Открытые системы теплоснабжения с промышленными котлами – это системы, в которых происходит водоразбор горячей воды для нужд потребителя непосредственно из теплосети.
Водоразбор может быть частичным или полным. Оставшаяся в системе горячая вода используется для отопления и вентиляции. Расход воды в теплосети при этом компенсируется дополнительным количеством воды, подающимся в тепловую сеть.
К основным преимуществам открытой системы теплоснабжения - это ее экономическая выгода.
К недостатками открытой системы теплоснабжения считают невысокое санитарно-гигиеническое качество воды. Отопительные приборы, трубопроводные сети придают воде цветность, запах, образуются различные примеси, бактерии. Для очистки воды в открытой системе применяются различные методы, но их использование снижает экономический эффект.
Закрытые системы теплоснабжения – системы, в которых циркулирующая в трубопроводе вода используется только как теплоноситель, и не забирается из теплосети для обеспечения горячего водоснабжения.
Система в этом случае полностью закрыта от окружающей среды. В закрытой системе возможна незначительная утечка теплоносителя. Потери воды восполняются с помощью регулятора подпитки автоматически.
Подача тепла в закрытой системе теплоснабжения регулируется централизованно, при этом количество теплоносителя (воды) остается в системе неизменным, а расход тепла зависит от температуры циркулирующего теплоносителя.
В закрытых системах теплоснабжения, используются возможности тепловых пунктов. К ним поступает теплоноситель от поставщика теплоэнергии, а центральные тепловые пункты районов регулируют температуру теплоносителя до необходимой величины для нужд отопления и горячего водоснабжения, и распределяют потребителю.
К преимуществами закрытой системы теплоснабжения относят высокое качество горячего водоснабжения, энергосберегающий эффект.
Недостатками закрытой системы теплоснабжения – сложности водоподготовки из-за удаленности тепловых пунктов друг от друга.
Приведем несколько примеров готовых решений отопительных котельных с открытыми и закрытыми системами теплоснабжения.
Котельная предназначена для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения средней школы и пристроек, относящихся к ней.
Котельная трехконтурная шеститрубная с тремя независимыми контурами:
Количества тепла, поступающего в теплосеть на отопление, регулируется количественно-качественным методом за счет изменения кочегаром (оператором) уставки температуры измерителя регулятора в соответствии с отопительным графиком и изменения расхода теплоносителя путем автоматического управления работой циркуляционных насосов теплосети с поддержанием постоянной заданной температуры теплоносителя в подающем трубопроводе Т1.
Сетевой контур защищен от недопустимых изменений давления мембранно-предохранительными устройствами К12.
Количество тепла поступающего в теплообменники, регулируется количественным методом за счет изменения расхода теплоносителя путем автоматического управлением работой циркуляционных насосов котлового контура с поддержанием постоянной заданной температуры теплоносителя в подающем трубопроводе Т11 перед теплообменниками.
Котловой контур защищен от недопустимых изменений давления мембранно-предохранительными устройствами К11 и двумя предохранительными клапанами поз.22, установленными на общем трубопроводе Т11 за котлами для защиты котлов от превышения в них давления более, чем на 10% рабочего давления (свыше 6,6 кг/см2). На котлах в обход выходной арматуре установлена байпасная линия с обратным клапаном поз.19.
Для регулирования количества теплоносителя поступающего из теплосети по трубопроводу Т11 в теплообменники сети ГВС К9 для нагрева воды контура ГВС и поддержания постоянной температуры воды в подающем трубопроводе ГВС Т3, на трубопроводе Т11 установлен кран шаровый с электроприводом поз.29.
Для поддержания постоянного давления в контуре ГВС, на обратном трубопроводе Т4 перед насосами К6 установлен клапан регулятор давления перед собой поз.38.
Часть воды из трубопровода Т4 отбирается на собственные нужды ГВС.
Количество тепла поступающего в сеть ГВС, регулируется количественно-качественным методом за счет изменения расхода теплоносителя путем автоматического управлением работой циркуляционных насосов котлового контура с поддержанием постоянного давления трубопроводе Т3 и поддержанием постоянной температуры в трубопроводе Т3 путем управления подачей греющей воды в теплообменники К9 через кран шаровый с электроприводом поз.29.
Исходная вода из хозяйственно питьевого водопровода В1 по трубопроводу подается в бак запаса воды К10. Из бака запаса вода поступает на подпитку сетевого контура. Повышение давления подпиточной воды осуществляется с помощью двух насосов К5 (один насос резервный).
В подпитывающий трубопровод за насосами К5 подается реагент двумя дозирующими установками К13 для корректировки качества подпиточной и сетевой, и котловой воды. Так же за насосами К5 установлен деаэратор поз.31 для удаления воздуха из подпиточной воды.
Поддержание требуемого давления котловой и сетевой воды осуществляется с помощью двух клапанов регуляторов поз.39, установленных на линиях подпитки соответственно котлового и сетевого контура. Поддержание требуемого давления в подпитывающем трубопроводе путем автоматического управления работой насосов К5. Схемой предусмотрена подпитка котлового и сетевого контура без применения насосов К5 засечет давления воды в исходном трубопроводе В1.
Часть исходной воды по трубопроводу В1 подается на подпитку контура ГВС. Повышение давления подпиточной воды контура ГВС осуществляется с помощью двух насосов К7 (один насос резервный). На подпитывающем трубопроводе перед насосами К5 установлен магнитный активатор поз.23 для магнитной обработки подпиточной воды и деаэратор поз.32 для удаления воздуха.
Часть воды из водопровода В1 отбирается на собственные нужды и подводится к сантехническим приборам, так же из трубопровода В1 производится отбор воды на гидроуборку котельного зала.
Дымовые газы от водогрейных котлов с ручными слоевыми топками движутся по дымоходу с шибером в дымовую трубу.
Устройство и описание работы водогрейных котлов с ручными слоевыми топками КВр-0,47 КБ, КВр-0,17КБ и комплектующего оборудования и приборов КИПиА приведены в соответствующих эксплуатационных документах на эти изделия.
Арматура, электрооборудование и электропроводка имеют маркировку, соответствующую условным обозначениям на схемах тепловой, принципиальной и электрической соединений.
Подвоз топлива на склад котельной осуществляется автотранспортом.
Со склада топлива вручную тачками уголь подается в помещение котельного зала котельной на место временного складирования - на полу перед котлами. С места временного складирования уголь подается вручную в топку котла.
Удаление шлака и золы производится вручную с применением ручного инструмента - шуровки. Транспортировка шлака и золы производится вручную тачками на участок временного хранения перед котельной. Вывоз шлака и золы производится автотранспортом на золошлакоотвал для переработки и утилизации в соответствии с договором на утилизацию промышленных отходов.
В качестве исходной воды принята вода из хозяйственно питьевого водопровода.
Водоподготовка подпиточной воды производится посредством коррекционной обработки при помощи установок "Комплексон" К13 и деаэраторах, установленных на подпитывающих линиях.
Настоящим проектом предусматривается оснащение котельной приборами и средствами автоматизации в объеме, достаточном для надежной и безаварийной эксплуатации. Проект выполнен в соответствии со СП 89.13330.2016 «СНиП II-35-76. Котельные установки» и СП 41-104-2000 «Проектирование автономных источников теплоснабжения».
Управление всеми группами насосов осуществляется в автоматическом режиме, дополнительно предусмотрено ручное управление подпиточными насосами теплосети и сети ГВС.
Схемой предусмотрена световая и звуковая сигнализация при повышении или понижении давления в обратном трубопроводе теплосети и аварийного отключения циркуляционных насосов теплосети, сети ГВС, котлового контура, подпиточных насосов теплосети и сети ГВС. Данный контроль осуществляется датчиками давления KPI-35 «Danfoss» и контроллерами САУ-У, ТРМ1, ТРМ500, 2ТРМ1.
Контроль за работой водогрейных котлов с ручными слоевыми топками осуществляется с помощью щитов управления котлами (ЩУКВТ №1, ЩУКВТ №2, ЩУКВТ №3), оснащенными микропроцессорными измерителями-регуляторами температуры ТРМ500.
Схема защиты водогрейных котлов с ручными слоевыми топками предусматривает автоматическое отключение тягодутьевых установок при:
При помощи микропроцессорных измерителей-регуляторов температуры ТРМ500 производится контроль работы водогрейных котлов с ручными слоевыми топками, за счет управления работой дутьевого вентилятора, и посредством контроля выходной температуры теплоносителя.
Контроль за давлением в котлах осуществляется электроконтактными манометрами.
В помещении котельной устанавливается сигнализатор СО для контроля уровня концентрации в помещении котельной угарного газа не выше 20 мг/м3.
В котельной на сетевом и подпиточном трубопроводе, трубопроводе ГВС предусмотрена установка узлов контроля расхода, температуры и давления для осуществления учета теплопроизводительности котельной.
Остальные контрольно-измерительные приборы - показывающие.
Электропроводка выполняется кабелями ВВГнг, МКШвнг-LS и МКЭШвнг-LS, прокладываемыми в лотках и стальных трубах.
Заземление металлических корпусов приборов выполняется нулевым защитным проводником электрической сети.
Установка местных приборов и отборных устройств производится по существующим типовым инструкциям и монтажным чертежам.
Котельная предназначена для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения средней школы и пристроек, относящихся к ней.
В помещении котельной предусмотрено размещение:
Установленная мощность котельной составляет 1890 кВт (1,63 Гкал/ч).
Расчетная подключаемая тепловая нагрузка котельной составляет 1200 кВт (1,03 Гкал/ч).
Тепловая нагрузка котельной на собственные нужды составляет:
Тепловая нагрузка на котельную с учетом собственных нужд составляет 1260 кВт. Q=0.89*1260= 1121,4 кВт. При выходе из строя одного из котла, включается резервный котел, и нагрузка в размере 89% обеспечивается.
Водогрейные котлы предназначены для получения горячей воды и выдают теплоноситель температурой до 115°С.
Рабочее давление в системе теплоснабжения - 0,3 МПа (3,0 кгс/см2).
Максимально допустимое давление в системе теплоснабжения– 0,6 МПа. Котельная одноконтурная двухтрубная.
Сетевой контур защищен от недопустимых изменений давления мембранно-предохранительными устройством К8, установленным на всасе насосов К2 и двумя предохранительными клапанами поз.17, установленными на общем трубопроводе Т1 за котлами для защиты котлов от превышения в них давления более, чем на 10% рабочего давления (свыше 6,6 кг/см2). На котлах в обход выходной арматуре установлена байпасная линия с обратным клапаном поз.25.
Для производства тепловой энергии необходимы:
Вода подается от системы центральнного водопровода. Трубопровод водопроводной воды Т=5 °С, Р=0,12 МПа.
Подвоз топлива в бункер котельной осуществляется автотранспортом.
Для хранения топлива предусмотрен Бункер-накопитель механизированный БН-20 (бункер твердого топлива) – 1 шт производства Россия фирмы ООО Котельный завод «РЭП». Бункер твердого топлива отделен от котельной противопожарной стеной 1-го типа с пределом огнестойкости не менее REI 150. Вместимость бункера топлива объёмом 20м3.
Вентиляция в бункере твердого топлива осуществляется благодаря не плотностям ограждающих конструкций дверных проемов и подвижной крыши.
Из бункера топлива вручную тачками уголь подается в помещение котельного зала котельной на место временного складирования - на полу перед котлами. С места временного складирования уголь подается вручную в топку котла.
Для обеспечения потребителей тепловой энергией в котельной предусмотрены водогрейные котлы КВр-0,63 К (К) – 3 шт (в работе-2 щт, в резерве-1шт), производства Россия фирмы ООО Котельный завод «РЭП».
Для циркуляции теплоносителя (воды) в системе теплоснабжения предусмотрены циркуляционные насосы:
При превышении давления в системе теплоснабжения срабатывают предохранительные клапана. Лишний теплоноситель сбрасывается в производственную канализацию.
Для повышения давления подпиточной воды и восстановления потерь (подпитки) теплоносителя в системе теплоснабжения предусмотрены подпиточных насосы:
Для достижения требуемого напора в водопроводе на технологические нужды В1 и водопроводе на хоз- бытовые нужды В1.2 предусмотрены повысительный насосы:
Для подготовки горячей воды на собственные нужды предусмотрен пластинчатый теплообменник.
Для сокращения выбросов взвешенных частиц в настоящем проекте предусмотрены 3 золоуловителя К11 ЗУ-0,6. Для сокращения максимальной приземной концентрации вредных выбросов применена высокая дымовая труба позволяющая значительно снизить данные показатели.
В процессе работы котлов на твердом топливе образуются шлак и зола. Шлак накапливается и удаляется из топочного короба котла, зола улавливается золоуловителями, установленными на улице.
Механизированное удаление шлака и золы не предусмотренно, так как в ходе работы общим выходом шлака и золы от котлов менее 150 кг/ч (не более 26 кг/ч).
Удаление шлака из котла производится вручную с применением ручного инструмента – шуровки и лопаты, при выключенном вентиляторе, но включённом дымососе. При помощи лопаты шлак из котла выгружаются непосредственно в тачку и вывозится из котельной на участок временного размещения. Хранение шлака в котельном зале не предусмотрено. Удаление шлака из котла не относится к производственным процессам, связанным с выделением пыли и вредных веществ. Помещения для очистки одежды не требуется.
Транспортировка шлака и золы производится вручную тачками на участок временного размещения восточнее котельной, согласно топографического плана. Складирование для временного хранения золы и шлака предусматривается совместным.
Котельная предназначена для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения строительной площадки.
Котельная двухконтурная четырехтрубная с двумя независимыми контурами:
Движение воды в сетевом контуре котельной осуществляется следующим образом:
Так как котельная выполняет функции индивидуального теплового пункта (ИТП), количество тепла, поступающего в теплосеть на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, регулируется количественно-качественным методом за счет изменения оператором уставки температуры измерителя регулятора в соответствии с отопительным графиком и изменения расхода теплоносителя путем автоматического управления работой циркуляционных насосов теплосети с поддержанием постоянной заданной температуры теплоносителя в подающем трубопроводе Т1.
Сетевой контур защищен от недопустимых изменений давления мембранно-предохранительными устройством К8, установленным на всасе насосов К2 и двумя предохранительными клапанами поз.10, установленными на общем трубопроводе Т1 за котлами для защиты котлов от превышения в них давления более, чем на 10% рабочего давления (свыше 6,6 кг/см2). На котлах в обход выходной арматуре установлена байпасная линия с обратным клапаном поз.31.
Для регулирования температуры теплоносителя поступающего из теплосети по трубопроводу Т2 в котлы К1, для нагрева воды на входе в котлы К1 и поддержания температуры воды выше минимально допустимой, трубопроводы Т1 и Т2 соединены байпасной линией через кран шаровый с электроприводом поз.8.
Движение воды в контуре ГВС котельной осуществляется следующим образом:
Для поддержания постоянного давления в контуре ГВС, на обратном трубопроводе Т4 перед насосами К4 установлен клапан регулятор давления перед собой поз.12.
Часть воды из трубопровода Т4 отбирается на собственные нужды ГВС.
Количество тепла поступающего в сеть ГВС, регулируется количественно-качественным методом за счет изменения расхода теплоносителя путем автоматического управлением работой циркуляционных насосов котлового контура с поддержанием постоянного давления трубопроводе Т3 и поддержанием постоянной температуры в трубопроводе Т3 путем управления подмеса воды в обход теплообменников К6 сразу на выход потребителю через смесительный клапан с электроприводом поз.21.
Исходная вода из хозяйственно питьевого водопровода В1 по трубопроводу подается в бак запаса воды К17. Из бака запаса вода поступает на подпитку сетевого контура.
Повышение давления подпиточной воды осуществляется с помощью двух насосов К3 (один насос резервный).
В подпитывающий трубопровод за насосами К3 подается реагент двумя дозирующими установками К9 для корректировки качества подпиточной и сетевой воды.
Поддержание требуемого давления сетевой воды осуществляется путем автоматического управления работой насосов К3. Схемой предусмотрена возможность подпитки сетевого контура без применения насосов К3 засечет давления воды в исходном трубопроводе В1.
Часть исходной воды по трубопроводу В1 подается на подпитку контура горячего водоснабжения (ГВС). Повышение давления подпиточной воды контура горячего водоснабжения (ГВС) осуществляется с помощью двух насосов К5 (один насос резервный). На подпитывающем трубопроводе перед насосами К5 установлен магнитный активатор поз.11 для магнитной обработки подпиточной воды. Схемой предусмотрена возможность подпитки контура горячего водоснабжения (ГВС) без применения насосов К5 засечет давления воды в исходном трубопроводе В1.
Часть воды из водопровода В1 отбирается на собственные нужды и подводится к сантехническим приборам, так же из трубопровода В1 производится отбор воды на гидроуборку котельного зала.
Дымовые газы от водогрейных котлов с механическими слоевыми топками с шурующей планкой движутся по дымоходу с шибером через золоуловитель в дымовую трубу.
Устройство и описание работы водогрейных котлов с механическими слоевыми топками с шурующей планкой КВм-1,0 КБ и комплектующего оборудования и приборов КИПиА приведены в соответствующих эксплуатационных документах на эти изделия.
Арматура, электрооборудование и электропроводка имеют маркировку, соответствующую условным обозначениям на схемах тепловой, принципиальной и электрической соединений.
Подвоз топлива на склад котельной осуществляется автотранспортом.
Со склада топлива устройствами механизированной подачи (фронтальный погрузчик, тельфер с грейфером) уголь подается в бункер угля. Из бункера угля уголь подается в дробилку питатель ВДП-15 из которой подготовленный уголь подается на скребковый конвейер топливоподачи закрытого типа и далее распределяется по котлам посредством шиберов.
Для защиты конвейера топливоподачи от перегрузки, схема управления дробилкой и конвейером топливоподачи предусматривает блокировку работы и включения дробилки при выключенном конвейере топливоподачи. Так же схема управления конвейером топливоподачи позволят включение конвейера топливоподачи только если хотя бы один из шиберов топливоподачи одного из трех котлов открыт.
Для исключения пыления в зоне дробления, пересыпки и транспортировки угля, в качестве конвейера топливоподачи применяется скребковый конвейер закрытого типа.
Удаление шлака и золы производится механически с применением скребкового конвейера ШЗУ закрытого типа. Сброс шлака в конвейер ШЗУ с слоевых решеток котлов производится вручную оператором путем поворота опрокидывающихся колосников, расположенных в хвостовой части топок котлов и предназначенных для накопления и охлаждения шлака перед сбросом в конвейер ШЗУ. Сброс шлака в конвейер ШЗУ производить только после предварительного включения конвейера ШЗУ. Транспортировка шлака конвейером ШЗУ производится в отвал на территории котельной. Сбор золы от циклонов производится в ручную. Зола от циклонов загружается в тачки и вывозится в отвал на территории котельной. Вывоз шлака и золы производится автотранспортом на золошлакоотвал для переработки и утилизации в соответствии с договором на утилизацию промышленных отходов.
В качестве исходной воды принята вода из хозяйственно питьевого водопровода.
Водоподготовка подпиточной воды производится посредством коррекционной обработки при помощи установок "Комплексон" К9, установленных на подпитывающей линии.
Настоящим проектом предусматривается оснащение котельной приборами и средствами автоматизации в объеме, достаточном для надежной и безаварийной эксплуатации. Проект выполнен в соответствии со СП 89.13330.2016 «СНиП II-35-76. Котельные установки» и СП 41-104-2000 «Проектирование автономных источников теплоснабжения».
Управление всеми группами насосов осуществляется в автоматическом режиме, дополнительно предусмотрено ручное управление подпиточными насосами теплосети и сети горячего водоснабжения (ГВС).
Схемой предусмотрена световая и звуковая сигнализация при повышении или понижении давления в обратном трубопроводе теплосети и аварийного отключения циркуляционных насосов теплосети, сети горячего водоснабжения (ГВС), подпиточных насосов теплосети и сети горячего водоснабжения (ГВС). Данный контроль осуществляется датчиками давления KPI-35 «Danfoss» и контроллерами САУ-У, ТРМ1, ТРМ500, 2ТРМ1.
Контроль за работой водогрейных котлов с механическими слоевыми топками с шурующей планкой осуществляется с помощью щитов управления котлами (ЩУКВТ №1, ЩУКВТ №2, ЩУКВТ №3), оснащенными микропроцессорными измерителями-регуляторами температуры ТРМ500 и реле времени AT8N.
Схема защиты водогрейных котлов с механическими слоевыми топками с шурующей планкой предусматривает автоматическое отключение тягодутьевых установок и автоматического управления подачей топлива (шурующей планки) при:
При помощи микропроцессорных измерителей-регуляторов температуры ТРМ500 и реле времени AT8N производится контроль работы водогрейных котлов с механическими слоевыми топками с шурующей планкой, за счет управления работой дутьевого вентилятора и шурующей планки, посредством контроля выходной температуры теплоносителя и пуском планки через заданный временной интервал.
Контроль за давлением в котлах осуществляется электроконтактными манометрами.
В помещении котельной устанавливается сигнализатор СО для контроля уровня концентрации в помещении котельной угарного газа не выше 20 мг/м3.
В котельной на сетевом и подпиточном трубопроводе, трубопроводе горячего водоснабжения (ГВС) предусмотрена установка узлов контроля расхода, температуры и давления для осуществления учета теплопроизводительности котельной.
Остальные контрольно-измерительные приборы - показывающие.
Электропроводка выполняется кабелями ВВГнг, МКШвнг и МКЭШвнг, прокладываемыми в лотках и стальных трубах.
Заземление металлических корпусов приборов выполняется нулевым защитным проводником электрической сети.
Установка местных приборов и отборных устройств производится по существующим типовым инструкциям и монтажным чертежам.
Согласно технического задания котельная комплектуется пожарно-охранной сигнализацией, средствами связи и часами. В состав пожарно-охранной сигнализации входит система светозвукового оповещения персонала и блокировки приточной вентиляции, для подключения средств связи и часов в комнате персонала котельной предусмотрены розетки.
