СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ БЛОКИРОВКОЙ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ АВАРИЙНЫХ УТЕЧЕК НА ТЕПЛОВОЙ СЕТИ
HEAT SUPPLY SYSTEM WITH AUTOMATIC ISOLATION OF HEAT NETWORK IN CAUSE OF EMERGENCY LEAKS IN THE HEAT NETWORK

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения.
Известны системы теплоснабжения, состоящие из источника теплоснабжения - котельной (может быть как газовая котельная, так и на других горючих материалах - мазут, дизельное топливо), тепловой сети (магистральные и периферийные трубопроводы) и объектов теплопотребления.
Примером такой системы является система теплоснабжения по патенту RU 2204088 С1, опубликованному 10.05.2003, содержащая подающий и обратный трубопроводы, резервный бак, соединенный через подпиточный насос с обратным трубопроводом, первый датчик расхода, электрически соединенный с регулятором, при этом обратный трубопровод соединен через сетевой насос с теплоподготовительной установкой (водогрейным котлом), соединенной с прямым трубопроводом. Такая система является ближайшей к предложенной.
Рассмотрим работу известной схемы теплоснабжения. Котельная, как источник теплоснабжения, сжигая горючие материалы, например газ, на водогрейных котлах при помощи сетевых насосов подает нагретый теплоноситель в подающую ветвь тепловой сети по магистральному трубопроводу, затем по периферийным трубопроводам к потребителям тепловой энергии и горячего водоснабжения. Отдавший часть тепловой энергии теплоноситель (в случае открытого водоразбора из тепловой сети на нужды горячего водоснабжения объектов теряется и часть объема воды), возвращается обратно в котельную на входной патрубок сетевого насоса. Таким образом, осуществляется циркуляция теплоносителя. Для компенсации объема потерь теплоносителя в тепловой сети в случае потребления объектами горячего водоснабжения, а также в случае небольших утечек и поддержания необходимых параметров по давлению теплоносителя в тепловой сети, водогрейных котлах, в котельной установлен подпиточный насос. Подпиточный насос постоянно забирает подогретую воду из резервного бака горячей воды, в необходимых объемах, и подает на вход сетевого насоса.
На водогрейных котлах в обязательном порядке устанавливается автоматика безопасности, которая, получая сигналы от контактных датчиков, подключенных в различных точках котла (по давлению воды на выходе из котла, расходу воды через котел и т.д.), и предохранительно запорной арматуры, в случае выхода значений контролируемых параметров из определенного диапазона работы, отключает подачу газа (мазута, дизельного топлива) на котел.
При работе системы теплоснабжения в штатном режиме в трубопроводах подающей и обратной ветви тепловой сети на выходе из котельной, а также на самом водогрейном котле (вся система в целом связана гидравлически) насосами котельной поддерживаются заданные параметры теплоносителя по давлению в определенном диапазоне.
В случае возникновения аварийных утечек на теплосети (истечение теплоносителя из трубопроводов при разрыве самих трубопроводов) циркуляционные насосы в котельной, работая даже на максимальной мощности, не могут обеспечить необходимые параметры теплоносителя по давлению в тепловой сети и на водогрейном котле. В этом случае срабатывает автоматика безопасности котла и отключает газ с помощью ПЗК (предохранительный запорный клапан) на котле, вследствие чего происходит остывание теплоносителя в тепловой сети и на объектах теплопотребления. Кроме того, слив больших объемов теплоносителя из образовавшихся порывов трубопроводов тепловой сети приводит к тому, что резервный бак горячей воды в котельной быстро опустошается, в связи с чем, требуется полная остановка всех циркуляционных насосов и отключение запорной арматурой тепловой сети от котельной на время полной ликвидации аварии на тепловой сети. В период ликвидации аварии на остывающей тепловой сети, при сильных морозах, могут возникнуть дополнительные проблемы в виде размороженных трубопроводов и запорной арматуры в тепловых камерах.
Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в том, чтобы создать систему теплоснабжения с автоматическим поддержанием заданных параметров теплоносителя по давлению на водогрейных котлах котельной и постоянной подаче теплоносителя в тепловую сеть, даже в случаях аварийных порывов трубопроводов тепловой сети.
Техническая проблема решается системой теплоснабжения, содержащей, по меньшей мере, один генератор тепла, соединенный с подающим трубопроводом, и обратный трубопровод, соединенный с сетевым насосом, подключенным к генератору тепла, в которой на подающем трубопроводе установлены по ходу теплоносителя датчик давления и регулировочный клапан, датчик давления электрически соединен с блоком управления, который соединен с исполнительным механизмом регулировочного клапана с возможностью частичного закрытия регулировочного клапана по сигналу падения давления, поступившего от датчика давления, до поднятия давления в трубопроводах котельной до штатного.
Кроме того, целесообразно установить на обратном трубопроводе обратный клапан с возможностью его перекрытия при падении давления в тепловой сети.
Применение такой системы позволяет системе теплоснабжения, с некоторым снижением параметров теплоносителя в тепловой сети, продолжать снабжать тепловой энергией и горячей водой потребителей в случае возникновения аварийных порывов на трубопроводах тепловой сети, кроме того, происходит значительная экономия ресурсов (газ, электроэнергия, вода).
На чертеже представлена схема предложенной системы.
Система теплоснабжения включает котельную 1, генератор тепла которой - водогрейный котел 2 - соединен посредством подающего трубопровода 3 (подающая ветвь) с объектами 4 теплопотребления, от которых отходит обратный трубопровод 5 (обратная ветвь), соединенный через сетевой насос 6 с водогрейным котлом 2, а также с выходом подпиточного насоса 7, к входному патрубку которого подсоединен резервный бак 8 горячей воды.
Газовая система водогрейного котла 2 соединена с газораспределительным устройством 9 (ГРУ) трубопроводом, на котором установлен предохранительный запорный клапан (ПЗК) 10, управляемый посредством блока 11 (автоматика безопасности релейная с контактными датчиками, обеспечивающая автоматический останов котла при отклонении одного из контролируемых параметров до предельно разрешенных величин) по сигналам датчиков давления или расхода, установленных на входе и выходе из водогрейного котла 2, поступающим от блока 12 (контактные датчики предельно-допустимых значений параметров расхода воды через котел, повышения и понижения давления воды за котлом и т.д.).
На подающем трубопроводе установлена запорная арматура 13, датчик 14 давления и регулировочный клапан 15. Датчик 14 давления электрически связан с блоком 16 управления, который соединен с исполнительным механизмом 17 регулировочного клапана 15. На обратном трубопроводе 5 установлена запорная арматура 18 и обратный клапан 19.
Система теплоснабжения с автоматическим поддержанием заданных параметров теплоносителя по давлению на водогрейных котлах котельной и постоянной подачей теплоносителя в тепловую сеть в случаях аварийных порывов трубопроводов тепловой сети работает следующим образом.
На подающем трубопроводе 3 прямой ветви тепловой сети на выходе из котельной 1 после запорной арматуры 13 установлен регулировочный клапан 15, перед ним установлен датчик 14 давления, подающий сигнал на блок 16 управления, который управляет регулировочным клапаном 15.
Блок 16 управления настроен таким образом, что при работе системы теплоснабжения в штатном режиме регулировочный клапан 15 открыт полностью, а при возникновении аварийных порывов, когда происходит истечение теплоносителя в больших объемах, в тепловой сети и на водогрейных котлах 2 в самой котельной 1, начинает падать давление теплоносителя, датчик 14 давления выдает сигнал, поступающий на блок 16 управления, с помощью которого регулировочный клапан 15 автоматически начинает закрываться до тех пор, пока перед ним поднимется давление до штатного значения, тем самым на котлах 2 давление теплоносителя нормализуется, и котел 2 будет продолжать свою работу. Так как регулировочный клапан 15 закрывается не полностью, теплоноситель с меньшим давлением, но все равно продолжает поступать в тепловую сеть и к потребителям. Для того, чтобы сниженное ниже предельно допустимых значений давление теплоносителя в обратной ветви 5 тепловой сети не оказывало влияние на гидравлические режимы в самой котельной 1, перед входом в котельную 1, на трубопроводе 5 обратной ветви установлен обратный клапан 19. Конструктивно обратный клапан 19 устанавливается в трубопровод обратной ветви 5 тепловой сети так, что он может пропускать поток теплоносителя только в одну сторону, от тепловой сети в котельную 1 (штатный режим работы котельной), и автоматически запирается при изменении направления движения потока теплоносителя на обратное (аварийное падение давления в тепловой сети при возникновении больших утечек). Запирание обратного клапана 19 на тепловой сети при возникновении на ней аварийных утечек позволяет направить весь необходимый поток горячей воды из резервного бака 8 подпиточным насосом 7 только на входной патрубок сетевого насоса 6, что создает нормальные условия работы сетевого насоса 6 и поддержания рабочего давления на выходе водогрейного котла 2. После устранения аварийных утечек на тепловой сети давление теплоносителя как в прямой 3, так и в обратной 5 ветвях увеличивается, приходя к нормальным рабочим значениям, обратный клапан 19 открывается, и циркуляция теплоносителя во всем гидравлическом контуре схемы теплоснабжения восстанавливается.