Ооо "тепловые сети" в железнодорожном. Яковлев, Н

Классификация систем теплоснабжения и тепловых нагрузок

Топливо, состав и технические характеристики топлива. Понятие условного топлива, высшей и низшей теплоты сгорания

Природное и искусственное топливо

Энергетическое топливо - это горючие вещества, ко­торые экономически целесообразно использовать для получения тепловой и электрической энергии.

Все топлива могут быть разделены на природные и искусствен­ные. К природным относятся органические 1 топлива, непо­средственно добываемые из недр земли. Это - уголь, торф, слан­цы, нефть, природный газ. Искусственные топлива полу­чаются в результате переработки природных топлив на газовых, нефтеперерабатывающих, металлургических предприятиях. Искус­ственными топливами являются кокс, полукокс, доменный, кок­совый, генераторный газы, газ пиролиза нефти, мазут.

Природные органические топлива являются невозобновляемы-ми энергетическими ресурсами, невосполняющимися и невозобнов-ляющимися.в настоящую геологическую эпоху. Отличительной осо­бенностью невозобновляющихся источников энергии (угля, нефти, газа) являются их высокий энергетический потенциал и относи­тельная доступность и, как следствие, целесообразность извлечения.

Наибольшие энергетические ресурсы органического топлива со­средоточены в угле. Общие прогнозируемые геологические запасы каменного и бурого угля составляют 6000... 15ООО млрд т услов­ного топлива (т у т.). Геологических ресурсов нефти в мире в 20- 30 раз меньше, чем угля, они составляют 286...515 млрд ту.т. Ре­сурс природного газа на Земле оценивается в 177...314 млрд т у.т.

Несмотря на кажущиеся довольно значительные запасы орга­нического топлива, расход их в настоящее время настолько велик, что даже при современном уровне использования любого из топ­лив просматривается перспектива их истощения в обозримом бу­дущем. В этой связи особую актуальность приобретают инноваци­онные энергетические технологии, обеспечивающие экологиче­ски чистое производство и экономию энергетических ресурсов, их сбалансированное потребление.

Ископаемые твердые топлива произошли из растительных и жи­вотных организмов. В зависимости от исходного материала и усло­вий химического превращения они подразделяются на гумусовые, сапропелитовые и смешанные.

Гумусовые топлива образовались в основном из отмерших многоклеточных растений. Органическое вещество этих растений подвергалось разложению в условиях ограниченного доступа воз­духа, в результате чего оно превращалось в перегной - гумус.

Сапропелитовые топлива образовались из остатков низ­ших растений (водорослей) и животных микроорганизмов, в со­ставе которых содержится помимо клетчатки значительное коли­чество белков, жиров и воска. При разложении под водой без дос­тупа воздуха эти остатки превращались в гнилостный ил - сапро­пель, из которого в дальнейшем происходило образование иско­паемого твердого топлива.

В условиях полного прекращения доступа воздуха и при участии бактерий гумус претерпевал дальнейшее видоизменение и пре­вращался в ископаемое топливо. В образований смешанных иско­паемых твердых топлив заметную роль играли как высокооргани­зованные растения, так и микроорганизмы.

В зависимости от «химического возраста» (периода времени, в течение которого протекали химические превращения в массе топ­лива) различают три стадии образования ископаемого твердого топлива:

Торфяная, т.е. связанная с образованием торфа;

Буроугольная - период превращения торфа в бурые угли;

Каменноугольная - наиболее длительный период химических превращений с образованием каменных углей и антрацитов.

Торф является самым молодым по химическому возрасту иско­паемым твердым топливом. Он относится к топливу гумусового образования и представляет собой продукт неполного разложения под водой растительных остатков.

Местами торфообразования являются, главным образом, зара­стающие болота.

По способу добычи различают кусковой и фрезерный торф. Кус­ковой торф получают в виде стандартных кирпичей при маши-ноформовочном и гидравлическом способах добычи. Фрезерный торф представляет собой торфяную крошку с размерами частив от 0,5 до 25 мм и более, получаемую при добыче торфа фрезерным способом. Вследствие низкой теплоты сгорания и малой механи­ческой прочности торф относится к местным видам топлива, под­лежащим использованию вблизи мест его добычи.

Бурые угли по степени обуглероживания занимают промежу-
точное положение между торфом и каменными углями. Свеже добытые бурые угли содержат от 20 до 55 % влаги, содержание золы
в них колеблется в широких пределах - от 7 до 45 %. Бурые угли
характеризуются термической неустойчивостью, небольшой твер-
достью и малой механической прочностью. Они обладают способ-
ностью выветриваться на воздухе, превращаясь в угольную мелочь,
и весьма склонны к окислению и самовозгоранию при хранении.
Вследствие значительного балласта и низкой теплоты сгорания
бурых углей дальняя перевозка их не выгодна, поэтому они ис-
пользуются как местное топливо.

Каменные угли представляют собой продукт более полного пре­вращения исходного органического материала. В отличие от бурых углей они содержат больше углерода и меньше водорода и кисло­рода. Каменные угли обладают меньшей гигроскопичностью, бо­лее высокими плотностью и механической прочностью, большей химической устойчивостью. Каменные угли добываются шахтным и открытым способами. Транспортируются они в основном желез­нодорожным транспортом.

С целью улучшения промышленного использования твердое топ­ливо подвергают физико-механическим (обогащение, сортиров­ка, сушка, пылеприготовление и брикетирование) и физико-хи­мическим (полукоксование и коксование) способам переработки.

Ископаемый уголь подвергается обогащению - удалению пустой породы, разделению минералов с целью увеличения со­держания углерода. В результате содержание балластных и вредных примесей (серы, влаги и зольности) в угле снижается и повыша­ется его теплота сгорания.

Целью сортировки углей является разделение извлеченно­го из недр земли угля на отдельные сорта по крупности кусков. Отсортированная мелочь и отсев обогащения, не используемые для технологических целей, применяют в качестве энергетическо­го топлива. Его подвергают дальнейшему измельчению до пыле­видного состояния либо брикетированию.

Пылеприготовление представляет собой процесс превра­щения кускового топлива в пылевидное состояние, так как сжи­гание топлива в пылевидном состоянии позволяет экономично ис­пользовать низкосортные топлива (бурые угли, антрацитовый штыб АШ, торф, горючие сланцы, отходы углеобогащения).

Брикетирование состоит в том, что топливную мелочь (штыб бурых и каменных углей, фрезерный торф, опилки и др.) прессованием превращают в куски правильной формы - брикеты. При такой подготовке топлива брикеты сжигаются в топках на колосниковых решетках с меньшими потерями.

Нефть представляет собой горючую маслянистую жидкость, добываемую из недр земли. По современным представлениям нефть имеет органическое происхождение, считается, что исходным (ма­теринским) веществом для образования нефти были ископаемые остатки растительного и животного происхождения в местах древ­них мелководных морей. Накапливаясь на морском дне и переме­шиваясь с минеральными веществами, эти остатки образовали мощные толщи илистых отложений, в которых под действием кис­лорода, бактерий и микроорганизмов происходило разложение органического вещества с образованием химически устойчивых жидких и газообразных продуктов. Последние постепенно накап­ливались в слоях осадочных пород и под действием повышенной температуры этих слоев, давления и природных катализаторов пре­терпевали дальнейшие химические превращения с образованием нефти.

Нефть залегает в недрах земли в осадочных пористых породах
(песчаники, известняки и т.д.), образуя нефтяные пласты, распо-
ложенные на глубине 5000 м и более. В этих пластах нефть нахо-
дится совместно с водой и газом, занимая по плотности сред-
нюю зону выше воды. Скопления газа находятся в верхней части
пластов.

Нефть добывается путем бурения скважин - вертикальных вы­работок диаметром 0,15...0,25 м, по которым она поступает на поверхность земли. Из пласта нефть извлекается одним из трех спо­собов: фонтанным, компрессорным (газлифтным) и глубинно-на­сосным.

Фонтанный способ используется в начальный период экс­плуатации скважин. При этом нефть из пласта через скважину вы­талкивается под давлением нефтяных газов, достигающим 20 МПа. Со временем, после прекращения естественного фонтанирования, нефть извлекают компрессорным или насосным способом.

При компрессорном способе в скважину опускают две ко­лонны труб. По кольцевому каналу между ними компрессором за­качивается под большим давлением воздух или нефтяной газ. Сме­шиваясь с нефтью воздух (или газ) понижает ее плотность, в ре­зультате нефть под избыточным давлением пласта поднимается по внутренней трубе на поверхность.

Глубинно-насосный способ заключается в том, что из-j влечение нефти из пласта производится посредством насоса, опус­каемого в скважину на уровень нефтяной залежи.

Добытую нефть после ее обезвоживания и обессоливания под- вергают переработке с целью получения технически ценных про­дуктов - жидких топлив, смазочных и специальных масел, ра­створителей, моющих средств, красителей, пластмасс и др.

Различают физические и химические способы переработки нефти.

К физическим относятся прямая, или фракционная, перегонка нефти, к химическим - различные виды крекингового процесса.

Прямая, или фракционная, перегонка представляет собой процесс извлечения из нефти ее составляющих (фракций). Пере­гонка нефти - это нагрев ее при атмосферном давлении до кипе­ния, частичное испарение, отбор и конденсация образовавшихся паров. В результате перегонки нефти получают светлые нефтепро­дукты (дистилляты) и остаточный продукт - мазут. Из дистилля­тов после соответствующей очистки получают товарные продукты: бензин, лигроин, керосин, газойль и соляр. Мазут, получаемый при перегонке нефти, в зависимости от его качества находит разно­образное использование. Высокосернистые мазуты служат котель­ным топливом. Транспортирование нефти осуществляется либо по нефтепроводам, либо в цистернах железнодорожным транспортом.

Природные газы скапливаются в горных породах земной коры, образуя газоносные пласты. Такими породами являются по­ристые структуры (песчаники, известняки и др.). Газоносные пла­сты сверху и снизу ограничены газонепроницаемыми породами.

Для добычи газа проводят бурение скважин до газоносного пласта. При этом применяются те же способы бурения скважин, как и при добыче нефти.

Теплотехнические характеристики топлива

Состав топлива. Важнейшей характеристикой топлива, опреде­ляющей ряд показателей, используемых для анализа процессов, происходящих в разных топливоиспользующих установках, явля­ется состав топлива. Качество твердого или жидкого топлива как источника тепловой энергии в значительной мере определяется его элементарным составом. Основным горючим компонентом этих топлив является углерод. При полном сгорании 1 кг углерода выде­ляется 34,4 МДж теплоты. Содержание его в горючей массе разных видов топлива изменяется в широких пределах (от 50 в древесине до 95 % в антраците), следовательно углерод обеспечивает пре­имущественную долю тепловыделения топлива.

Вторым по значению горючим компонентом является водород, при сгорании 1 кг которого выделяется 119 МДж теплоты. Содер­жание водорода в горючей массе твердых и жидких топлив изме­няется от 2 (антрацит) до 10,5% (мазут).

Входящая в состав твердых и жидких топлив горючая сера (ор­ганическая и. колчеданная) окисляется при горении топлива с образованием сернистого газа S0 2 . При этом выделяется теплоты 9,3 МДж/кг S, что существенно меньше, чем при сгорании водо­рода и углерода. Содержание серы в горючей массе твердых и жид­ких топлив изменяется от 0,5 до 7, в горючих сланцах до 15%. Образующийся при сжигании серы сернистый газ является ток­сичным (опасным для жизнедеятельности в окружающей среде), а также коррозионно-активным, приводящим к интенсивной кор­розии металлических элементов топливоиспользующих установок.

Кислород и азот являются внутренним балластом топлива, так рак их наличие снижает в топливе содержание основных горючих Элементов - углерода и водорода. Содержание кислорода в топли­ве уменьшается по мере увеличения геологического возраста топ­лива.

Зола и влага являются внешним балластом твердого и жидкого топлива. Повышение содержания золы и влаги в рабочей массе Топлива приводит к соответствующему уменьшению его горючей части, а значит к снижению тепловыделения при сгорании топлива.

Зола топлива. Минеральный несгораемый остаток, образую­щийся из примесей топлива при его сгорании, представляет со­бой золу. Содержание минеральных примесей в твердых топливах изменяется в широких пределах, составляя в древесном топливе 1...2%, в угле 10...40%, в горючих сланцах до 70% и в жидком топливе до 1 %.

В процессе горения минеральные примеси могут из твердого состояния переходить в жидкое, образуя раствор, называемый шла­ком. Важной характеристикой золы является ее плавкость. В ла­бораторных условиях плавкость золы определяют путем нагрева­ния в электрической печи в полувосстановительной газовой среде (60 % СО и 40 % С0 2) пирамидки стандартных размеров, сформи­рованной из мелкораздробленной пробы испытуемой золы. Темпе­ратура, при которой пирамидка начнет самопроизвольно сгибать­ся или вершина ее скругляется, носит название температуры начала деформации золы. Температура, при которой вер­шина пирамидки склоняется до ее основания, называется тем­пературой размягчения золы t 2 . Температура нача­ла жидкоплавного состояния соответствует темпера­туре, при которой золовая пирамидка растекается по подставке.

По характеристике плавкости золы твердые топлива разде­ляются на три группы: с легкоплавкой золой (t 3 < 1350 °С), с зо­лой средней плавкости (t 3 = 1350... 1450°С) с тугоплавкой золой (t 3 > 1450 °С). Повышенное содержание золы в топливе снижает технико-экономические показатели котельных установок за счет увеличения затрат на шлако- и золоудаление, очистку поверхно­стей нагрева от загрязнения, газоочистку, а также за счет увеличе­ния потерь теплоты со шлаком и золой.

Влага топлива. В твердом топливе принято различать внешнюю и внутреннюю влагу.

Источниками внешней влаги являются поверхностные и грунтовые воды, влага атмосферного воздуха, которые при транс­портировке и хранении топлива увлажняют его поверхность, про­никают в капилляры и поры, особо развитые у торфа и бурых углей. Внешняя влага может быть удалена подсушкой топлива (обыч­но при температуре около 105 °С).

К внутренней влаге относят коллоидную и гидратную (кри-сталлогидратную) влагу. Коллоидная влага равномерно распреде­лена по всей массе топлива, а ее количество зависит от химиче­ской природы и состава топлива.

При хранении на воздухе переувлажненное топливо теряет, а подсушенное приобретает влагу. Топливо с установившейся в ес­тественных условиях влажностью называют воздушно-сухим.

Повышение влажности приводит к уменьшению теплоты сго­рания топлива, увеличению объема продуктов сгорания и, как след­ствие этого, к снижению температуры горения. В результате умень­шается производительность котельного агрегата и увеличивается расход топлива. Повышенная влажность ухудшает сыпучесть топ­лива, а в зимнее время приводит к его смерзаемости, что резко затрудняет условия транспортирования и использования топлива.

Теплота сгорания топлива. Для характеристики качества топли­ва используется такой показатель, как теплота сгорания топлива - это количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива (размерность МДж/кг) или 1 м 3 газового топлива (МДж/м 3).

В твердых и жидких топливах горючие элементы являются со­ставной частью сложных и различных по своему химическому стро­ению соединений, учесть все разнообразие которых не представ­ляется возможным. Точно рассчитать теплоту сгорания топлив не­возможно, поэтому данный показатель для конкретных твердых и жидких топлив определяют экспериментально. С этой целью сжи­гают навеску топлива в атмосфере кислорода при повышенном давлении в специальном сосуде (калориметрической бомбе) и определяют с помощью водяного калориметра количество выде­лившейся при этом теплоты.

В реальных условиях продукты сгорания топлив в подавляю-
щем большинстве случаев покидают котельные установки при тем-
пературе более высокой, чем температура, при которой происхо-
дит конденсация содержащихся в них водяных паров, т.е. выше
температуры точки росы. При этом теплота конденсации во-
дяных паров полезно не используется и в тепловых расчетах не
учитывается.

Летучие вещества и кокс твердого топлива. Все твердые топлива при нагревании без доступа воздуха претерпевают термический рас­пад с выделением горючих (СО, Н 2 и т.д.) и негорючих (N 2 , 0 2 , С0 2 , Н 2 0) газов. Выделяющиеся газы по совокупности опреде­ляют выходом летучих. Твердый остаток, образующийся после выделения летучих веществ, называется коксом. В состав кокса входит углерод и прокаленные минеральные примеси (зола). Вы­ход летучих обычно относят на горючую массу топлива и обозна­чают К г. Выход летучих и свойства коксового остатка являются важ­ными теплотехническими характеристиками топлива, определяю­щими условия организации его сжигания.

Летучие вещества играют существенную роль при воспламене­нии топлива и на начальных стадиях горения, т.е. в значительной мере определяют реакционную способность твердых топлив (их способность к воспламенению и горению).

По мере увеличения геологического возраста природных твер­дых топлив выход летучих снижается, но относительное содержа­ние горючих компонентов в их составе повышается. Одновременно повышается температура начала выхода летучих.

Раздел 5. Теплоснабжение.

В зависимости от размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения разделяют на:

Децентрализованные а) индивидуальные;

Электрические.

б)местные; -централизованные.

В децентрализованных системах источник теплоты и теплоприемники потребителей либо совмещены в одном агрегате, либо размещены столь близко, что передача теплоты от источника до теплоприемников может осуществляться практически без промышленного звена – тепловой сети.

В индивидуальных системах теплоснабжение каждого помещения обеспечивается от отдельного источника.

В местных системах теплоснабжение каждого здания обеспечивается от отдельного источника теплоты.

В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники потребителей размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому теплота передается по тепловым сетям.

Централизованное от: а) ТЭЦ; б) котельных.

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения можно разделить на:

Групповое (теплоснабжение от одного источника группы зданий);

Районное;

Городское;

Межгородское.

Процесс централизованного теплоснабжения состоит из трех последовательных операций:

1. Подготовка теплоносителя.

2.Транспортировка теплоносителя.

3. использование теплоносителя.

Тепловые нагрузки можно разбить на две группы:

Сезонная;

Круглогодовая.

Сезонная нагрузка зависит от климатических условий. К ней относятся отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

Круглогодовая нагрузка – технологическая нагрузка и нагрузка горячего водоснабжения.

Тепловая сеть - это сложное инженерно-строительное сооружение, служащее для транспорта тепла с помощью теплоносителя (воды или пара) от источника (ТЭЦ или котельной) к тепловым потребителям.

От коллекторов прямой сетевой воды ТЭЦ с помощью магистральных теплопроводов горячая вода подается в городской массив. Магистральные теплопроводы имеют ответвления, к которым присоединяется внутриквартальная разводка к центральным тепловым пунктам (ЦТП). В ЦТП находится теплообменное оборудование с регуляторами, обеспечивающее снабжение квартир и помещений горячей водой.

Тепловые магистрали соседних ТЭЦ и котельных для повышения надежности теплоснабжения соединяют перемычками с запорной арматурой, которые позволяют обеспечить теплоснабжение при авариях и ревизиях отдельных участков тепловых сетей и источников теплоснабжения. Таким образом, тепловая сеть города - это сложнейший комплекс теплопроводов, источников тепла и его потребителей.

Теплопроводы могут быть подземными и надземными.

Надземные теплопроводы обычно прокладывают по территориям промышленных предприятий и промышленных зон, не подлежащих застройке, при пересечении большого числа железнодорожных путей, т.е. везде, где либо не вполне эстетический вид теплопроводов не играет большой роли, либо затрудняется доступ к ревизии и ремонту теплопроводов. Надземные теплопроводы долговечнее и лучше приспособлены к ремонтам.

В жилых районах из эстетических соображений используется подземная прокладка теплопроводов, которая бывает бесканальной и канальной.

При бесканальной прокладке участки теплопровода укладывают на специальные опоры непосредственно на дне вырытых грунтовых каналов, сваривают между собой стыки, защищают их от воздействия агрессивной среды и засыпают грунтом. Бесканальная прокладка - самая дешевая, однако теплопроводы испытывают внешнюю нагрузку от грунта (заглубление теплопровода должно быть 0,7 м), более подвержены воздействию агрессивной среды (грунта) и менее ремонтопригодны.

При канальной прокладке теплопроводы помещаются в каналы из сборных железобетонных элементов, изготовленных на заводе. При такой прокладке теплопровод разгружается от гидростатического действия грунта, находится в более комфортных условиях, более доступен для ремонта.

Рисунок 5.2.1. Городской коллектор для теплопроводов из объемных элементов

По возможности доступа к теплопроводам каналы делятся на проходные, полупроходные и непроходные. В проходных каналах (рис. 5.2.2) кроме трубопроводов подающей и обратной сетевой воды, размещают водопроводные трубы питьевой воды, силовые кабели и т.д. Это наиболее дорогие каналы, но и более надежные, так как позволяют организовать постоянный легкий доступ для ревизий и ремонта, без нарушения дорожных покрытий и мостовых. Такие каналы оборудуются освещением и естественной вентиляцией.

Рисунок 5.2.2. Непроходной канал: 1 – стеновой блок, 2 – блок перекрытия, 3 – бетонная подготовка

Непроходные каналы (рис. 5.2.2) позволяют разместить в себе только подающий и обратный теплопроводы, для доступа к которым необходимо срывать слой грунта и снимать верхнюю часть канала. В непроходных каналах и бесканально прокладывается большая часть теплопроводов.

Полупроходные каналы (рис. 5.2.3) сооружают в тех случаях, когда к теплопроводам необходим постоянный, но редкий доступ. Полупроходные каналы имеют высоту не менее 1400 мм, что позволяет человеку передвигаться в нем в полусогнутом состоянии, выполняя осмотр и мелкий ремонт тепловой изоляции.

Рисунок 5.2.3. Железобетонный полупроходной канал

Наибольшую опасность для теплопроводов представляет коррозия внешней поверхности, происходящая вследствие воздействия кислорода, поступающего из грунта или атмосферы вместе с влагой; дополнительным катализатором являются диоксид углерода, сульфаты и хлориды, всегда имеющиеся в достаточном количестве в окружающей среде. Для уменьшения коррозии теплопроводы покрывают многослойной изоляцией, обеспечивающей низкое водопоглощение, малую воздухопроводность и хорошую теплоизоляцию.

Наиболее полно этим требованием удовлетворяет конструкция, состоящая из двух труб - стальной (теплопровод) и полиэтиленовой, между которыми размещается ячеистая полимерная структура пенополиуретана. Последний имеет теплопроводность втрое ниже, чем обычные теплоизолирующие материалы.

Данный проект иллюстрирует использование геоинформационной системы (электронной карты) MosMap-GIS для создания сложных информационно-графических систем. Здесь карта используется для формирования и отображения графических элементов тепловой сети (схемы теплоснабжения) , в то же время вся информация сети, включая графическую, хранится в базе данных модели теплосетей.
Подобный подход может так же применяться для моделирования сетей газоснабжения, электрических сетей и прочих линейно-точечных систем, распределенных на территории города.

Работа выполнена по заказу ВНИПИЭнергопром и предназначена для формирования тепловой сети города на электронной карте Москвы, а также для моделирования характеристик сети, при изменении ее параметров и конфигурации.

Теплосеть состоит из тепломагистрали (трубы большого диаметра, до 1400 мм) и распределительных сетей. На отводах от магистрали обычно устроены центральные тепловые пункты (ЦТП) , от которых по распределительным теплосетям вода подается к жилым зданиям или другим отапливаемым помещениям.
В данную схему теплоснабжения включены также объекты производство тепла - ТЭЦ, РТС, КТС, котельные.
Структура модели тепловой сети содержит две части: графическую и «информационную». К графической относятся: линии участков (трубы) и изображения пунктов тепловой сети (ЦТП, камеры, смотровые колодцы и пр.), а так же также объекты производство тепла. Информационная часть содержит числовую и текстовую информацию, привязанную к графическим данным.
Все данные модели теплоснабжения, как графическая, так и информационная содержатся в базе данных модели и по необходимости высвечиваются на карту, соответствующими программами модели.

Структура тепловой сети (графическая часть).

Тепловая сеть состоит из объектов двух типов:
- точечные (источники), к которым относятся ТЭЦ, РТС, котельные;
- точечные (пункты), ЦТП, камеры, смотровые колодцы и пр. Предусмотрена возможность введения псевдопунктов - точек участков, где происходит смена характеристик (диаметра и пр.);
- точечные (строения),дома и иные потребители тепла. Особенностью этих объектов является их "двойственность", т.е. они являются объектами как модели, так и карты.;
- линейные (участки) - трубы.

Участком схемы теплоснабжения считается ломаная линия, соответствующая комплекту труб между двумя точечными объектами, поэтому каждый участок, в списке своих параметров содержит коды концевых пунктов. Участки выводятся на карту в виде ломаных линий различной толщины и цвета.

Формирование тепловой сети.

Тепловые сети Москвы представляют собой большую и сложную графическую структуру, привязанную к различным объектам города. В связи с этим, одной из основных задач разработки являлось создание программ ввода и фомирования сети теплоснабжения, способных в наибольшей степени упростить задачу ввода исходных данных. Представление схемы теплоснабжения в цифровом виде может производиться двумя способами:
- вручную,
- с использованием электронного носителя.
Основным способом построения тепловой сети является ручной, с бумажной схемы.

Ручной ввод.
Разработана программа ручного формирования сети теплоснабжения с бумажного носителя и последующей ее коррекции.
Основное внимание уделялось простоте ввода, именно поэтому для изображения точечных объектов (кроме строений) применены иконки, установка которых на карте производится двумя щелчками мыши (выбором иконки из списка и щелчком на карте). Кроме того, иконки позволяют применять графически сложные элементы отображения объектов, что увеличивает их информативность. Дополнительное удобство создает то обстоятельство, что пользователь, сам может подбирать, заменять и добавлять иконки.

Установка участков производится пометкой концевых пунктов на карте или в базе (в списке объектов), после чего они автоматически соединяются прямой линией. Далее, деформированием этой линии на карте, устанавливается ее истинная конфигурация.

Ввод "информационных" характеристик объекта сети, может быть произведен сразу после его создания, либо позже, для чего нужно пометить этот объект на карте или в базе щелчком мыши.
Корректировка местоположения точечного объекта производится его пометкой и установкой щелчком мыши в другом месте карты. При этом, координаты концов, привязанных к нему участков автоматически изменяются, в соответствии с координатами объекта.
Графическая корректировка участка производится его пометкой и последующей деформацией исходной ломаной линии.
С помощью данной програмы была сформирована сеть (от источников до конечных ЦТП) четырех котельных Предприятия № 2 ТС и С:
РТС Бабушкинская -1, РТС Бабушкинская -2, РТС Отрадное, РТС Ростокино.

Ввод с электронного носителя.
Сеть или часть сети сформирована другой организацией и на другой карте (геоподоснове). В этом случае главной задачей является перенесение графической части тепловой сети с одной геоподосновы на другую. Для этой задачи была разработана программа, позволяющая производить привязку объектов (пересчет координат) различных карт с весьма высокой точностью (зависит от количества точек привязки). Так участки сети, построеные на геоподоснове карты Геобилдер, быле привязаны к координатной системе карты MosMap с точностью не менее 5 м.

Просмотр и анализ тепловой сети.

В более крупном масштабе, на карту выводятся все объекты сети. Точечные объекты - в виде иконок, линейные в виде ломаных линий. Толщины и цвет линий зависит от характеристик участков и устанавливаемого на панели управления режима. Так толщина линии, может зависеть от диаметра трубы, в соответствии с устанавливаемой шкалой. Так же эти параметры могут использоваться для отображения различного рода характеристик, рассчитанных технологическими программами.

Этот режим, по типу высвечивания пунктов, в свою очередь подразделяется на два этапа: сначала пункты высвечиваются в виде уменьшенных иконок, без названий пунктов, далее при увеличении масштаба, размеры иконок увеличиваюся (лучше виден внутренний рисунок иконки, определяющий тип пункта), и сверху выводится название пункта. В первом случае лучше видна общая структура сети, во втором более подробно структура выделенной ее части.

Предусмотрена возможность отключения вывода пунктов. Такой режим полезен для просмотра собственно сети, выявления контуров и пр.

Между всеми объектами тепловой сети, высвеченными на карте и базой данных сети установлена дуплексная связь, так что при щелчке мыши на любом объекте на карте, на панели управления высвечивается любой набор характеристик этого объекта и объектов с ним связанных, записанные в базе. Так для участка, высвечиваются не только его характеристики, но и характеристики концевых пунктов.

Так же можно установить высвечивание на карте числовых значений: длины или диаметра участков. Данные высвечиваются непосредственно на участках, если их размер в кадре позволяет их разместить. Для более мелкого масштаба, можно использовать режим высвечивания характеристик объекта над курсором при щелчке на нем мыши.

В качестве одной из задач анализа сети предусмотрено определение неполноты ввода сети. Специфическим цветом могут отображаться участки, для которых отсутствует тот или иной набор характеристик. Эта задача полезна при формировании сети.

Задачи статистического анализа сети теплоснабжения:

- для источников, площадь зоны, количества пунктов разного типа,
- для участков, распределение диаметров труб и суммарных длин этих диаметров, для всей тепловой сети или сети выбранного источника.

Решение технологических задач.

Здесь предполагается использование как внутренних, так и внешних программ. Со стороны модели предполагается пометка и формирование некоторой части сети, с необходимыми характеристикам, предача ее вычислительной программе с последующим приемом и высвечиваним результата на карте и в таблицах Б.Д.

В качестве входной информации для вычисления, наиболее часто предполагается использовать путь, от выбранного пункта до источника. В связи с этим, в разработан алгоритм нахождения такого пути (аналог волнового метода). Найденый путь, подсвечивается на карте и на панели управления формируется таблица с перечислением пунктов и участков (в порядке их следования) с их характеристиками. Определяются также интегральные характеристики пути (длина и пр.)

Моделирование сети теплоснабжения.

Если под моделированием понимать расчет параметров сети, при изменении числа, характеристик и расположения составляющих ее объектов, то данная программа может предложить, описанный выше, достаточно эффективный аппарат ввода и коррекции сети, достаточно просто позволяющий изменять структуру. При этом, предполагаются доработки, позволяющие вести специфическую пометку и высвечивани виртуальных объектов сети и запоминания различных вариантов изменений, для сравнения вариантов и повторения экспериментов.

Сети теплоснабжения некоторых РТС г.Москвы (крупный масштаб)
Привязка точечных объектов к электронной карте

Тепловые сети - это системы, используемые для передачи тепла от горячей воды или пара с помощью трубопроводов от источника энергии до потребителя, после чего теплоноситель вновь поступает к устройству регенерации. Такой цикл позволяет правильно распределять тепло по всем точкам потребления с контролем постоянного давления в сети.

Рис. Наружные инженерные сети. Тепловые сети.

При проектировании тепловой сети определяется источник подачи тепла. При этом учитываются такие факторы:

• площадь отапливаемого помещения или нескольких зданий;
• число этажей и высота домов;
• удаленность потребителя от теплового источника.

После выбора источника тепла проектирование тепловых сетей требует определения типа систем, которые бывают:

• магистральные;
• централизованные;
• децентрализованные;
• распределительные.

Тепловая сеть включает в себя:

• источник подачи тепла (нагревание воды с помощью газа, электричества или угля);
• магистраль;
• узел подсчета тепла;
• точку потребления.

По способу применения тепловые сети делятся на:

• магистральные;
• распределительные;
• квартальные.При проектировании наружных тепловых сетей применяется надземная и подземная технологии монтажа труб. Чтобы исключить большие теплопотери, чаще выбирается подземная прокладка коммуникаций.Подземный монтаж бывает двух видов.
  • Канальный . В данном случае трубопровод монтируется в коллектор. В этом устройстве могут быть расположены и другие инженерные коммуникации.
  • Бесканальный . При такой технологии прокладки трубопровод помещается прямо в грунт. При выборе бесканального способа монтажа проводящие коммуникации изолируются с помощью специальных утепляющих материалов, что также повышает коррозионную стойкость металла труб. Также выделяют тепловые системы в городских тоннелях.

  Надземная технология монтажа тепловых коммуникаций осуществляется посредством стальных и чугунных труб. Они размещаются на бетонных опорах, занимая разную высоту от земли. Этот способ используется при невозможности монтажа труб в грунт, но помимо удобства прокладки данная технология имеет серьезный недостаток: значительные потери тепла при сильных холодах.

  При проектировании тепловых сетей в Москве нужно учитывать несколько значимых факторов: плотность городской застройки, уже проложенные и работающие инженерные сети, создаваемые коммуникации. Данные работы производятся в нашей компании только профессионалами со строгим соблюдением существующих норм и правил.

  ООО «ИнжГеоПроект+» имеет значительный опыт в проектировании водяных тепловых сетей и систем с другими видами теплоносителей. Мы готовы выполнить план тепловых вводов, разводящих и магистральных сетей, тепловых пунктов, а также подготовить необходимую исполнительную документацию. Наши разработки проходят все этапы требуемого согласования в городских инстанциях. Также в рамках проектирования и прокладки тепловых сетей мы можем оформить всю исходную техническую документацию для начала монтажа, а в дальнейшем сдать объект в эксплуатацию.

  При необходимости вы можете абсолютно бесплатно проконсультироваться у нашего опытного специалиста по всем вопросам предварительных работ и их стоимости.

  Документы, требуемые для проектирования тепловых систем:

  • техусловия на теплоснабжение;
  • топографический план в масштабе 1:500 (геоподоснова).

Политика нашего предприятия в последние годы была направлена в основном на замену изношенных тепловых сетей с целью повышения надежности теплоснабжения города. На сегодня диаметры эксплуатируемых трубопроводов тепловых сетей находятся в диапазоне от 100 до 500 мм.

Большая часть тепловых сетей в минераловатной изоляции проложена в канале. Но эксплуатационные условия для трубопроводов канальной прокладки в нашем городе не являются удовлетворительными, особенно в его центральной части. Связано это с несколькими основными причинами: грунтовые воды расположены очень близко и они достаточно коррозионно-активные; в городе много низменных и подболоченных участков; через город проходит электрифицированная железная дорога. К сожалению, в г. Железнодорожный есть места, где практически отсутствует ливневая канализация и, по сути, каналы наших тепловых сетей часто выступают элементами этой канализации. В одной из частей города - на высоком берегу р. Пехорка - грунты песчаные и условия для канальной прокладки хорошие - каналы тепловых сетей сухие. Но, к сожалению, это очень малая часть г. Железнодорожный и соответственно доля "нормальных" тепловых сетей канальной прокладки также мала.

В последние годы с целью повышения надежности теплоснабжения города, в первую очередь в центральной его части, Предприятие отказывается от применения канальной прокладки трубопроводов тепловых сетей и переходит в основном на бесканальную прокладку труб в ППУ изоляции, на трубы из сшитого полиэтилена типа "Изопрофлекс" и на трубы типа "Касафлекс" (производство фирмы "Группа Полимертепло", г. Москва).

На сегодняшний день проложено около 30 км труб в ППУ изоляции в двухтрубном исчислении. Технологию бесканальной прокладки труб в ППУ изоляции мы начали применять более 15 лет назад. Предизолированные трубы и элементы к ним в ППУ изоляции ООО "Тепловые сети г. Железнодорожный" закупает у предприятия, которое расположено в г. Железнодорожный, что позволяет нам в очень сжатые сроки проводить перекладку тепловых сетей за счет быстрого выполнения заказов фирмой-производителем. Иногда при замене участков трубопроводов, доставшихся нам от различных ведомств, Предприятие не обладает даже технической документацией на них. Поэтому мы получаем реальную картину уже непосредственно после вскрытия участка тепловых сетей, проложенных в канале. И опять же, наличие местного поставщика труб в ППУ изоляции помогает нам быстро проводить эту замену (например, при изоляции геометрически сложных конструкций), т.к. поставка предизолированных труб и их элементов в ППУ изоляции занимает минимум времени.

Трубы в ППМ изоляции не применяем, и не потому, что по качеству изготовления и техническим характеристикам они как-то отличаются от труб в ППУ изоляции, а потому, что нам удобнее работать с производителем труб в ППУ изоляции, который находится в непосредственной близости от нашего предприятия.

За время эксплуатации труб в ППУ изоляции никаких аварийных ситуаций на них не возникало. Были некоторые механические повреждения ППУ изоляции, вызванные пожарами на вводе в дома, повреждения при раскопках, но естественным образом трубопроводы в ППУ изоляции из строя никогда не выходили. Это связано не только с качеством самих труб, но и с культурой их прокладки. Чтобы добиться необходимого качества прокладки труб в ППУ изоляции, нам очень долго и кропотливо пришлось работать со своими подрядными строительными организациями, т.к. требования к прокладке этих труб намного жестче, чем для канальной прокладки труб в минераловатной изоляции. Только при выполнении всех требований, изложенных в соответствующей нормативно-технической документации, по качественной прокладке предизолированных труб в ППУ изоляции, мы можем гарантировать их длительный срок службы.

Трубы типа "Касафлекс" применяем уже около 4 лет. Труба данного типа представляет из себя гибкую трубу с рабочей температурой до 130 ОС. Внутренняя труба является гофрированной, изготавливается из нержавеющей стали. В качестве тепловой изоляции используется ППУ в полиэтиленовой гидроизолирующей оболочке. Как правило, трубы типа "Касафлекс" оснащаются системой оперативного дистанционного контроля. Эти трубы работают у нас на температурных графиках 115/70 и 130/70 ОС. Единственная проблема - это их дороговизна; других вопросов, связанных с монтажом и эксплуатацией труб типа "Касафлекс", у нас не возникало. Использование труб этого типа особенно актуально на сложных участках тепловых сетей (со сложной геометрией прокладки).

Наличие системы ОДК на трубопроводах в ППУ изоляции является неотъемлемой составляющей данной технологии. Последние 2 года мы активно ведем работу по сведению показаний со всех локальных участков трубопроводов тепловых сетей в ППУ изоляции, оборудованных системой ОДК, в диспетчерскую.

Проблема низкого "срока жизни" трубопроводов ГВС, как и у многих теплоснабжающих организаций, является одной из основных на Предприятии. До появления на рынке труб из сшитого полиэтилена, мы прокладывали несколько участков тепловых сетей из нержавеющих труб в ППУ изоляции. Единственная проблема, которая возникла с этими трубами на одном из участков протяженностью 150-200 м, была вызвана дефектом монтажа, т.к. при сварке применили не те электроды и стыки через какое-то время "потекли". Около 10 лет назад нами было проложено несколько участков эмалированных труб на ГВС, никаких проблем за время их эксплуатации не возникало. Общая протяженность труб из нержавеющей стали и с эмалированным покрытием на сегодняшний день составляет около 2 км в двухтрубном исчислении.

Трубы из сшитого полиэтилена типа "Изопрофлекс" применяем 7 лет. В эксплуатации проблем с ними также не возникало, правда, был один курьезный случай - на вводе в дом в подвале "бомжи" подожгли трубу, в результате чего ввод сгорел. Сейчас для предотвращения возможных повторов таких ситуаций вводы "закрываем".

Единственный недостаток (хотя, надеемся, что временный) технологии производства труб из сшитого полиэтилена заключается в том, что максимальный диаметр этих труб составляет только 160 мм. Так, например, у нас есть участок трубопровода ГВС диаметром 219 мм и протяженностью порядка 200 м, поскольку сшитый полиэтилен в этом случае нельзя использовать (по указанной выше причине), нами в этом году принято решение о закупке и прокладке стеклопластиковых труб соответствующего диаметра.

На всех тепловых сетях на протяжении многих лет Предприятие проводит гидравлические и температурные испытания. Активно используем установки электрохимической защиты трубопроводов от блуждающих токов, в связи с наличием большого числа железнодорожных путей в черте города. Для обнаружения течей применяем акустические течеискатели и тепловизоры.

В конце 2007 г. на одном из заседаний Министерства ЖКХ Московской области было принято решение об апробации на теплоснабжающих предприятиях Московской области двух методов диагностики тепловых сетей: метода акустической диагностики (ООО НПК "Курс-ОТ", г. Москва) и метода магнитной томографии (НТЦ "Транскор-К", г. Москва).

Метод акустической диагностики мы используем уже около 6 лет и точность его результатов на тепловых сетях, обследованных нами, составляет 70-75%. До настоящего времени результаты этой работы использовались для получения заключения о необходимости перекладки трубопроводов на участке. Сейчас, основываясь на том, что при диагностике выявляются наиболее аварийноопасные места, принято решение в летний период осуществить шурфовки и соответствующие локальные ремонтные работы в местах, имеющих дефекты критического уровня. Что позволит на участках трубопроводов, которые мы не имеем возможности переложить в этом году, сократить число аварий и продлить их рабочий ресурс.

Метод магнитной томографии для нас является новым и неизученным. К сожалению, этот метод диагностики показал свою полную неэффективность на одном из наших участков трубопровода (диаметром - 250 мм, протяженностью около 1 км). После диагностирования участка было проведено его вскрытие, которое показало результаты, абсолютно не совпадающие с результатами диагностики, т.е. все было с точностью до наоборот.

Последние годы объемы замены тепловых сетей в г. Железнодорожный значительно выросли. В первую очередь благодаря реализации Программы по благоустройству г. Железнодорожный, проводимой Администрацией города в последние 3-4 года. Администрация города приняла абсолютно правильное решение: перед тем, как благоустраивать территорию, необходимо заменить все коммуникации, находящиеся под землей. В 2009 г. эта программа приостановлена, но, мы надеемся, что в ближайшем будущем она будет продолжена.