Основные направления работы в городском хозяйстве

Содержание

Введение3

1. Электроснабжение городского хозяйства4

2. Система теплоснабжения18

3. Системы и схемы водоснабжения36

Заключение43

Список литературы46

Введение

Наружные инженерные сети являются одним из важных элементов инженерного благоустройства городских территорий. Инженерные сети предназначены для комплексного и полного обслуживания нужд населения, культурно-бытовых предприятий и потребностей промышленности.

Инженерные коммуникации бывают подземными, наземными и надземными.

Инженерное обеспечение представляет собой совокупность систем водоснабжения, канализации, электро-, газо и теплоснабжения, призванных обеспечить функционирование и дальнейшее развитие города.

К подземным инженерным сетям относятся трубопроводы, кабели и коллекторы.

В подземном хозяйстве города используют трубопроводы различного назначения: трубопроводы, сети водоснабжения (хозяйственно-питьевые, противопожарные, горячего и промышленного водоснабжения, поливомоечные).; трубопроводы канализации (бытовых, дождевых и промышленных вод); трубопроводы тепло- и газоснабжение.

Кабельные сети включают в себя электрические сети высокого и низкого напряжения, предназначенные для электроснабжения (в том числе наружное освещение и обеспечение электротранспорта), и кабели слабого тока для телеграфной и телефонной связи, радиовещания и сигнализации специального назначения.

Основную сеть трубопроводов, каналов и кабелей размещают под улицами и площадями городов (населенных пунктов), и они образуют сложные подземные системы. Подземные инженерные сети проектируются комплексно, с учетом начертания улично-дорожной сети города. По заданной категории дороги устанавливают параметры элементов проектируемой улично-дорожной сети, под которой размещаются инженерные сети.

1. Электроснабжение городского хозяйства

Электрическими станциями называют комплекс взаимосвя­занных инженерных сооружений, оборудования и коммуникаций, предназначенный для превращения природных энергоресурсов в электроэнергию. Процесс производства электроэнергии отличается однородностью и массовостью продукции. Однородность продук­ции открывает путь к типизации основных видов электростанций и серийности выпуска небольших типоразмеров унифицированного оборудования: котлоагрегатов, турбин, генераторов и трансформа­торов. Важной особенностью современных электростанций является установка небольшого количества (4-6) очень крупных агрегатов - энергетических блоков единичной мощностью от 200 до 1200 МВт. Концентрация энергопроизводства ведет к снижению единовре­менных затрат и ежегодных расходов на электростанциях. Массо­вость, огромные масштабы производства электроэнергии, делают особенно важным повышение эффективности использования пер­вичных энергоресурсов. При массовом производстве даже очень небольшие изменения экономичности дают существенную эконо­мию народнохозяйственных затрат.

Для электростанций является неизбежным переменный режим работы, так как процесс производства электроэнергии должен не­прерывно и точно следовать за процессом ее потребления. Эта осо­бенность условий работы электростанций существенно отличает их от предприятий других отраслей промышленности.

Отмеченные особенности электрических станций определяют основные требования, которые сводятся к требованиям высокой надежности и экономичности энергопроизводства. Эти требования должны рассматриваться неразрывно, но при этом надежность энергообеспечения потребителей имеет приоритет. Прежде всего потому, что перерыв в подаче электроэнергии ведет к прекращению работы ее потребителей, уменьшению выпуска и к массовому браку продукции, а в некоторых случаях и к аварии основного оборудования потребителей. По этим причинам среди всех мер обеспечения надежности специфическими для энергетики являются обязатель­ное требование наличия резервов мощности, дублирование основ­ных агрегатов и коммуникаций, а также объединение электростан­ций в энергосистемы.

Районные энергетические системы представляют собой со­вокупность электростанций, повышающих и понижающих под­станций, связанных линиями электропередачи. Дальнейшая цен­трализация достигается объединением при помощи межсистем­ных линий электропередачи районных энергосистем в объеди­ненную энергосистему, на базе которых формируется единая энергетическая система страны.

По назначению электростанции разделяются на городские, снабжающие энергией города и населенные пункты, промышлен­ные, обеспечивающие энергией технологические нужды производ­ства, и районные, снабжающие электроэнергией всех потребителей, расположенных на больших территориях. В настоящее время ос­новным видом электростанций являются государственные район­ные электростанции (ГРЭС).

В зависимости от вида используемого природного энергоре­сурса различают следующие типы электростанций.

Тепловые (ТЭС), использующие химически связанную энер­гию органического топлива, которая высвобождается в процессе горения топлива, а полученная теплота используется для превра­щения в механическую работу и далее в электрическую энергию.

Атомные (АЭС), на которых в качестве источника энергии используется процесс деления ядер атомов изотопов урана-235, плутония-239, сопровождающийся выделением большого количе­ства теплоты. Полученная теплота отводится через систему охлаж­дения реактора, а затем используется так же, как и на обычных теп­ловых электростанциях.

Гидравлические (ГЭС), использующие потенциальную энер­гию напора воды речных стоков или приливов и отливов.

Ветровые (ВЭС), использующие в качестве источника кине­тическую энергию движения воздушного потока. Особенностями ВЭС является малая мощность агрегатов и зависимость выработки электроэнергии от наличия и скорости ветра.

Солнечные (ГелиоЭС), использующие энергию излучения солнца для прямого преобразования в электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов, а также для получения теплоты, ко­торая затем превращается в электроэнергию по схеме обычных те­пловых электростанций.

Геотермические электростанции, использующие теплоту зем­ной коры в районах активного проявления вулканической деятель­ности с последующим преобразованием в электроэнергию по тех­нологии тепловых электростанций.

В настоящее время основным типом электростанций является ТЭС, на долю которых приходится около 80% общей выработки электроэнергии в нашей стране. Тепловые электростанции подраз­деляются на конденсационные (КЭС), вырабатывающие только электроэнергию, и теплофикационные (ТЭЦ), на которых осущест­вляется комбинированное производство электрической и тепловой энергии в виде пара или горячей воды для теплоснабжения потре­бителей. Тепловые электростанции различаются и по первичному двигателю, используемому для привода электрического генератора. В настоящее время в качестве первичных двигателей на тепловых электростанциях используют: 1) двигатели внутреннего сгорания -бензиновые, дизельные или газовые, мощностью от нескольких ки­ловатт до 50 МВт, с КПД выработки электроэнергии от 30 до 50%, а при утилизации теплоты - до 85%; 2) газовые турбины, исполь­зующие смесь продуктов сгорания топлива и воздуха, мощностью от 200 кВт до 200 МВт, с КПД от 20 до 40%, а при утилизации теп­лоты до 80-85%; 3) паровые турбины, рабочим телом в которых яв­ляется пар под давлением до 240 бар и температурой до 560°С, мощностью от 0,75 до 1200 МВт, с КПД до 40%, а при утилизации теплоты отработанного пара до 80-85%. На современных ТЭС ос­новным видом первичного двигателя являются паровые турбины.

Осуществление непрерывного процесса превращения теплоты в работу с использованием ограниченного объема рабочего тела возможно лишь при осуществлении круговых процессов (циклов) изменения его состояния.

Сущность рабочего процесса на ТЭС составляет последова­тельность энергетических превращений. Для каждой стадии этого процесса справедлив закон сохранения вещества и энергии, т. е. со­ответствие между подведенной энергией, полезной составляющей и потерями энергии.

Термический КПД идеального кругового про­цесса будет зависеть от относительной величины (Готв
/Гподв
), тео­ретически неизбежных при данной форме и параметрах цикла по­терь теплоты в «холодный источник».

В рабочем процессе ТЭС в качестве подведенной энергии рас­сматривается химическая энергия сожженного топлива (Оюдв ~ В <2н)-Конечным продуктом этого процесса на КЭС является электроэнер­гия (бшл =
860 W), а на ТЭЦ - электроэнергия и теплота, отпущенная из регулируемых отборов турбин потребителям (Qnon
~ 860 W + Qr
).

Состав потерь в рабочем процессе ТЭС является вполне определенным:

• теоретически неизбежные потери в холодный источник, величина которых определяется термическим КПД процесса, составляющим 40-60%;

• дополнительные потери в холодный источник вследствие отклонения реальных процессов от идеальных, величина которых опре­деляется внутренним относительным КПД турбин, равным 82-87%;

• потери теплоты в котлоагрегатах, величина которых определяется КПД энергетических котлов, равным 87-92%;

• механические и электрические потери, которые играютскромную роль в тепловом балансе, так как механический КПДтурбин и электрический КПД генераторов составляют 97-99%

каждый;

• потери рассеивания теплоты в окружающей среде характеризуются величиной КПД теплового потока, равной 97-99%;

• потери вследствие затрат электроэнергии и теплоты насобственные нужды ТЭС составляют 5-10%.

Наличие затрат энергии на собственные нужды ТЭС вызывает необходимость рассматривать две категории показателей тепловой экономичности станций:

• брутто, исчисляемые по выработке энергии;

• нетто, определяемые по отпущенной энергии.

Технология производства электроэнергии на ТЭС включает в себя несколько взаимосвязанных процессов: 1) топливоснабжения; 2) водоснабжения и водоотведения; 3) производство теплоты; 4) пре­образования энергии в механическую работу; 5) генерирования элек­троэнергии; 6) утилизации и удаления отходов энергопроизводства.

Функционирование современных мощных ТЭС требует боль­шого количества топлива, воздуха, воды и других ресурсов. Так, конденсационная ТЭС мощностью 2400 МВт сжигает 1060 т/ч ан­трацита, при этом используется 820 т/ч кислорода и образуется 10 млн м3
/ч дымовых газов, содержащих 2350 т двуокиси углеро­да, 25 т паров воды, 34 т двуокиси серы, 9 т окислов азота, 2 т летучей золы. Кроме того, из топок котлов удаляется 34,5 т/ч шлаков, а из бункеров электрофильтров 193,5 т/ч золы. Расход воды на ТЭС связан как с компенсаций потерь рабочего тела, так и охлаждением пара в конденсаторе. Особенно значителен расход охлаждающей воды. Так, на конденсационной станции мощностью 2400 МВт этот расход соответствует 300-400 тыс. м3
/ч.

Система топливоснабжения современной ТЭС представляет собой комплекс инженерных сооружений, коммуникаций и обору­дования, предназначенных для разгрузки, складирования, подго­товки и подачи топлива в котлоагрегаты. Твердое и жидкое топливо доставляются на ТЭС, как правило, железнодорожным транспор­том. Поступающие на ТЭС железнодорожные составы твердого то­плива автоматически взвешиваются на вагонных весах. Затем ваго­ны поступают в приемно-разгрузочное устройство, оборудованное эстакадами для приема саморазгружающихся вагонов или вагоно-прокладывателями со щелевыми бункерами и лопастными питате­лями. Для приема жидкого топлива (мазута) подъездные пути ТЭС имеют специальную эстакаду, оборудованную системой разогрева, слива и перекачки мазута. Природный газ на ТЭС подается по газо­проводу в газораспределительную станцию.

Из приемно-распределительного устройства топливо подается на склад и в систему топливоподачи. Твердое топливо во избежа­ние самовозгорания хранят в штабелях, уплотненных путем укатки. Хранение мазута производят в специальных резервуарах, которые могут быть наземными, полуподземными и подземными. Топлив­ные склады ТЭС должны вмещать запасы топлива на 15-20 суток работы станции. Транспортировка твердого топлива по территории ТЭС и в котельную осуществляется ленточными транспортерами (конвейерами), жидкого и газообразного - по трубопроводам.

В системе топливоподачи твердого топлива предусматривают­ся установки и оборудование, обеспечивающие предварительное измельчение, подсушку и размол топлива в тончайшую пыль, кото­рая вместе с воздухом подается в топку котлоагрегатов. Система топливоподачи мазута включает в себя фильтры, подогреватели и насосы, обеспечивающие подачу топлива к форсункам котлоагрега­тов. Система газоснабжения включает в себя газораспределитель­ные пункты и трубопроводы, обеспечивающие снижение давления, очистку и подачу природного газа на горелки котлоагрегатов.

Воздух, необходимый для горения топлива, подается при по­мощи дутьевых вентиляторов из верхней части помещения котель­ного цеха в воздухоподогреватели котлоагрегатов. Весь расход воз­духа делится на две части: 1) первичный воздух, который подается в топку вместе с топливом через систему пылеприготовления, где он выполняет роль сушильного и транспортного агента и 2) вто­ричный воздух, который подается непосредственно в топку котла. При сжигании жидкого топлива воздух подается в форсунки, при сжигании газа - в горелки, а при необходимости и в топку котла.

Система водоснабжения ТЭС включает четыре взаимосвязан­ных подсистемы:

• подготовки питательной воды и конденсата, в состав которой входят трубопроводы, подогреватели низкого и высокого давления, питательный бак, деаэратор, конденсатные и питательныенасосы;

• охлаждения конденсаторов, в состав которой входят кон­денсаторы, водоводы, циркуляционные насосы, пруды-охладители или градирни, обеспечивающие охлаждение и конденсацию пара, отработанного в турбинах;

• восполнения добавочной воды, в состав которой входят трубопроводы, насосы сырой и добавочный воды, фильтры химводоочистки и деаэратор химочищенной воды;

• подпитки тепловой сети, в состав которой входят трубопроводы, сетевой деаэратор и подпиточные насосы.

Кроме того, вода на ТЭС используется для охлаждения: 1) мас­ла и воздуха, используемых в турбогенераторах; 2) подшипников мельниц, дымососов и других механизмов, а также для удаления золы и шлаков.

Вода как рабочее тело поступает в экономайзер котлоагрегата, а затем в барабан и по спускным трубам в распределительные коллектора и экранные поверхности нагрева. При сгорании топлива в топке котла выделяется большое количество теплоты, часть кото­рого путем теплообмена передается воде, которая испаряется. В па­роперегревателе влажный пар перегревается и направляется в тур­бину, которая служит приводом электрического генератора.

Полученная электроэнергия передается через главное распре­делительное устройство, трансформаторы и линии электропередачи к потребителям. Часть выработанной электроэнергии через распределительное устройство собственных нужд направляется для элек­троснабжения самой ТЭС.

Тепловой схемой электростанции называют чертеж, на кото­ром показаны в условном изображении оборудование и коммуни­кации, которые используются в технологическом процессе преоб­разования тепловой энергии пара в электрическую энергию.

Современная электроэнергетика базируется на трехфазном пе­ременном токе с частотой 50 Гц и стандартным напряжением: 127, 220, 380, 660 В и 3, 6, 10, 20, 35, ПО, 150, 220, 330, 500, 750 кВ. Применение трехфазного переменного тока объясняется экономи­ческой эффективностью установок и сетей, возможностью транс­формации и передачи электроэнергии на большие расстояния, а также применения надежных, простых и экономичных асинхрон­ных электродвигателей.

Электрическая часть каждой электростанции характеризуется схемой электрических соединений, на которой условными обозна­чениями нанесены все агрегаты, аппараты и электрические соеди­нения между ними. Схемы электрических соединений разделяются на две части: 1) главные схемы, или первичные цепи, по которым электроэнергия передается от генераторов к электроприемникам, и 2) схема вторичных цепей, которые используются для соединения и питания релейной защиты, автоматики, приборов учета, контроля и управления.

Главные схемы электростанций выполняются, как правило, однолинейными, для одной фазы, что упрощает и придает им на­глядность. На однолинейных схемах все элементы первичной цепи показываются в обесточенном состоянии. При выборе схемы элек­трических соединений электростанций руководствуются следую­щими соображениями. Если более 75% мощности станции переда­ется в энергосистему, тогда целесообразно применение схемы бло­ка «генератор-трансформатор», при которой генератор соединяется непосредственно с трансформатором без промежуточных звеньев.

В блочных схемах мощность трансформаторов должна быть равна мощности генераторов, а их количество равно числу генераторов. В установках свыше 150 кВт к одному трансформатору могут быть подключены два генератора станции.

Если нагрузка потребителей местного района и собственных нужд станции превышает 25% установленной мощности генерато­ров, тогда целесообразна схема, имеющая сборные шины генератор­ного напряжения, которые служат для приема и распределения элек­троэнергии от всех генераторов электростанции. В этом случае для связи с системой предусматривается установка двух трансформато­ров суммарной мощностью, равной или несколько большей переда­ваемой в систему мощности.

Для генерации электроэнергии на тепловых электростанциях применяют синхронные генераторы трехфазного переменного тока, первичным двигателем которых могут служить двигатели внутрен­него сгорания, паровые и газовые турбины.

Во время работы синхронного генератора его обмотки нагрева­ются. Для того чтобы температура нагрева не превышала допустимых значений, все турбогенераторы выполняются с искусственным охла­ждением. Существуют две системы охлаждения: 1) поверхностное, при котором охлаждающий газ (воздух или водород) с помощью вен­тилятора подается внутрь генератора через воздушный зазор и венти­ляционные каналы и не соприкасается с обмотками статора и ротора; 2) внутреннее, при котором охлаждающее вещество (газ или жид­кость) непосредственно соприкасается с проводниками обмоток ге­нератора. Отечественные турбогенераторы выпускаются с воздуш­ным, водяным и водородным охлаждением. Чем эффективней систе­ма охлаждения, тем больше может быть мощность генератора при тех же габаритах. Так, переход от воздушного охлаждения к водяно­му позволяет увеличить мощность генератора в 4 раза.

Для преобразования напряжения трехфазного электрического тока на электростанциях устанавливают силовые трансформаторы, которые изготавливаются понижающими и повышающими напря­жение, двух- и трехобмоточными, трех- и однофазные. Наибольшее распространение получили трехфазные двухобмоточные трансфор­маторы, у которых мощность из первичной обмотки низкого напря­жения (НН) электромагнитным путем передается в обмотку высоко­го напряжения (ВН), при этом происходит увеличение напряжения. Повышение напряжения обеспечивает передачу электроэнергии на большие расстояния с минимальными потерями. Поэтому такие трансформаторы устанавливаются в линиях связи электростанций с энергосистемой и в блоках «генератор-трансформатор».

Конструкция силовых трансформаторов во многом определя­ется системой охлаждения обмоток. Большинство трансформаторов имеет масляное охлаждение - естественное, с дутьем и естествен­ной циркуляцией, с дутьем и принудительной циркуляцией масла через радиаторы, развитая поверхность которых обеспечивает эф­фективный отвод тепла. Чем эффективней система охлаждения, тем больше может быть мощность трансформатора. Трансформаторы характеризуются следующими параметрами: 1) номинальное на­пряжение первичной и вторичной обмотки - это напряжение между выводами при холостом ходе трансформатора; 2) номинальная мощность - это мощность нагрузки при номинальной температуре охлаждающей среды и максимальным превышением температуры обмоток над охлаждающей средой не более 65°С; 3) номинальный ток любой обмотки трансформатора определяется по ее номиналь­ной мощности и номинальному напряжению.

Кроме силовых трансформаторов, на электростанциях уста­навливаются понижающие трансформаторы для питания собствен­ных нужд (ТСН), а также измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН), которые служат для питания контрольно-измерительных приборов и схем релейной защиты и автоматики. Эти трансформаторы снижают напряжение, отделяют цепи высоко­го и низкого напряжения, что обеспечивает их безопасное обслу­живание.

Соединение аппаратов в электрической установке станции между собой осуществляется неизолированными проводами и ши­нами, изолированными проводами и кабелями. В распределитель­ных устройствах электростанций благодаря простоте монтажа, вы­сокой экономичности и надежности наибольшее распространение получили жесткие и гибкие шины. В установках генераторного на­пряжения в зависимости от расчетного тока нагрузки применяют жесткие одно-, двух- и трехполосные алюминиевые шины. В от­крытых распределительных устройствах применяют гибкие шины, выполненные из алюминиевых или сталеалюминиевых проводов. Для крепления шин и изоляции их от заземленных частей приме­няются опорные, проходные и подвесные изоляторы, выполненные из электроизоляционного фарфора или специальных полимеров. Изоляторы для наружной установки имеют развитую ребристую поверхность, благодаря чему сохраняется необходимая электриче­ская прочность при атмосферных осадках,

Для соединения отдельных элементов на электростанциях ши­роко используют трех- и четырехжильные кабели. Кабели имеют токоведущие жилы (одно- или многопроволочные) из меди или алюминия, изолированные бумажными лентами, резиной или поли-винилхлоридной оболочкой. Кабели, как правило, имеют общую поясную изоляцию, оболочку или бронирование стальной лентой.

В электроустановках напряжением свыше 1000 В цепи при­соединяются к сборным шинам через разъединители и выключате­ли высокого напряжения. Выключатели служат для включения и отключения электрических цепей высокого напряжения под на­грузкой, а также для их отключения в аварийных режимах, напри­мер, при коротких замыканиях. Они должны за минимальное время отключить цепь при коротких замыканиях, чтобы не допустить раз­вития аварии. Поэтому основной характеристикой выключателя яв­ляется его отключающая способность, т. е. наибольший ток, кото­рый он способен надежно отключить. По конструкции и способу гашения электрической дуги различают воздушные, масляные бо­ковые, маломасляные, вакуумные и элегазовые выключатели. В се­тях 6-10 кВ наибольшее распространение получили маломасляные и вакуумные, а в сетях свыше 10 кВ - элегазовые выключатели. Контактная система каждой фазы выключателя вместе с гаситель­ной камерой, как правило, помещается в бак цилиндрической фор­мы с трансформаторным маслом или в специальную камеру, кото­рая заполняется газовой смесью или в ней создается вакуум. Здесь масло, вакуум или газ служат для гашения электрической дуги за 0,015-0,025 с, что гарантирует сохранность оборудования и ЛЭП при возникновении аварийных ситуаций. Отключение выключателя происходит под действием релейной защиты с помощью специаль­ного механизма. Достоинствами этих выключателей являются не­большой вес и размеры, надежность и удобство эксплуатации.

Кроме выключателей в цепях высокого напряжения устанав­ливаются разъединители, которые предназначены для отключения и включения цепей при отсутствии в них тока. По конструкции разъединители напоминают рубильники и в отключенном состоя­нии создают видимый разрыв цепи тока, обеспечивая тем самым безопасность проведения ремонтных работ в электроустановках свыше 1000 В. На отходящих линиях электропередачи, кроме шин­ных, устанавливаются и линейные разъединители, отключение кото­рых не позволяет подать напряжение к месту работы по линии элек­тропередачи. Для защиты линий электропередачи собственных нужд электростанций предназначены предохранители. Основным элемен­том предохранителя является плавкая вставка, включаемая в рассечку с защищаемой цепью, сгорание которой при перегрузке или коротком замыкании приводит к отключению поврежденного элемента. Для облегчения гашения дуги плавкая вставка выполняется из ряда па­раллельных проволок малого сечения или тонких медных пластин, помещенных в фарфоровый корпус и засыпанных кварцевым песком.

Бесперебойное снабжение потребителей может быть обеспе­чено только при правильно выбранной схеме электростанции. Ос­новными требованиями, предъявляемыми к схемам, являются на­дежность работы установок, гибкость схемы, удобство оператив­ных переключений и вывода в ремонт оборудования, что обеспечи­вает экономичность и надежность работы электростанций.

Расчет и выбор основного оборудования ТЭС

Представление о рабочем процессе и оборудовании, исполь­зуемом на ТЭС, дают принципиальные технологические схемы. В зависимости от назначения, существующих нагрузок, количества вырабатываемой энергии, вида и параметров теплоносителя произ­водится расчет тепловой схемы и выбор основного и вспомогатель­ного оборудования электростанции. Тепловые схемы станций раз­рабатываются в нескольких вариантах, окончательный выбор про­изводится на основании технико-экономических расчетов.

При проектировании и сопоставлении тепловых схем необхо­димо исходить из следующих положений. Одной из главных харак­теристик, определяющих выбор оборудования, является коэффици­ент теплофикации, отражающий степень использования регулируе­мых отборов турбин.

Любая ТЭЦ и целесообразность ее сооружения определяются, прежде всего, количеством произведенной электро­энергии по теплофикационному циклу. Соотношение объемов электроэнергии, вырабатываемой по теплофикационному и конден­сационному циклам, определяет величину основных технико-экономических показателей эксплуатации ТЭЦ. Поэтому для выбо­ра турбин используется метод энергетических характеристик. Для этого необходимо и достаточно знать обобщенные энергетические характеристики турбин. Расчеты, выполняемые с использованием этих характеристик, дают достаточную степень точности для про­ектных и технико-экономических расчетов.

Наиболее экономичными для покрытия тепловых нагрузок яв­ляется использование турбин с противодавлением, обеспечиваю­щих 100%-ю выработку электроэнергии по теплофикационному циклу с наименьшим расходом топлива (Ьэ
= 170 г у.т./кВт-ч). Од­нако в чистом виде такую схему можно реализовать только при на­личии стабильной круглогодовой нагрузки. Так, для городских ТЭЦ выбор турбин с противодавлением производится исходя из летней средней часовой нагрузки горячего водоснабжения.

Технико-экономические показатели работы ТЭС

При проектировании систем энергоснабжения необходимо технико-экономическое сопоставление вариантов. Расчет технико-экономических показателей ТЭС выполняется в определенной после­довательности.

Стоимость единицы установленной мощности определяется на основании сметно-финансовых расчетов. Предварительно капи­тальные вложения могут быть определены по укрупненным показа­телям сметной стоимости строительства ТЭС. Эксплуатационные расходы определяются по соответствующим сметам затрат на про­изводство электро- и теплоэнергии.

2. Система теплоснабжения

Необходимость создания систем теплоснабжения обусловлена следующими основными причинами:

• суровыми климатическими условиями основных районовстраны, когда в течение 200-360 дней в году необходимо отопление жилых, общественных и производственных зданий;

• невозможностью осуществления многих технологическихпроцессов без затрат теплоты, например, производство электроэнергии, варка и сушка материалов, стирка белья и др.;

• необходимостью удовлетворения санитарно-гигиеническихнужд населения в горячей воде для мытья посуды, уборки помещений и других процессов.

В настоящее время удельный вес городов в теплопотреблении страны составляет примерно 70%. Структура теплового баланса в городах достаточно стабильна и выглядит следующим образом: до­ля затрат теплоты в системах отопления и вентиляции составляет 55-60%, технологическое потребление тепла - 35-40%, бытовое горячее водоснабжение - 5-20% от общего объема потребления те­плоты. Расход топлива на теплоснабжение превосходит его потреб­ление на электроснабжение и составляет около 30% общего потребления топливно-энергетических ресурсов в стране.

Для удовлетворения потребностей города в теплоте создаются специальные системы теплоснабжения, представляющие собой ком­плекс инженерных сооружений, специального оборудования и ком­муникаций для генерирования, транспорта и потребления теплоты. В системах теплоснабжения выделяют три основных элемента:

• источники теплоты или теплогенерирующие установки, спомощью которых топливно-энергетические ресурсы преобразуются в теплоту;

• теплопроводы или тепловые сети в виде системы труб и каналов, предназначенных для транспорта и распределения теплоносителя между потребителями;

комплекс инженерного оборудования и коммуникаций дляэффективного использования теплоты потребителями.

Системы теплоснабжения классифицируются по источникам теплоты, мощности, потребителям, теплоносителю, способам и схемам присоединения, количеству трубопроводов и другим при­знакам.

Различают централизованные и местные системы теплоснаб­жения. Системы местного теплоснабжения обслуживают часть или все здание на базе печного отопления или домовой котельной уста­новки. Централизованные системы теплоснабжения - один или не­сколько районов города. Поэтому они включают в себя источники теплоснабжения (котельные, ТЭЦ), тепловые сети, тепловые пунк­ты и системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий. Централизованное теплоснабжение большого числа потре­бителей возможно:

• от крупных квартальных или районных котельных, тепловая мощность которых превышает 20 МВт, а радиус действия составляет 5-10 км;

• теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) мощностью 100-500 МВт ирадиусом действия 10-15 км.

Системы теплоснабжения характеризуются мощностью или расчетной тепловой нагрузкой, дальностью (радиусом) передачи теплоты и числом потребителей. Тепловая нагрузка - это макси­мально-часовой суммарный расход теплоты на нужды отопления, вентиляции, технологии и горячего водоснабжения с учетом потерь в сетях и собственных нужд источника теплоты.

По виду потребителя системы теплоснабжения можно разде­лить на промышленные, промышленно-отопительные и отопитель­ные. В промышленных системах теплоснабжения главной состав­ляющей тепловой нагрузки является расход теплоты на технологи­ческие нужды, в отопительных - коммунально-бытовые нагрузки жилых и общественных зданий, а в промышленно-отопительных от одного источника теплоту получают как промышленные предпри­ятия, так и жилищно-коммунальный сектор города.

По виду теплоносителя системы теплоснабжения подразделя­ются на паровые и водяные. Вода как теплоноситель позволяет: 1) сохранить конденсат пара на ТЭЦ или в котельной; 2) осуществ­лять ступенчатый подогрев; 3) централизованно регулировать отпуск теплоты. Вода обладает повышенной аккумулирующей спо­собностью, что позволяет передавать теплоту на большие расстоя­ния с малыми потерями. Недостатками воды как теплоносителя можно считать: 1) большие затраты электроэнергии на перекачку; 2) малую гидравлическую устойчивость водяных сетей; 3) значи­тельную массу; 4) большую чувствительность к авариям, так как утечки пара по массе в 20-40 раз меньше, чем воды. Пар как тепло­носитель обладает большей гидравлической устойчивостью, но его использование требует дорогого и сложного конденсатного хозяйст­ва. Поэтому паровые системы применяют для теплоснабжения про­мышленных предприятий, где требуются повышенные параметры теплоносителя. В городских системах теплоснабжения рекомендует­ся использовать в качестве теплоносителя воду, нагретую до темпе­ратуры 95-150°С.

Водяные системы теплоснабжения делятся:

• по способу подачи теплоты на горячее водоснабжение - за­крытые и открытые;

• по схемам присоединения абонентских систем отопления и вентиляции - зависимые и независимые;

• по количеству трубопроводов - одно-, двух-, трех- и четырехтрубные.

Водяные системы теплоснабжения бывают двух типов: от­крытые или закрытые. В открытых системах вода частично или полностью разбирается потребителями непосредственно из сети на нужды горячего водоснабжения. В закрытых системах вода исполь­зуется только как теплоноситель и из сети не отбирается.

В настоящее время применяют две принципиально различные схемы присоединения установок абонентов к тепловым сетям:

• зависимую, когда вода из тепловой сети поступает непосредственно в приборы абонентской установки;

• независимую, когда вода из тепловой сети проходит черезпромежуточный теплообменник, в котором нагревает вторичныйтеплоноситель, используемый в установках потребителя.

По числу трубопроводов системы подразделяют на однотруб­ные, применяемые в тех случаях, когда вода полностью использу­ется потребителями и обратно не возвращается, двухтрубные - теп­лоноситель полностью или частично возвращается в источник теп лоты для повторного нагрева, многотрубные - при необходимости подачи теплоносителя с различными параметрами. В городских системах теплоснабжения преимущественно используются двух­трубные системы, обеспечивающие экономию капитальных затрат и эксплуатационных расходов по сравнению с многотрубными сис­темами.

Каждая из названных систем теплоснабжения имеет свою об­ласть применения. Основными факторами, определяющими выбор той или иной системы теплоснабжения, являются климатические ус­ловия, величина и плотность тепловых нагрузок, стоимость обору­дования, коммуникаций, топлива и других ресурсов, необходимых для сооружения и эксплуатации данных систем. Выбор производит­ся путем технико-экономического сравнения конкурирующих вариантов. Очевидно, что чем больше плотность нагрузки, тем, при про­чих равных условиях, выгоднее централизация теплоснабжения. Плотность тепловой нагрузки зависит от типа домов, этажности за­стройки и принятых условий благоустройства. При небольшой плотности нагрузок и рассредоточенности потребителей предпочти­тельнее, чтобы каждый из них имел собственный источник теплоты. Наиболее эффективным способом теплоснабжения является теплофикация, обеспечивающая значительную экономию топлива и других ресурсов за счет совместной выработки электрической и те­пловой энергии. Однако теплофикация требует значительных капи­тальных вложений и, следовательно, будет эффективна при боль­ших объемах потребления теплоты и значительной плотности тепловых нагрузок.

Тепловые пункты в системах теплоснабжения предназначены для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водо­снабжения и технологических установок потребителей к тепловым сетям. Тепловые пункты подразделяются на индивидуальные для присоединения одного здания и центральные - для двух и более зданий.

В системе теплоснабжения тепловые пункты выполняют сле­дующие основные функции:

• присоединения местных систем отопления, вентиляции игорячего водоснабжения зданий к центральной системе теплоснабжения;

• юридической границы раздела ответственности между теплоснабжающей организацией и потребителем теплоты;

• защиты местных систем от повышенного давления и температуры греющего теплоносителя;

• автоматического поддержания и регулирования параметрови расхода теплоносителя в соответствии с изменением температуры наружного воздуха и требованиями потребителя;

• приготовления и аккумулирования горячей воды с требуемыми параметрами;

коммерческого учета отпуска теплоты потребителям.

Правильное функционирование тепловых пунктов определяет экономичность использования теплоносителя и теплоты потребите­лям. Для выполнения основных функций тепловые пункты осна­щаются специальным оборудованием, арматурой, контрольно-измерительными приборами и автоматикой (КИПиА). Схемы и обо­рудование тепловых пунктов выбираются с учетом:

• характеристики источника теплоты;

• параметров теплоносителя и режима отпуска теплоты;

• гидравлической характеристики внешней тепловой сети;

• технических характеристик местных систем теплоснабжения.При проектировании тепловых пунктов основным вопросом

является выбор между открытой и закрытой системой теплоснаб­жения и между зависимой и независимой схемой присоединения потребителей. Исторически сложилось так, что в Российской Феде­рации применяются две принципиально различные схемы тепло­снабжения потребителей:

• открытая, с зависимым присоединением систем отопленияи вентиляции зданий и непосредственным водоразбором на нуждыгорячего водоснабжения;

• закрытая, с независимым присоединением систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей через теплообменники.

В настоящее время наибольшее применение имеют зависимые схемы присоединения как более простые. В этом случае система отопления здания гидравлически связана с тепловой сетью и рабо­тает под давлением, близким давлению в обратной магистрали внешней сети. Циркуляция воды обеспечивается за счет разности давлений в подающем и обратном трубопроводе тепловой сети. Простейшей из зависимых является схема с непосредственным присоединением, при которой вода из тепловой сети без смешения поступает в систему отопления. Это возможно, если расчетные параметры систем теплоснабжения и отопления совпадают. Напри­мер, при работе системы теплоснабжения с максимальной темпера­турой теплоносителя 95°С.

В городских системах теплоснабжения температура теплоно­сителя, как правило, достигает 150°С. Поэтому большинство зда­ний подключено по зависимой схеме с элеватором, в котором теплоноситель из подающего трубопровода попадает в сопло, где из-за уменьшения диаметра резко увеличивается ско­рость потока при одновременном снижении давления, что обеспе­чивает подсос остывшего теплоносителя из обратного трубопрово­да и его смешение с более горячим теплоносителем. Работа элева­тора выполняется за счет перепада давлений в системе теплоснаб­жения. Преимуществом этой схемы является низкая стоимость и высокая степень надежности элеватора как смесительного насоса.

Разность напоров теплоносителя перед тепловым пунктом была не менее 15 м вод. ст. Если это условие не выполняется, тогда снижа­ется коэффициент смешения, что приводит к перерасходу сетевой воды и, следовательно, теплоты.

Большие возможности по регулированию отпуска теплоты имеют схемы присоединения систем отопления с насосами. Наибо­лее распространенной является схема включения насоса на пере­мычке между прямой и обратной трубами теплового пункта, что дает экономию электроэнерг

ии. Установка насосов на прямой и об­ратной линии рекомендуется в случае необходимости создания до­полнительной разности напоров для циркуляции воды в местных системах. Наличие насоса в схеме присоединения позволяет прово­дить более совершенное регулирование отпуска теплоты в систему теплоснабжения в зависимости от температуры наружного воздуха, по специально заданному временному графику с применением ре­гуляторов расхода или частотных регуляторов электропривода на­соса. Необходимым условиям для применения этих схем является применение компактных, надежных и бесшумных насосов.

При открытой системе теплоснабжения установки горячего водоснабжения присоединяются через смесители, регуляторы тем­пературы воды. Экономичная и надежная работа таких пунктов возможна только при наличии надежной работы авторегулятора температуры воды.

Все преимущества открытой системы теплоснабжения сводят­ся к упрощению и удешевлению абонентских вводов потребителей и в меньшей степени - повышению долговечности внутридомовых систем горячего водоснабжения. Вместе с тем при открытой систе­ме теплоснабжения стоимость источника теплоты увеличивается на 20-25% за счет усложнения системы водоподготовки. Одновремен­но возрастают эксплуатационные затраты, что обусловлено, во-первых, перерасходом воды, реагентов и электроэнергии на подго­товку и подачу горячей воды потребителям, во-вторых, низкой на­дежностью открытых систем теплоснабжения вследствие высокой коррозийной активности теплоносителя. Это ведет к росту затрат, связанных с ликвидацией аварий, восполнением утечек и сливов теплоносителя, ремонтом и заменой сетей, арматуры и оборудова­ния. Дополнительные потери возникают из-за невозможности в пе­реходные периоды года поддерживать температуру теплоносителя менее 70°С при температурах воздуха выше 0°С, что ведет к «пере­топу», т. е. необоснованному увеличению расхода теплоты на ото­пление зданий.

В связи с этим необходимо рассмотреть преимущества и не­достатки закрытых систем теплоснабжения, в которых вода исполь­зуется только как средство доставки теплоты и из сетей не отбирает­ся. При проектировании тепловых пунктов для закрытой системы теплоснабжения основным вопросом является схема присоединения подогревателей горячего водоснабжения. Выбор схемы присоедине­ния ГВС определяется расчетным расходом воды, режимом регули­рования и производится на основании технико-экономического сравнения параллельной и смешанной схем. Данные схемы могут дополняться баками аккумуляторами, с помощью которых выравнивается график нагрузки горячего водоснабжения и обеспечивается резерв на случай непродолжительного перерыва теплоснабжения. Объем аккумуляторного бака должен быть равен 4-6-часовому рас­ходу горячей воды. В этом случае расчет и выбор оборудования ве­дется по среднечасовому расходу горячей воды, и, следовательно, уменьшается поверхность нагрева подогревателей и стоимость теп­лового пункта.

В последнее время появилась возможность перехода на закры­тую систему теплоснабжения с независимым присоединением и систем отопления зданий. В этом случае система отопления при­соединяется к тепловой сети через поверхностный теплообменник. В качестве подогревателей в закрытых независимых системах ре­комендуется устанавливать пластинчатые теплообменники, нагре­вающая поверхность которых состоит из набора пластин с канала­ми для прохода греющей и нагреваемой жидкостей. Пластины из­готавливаются из нержавеющей стали и закрепляются между неподвижной и подвижной плитами или спаиваются. Необходимое число и параметры пластин определяются с помощью ЭВМ в соот­ветствии с физическими свойствами, расходами и параметрами жидкостей. Пластины гофрированы, что способствует турбулизации потока. Поэтому пластинчатые теплообменники имеют высо­кий коэффициент теплопередачи, что обеспечивает теплообмен при разности температур в 3-5°. При одинаковой тепловой мощности пластинчатые теплообменники в 3-5 раз меньше по габаритам и в 6 раз по массе, чем кожухотрубные.

В связи с этим основным элементом современных систем теп­лоснабжения должны стать индивидуальные высокоэффективные тепловые пункты моноблочного исполнения. В состав этих блоков входят пластинчатые теплообменники, бесфундаментные и бесшум­ные насосные установки, контрольно-измерительные приборы, сис­темы учета и автоматического регулирования теплоотпуска.Усложнение и удорожание оборудования индивидуальных те­пловых пунктов закрытых независимых систем теплоснабжения компенсируется за счет экономии капитальных вложений и экс­плуатационных затрат в других элементах системы. В частности, за счет упрощения схемы и уменьшения производительности системы водоподготовки можно на 20% снизить капитальные вложения в источник теплоснабжения. Благодаря гидравлической изолирован ности внешней и внутренней систем теплоснабжения обеспечива­ется стабильное качество горячей воды и высокий уровень ком­фортности отапливаемых помещений. Экономия теплоты за счет автоматического регулирования теплоотпуска может составить 15-20%. Существенно сокращается расход теплоносителя, так как пре­кращается непосредственный водоразбор из тепловой сети. Одновременно уменьшаются затраты на подготовку воды и перекачку теплоносителя.

Зависимость потребления теплоты от климатических условий требует постоянного и целенаправленного регулирования отпуска теплоты, что обеспечивает высокое качество и эффективность теп­лоснабжения потребителей.

Поэтому в системах теплоснабжения применяют три метода регулирования отпуска теплоты:

• качественное, при котором отпуск теплоты регулируется засчет изменения температуры теплоносителя при постоянном его

расходе;

• количественное, когда отпуск теплоты регулируется изменением расхода теплоносителя при постоянной температуре;

• количественно-качественное, при котором измеряется кактемпература, так и расход теплоносителя.

Для двухтрубных водяных тепловых сетей рекомендуется применять центральное качественное регулирование по отопитель­ному графику, которое дополняется групповым регулированием в центральных (рис. 6.2) и индивидуальных тепловых пунктах, а так­же местным регулированием непосредственно у отдельных тепло-использующих установок потребителей. Центральное регулирование осуществляется в источнике теплоснабжения за счет изменения параметров теплоносителя. Групповое и местное регулирование должно осуществляться автоматически регуляторами расхода, дав­ления, температуры и напора.

В основе регулирования отпуска теплоты лежит температурный график сети - зависимость температуры теплоносителя в прямой и обратной магистралях от температуры наружного воздуха. Этот гра­фик строится для преобладающей отопительной нагрузки, а затем корректируется в зависимости от требований других потребителей.

В основе всех расчетов по регулированию отпуска теплоты на отопление лежит три уравнения теплового баланса здания:

• количество теплоты, теряемое зданием;

• количество теплоты, передаваемое от приборов отопления квоздуху;

• количество теплоты, передаваемое от теплоносителя приборам отопления.

Для поддержания постоянной температуры внутри помещений при изменении температуры наружного воздуха необходимо со­блюдать тепловое равновесие

Зависимость между температурами воды в подающих трубо­проводах тепловой сети и местных систем, подсоединенных через смесительное устройство, устанавливается расчетным коэффициен­том смешения

Групповое и местное регулирование всех видов тепловой на­грузки рекомендуется проводить количественным методом. В каче­стве импульса для регулирующего устройства следует использовать температуру наружного или внутреннего воздуха отапливаемых по­мещений. Дополнение центрального качественного регулирования отпуска теплоты групповым (местным) обеспечивает комфортность проживания и экономию энергии в системах теплоснабжения.

Нарушение режима отпуска теплоты, как правило, проявляет­ся в отклонении температуры воды в подающей линии тепловой се­ти от расчетных значений. Это приводит к изменению температуры в подающем и обратном трубопроводах отопительной системы и, следовательно, температуры воздуха в отапливаемых помещениях

В результате нарушается тепловлажностный режим эксплуата­ции ограждающих конструкций зданий, что проявляется в увеличе­нии влажности строительных материалов, глубине промерзания конструкций, повышении теплопроводности материалов и росте теплопотерь здания в 1,5-2 раза. Кроме того, замерзание и оттаивание влаги в порах строительных материалов ведет к ускоренному физи­ческому износу и сокращению долговечности ограждающих конст­рукций зданий. Чем больше переходов через 0°С, выше скорость замерзания и ниже температура, тем больше напряжения в материале и меньше срок службы ограждающих конструкций здания.

При проектировании тепловых сетей решаются следующие вопросы:

• рациональной трассировки с учетом размещения источников и потребителей теплоты;

• гидравлического и теплового расчета с учетом расчетныхтепловых нагрузок и расходов воды в тепловой сети;

• выбора метода и типа прокладки тепловых сетей.

Для разработки схемы теплоснабжения необходимо подгото­вить план города с указанием источников теплоты, нумерацией кварталов и условным обозначением перспективных максимально-часовых расходов теплоты потребителями района. Источник тепла должен размещаться по возможности в промышленной зоне или за городской чертой с учетом господствующих ветров. Вместе с тем источник тепла должен быть расположен как можно ближе к цен­тру тепловых нагрузок. В этом случае радиус действия тепловых сетей будет кратчайшим, а расходы на транспортировку будут минимальными.

Тепловые сети, соединяющие источник теплоты с потребите­лями, подразделяются следующим образом:

• магистральные — главные теплопроводы от источника теплоты до каждого микрорайона или крупного потребителя;

• распределительные - межквартальные, ответвляющиеся отмагистральных тепловых сетей и обеспечивающие теплотой отдельные кварталы города, ЦТП и предприятия средней величины;

• внутриквартальные - тепловые сети, отходящие от распределительных или магистральных сетей, ЦТП и заканчивающихся виндивидуальных тепловых пунктах (ИТГТ) потребителей.

При выборе трассы тепловых сетей следует учитывать ряд технико-экономических рекомендаций:

• прокладка тепловых сетей должна совмещаться с другимиинженерными сетями города;

• трассы магистральных сетей должны быть максимально короткими и проходить вблизи центров тепловых нагрузок;

• тепловые сети должны быть дешевыми в сооружении и надежными в эксплуатации, а их прокладка и архитектурное оформление должны отвечать требованиям ремонтопригодности, безопасности движения и эстетического восприятия.

После разработки тепловой карты города составляется схема гидравлического расчета тепловой сети (рис. 6.3), на которой в про­извольном масштабе изображаются источник теплоты, трассы маги­стральных, распределительных и внутриквартальных сетей. Все рас четные участки тепловой сети нумеруют в направлении от источника к потребителям. Расчетным считается участок трубопровода между двумя смежными ответвлениями. Далее на схему наносят в виде флажков значения тепловых нагрузок (Q, Гкал/ч), расхода (G, т/ч) и скорости {V, м/с) теплоносителя, а также длину расчетного участка (/, м) и удельные потери давления в трубопроводе (ЛЯ, Па/м).

В задачу гидравлического расчета тепловых сетей входит:

• определение диаметров трубопроводов, потерь давления иконечных параметров теплоносителя в различных точках сети призаданных расходах и начальных параметрах теплоносителя;

определение пропускной способности трубопроводов, падения давления в сети при известном диаметре трубопроводов и заданной потере давления.

Гидравлический расчет радиальных тупиковых сетей выпол­няется при помощи номограмм и таблиц, а сложных и кольцевых - на ЭВМ по специальным программам. Критерием для определения оптимального диаметра тепловых сетей являются удельные потери давления и скорость движения воды в трубопроводах.

Гидравлический расчет выполняется в следующей последова­тельности:

• выбирается основная расчетная магистраль до наиболееудаленного потребителя;

• принимаются удельные потери давления на трение для магистральных сетей А/г < 8 кг/(м -м);

• по таблицам (номограммам) для гидравлического расчетаопределяются диаметры трубопроводов и уточняются действительные удельные потери давления на трение и скорость по участкамосновной расчетной магистрали, которая не должна превышать V== 2,5...3 м/с.

Результаты гидравлического расчета представляются в таб­личной форме, на расчетной схеме и в виде пьезометрического гра­фика (рис. 6.4). Они являются исходной базой для:

• определения объема работ и капитальных вложений в тепловые сети;

• выяснения условий и режимов эксплуатации тепловых сетей;

• установления характеристик и выбора сетевых и подпиточных насосов;

• определения схем подключения индивидуальных тепловыхпунктов потребителей.

Тепловой расчет выполняется с целью определения тепловых потерь, падения температуры теплоносителя и выбора конструкции тепловой изоляции теплопровода. При расчете потерь теплоты не­обходимо учитывать: способ прокладки, глубину заложения, тем­пературу и свойства грунта, расстояние между трубопроводами, температуру теплоносителя.

Тепловые сети - это инженерные сооружения, которые вклю­чают в себя изолированные трубопроводы, опоры, компенсаторы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительную ап­паратуру, каналы, камеры и павильоны, дюкеры, мачты и эстакады, насосные и дренажные станции.

Существующие способы прокладки тепловых сетей можно разделить на три группы:

1) надземная;

2) подземная в каналах (коллекторах);

3) бесканальная в грунте.

Надземную прокладку те­пловых сетей выполняют на низких или высоких опорах, мачтах и эстакадах, а также по пролетам строений мостов и наружным сте­нам промышленных зданий. В конструктивном отношении надзем­ная прокладка теплопроводов является наиболее простой, доступ­ной для профилактического осмотра и ремонта. Для наземной про­кладки теплопроводов используют низкие, отдельно стоящие опо­ры высотой 0,9-1,2 м или мачты требуемой высоты (6,0-8,4 м) в виде железобетонных стоек.

Подземная прокладка тепловых сетей выполняется открытым способом в траншеях или каналах. В водонасыщенных грунтах теп­ловые сети рекомендуется прокладывать в каналах или коллекторах. Различают непроходимые, полупроходимые (Я < 1600 мм) и проходные (Н > 1600 мм) каналы. Наибольшее распространение полу­чила прокладка тепловых сетей в непроходных каналах. Канал за­щищает теплопроводы от механического воздействия, препятствует проникновению влаги и электрохимическому взаимодействию с ок­ружающей средой. Однако каналы надежно защищают трубопрово­ды только при устройстве гидроизоляции и эффективного попутного дренажа. Отсутствие попутного дренажа или отказы в его работе приводят к периодическому (сезонному) подтоплению каналов, раз­рушению изоляционного слоя и выходу из строя теплопроводов.

Современные строительные конструкции тепловых сетей - каналы, камеры, опоры, эстакады, колодцы дренажных устройств -выполняются из сборного железобетона, что удешевляет изготов­ление и монтаж. Так, разработаны три типа непроходных каналов: КЛ, состоящий из лотка и плиты; КЛп - плиты днища и лотка; КЛс -из двух лотков. Полупроходные каналы собираются из днищ, сте­новых блоков и плит перекрытия.

В сухих грунтах более целесообразной является бесканальная прокладка тепловых сетей, которая обеспечивает сокра­щение земляных и строительно-монтажных работ, экономию сбор­ного железобетона, снижение трудоемкости строительных работ и, следовательно, уменьшение сметной стоимости строительства на 20-25% по сравнению с канальной.

Для тепловых сетей применяют трубы из углеродистых и низ­колегированных сталей. Выбор марки стали для труб производится в зависимости от давления и температуры теплоносителя. В строительстве тепловых сетей с давлением до 1,6 МПа (< 16 кг/см") и темпера­турой до ЗОО°С применяют электросварные трубы из стали ВСтЗсп5 с диаметром условного прохода Dy
50, 80, 100, 120, 150+500 мм с ша­гом 50 мм, Dy
600-rl 000 мм с шагом 100 мм, Dy
1200 и 1400 мм.

Трубы и фасонные части теплопроводов соединяются элек­тросваркой. Для соединения трубопроводов с арматурой применя­ют соединительные части (фитинги) с резьбовыми соединениями или фланцы. Трубопроводная запорная и регулирующая арматура (задвижки, вентили, клапаны) для тепловых сетей применяются преимущественно стальные с ручным и механическим приводом. Арматура с ручным приводом управляется вращением маховика, насажанного на шпиндель, или через редуктор. Приводная армату­ра снабжается электроприводом.

Для укладки трубопроводов тепловых сетей применяют под­вижные и неподвижные опоры. Подвижные опоры в зависимости от способа прокладки и диаметров труб могут быть скользящими, нартовыми и др. При подземной прокладке трубопроводов в непро­ходных каналах используют скользящие опоры на бетонных по­душках, при надземной - катковые. Неподвижные опоры закреп­ляют отдельные участки, точки трубопровода и воспринимают уси­лия, возникающие при тепловых удлинениях. Как правило, непод­вижные опоры устанавливаются в камерах для фиксации положе­ния арматуры и в местах ответвлений трубопроводов, а также на прямых участках для обеспечения правильной работы компенсато­ров тепловых удлинений.

Если в трубопроводах не будет компенсации температурных удлинений, тогда при нагревании в трубах могут возникнуть опас­ные для прочности напряжения. Для компенсации температурных удлинений трубопроводов используются естественные повороты, специальные П-образные, одно- и двухсторонние сальниковые, линзовые и сильфонные компенсаторы.

Для защиты трубопроводов от воздействия окружающей сре­ды и снижения потерь теплоты применяются специальные строи­тельно-изоляционные конструкции. Они подразделяются на следующие основные типы:

1) набивные;

2) оберточные (изоля­ция под сетку);

3) сборные (из скорлуп и сегментов);

4) мастичные;

5) засыпные (минеральные и органические);

6) литые (индустри­ально-монолитные).

В конструкцию входят:

1) антикоррозионный слой из стеклоэмали, кремнийорганических и других красок, нано­симый непосредственно на поверхность труб;

2) основной слой те­пловой изоляции из материалов, обладающих низкой теплопровод­ностью (минеральная вата, битумоперлит, армопенобетон, пенопо-лиуритан и др.);

3) покровный слой (гидрозащитное покрытие) из рулонных материалов (изола, бризола и др.), полимерной пленки, стеклоткань на битуморезиновой или битумополимерной мастике, а также трубы из полиэтилена низкого давления. Например, трубо­проводы с изоляцией из битумоперлита имеют защитное покрытие из стеклоэмали, теплоизоляцию из битумоперлита и гидрозащитное покрытие из экструдированной полимерной оболочки толщиной 0,5-1,5 мм из полиэтилена. Для гидроизоляции труб с теплоизоля­цией из армопенобетона применяют покрытия из бризоля (изола) и стеклоткань на битумополимерной мастике.

Наиболее надежными гидрозащитными покрытиями являются трубы из полиэтилена низкого давления и кожух из оцинкованной стали. Из всех теплоизоляционных материалов лучшими защитны­ми свойствами обладает пенополиуритан, теплопроводность кото­рого примерно в 3 раза меньше теплопроводности армопенобетона. Поэтому будущее за теплопроводами в защитной полиэтиленовой трубе с теплоизоляцией из пенополиуритана, расчетный срок служ­бы которых 25 лет, что на 10 лет больше гарантии завода-изгото­вителя армопенобетонных изоляционных конструкций трубопрово­дов тепловых сетей.

Стоимость сооружения тепловых сетей определяется сметно-финансовым расчетом, учитывающим вид прокладки, глубину за­ложения, стоимость земляных, монтажных и изоляционных работ, а также испытаний с учетом накладных расходов. При укрупненных технико-экономических расчетах допускается определение объема капитальных вложений по удельным капительным вложениям (&гС
) и материальной характеристике тепловой сети (Мтс
)

Важнейшими технико-экономическими показателями работы тепловой сети являются:

• тепловые потери, которые определяются расчетом или порезультатам тепловых испытаний и не должны превышать 5% годового объема отпуска теплоты;

• расход воды, связанный с восполнением непроизводительных утечек и сливов воды в системе (не более 0,25% объема сети в час);

• расход энергии на перекачку теплоносителя, который зависит от параметров теплоносителя, гидравлического и теплового ре­жима эксплуатации тепловых сетей, совершенства сетевой насос­ной установки и колеблется от 8 до 16 кВтч/Гкал;

себестоимость транспорта теплоты, которая складывается изследующих составляющих: 1) отчислений на амортизацию основных фондов; 2) расходов на обслуживание сетей (заработная плата персонала с начислениями); 3) расходов на текущий ремонт; 4) стоимостивосполнения утечек теплоносителя; 5) стоимости тепловых потерь;6) затрат на перекачку теплоносителя и 7) прочих расходов.

3. Системы и схемы водоснабжения

Системой водоснабжения называют комплекс взаимосвязан­ных инженерных сооружений и установок, предназначенных для забора и подъема воды из природных источников, улучшения ее качества, создания требуемого напора, хранения, транспортирова­ния и подачи потребителям.

Строительство систем водоснабжения продиктовано тем, что без воды невозможна жизнь людей и производство практически всех видов промышленной и сельскохозяйственной продукции. Системы водоснабжения должны обеспечивать потребителя водой заданного качества, в требуемом количестве и под необходимым напором.

Системы водоснабжения классифицируются:

По виду источника:

• с поверхностными источниками (реки, озера, водохранилища);

• с подземными источниками (грунтовые воды, ключи, артезианские воды);

со смешанными источниками (поверхностными и подземными).

По способу подъема (подачи) воды:

• самотечные или гравитационные;

• нагнетательные с механической подачей воды, с использованием насосов;

• комбинированные (самотечно-насосные).

По назначению:

• хозяйственно-питьевые, обслуживающие бытовые нуждынаселения;

• производственные, удовлетворяющие технологические нужды промышленных предприятий;

• противопожарные, предназначенные для подачи воды вовремя тушения пожаров;

• объединенные, для подачи воды всем перечисленным потребителям.

По видам обслуживаемых объектов:

• городские (поселковые);

• промышленные;

• сельскохозяйственные и др.

По территориальному охвату потребителей:

• местные или локальные, обеспечивающие водой отдельныеобъекты;

• централизованные, предназначенные для подачи воды всемпотребителям, расположенным в данном городе;

• групповые или районные, служащие для снабжения водойнескольких населенных пунктов.

По характеру, способу использования воды:

• прямоточные, в которых вода после однократного использования выпускается в канализацию;

• с повторным или каскадным использованием воды несколь­кими потребителями;

• оборотные с многократным использованием воды в замкнутом технологическом процессе.

По надежности, степени обеспеченности подачи воды: 1-я категория - допускает снижение подачи воды на хозяйст­венно-питьевые нужды на 30% расчетного расхода и на производ­ственные нужды до установленного аварийного резерва на время до трех суток и перерыв в подаче воды не более 10 минут;

2-я категория - допускает снижение подачи воды не более 30% до 10 суток, а перерыв не более 6 часов;

3-я категория - допускает снижение подачи воды не более 30% до 15 суток, а перерыв не более 24 часов.

В общем случае в систему водоснабжения входят сооружения и установки для забора, подъема, очистки и транспортирования во­ды, а также для создания постоянного напора и хранения запаса во­ды. Системы водоснабжения устраиваются по определенной схеме. Схемой системы водоснабжения называют конкретные решения расположения всех сооружений и устройств на плане города, увя­занные с местоположением объектов и рельефом местности. Фак­торами, определяющими вид схемы водоснабжения, являются:

• тип, мощность источника водоснабжения;

• качество воды в природном источнике;

• виды потребителей и требования, предъявляемые ими к воде;

• объем и режим водопотребления;

• рельеф местности и др.

В начальной стадии проектирования составляются несколько вариантов схем водоснабжения. После технико-экономического сравнения выбирают наиболее выгодный вариант. При этом необ­ходимо, чтобы выбранная система водоснабжения надежно снаб­жала всех потребителей водой надлежащего качества, в заданном количестве, с необходимым напором и при минимальных затратах на строительство и эксплуатацию всех инженерных сооружений.

Возможные схемы водоснабжения города бывают разные: место расположения водонапорной башни выбирается в зависимости от рельефа местности, величины требуемых напоров и протяженности сети. В свою очередь, от на­личия и места расположения водонапорной башни зависят режим работы, диаметр труб, стоимость сооружения и эксплуатации водопровода.

При использовании в качестве источника подземных вод схе­ма водоснабжения может претерпеть различные изме­нения. Как правило, особенностью таких систем является наличие большого числа трубчатых колодцев (скважин) или шахтных ко­лодцев, водосборных галерей и других сооружений. Она может включать в себя те же самые инженерные сооружения для подъема, перекачки, очистки, хранения и транспортирования воды потреби­телям, что и предыдущая. Представленная схема может быть зна­чительно упрощена, если качество воды в источнике соответствует требуемому. В этом случае очистные сооружения, резервуары, на­сосные станции II подъема могут отсутствовать.

В ряде случаев оказывается технически и экономически целе­сообразным разделение централизованной системы водоснабжения на две или несколько «высотных» зон.

Такие зонные водопроводы устанавливаются в случае значи­тельной разности геодезических отметок обслуживаемой террито­рии или при транспортировании воды на большие расстояния. В этом случае при параллельном водоснабжении нижняя и верхняя зоны питаются самостоятельными водоводами, а при последова­тельном - вода подается в резервуар, который для нижней зоны служит напорным устройством, а для верхней - источником водо­снабжения.

Схема водоснабжения выбирается в процессе технико-эко­номического сопоставления вариантов, сформированных исходя из санитарно-гигиенических, технологических, противопожарных и других требований. При этом рассматриваются варианты различ­ных решений по всем инженерным сооружениям и устройствам. Окончательное решение принимается исходя из стоимости соору­жения и эксплуатации той или иной схемы водоснабжения. Уменьшение затрат, как правило, приводит к перерасходу эксплуатацион­ных затрат, связанных с подачей воды потребителям. На сооруже­ние очистных сооружений требуется 5-25% от общей стоимости системы водоснабжения. Величина этих затрат тем больше, чем хуже качество исходной воды.

Точно так же изменяются и эксплуатационные затраты, свя­занные с очисткой воды. Сооружение водозаборов из поверхност­ных источников в 2-2,5 раза дешевле, чем для подземных вод. Ос­тальные затраты примерно одинаковы и не зависят от источника водоснабжения.

В результате деятельности человека возможно нарушение взаимосвязи между живым миром и окружающей средой. Особенно опасные последствия для жизни и здоровья людей имеют загрязне­ния, тем или иным способом попадающие в источники поверхност­ных или подземных вод. Поэтому для каждой системы водоснаб­жения необходимо предусматривать специальные зоны санитарной охраны, проект которых согласовывается с Государственной сани­тарной инспекцией и утверждается местной администрацией.

Основной задачей зоны санитарной охраны является выделе­ние территории, в пределах которой создается особый режим, ис­ключающий или ограничивающий возможность загрязнения водо­источника и водопроводных сооружений. В зависимости от степени санитарной ответственности элемента устройства системы водо­снабжения предусматривается либо строгий санитарный режим (первый пояс), либо ограниченный (второй пояс).

Первый пояс охватывает территорию в месте забора воды и расположения головных сооружений водопроводных станций (во­дозабор, насосные сооружения, очистные сооружения, резервуары). Границы этого пояса в месте забора воды из открытых водоисточ­ников рекомендуется устанавливать не менее чем на 200 м вверх и на 100 м вниз по течению реки, 100 м по ширине реки и 100 м вглубь прилегающего берега, а также 100-200 м вокруг насосных сооружений. Эти границы являются ориентировочными и могут быть расширены в случае необходимости, т. е. с учетом местных условий. Территория первого пояса ограждается от доступа посто­ронних лиц и окружается зелеными насаждениями и охраняется. В пределах этой территории запрещается применение ядохимикатов, органических и минеральных удобрений, выпуск стоков, выпас и водопой скота, ловля рыбы, стирка белья, проживание людей, строительство и т. д. Существующие здания в первом поясе долж­ны быть канализованы, а его территория должна быть спланирова­на таким образом, чтобы поверхностный сток беспрепятственно от­водился в ливневую канализацию.

Границы второго пояса зон санитарной охраны охватывают сам водоисточник, питающие его притоки и грунтовые воды, а так­же соответствующую территорию с населенными пунктами, зда­ниями и сооружениями. Обычно зону ограничений по ширине оп­ределяют границами водосборного бассейна для данного водоема. Размеры его устанавливаются с учетом топологических, геодезиче­ских и санитарных данных. Протяженность зон санитарной охраны рассчитывается исходя из условий обеспечения самоочищения во­доема. Так, бактериальное очищение воды в средней полосе Рос­сийской Федерации происходит в течение 3-5 суток. Следователь­но, при известной скорости движения воды можно определить про­тяженность зоны.

В границах второго пояса санитарной охраны осуществляются общеоздоровительные мероприятия по охране окружающей среды:

• вводятся ограничения на хозяйственную деятельность с це­лью защиты источника от загрязнения;

• запрещается вырубка и сплав леса;

• запрещается применение ядохимикатов;

• строительство, использование земельных участков для любых нужд допускается только с особого разрешения органов Государственной санитарной инспекции.

При повышенных санитарных требованиях предусматривается третий пояс санитарной охраны, так называемая зона наблюдения в границах всего бассейна верховьев реки и ее притоков, где органа­ми здравоохранения ведется учет инфекционных заболеваний, переносимых водой. Санитарная защита площадок водопроводных сооружений и водоводов устанавливается в виде границ шириной не менее 30 м от их стен.

Зона санитарной охраны водоводов предусматривается в виде полосы, ширина которой в обе стороны от крайних трубопроводов составляет:

• при отсутствии грунтовых вод и d<1000 мм -10 м, приd> 1000 мм-20 м;

• в случае движения грунтовых вод - не менее 50 м.

По застроенной территории ширину полосы санитарной защи­ты допускается уменьшать до пределов, диктуемых местными ус­ловиями. Санитарными нормами запрещается прокладка водоводов по территориям промышленных предприятий, свалок, полей оро­шения, кладбищ, животноводческих ферм и скотомогильников.

Заключение

Инженерное обеспечение представляет собой совокупность систем водоснабжения, канализации, электро-, газо и теплоснабжения, призванных обеспечить функционирование и дальнейшее развитие города.

К подземным инженерным сетям относятся трубопроводы, кабели и коллекторы.

Электрическими станциями называют комплекс взаимосвя­занных инженерных сооружений, оборудования и коммуникаций, предназначенный для превращения природных энергоресурсов в электроэнергию. Процесс производства электроэнергии отличается однородностью и массовостью продукции. Однородность продук­ции открывает путь к типизации основных видов электростанций и серийности выпуска небольших типоразмеров унифицированного оборудования: котлоагрегатов, турбин, генераторов и трансформа­торов.

Концентрация энергопроизводства ведет к снижению единовре­менных затрат и ежегодных расходов на электростанциях. Массо­вость, огромные масштабы производства электроэнергии, делают особенно важным повышение эффективности использования пер­вичных энергоресурсов. При массовом производстве даже очень небольшие изменения экономичности дают существенную эконо­мию народнохозяйственных затрат.

Для электростанций является неизбежным переменный режим работы, так как процесс производства электроэнергии должен не­прерывно и точно следовать за процессом ее потребления. Эта осо­бенность условий работы электростанций существенно отличает их от предприятий других отраслей промышленности.

При проектировании систем энергоснабжения необходимо технико-экономическое сопоставление вариантов. Расчет технико-экономических показателей ТЭС выполняется в определенной после­довательности.

Стоимость единицы установленной мощности определяется на основании сметно-финансовых расчетов. Предварительно капи­тальные вложения могут быть определены по укрупненным показа­телям сметной стоимости строительства ТЭС. Эксплуатационные расходы определяются по соответствующим сметам затрат на про­изводство электро- и теплоэнергии.

Для удовлетворения потребностей города в теплоте создаются специальные системы теплоснабжения, представляющие собой ком­плекс инженерных сооружений, специального оборудования и ком­муникаций для генерирования, транспорта и потребления теплоты.

Системы теплоснабжения характеризуются мощностью или расчетной тепловой нагрузкой, дальностью (радиусом) передачи теплоты и числом потребителей. Тепловая нагрузка - это макси­мально-часовой суммарный расход теплоты на нужды отопления, вентиляции, технологии и горячего водоснабжения с учетом потерь в сетях и собственных нужд источника теплоты.

Тепловые пункты в системах теплоснабжения предназначены для присоединения систем отопления, вентиляции, горячего водо­снабжения и технологических установок потребителей к тепловым сетям. Тепловые пункты подразделяются на индивидуальные для присоединения одного здания и центральные - для двух и более зданий.

Зависимость потребления теплоты от климатических условий требует постоянного и целенаправленного регулирования отпуска теплоты, что обеспечивает высокое качество и эффективность теп­лоснабжения потребителей.

Тепловые сети - это инженерные сооружения, которые вклю­чают в себя изолированные трубопроводы, опоры, компенсаторы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительную ап­паратуру, каналы, камеры и павильоны, дюкеры, мачты и эстакады, насосные и дренажные станции.

Системой водоснабжения называют комплекс взаимосвязан­ных инженерных сооружений и установок, предназначенных для забора и подъема воды из природных источников, улучшения ее качества, создания требуемого напора, хранения, транспортирова­ния и подачи потребителям.

Строительство систем водоснабжения продиктовано тем, что без воды невозможна жизнь людей и производство практически всех видов промышленной и сельскохозяйственной продукции. Системы водоснабжения должны обеспечивать потребителя водой заданного качества, в требуемом количестве и под необходимым напором.

В результате деятельности человека возможно нарушение взаимосвязи между живым миром и окружающей средой. Особенно опасные последствия для жизни и здоровья людей имеют загрязне­ния, тем или иным способом попадающие в источники поверхност­ных или подземных вод. Поэтому для каждой системы водоснаб­жения необходимо предусматривать специальные зоны санитарной охраны, проект которых согласовывается с Государственной сани­тарной инспекцией и утверждается местной администрацией.

Основной задачей зоны санитарной охраны является выделе­ние территории, в пределах которой создается особый режим, ис­ключающий или ограничивающий возможность загрязнения водо­источника и водопроводных сооружений.

Список литературы

1. Конституция РФ. – М.,1993.

2. Жилищный кодекс РСФСР. – М.: Спарк, 1995.

3. Об основах Федеральной жилищной политики. Ведомости Съезда народных депутатов РФ. №3. 1993.

4. О реформе жилищно-коммунального хозяйства в Российской Федерации. Указ Президента РФ №425 от 28.04.97.

5. Энергосбережение в России. Постановление Правительства РФ от 24.04.98 № 80.

6. Борковская В.Г. Ценообразование в жилищном хозяйстве. // Жилищно-коммунальное хозяйство. №6. 2000.

7. Корсакова К.М. Особенности формирования отдельных показателей бухгалтерской отчетности организаций.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №12. 2000.

8. Маликова И.П. Бухгалтерский учет начислений на суммы льгот и субсидий.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №10. 2000.

9. Маликова И.П. Порядок бюджетного финансирования возмещения убытков при работе с регулирующим тарифом.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №12. 2000.

10. Назаренко М.Н. Совершенствовать финансово-экономическую систему ЖКХ.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №10. 2001.

11. Предприятия ЖКХ: для руководителей. Бухгалтеров и контролирующих органов предприятий ЖКХ. - М: Современная экономика и право, 2000.

12. Станкевич Н.О. Бюджетные ассигнования на покрытие убытков.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №10. 2000.

13. Таги-Заде Ф.Г. О задачах новой тарифной политики в коммунальном хозяйстве.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №12. 2000.

14. Таги-Заде Ф.Г. Налоговая система с саморегулирующим механизмом.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №3. 2000.

15. Федин П.И. Совершенствование системы финансирования ЖКХ.// Жилищно-коммунальное хозяйство . №11. 2001.

16. Худякова Г.А.. Молотков А.И. Реальный путь снижения издержек.// Жилищно-коммунальное хозяйство. №10. 2001.

17. Чернышев Л.Н. Ценовая и тарифная политика в ЖКХ: комментарии, практические рекомендации, нормативные документы. – М.: Книжный мир, 1998.

18. Чупин В.Д. Шлафман В.В. Нормирование и тарифообразование в сфере коммунальных услуг. // Жилищно-коммунальное хозяйство. №3. 2000.