ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Рекомендуемое
Принципиальные схемы систем геотермального теплоснабжения
А. Принципиальные схемы простейших систем геотермального теплоснабжения
Схема 1а (рис. 1). В соответствии со схемой геотермальная вода по однотрубной тепловой сети подается непосредственно на водоразбор. Суточная неравномерность потребления горячей воды компенсируется с помощью бака-аккумулятора.
Рис. 1. Открытая однотрубная геотермальная система горячего водоснабжения
1 — геотермальная скважина; 2 — бак-аккумулятор; 3 — сетевой насос; 4 — водоразборный кран ГВ.
Недостатком схемы 1 а является отсутствие циркуляции теплоносителя в распределительной сети ГВ, в результате чего неизбежно остывание теплоносителя в период отсутствия водоразбора горячей воды (например, ночью). По причине этого недостатка схема может быть рекомендована к применению только при малых расстояниях между термоводозабором и потребителем геотермальной теплоты.
Схема 1б (рис. 2). Схема отличается от схемы 1 а наличием двухтрубной распределительной сети, в которой циркулирует геотермальная вода. Подпитка по мере водопотребления осуществляется из однотрубной транзитной тепловой сети. Суточная неравномерность водопотребления уравнивается баком-аккумулятором. Схема может быть рекомендована при сравнительно большом удалении термоводозабора от потребителя геотермальной теплоты.
Рис. 2. Открытая однотрубная геотермальная система горячего водоснабжения с двухтрубной распределительной сетью
1 — геотермальные скважины термоводозабора; 2 — сборный бак- аккумулятор геотермальной воды; 3 — сетевой насос; 4 — бак- аккумулятор распределительной сети;5— двухтрубная
распределительная сеть,6,7,8—сетевойциркуляционный и
подпиточный насосы распределительной сети; 9 — водоразборный кран; 10 — регулятор слива, 11 — регулятор подпитки.
Схема 2а (рис. 3). Геотермальная вода параллельно подается на отопление и горячее водоснабжение. После отопительных систем вода сбрасывается вблизи термоводозабора. Транзитная тепловая сеть имеет двухтрубную прокладку.
Рис.3.Открытаядвухтрубная геотермальная система
теплоснабжения
1 — геотермальная скважина; 2 — бак аккумулятор; 3 — сетевой насос; 4 — отопительные приборы; 5 — водоразборный кран.
Схема 2б аналогична работе схемы 2а, но сброс отработанного геотермального теплоносителя производится вблизи потребителя. Транзитные подающая и сбросная тепловые сети имеют однотрубную прокладку.
Приведенные схемы не могут быть применены при несоответствии геотермальной воды нормативным требованиям на воду питьевую и при ее температуре t' < t' в + 5/^,
где Ґт — температура термальной воды на устьескважин, °С; dt-ф —
снижение температуры водыза счетохлажденияпри
транспортировании, °С; £'в — нормируемая температура воды в системах горячего водоснабжения, °С.
В зависимости от расположения места сброса и источника питьевой воды могут быть использованы три вида схемного решения:
Схема 3а (рис. 4). Геотермальная вода подается на теплообменник ЦТПГ, расположенный вблизитермоводозабора, послечего
сбрасывается или закачивается в пласт через скважину обратной закачки. Вода из источника питьевой воды (например, холодной артезианской скважины) нагревается в теплообменнике, транспортируется до потребителя и там разбирается на горячее водоснабжение. Суточная неравномерность водопотребленияуравниваетсяс помощьюбака-
аккумулятора. Распределительная сеть выполняется однотрубной. Недостатком здесь также, как и у схемы 2а, является отсутствие циркуляции теплоносителя в период отсутствия водоразбора.
ИЗ ИСТОЧНИКА
питьевой воды
Рис. 4. Однотрубная закрытая геотермальная система горячего водоснабжения с источником питьевой воды, расположенным на термоводозаборе
1 — геотермальные скважины термоводозабора; 2 — сборный бак- аккумулятор геотермальной воды; 3 — сетевой насос геотермальной воды; 4 — сетевой насос питьевой воды; 5 — сетевой теплообменник; 6 — однотрубная транзитная теплотрасса; 7 — водоразборный кран
При сравнительно большом удалении термоводозабора от потребителя целесообразна схема 3б. Она отличается от схемы 3 а наличием двухтрубной распределительной сети с баком-аккумулятором, которая полностью аналогична такой же распределительной сети, примененной в схеме 1б (см. рис. 2). Преимуществом системы 3б по сравнению с 3а является возможность осуществления циркуляции в распределительной сети в период отсутствия водоразбора.
Схема 3в (рис. 5). Применение этой схемы целесообразно при расположении места сброса отработанной геотермальной воды вблизи потребителя геотермальной теплоты. В соответствии со схемой геотермальный теплоноситель по однотрубной транзитной тепловой сети подается в теплообменник ЦТПГ (который расположен вблизи потребителя), после чего сбрасывается. Негеотермальный теплоноситель питьевого качества, циркулируя по двухтрубной распределительной сети, нагревается в теплообменнике ЦТПГ и подается на водоразбор. Подпитка осуществляется из водопровода. Ввиду сравнительно большой протяженности тепловой сети, по которой транспортируется геотермальная вода, схема 3в может быть рекомендована при отсутствии опасности интенсивной коррозии и солеотложения.
илссгас
Рис. 5. Однотрубная закрытая геотермальная система горячего водоснабжения
1 — геотермальные скважины термоводозабора; 2 — сборный бак- аккумулятор геотермальной воды; 3 — однотрубная транзитная теплотрасса; 4 — сетевой теплообменник; 5 — сетевые насосы; 6 — водоразборный кран; 7 — двухтрубная распределительная теплосеть; 8 — сбросная теплосеть; 9 — расширительный бак
При эксплуатации термоводозабора методом обратной закачки или расположении места сброса вблизи продуктивной скважины целесообразна схема 3г. Эта схема в основном аналогична схеме 3в. Различие их заключается в том, что ЦТПГ в схеме 3г расположен вблизи термоводозабора, а распределительная сеть (так же, как и в 3в — двухтрубная) имеет транзитный участок, связывающий термоводозабор с потребителем. Преимуществом данной схемы является малая протяженность трубопроводов геотермальной воды, что делает систему менее уязвимой в части коррозии и солеотложения.
Расположение места сброса вблизи потребителя, а также отсутствие повышенной коррозионной активности и солеотложения делает возможным создание системы с однотрубной транзитной тепловой сетью для транспортирования геотермальной воды до ЦТПГ, расположенного рядом с потребителем. После ЦТПГ геотермальная вода сбрасывается. Распределительная сеть после ЦТПГ, в зависимости от качества и температуры геотермального теплоносителя, может быть четырехтрубной с зависимым присоединением отопления [схема 4а (рис.
Рис.6.Закрытаяоднотрубная геотермальная система
теплоснабжения с зависимым присоединением отопления (распределительная сеть четырехтрубная)
1 — геотермальные скважины;2 — сборный бак-аккумулятор
геотермальной воды; 3 — сетевой насос; 4 — однотрубная транзитная теплотрасса;5 — теплообменник горячего водоснабжения,6 —
регулятор подпитки; 7 — отопительный прибор; 8 — водоразборный кран, 9 — расширительный бак
Рис.7. Закрытая геотермальная система теплоснабжения с
независимым присоединением отопления
1 — геотермальные скважины; 2 — сборный бак-аккумулятор; 3 — сетевой насос геотермальной воды; 4 — транзитная однотрубная теплосеть; 5 — транзитная сбросная теплосеть; 6 — водоподогреватель горячего водоснабжения; 7 — отопительный теплообменник; 8 — сетевой насос распределительной сети отопления; 9 — сетевой насос горячего водоснабжения;10— водоразборный кран;11—
отопительный прибор; 12 — расширительный бак
В случае обратной закачки или возможности сброса вблизи термоводозабора применима схема 4г (рис. 8). Здесь геотермальная вода поступает в ЦТПГ, расположенный вблизи термоводозабора, где отдает свою теплоту негеотермальному теплоносителю в теплообменных аппаратах, после чего закачивается в пласт или сбрасывается. Подготовленный негеотермальный теплоноситель транспортируется от потребителя до ЦТПГ и обратно по двухтрубной распределительной сети, имеющей транзитный участок. В данной схеме (как и у всех схем с расположением ЦТПГ вблизи термоводозабора) положительной является малая протяженность трубопроводов тепловой сети, соприкасающихся с геотермальной водой.
Рис.8. Закрытая двухтрубная геотермальная система
теплоснабжения
1 — геотермальные скважины термоводозабора; 2 — сборный бак- аккумулятор геотермальной воды; 3 — сетевой теплообменник; 4 — сетевой насос геотермальной воды; 5 — сетевой насос водопроводной воды; 6 — бак-аккумулятор водопроводной воды, 7 — регулятор подпитки; 8 — водоразборный кран ГВ; 9 — отопительный прибор
При непитьевом качестве геотермального теплоносителя и отсутствии воды питьевого качества возможно применение систем теплоснабжения, обеспечивающих только отопление зданий и сооружений.
Схема 5а (рис. 9). Эта схема двухтрубной системы с зависимым присоединением отопления применима при отсутствии угрозы интенсивной коррозии и солеотложения. Система обеспечивает только отопление.
НА ОБРАТНУЮ ЗАКАЧКУ ИЛИ СБРОС
Рис. 9. Геотермальная система теплоснабжения с зависимым присоединением отопления (ГВ отсутствует)
1 — геотермальные скважины; 2 — промежуточный бак-аккумулятор геотермальной воды; 3—сетевой насос; 4 —отопительные приборы
При расположении места сброса в отдалении от термоводозабора применима схема 5б. Эта схема отличается от 5а наличием однотрубных подающей и сбросной транзитных тепловых сетей. Распределительная сеть двухтрубная. Система обеспечивает только отопление.
Предварительный выбор принципиальной схемы с учетом перечисленных факторов может быть произведен с помощью табл. 1. Оборудование этих систем может быть подобрано с помощью табл. 2.
Таблица 1
Исходные данные проектирования
Сброс вблизи объекта теплоснабжения
Обратная закачка или сброс вблизи термоводозабора
Характеристика
геотермального
теплоносителя
Источник питьевой Расположение источника питьевой воды воды —
Вблизи
водопровод вводопроводвВблизи
населенном пункте населенном пункте термоводозабора
|
Ха |
рактер теплопо |
требления |
|
|
||||
|
ГВ |
ГВ и |
отоп- |
ГВ |
ГВ и |
отоп- |
ГВ |
ГВ и |
отоп- |
|
|
отоп |
ление |
|
отоп |
ление |
|
отоп |
ление |
|
|
ление |
|
|
ление |
|
|
ление |
|
Вода: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
питьевого качества |
1а |
2а |
5б |
1а |
2а |
5а |
1а |
2а |
5а |
|
1б |
2б |
|
1б |
2б |
|
1б |
2б |
|
непитьевого качества |
3б |
4а 4б 4в |
5б |
3в |
4г |
5а |
3а |
4г |
5а |
Т аблица 2
Оборудование |
Свойства геотермального теплоносителя |
|||||||
|
общие |
частные |
||||||
|
случайная исходная температура, однократное использование и необ- ходимость сброса |
малое устьевое давление и недос- таточ- ный дебит скважин |
сравни тельно низкая темпе ратура |
наличие взве шенных частиц горных пород |
высокое газосо- держа ние |
высокая корро зионная актив ность |
интенсивное солеот- ложение в трубопроводах и оборудовании |
наличие вредных веществ выше пдк |
Отопительные приборы повышенной теплоплотности |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
Водовоздушные теплообменники |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
Теплонасосные установки (ТНУ) |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
Промежуточные баки- аккумуляторы геотермальной воды |
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
Погружные скважинные насосы |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
Пиковые котельные |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
Г идроциклоны |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
Дегазаторы |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
Теплообменники водоводяные в антикоррозионном исполнении |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
Трубы и арматура в антикоррозионном исполнении |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
Дозаторы химреагентов |
|
|
|
|
|
+ |
+ |
|
Ультразвуковые антинакипные установки |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
Установки для обработки сбросной воды |
|
|
|
|
|
|
|
+ |