ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Рекомендуемое
Принципиальные схемы систем геотермального теплоснабжения
А. Принципиальные схемы простейших систем геотермального теплоснабжения
1. Открытые системы геотермального теплоснабжения
1.1. Открытые системы теплоснабжения, обеспечивающие только горячее водоснабжение.
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 1а 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 1а 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 ?? сетевой циркуляционный и подпиточный насосы распределительной сети; 9 — водоразборный кран; 10 — регулятор слива, 11 — регулятор подпитки.
1.2. Открытые геотермальные системы теплоснабжения с зависимым присоединением отопления. В зависимости от расположения места сброса схема имеет две модификации.
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. Открытая двухтрубная 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??т < t??г.в + ??tтр,
где t??т — температура термальной воды на устье скважин, ??С; ??tтр — снижение температуры воды за счет охлаждения при транспортировании, ??С; t??г.в — нормируемая температура воды в системах горячего водоснабжения, ??С.
2. Закрытые системы геотермального теплоснабжения
2.1. Закрытые геотермальные системы, обеспечивающие только горячее водоснабжение.
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 вблизи термоводозабора, после чего 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 водопотребления уравнивается с помощью бака-аккумулятора. Распределительная сеть выполняется однотрубной. Недостатком здесь также, как и у схемы 2а, является отсутствие циркуляции теплоносителя в период отсутствия водоразбора.
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 3а 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.
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.
2.2. Закрытые геотермальные системы теплоснабжения, обеспечивающие отопление и горячее водоснабжение.
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. 6)] четырехтрубной с независимым присоединением отопления [схема 4б (рис. 7)] либо с двухтрубной распределительной сетью и независимым присоединением отопления (схема 4в).
Рис. 6. Закрытая однотрубная 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
2.3. Закрытые геотермальные системы теплоснабжения, обеспечивающие только отопление.
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.
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 |
Источник питьевой воды — |
Расположение источника питьевой воды |
|||||||
теплоносителя |
водопровод в населенном пункте |
водопровод в населенном пункте |
Вблизи термоводозабора |
||||||
|
Характер теплопотребления |
||||||||
|
ГВ |
ГВ и отопление |
отопление |
ГВ |
ГВ и отопление |
отопление |
ГВ |
ГВ и отопление |
отопление |
Вода: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
питьевого качества |
1а |
2а |
5б |
1а |
2а |
5а |
1а |
2а |
5а |
|
1б |
2б |
|
1б |
2б |
|
1б |
2б |
|
непитьевого качества |
3б |
4а |
5б |
3в |
4г |
5а |
3а |
4г |
5а |
|
|
4б 4в |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2
|
Свойства геотермального теплоносителя |
|||||||
|
общие |
частные |
||||||
Оборудование |
случайная исходная температура, однократное использование и необходимость сброса |
малое устьевое давление и недостаточный дебит скважин |
сравнительно низкая температура |
наличие взвешенных частиц горных пород |
высокое газосодержание |
высокая коррозионная активность |
интенсивное солеотложение 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 |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
Гидроциклоны |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
Дегазаторы |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
Теплообменники водоводяные в антикоррозионном исполнении |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
Трубы и арматура в антикоррозионном исполнении |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
Дозаторы химреагентов |
|
|
|
|
|
+ |
+ |
|
Ультразвуковые антинакипные установки |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
Установки для обработки сбросной воды |
|
|
|
|
|
|
|
+ |