Главная >  Документация 

 

 концентрация нагрузок потребления исходных продуктов и энергоресурсов как для производственных целей, так и для жизнедеятельности человека обуславливает концентрацию и рост количества отходов с соотв. по теме:

 

1.1 Технологии обеспечения пиковой мощности систем теплоснабжения 1.2 Проблемы термической деаэрации воды для систем теплоснабжения

 

От 27 февраля 2008 г., г.Москва

 

Присутствовали: 34 человека (список прилагается).

 

На заседании выступили: Со вступительным словом:

 

Председатель секции Теплофикация и теплоснабжение НТС ОАО РАО ЕЭС России , Генеральный директор ОАО ВНИПИэнергопром В.Г. Семенов.

 

С докладами:

 

Технологии обеспечения пиковой мощности систем теплоснабжения Заместитель заведующего кафедрой Теплогазоснабжение и вентиляция Ульяновского государственного технического университета к.т.н., доцент М.Е. Орлов.

 

Проблемы термической деаэрации воды для систем теплоснабжения Заведующий кафедрой Теплогазоснабжение и вентиляция Ульяновского государственного технического университета д.т.н., профессор В.И. Шарапов.

 

С заключением экспертной комиссии:

 

Экспертиза не проводилась.

 

В обсуждении приняли участие:

 

В.Г. Семенов, Ю.В. Яровой, В.И. Шарапов, А.И. Короткое, А.Р. Крумгольц, М.А. Хаустов, В.И. Богаткин, В.В. Шищенко.

 

Заслушав доклад, выступления в дискуссии секция Теплофикация и теплоснабжение НТС ОАО РАО ЕЭС России отмечает:

 

В настоящее время работа отечественных систем теплоснабжения сопряжена с рядом проблем, обусловленных ослаблением государственного влияния на энергетику, повышением стоимости топливно-эвергетическегх ресурсов, изношенностью тепловых сетей и оборудования, отсутствием инвестеткда на техническое перевооружение и несоответствие традиционно применяемы . текно-ютий теплоснабжения современным научно-техническим и экономическим требованием. Нерешенность этих технических и экономических проблем негативно сказывается на качестве и энергетической эффективности теплоснабжения.

 

Долгое время источникам пиковой тепловой мощности не уделялось должного внимания, что привело в настоящий момент к понижению надежности и экономичности теплоснабжения.

 

В работе заместителя заведующего кафедрой Теплогазоснабжение и вентиляция Ульяновского государственного технического университета к.т.н., доцент М.Е. Орлова рассмотрены основные направления совершенствования технологий обеспечения пиковой мощности и регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения (в подготовке данной работы принимали участие д.т.н., проф. В.И. Шарапов, к.т.н., доцент П.В. Ротов).

 

Исследования работы систем теплоснабжения в ряде городов России показали, что теплоисточники работают с систематическим недогревом сетевой воды до нормативной температуры (недотопом). В связи с высокой степенью физического и морального износа тепловых сетей температура теплоносителя на выходе из теплоисточника даже в сильные морозы не превышает 85-110 С. Недоотпуск тепловой энергии особенно остро ощущается в зимний период, когда значительную часть тепловой нагрузки должны обеспечивать пиковые источники теплоты.

 

Действующие системы спроектированы и построены несколько десятилетий назад. За прошедшее с тех пор время многие заложенные в основу проектов теплоисточников, систем транспорта теплоты и теплоиспользующих систем концептуальные технические и технологические решения устарели. Несмотря на высокую эффективность комбинированного производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, доля теплофикации в общей выработке тепловой энергии в России снижается. Связано это, прежде всего с тем, что отечественные системы теплоснабжения эксплуатируются на основе устаревших и малоэффективных технологий, разработанных еще в 50-е годы, прежде всего технологий регулирования отпуска теплоты и обеспечения пиковой мощности. Это приводит к тому, что тепловая и электрическая энергия, поставляемые от ТЭЦ, нередко стоят дороже, чем энергоресурсы, предлагаемые раздельными энергоясточниками. Этому способствует также топливная политика: введение лимитов на поставку газа для ТЭЦ и завышенные цены на топливо.

 

Более половив ; отечественных систем централизованного теплоснабжения находятся в кризисном состоянии, что обусловлено использованием устаревшего оборудования, износом тепловых сетей, низким уровнем культуры эксплуатации и практически полным отсутствием финансирования на реновацию. Кроме того, относительная экономия топлива от использования теплофикации уменьшилась, поскольку электрический КПД современных ЮС достигает 0,45, а КПД индивидуальных отопительных котлов на природном газе сравнялись с КПД энергетических котлов ТЭЦ. При этом увеличилась продолжительность окупаемости капиталовложений в ТЭЦ и тепловые сети. В некоторых регионах произошли крупные аварии магистральных теплопроводов во время поддержания в теплосетях высоких температур и давлений, т.е. в пиковый период.

 

Эти обстоятельства стали причиной отказа от теплофикации новых жилых районов в ряде городов и строительства там местных теплоисточников: крышных, блочных котельных или индивидуальных котлов при поквартирном отоплении. Несмотря на то, что децентрализованные системы теплоснабжения не обладают термодинамическими преимуществами комбинированной выработки электроэнергии и теплоты, их экономическая привлекательность сегодня выше, чем централизованных. Таких домов с каждым годом становится все больше, поскольку в ближайшее время трудно ожидать развития городских систем централизованного теплоснабжения из-за отсутствия четкой энергетической политики как на региональном, так и федеральном уровне.

 

В настоящее время назрела настоятельная необходимость пересмотра или существенной корректировки этих решений. Эта необходимость обусловлена как кардинально изменившимися экономическими условиями, так и опытом зарубежных стран, показавшим огромные возможности совершенствования систем теплоснабжения. Радикальное решение актуальных проблем теплоснабжения возможно только на основе разработки и внедрения отечественных энергоэффективных технологий теплоснабжения с учетом зарубежного опыта.

 

Традиционная структура системы теплоснабжения (рис. 1), состоящая из теплоисточника, тепловой сети и потрейягтега, не менялась с момента своего появления. (все рисунки приведены в архиве.zip)

 

В качестве теплоисточника, обеспечивающего базовую и пиковую нагрузки, наиболее часто используются ТЭЦ или котельные. Применение ТЭЦ более выгодно, так как обеспечивается значительная экономия топлива за счет теплофикации.

 

В качестве источников пиковой тепловой мощности (ПТМ), как правило, применяются стальные водогрейные котлы мощностью 35-209 МВт, устанавливаемые на ТЭЦ. Работа водогрейных котлов при нагреве воды в них до 140-150 С крайне ненадежна из-за интенсивного накипеобразования, обусловленного температурной разверкой в поверхностях нагрева. Для обеспечения требуемого водно-химического режима водогрейных котлов необходимо применять дорогостоящее ионообменное умягчение воды, после которого остаются сильно минерализованные стоки, загрязняющие окружающую среду и требующие утилизации. Низкая экономичность традиционной технологии обеспечения пиковой тепловой мощности с помощью водогрейных котлов связана со значительными потерями теплоты с уходящими газами, что снижает КПД котлов. Установлено, что в среднем по стране перерасход условного топлива пиковыми водогрейными котлами из-за потерь теплоты с уходящими газами достигает 2,3 млн. т/год, а перерасход электроэнергии на преодоление дополнительного гидравлического сопротивления, возникающего из-за наличия накипи в поверхностях нагрева, составляет 64,6 млн. кВт-ч в год.

 

В отечественных системах теплоснабжения применяется центральное качественное регулирование тепловой нагрузки на теплоисточниках, которое предусматривает изменение температуры теплоносителя в пределах 70-150 С в зависимости от температуры наружного воздуха при постоянном расходе теплоносителя. Центральное качественное регулирование тепловой нагрузки осуществляется на ТЭЦ, схема которых предусматривает последовательное включение основных и пиковых источников теплоты. Центральное качественное регулирование нагрузки с высокими тешяературами теплоносителя в периоды пиковых нагрузок приводит к существенным жгеерям чепяслгы в теплосетях и повышенным энергозатратам на транспорт теплоносителя.

 

В результате анализа современного состояния отечественных систем теплоснабжения сформулированы основные направления совершенствования технологий теплоснабжения, по которым ведется работа в научно-исследовательской лаборатории Теплоэнергетические системы и установки Ульяновского государственного технического университета (НИЛ ТЭСУ УлГТУ):

 

изменение структуры покрытия пиковых тепловых нагрузок систем теплоснабжения путем комбинированного использования централизованных и децентрализованных теплоисточников;

 

совершенствование технологий регулирования нагрузки на базе перехода к количественному регулированию и низкотемпературному теплоснабжению;

 

- рациональное использование избытков пара производственных отборов турбин для

 

обеспечения пиковой тепловой мощности;

 

повышение энергетической и экономической эффективности теплоисточников, в том числе источников пиковой тепловой мощности;

 

повышение надежности систем теплоснабжения путем совершенствования технологий

 

противокоррозионной обработки теплоносителя и защиты его от вторичного насыщения

 

коррозионно-активными газами.

 

Изменение структуры покрытия пиковых тепловых нагрузок.

 

С целью повышения и развития преимуществ теплофикации отечественными инженерами созданы технологии комбинированного теплоснабжения, которые объединяют в себе структурные элементы централизованных и децентрализованных систем теплоснабжения.

 

Основоположником изменения структуры отечественных систем теплоснабжения является профессор А.И.. Андрющенко. Под его руководством в Саратовском государственном техническом университете были разработаны комбинированные системы тепло-, энергоснабжения с мини-ТЭЦ. В таких системах на удаленной от города крупной ТЭЦ, которая может работать и на угле, отработавшим паром турбин нагревается только вода для горячего водоснабжения и подпитки местных отопительных систем. От ТЭЦ горячая вода с температурой 60-65 С по однотрубной магистральной сети отправляется в тепловые пункты или непосредственно к потребителям. Отопление же отдельных зданий осуществляется от местных мини-ТЭЦ, работающих только в отопительный период и обеспечивающих как базовую, так и пиковую тепловую нагрузку. Структурная схема такой системы теплоснабжения представлена на рис. 2. Пиковая котельная района в этой схеме заменена мини-ТЭЦ, путем надстройки водогрейных котлов дизельгенераторными или газотурбинными установками. Стоимость производства электроэнергии в таких системах уменьшается, а максимальная экономия условного топлива может достигать 16-21%.

 

Уменьшить влияние негативных факторов при обеспечении пиковой нагрузки систем теплоснабжения и увеличить выработку электроэнергии на тепловом потреблении можно, используя перспективные технологии комбинированного теплоснабжения от централизованных основных и местных пиковых теплоисточников, разработанные в НИЛ ТЭСУ УлГТУ под руководством профессора В.И. Шарапова. В отличие от комбинированной системы теплоснабжения профессора А.И. Андрющенко в данной системе ТЭЦ обеспечивает всю расчетную нагрузку отопления и ГВС в базовом режиме, а в пиковом режиме включается в работу местный источник пиковой тепловой мощности. Структурная схема предложенной комбинированной системы теплоснабжения изображена на рис. 3.

 

На рис. 3 связь теплоисточника с тепловой сетью показана пунктиром, поскольку пиковый теплоисточник может быть связан с наружными тепловыми сетями или может работать только в автономном режиме.

 

Одна из систем теплоснабжения, работающая по описанной выше технологии, изображена на рис. 4.

 

В такой системе теплоснабжения ТЭЦ будет работать с максимальной эффективностью при коэффициенте теплофикации, равном 1, поскольку вся тепловая нагрузка обеспечивается за счет теплофикационных отборов пара турбин на сетевые подогреватели.

 

Разработан ряд технологий совместного теплоснабжения от централизованных и децентрализованных источников. Преимуществом этих технологий является возможность каждого отдельного абонента самостоятельно, независимо от остальных, выбирать момент включения пикового теплоисточника и величину нагрева воды в нем, что повышает качество теплоснабжения и создает более комфортные условия индивидуально для каждого потребителя. Кроме того, при аварийных ситуациях на ТЭЦ и перебоях с централизованным теплоснабжением в работе остаются автономные источники теплоты абонентов, которые в этих случаях будут работать в качестве основных, что позволяет защитить систему теплоснабжения от замерзания и существенно повысить ее надежность. При профилактических отключениях теплоснабжения в летний период абоненты, подключенные к децентрализованному пиковому теплоисточнику, будут стабильно обеспечены горячим водоснабжением.

 

В качестве автономных пиковых источников теплоты могут быть использованы газовые и электрические бытовые отопительные котлы, электрообогреватели, инфракрасные излучатели, тепловые насосы и другое оборудование.

 

Наиболее выгодно использовать для обеспечения части пиковой нагрузки ТНУ, в которых низкопотенциальным источником теплоты является вода из обратного трубопровода тепловой сети абонента. За счет дополнительного охлаждения обратной сетевой воды в ТНУ более полно используется энтальпия теплоносителя, возрастает экономичность теплоснабжения за счет увеличения выработки электроэнергии на тепловом потреблении при понижении температуры обратной сетевой воды. Так, при снижении температуры обратной сетевой воды на 1 С выработка электроэнергии на тепловом потреблении увеличивается в среднем на 2-2,5%.

 

Менее экономичным является использование в качестве автономных пиковых источников теплоты индивидуальных отопительных котлов и электрокотлов или различных электронагревателей. В первом случае происходит дополнительный расход топлива, а во втором случае - дополнительный расход электроэнергии. В то же время использование индивидуальных отопительных котлов в качестве пиковых источников теплоты является даже более выгодным по сравнению крупными пиковыми водогрейными котлами ТЭЦ, поскольку снижаются потери теплоты в тепловых сетях, и КПД современных отопительных котлов составляет 90-92%, что на 5-10% больше, чем пиковых водогрейных котлов. Экономия условного топлива при использовании этого варианта обеспечения пиковой тепловой нагрузки составляет 20-50%.

 

Но там где, требуется повышенная надежность теплоснабжения, например, в медицинских и детских учреждениях, оправдана установка и электрокотлов. Так, в Ульяновске в 2007 г. построен медицинский Гемодиализный центр, в котором реализована предложенная нами комбинированная

 

система теплоснабжения с пиковым теплоисточником - электрокотлом. Базовая тепловая нагрузка, как сказано выше, обеспечивается от ТЭЦ.

 

Преимуществом разработанных в НИЛ ТЭСУ УлГТУ технологий является возможность каждого отдельного абонента самостоятельно, независимо от остальных, выбирать момент включения пикового теплоисточника и величину нагрева воды в нем, что повышает качество теплоснабжения и создает более комфортные условия индивидуально для каждого абонента.

 

Схожие решения по созданию комбинированных систем теплоснабжения разработаны сотрудниками Новосибирского государственного технического университета, в частности, предложены технологии комбинированного теплоснабжения с внутриквартальными абсорбционными ТНУ и установками, оборудованными двигателями внутреннего сгорания.

 

Возможна также установка пикового котла после теплоутилизатора газотурбинных или газопоршневых мини-ТЭЦ, рассчитанных на обеспечение только базовой части тепловой нагрузки, что позволит обеспечить тепловой комфорт в отапливаемых зданиях при недостаточной подаче теплоты от теплоутилизатора.

 

Технологии комбинированного теплоснабжения, разработанные различными авторами, представлены в табл. 1. Общими преимуществами всех технологий комбинированного теплоснабжения является пониженный температурный график работы теплосети, повышение надежности теплоснабжения за счет резервирования централизованных теплоисточников. При аварийных ситуациях на ТЭЦ и в магистральных тепловых сетях в работе остаются местные источники теплоты, которые будут работать в качестве основных, что позволяет защитить систему теплоснабжения от замерзания.

 

Дополнительным преимуществом децентрализованного пикового теплоисточника является возможность аккумулирования тепловой энергии у потребителя. Установка на пиковом теплоисточнике аккумулятора тепловой энергии позволит уменьшить расчетную тепловую мощность за счет согласования пиков потребления тепловой энергии и горячей воды.

 

Технологии комбинированного теплоснабжения

 

Таблица 1

 

Где разработана

 

Сущность технологии

 

Саратовский государственный технический университет

 

От ТЭЦ вода для ГВС с температурой 60-65 С по однотрубной магистральной сети подается в тепловые пункты или непосредственно потребителям. Отопление отдельных зданий осуществляется от местных мини-ТЭЦ с дизельгенераторными или газотурбинными установками, обеспечивающими и базовую и пиковую тепловые нагрузки в отопительный период.

 

Ульяновский государственный технический университет

 

ТЭЦ обеспечивает всю расчетную нагрузку отопления и ГВС в базовом режиме, а в пиковом режиме включается в работу местный источник пиковой тепловой мощности. Причем пиковый теплоисточник может быть связан с наружными тепловыми сетями или работать только в автономном режиме. Для обеспечения пиковой нагрузки могут использоваться отопительные котлы малой мощности, ТНУ, электрокотлы и электронагреватели.

 

Новосибирский государст ве н ны й технический университет

 

Основной теплоисточник - ТЭЦ, от которой вода по двухтрубной теплосети поступает в теплообменник, подключенный к внутриквартальным сетям. В этом теплообменнике происходит первоначальный нагрев внутриквартальной сетевой воды. Последующий догрев воды, идущей на нужды отопления и ГВС, происходит с помощью абсорбционных ТНУ или дизельгенераторных установок.

 

В системах теплоснабжения, использующих возобновляемые источники энергии (энергию Солнца, ветра, геотермальных вод) также не обойтись без пиковых теплоисточников, которые совместно с аккумуляторами обеспечивают догрев теплоносителя до необходимых параметров при недостатке или отсутствии внешней энергии, выравнивают во времени несоответствие между поступлением и потреблением тепловой энергии, повышают энергетическую безопасность систем.

 

Применение технологий низкотемпературного теплоснабжения с количественным и качественно-количественным регулированием тепловой нагрузки.

 

Методы центрального регулирования были разработаны с учетом технических и технологических возможностей первой половины XX века, которые претерпели значительные изменения. При корректировке принципов регулирования тепловой нагрузки возможно частичное использование зарубежного опыта по применению других методов регулирования, в частности, количественного регулирования.

 

6

 

В будущем в отечественных системах теплоснабжения все большее распространение получат способы количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки. Достоинства и недостатки этих способов по сравнению с качественным регулированием тепловой нагрузки приведены в табл. 2.

 

При качественно-количественном регулировании в базовой части графика осуществляют центральное качественное регулирование тепловой нагрузки путем изменения температуры сетевой воды, циркулирующей только через сетевые подогреватели, а после полной загрузки сетевых подогревателей, в пиковой части графика осуществляют качественно-количественное регулирование тепловой нагрузки, для чего увеличивают расход сетевой воды за счет подачи ее в водогрейные котлы, включенные параллельно сетевым подогревателям, и изменение тепловой нагрузки производят путем изменения температуры сетевой воды, циркулирующей через водогрейные котлы.

 

В обоих случаях регулирование температуры общего потока сетевой воды, подаваемой потребителям, производят по пониженному температурному графику теплосети 110/70 С (вместо традиционно применяемого в известных способах графика 150/70 С) в первую очередь за счет изменения тепловой нагрузки водогрейных котлов и во вторую очередь - за счет изменения нагрузки сетевых подогревателей. Утечки воды из теплосети компенсируются подпиточной водой, которая благодаря пониженному температурному графику работы теплосети подвергается противонакипной обработке по упрощенной технологии, например, путем дозирования в воду фосфонатов (вместо необходимого в известных способах ионообменного умягчения).

 

За счет понижения максимальной температуры нагрева теплоносителя до 100-110 С и использования количественного или качественно-количественного регулирования новые технологии позволяют повысить надежность источников ПТМ и шире использовать преимущества теплофикации. При разделении сетевой воды на параллельные потоки снижается гидравлическое сопротивление в оборудовании ТЭЦ, более полно используется тепловая мощность сетевых подогревателей турбин, а также водогрейных котлов за счет увеличения гемиарялурного перепада на их входе и выходе до 40-50 С, а также увеличивается электрическая мощность ТЭЦ и возрастает абсолютная величина комбинированной выработки электрической энергии.

 

Разработаны методики расчета количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки. В основу методик расчета положено уравнение гидравлики, связывающее потери напора & теплосети с расходами воды на отопление и горячее водоснабжение. Существенной особенностью предложенных методик является учет влияния нагрулш горячего водоснабжения на работу систем отопления. В результате расчетного исследования получена зависимость относительного располагаемого напора на коллекторах станции и относительного эквивалента расхода воды, которую можно использовать в качестве графика количественного регулирования.

 

Использование избытков пара производственных отборов турбин для обеспечения пиковой тепловой мощности.

 

Кроме пиковых водогрейных котлов для обеспечения пиковой нагрузки систем теплоснабжения используются также пиковые сетевые подогреватели. Как показывает опыт

 

эксплуатации, пиковые подогреватели являются более надежным оборудованием, чем водогрейные котлы. Максимальная температурная разверка между некоторыми трубами в водогрейном котле достигает 40-50 С, чтобы предотвратить пережог труб, необходимо обеспечить достаточно высокое качество противонакипной обработки подпиточнои воды теплосети, которое достигается в установках ионообменного умягчения. Пароводяные подогреватели менее подвержены температурным разверкам. Во всем поверхностном пароводяном теплообменнике разверки температур не превышают 5 С, поэтому противонакипная обработка подпиточнои воды может производиться по упрощенным более дешевым технологиям, например, с помощью ультразвуковых установок или дозирования в тракт подпиточнои воды хорошо зарекомендовавших себя антинакипинов (ОЭДФ-Zn, ИОМС-1 и других комплексонов).

 

На промьшыенно-отопительных ТЭЦ из-за неравномерности нагрузки имеются избытки парг, производстеекяых отборов. Изменение структуры покрытия тепловых нагрузок на ТЭЦ в сторону увеличения использования избытков пара с давлением 0,6-1,3 МПа для обеспечения пиковой тепловой нагрузки приводи к рационализации режимов работы энергетических паровых котлов, вытеснению неэкономичных и ненадежно работающих пиковых водогрейных котлов, увеличению выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

 

Ка те* ТЭЦ, где имеются турбины с противодавлением, возможно их совместное использование с пиковыми сетевыми подогревателями, что позволяет полезно использовать потенциал отработавшего парового потока и повышает теплофикационную выработку электроэнергии.

 

Использование низкопотенциальной теплоты для обеспечения части пиковой нагрузки.

 

Снизить влияние негативных факторов и повысить эффективность обеспечения ПТМ на ТЭЦ можно за счет теплонасосных установок (ТНУ), использующих низкопотенциальную теплоту. В НИЛ ТЭСУ УлГТУ разработано несколько решений, позволяющих использовать ТНУ для обеспечения части пиковой тепловой мощности. На рис. 6 изображена схема тепловой электрической станции, на которой для обеспечения пиковой тепловой мощности наряду с водогрейными котлами используется ТНУ, подключенная по холодной стороне к трубопроводу обратной сетевой воды перед сетевыми подогревателями. Благодаря последовательному включению испарителя ТНУ в обратный трубопровод теплосети до сетевых подогревателей, а конденсатора в подающий трубопровод теплосети после сетевых подогревателей достигается снижение температуры обратной сетевой воды и происходит увеличение выработки электроэнергии на тепловом потреблении, что позволяет повысить экономичность тепловой электрической станции.

 

Общая экономия от использования ТНУ в качестве пикового источника теплоты АВ ещ = 5290 т/год.

 

Повышение энергетической и экономической эффективности базовых и пиковых теплоисточников.

 

Главной задачей этого направления совершенствования технологий теплоснабжения является снижение потерь материальных и топливно-энергетических ресурсов на всех стадиях выработки и транспортировки тепловой энергии. В рамках этого направления можно выделить следующие мероприятия:

 

использование современного энергоэффективного оборудования и энергосберегающих технологий (современных автоматизированных горелок, пластинчатых теплообменников и др-);

 

снижение потерь теплоты с уходящими продуктами сгорания в пиковых водогрейных котлах;

 

снижение затрат х& регергыое топливоснабжение и другие вспомогательные нужды базовых и

 

пиковых теплоисточников.

 

Одним из путей повышения экономичности теплоисточников является реконструкция существующих пиковых водогрейных котлов и другого оборудования, осуществляемая при разумном минимуме капиталовложений.

 

Поскольку в крупных пиковых водогрейных котлах ПТВМ и КВ-ГМ слабо развиты хвостовые поверхности нагрева, то наиболее перспективным направлением повышения тепловой экономичности водогрейных котлов является снижение потерь теплоты с уходящими продуктами сгорания, температура которых нередко превышает 200 С, а потери теплоты с уходящими газами составляют более 10+15%.

 

С целью повышения экономичности газифицированных пиковых водогрейных котельных в НИЛ ТЭСУ УлГТУ разработан ряд новых технологий использования теплоты уходящих газов в котельных с вакуумными деаэраторами. Предложено использовать теплоту уходящих газов пиковых водогрейных котлов для подогрева различных потоков подпиточной воды теплосети в одном или двух поверхностных теплообменниках, последовательно установленных в газоходах котлов, работающих на газообразном топливе (рис. 7).

 

Расчет основных параметров разработанных технологий показал, что низкотемпературный теплоноситель выгоднее нагревать в подогревателе конденсационного типа с использованием теплоты конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Применение подогревателей сухого теплообмена с пиковыми водогрейными котлами позволяет повысить коэффициент использования топлива на 7%, а конденсационных теплоутилизаторов - на 17%.

 

В последнее время возросла роль экономических требований к вспомогательным процессам и оборудованию котельных установок. Повышение цен на топливо практически до уровня общемировых выдвинуло помимо традиционных требований экономичности сжигания и ряд новых. Это прежде всего уменьшение доли затрат на собственные нужды котельных, приходящихся, например, на содержание резервного мазутного хозяйства.

 

Сегодня проблема обеспечения резервным топливом является актуальной как для базовых, так и для пиковых теплоисточников. Опыт работы сотрудников НИЛ ТЭСУ УлГТУ с различными теплосаабжающимв предприятиями Ульяновской области показал, что с подобными проблемами сталкиваютсж so многих котельных, основным топливом в которых служит природный газ.

 

Поскольку ргзервкое мазутное хозяйство котельной - это целый комплекс сооружений, аппаратов и трубопроводов, требующий значительных капиталовложений при строительстве и потребляющий значительную долю собственных нужд котельной, то роль мазутного хозяйства как системы хранения и подготовки жидкого топлива очень велика. Хотя оборудование мазутных хозяйств традиционно относится к вспомогательному оборудованию, но с учетом вы шеизложенного мазутное хозяйство должно рассматриваться наравне с основными системами и оборудованием котельной.

 

В связи с тем, что содержание мазутного хозяйства обходится дорого, сжигание мазута в механических форсунках водогрейных котлов затруднено, дробевая очистка поверхностей нагрева от коксовых и сажестых отложений несовершенна, существует опасность загрязнения замазученными стоками окружающей среды, доказано, что использование мазута в качестве резервного топлива для рассматриваемой районной котельной нецелесообразно по технологическим, экономическим и экологическим причинам. Целесообразно провести реконструкцию топливного хозяйства котельной с переводом на другой вид резервного топлива.

 

В ходе работы рассмотрены возможности использования в качестве резервного топлива котельной вместо мазута топлива печного бытового (ТПБ) и сжиженного газа.

 

При использовании ТПБ практически отсутствуют сбросы загрязненных стоков в производственно-дождевую канализацию и затраты на их очистку.

 

Сжиженный углеводородный газ, состоящий из смеси пропана и бутана, является альтернативой природному газу и может использоваться в качестве резервного топлива. Эксплуатационные затраты для топливного хозяйства со сжиженным газом сопоставимы с затратами на эксплуатацию хозяйства с ТПБ.

 

В результате обобщения накопленного в НИЛ ТЭСУ УлГТУ практического опыта сформулированы современные требования к резервным системам топливоснабжения и топливным хозяйствам котельных:

 

резервное топливное хозяйство должно обеспечивать надежное топливоснабжение котельной в соответствии с действующими нормативами;

 

капитальные и эксплуатационные затраты на поддержание резервного топливного хозяйства в рабочем состоянии должны быть минимальными;

 

должен обеспечиваться быстрый переход котельных агрегатов на резервное топливо без

 

ухудшения работы горелочного оборудования и образования сажестых отложений на

 

поверхностях нагрева;

 

при использовании и хранении резервного топлива должны отсутствовать загрязненные стоки и выбросы вредных веществ в окружающую среду;

 

при длительном хранении резервное топливо не должно ухудшать своих теплотехнических свойств.

 

Рассмотренные варианты решения проблемы резервного или аварийного топливоснабжения могут быть рекомендованы к широкому использованию на промышленных и отопительных котельных страны.

 

Повышение надежности систем теплоснабжения.

 

Надежность оборудования и трубопроводов систем теплоснабжения в значительной мере определяется интенсивностью внутренней коррозии, вызванной присутствием в теплоносителе, сетевой воде, коррозионно-активных газов. В НИЛ ТЭСУ УлГТУ выполнен комплекс разработок, обеспечивающих надежную противокоррозионную обработку подпиточной воды теплосети и защиту подпиточной и сетевой воды от повторного насыщения газами при ее хранении и транспорте к потребителю.

 

По второму вопросу Проблемы термической деаэрации воды для систем теплоснабжения выступил заведующий кафедрой Теплогазоснабжение и вентиляция Ульяновского государственного технического университета д.т.н., профессор В.И. Шарапов.

 

Термическая деаэрация воды является одним из основных средств обеспечения надежности систем теплоснабжения и их теплоисточников. На крупных теплоисточниках - ТЭЦ и котельных большой тепловой мощности для подпитки теплосети обычно используют струйно-барботажные вакуумные деаэраторы горизонтального типа производительностью 400 и 800 м3/ч конструкции ЦКТИ, поскольку они обладают неоспоримыми преимуществами, прежде всего, - возможность работы при пониженных параметрах теплоносителей, что существенно повышало энергетическую эффективность теплофикации, особенно на ТЭЦ с открытыми системами теплоснабжения. Кроме того, огромным преимуществом для ТЭЦ было использование в качестве греющего агента в деаэраторах не пара, а шер^гретой сетевой воды.

 

Многофактарные математические модели вакуумных деаэраторов представляют собой уравнения регрессии - зависимости показателей качества деаэрации (остаточного содержания кислорода Y/ в мкг/дм и диоксида углерода Y2 в мг/дм3) от основных управляемых режимных факторов (расхода Gl0_e, температуры txae, щелочности Щх.о., исходной химически очищенной воды, а также от расхода GM и температуры t!M греющего агента - перегретой воды) и их взаимодействий.

 

Одна из наиболее экономичных схем теплофикационных турбоустановок приведена на рис.8.

 

Особенностями этой схемы являются использование для подогрева теплоносителей перед вакуумными деаэраторами низкопотенциального пара. Подогрев исходной воды осуществляется отработавшим паром турбины во встроенном пучке конденсатора, а подогрев греющего агента - в нижнем и верхнем сетевом подогревателях, причем в теплый период года, когда температура сетевой воды в подающей магистрали должна быть ниже температуры греющего агента, сетевая вода подается в теплосеть через байпас верхнего сетевого подогревателя, который остается в работе только для педогрева греющей среды вакуумного деаэратора. Эта схема около двадцати лет успешно используется в теплофикационных турбоустановках Т-250-240 Южной ТЭЦ Ленэнерго (ТГК-1).

 

К сожалению, на многих ТЭЦ до настоящего времени используются схемы с подогревом потоков подпиточной воды паром высокопотенциальных производственных отборов турбин, что делает применение вакуумных деаэраторов на этих станциях менее экономичным, чем использование атмосферных аппаратов.

 

В целом многолетнее освоение струйно-барботажных деаэраторов ДВ-400 и ДВ-800 позволило обеспечить на большинстве теплоэнергетических установок с высокой культурой эксплуатации эффективную и экономичную деаэрацию подпиточной воды теплосети.

 

Внедрение комплекса разработок позволило полностью исключить повреждения поверхностей нагрева котлов, возникающие из-за коррозии и накипных отложений. Обработка индикаторов коррозии, установленных в подающих и обратных сетевых трубопроводах тепловых сетей, показала, что характеристика коррозионного процесса соответствует или близка к уровню практически отсутствует .

 

На крупных котельных часто используются струйно-барботажные вакуумные деаэраторы вертикального типа производительностью от 5 до 300 м /ч.

 

Эти деаэраторы выпускаются серийно, достаточно освоены в эксплуатации. В котельных с достаточной квалификацией персонала обеспечивается нормативная деаэрация воды.

 

Реальная возможность получить выигрыш в энергетической эффективности за счет более сложной вакуумной деаэрации существует только на ТЭЦ и этот выигрыш пропорционален расходу обрабатываемой воды.

 

В теплоэнергетических установках, работающих на закрытые системы теплоснабжения с малыми расхода ! ггаддиточной воды, при наличии источников пара целесообразно применять серийно выпускаемые атаосфгрные деаэраторы с барботажным листом, установленным в нижней части струйкой ддагэрационной колонки. Одним из лучших атмосферных аппаратов является деаэратор ДА-25 конструкции ЦКТИ (рис.9).

 

14

 

Рис.9. Схема деаэрационной установки атмосферного давления

 

(применительно к деазрации питательной воды котельной):

 

1 - подвод химически очищенной воды; 2 - охладитель выпара; 3,5- выхлоп в атмосферу; 4 - клапан регулировки уровня; 6 - деаэрационная колонка; 7 - подвод основного конденсата; 8 - предохранительные устройства; 9 -деаэрационный бак; 10 - подвод горячих конденсатов; 11 - манометр; 12 - клапан регулировки давления; 13 -подвод греющего пара; 14 - отвод деаэрированной воды; 15 - охладитель пробы; 16 - указатель уровня; 17 - дренаж; 18 - мановакууметр

 

Применение таких деаэраторов обеспечивает весьма глубокое удаление кислорода.

 

Важнейшими условиями для обеспечения эффективной деаэрации, помимо организации технологически необходимых темиературных режимов деаэрации и схем включения деаэраторов на ТЭЦ и котельных, являются оснащение деаэрационньгх установок современными приборами контроля качества деаэрированной воды, прежде всего, - кислородомерами, и применение современных технологий управления процессом деаэрации.

 

Схема регулирования деаэратора, в которой реализована одна из таких технологий, показана на рис.10.

 

Сущность новых технологий заключается в регулировании режимных параметров по величине заданной остаточной концентрации растворенного кислорода или по величине рН деаэрированной воды. В вакуумных деаэраторах регулирующим параметром может быть, например, расход греющего агента, а в атмосферных деаэраторах - расход выпара. Главным достоинством этих технологий управления является надежное обеспечение нормативного качества деаэрации при максимально возможной энергетической эффективности реализуемых тепломассобменных процессов.

 

В настоящее время существует достаточно эффективная и хорошо освоенная деаэрационная техника для различных условий эксплуатации теплоэнергетических установок.

 

Однако на многих ТЭЦ и котельных имеются большие трудности с организацией эффективной противокоррозионной обработки воды. Иногда это связано с ограниченностью технических возможностей предприятия, чаще - с недостаточной компетентностью обслуживающего персонала. В поисках выхода руководство теплоснабжающих предприятий часто доверяется малоизвестным людям, обещающим избавление от всех технических проблем.

 

Одной из причин этого является пассивная позиция заводов-изготовителей серийно выпускаемых аппаратов, прежде всего, - ОАО Саратовский завод энергетического машиностроения . Руководство этих заводов не уделяет должного внимания совершенствованию и техническому сопровождению своей продукции. Эксплуатационники, не имея необходимых заводских документов по эксплуатации деаэраторов, не справляются с наладкой этих аппаратов и обращаются к авторам рекламных статей, обещающих, что при покупке их малогабаритного, недорогого и простого в эксплуатации изделия деаэрация воды наладится сама собой.

 

Прежде всего, рекламируются различные распылительные деаэраторы, которые обычно для экзотики именуются вихревыми, кавитационными и т.п.: аппараты Б.А. Зимина, B.C. Галустова, КВАРКия, АВАКСы . Главные недостатки этих деаэраторов: необходимость существенного предварительного подогрева исходной воды и, как следствие, - дорогих подогревателей из коррозионно-стойких материалов; большие энергетические затраты на создание избыточного давления перед деаэраторами, а иногда дополнительно - на рециркуляционный подогрев исходной воды; и, самое главное, - крайне низкое качество деаэрации (последнее не относится только к деаэраторам Б.А. Зимина).

 

Секция Теплофикации и теплоснабжение НТС ОАО РАО ЕЭС России решила:

 

1. Перспективным направлением развития систем теплоснабжения является переход на комбинированные системы с использованием централизованных основных и местных пиковых теплоисточников, расположенных непосредственно у потребителя, при высокоэкономичной работе ТЭЦ в базовой части графика тепловых нагрузок.

 

2. В централизованных системах теплоснабжения от ТЭЦ необходимо применять технологии, повышающие преимущества теплофикации и обеспечивающие рациональное использование отборов турбин при покрытии пиковой тепловой нагрузки, например, за счет использования количественного регулирования отпуска тепла или передачи части пиковой нагрузки j; пиковых водогрейных котлов на другие более эффективные теплоисточники (пиковые сетевые подогреватели, теплонасосные установки и др.).

 

3. Одним из основных направлений совершенствования технологий теплоснабжения является повышение энергетической и экономической эффективности базовых и пиковых теплоисточников. Для повышен экономичности ищсовых водогрейных котельных возможно использование теплоты уходящих продуктов сгорания для подогрева потоков подпиточной воды в одном или двух поверхностных теплоутилизаторах, последовательно установленных в газоходах котлов.

 

4. В настоящее время серийно выпускается достаточно широкий типоразмерный ряд термических деаэраторов, обеспечивающих нормативную эффективность деаэрации подпиточной воды теплосети и хорошо освоенных в эксплуатации.

 

5. В представленном материале по технологиям обеспечения пиковой мощности систем теплоснабжения не рассмотрены вопросы охраны окружающей среды, касающиеся, в частности, сбросов и выбросов.

 

6. В котельных установках с небольшим расходом подпиточной воды и наличием источников пара деаэрацию подпиточной воды целесообразно осуществлять в атмосферных струйно-барботажных деаэраторах конструкции НПО ЦКТИ с барботажной ступенью, расположенной в нижней части деаэрационной колонки.

 

7. Основными причинами неудовлетворительной деаэрации подпиточной воды на теплоисточниках систем теплоснабжения являются невыдерживание температурных режимов деаэрации, несовершенство схем включения деаэраторов на ТЭЦ и котельных, а в вакуумных деаэрационных установках, кроме того, - негерметичность вакуумных систем установок и недостаточная эффективность работы газоотводящих аппаратов.

 

8. Ведущему производителю деаэраторов - ОАО Саратовский завод энергетического машиностроения рекомендуется усилить работу по техническому сопровождению выпускаемых деаэраторов. К поставляемым деаэраторам необходимо прилагать разработанную с участием компетентных специалистов подробную инструкцию, в которой должны содержаться сведения о технологически необходимых температурных режимах деаэрации, схемах включения деаэраторов на различных теплоэнергетических объектах, рекомендации по эксплуатации деаэраторов и других элементов деаэрационной установки.

 

9. Эксплуатационным организациям рекомендуется критически оценивать рекламные предложения по новейшим конструкциям деаэраторов.

 

10. Рекомендовать докладчикам продолжить работу по внесению соответствующих изменений в СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества .

 

 

Материалы Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции», 23 – 25 ноября 2005, МГСУ

 

Историческое и социальное развитие общества неизбежно приводит к созданию социумов, укрупнению и концентрации людских сообществ. Формирование и рост городов наиболее очевиден в последние столетия. И в этой связи, неизбежно происходит концентрация ресурсо– и энергопотребления, централизация и рост производственных мощностей, эмиссия все большего количества промышленных и бытовых отходов, оказывающих серьезное воздействие на окружающую среду.

 

 Концентрация нагрузок потребления исходных продуктов и энергоресурсов как для производственных целей, так и для жизнедеятельности человека обуславливает концентрацию и рост количества отходов с соответствующим ростом показателей плотности нагрузок (отнесенных к площади) потребления и генерации отходов. Указанные тенденции объективно определяют социальную и техническую необходимость укрупнения всех систем с их функциональной централизацией. Так, вполне очевидной, технически рациональной и социально обоснованной представляются системы централизованного электроснабжения, водоснабжения и канализации, мусороудаления, базирующиеся на централизованных источниках ресурсов ( ГРЭС, ГЭС, ТЭЦ, водозаборы и др.) или утилизаторах отходов (станции переработки сточных вод, мусоросжигательные установки и др.)

 

 Рассматривая принцип централизации не по количественному признаку (единичная мощность), а по признаку группового объединения потребителей на базе центрального источника (или нейтрализатора, утилизатора отходов) в рамках отдельного потребителя (возможно группового), выделенного в отдельную единицу, например, квартира, коттедж, многоэтажное здание, можно утверждать, что ни электроснабжение и газоснабжение, ни водоснабжение и канализация в относительно больших городах не могут развиваться как децентрализованные системы. Это не исключает такую возможность в малых населенных пунктах (для малоэтажных зданий), безусловно, включая альтернативные источники энергообеспечения.

 

 Особое место определено для систем теплоснабжения, создание которых в любом случае, как централизованной по принципу выработки теплоты, так и децентрализованной, базируется на системах централизованной поставки энергоносителя (будь то газопроводная сеть, электрическая сеть или централизованная поставка жидкого или твердого топлива). Суть проблемы здесь состоит в месте выработки и способе распределения теплоносителя нужных параметров в требуемых количествах. Особая роль и место системы теплоснабжения в общей инфраструктуре инженерного обеспечения жилого здания формируется в северных регионах с длительным отопительным периодом и большими энергозатратами на цели отопления зданий. Концентрация нагрузок теплоснабжения на базе мощных источников теплоты с последующим распределением нагрузки по сети потребителей обеспечивает значительные преимущества социального и технико-экономического порядка.

 

 Централизация выработки тепловой энергии позволяет достичь:

 

• максимальной эффективности выработки тепловой энергии мощными источниками теплоты, эксплуатируемыми специализированным профессиональным персоналом;

 

• наиболее рационального использования централизации на базе крупных энергетических установок, работающих по наиболее эффективным термодинамическим циклам при совместной выработке электрической и тепловой энергии (ТЭЦ с приоритетом в нагрузке электропотребления, высокоэффективных ТЭЦ с паро-газовым циклом);

 

• максимального социального эффекта с полным освобождением населения от трудозатрат на обслуживание системы теплоснабжения (отопление, ГВС, вентиляция);

 

• высокоэффективного, экологически удовлетворительного сжигания низкосортных топлив, отходов бытового и производственного происхождения, вторичных энергетических ресурсов промышленных предприятий;

 

• наиболее эффективной системы очистки и рассеивания продуктов сгорания, подавления эмиссии или нейтрализации вредных выбросов и стоков, сооружение которых технически возможно и экономически целесообразно только на мощных централизованных источниках.

 

 Именно эти факторы стимулировали мощный прорыв отечественной энергетики в пятидесятые-шестидесятые годы на передовые позиции в мире в области централизованного теплоснабжения, как по разработке эффективного теплогенерирующего оборудования, так и по объемам строительства и внедрения в масштабе страны. Отечественный опыт создания мощных теплофикационных комплексов и систем централизованного теплоснабжения оказал определенное влияние на развитие систем централизованного теплоснабжения во многих зарубежных странах (особенно в последние десятилетия в Германии, Финляндии, Швеции, Дании и др). В Москве централизованно обеспечивается 96 % нагрузки отопления и горячего водоснабжения от 14 ТЭЦ, 67 РТС и 107 мелких котельных, и, только 4 % потребляемой мощности обеспечивается децентрализованными источниками теплоты. Однако развитие отрасли ставило все новые задачи и поднимало уровень требований к эффективности систем, их техническому уровню и эксплуатационным показателям. Этот этап развития и реконструкции в отечественной коммунальной энергетике не нашел надлежащего воплощения в силу множества причин, порожденных непростыми годами последних десятилетий преобразования общества, что привело к тому, что техническое оснащение эксплуатируемых систем централизованного теплоснабжения и принципиальные научно-технические разработки, заложенные в эти системы, датируются 60-70 гг. прошлого столетия. Применение наиболее простых схем центрального качественного регулирования отпуска тепловой энергии, обусловленного утилитарной простотой систем управления и оборудования, приводит к несоответствию режимов потребления и отпуска теплоты у потребителей. Значительную величину составляют потери теплоты у потребителей из-за несовершенства местных систем распределения и управления, наличия технологически обусловленных режимов перетопа . Большая протяженность тепловых сетей, значительный износ оборудования и низкий уровень эксплуатации в совокупности с ранее отмеченными факторами приводят к снижению надежности функционирования как центральных источников теплоты, так и распределительных сетей, что обуславливает высокий уровень аварийности в централизованных системах и чрезвычайно низкие эксплутационные показатели.

 

 В настоящее время теплоснабжение около 80 % городского фонда России осуществляется от централизованных источников, и общая протяженность магистральных участков тепловых сетей диаметром 600 1400 мм составляет 13000 км, а протяженность распределительных и внутриквартальных участков теплопроводов диаметром 50 500 мм достигает 125000 км (в пересчете на двухтрубную систему).

 

 Эксплуатация тепловых сетей сопровождается неизбежными тепловыми потерями от внешнего охлаждения в размере 12-20 % тепловой мощности (нормируемое значение 5 %), и с утечками теплоносителя от 5 до 20 % расхода в сети (при нормируемом значении потерь с утечками до 0,5 % от объёма теплоносителя в системе теплоснабжения с учётом объёма местных систем или 2 % от расхода сетевой воды). Эксплуатационные затраты электроэнергии на перекачку теплоносителя составляют 6-10 %, а затраты на химводоподготовку 15-25 % в стоимости отпускаемой тепловой энергии. Значительное превышение нормативных потерь связано с высокой степенью износа оборудования централизованных систем теплоснабжения и, особенно, тепловых сетей, до 70 % и более. Поэтому, именно тепловые сети являются самым ненадежным элементом системы централизованного теплоснабжения, на который приходится более 85 % отказов по системе в целом.

 

 Теплопроводы тепловых сетей прокладываются в подземных проходных и непроходных каналах – 84 %, бесканальная подземная прокладка – 6 % и надземная (на эстакадах ) – 10 %. В среднем по стране свыше 12 % тепловых сетей периодически или постоянно затапливаются грунтовыми или поверхностными водами , в отдельных городах эта цифра может достигать 70 % длины теплотрасс. Неудовлетворительное состояние тепловой и гидравлической изоляции труб, износ и низкое качество монтажа и эксплуатации оборудования тепловых сетей отражается статистическими данными по аварийности. Так, 90 % аварийных отказов приходится на подающие и 10 % - на обратные теплопроводы, из них 65 % аварий происходит из-за наружной коррозии и 15 % - из-за дефектов монтажа (преимущественно разрывов сварных швов ).

 

 На этом фоне всё увереннее позиции децентрализованного теплоснабжения, к которому следует отнести как поквартирные системы отопления и горячего водоснабжения, так и домовые, включая многоэтажные здания с крышной или пристроенной автономной котельной. Использование децентрализации позволяет лучше адаптировать систему теплоснабжения к условиям потребления теплоты конкретного, обслуживаемого ей объекта, а отсутствие внешних распределительных сетей практически исключает непроизводственные потери теплоты при транспорте теплоносителя. Повышенный интерес к автономным системам источникам теплоты в последние годы в значительной степени обусловлен финансовым состоянием и инвестиционно-кредитной политикой в стране, так как строительство централизованной системы теплоснабжения требует от инвестора значительных единовременных капитальных вложений в источник, тепловые сети и внутренние системы здания, причем с неопределенными сроком окупаемости или практически на безвозвратной основе. При децентрализации возможно достичь не только снижения капитальных вложений за счет отсутствия тепловых сетей, но и переложить расходы на стоимость жилья (т. е. на потребителя). Именно этот фактор в последнее время и определил повышенный интерес к децентрализованным системам теплоснабжения для объектов нового строительства жилья. Организация автономного теплоснабжения позволяет осуществить реконструкцию объектов в городских районах старой и плотной застройки при отсутствии свободных мощностей в централизованных системах. Децентрализация на современном уровне, базирующаяся на высокоэффективных теплогенераторах последних поколений (включая конденсационные котлы), с использованием энергосберегающих систем автоматического управления позволяет в полной мере удовлетворить запросы самого требовательного потребителя.

 

 Перечисленные факторы в пользу децентрализации теплоснабжения привели к тому, что часто оно уже стало рассматриваться как безальтернативное техническое решение, лишенное недостатков. Поэтому, считаю необходимым подробно рассмотреть те проблемы, которые проявляются при более внимательном подходе, проанализировать отдельные случаи применения децентрализованных систем, что позволит выбрать рациональное решение в комплексе.

 

1. Важным преимуществом децентрализованных систем является возможность местного регулирования в системах квартирного отопления и горячего водоснабжения. Однако эксплуатация источника теплоты и всего комплекса вспомогательного оборудования квартирной системы теплоснабжения непрофессиональным персоналом (жителями) не всегда дает возможность в полной мере использовать это преимущество. Также необходимо учитывать, что в любом случае требуется создание или привлечение ремонтно-эксплуатационной организации для обслуживания источников теплоснабжения.

 

2. Рациональной можно признать децентрализацию только на основе газообразного (природный газ) или легкого дистиллятного жидкого топлива (дизтопливо, топливо печное бытовое). Другие энергоносители:

 

• твердое топливо в многоэтажной застройке. По ряду очевидных причин нереализуемая задача. В малоэтажной застройке, как показывают многие исследования, на низкосортном рядовом твердом топливе (а сейчас другого в стране практически нет) экономически целесообразно строить групповую котельную;

 

• сжиженный газ (пропан-бутановые смеси) для северных районов с большим потреблением теплоты на цели отопления, даже в комплексе с энергосберегающими мероприятиями, потребует строительства газохранилищ большой ёмкости (с обязательной установкой не менее двух подземных ёмкостей), что в комплексе вопросов с централизованной поставкой сжиженного газа существенно усложняет проблему;

 

• электроэнергия не может и не должна использоваться на цели отопления (независимо от себестоимости и тарифов) в силу эффективности её выработки по первичной энергии для конечного потребителя ( ~30 %). Исключением являются системы временного, аварийного, локального отопления (местного) и в районах её избытков (вблизи ГЭС), в ряде случаев использования альтернативных источников энергии (тепловые насосы). В этой же связи необходимо отмежеваться от безответственных заявлений в печати ряда разработчиков и производителей, так называемых, вихревых теплогенераторов, декларирующих тепловую эффективность устройств, работающих на вязкостной диссипации механической энергии (от электродвигателя) в 1,25 раза превосходящую установленную мощность электрооборудования.

 

3. Система поквартирного теплоснабжения не должна применяться в здании, разработанном для централизованного теплоснабжения (типовом). Основной и самой главной причиной является необходимость устройства системы дымоудаления, так как для многоэтажного здания, в соответствии с требованиями нормативной документации, на одном этаже (уровне) к стволу дымохода может подключаться только один газоход от одного теплогенератора. Поэтому, например, в секционных зданиях на каждую секцию здания нужно установить четыре дымовые трубы (или пакет из четырех труб), а это требует конкретных инженерных решений при проектировании здания (как для лифтовых шахт, мусоропроводов, систем вентиляции и др.), с отчуждением части строительных площадей. При сооружении крышных котельных вопросы дымоудаления в большинстве случаев решаются значительно проще.

 

4. Проблема дымоудаления в поквартирных системах системах теплоснабжения для застройки в северных регионах стоит наиболее остро, так как устройство наружных газоходов (приставных ) практически возможно только в случае их изготовления из коррозионностойкого металла с теплоизоляцией, имеющей сопротивление теплопередаче более 1,4 м2 0С/Вт, исключающее конденсацию при периодической работе теплогенераторов в холодный период отопительного сезона.

 

5. Практически во всех случаях эксплуатации поквартирного теплогенератора в многоэтажном здании его работа будет периодической. Это обусловлено тем, что расчетная нагрузка отопления для квартиры средней площади (2х-комнатная в многоэтажном здании) составляет менее 5 кВт, в то время как нагрузка горячего водоснабжения (для обеспечения самой теплоёмкой процедуры – наполнения ванны) должна быть около 24 кВт (в том числе и для квартир меньшей площади). Таким образом, специфика работы в поквартирной системе отопления (в большинстве случаев это двухконтурные термоблоки с закрытой топкой) требует подбор его мощности по пиковой нагрузке. Глубина регулирования мощности теплогенераторов большинства производителей составляет от 40 до 100 %, что обуславливает работу термоблока в режиме “включено-выключено” даже на минимальной мощности (около 10 кВт). Поэтому избежать образования конденсата в газоходах, не имеющих эффективной теплоизоляции, при низкой температуре наружного воздуха в начале газохода (на нижних этажах) практически невозможно. Дымоход во всех случаях должен быть газоплотным, его необходимо теплоизолировать и оснащать устройствами сбора и отвода конденсата и системой его нейтрализации перед сливом.

 

6. Установочная мощность источников теплоты при поквартирном теплоснабжении в многоэтажном здании (как отмечалось в п. 5) рассчитывается по максимуму (пику) теплопотребления, т. е. по нагрузке горячего водоснабжения. Нетрудно видеть, что в этом случае для двухсотквартирного жилого здания установленная мощность теплогенераторов составит 4,8 МВт, что более чем в два раза превышает необходимую суммарную мощность теплоснабжения при подключении к центральным тепловым сетям или к автономной, например, крышной котельной. Установка емкостных водонагревателей в системе горячего водоснабжения квартиры (емкость 100-150 л) позволяет снизить установленную мощность поквартирных теплогенераторов, однако, существенно усложняет квартирную систему теплоснабжения, значительно увеличивает её стоимость и практически не применяется в многоэтажных зданиях.

 

7. Автономные источники теплоснабжения (в том числе и поквартирные) имеют рассредоточенный в жилом районе выброс продуктов сгорания при относительно низкой высоте дымовых труб, что оказывает существенное влияние на экологическую обстановку, загрязняя воздух непосредственно в селитебной зоне.

 

8. При поквартирном теплоснабжении в многоэтажном здании необходимо организационно-техническое решение вопроса отопления лестничных клеток и других мест общественного пользования.

 

 Уже имеющийся опыт создания современных комфортных условий проживания в коттеджах и малоэтажных зданиях на базе масштабного внедрения децентрализованных систем теплоснабжения, использующих высокотехнологичное оборудование, позволяет с уверенностью говорить об устойчивой тенденции отхода от печного отопления. Вместе с тем опытное строительство многоэтажных зданий в ряде городов (Смоленск, Белгород и др.) с поквартирными системами теплоснабжения на базе разрешаемых к применению в зданиях выше 5-и этажей двухконтурных проточных газовых котлов с герметичными камерами сгорания с ”закрытой” топкой, ( т. е. принудительным дымоудалением) является по сути дела весьма примитивной попыткой решить все проблемы, о которых говорилось ранее, в типовом здании, которое для создания такой системы теплоснабжения не разрабатывалось и не предназначается. Недостаточная нормативная база, отсутствие федерального нормативного документа, регламентирующего основные технические условия применения поквартирного теплоснабжения в многоэтажных зданиях на базе современного инженерного оборудования, снижает темпы и объёмы внедрения новейших разработок в этой области.

 

 Существенно меньше проблем возникает при разработке децентрализованных систем теплоснабжения от автономных (крышных), встроенных и пристроенных котельных отдельных объектов жилого, коммунально-бытового и промышленного назначения, в том числе и типовых сооружений. Достаточно чёткая нормативная документация позволяет технически обосновать эффективное решение вопросов размещения оборудования, топливоснабжения, дымоудаления, электроснабжения и автоматизации автономного источника теплоты. Не встречает особых трудностей и разработка инженерных систем здания, включая типовые, по своей конструкции практически идентичные централизованным системам.

 

В ряде случаев к децентрализованным источникам могут быть отнесены мини ТЭЦ (когенераторные установки). В меньшей степени это применимо к установкам на базе паровых и газовых турбин, как правило, относительно более мощных, чем дизельные газопоршневые установки, опыт использования которых восходит к применению дизель-электрических генераторов, как передвижных, так и стационарных, в системах автономного электроснабжения объектов и малых населенных пунктов. В современных когенераторных газопоршневых установках теплота охлаждения блока цилиндров, теплота уходящих газов и охлаждения смазочного масла ДВС утилизируется для целей теплоснабжения, которые в общем балансе теплоты по первичному топливу могут составлять до 45 50 % установленной мощности при эффективности выработки электроэнергии 35-42 %.

 

 Преимущества газопоршневой мини ТЭЦ заключается в возможности автономного электро- и теплоснабжения группы зданий или отдельного объекта при зависимости потребителя только от систем топливоснабжения и водоснабжения (при нагрузке ГВС). Основными особенностями использования когенераторной установки является приоритетность нагрузки электроснабжения, а при работе в системе теплоснабжения – связанность по величине электрических и тепловых нагрузок, максимумы и минимумы которых могут не совпадать как в сезонном, так и в суточном графиках потребления. Недоиспользование мощности мини ТЭЦ в режимах несовпадения максимумов нагрузок значительно снижает эффективность установки в целом, поэтому необходимы технические решения, позволяющие нивелировать существенные нарушения в балансе электро- и теплопотребления, например, путем установки теплогенераторов (газовых котлов) для работы в ”пиковых ” режимах теплопотребления. Газопоршневые установки существенно усложняют источник энергии для системы теплоснабжения, приводят к росту стоимости основного и вспомогательного оборудования, увеличению амортизационных отчислений, эксплуатационных расходов и затрат на оплату труда высококвалифицированного обслуживающего персонала. Поэтому, несмотря на то, что использование когенераторных установок позволяет добиться наибольшей автономности электро- и теплоснабжения, необходимо учитывать присущие им недостатки:

 

• высокая стоимость оборудования, строительства и эксплуатации установок;

 

• невысокий КПД по первичному энергоносителю (особенно в летнее время);

 

• связанность электрической и тепловой мощности, что для северных районов страны обуславливает недостаток тепловой мощности (51-58 % в балансе отпускаемой установкой мощности), или при подборе установки по тепловой мощности относительный избыток электрической (42-49 % отпускаемой мощности) для сброса которой приходится использовать электронагреватели;

 

• необходимость, в подавляющем большинстве случаев, монтировать трансформаторную подстанцию;

 

• относительно высокий шум установки;

 

• меньший эксплуатационный ресурс и межремонтный период по сравнению с котельным оборудованием.

 

 Перечисленные недостатки когенераторных установок существенно сужают область их применения и, по-видимому, она соответствует области применения упоминавшихся ранее дизельгенераторов.

 

Объёмы капитальных затрат только на основное оборудование при разработке системы теплоснабжения на базе различных источников теплоты, полученные по укрупнённым показателям и на основании проектных материалов, с использованием в качестве энергоносителя природного газа, позволяют сформулировать некоторое представление о стоимости инженерной системы с использованием современного оборудования (табл. 1).

 

 Табл. 1

 

Тип основного оборудования, элемент системы теплоснабжения

 

Капитальные вложения в оборудование, у. е./кВт

 

Централизованные системы на базе:

 

- котельные и РТС мощностью до 100 МВт (без тепловых сетей и местных систем)

 

- мини ТЭЦ, (газотурбинные, паротурбинные) в расчете на суммарную мощность (электрическая+тепловая), без стоимости тепловых сетей и местных систем*

 

- тепловые сети, двухтрубные (с учетом стоимости ИТП)

 

- местные системы отопления и горячего водоснабжения (без стоимости систем дымоудаления)*

 

Когенераторные установки (газовый дизель) при единичной мощности агрегата до 1200 кВт (без стоимости тепловых сетей, местных систем и систем дымоудаления)

 

Автономные котельные: крышные, пристроенные, встроенные и блочные (без стоимости местных систем отопления и горячего водоснабжения, системы дымоудаления и здания котельной)*

 

Поквартирные системы многоэтажных зданий с учетом стоимости оборудования узлов учета расхода теплоты и газа (без стоимости системы дымоудаления)*

 

45-60

 

200/450

 

40-50

 

25/50

 

350-480

 

35-45/60-70

 

30/65

 

* - в числителе: при использовании отечественного оборудования; - в знаменателе: при использовании импортного оборудования

 

 Децентрализация, как и любое техническое решение, имеет свои положительные стороны, но простая аппликация их на принципиально иную основу – типовое проектирование, являющееся базой для централизованного теплоснабжения, без учета специфики децентрализации, лишает застройщика рационального инженерного содержания и практических преимуществ, а стихийное внедрение автономных источников может нанести значительный ущерб сложившейся инфраструктуре городов. В этой связи, нельзя согласиться с весьма неопределенным высказыванием ряда специалистов о том, что в городах доля автономных источников теплоснабжения должна составлять 10–15 % от потенциального рынка тепловой энергии, которое практически все города нивелирует к единому градостроительному уровню.

 

Таким образом, автономное теплоснабжение не должно рассматриваться как безусловная альтернатива централизованному теплоснабжению или как отступление от завоёванных позиций. Технический уровень современного энергосберегающего оборудования по выработке, технологии транспорта и распределения теплоты позволяют создавать эффективные и рациональные инженерные системы, уровень централизации которых должен иметь соответствующее обоснование.

 

 

Разработанный трн предназначен для плавного регулирования действующего напряжения на активной, активно-индуктивной нагрузке вручную или дистанционно в стандартной сети напряжением 220/380 в с частотой. Накопленный опыт внедрения тну в этих городах показывает на существование практичес ки повсюду одних и тех же трудностей, сдержи вающих их внедрение в сцт. основными из них являются отсутствие нормати. За избыточно потребляемую (от заявленной) мощность в пиковый период (в холодный период) устанавливается повышенный тариф ( в размере увеличения затрат при работе пиковых котлов и увеличения затрат на. Органичным недостатком систем отопления,  горячего и холодного водоснабжения, трубопроводы которых выполнены из  стальных труб без покрытий, является их низкая надежность и долговечность вследствие ин. Необходимая составляющая защитной конструкции теплопровода в любой системе централизованного теплоснабжения тепловые сети являются наиболее металлоемким и наименее надежным элементом. известно, что ос.

 

Главная >  Документация 


0.0032