Повышение надежности и экономичности системы теплоснабжения г. Питкяранта

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Повышение надежности и экономичности системы теплоснабжения г. Питкяранта

Л. С. Лангуев

директор ООО «Питкярантские коммунальные системы»

Энергетическое обследование ряда городов Российской Федерации, показало, что системы теплоснабжения работают крайне не устойчиво, не надежно и не экономично.

Один из городов, в котором были последовательно решены вопросы с теплоснабжением, что сделало работу системы теплоснабжения экономичной, - это г. Питкяранта.

На примере г. Питкяранта Республики Карелия покажем, что комплексный подход к решению вопросов в системе теплоснабжения дает совершенно замечательные результаты.

Город Питкяранта расположен на берегу Ладожского озера и относится к одному из пяти крупных промышленных центров Республики Карелия. Градообразующим предприятием является Питкярантский целлюлозный комбинат (далее комбинат - прим. авт.). Источником теплоснабжения является ТЭЦ комбината. Теплоснабжение комбината и города осуществляется от разных водоподогревательных установок ТЭЦ.

По просьбе руководства комбината в 2004 г. было выполнено энергетическое обследование систем теплоснабжения города и комбината.

Краткая характеристика системы теплоснабжения

Источник тепла. На ТЭЦ комбината установлено два турбоагрегата ПТ-60 и Р-12-35 (находится в резерве).

Подогрев сетевой воды осуществлялся в пароводяных теплообменниках (отдельная установка на город, вторая - на комбинат) с подачей пара из отборов турбины ПТ-60.

На ТЭЦ в качестве топлива используется мазут.

Для циркуляции сетевой воды при работе как в зимний, так и в летний период на ТЭЦ установлены три сетевых насоса типа ЦН 400-105 (расход - 400 м3/ч, напор - 105 м). В работе в зимний период - два насоса, в летний период - один.

В зимний отопительный период до проведения регулирования фактический расход сетевой воды был равен 820 т/ч. Из 105 м напора, развиваемого двумя сетевыми насосами, более половины (59 м) непроизводительно гасился на стороне нагнетания сетевых насосов.

В летний период на выводе ТЭЦ необходим располагаемый напор всего 20 м и (105-20)=85 м напора непроизводительно гасилось на стороне нагнетания сетевого насоса.

Тепловая сеть. Тепловая сеть (ТС) радиальная, имеются гидравлические кольца, проложена по неровной местности с разницей геодезических отметок 42 м. Головной участок сети проложен открытым способом, остальная сеть - закрытым в непроходных каналах. Имеет место нарушение изоляции отдельных участков из-за периодического затопления ТС паводковыми и ливневыми водами. К ТС подключены жилые и общественные здания от 2-х до 9-ти этажей. Системы горячего водоснабжения (ГВС) жилых и общественных зданий присоединены к ТС по закрытой параллельной схеме. Системы отопления присоединены к сети по «зависимой» элеваторной схеме.

О системе теплоснабжения города

На основании исходных данных, выданных Заказчиком, были построены фактический температурный график регулирования отпуска тепла в сравнении с расчетным графиком.

Анализ фактического графика отпуска тепла позволяет констатировать следующее.

Зимний режим. Расчетный температурный график не выдерживался, т.к. при низких температурах наружного воздуха температура сетевой воды в подающем трубопроводе фактически была ниже расчетного графика на 15-20 ОС, а в переходный период в зоне высоких температур наружного воздуха неоправданно поддерживалась выше необходимой на 8-10 ОС.

При этом температура сетевой воды в обратном трубопроводе на всем диапазоне температур наружного воздуха была выше заданной по графику.

Расход сетевой воды, циркулирующей в ТС, был равен 820 т/ч и практически в 1,5 раза превышал нормативное значение. Располагаемый напор у потребителей, подключенных к концевым точкам сети, был равен или близок к нулю.

Летний режим. Для работы в летний период на ТЭЦ должен быть предусмотрен летний циркуляционный насос, но он отсутствует, и в летний период, при сниженном расходе сетевой воды (только на ГВС, равным 150 т/ч), на выводе ТЭЦ поддерживался напор мощным (зимним) сетевым насосом производительностью 400 м3/ч при развиваемом напоре 105 м. Использование такого мощного насоса приводит к большому перерасходу электроэнергии на ГВС.

Из сказанного выше можно заключить, что система теплоснабжения г. Питкяранта, не смотря на отсутствие дефицита мощности на ТЭЦ и наличия топлива, крайне разрегулирована и работает неудовлетворительно с большим перерасходом тепла и электрической энергии.

По результатам обследования была принята программа энергосбережения, направленная на коренное улучшение работы городской системы теплоснабжения, в последующем и промплощадки Целлюлозного комбината.

В свете принятой программы было принято решение о последовательном решении следующих вопросов:

¦ опрессовка ТС на максимально возможное давление с заменой вышедших из строя участков сетей и выносом на поверхность участков трубопроводов, подвергавшихся систематическому затоплению;

¦ разработка оптимального зимнего режима теплоснабжения г. Питкяранта при существующей закрытой схеме;

¦ разработка оптимального летнего режима ГВС г. Питкяранта;

¦ внедрение предложений, направленных на коренное улучшение зимнего и летнего режимов;

¦ регулирование ТС;

¦ определение нормативных тепловых потерь в ТС города с последующим проведением тепловых испытаний;

¦ разработка оптимального режима системы теплоснабжения города с переводом ее работы на более экономичную схему - открытого водоразбора, учитывая уникальное качество Ладожской воды;

¦ определение необходимости автоматизации узлов горячего водоснабжения и подбор типоразмеров регуляторов.

Разработка оптимального зимнего режима и регулирование ТС города. Разработка оптимальных режимов сделана с применением современного программного обеспечения и выполнением схемы ТС в электронном виде:

¦ температурный режим принят проектный качественный отопительный 130/70 ОС со срезкой на 110 ОС. Учитывая незначительное стояние низких температур наружного воздуха, срезка графика не скажется на ухудшении теплоснабжения города;

¦ гидравлический режим разработан по принципу децентрализации гидравлического режима с разделением системы теплоснабжения на гидравлические зоны с помощью установки в ряде камер магистральных сетей регулируемых диафрагм конструкции «ОргКоммунЭнерго»;

¦ с помощью рационального распределения теплоносителя удалось сократить расход сетевой воды на отопление и ГВС с 820 т/ч до 595 т/ч;

¦ снижение расхода воды, циркулирующей в ТС, позволило в два раза уменьшить потери напора в ТС и увеличить располагаемый напор даже у наиболее удаленных потребителей до 10-15 м, при этом расчетный располагаемый напор на выводе водоподогревательной установки был даже уменьшен с 44 до 40 м. В работе оставлен только один сетевой насос, в то время как всегда работали два;

¦ разработанные режимы были внедрены, и выполнена регулировка системы теплоснабжения города;

¦ после регулирования были подтверждены разработанные оптимальные режимы, при которых необходимый напор сетевых насосов на выводе ТЭЦ составлял только 50 м, в то время как существующие установленные на ТЭЦ сетевые насосы при расчетном расходе сетевой воды развивали напор 100 м (в два раза выше необходимого), и «лишний» напор пришлось гасить задвижкой на стороне нагнетания сетевого насоса.

В данном случае предложено два варианта снижения затрат электроэнергии на перекачку теплоносителя:

¦ замена одного из сетевых насосов на меньший;

¦ установка частотного преобразователя на один существующий сетевой насос. экономичность теплоснабжение оптимальный

Работа по оптимизации режима привела к фактической экономии электроэнергии - 1 млн кВт за отопительный сезон или 0,45 млн руб.

Суммарная экономия в денежном выражении равна 5,5 млн руб. Кроме этого при оснащении регуляторами температуры узлов ГВС в 60 тепловых пунктах жилых домов может быть получена дополнительная экономия тепла еще в размере 3 млн руб.

Разработка оптимального летнего режима и его внедрение. Во многих городах Российской Федерации эксплуатационные предприятия и службы недооценивают перерасходы электроэнергии и тепла на ГВС в летний период. Продолжительность летнего периода составляет в среднем 5,5 мес.

На многих источниках тепла в летний период в работе находятся мощные зимние сетевые насосы из-за отсутствия летних с уменьшенной производительностью и напором.

В водоподогревательной установке ТЭЦ г. Питкяранта всегда в летний период использовался один зимний сетевой насос типа ЦН 400-105н, мощностью электродвигателя 143 кВт.

Основная цель разработки летнего режима сводилась к тому, чтобы при переходе от зимнего режима к летнему перед подогревателями ГВС заменялось минимальное количество дроссельных диафрагм (регуляторы температуры ГВС отсутствуют).

В результате оптимизации зимнего и летнего режимов при переходе на летний режим замене подлежат всего около 20% дроссельных диафрагм.

Итак, приведем некоторые цифры. По г. Питкяранта расход тепла на ГВС составляет 6,1 Гкал/ч, расход сетевой воды - 152,5 т/ч.

Выполненный гидравлический расчет показал, что потери напора в ТС в летний период в сравнении с зимним резко снизились.

Для устойчивой работы сети в летний период при указанном расчетном расходе на выводе ТЭЦ требуется располагаемый напор, равный всего 20 м. С учетом возможных потерь в водо-подогревательной установке ТЭЦ необходим напор насоса всего 26 м.

Как указывалось, существующий насос крайне велик, и к установке рекомендован летний насос типа Д200-36, который при расчетном расходе будет развивать напор 40 м с электродвигателем мощностью всего 40 кВт вместо 143 кВт.

Экономия электроэнергии от оптимизации летнего режима составила 316800 кВт/летний сезон.

Внедрение режимов подтвердило правильность разработанного летнего режима и выводов, сделанных при разработке. Принято решение об установке рекомендованного летнего насоса.

Кроме указанных работ были определены нормативные тепловые потери с последующим проведением тепловых испытаний.

Также принято решение о:

¦ разработке режимов работы системы теплоснабжения города при переводе ее работы на открытый водоразбор;

¦ установке регуляторов температуры перед узлами ГВС.

Ладожская вода совершенно уникальна, ее жесткость составляет 700 мг/экв и ниже, причем она проходит предварительную обработку в механических фильтрах после водозабора и может подаваться на ГВС и подпитку ТС без дополнительной химической обработки.

Исходя из этого, считаем целесообразным перевести работу системы теплоснабжения на открытую схему ГВС.

К другим преимуществам открытого водоразбора относятся:

¦ отпадает необходимость в эксплуатации крайне не эффективных трубчатых теплообменников, при работе которых разница между греющей и нагреваемой водой составляет 10 ОС и более;

¦ учитывая параллельную схему присоединения подогревателей для подогрева воды на ГВС

требуется сетевой воды в 2,5 раза больше, чем при работе сети на открытом водоразборе. В результате снижается расход электроэнергии на перекачку теплоносителя и на 10 ОС снижается необходимость в подогреве сетевой воды с 70 ОС до 60 ОС в зоне спрямления температурного графика.

Для перевода системы на открытый водоразбор необходимо на ТЭЦ организовать деаэрацию подпиточной воды, для чего из существующих деаэраторов выделить один деаэратор и установить аккумуляторный бак емкостью 2000 м3.

При этом ожидаемая экономия тепла составит 7500 Гкал за отопительный сезон.

Установка регуляторов температуры ГВС крайне необходима. В часы сниженного расхода на ГВС они прикрываются или закрываются совсем при отсутствии водоразбора, а это приводит к дополнительной экономии электроэнергии на перекачку теплоносителя и улучшает гидравлический режим.

В процессе разработки режимов выполнен анализ и подбор регуляторов. Как показала практика, экономия тепловой и электрической энергии от установки регуляторов равны 10-15% от расходов на ГВС.

О системе теплоснабжения целлюлозного комбината г. Питкяранта

Для анализа работы системы теплоснабжения комбината Заказчиком представлены исходные данные, на основании которых были построены: фактический температурный график регулирования отпуска тепла и часовой график отпуска тепла потребителям промзоны.

Сравнение фактического и расчетного температурных графиков позволяет констатировать, что у дежурного персонала ТЭЦ, несмотря на имеющийся график поддержания температуры сетевой воды на выводе ТЭЦ в теплосеть промзоны, он систематически не выдерживался.

Логика в поддержании температурного графика просто отсутствует.

Например, при среднесуточной температуре наружного воздуха - 3 ОС за разные сутки отопительного сезона вместо расчетной температуры в подающем трубопроводе 74 ОС поддерживалась от 59 ОС до 79 ОС, т.е. разброс составлял 20 ОС! При этом температура сетевой воды в обратном трубопроводе в течение всего отопительного сезона была завышена и вместо 47 ОС была равна 56 ОС и даже 60 ОС, т.е. завышение составляло на 9-13 ОС против 2-3 ОС, разрешенных правилами технической эксплуатации.

Такой же разброс поддержания температур сетевой воды имеет место и при других температурах наружного воздуха.

При самой низкой температуре наружного воздуха в г. Питкяранта, равной -19 ОС, температура сетевой воды в подающем трубопроводе была равна всего 81 ОС вместо 112 ОС по утвержденному расчетному температурному графику отпуска тепла, т.е. занижена на 30 ОС!!! В то же время при этой заниженной температуре в подающем трубопроводе температура сетевой воды в обратном трубопроводе соответствовала расчетному графику.

Такое положение с поддержанием температурного графика отпуска тепла говорит о следующем:

¦ система теплоснабжения промзоны ЦБК крайне разрегулирована, и расходы сетевой воды при фактической подключенной тепловой нагрузке превышают нормативное значение примерно в 2 раза;

¦ у дежурного персонала ТЭЦ отсутствует понимание о непременном выдерживании утвержденного расчетного графика отпуска тепла;

¦ резко снижен теплосъем, т.е. температура воды, возвращаемая на ТЭЦ, завышена против расчетной на 10-20 ОС;

¦ при сниженной против проектной температуре сетевой воды в подающем трубопроводе калориферные установки, раньше работавшие на паре и переведенные на работу на перегретую воду по графику 130/70 ОС, без значительного увеличения поверхности нагрева работать не

могут. Они будут выдавать в производственные помещения температуру воздуха значительно ниже необходимой. Эксплуатационный персонал такие установки не включает в работу по воздуху, в то же время циркуляция сетевой воды через них происходит. Этим объясняется отсутствие теплосъема.

Анализ графика отпуска тепла показал, что разброс величин отпуска тепла при одних и тех же температурах наружного воздуха за разные сутки отопительного сезона 2003-2004 гг. достигал 40 Гкал/ч. Это просто недопустимо.

В теплый период времени отопительного сезона наблюдается значительный перерасход тепла при систематическом недотопе в холодный период.

Анализ часового графика отпуска тепла подтверждает, что система теплоснабжения комбината крайне разрегулирована, и необходимо проведение работ по оптимизации режимов с последующей регулировкой.

При оптимизации режимов должно быть произведено обследование всех существующих калориферных установок. Затем определена необходимость их работы при существующем технологическом процессе. Исходя из этого, проводится разработка режимов системы теплоснабжения промзоны комбината.

После проведения регулировки расход тепла на отопление и вентиляцию может даже возрасти, но это позволит повысить кратность воздухообмена и улучшить микроклимат внутри производственных помещений.

Выводы

1. Проведенное энергетическое обследование всех элементов системы теплоснабжения позволило выявить узкие места, связанные с большими перерасходами электрической и тепловой энергии и разработать программу энергосбережения.

2. Проведенная разработка режимов работы системы теплоснабжения при их внедрении и регулировании дают очень быстро совершенно замечательные результаты с большим экономическим эффектом.

3. В процессе разработки и регулирования персонал Заказчика обучается методам эксплуатации системы теплоснабжения. Грамотно организованная эксплуатация системы теплоснабжения позволяет сохранить полученные результаты в течение многих отопительных сезонов.

4. Оптимизация систем теплоснабжения промышленных предприятий сейчас очень актуальна ввиду сниженного теплопотребления и полной разрегулировки отопительных и вентиляционных систем.

Размещено на Allbest.ru