RU2682237C1 - Individual heating unit of sub-atmospheric heating system - Google Patents
Individual heating unit of sub-atmospheric heating system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682237C1 RU2682237C1 RU2018113745A RU2018113745A RU2682237C1 RU 2682237 C1 RU2682237 C1 RU 2682237C1 RU 2018113745 A RU2018113745 A RU 2018113745A RU 2018113745 A RU2018113745 A RU 2018113745A RU 2682237 C1 RU2682237 C1 RU 2682237C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- condensate
- vacuum
- water
- return
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 82
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 100
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 15
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 4
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 102220638341 Spartin_F24D_mutation Human genes 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D1/00—Steam central heating systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
- Greenhouses (AREA)
- Housing For Livestock And Birds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплоснабжения, а именно к энергосберегающим технологиям. Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) с независимой (закрытой) системой отопления, присоединенный к централизованной системе теплоснабжения (ТЭЦ, ЦТП, районной котельной и т.д.), предназначен для производства пара в среде с разрежением (вакууме) для субатмосферных (вакуум-паровых с регулируемой глубиной разрежения) систем отопления, смонтированных в жилых, общественных, производственных зданиях и сооружениях, теплицах, животноводческих фермах и т.д. Изобретение может быть использовано как при строительстве, так и при реконструкции систем теплоснабжения путем устройства ИТП на периферийных точках системы, т.е. на тепловых вводах систем обогрева помещений объектов. В ИТП имеют место основной и дополнительный контур циркуляции, гидравлически разделенные распределительным коллектором подачи перегретой воды и коллектором сбора обратной воды и конденсата из системы обогрева помещений.The invention relates to the field of heat supply, namely to energy-saving technologies. An individual heating unit (ITP) with an independent (closed) heating system, connected to a centralized heat supply system (CHP, central heating station, district boiler room, etc.), is designed to produce steam in an environment with vacuum (vacuum) for sub-atmospheric (vacuum-steam with an adjustable depth of rarefaction) of heating systems mounted in residential, public, industrial buildings and structures, greenhouses, livestock farms, etc. The invention can be used both in construction and in the reconstruction of heat supply systems by means of ITP devices at the peripheral points of the system, i.e. on the thermal inputs of the heating systems of the premises of objects. In ITP, there is a primary and secondary circulation circuit, hydraulically separated by a distribution manifold for supplying superheated water and a collector for collecting return water and condensate from the heating system of the premises.
Первичный теплоноситель (перегретая вода или конденсат пара высокого давления) из котельной или ТЭЦ подается до центрального теплового пункта (ЦТП), где попадает в теплообменник, это и есть главный контур. Дополнительный контур - это система ИТП вкупе с системой отопления объекта, где вторичный теплоноситель - пар, образованный в парогенераторе в среде вакуума (разрежения) в результате вторичного вскипания, получает тепловую энергию от перегретой воды тепловых сетей и переносит ее с высокой скоростью молярного переноса в среде вакуума к нагревательным приборам помещений объекта, где при конденсации пар отдает все накопленное в себе тепло. Производство пара путем адаптации ИТП к централизованной системе теплоснабжения возможно, если при этом принципиальная схема теплового пункта будет многофункциональной и включит в себя: подсистему забора и учета расхода первичного (промежуточного) теплоносителя для субатмосферной системы отопления - перегретой воды из тепловых сетей; подсистему производства теплоносителя - пара (вторичного теплоносителя); подсистему вакуумиро-вания ИТП совместно с системой обогрева помещений объекта; подсистему возврата обратной воды из подсистемы производства пара и конденсата из системы обогрева помещений в трубопровод обратной воды тепловых сетей посредством коллектора сбора обратной воды и конденсата. Предлагаемый ИТП позволяет осуществить как количественное регулирование температуры пара (регулированием расхода перегретой воды), так и центральное качественное созданием различной глубины вакуума (разрежения) от 0,01 МПа до 0,09 МПа с диапазоном рабочих температур пара от 96°С до 45°С. Данное ИТП потребляет минимальное количество сетевой воды для создания пара, полученного в среде вакуума, количество которого в 1,314 раз меньше, чем требуемое количество сетевой воды для ИТП традиционной водяной системы отопления для передачи одного и того же теплового потока. Потребление электрической энергии подсистемами вакуумирования и возврата конденсата в коллектор сбора обратной воды и конденсата также минимально, т.к. работа насосного оборудования указанных подсистем периодическая. Система теплового пункта проста, надежна и безопасна в эксплуатации, не сложна в обслуживании и ремонтах. Согласно требованиям нормативно-технических документов к размещению теплового пункта, предлагаемый ИТП может быть отдельно стоящим, пристроенным и встроенным в подвальное помещение объекта.The primary coolant (superheated water or high-pressure steam condensate) from the boiler room or CHP is supplied to the central heat point (CCP), where it enters the heat exchanger, this is the main circuit. An additional circuit is the ITP system coupled with the facility’s heating system, where the secondary coolant — steam generated in a steam generator in a vacuum (rarefaction) environment as a result of secondary boiling, receives thermal energy from superheated water from heating networks and transfers it with a high rate of molar transfer in the medium vacuum to the heating devices of the premises of the facility, where during condensation the steam gives up all the heat accumulated in itself. Steam production by adapting the ITP to a centralized heat supply system is possible if, at the same time, the circuit diagram of the heating unit is multifunctional and includes: a subsystem for collecting and recording the flow rate of the primary (intermediate) coolant for the subatmospheric heating system - superheated water from heating networks; a coolant production subsystem - steam (secondary coolant); ITP vacuum subsystem in conjunction with the facility premises heating system; a subsystem for returning return water from a subsystem for the production of steam and condensate from a room heating system into a return water pipe of heating networks through a collector for collecting return water and condensate. The proposed ITP allows both quantitative control of steam temperature (by controlling the flow rate of superheated water) and central quality by creating various vacuum depths (rarefaction) from 0.01 MPa to 0.09 MPa with a range of operating steam temperatures from 96 ° C to 45 ° C . This ITP consumes the minimum amount of network water to create steam produced in a vacuum environment, the amount of which is 1.314 times less than the required amount of network water for the ITP of a traditional water heating system to transfer the same heat flow. The consumption of electric energy by the vacuum and condensate return subsystems to the collector for collecting return water and condensate is also minimal, because the operation of the pumping equipment of these subsystems is periodic. The system of the heating station is simple, reliable and safe in operation, not difficult to maintain and repair. According to the requirements of regulatory and technical documents for the placement of a heat point, the proposed ITP can be separate, attached and built into the basement of the facility.
Индивидуальных тепловых пунктов с адаптацией к существующим централизованным пунктам теплоснабжения с целью производства и обеспечения паром субатмосферные системы отопления (вакуум - паровые с регулируемой глубиной разрежения) объектов в международной практике на сегодняшний день не существует.Individual heat points with adaptation to existing centralized heat supply points for the production and provision of steam subatmospheric heating systems (vacuum - steam with adjustable depth of vacuum) objects in international practice today does not exist.
Учитывая вышеуказанное обстоятельство, для раскрытия сущности данного изобретения примем за противопоставленные аналоги котельные автономных вакуум-паровых систем отопления и ИТП для водяных систем отопления принимая во внимание, что источником тепловой энергии в нашем случае является не паровой котел, а парогенератор для производства пара в среде вакуума.Given the above circumstance, to disclose the essence of this invention, we take for opposed analogues boiler rooms of autonomous vacuum-steam heating systems and ITP for water heating systems, taking into account that in our case the source of thermal energy is not a steam boiler, but a steam generator for producing steam in a vacuum environment .
Известна вакуум-паровая система, которая включает в себя: котел с паросборником, нагревательные приборы, соединенные посредством кранов с паропроводом, конденсато-отводчик с конденсатопроводом и устройство для создания вакуума (Патент РФ №2195608, F24D 1/00 от 27.12.2002). Эта система отличается большой металлоемкостью и высокой вероятностью потери герметичности. В системе не предусмотрена схема для осуществления центрального количественного и центрального качественного регулирования температуры пара и обеспечения взрывобезопасности котла.A known vacuum-steam system, which includes: a boiler with a steam collector, heating devices connected by taps with a steam pipe, a condensate drain with a condensate pipe and a device for creating a vacuum (RF Patent No. 2195608,
Известна установка для нагревания вакуумным паром (первоисточник - публикация, размещенная в интернете, сайт: ngpedia.ru/id427980pl.html "Вакуум-паровая система. Большая энциклопедия нефти и газа"). Установка включает в себя: паровой котел, распределительную линию, стояки для подвода пара, нагревательные приборы, стояки для отвода конденсата, фильтр, вакуум-насос, воздухоотделитель. Недостатком этой системы является последовательно соединенный через воздухоотделитель с паровым котлом постоянно работающий вакуумный насос, потребляющий значительное количество электроэнергии. Высокая вероятность возникновения кавитации в связи с тем, что насос в данной системе откачивает кроме воздуха пар и горячий конденсат, воздухоотделитель в момент удаления воздуха в атмосферу неэффективно возвращает конденсат в паровой котел при наличии в нем избыточного давления, а при абсолютном давлении в котле, меньшем атмосферного, есть большая вероятность всасывания в котел наружного воздуха. Не предусмотрена система взрывобезопасности котла.A known installation for heating with vacuum steam (the source is a publication posted on the Internet, site: ngpedia.ru/id427980pl.html "Vacuum-steam system. Large encyclopedia of oil and gas"). The installation includes: a steam boiler, a distribution line, risers for supplying steam, heating appliances, risers for condensate drainage, a filter, a vacuum pump, an air separator. The disadvantage of this system is a continuously operating vacuum pump connected in series through an air separator to a steam boiler, consuming a significant amount of electricity. There is a high likelihood of cavitation due to the fact that the pump in this system pumps out steam and hot condensate in addition to air, the air trap at the moment of air removal to the atmosphere inefficiently returns condensate to the steam boiler if there is excess pressure in it, and when the absolute pressure in the boiler is less atmospheric, there is a high probability of absorption of outside air into the boiler. The boiler explosion protection system is not provided.
Наиболее близким аналогом является известная вакуум-паровая система (первоисточник П.Н. Каменев, А.Н. Сканави, В.Н. Богословский «Отопление и вентиляция, часть 1» Москва, Стройиздат, 1975 г.), в схему устройства которой входят: паровой котел, трубная пароконденсатная обвязка с нагревательными приборами, конденсатоотводчики, конденсатный бак, устройство регулирования параметрами системы, водокольцевой насос для создания разрежения и перекачки конденсата. Недостатки этой системы - высокая вероятность потери герметичности через уплотнительные устройства вакуумного водокольцевого насоса, а также невозможность регулирования мембранным регулятором давления различных значений вакуума, т.к. при применении данного регулятора включение и отключение насоса будет только для одного определенного значения заданного разрежения, для другого значения разрежения потребуется переналадка регулятора. При отключении вакуумного водокольцевого насоса на неопределенное время, прекратится подача конденсата в котел, т.к. насос присоединен к котлу последовательно. Насос должен работать постоянно потребляя значительное количество электроэнергии. Ограничение по устройству теплового пункта с паровым котлом только в подвальном помещении из-за ограничения возврата конденсата в котел при противодавлении пара напору в выкидной линии вакуумного насоса.The closest analogue is the well-known vacuum-steam system (the source PN Kamenev, AN Skanavi, VN Bogoslovsky “Heating and ventilation,
Задачей изобретения является создание ИТП с эффективным использованием первичного теплоносителя (перегретой воды с ЦТП, котельной и т.д.) с температурным графиком подачи сетевой воды в широком диапазоне 150/70, 130/70, а также 90/70 с минимальным потреблением электроэнергии вакуумным водокольцевым насосом и перекачивающим конденсатным насосом, применение недорогостоящих материалов, надежной и безопасной работы, создание условий для удобного монтажа и пусконаладки с разбивкой системы на испытательные подсистемы (как в нашем случае), обеспечение простоты в обслуживании и эксплуатации.The objective of the invention is the creation of ITP with efficient use of primary coolant (superheated water from the heating and heating plants, boiler room, etc.) with a temperature schedule for the supply of network water in a wide range of 150/70, 130/70, as well as 90/70 with a minimum vacuum power consumption water ring pump and a condensate transfer pump, the use of low-cost materials, reliable and safe operation, the creation of conditions for convenient installation and commissioning with a breakdown of the system into test subsystems (as in our case), to ensure e ease of maintenance and operation.
Технический результат достигается тем, что передача теплового потока производится вакуум-паровым способом, основанным на сверхпроводимости тепловой энергии с высоким коэффициентом передачи теплового потока с использованием парогенератора пара (пара вторичного вскипания в среде вакуума) к потребителям по закрытой и замкнутой циркуляционной системе трубопроводов (паропроводов и конденсатопроводов).The technical result is achieved in that the heat flux is transferred in a vacuum-steam manner, based on superconductivity of heat energy with a high heat flux transfer coefficient using a steam generator (secondary boiling steam in a vacuum environment) to consumers via a closed and closed circulation piping system (steam pipelines and condensate lines).
Применение вакуум-парового способа теплопередачи позволяет снизить энергопотребление за счет снижения потерь (теплотехнических, в гидравлических сопротивлениях и т.д.) в среде с разрежением, для передачи тепловой энергии к системе обогрева помещений. Для обеспечения транспортировки теплоносителя - пара с низкой температурой применимы недорогостоящие материалы (трубы из низкоуглеродистой стали, металлопластиковые трубы, обычные фитинги, запорная паровая арматура и т.д.). Все это благодаря вводу в систему периодически работающего вакуумного водокольцевого насоса с автоматической системой управления глубиной разрежения с помощью электроконтактного манометра (PGS) в зависимости от состояния системы (степени герметичности) и задаваемых параметров разрежения. Таким образом, регулирование глубины разрежения позволяет произвести также центральное качественное регулирование температуры пара - одно из основных требований нормативно-технических документов к эксплуатации систем отопления и тепловых пунктов. Ввод контроллера уровня (САУ) и электромагнитного клапана подачи перегретой воды в состав парогенератора подсистемы производства пара позволяет произвести заправку парогенератора расчетным, требуемым строго дозированным количеством промежуточного теплоносителя - перегретой воды, что исключает перерасход сетевой воды и обеспечивает взрывобезопасность парогенератора, ввод регулятора расхода перегретой воды в состав подогревателя генератора позволяет обеспечить стабильный процесс парообразования при постоянной исходной температуре промежуточного теплоносителя (без остывания). Ввод в состав бака сбора конденсата уровнемерной колонки с кондуктометрическими датчиками и контроллер уровня (САУ) позволили насосу перекачки конденсата работать в периодическом режиме, что также значительно повышает уровень энергоэффективности ИТП. В случае введения в систему автоматизации контроллера наружной температуры воздуха и обеспечения его совместной работы с блоком контроля и управления (БА) работой вакуумного водокольцевого насоса (ВВН) станет возможным осуществить автоматическую работу ИТП по погодозависимому графику, что является еще одним резервом для значительного повышения энергоэффективности индивидуального теплового пункта.The use of a vacuum-steam method of heat transfer allows to reduce energy consumption by reducing losses (heat engineering, in hydraulic resistance, etc.) in a rarefied environment, for transferring thermal energy to the room heating system. To ensure the transportation of the coolant - steam with a low temperature, low-cost materials (low-carbon steel pipes, metal-plastic pipes, conventional fittings, steam valves, etc.) are applicable. All this is due to the introduction into the system of a periodically working vacuum ring pump with an automatic control system for the depth of vacuum using an electric contact pressure gauge (PGS), depending on the state of the system (degree of tightness) and the specified vacuum parameters. Thus, the regulation of the depth of rarefaction also allows for central quality control of the steam temperature - one of the main requirements of regulatory and technical documents for the operation of heating systems and heating units. The introduction of the level controller (ACS) and the solenoid valve for supplying superheated water to the steam generator of the steam production subsystem allows the steam generator to be charged with the calculated, strictly metered amount of the intermediate coolant - superheated water, which eliminates over-consumption of network water and ensures explosion safety of the steam generator, introducing the controller for the consumption of superheated water in the composition of the generator heater allows for a stable vaporization process at a constant initial temperature re of the intermediate heat carrier (without cooling). The introduction of a level gauge column with conductometric sensors into the condensate collection tank and a level controller (ACS) allowed the condensate transfer pump to operate in periodic mode, which also significantly increases the level of energy efficiency of the ITP. In the case of introducing an outside air temperature controller into the automation system and ensuring its joint operation with the control and management unit (BA) of the operation of a vacuum liquid ring pump (BBH), it will become possible to automatically operate the ITP according to a weather-dependent schedule, which is another reserve for a significant increase in individual energy efficiency heat point.
На фиг. изображена схема индивидуального теплового пункта субатмосферной системы отопления.In FIG. The diagram of an individual heat point of a sub-atmospheric heating system is shown.
Индивидуальный тепловой пункт состоит (см. фиг.) из: 1. Подсистемы забора и учета расхода промежуточного (первичного) теплоносителя - перегретой воды с сетевого трубопровода подачи горячей воды (Т1) из источника централизованного теплоснабжения (ТЭЦ, котельной, ЦТП и др.) и включающей в себя: расходомер перегретой воды 1, задвижку 2, вентиль 3, распределительный коллектор перегретой воды 4 с дренажным вентилем 5 и снабженный манометрическим термометром (TG).An individual heating unit consists (see Fig.) Of: 1. Subsystems for the collection and metering of the flow rate of the intermediate (primary) coolant - superheated water from the network hot water supply pipe (T1) from a district heating source (TPP, boiler room, central heating station, etc.) and which includes: a superheated
2. Подсистемы производства вторичного теплоносителя - пара, образованного в результате вторичного вскипания в среде с разрежением (вакууме) и включающей в себя: парогенератор отвакуумированного пара 6, представляющего собой теплоизолированную емкость, внутри которой установлен подогреватель 7, служащий для поддержания стабильной исходной температуры поступающей перегретой воды из тепловых сетей от "остывания" в процессе парообразования, поставляемой в периодическом режиме для образования отвакуумированного пара; трубопровод 8 подачи перегретой воды из распределительного коллектора перегретой воды в подогреватель; регулятор расхода перегретой воды 9; трубопровод 10 возврата обратной воды, в составе которого вентиль 11 и обратный клапан 12; коллектор сбора обратной воды и конденсата 13, в составе которого дренажный вентиль 14 и манометрический термометр (TG); задвижку 15, посредством которой коллектор распределения присоединен к трубопроводу обратной сетевой воды (Т2); уровнемерную колонку 16 с кондуктометрическими датчиками контроля уровня воды внутри парогенератора и контроллер уровня (САУ); водоуказатель 17 для визуального контроля уровня воды; трубопровод 18 подачи перегретой воды в парогенератор посредством вентиля 19 и управляемого контроллером (САУ) электромагнитный клапан 20 в положении "нормально открытый"; паропровод подачи отвакууумированного пара 21, присоединенного одним концом к парогенератору посредством вентиля 22, а другим в тепловом вводе (N1) к паропроводу (Т7) системы обогрева помещений объекта (жилых, общественных и производственных зданий и сооружений, теплиц, животноводческих ферм и т.д.); парогенератор снабжен мановакуумметром (PG) и манометрическим термометром (TG), а также дренажным вентилем 23.2. Subsystems for the production of a secondary coolant — steam generated as a result of secondary boiling in a vacuum (vacuum) environment and which includes: a steam generator of evacuated steam 6, which is a thermally insulated tank, inside of which a heater 7 is installed, which serves to maintain a stable initial temperature of the incoming superheated water from heating networks from "cooling" in the process of vaporization, supplied periodically for the formation of evacuated steam; pipeline 8 for supplying superheated water from the distribution manifold of superheated water to the heater; superheated
3. Подсистемы вакуумирования внутренней полости трубной обвязки и оборудования ИТП, так и системы обогрева помещений объекта, с регулируемой глубиной вакуума, включающей в себя: вакуумный водокольцевой насос (ВВН) 24, в составе которого вентиль 25, трубопровод 26 подачи воды в насос для образования водяного кольца, трубопровод откачки воздуха 27, трубопровод удаления воздуха из ВВН 28, (БА) - блок автоматического контроля и управления периодической работой ВВН; воздухоотделитель 29, в составе которого электромагнитный клапан 30 в положении "нормально закрытый", посредством которого производится удаление воздуха из системы ИТП вкупе с системой обогрева помещений в атмосферу, водоуказатель 31, шаровый кран 32, дренажный вентиль 33.3. The vacuum subsystem of the internal cavity of the piping and ITP equipment, as well as the heating system of the premises, with an adjustable vacuum depth, including: vacuum water ring pump (BBH) 24, which includes a
4. Подсистемы возврата конденсата из системы обогрева помещений в обратный трубопровод сетевой воды (Т2), включающей в себя: перекачивающий насос конденсата 34, в составе которого вентили 35 и 37, трубопровод возврата конденсата 36, присоединенный к коллектору сбора обратной воды и конденсата, в составе которого обратный клапан 38; бак сбора конденсата 39, в составе которого уровнемерная колонка 40 с водоуказателем 41, шаровый кран 42, дренажный вентиль 43, электроконтактный манометр (PGS) для контроля задаваемой, требуемой величины вакуума в процессе эксплуатации и манометрический термометр (TG); присоединенный посредством вентиля 44 к баку сбора конденсата, трубопровод возврата конденсата 45, в составе которого грязевик 46, сетчатый фильтр 47, в свою очередь трубопровод присоединен в тепловом вводе (N2) к центральному конденсатопроводу системы обогрева помещений (Т8).4. The condensate return subsystem from the space heating system to the return water network pipeline (T2), including: the
Перед запуском в работу произведем предварительную подготовку системы ИТП: задвижки 2 и 15 привести в положение "закрыто"; вентили 3, 5, 14, 23, 25, 33, 43 и шаровые краны 32, 42 привести в положение "закрыто"; вентили 11, 19, 22, 35, 37 и 44 привести в положение "открыто"; заполнить умягченной водой воздухоотделитель 29 до номинального рабочего уровня по показанию водоуказателя 31, для этого следует присоединить рукав к вентилю 33, шаровый 32 привести в положение "открыто", открыть вентиль 33, заполнить воздухоотделитель до требуемого уровня, затем привести вентиль и шаровый кран в положение "закрыто". Отсоединить гибкий рукав.Before starting to work, we will carry out preliminary preparation of the ITP system: bring the
Запуск в работу системы ИТП производится следующим образом:The launch of the ITP system is as follows:
1. Системы энергоснабжения и автоматики привести в положение "включено".1. Put power supply systems and automation in the “on” position.
2. Вентиль 25 привести в положение "открыто", на электроконтактном манометре установить исходную величину вакуума, абсолютная величина которого Рабс.=0,1 бар или Рв=0,9 бар.; включить вакуумный водокольцевой насос 24, при этом происходит срабатывание электромагнитного клапана 30, посредством которого производится удаление воздуха из внутренней полости трубной обвязки и оборудования ИТП и системы обогрева помещений объекта. При достижении заданного значения вакуума электроконтактный манометр посредством блока автоматического контроля и управления производит отключение ВВН и приводит электромагнитный клапан в исходное положение.2. Move
Таким образом, благодаря созданию независимой подсистемы вакуумирования, параллельной подсистеме возврата конденсата осуществляется периодическая работа ВВН, приводящая к эффективному использованию и экономии электроэнергии. Следует особо отметить, что при обеспечении удовлетворительной герметичности всех разъемных соединений ИТП и системы обогрева помещений, при одном и том же заданном уровне разрежения включение ВВН в работу происходит через длительный промежуток времени (по мере потери герметичности), а если и происходит включение насоса, период работы при этом кратковременный. Обеспечение герметичности регламентировано нормативно -технической документацией и производится проведением испытаний на утечки с испытательной средой 99% воздуха +1% гелия, при поиске утечек применяется гелиевый течеискатель. Испытания на герметичность проводятся на этапе пусконаладочных работ.Thus, due to the creation of an independent evacuation subsystem parallel to the condensate return subsystem, the BBH is periodically operated leading to efficient use and energy saving. It should be especially noted that while ensuring satisfactory tightness of all detachable connections of the ITP and the space heating system, at the same predetermined vacuum level, the BBH is switched on for a long period of time (as the leakage is lost), and if the pump is turned on, the period work at the same time short-term. Ensuring tightness is regulated by the normative and technical documentation and is carried out by conducting leak tests with a test medium of 99% air + 1% helium, and a helium leak detector is used to search for leaks. Leak tests are carried out at the commissioning stage.
3. Произведем подачу перегретой воды из трубопровода сетевой воды (Т1) в коллектор распределения перегретой воды 4, для чего в подсистеме забора и учета расхода воды приведем задвижку 2 и вентиль 3 в положение "открыто", при этом по трубопроводу 18 вода поступает в парогенератор для производства отвакуумированного пара 6, где при достижении заданного уровня воды, контролируемой кондуктометрическими датчиками уров-немерной колонки 16, контроллер уровня (САУ) приведет электромагнитный клапан 20 в положение "закрыто". Перегретая вода при созданном в системе вакууме с величиной Рв=0,7 бар преобразуется в пар, при росте избыточного давления до Рабс.=0,7 бар температура пара составит 89,5°С. Образованный пар из парогенератора по трубопроводу 21 поступает в трубопровод пара (Т7) системы обогрева помещений. В процессе образования пара перегретая вода в парогенераторе теряет часть своей энергии, приводящей к падению температуры. Для поддержания начальной температуры воды для стабильного осуществления процесса парообразования с заданными параметрами пара служит подогреватель пара 7. Перегретая вода поступает в подогреватель с расчетным фиксированным расходом с помощью регулятора расхода воды 9, обратная вода возвращается по трубопроводу 10, вентиль 11 и обратный клапан 12 в коллектор сбора обратной воды и конденсата с подсистемы возврата конденсата, а именно с бака сбора конденсата. Рабочий уровень промежуточного теплоносителя - перегретой воды в парогенераторе непрерывно поддерживается за счет работы контроллера уровня (САУ) совместно с кондуктометрическими датчиками уровнемерной колонки 16, для визуального контроля уровня воды служит водоуказатель 17. При достижении нижнего предельного уровня воды по электрическому сигналу с контроллера производится открытие электромагнитного клапана 20, при этом производится подача новой порции перегретой воды в парогенератор.3. We will supply superheated water from the network water pipeline (T1) to the superheated
4. Возврат конденсата в коллектор сбора обратной воды производится подсистемой возврата конденсата.4. Condensate is returned to the return water collector by the condensate return subsystem.
Конденсат, поступающий из системы обогрева помещений по центральному конденса-топроводу (Т8), пройдя очистку от механических загрязнений в грязевике (фильтре грубой очистки) 46, сетчатом фильтре 47 по трубопроводу 45, посредством вентиля 44 стекает в бак сбора конденсата 39. При достижении уровня конденсата в баке верхнего, предельно допустимого, контроллер уровня (САУ), реагирующий на сигналы кондуктометрических датчиков уровнемерной колонки 40, подключает в работу перекачивающий насос конденсата 34, который через вентиль 37, обратный клапан 38 по трубопроводу 36 отправляет конденсат в коллектор 13. Далее через задвижку 15 обратная вода в смеси с конденсатом отправляется в сетевой трубопровод обратной воды (Т8). Следует отметить, что температура конденсата не превышает 40°С благодаря наличию низкого вакуума в конденсатной линии и баке сбора конденсата, для визуального контроля за этой температурой, влияющей на степень теплотехнической эффективности работы паровых систем отопления имеется манометрический термометр (TG). Температура смешанной воды в коллекторе сбора обратной воды и конденсата не превышает 70°С.The condensate coming from the heating system of the premises through the central condensate toprod (T8), after being cleaned of mechanical impurities in the sump (rough filter) 46, the
Для оценки эффективности работы индивидуального теплового пункта для субатмосферной системы отопления приведем краткий сравнительный анализ потребления горячей сетевой воды (перегретой воды с ЦТП или конденсата с паровой котельной) ИТП для водяной системы отопления и ИТП изобретения:To assess the performance of an individual heating unit for a sub-atmospheric heating system, we present a brief comparative analysis of the consumption of hot network water (superheated water from a central heating station or condensate from a steam boiler) ITP for a water heating system and ITP of the invention:
1. Определим расход перегретой сетевой воды в ИТП с элеваторным узлом для водяной системы отопления с исходными данными: с требуемой тепловой мощностью местной системы отопления для компенсации теплопотерь здания Q=400000 ккал/кг, с температурой сетевой воды t1=150°С, охлажденной t2=70°С, с температурой воды в системе отопления помещений объекта t3=95°С, теплоемкость воды с=1,0 ккал/(кг×°С).1. Determine the flow rate of superheated network water in the ITP with an elevator unit for a water heating system with the initial data: with the required heat capacity of the local heating system to compensate for the heat loss of the building Q = 400000 kcal / kg, with the temperature of the network water t 1 = 150 ° C, cooled t 2 = 70 ° C, with the temperature of the water in the heating system of the premises t 3 = 95 ° C, the heat capacity of water c = 1.0 kcal / (kg × ° C).
Вычислим: G1 - расход горячей воды из сопла элеватора для создания необходимой эжекции и нагрева воды в системе отопления объекта, G1=400000/ 1,0×(150-70)=5000 кг/ч.; G3 - общее количество воды циркулирующей в системе отопления, G3=400000/1,0×(95-70)=16000 кг/ч; G2 - расход воды, подмешиваемой из обратного трубопровода системы отопления, G2=16000-5000=11000 кг/ч.We calculate: G 1 - hot water flow from the elevator nozzle to create the necessary ejection and water heating in the heating system of the object, G 1 = 400000 / 1,0 × (150-70) = 5000 kg / h .; G 3 - the total amount of water circulating in the heating system, G 3 = 400000 / 1.0 × (95-70) = 16000 kg / h; G 2 - flow rate of water mixed from the return pipe of the heating system, G 2 = 16000-5000 = 11000 kg / h.
2. Определим расход перегретой сетевой воды в ИТП субатмосферной системы отопления, если: мощность местной системы отопления Q=400000 ккал/кг, температура полученного пара в среде вакуума 95°С, температура сетевой перегретой воды 150°С с энтальпией 152,8 ккал/кг, энтальпия конденсата равна 29,9 ккал/кг при температуре конденсата 30°С в баке сбора конденсата (опытные данные, полученные при испытании промышленного прототипа субатмосферной системы отопления), скрытая теплота парообразования пара вторичного вскипания полученного в вакууме при избыточном давлении в паровом пространстве системы отопления, достигающим Рабс.=0,9 бар (конечное значение избыточного давления), равна 541,3 ккал/кг.2. Let us determine the flow rate of superheated network water in the ITP of the sub-atmospheric heating system if: the capacity of the local heating system is Q = 400000 kcal / kg, the temperature of the resulting steam in a vacuum is 95 ° C, the temperature of the network superheated water is 150 ° C with an enthalpy of 152.8 kcal / kg, condensate enthalpy is 29.9 kcal / kg at a condensate temperature of 30 ° C in the condensate collection tank (experimental data obtained from testing an industrial prototype of a sub-atmospheric heating system), latent heat of vaporization of secondary boiling steam obtained in vacuum at excess ohm pressure in the vapor space heating system reaching P abs. = 0.9 bar (final value of overpressure), equal to 541.3 kcal / kg.
Вычислим: требуемый расход пара вторичного вскипания с температурой 95°С для отопления данного объекта с указанной выше тепловой мощностью, расход пара будет равен 400000/541,3=738,96 кг/ч; количество пара вторичного вскипания вырабатываемой из общего количества поступающей сетевой воды в, % пара=[(152,8-29,9)/541,3]×100=22,7%; расход сетевой воды для образования требуемого количества пара для обеспечения требуемой тепловой мощности, будет равен 738,96/0,227=3255,33 кг/ч. Здесь требуется учесть количество сетевой воды, потребляемой подогревателем пара и равного 550 кг/ч (данные для теплообменников - подогревателей). Таким образом, суммарное количество, потребляемой парогенератором сетевой воды, будет равно 3805,33 кг/ч.We calculate: the required secondary boiling steam flow rate with a temperature of 95 ° C for heating this facility with the heat output indicated above, the steam flow rate will be 400000 / 541.3 = 738.96 kg / h; the amount of steam of secondary boiling generated from the total amount of incoming network water in,% of steam = [(152.8-29.9) / 541.3] × 100 = 22.7%; the consumption of network water to form the required amount of steam to provide the required heat capacity will be equal to 738.96 / 0.227 = 3255.33 kg / h. Here it is required to take into account the amount of network water consumed by the steam heater and equal to 550 kg / h (data for heat exchangers - heaters). Thus, the total amount consumed by the network water steam generator will be equal to 3805.33 kg / h.
Из бака сбора конденсата 39, конденсат с температурой 30°С отправляется в коллектор сбора обратной воды 13, где смешивается с обратной водой из подогревателя 7. Далее смешанная вода с температурой 70°С транспортируется в трубопровод обратной сетевой воды (Т2).From the
Итак, ИТП субатмосферной системы отопления потребляет на 5000-3805,33=1194,67 кг/ч меньше сетевой перегретой воды или в 5000/3805,33=1,314 раз меньше тепловой энергии, чем ИТП водяной системы отопления.So, the ITP of the sub-atmospheric heating system consumes 5000-3805.33 = 1194.67 kg / h less than the network superheated water or 5000 / 3805.33 = 1.314 times less thermal energy than the ITP of a water heating system.
Выше отмеченное преимущество ИТП субатмосферной системы отопления обязано тому, что в парогенераторе происходит прямое преобразование горячей воды в пар в среде вакуума, а стабильное протекание процесса парообразования обеспечивается подогревателем перегретой воды от остывания.The above noted advantage of the ITP of the sub-atmospheric heating system is due to the fact that in the steam generator there is a direct conversion of hot water to steam in a vacuum environment, and the stable process of vaporization is provided by the superheated water heater from cooling.
Особенностью ИТП субатмосферной системы отопления является то, что она разделена на независимо работающие друг от друга подсистемы возврата конденсата и подсистемы вакуумирования с автоматическим контролем и управлением создания различных значений разрежения, позволяющие производить качественное регулирование температурой в системе отопления с достаточно широким диапазоном регулирования глубины разрежения с абсолютными давлениями от 0,1 бар до 0,9 бар, температурный перепад теплоносителя при этом составляет от 96°С до 45,45°С, что соответствует нормам санитарно-гигиенических требований, а также данный температурный перепад позволяет использовать металлопластиковые и полиэтиленовые трубопроводы, трубопроводную арматуру из пластмассовых материалов, подверженных наименьшей степени коррозии. Система отопления проста в обслуживании, безопасна в эксплуатации и обеспечивает надежную, бесперебойную работу всей системы теплоснабжения.A feature of the ITP of the sub-atmospheric heating system is that it is divided into independently operating condensate return subsystems and vacuum subsystems with automatic control and management of creating different vacuum values, which allow for high-quality temperature control in the heating system with a wide enough range of vacuum depth control with absolute pressures from 0.1 bar to 0.9 bar, the temperature difference of the coolant is from 96 ° C to 45.45 ° C, which corresponds to etstvuet standards of hygiene and sanitation as well as the temperature drop and allows the use of metal-plastic pipes, pipe fittings made of plastics materials prone lowest degree of corrosion. The heating system is easy to maintain, safe to operate and provides reliable, uninterrupted operation of the entire heat supply system.
Claims (2)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018113745A RU2682237C1 (en) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | Individual heating unit of sub-atmospheric heating system |
| CN201880092505.1A CN112041613B (en) | 2018-04-16 | 2018-10-09 | Independent heating substation of negative pressure heating system |
| PCT/RU2018/000663 WO2019203684A1 (en) | 2018-04-16 | 2018-10-09 | Individual heating substation of a sub-atmospheric heating system |
| EA202092179A EA202092179A1 (en) | 2018-04-16 | 2018-10-09 | INDIVIDUAL HEATING POINT OF SUBATMOSPHERIC HEATING SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018113745A RU2682237C1 (en) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | Individual heating unit of sub-atmospheric heating system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2682237C1 true RU2682237C1 (en) | 2019-03-15 |
Family
ID=65806102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018113745A RU2682237C1 (en) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | Individual heating unit of sub-atmospheric heating system |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112041613B (en) |
| EA (1) | EA202092179A1 (en) |
| RU (1) | RU2682237C1 (en) |
| WO (1) | WO2019203684A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2741188C1 (en) * | 2020-09-11 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) | Design of individual heat point with independent connection of local heating system |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2016354C1 (en) * | 1991-06-03 | 1994-07-15 | Калининградский технический институт рыбной промышленности и хозяйства | Two-circuit steam heating system |
| RU2195608C1 (en) * | 2001-04-16 | 2002-12-27 | Казанская государственная архитектурно-строительная академия | Vacuum-steam heating system |
| US20140034743A1 (en) * | 2010-02-18 | 2014-02-06 | Igor Zhadanovsky | Vapor vacuum heating systems and integration with condensing vacuum boilers |
| UA89954U (en) * | 2013-10-25 | 2014-05-12 | Харьковский Национальный Университет Имени В.Н. Каразина | Autonomous steam-vacuum heating system with cyclic self-consistent heat mode |
| RU2592191C2 (en) * | 2014-09-30 | 2016-07-20 | Любовь Викторовна Хан | Vacuum steam heating system |
| RU2631555C2 (en) * | 2016-02-24 | 2017-09-25 | Антон Викторович Хан | Vacuum and steam heating system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110198406A1 (en) * | 2010-02-18 | 2011-08-18 | Igor Zhadanovsky | Vapor/vacuum heating system |
| CN203615448U (en) * | 2013-11-14 | 2014-05-28 | 扬州斯大锅炉有限公司 | Vacuum circulating boiler heating device |
| CN106091068A (en) * | 2016-06-07 | 2016-11-09 | 谷神生物科技集团有限公司 | Factory steam tail gas condensing Water Sproading heating heat-exchange system |
-
2018
- 2018-04-16 RU RU2018113745A patent/RU2682237C1/en not_active IP Right Cessation
- 2018-10-09 EA EA202092179A patent/EA202092179A1/en unknown
- 2018-10-09 CN CN201880092505.1A patent/CN112041613B/en active Active
- 2018-10-09 WO PCT/RU2018/000663 patent/WO2019203684A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2016354C1 (en) * | 1991-06-03 | 1994-07-15 | Калининградский технический институт рыбной промышленности и хозяйства | Two-circuit steam heating system |
| RU2195608C1 (en) * | 2001-04-16 | 2002-12-27 | Казанская государственная архитектурно-строительная академия | Vacuum-steam heating system |
| US20140034743A1 (en) * | 2010-02-18 | 2014-02-06 | Igor Zhadanovsky | Vapor vacuum heating systems and integration with condensing vacuum boilers |
| UA89954U (en) * | 2013-10-25 | 2014-05-12 | Харьковский Национальный Университет Имени В.Н. Каразина | Autonomous steam-vacuum heating system with cyclic self-consistent heat mode |
| RU2592191C2 (en) * | 2014-09-30 | 2016-07-20 | Любовь Викторовна Хан | Vacuum steam heating system |
| RU2631555C2 (en) * | 2016-02-24 | 2017-09-25 | Антон Викторович Хан | Vacuum and steam heating system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2741188C1 (en) * | 2020-09-11 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) | Design of individual heat point with independent connection of local heating system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112041613A (en) | 2020-12-04 |
| EA202092179A1 (en) | 2021-01-28 |
| CN112041613B (en) | 2022-11-18 |
| WO2019203684A1 (en) | 2019-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2652702C2 (en) | Sub-atmospheric system of heat and cold supply | |
| CN105972681B (en) | Water resource heat pump-steam turbine combining heating system complementary with heat supply network | |
| DK201900071Y3 (en) | Combined system for heating supply water and a heating medium for house heating | |
| CN105402799A (en) | Solid heat storage and pneumatic heat exchange heating installation | |
| CA3022680C (en) | Vacuum steam heating system | |
| RU2682237C1 (en) | Individual heating unit of sub-atmospheric heating system | |
| RU2592191C2 (en) | Vacuum steam heating system | |
| CN108413470A (en) | Thermoelectricity decoupled system and its working method based on solid heat accumulation | |
| CN205245305U (en) | Formula of surging solid heat storage heating system | |
| RU2412401C1 (en) | Heating system of domestic building | |
| EA040412B1 (en) | INDIVIDUAL HEAT POINT OF SUBATMOSPHERIC HEATING SYSTEM | |
| CN207132324U (en) | Steam power plant's condensation water recovery and use system | |
| CN213777898U (en) | Air source single-cylinder direct type intelligent hot water station | |
| CN106402988B (en) | Steam heating and water-heating system | |
| RU111900U1 (en) | SYSTEM OF HEATING AND HOT WATER SUPPLY OF APARTMENTS OF MULTI-STOREY BUILDINGS | |
| Chenghu et al. | Design generalization of urban sewage source heat pump heating and air conditioning engineering | |
| CN109340893A (en) | A kind of new heating end control system of more residential areas | |
| WO2019245355A1 (en) | Standalone boiler plant of a subatmospheric heating system | |
| CN114151843B (en) | Automatic control system for sewage source centralized heat supply energy station | |
| CN113418225B (en) | Solar hot water energy-saving transformation system | |
| CN103322654B (en) | A kind of refrigerating and heat-supplying co-feeding system | |
| CN215337141U (en) | Solar hot water energy-saving system | |
| EA041549B1 (en) | AUTONOMOUS BOILER UNIT OF SUBATHOSPHERIC HEATING SYSTEM | |
| CN107576075B (en) | A kind of solar energy heating electromagnetic boiler | |
| RU81267U1 (en) | AUTONOMOUS HEAT SUPPLY SYSTEM |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200417 |