей воды, трубопровод циркуляции горячей воды, циркуляционный насос, смесительную камеру и бак-аккумулятор, при этом выход подогревателя второй ступени и выход подогревателя первой ступени соединены с трубопроводом циркуляции горячей воды для интенсификации теплообмена в подогревателях. Смесительная камера соединена с трубопроводом холодной воды, входом подогревателя первой ступени и с трубопроводом циркуляции горячей воды. Бак-аккумулятор также соединен с трубопроводом циркуляции горячей воды и установлен перед циркуляционным насосом по ходу движения воды. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества и надежности ГВС при переводе ЦТП на пониженный температурный график, с сохранением основного оборудования без изменений. 1 ил.
Изобретение относится к области теплоснабжения и может быть использовано в центральных тепловых пунктах (ЦТП) закрытой системы теплоснабжения, переводимых на пониженный температурный график, для подготовки горячей воды.
Технически близким к заявленному изобретению является стандартный ЦТП закрытой системы теплоснабжения, содержащий подогреватели первой и второй ступени, подключенные к тепловой сети по греющей среде, трубопровод холодной воды, трубопровод горячей воды, трубопровод циркуляции горячей воды и циркуляционный насос (СП 41-101-95 «Своды правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловых пунктов», рис. 8).
Недостатком известного ЦТП является низкое качество горячего водоснабжения (ГВС) при сниженном температурном графике в системе теплоснабжения. Снижение температурного графика характеризуется снижением температуры греющего теплоносителя и снижением качества ГВС от ЦТП, так как теплообменные аппараты ЦТП, рассчитанные на высокие параметры теплоносителя, не позволяют подготовить потребителю горячую воду требуемой температуры при измененных условиях. В данном случае, для восстановления качества ГВС, требуется замена основного оборудования. Также стандартная схема имеет низкую надежность из-за того, что вывод из строя одного из подогревателей ведет к остановке всего оборудования ЦТП.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества и надежности ГВС при переводе ЦТП на пониженный температурный график, с сохранением основного оборудования без изменений.
Результат достигается тем, что центральный тепловой пункт закрытой системы теплоснабжения, содержащий подогреватели первой и второй ступени, подключенные к тепловой сети по греющей среде, трубопровод холодной воды, трубопровод горячей воды, трубопровод циркуляции горячей воды и циркуляционный насос, согласно изобретению снабжен смесительной камерой и баком-аккумулятором, при этом смесительная камера, выход подогревателя второй ступени, выход подогревателя первой ступени и бак-аккумулятор последовательно соединены с трубопроводом циркуляции горячей воды, который установлен перед циркуляционным насосом по ходу движения воды, смесительная камера соединена с трубопроводом холодной воды и входом подогревателя первой ступени, подогреватели первой и второй ступени подключены параллельно по нагреваемой среде.
Наличие циркуляционных линий, соединяющих выходы подогревателей с трубопроводом циркуляции горячей воды и бака-аккумулятора, в предлагаемом изобретении, позволяет сохранить установленные подогреватели с достижением требуемой температуры ГВС, при снижении температуры греющего теплоносителя, и добиться повышения надежности работы ЦТП. Контуры циркуляции дают возможность интенсифицировать теплообмен в подогревателях за счет увеличения расхода через них, сохраняя нагретую воду для ГВС внутри контуров, находящихся в ЦТП и обладающих меньшими тепловыми потерями, чем основной контур ГВС. Кроме этого, циркуляционные линии позволяют секционировать схему ЦТП и осуществлять подачу горячей воды потребителю при выходе из строя одного из подогревателей. Бак-аккумулятор, подключенный в схему независимо от трубопровода холодной воды, позволяет сократить поступление холодной воды в схему в часы максимального водоразбора ГВС, компенсируя подпитку горячей водой из бака, что также позволяет поддерживать температуру ГВС на должном уровне и сохранять работоспособность ЦТП при кратковременных проблемах с подачей холодной воды. К тому же, подключение бака-аккумулятора независимо от трубопровода холодной воды дает возможность вывода его в ремонт без остановки работы ЦТП, что дополнительно повышает надежность схемы.
На чертеже изображена принципиальная схема ЦТП, где: 1 - подогреватель первой ступени, 2 - подогреватель второй ступени, 3 - смесительная камера, 4 - бак-аккумулятор, 5 - циркуляционный насос, 6-20 - запорная арматура, 21-23 - регулятор расхода, 24 - регулятор давления, 25 - регулятор температуры, Т1 - трубопровод горячей воды, Т2 - трубопровод циркуляции горячей воды, Т3 - трубопровод циркуляции подогревателя первой ступени, Т4 - трубопровод циркуляции подогревателя второй ступени, ХВ - трубопровод холодной воды.
Центральный тепловой пункт закрытой системы теплоснабжения работает следующим образом. В предпусковом режиме, после заполнения системы, при закрытой запорной арматуре 6, 7, 10, 12, 16, 19 и открытой запорной арматуре 8, 9, 11, 13, 14, 15, 17, 18, 20 производится пуск циркуляционного насоса 5. В данном случае, при помощи циркуляционного насоса 5, вода проходит подогреватель второй ступени 2, затем подогреватель первой ступени 1, проходит смесительную камеру 3, после чего поступает в трубопровод циркуляции горячей воды Т2 и возвращается на всас насоса 5. Предпусковой режим позволяет разогреть воду внутри контуров ЦТП. После разогрева воды открывается запорная арматура 12 и производится заполнение бака-аккумулятора 4 горячей водой, с подпиткой контура ЦТП холодной водой из трубопровода холодной воды ХВ через смесительную камеру 3. Контроль заполнения осуществляется регулятором давления 24, установленным на патрубке бака-аккумулятора.
После заполнения бака-аккумулятора 4 ЦТП готов к работе по двум рабочим режимам.
Первый рабочий режим актуален для летнего периода, когда в работе остается только подогреватель первой ступени 1. В данном режиме закрывается запорная арматура 11, 15, 19 и открывается запорная арматура 6-10, 12-14, 16-18, 20. При помощи циркуляционного насоса 5 вода проходит запорную арматуру 10, после чего поток разделяется на два направления. Часть потока направляется в смесительную камеру 3, где смешивается с подпиточной холодной водой, далее вода поступает в трубопровод циркуляции горячей воды, смешивается с потоком циркуляционной воды, возвращаемой от потребителя, и направляется на всас циркуляционного насоса 5. Другая часть потока проходит подогреватель первой ступени 1, далее также разделяется на два потока с высокой температурой. Один из потоков с высокой температурой направляется в трубопровод горячей воды Т1 и уходит потребителю. Другой поток с высокой температурой по трубопроводу циркуляции подогревателя первой ступени Т3 направляется в трубопровод циркуляции горячей воды Т2 и, смешиваясь с основным потоком циркуляции, попадает на всас насоса 5, тем самым позволяя увеличить расход через подогреватель 1 и интенсифицировать теплообмен. Регулятор расхода 23 на трубопроводе Т3 позволяет регулировать расход через трубопровод Т3, с целью предотвращения развития критических скоростей в системе и поддержания нужного давления для потребителей. Регулятор расхода 22, установленный на трубопроводе холодной воды ХВ, позволяет установить среднее значение расхода подпитки для сокращения подмеса холодной воды в контур ЦТП. При превышении расхода горячей воды выше установленного регулятором 22 дополнительная подпитка будет осуществлена горячей водой из бака-аккумулятора 4 за счет снижения давления в системе, после прохождения максимума водоразбора с повышением давления в системе, произойдет заполнение бака-аккумулятора 4.
Второй рабочий режим актуален для зимнего периода, когда в работе находятся оба подогревателя 1 и 2. Работа ЦТП осуществляется при открытии всей запорной арматуры. Вода, при помощи насоса 5, подается в подогреватели 1 и 2. Перед подогревателями поток воды разделяется на две части, одна часть поступает в подогреватель первой ступени 1. Процесс прохождения воды через первую ступень аналогичен процессу, описанному для летнего режима, включая отделение потока в смесительную камеру 3. Другая часть потока направляется в подогреватель второй ступени 2, после прохождения которого часть нагретой воды отводится через трубопровод циркуляции подогревателя второй ступени Т4 в трубопровод Т2, где смешивается с потоком циркуляционной воды, возвращаемой от потребителя и идущей на всас насоса 5, также позволяя увеличить расход через подогреватель 2 и интенсифицировать теплообмен. Оставшаяся часть горячей воды смешивается с потоком горячей воды от подогревателя первой ступени 1. После этого объединенный поток горячей воды подается потребителю. Регулятор расхода 21 выполняет схожую с регулятором 24 функцию предотвращения развития критических скоростей. Бак-аккумулятор 4 в данном режиме работает аналогично летнему режиму.
В предложенной схеме ЦТП подогреватели взаимозаменяемы и отключение одного из них приводит к переводу другого на летний режим работы. Также имеется возможность отключения бака-аккумулятора без остановки работы ЦТП, при условии корректировки расхода через регулятор 22.
Схема ЦТП была применена при реконструкции стандартной схемы ЦТП поселка Читаавиа, расположенного в Забайкальском крае. В связи с изменением температурного графика на котельной с расчетных 150/70 до 95/70 произошло снижение температуры горячей воды от ЦТП с необходимых 60° до 48-51°. Реконструкция схемы с организацией циркуляционных контуров и использованием двух баков-аккумуляторов, суммарным объемом 600 м3, позволила интенсифицировать теплообмен в подогревателях со значительным сокращением холодной подпитки системы. В ходе эксплуатации предложенной схемы удалось повысить температуру горячей воды до 56-59°, сохранив при этом основное оборудование ЦТП без изменений. При этом удалось дополнительно увеличить качество ГВС за счет исключения остановок ЦТП по причине выхода из строя какого-либо оборудования. Эксплуатация схемы ведется с 2010 года с получением стабильных результатов.
Таким образом, интенсификация теплообмена в подогревателях за счет организации циркуляционных контуров, с возможностью секционирования подогревателей, и использование бака-аккумулятора, подключенного независимо от трубопровода холодной воды, позволяет значительно повысить качество и надежность горячего водоснабжения от ЦТП при его переводе на пониженный температурный график.
Центральный тепловой пункт закрытой системы теплоснабжения, содержащий подогреватели первой и второй ступени, подключенные к тепловой сети по греющей среде, трубопровод холодной воды, трубопровод горячей воды, трубопровод циркуляции горячей воды и циркуляционный насос, отличающийся тем, что он снабжен смесительной камерой и баком-аккумулятором, при этом смесительная камера, выход подогревателя второй ступени, выход подогревателя первой ступени и бак-аккумулятор последовательно соединены с трубопроводом циркуляции горячей воды, который установлен перед циркуляционным насосом по ходу движения воды, смесительная камера соединена с трубопроводом холодной воды и входом подогревателя первой ступени, подогреватели первой и второй ступени подключены параллельно по нагреваемой среде.
