Топлопреносни мрежи

ТоплоенергетикаТехнически статииСп. Енерджи ревю - брой 3, 2014

Tоплопреносните мрежи са в ролята на свързващо звено между потребителите и производителите на топлинна енергия. По своята същност те представляват комплекс от съоръжения, включващи тръбопроводната система с прилежащата й арматура и всички помпени, разпределителни, регулиращи и т.н. станции.

Използват се за пренос на топлоносител, който обикновено е вода, но може да бъде и пара. Парните се прилагат предимно за покриване на промишлено-технологични товари, изискващи температури над 100 оС.

Обикновено, в зависимост от месторазположението си, топлопреносните мрежи се подразделят на магистрални, разпределителни и присъединителни.

Водни топлопреносни мрежи

Водните топлопреносни мрежи са по-масово срещаните. Използват се за осигуряване на топлина за отоплителни и вентилационни товари и за битово горещо водоснабдяване (БГВ). Подходящи са и за промишлено-технологични нужди в случаите, в които се изисква топлина с нисък температурен потенциал - под 100 оС. В зависимост от начина на използване на топлоносителя те обикновено се делят на отворени и затворени.

Водните топлопреносни мрежи могат да бъдат изградени като еднотръбни, двутръбни и многотръбни, а използваните схеми на изграждане са предимно радиални (лъчеви) и кръгови. Еднотръбните схеми се предвиждат при централизирано битово горещо водоснабдяване без циркулация; подаване на топлина за отопление, вентилация и за битово горещо водоснабдяване.

Двутръбните циркулационни схеми се проектират за съвместно подаване на топлина за отопление, вентилация и битово горещо водоснабдяване. Тритръбни схеми се проектират, когато два от топлопроводите се използват за подаване на топлоносител с различни параметри, като обратната линия е обща. Многотръбни схеми се проектират, когато е необходимо да се поддържат различни топлинни и хидравлични режими.

Радиални или кръгови

Изборът на схема се определя в зависимост от разположението на източниците на топлина спрямо районите на потребление и от характера на товара. Условията, които е добре да бъдат спазени, са осигуряване на висока надеждност на мрежата и икономичност.

Характерно за радиалните мрежи е прекарването на отделна магистрала от източника на топлина към група консуматори. От гледна точка на повишаване на надеждността на няколко места магистралите се свързват помежду си с къси връзки.

Присъединяването на топлоснабдявания район с източника на топлина при кръговите магистрали е с помощта на минимум две магистрали, свързани една с друга там, където са разположени консуматорите.

Независимо от избраната схема е необходимо да се направи проверка за възможно аварийно изключване на отделни участъци от магистралите. Сред изискванията е и разделянето на магистралните и разпределителните тръбопроводи на секции посредством арматура да се извършва на разстояние не по-голямо от 3 km, както и на всяко отклонение в мястото на присъединяване на магистралата.

За обществено значими сгради и такива със специално предназначение като болници, училища и др. се препоръчва, с оглед ненарушаване на захранването при аварийни ситуации, да се предвиди захранване от две независими магистрали или допълнително такова от резервни топлинни източници.

Топлоснабдяване от няколко топлоизточника

Често за осигуряване на необходимото топлоснабдяване на големи градове се налага изграждането на повече от един източник на топлина. В този случай при изграждането на топлопреносните мрежи се използват основно две схемни решения: обща кръгова магистрала или разделяне на системата на микросистеми.

При използването на обща кръгова магистрала се осигурява възможност за захранване на всички консуматори с приблизително еднаква надеждност, гъвкавост на мрежовия модел при авария и изключване на относително малък брой абонати. Тази схема обаче се характеризира със сложно управление на хидравличните и топлинните режими. Като нейни недостатъци се посочват и високата й стойност, както и паралелната работа на топлоизточниците и консуматорите.

Разделянето на системата на микросистеми позволява всяка от тях да бъда захранвана от един основен източник. Самите микросистеми са обособени като отделни топлоснабдителни райони с независими товари. Те са свързани помежду си с аварийни тръбопроводи, по които при необходимост може да бъде доставена необходимата топлина.

Изграждане на топлопреносните трасета

При проектиране на трасетата е необходимо да се отчетат съществуващите подземни и надземни съоръжения и хидрогеоложките особености на местността. При разполагане на трасетата се съблюдава осигуряването на минимална дължина и обем строително-монтажни работи. Добре е да се има предвид, че изборът на трасета, начинът им на прокарване и конструкцията на тръбопроводите са определящи за стойността на мрежата.

Полагането на тръбопроводите може да е подземно и надземно. В населените места по ред причини предпочитано е подземното полагане. Надземното полагане е по-често срещано решение в промишлени райони. При него се използват ниски и високи опори, отделно стоящи опори, както и естакади.

Полагането на ниски стълбове се допуска за територии, които не подлежат на застрояване. Високите стълбове и естакадите са предпочитани при пресичане на пътища или други съоръжения. За целесъобразно се счита полагането на топлопреносните мрежи на общи стълбове с други технически тръбопроводи в случаите, в които това е възможно.

За подземно полагане на тръбопроводите се използват различни методи, сред които безканално, в непроходими и проходими канали, в общи колектори съвместно с други комуникационни съоръжения, в тунели (проходими канали), в общи траншеи с други инженерни проводи и в колектори.

В последните години, поради редица негови предимства, безканалното подземното полагане е сред предпочитаните методи. Този метод се приема за един от най-надеждните и изгодни от икономическа гледна точка. Прилага се при полагането на предварително изолирани тръбопроводи, които се отличават с по-дълъг експлоатационен срок, минимални топлинни загуби, ниски разходи за експлоатация и ремонт. Добре е да се има предвид обаче, че използването на този метод изисква надеждна хидроизолация.

Общо изискване е при изграждане на трасетата да се избягва те да бъдат в близост до трамвайни и железопътни линии или до постояннотокови кабели. Пресичането на мрежите с жп, трамвайни и автомобилни трасета е добре да бъде под прав ъгъл.

При преминаване на топлопроводите през гъстонаселени градски зони се препоръчва те да се монтират в специални колектори, предназначени за прокарване на основни инфраструктурни комуникации. Тези колектори обикновено са проходими и леснодостъпни за обслужване по всяко време. По този начин се гарантира високата надеждност в процеса на експлоатация.

Добре е да се има предвид, че за топлопроводи с параметри на топлоносителя над 2200 kPa и 350 °С не се допуска подземно полагане.

Безканално полагане на топлопроводи

Използването на технологията за безканално полагане на тръбопроводи има редица предимства, сред които е възможността за избор на оптималното решение от техническа и икономическа гледна точка поради разнообразието от елементи и технологични решения. Сред предимствата на системата са и улесненият монтаж на елементите и постигането на много висока плътност, което свежда до минимум загубите от течове. Наблюдава се по-нисък разход на енергия за пренос поради по-ниските топлини и хидравлични загуби.

При полагането на тръбите се налага извършването на по-малко изкопни работи, което значително улеснява изграждането на мрежите в населени маста. Също така качеството и работоспособността на системата не се влияят от метеорологичните условия. Добре е да се има предвид обаче, че при проектиране и монтаж е необходима специализирана подготовка. Също така не се допуска безканално полагане на топлопреносни мрежи в слаби почви, льосови почви без специални мерки, силно агресивни почви.

Характерна особеност на топлопроводите, изградени от предварително изолирани тръби, е и изпълнението им единствено от елементи, изработени в заводски условия. Това налага при проектиране на мрежата, наред с точното определяне на трасето, с анализа на термичните разширения, с избора на елементи и с хидравличното и топлинното оразмеряване, да се изготвят и точни монтажни планове в съответствие с данни от каталог на фирмата-производител.

Безканалното полагане е ефективна технология както за изграждане на нови топлопраносни мрежи, така и за реконструкция на вече съществуващи.

Използвани тръби

Топлопроводите на топлопреносните мрежи се изпълняват предимно от предварително изолирани тръби или от стоманени тръби, като по време на изграждането на мрежите се полага топлоизолация. Номиналният диаметър на стоманените тръби, минималната дебелина на стената, номиналният външен диаметър на кожуха от полиетилен с висока плътност, характеристиките на полиуретановата пяна, както и процентът на контрол на изпълнените заварки се определят с инвестиционния проект.

При избора на тръбите, на елементите на топлопроводите, на арматурата и съоръженията работното налягане във водните топлопреносни мрежи се определя като най-голямото възможно налягане при различните режими на работа на мрежата, но не по-малко от 1,0 MPa, като се отчита и денивелацията на терена.

Стоманените тръби се характеризират със сравнително кратък експлоатационен срок и невисока цена. Деформират се слабо при повишаване на температурата, а устойчивостта им намалява при високи налягания. Основният им недостатък е податливостта към корозия. Характеризират се с висока топлопроводност.

Предварително изолирани тръби

Предварително изолираните тръби представляват системи, състоящи се от работна тръба, изолационен слой и външна защитна обвивка, свързани в обща конструкция. Обикновено вътрешната тръба е стоманена, покрита с топлинна изолация, а външната обвивка е от изкуствен материал.

При изменение на температурата на преминаващия през тръбата топлоносител термичните разширения на стоманената тръба се предават на външната обвивка през изолацията. Характеризират се с висока експлоатационна надеждност и дълготрайност, а преносните мрежи с вградени системи за наблюдение позволяват 24-часов контрол по цялото трасе. Произвеждат се основно в три модификации - прави, огънати и гъвкави.

Считат се за подходящи за изграждане на топлопроводи с максимална температура на топлоносителя 130 оС при непрекъсната експлоатация и работно налягане до 1,6 MРa. Допустимата температура при пиково натоварване е 140 оС.

3а защита на топлопреносните мрежи и за поддържане на установените режими на работа се предвижда: автоматично регулиране на подаването на топлина и автоматична работа на помпените станции, секциониращите устройства, топлообменните станции и абонатните станции при потребителите.


Top