CC BY
308
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
Повышение эффективности теплоснабжения зданий и сооружений путём замены в ЦТП кожухотрубных теплообменников на пластинчатые
В. И. Краснов,
доцент кафедры “Теплогазоснабжение и вентиляция” Московского государственного открытого университета
В течение многих лет теплоснабжение в районах массовой застройки в Москве осуществляется от ТЭЦ или мощных тепловых станций через центральные тепловые пункты - ЦТП и ИТП. ЦТП - в основном - это отдельно стоящие здания, в которых размещаются: водоводяные нагреватели, тепловые и водомерные узлы; циркуляционные, хозяйственные, противопожарные и отопительные насосы; приборы КИП и автоматики и запорно-регулирующая арматура.
Функции ЦТП и ИТП. Через ЦТП обеспечивается подача тепла группе жилых и культурно-бытовых зданий с общим потреблением 2,32 - 46,5 МВт (от 2 до 40 Гкал/ч), (рис. 1). Тепломеханическая часть таких ЦТП выполняется из объемных агрегатов-блоков:
- блок теплового узла с общим учетом теплоты и кожухотрубные "водонагреватели"
(ВВП по ОСТ 34-588-86) для горячего водоснабжения. Размеры агрегата 6,4х3,2х2,8, м.
Вес 11 т;
- блок водомерного узла с пожарными и хозяйственными насосами; размеры блока 7,6х3,3х3,0 м. Вес - 12,5 т;
- блок циркуляционных насосов, обеспечивающих циркуляцию воды в системах горячего водоснабжения. Размеры блока - 2,9х1,86х2,3 м.
Вес - 9 т;
- блок смесительно-повысительных насосов отопления. Размеры агрегата - 4,3х2,8х2,7 м.
Вес - 5,5 т.
При присоединении систем отопления к тепловым сетям по независимой схеме в 2 ЦТП
также устанавливается блок кожухотрубного нагревателя по ОСТ 34-588-86 для систем отопления с двумя циркуляционными и подпиточными насосами. Размер агрегата 5,2х2,6х2,7 м. Вес - 8,6 т.
Также водоподогеватели выпускают с длиной латунных трубок 2000 и 4000 мм, d=16х1 мм. При применении двух водонагреателей пропуск подогревательной воды идёт по трубкам, а греющей воды-теплоносителя - по межтрубному пространству, при этом линейные удлинения корпуса и трубок выравниваются и установка специальных компенсаторов не требуется.
Рис. 1. Сравнительные характеристики по занимаемой площади
И8ИИЙИИИИЙ
= 10
Энергобезопасность в документах и фактах
В последние годы функции ЦТП расширились. В ЦТП стали размещать не только тепломеханическое и водопроводное оборудование, но и электротехническое и низковольтное оборудование, с проведением диспетчеризации превратив его в энергетический центр микрорайона. Такие ЦТП до сих пор являются основным элементом системы теплоснабжения зданий и сооружений. Однако такое тепломеханическое оборудование имеет ряд недостатков.
Латунные трубки трубных ВВП в системе ГВС подвержены интенсивному обрастанию солями жесткости, что снижает эффективность их работы и требует значительных эксплуатационных расходов. Поверхность их теплообмена из латунных трубок, концы которых завальцованы в трубных фланцах, приваренных к корпусам, значительно сокращается, возрастают гидравлические сопротивления. Они плохо поддаются чистке, замена поврежденных трубок затруднена, а часто и невозможна, что приводит к снижению в эксплуатации проектной тепловой эффективности. Для последовательного соединения таких трубных секций применяют специальные соединительные калачи, через поверхность которых часть теплоты уходит в окружающую среду. Там высока и возможность внутренних пересечек и смешения теплоносителей. Кожухотрубные ВВП имеют, как сказано выше, значительные габариты и вес. При этом ВВП отличаются невысоким КПД, их трудно подбирать под индивидуальные особенности теплового пункта.
По сравнению с традиционными кожухотрубными водонагревателями пластинчатые водонагреватели имеют целый ряд преимуществ (рис. 2). Пластинчатые теплообменники занимают в 3 раза меньшую площадь и в несколько раз легче, чем кожухотрубные. Из-за размеров и веса кожухотрубные теплообменники трудно транспортировать и монтировать, а пластинчатые водонагреватели лишены этих недостатков. Экономия затрат начинается ещё до того, как пластинчатые водонагреватели начнут работать.
Коэффициент теплопередачи в пластинчатых теплообменниках в 3-4 раза больше, чем в кожухотрубных, благодаря специальному гофрированному профилю проточной части пластины, обеспечивающему высокую степень турбулизации потоков теплоносителей. Соответственно в 3-4 раза поверхность пластинчатых теплообменников меньше, чем кожухотрубных. Пластинчатые теплообменники имеют малую металлоемкость, очень компактны и их можно установить в небольших помещениях. В отличие от кожухотрубных они легче разбираются и быстро чистятся. При этом не требуется демонтаж подводящих трубопроводов. Пластинчатые теплообменники набираются из отдельных пластин. Это обстоятельство в сочетании с оптимально выбранным типом пластин позволяет точно, без лишнего запаса выбрать теплопередающую поверхность теплообменника.
При необходимости в пластинчатом теплообменнике можно легко и быстро заменить пластину или прокладку, если со временем возросла тепловая нагрузка.
Компактность пластинчатых теплообменников позволяет значительно уменьшить строительные объемы или отказаться от нового строительства и разместить их на существующих площадях.
Выполнение профилактических и ремонтных работ пластинчатых теплообменников обеспечивается в пределах его рамы и одного метра свободного пространства по сторонам от рамы. Простота устройства теплообменника не требует специально подготовленного персонала для профилактического и технического обслуживания. Такое оборудование за счет минимизации потоков теплоносителя и тепловых потерь позволяет повышать эффективность энергосбережения.
Поэтому пластинчатые теплообменники широко внедряются в систему централизованного теплоснабжения.
Рис.2. Схема движения теплоносителей, распределение потока по каналу
Опыт проектирования и монтажа ЦТП с пластинчатыми теплообменниками “Альфа-Ловаль” (Россия), производимыми в Московской области, показал, что проект присоединения должен быть разработан в соответствии со СНиП 2.04.07-86, с "Технологическими правилами на проектирование, строительство и приемку в эксплуатацию разводящих сетей и абонентских вводов в г. Москве", сводом правил по проектированию и строительству "Проектирование тепловых пунктов" Сп 41-101-95 (м. ГУП ЦПП 1997).
Так как ЦТП - это центр подключения систем тепловодоснабжения микрорайона к распределительным сетям городских систем теплоснабжения и водоснабжения, проектирование и монтаж этого инженерного объекта должны осуществлять организации, имеющие опыт проектирования и монтажа инженерных сооружений.
При этом необходимо учитывать, что у разборных пластинчатых ВВП ЦО и ГВС фирмы "Альфа-Ло-валь" потери по греющей и нагреваемой стороне не должны превышать 2 м вод. ст. на каждой ступени теплообменника. До и после ВП на магистралях подачи и отвода греющего и нагреваемого теплоносителя должны быть врезки под манометры и термометры.
При расчете теплообменника на нагрузку вводить коэффициент 1,15. В расчете необходимо предусматривать запас по поверхности нагрева 10%. При монтаже следует предусматривать съемные части трубопроводов перед теплообменником для присоединения установки для химической промывки.
Для увеличения эксплуатационного ресурса следует предусматривать запас пластин по болту для "донавешивания" (не менее 7 шт.) с комплектом резиновых уплотнителей.
Рекомендуется применять исполнительные механизмы для ГВС и ЦО фирмы "Danfoss", "Аргонавт", насосы марки КМ Щелковского завода "Эна" или импортного производства. Насосы ХВС обязательно предусматривать с преобразователями частоты марки "Ресурс".
Для подвальных ЦТП необходимо предусматривать насосы малошумного исполнения. Во встроенных тепловых пунктах и ЦТП устанавливаемые насосы следует снабжать вибровставками; на трубопроводах на вводе и выходе у насосов необходимо предусмотреть гильзы под манометры; рама под насос должна исключать передачу шума и вибрации. Магнитные фильтры должны иметь врезки до и после фильтра. Рекомендуется устанавливать шаровые краны стальные импортные.
Дисковые поворотные затворы обычно используются только для регулирования режимов направлений или обвязки КЗР.
Узел учета расхода тепловой энергии устанавливают, как правило, на вводе в тепловой пункт. При независимой схеме присоединения систем отопления необходимо заводить на вычислитель показания водомера подпитки. Наиболее популярна марка водомера типа ВСТ ^=20 - 32 мм). Для обвязки теплообменников и оборудования предусматривают бесшовные трубы согласно ГОСТ 8732-91 с толщиной стенки не менее 4,5 мм. В контуре первичного теплоносителя не следует применять оцинкованные
трубы. По трубопроводу холодного водоснабжения при монтаже водомера в зданиях следует предусмотреть отключающие задвижки в ЦТП на расстоянии 2 м от стены с фланца, который является границей ответственности абонента и района.
Насосы холодного водоснабжения размещают в одном помещении с оборудованием. При независимой схеме подключения теплообменников необходимо предусмотреть водомер на подпитку с электронным выходом ВСТ (для подключения к системе диспетчеризации) марки ВСТГ.
При необходимости при зависимой схеме предусматривают регулятор подпора, обеспечивающий необходимое давление теплоносителя в системе отопления.
Строительными нормами допускается устанавливать в помещении ЦТП расширительные баки мембранного типа присоединении не более 3-х строений. При присоединении более 3-х строений расширительный бак устанавливают в здании. При наличии в ЦТП нескольких ответвлений к зданиям предусматривают регулирующие поворотные заслонки на обратной линии для регулирования параметров ЦО и ГВС. Для выполнения строительно-монтажных работ на оборудовании в обязательном порядке предусматривают электроталь и кран-балку в отдельно стоящих крупных ЦТП.
Целесообразно отсекающие задвижки в ЦТП располагать не более 2 м от стены и не выше 1,5 м от пола. Необходимо также предусматривать дренаж.
При производстве вышеуказанных и других работ должны выполняться требования СП 41-101-95 "Проектирование тепловых пунктов", СНиП Ш-4-85 "Техника безопасности в строительстве", СНиП 41-02-2003 "Тепловые сети", СНиП 3.05.01-85 "Внутренние сантехнические работы", а также требования противопожарных и сантехнических правил. Для того чтобы установленные в ЦТП, ИТП, РТП пластинчатые теплообменники полностью были удовлетворяющими режимам его работы, они должны быть правильно рассчитаны с учетом особенностей схем теплоснабжения в России. От расчета пластинчатых теплообменников, их сборки, проектирования тепловых пунктов с их установкой, монтажных и наладочных работ, эксплуатации, а также сервисного обслуживания теплообменников зависит дальнейшая надежная работа тепловых пунктов.
В настоящее время на заданную тепловую производительность поставляются фирмами-изготовите-лями комплектные модульные тепловые пункты. Они включают всё необходимое оборудование: водоводяные и пластинчатые теплообменники, циркуляционные насосы, запорно-регулирующую арматуру, приборы КИП и автоматики, тепловые счетчики. Модульность конструкции ИТП (ЦТП) позволяет осуществлять быстрый и качественный монтаж в здании.
Для обеспечения ответственности за выполненную работу заказчику имеет смысл работать с одной организацией, которая решает все перечисленные задачи в комплексе.
ииятеиииии
= 12
Энергобезопасность в документах и фактах
-О-
ИИЯИЙИИИИЙ
