Автор: Евгений Злобин, доктор технических наук, начальник технического управления ООО «Геффен»
При вводе в эксплуатацию системы отопления, подключённой к автономной котельной, необходимо заполнить как систему отопления, так и котловой контур котельной химически подготовленной водой, для получения которой проверена возможность использования оборудования химводоподготовки, предназначенной только для подпитки автономной котельной.
За последние 20-30 лет на территории РФ в отрасли теплоснабжения наблюдается процесс децентрализации [1], когда вместо одного крупного источника тепловой энергии появляется несколько мелких. Особенно высокий рост отмечается в сфере автономных источников теплоснабжения (АИТ).
При строительстве и вводе в эксплуатацию новых источников теплоснабжения, включая АИТ, возникает необходимость заполнения химически подготовленной водой как систем отопления, так и присоединительных трубопроводов к котельной.
Согласно п. 4.13 [2] максимальная тепловая мощность АИТ может составлять не более 15 МВт. При этом часовой расход водопотребления АИТ в соответствии с п. 15.3 [2] может быть определён по формуле (1):
Gобщ = δ1·Vв.к. + δ2·Vт.с. + Gг.в. , (1)
где Gобщ - часовой расход воды АИТ, м3/ч;
δ1 - нормативная доля потерь воды в контуре циркуляции котлов, не более 2 % Vв.к.;
Vв.к. - водяной объём контура циркуляции котлов, м3; δ2 - нормативная доля потерь воды в контуре циркуляции системы теплоснабжения, не более 3 % Vт.с.;
Vт.с. - объём воды, циркулирующей в контуре теплоснабжения м3;
Gг.в. - расчётный расход воды на горячее водоснабжение, м3/ч.
Анализ формулы (1) показывает, что внутри АИТ исходная вода может быть разделена на три потока: для подпитки котлового контура, для подпитки теплосети и для системы горячего водоснабжения (ГВС). Причём для каждого потока требуется вода индивидуального качества. Требования к качеству воды для заполнения котлового контура приведены в технической документации на котлы и определяются производителями котлов, установленных в АИТ. Качество воды для заполнения и подпитки теплосети определяется приложением Е [3], а качество воды для ГВС — разделом III [4]. Для котлового контура и теплосети требуется техническая вода, для ГВС — питьевая. Если исходная вода удовлетворяет нормативным требованиям [4], то технологическая схема ХВО зачастую разрабатывается только для получения технической воды одного или двух видов.
Для упрощения расчётов примем допущение, что АИТ не обслуживает ГВС, т.е. Gг.в.=0. Тогда формула (1) преобразуется в формулу (2):
Gобщ = δ1·Vв.к. + δ2·Vт.с. , (2)
Величина Vв.к. зависит от количества рабочих котлов и от водяного объёма каждого котла, т.е. Vв.к. - это сумма водяных объёмов всех рабочих котлов. Чем больше мощность котла, тем больше его водяной объём. Как правило, в более мощной котельной устанавливаются более мощные котлы. Пример расчёта объёма котлового контура для АИТ различной мощности (15, 3 и 0,5 МВт) приведён в табл. 1. Во всех трёх вариантах используются котлы Термотехник:
• в котельных мощностью 0,5 МВт и 3,0 МВт — марка ТТ50 [5];
• в котельной мощностью 15,0 МВт - марка ТТ100 [6].
Расчёт объёма воды, циркулирующей в контуре теплоснабжения, приведён в табл. 2 и произведён по формуле (3):
Vт.с. = Vуд.т.с.· W , (3)
где Vт.с. - объём воды, циркулирующей в контуре теплоснабжения, м3;
Vуд.т.с. - удельный объём контура теплоснабжения, л/кВт (м3/МВт);
W – мощность АИТ, МВт.
Величина удельного объёма контура теплоснабжения для АИТ различной мощности принималась из следующих соображений. АИТ небольшой мощности 0,5...3,0 МВт располагаются либо в непосредственной близости от объекта теплоснабжения, либо на крышах жилых зданий. При этом теплотрассы для транзитной транспортировки теплоносителя практически отсутствуют. Для новых объектов строительства принято, что величина Vуд.т.с.= 12...30 л/кВт (м3/МВт).
В то же время, АИТ мощностью 15,0 МВт обеспечивает тепловой энергией производственные здания, включая системы технологического теплоснабжения, которые могут присоединяться к АИТ транзитными трубопроводами различной протяжённости. В этом случае удельный объём теплосети принимался, как для закрытой системы теплоснабжения, 65 м3/МВт [3].
По известным величинам Vв.к. и Vт.с., используя формулу (2), можно определить часовой расход АИТ Gобщ. Результаты расчёта представлены в табл. 3.
По величине расхода подпитки АИТ формируется технологическая схема ХВО и подбирается конкретное оборудование по очистке природных вод. Зная объёмы котлового контура и контура теплосети, а также расход подпитки АИТ, можно определить время заполнения всех контуров циркуляции воды, используя формулу (4):
Тзап.= (Vв.к. + Vт.с.)/Gобщ , (4)
где Тзап. - время заполнения системы отопления или всех контуров циркуляции воды, как входящих в структуру АИТ (котловой контур), так и присоединяемых к нему, ч.
Результаты расчётов величины. также представлены в табл. 3, анализ которых показывает, что при использовании системы ХВО АИТ, предназначенной для очистки подпиточной воды, с целью заполнения химически очищенной водой как котлового контура АИТ, так и системы отопления, подключённой к АИТ, время заполнения составит не менее 4-5 рабочих смен продолжительностью 8 часов или приблизительно одну рабочую неделю.
Практика эксплуатации различных систем ХВО, установленных на линиях подпитки разных АИТ, показала, что при реализации мероприятий по подготовке к началу отопительного сезона на заполнение системы отопления планируется, как правило, не более 8 часов или одной рабочей смены. Выполнение такого графика заполнения неизбежно связано с работой установок водоподготовки в форсированном или сверхфорсированном режиме, когда:
• их фактическая производительность превышает не только номинальную, но, зачастую, и максимальную паспортную производительность;
• открываются обводные линии систем ХВО и т.п.
В результате, системы отопления заполняются некачественной водой, что неизбежно приводит к выходу из строя теплогенерирующего и теплообменного оборудования АИТ, а также отдельных элементов системы отопления.
Выводы
1. При использовании оборудования ХВО, установленного на линии подпитки АИТ, для заполнения циркуляционных контуров теплоносителя химически очищенной водой в мероприятиях и графиках проведения работ по подготовке к ежегодному отопительному сезону необходимо предусмотреть достаточный промежуток времени, исходя из номинальной производительности технологической схемы водоподготовки.
2. Для обеспечения более сжатых сроков заполнения системы теплоснабжения АИТ химически очищенной водой рекомендуется:
а) обеспечить поставку необходимого объёма воды требуемого качества со станции ХВО с другого объекта теплогенерации;
б) арендовать мобильную станцию ХВО с требуемой технологической схемой очистки и нужной производительностью.
________________________
Список литературы:
- Малкова Т.Б., Гамм М.В., Пахоменко Е.С. Анализ состояния основных фондов в контексте трендов развития отечественной отрасли теплоснабжения // Жилищные стратегии. – 2023. – Том 10. – No 4. - С. 455-466.
- СП 373.1325800.2018 Источники теплоснабжения автономные. Правила проектирования. - ООО «СанТехПроект».- 2018.- 48 с.
- СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02 2003 (с Изменениями N 1, 2, 3) / Свод правил No 124.13330.2012. - 78 с.
- Санитарные правила и нормы СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». - 452 с.
- Котлы водогрейные жаротрубные Термотехник ТТ50 210–2000 кВт; 115 оС; 6 бар, 24 с. 2023 [Электронный ресурс]. URL: https://www. entroros.ru/netcat_files/34/18/h_1b990744d2f630bde8bfdf36db20eed6 (дата обращения: 27.12.2023).
- Котлы водогрейные жаротрубные Термотехник ТТ100 1000– 20000 кВт; 115 оС; 6 бар, 44 с. 2023 [Электронный ресурс]. URL: https://www.entroros.ru/netcat_files/35/35/h_aa35a9dbb07e88d621cb1 bc6cfc28a28 (дата обращения: 27.12.2023).