Основные мероприятия энергосбережения в тепловых сетях за счет оптимизации тепловых и гидравлических режимов работы

Неэффективное теплоснабжение приводит к огромному перерасходу энергетических, материальных и финансовых ресурсов. Эффективность функционирования систем централизованного теплоснабжения во многом зависит от режимов работы тепловых сетей и систем теплопотребления. Поэтому задача оптимизации режимов, проведения наладки и регулирования тепловых и гидравлических режимов в сложных системах средних и крупных городов является весьма актуальной.

Оптимизация режимов работы тепловых сетей относится к организационно-техническим мероприятиям, не требующих значительных финансовых затрат на внедрение, но приводящая к значительному экономическому результату и снижению затрат на топливно-энергетические ресурсы.

В работе по управлению и наладке режимов работы тепловых сетей задействованы практически все структурные подразделения «Тепловых сетей». Они разрабатывают оптимальные тепло-гидравлические режимы и мероприятия по их организации, анализируют фактические режимы, выполняют разработанные мероприятия и наладку САР, а также оперативно управляют режимами, контролируют потребление тепловой энергии и др.

Разработка режимов (в отопительный и межотопительный периоды) проводится ежегодно с учетом анализа режимов работы тепловых сетей в предыдущие периоды, уточнения характеристик по тепловым сетям и системам теплопотребления, ожидаемого присоединения новых нагрузок, планов капитального ремонта, реконструкции и технического перевооружения. С использованием данной информации осуществляются теплогидравлические расчеты с составлением перечня наладочных мероприятий, в том числе с расчетом дроссельных устройств для каждого теплового пункта.

Разработка режимов работы тепловых сетей в течение последних лет ведется при помощи программных обеспечений.

Основным критерием оптимизационной задачи при разработке режимов и перераспределения тепловых нагрузок является снижение затрат на производство и транспорт тепловой энергии (загрузка наиболее экономичных тепловых источников) при имеющихся технологических ограничениях (располагаемые мощности и характеристика оборудования тепловых источников, пропускная способность тепловых сетей и характеристики оборудования перекачивающих насосных станций, допустимые рабочие параметры систем теплопотребления и т.д.).

Основной задачей регулирования отпуска теплоты в системах теплоснабжения является поддержание комфортной температуры и влажности воздуха в отапливаемых помещениях при изменяющихся на протяжении всего отопительного периода внешних климатических условиях и постоянной температуре воды, поступающей в систему горячего водоснабжения при переменном в течение суток расходе. Выполнение этого условия является одним из критериев оценки эффективности системы.

Способы регулирования

Оптимизация теплогидравличесих режимов и эффективность работы СЦТ во многом зависит от применяемого метода регулирования тепловой нагрузки.

Основные способы регулирования могут быть определены из анализа совместного решения уравнений теплового баланса нагревательных приборов по общеизвестным формулам и зависит от:

- температуры теплоносителя;

- расхода теплоносителя;

- коэффициента теплопередачи;

- площади поверхности теплообмена.

Централизованное регулирование от тепловых источников возможно осуществлять путем изменения двух величин: температуры и расхода теплоносителя. В целом регулирование отпуска тепловой энергии может осуществляться тремя способами:

1) качественным - заключающимся в регулировании отпуска тепловой энергии путем изменения температуры теплоносителя на входе в прибор при сохранении постоянным количества расхода теплоносителя, подаваемого в регулируемую установку;

2) количественным, заключающимся в регулировании отпуска теплоты путем изменения расхода теплоносителя при постоянной температуре на входе в регулируемую установку;

3) качественно-количественным, заключающимся в регулировании отпуска теплоты путем одновременного изменения расхода и температуры теплоносителя.

Для поддержания комфортных условий внутри зданий регулирование должно быть минимум двухуровневым: централизованное (на источниках тепла) и местное (на тепловых пунктах).

Широко используемый в практике график качественного регулирования отопительной нагрузки показывает зависимость температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха. Расчет графика производится по общеизвестным формулам, которые выводятся из уравнения баланса нагревательного прибора при расчетных и других температурных условиях.

В действительности все теплообменные процессы, происходящие в элементах системы теплоснабжения, нестационарные, и эта особенность должна быть учтена при анализе и регулировании тепловой нагрузки. Однако на практике эта особенность не учитывается и проектные графики используются при эксплуатации и оперативном управлении.

Меры по оптимизации теплового и гидравлического режимов

тепловой сети

Целью оптимизации тепловых и гидравлических режимов работы тепло­вой сети является изменение гидравлических сопротивлений отдельных ее участков таким образом, чтобы расположенные на этих участках потреби­тели имели расчетные тепловые нагрузки.

Оптимизация режимов работы тепловой сети состоит из следующих этапов.

1. Расчеты оптимальных тепловых и гидравлических режимов системы теплоснабжения с учетом ее реального состояния после проведенных в ней изменений. Поскольку разветвленная тепловая сеть представляет собой сложную тепловую и гидравлическую систему, включающую в себя боль­шое число элементов, для ее расчета и оптимизации обычно используют компьютерное моделирование.

2. Наладка тепловой сети за счет установки у потребителей шайб — дроссельных устройств, имеющих необходимое гидравлическое сопротивле­ние. При необходимости оптимизация расчетного режима производится также с помощью установки на некоторые вводы подкачивающих насосов, что приводит к снижению необходимого располагаемого напора и требуе­мой для прокачки воды мощности. Поскольку все элементы тепловой сети гидравлически связаны между собой, то наладке должны подвергаться все звенья систем теплоснабжения.

3. Регулирование тепловых сетей, которое сводится к проверке соответ­ствия установившихся параметров их расчетным значениям.

В паровых системах иногда целесообразна замена существующих паро­проводов на паропроводы другого диаметра. Выполнение последнего мероприятия возможно после значительных изменений тепловых нагрузок у различных потребителей в существующей сети или вызванных присоеди­нением новых потребителей. Уменьшение диаметра паропровода приводит к снижению тепловых потерь с его поверхности и улучшению работы тепло­использующих установок.