Содержание к диссертации
Введение
Глави первая. Анализ литературных источников о способах регулирования нагрузки систем теплоснабжения. постановка задач исследования
1.1. Централ ьное регулирование тепловой нагрузки систем теплоснабжения 10
1.2. Температурный график 13
1.3. Уравнение характеристики теплообмеппых аппаратов 22
1.4. Центральное регулирование отопительной нагрузки 26
1.5. Центральное регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения 28
1.5.1. Центральное регулирование по совмещенной нагрузке в открытых системах теплоснабжения 31
1.5.2. Центральное регулирование по совмещенной нагрузке в закрытых сиаемах теплоснабжения 37
1.6. Количественное и качественно-количественное регулирование тепловой нагрузки 43
1.7. Состояние регулирования нагрузки систем теплоснабжения в период экономического кризиса 50
1.8. Постановка задач исследования 53
Глава вторая. Анализ состояния централизованного теплоснабжения городов в период экономического кризиса
2,1, Результаты обследования систем теплоснабжения 55
2.2. Анализ механизмов компенсации потребителями недоотпуска тепла от теплоисточников 66
2.3. Анализ зарубежного опыта энергосбережения в системах теплоснабжения 78
2.4. Выводы 88
Глава третья. Совершенствование технологий регулирования нагрузки открытых систем централизованного теплоснабжения
3,1, Концепция развития- способов регулирования тепловой иагрузхи в отечественных системах теплоснабжения 90
3,2.Технологии качественногореіулиронания тепловой нагрузки 100
3.3, Методика расчета температурного графика замкнутого контура водогрейных котлов в двухконтурных схемах 122
3.4. Технологии количественною и количественно-качественного регулирования тепловой нагрузки в открытых системах теплоснабжения
3..5. Методика расчета количественного регулирования тепловой нагрузки открвттых систем теплоснабжения 128
3.6. Методика расчета качественно-количественною регулирования тепловой нагрузки открытых систем теплоснабжения 139
3.7. Стабилизация гидравлического режима местных систем отоплений три количественном и качественно-количественном регулировании тепловой наїрузки 145
1.7. Выводы 155
Глава четвертая. Технико -экономическое исследование технологий количественного и качественно-количественного регулирования нагрузки систем теплоснабжения
4.1. Выбор методики расчета экономической эффективности инвестиций 15 8
4.2. Технико-экономические показатели работы систем теплоснабжения с новыми технологиями регулирования наїрузки 161
4.3. Расчет экономического эффекта от применения преобразователей частоты в системах теплоснабжения 180
4.4. Выводы 185
Основные выводы 188
Список литературы 190
Приложения
- Централ ьное регулирование тепловой нагрузки систем теплоснабжения
- Анализ механизмов компенсации потребителями недоотпуска тепла от теплоисточников
- Методика расчета температурного графика замкнутого контура водогрейных котлов в двухконтурных схемах
- Технико-экономические показатели работы систем теплоснабжения с новыми технологиями регулирования наїрузки
Введение к работе
Актуальность темы. Изменившиеся экономические условия и появившиеся за последние годы новые технические возможности делают весьма актуальной задачу повышения качества, надежности и экономичности теплоснабжения.
Для решения этой задачи необходимы тщательный пересмотр и корректировка концепции отечественного теплоснабжения и, в частности, положений, касающихся регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения, сформулированных в 50-е годы минувшего века.
При разработке новой концепции отечественного теплоснабжения необходимо в полной мере использовать положительный опыт зарубежных стран по выходу из энергетического кризиса семидесятых годов прошлого столетия. Существенные результаты по энергосбережению в системах теплоснабжения зарубежных стран были достигнуты за счет централизации теплоснабжения, применения комбинированной выработки тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, технической модернизации всех составляющих системы теплоснабжения, 100%-ной автоматизации абонентских установок.
Одним из путей преодоления сложившейся ситуации в отечественной теплоэнергетике является низкотемпературное теплоснабжение при количественном и качественно-количественном регулировании тепловой нагрузки на тепловых источниках. При организации количественного и качественно-количественного регулирования на тепловых электростанциях особую значимость приобретает разработка новых технологий и методик расчета регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения.
В отечественном теплоснабжении очень широкое распространение получили открытые системы теплоснабжения, в которых вода па горячее водоснабжение отбирается непосредственно из теплосети. Серьезным недостатком существующих методик расчета количественного и качественно-количественного регулирования в открытых системах теплоснабжения является то, что ими не учитывается влияние нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления. Поэтому актуальной задачей является разработка методик расчета способов количественного и качественно-количественного регулирования, позволяющих учесть влияние нагрузки горячего водоснабжения на работу систем теплоснабжения.
Работа выполнялась в рамках программы Министесгва образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограммы «Топливо и энергетика», Архитектура и строительство».
Цель работы: повышение эффективности работы открытых систем теплоснабжения за счет разработки и исследования новых технологий количественного и качествен но-количестве иного регулирования тепловой нагрузки открытых систем теплоснабжения.
Дня достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
проведено обследование типичной для Поволжского региона городской открытой системы теплоснабжения, выявлена степень нарушения графика тепловых нагрузок в исследуемые отопительные периоды;
проанализированы механизмы компенсации потребителями недоотпуска теплоты от теп новых источников, оценена доля тепловой нагрузки системы теплоснабжения, покрываемая предприятиями электро- и газоснабжения;
- проізеден анализ зарубежного опыта энергосбережения в системах
теплоснабжения;
разработана методика расчета температурного графика работы юдогрейных котлов, включенных в замкнутый контур двухконтурных открытых сие тем теплоснабжения;
разработаны новые технологии реализации количественного и .ачественно-количественного регулирования тепловой нагрузки;
- разработаны методики расчета методов количественного и качественно-
оличественного регулирования тепловой нагрузки, позволяющие учесть
лияние нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления в
ткрытых системах теплоснабжения;
проведено технико-экономическое исследование технологий егулирования нагрузки систем теплоснабжения.
Схема решения проблемы представлена на рис . 1.
Основные методы научных исследований.
В работе использованы методы вычислительной математики, атематической статистики, теории вероятности, гидравлики, теории яілообмена; эвристические методы поиска новых технических решений.
Научная новизна работы.
1. Выполнен комплексный анализ работы открытой системы ішюснабжения, типичной для большинства городов Поволжья, и получена
количественная оценка степени нарушения графика тепловых нагрузок открытой системы теплоснабжения. Установлено, что с ростом величины недотопа увеличивается доля тепловой нагрузки системы теплоснабжения, покрываемая предприятиями электро- и газоснабжения. Получена количественная оценка доли тепловой нагрузки, покрываемой предприятиями электро- и газоснабжения.
2. Разработаны способы повышения надежности и экономичности работы
систем теплоснабжения с качественным регулированием тепловой нагрузки.
Впервые разработана методика расчета температурного графика работы
водогрейных котлов в двухконтурной открытой системе теплоснабжения.
3. Разработаны новые технологии количественного и качественно-
количественного регулирования тепловой нагрузки открытых систем
теплоснабжения. Впервые разработаны методики расчета количественного и
качественного регулирования тепловой нагрузки, позволяющие учесть влияние
нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления в открытой
системе теплоснабжения.
Достоверность результатов обусловлена применением современных методов исследований, сопоставимостью полученных данных с другими источниками, патентной чистотой разработанных технических решений.
Практическая реализация. На Саратовской ТЭЦ-5 принята параллельная схема включения пиковых водогрейных котлов и сетевых подогревателей теплофикационных турбин при пониженном температурном графике, что позволяет значительно снизить затраты на подготовку подпиточнои воды теплосети и в перспективе реализовать новую технологию количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки. Кроме того, приняты к использованию рекомендации по способу подпитки замкнутого контура водогрейных котлов при центральном качественном регулировании тепловой нагрузки (включая патент № 2159337 на «Тепловую электрическую станцию»).
Основные положении, выносимые иа защиту.
1. Результаты анализа работы открытой городской системы
теплоснабжения в условиях дефицита топливно-энергетических ресурсов и
результаты анализа механизмов компенсации бытовыми потребителями
недоотпуска теплоты от теплоисточников,
2. Новые технологии количественного и качественно-количественного
регулирования тепловой нагрузки открытых систем теплоснабжения.
З, Методики расчета количественного и качествен но-количественного способов регулирования тепловой нагрузки открытых систем теплоснабжения, методика расчета температурного графика работы замкнутого контура в двухконтурной открытой системе теплоснабжения с центральным качественным регулированием.
Апробация работы. Результаты работы представлены на
Международных научно-технических конференциях «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (Иваново, ИГЭУ, июнь 1999 г, и июнь 2001 г.); на Российской межвузовской научной конференции «Проблемы повышения эффективности и надежности систем тепло^нергоенабжения» (Саратов, СарГТУ, ноябрь 1999 г.); па научно-технической конференции «Инженерные проблемы совершенствования тепло- и электротехнических установок коммунального хозяйства» (Ульяновск, УлГТУ, июнь 1999 г.): ни научно-гехнических конференциях профессорско-преподавательского состава УлГТУ Ульяновск, 2000-^-2002 гп); на Второй и Третьей Российских паучно-гехнических. конференциях «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (Ульяновск, УлГТУ, июнь 2000 г, и апрель 2001 \); на Российском национальном симпозиуме по энергетике (Казань, КГЭУ, янтябрь 2001 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 4 печатные работы, в том числе 9 статей, 9 изобретений, 10 полных текстов окладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит ит введения, четырех чав> заключения, списка литературы ич 144 наименований и приложений, сложенных на 188 страницах машинописного текста, содержит 59 тшюстраций, 17 таблиц. Обший объем работы составляет 204 сраницы.
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ
ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ ОТКРЫТЫХ
СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ НА ТЭЦ
ОБСЛЕДОВАНИЕ
ГОРОДСКОЙ
ОТКРЫТОЙ
СИСТЕМЫ
ГЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
АНАЛИЗ ТРАДИЦИОННЫХ
СПОСОБОВ
РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
АНАЛИЗ
ЗАРУБЕЖНОГО
ОПЫТА
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
В СИСТЕМАХ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
РАЗРАБОТКА
СХЕМ ТЭЦ С
КОЛИЧЕСТВЕННЫМ
И КАЧЕСТВЕННО-КОЛИЧЕСТВЕННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЙ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ
СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
ВЫЯВЛЕНИЕ СТЕПЕНИ
НАРУШЕНИЯ ГРАФИКА
: тепловых i нагрузок в исследуемые ^отопительные і периоды
АНАЛИЗ
МЕХАНИЗМОВ
КОМПЕНСАЦИИ
ПОТРЕБИТЕЛЯМИ
НЕДОТОПА НА
ТЕПЛОВЫХ ИСТОЧНИКАХ
РАЗРАБОТКА
УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ
ТЕХНОЛОГИЙ КАЧЕСТВЕННОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ
НАГРУЗКИ
РАЗРАБОТКА МЕТОДИК РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВЕННОГО И КАЧЕСТВЕННО-КОЛИЧЕСТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
РИС, 1. СХЕМА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
Централ ьное регулирование тепловой нагрузки систем теплоснабжения
Пропорциональное распределение тепловой наїрузки по отдельным потребителям является довольно сложной задачей R теплоэнергетике, так как тепловые нагрузки жилых, общественных и промышленных зданий не постоянны и имеют свои закономерности изменения во времени. Затруднение также вызьшаст разнородность тепловых нагрузок потребителей, подключенных к тепловым сетям систем теплоснабжения: отопления, вентиляции, горячего водоснабжения. Эти виды нагрузки изменяются по различным сезонным и суточным графикам и требуют теплоту различного потенциала. Гак, отопительная и вентиляционная нагрузки являются сезонными и зависят от температуры наружного воздуха, увеличиваясь при понижении и уменьшаясь при повышении температуры температурах наружного воздуха- Нагрузка на горячее водоснабжение, наоборот, относительно постоянна в течение всего года, т. с. не зависит от температуры наружного воздуха, но имеет значительную суточную неравномерность,
Для решения задачи распределения тепловой нагрузки и качественного теплоснабжения потребителей в системах теплоснабжения применяется центральное регулирование тепловой нагрузки.
В настоящее время, несмотря на наметившуюся в последнее время тенденцию к децентрализации теплоснабжения, основными источниками тепла в городских системах теплоснабжения по-прежпему являются крупные котельные и ТЭЦ, к которым подключены протяженные тепловые сети с большим числом абонентов, имеющих разнородную нагрузку и различные схемы присоединения к тепловой сети. Не вызывает сомнения, что в таких условиях обеспечение надежного и качественного теплоснабжения потребителей возможно только при централизованном регулировании тепловой нагрузки.
Таким образом, из уравнения теплового баланса (1.1) следует, что изменение производительности о і опитсльного теплообменника, а значит регулирование тепловой нагрузки, возможно изменением следующих величин: расходов греющей и нагреваемой сред, температуры греющей среды на входе в теплообменник, коэффициента теплопередачи теплообменника, времени работы теплообменного аппарата.
Централизованно регулировать тепловую нагрузку абонентских систем возможно изменением расхода первичного теплоносителя или его температуры. Изменять коэффициент теплопередачи теплообменника или отопительного прибора и число их работы можно только непосредственно у потребителей или на тепловом вводе абонентской установки, т.е. осуществляя местное или индивидуальное регулирование. В coo гветствие с этим регулирование тепловой нагрузки бывает центральным, групповым и индивидуальным [87, 88], Различие между видами регулирования характеризуется пунктом осуществления регулирования. Так, центральное регулирование осуществляется непосредственно на теплоисточнике, групповое - в узлах регулироватгия, в центральных тепловых пунктах (ЦТП) или на групповых тепловых подстанциях (ГТП), индивидуальное - в местных тепловых пунктах или непосредственно на отопительных приборах у потребителей.
Для более эффективного теплоснабжения центральное регулирование должно дополняться групповым, местным и индивидуальным регулированием, но в настоящее время такое комбинированное регулирование, как правило, не применяется, что объясняется отсутствием автоматики регулиронании на абонентских вводах и на местных отопительных приборах.
Как известно, существуют три способа центрального регулирования тепловой нагрузки системы теплоснабжения [75, 76]: количественный, качественно-количественный и качественный.
Особенностью количественного способа является регулирование тепловой нагрузки потребителей изменением расхода сетевой воды через местные абонентские установки в зависимости от температуры наружного воїдуха при постоянной температуре сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети.
При качественно-количественном способе тепловая нагрузка системы теплоснабжения регулируется изменением расхода и температуры сетевой воды в зависимости от температуры наружного вочдуха.
Качественный способ, получивший наиболее широкое применение в отечественном теплоснабжении, заключается в регулировании тепловой нагрузки системы теплоснабжения путем изменения температуры сетевой воды при постоянном расходе сетевой воды в подающей магистрали. В системах централизованного теплоснабжения источник тепла и теплоприемники размещены раздельно на значительном расстоянии друг от друга. Увеличение по какой-либо причине расхода сетевой воды у абонентов, расположенных ближе к источнику, приводит к значительному сокращению располагаемых напоров и нарушению циркуляции теплоносителя у абонентов, подключенных к концевым участкам теплосети. При качественном регулировании тепловой нагрузки создаются наиболее благоприятные гидравлические условия для всех абонентских установок, что достигается постоянством расхода сетевой воды в системе теплоснабжения. Данная особенность является преимуществом качественного способа реіулирования над другими и благодаря этому качественное регулирование получило широкое применение в отечественном теплоснабжении.
Анализ механизмов компенсации потребителями недоотпуска тепла от теплоисточников
Сложившаяся обстановка в системах теплоснабжения большинства городов России прицела к возникновению различных механизмов компенсации недоотпуска тепла от теплоисточников. Основной составляющей в балансе тепловых нагрузок систем теплоснабжения является бытовая отопительная нагрузка, поэтому от некачественной работы систем теплоснабжения страдают в первую очередь коммунально-бытовые потребители, которые начинают вмешиваться в процесс регулирования тепловой нагрузки. Особенно часто потребители компенсируют некачественную работу систем теплоснабжения увеличением расхода воды через местные системы теплоснабжения, что приводит к снижению располагаемого напора у наиболее удаленных потребителей и, как следствие, к полному разрегулированию систем теплоснабжения. Повышение расхода теплоносителя не приводит к ощутимому увеличению теплоотдачи отопительных приборов, что объясняется снижением средней разности температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети.
При неизменных площади поверхности нагревательного прибора и коэффициенте теплопередачи тепловая производительность отопительного прибора прямо пропорционально зависит от температурного напора. В [52] приведены данные, из которых следует, что с уменьшением температурного напора уменьшается теплоотдача одного эквивалентного метра отопительных приборов.
Следствием гидравлической разрегулировки является дальнейшее снижение качества теплоснабжения тепловых абонентов, неконтролируемый рост расхода сетевой воды и расхода подпиточпой воды на теплоисточнике, что приводит к увеличению количества циркулирующей воды в системе теплоснабжения и перерасходу электроэнергии на транспорт воды. Кроме того, рост подпитки тепловой сети приводит к перегрузке водоподготовительных установок теплоисточников, снижению качества противонакипной и противокоррозионной обработки подииточной воды, перерасходу топлива на подоірев подпиточной воды [99-И 01, 109].
Кроме описанных в [99-И01, 109] механизмов компенсации недотопа путем увеличения расхода сетевой воды возможно также существование других механизмов, например, с использованием природного газа и электроэнергии.
Компенсация потребителями недоотпуска тепла от ТЭЦ путем использования для отопления газа и электрической энергии связана с легким доступом потребителей к данным энергоносителям, простотой компенсации недотопа, отсутствием контроля потребления газа и больших материальных затрат для потребителей. Отметим, что до настоящего времени этот механизм компенсации недотопа на теплоисточниках не рассматривался в научно-технической печати.
Нами параллельно с обследованием системы теплоснабжения правобережной части г. Ульяновска исследовано влияние отклонений от стандартного графика регулирования тепловой нагрузки на режимы потребления бытовыми потребителями природного газа и электроэнергии [64,65, 107, 109, ПО, 111].
В ходе анализа последствий работы системы теплоснабжения правобережной части г. Ульяновска с недотопом было установлено, что потребление коммунально-бытовыми потребителями природного газа и электроэнергии в течение отопительного периода характеризуется большой неравномерностью. Четко прослеживается зависимость потребления природного газа и электроэнергии от температуры наружного воздуха и величины недотопа (рис. 2.6+2.10). В табл. 2.4 и 2.5 приведены суммарные и среднесуточные расходы природного газа коммунально-бытовыми потребителями по месяцам отопительных периодов 1997+1999 гг.
Методика расчета температурного графика замкнутого контура водогрейных котлов в двухконтурных схемах
В настоящее время к системам теплоснабжения предъявляются требования повышения качества, надежности и экологичное рабочы с учетом экономии и рационального использования топливно-энергетических ресурсов.
Анализ перспектив развития отечественных систем централизованного теплоснабжения показывает, что в существующих экономических условиях (при дефиците топлива на теплоисточниках) целесообразным является теплоснабжение с пониженными параметрами теплоносителя [2] при центральном количественном и качественно-количественном регулировании тепловой нагрузки [102, 104, 113].
Одним из наиболее значимых факюров, приводящих к переходу на количественное регулирование нагрузки систем теплоснабжения, является неизбежное оснащение в ближайшем будущем абонентских установок местными автоматическими регуляторами потребляемой теплоты. Широкое распространение количественною регулирования в зарубежных системах теплоснабжения во многом связано со 100 %-ной автоматизацией теплоіютребляющих установок [106, 108, 112]. Другой фактор обусловлен тем, что системы водяного отопления дают наилучшие режимные показатели при переменном расходе воды через них, что возможно при количественном и качественно-количественном регулировании тепловой нагрузки [18, 19].
Нами разработаны технические решения по реализации количественного и качественно-количественного регулирования нагрузки систем теплоснабжения на ТЭЦ [125» 128, 133]. Эти решения позволяют существенно повысить надежность работы ТЭЦ и снизить затраты на теплоснабжение за счет удешевления водоп од готовки, увеличения выработки электроэнергии на тепловом потреблении и снижения стоимости местных тепловых пунктов [104]. Это достигается разделением сетевой воды на параллельные потоки, что приводит к более полному использованию тепловой мощности сетевых подогревателей турбин, а также создает возможность более полного использования теплопрошводитепьности водогрейных котлов за счет увеличения температурного перепада на их входе и выходе до 40-?-50 С. Уменьшение доли тепловой нагрузки, покрываемой непосредственно от котлов, приводит к увеличению электрической мощности ТЭЦ и росту выработки электрической энергии на базе теплового потребления. Применяемый при количественном и качественно-количественном регулировании пониженный температурный график позволяет производить подготовку подпиточной воды по упрощенной технологии, например, путем дотирования в воду ингибитора отложений минеральных солей вместо обычно применяемого ионнообмеиного ушгчения.
Схема ТЭЦ с количественным регулированием нагрузки [128] представлена на рис. 3.16. Особенностью схемы является параллельное включение в сетевой трубопровод сетевых подогревателей турбин и водогрейных котлов, а основным условием работы — поддержание температуры сетевой воды г, постоянной. Схема ТЭЦ с количественным регулированием (рис. 3.16) позволяет обеспечить нагрузку системы теплоснабжения в базовом режиме путем изменения количества включенных сетевых подоіревателей теплофикационных турбин, а в пиковом режиме -дополнительным включением пиковых водогрейных котлов.
Ограничение температуры сетевой воды величиной T/=fv - Sf"i! в сочетании с количественным регулированием нагрузки теплоснабжения, проводимым по предложенной технологии, позволяет повысить экономичность систем теплоснабжения за счет работы водогрейных котлов при более полной загрузке (благодаря увеличению перепада температур воды на входе и на выходе водогрейных котлов) и за счет снижения затрат па подготовку подпиточной воды. Понижение величины Г/ приводит к снижению повреждаемости водогрейных котлов и повышению надежности систем теплоснабжения.
Схема ТЭЦ с качественно- количественным регулированием [125, 133] (рис. 3.17) предусматривает разделение поступающей от потребителей сетевой воды на два параллельных потока, один из которых нагревают в базовом режиме в сетевых подогревателях, а другой — в пиковом режиме в водогрейных котлах. Потоки сетевой воды перед подачей потребителям смешивают. В базовой части графика 0=}Ьи) 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 Q=f(UiK осуществляют количественно-качественное регулирование тепловой нагрузки, для чего увеличивают расход сетевой воды за счет подачи ее в водоірейньїе котлы, включенные параллельно сетевым подогревателям, и изменение тепловой нагрузки производят путем изменения температуры сетевой воды, циркулирующей через водогрейные
Регулирование температуры общего потока сетевой воды, подаваемой потребителям, производят по пониженному температурному графику теплосети I 10/70 t (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. Выбор температурного графика обусловлен тем, что при давлении пара в верхних отопительных отборах 0,15-Ю,2 МПа с температурой насышсния 115-И 20 С и величине недогрева воды в верхних сетевых подогревателях 5 С, температура сетевой воды в под тощей магистрали тепловой сети будет равна rf — 11С) -И 15 С. Утечки воды из теплосети компенсируются подпиточной водой, которая благодаря пониженному температурному графику работы теплосети подвергается противонакипной обработке по упрощенной технологии путем дозирования вводу фосфоіштов, например, ингибитора отложений минеральных солей ИОМС-1 или его аналиюв (вместо необходимого в известных способах ионообменного умягчения).
При разделении сетевой воды на параллельные потоки более полно используется тепловая мощность сетевых подогревателей турбин, а также водогрейных котлов за счет увеличения температурного перепада на их зходе и выходе до 40ч-50 С- В результате уменьшения доли тепловой нагрузки, покрываемой непосредственно от котлон, увеличивается злектрическая мощность ТЭЦ и возрастает абсолютная величина комбинированной выработки электрической энергии. Увеличение абсолютной величины комбинированной выработки электрической анергии является положительным фактором.
Рассмотрим пример реализации предложенного способа на тепловой электростанции с турбинами 1 -100-130 при параллельном включении сетевых подогревателей и пиковых водогрейных котлов типа ПТВМ-100 (КВГМ-180). Выбор данного теплофикационного оборудования для примера объясняется широким распространением подобного оборудования на большинстве отечественных тепловых электростанциях.
До включения пиковых водогрейных котлов в базовом режиме вся сетевая вода в количестве 3600 т/ч нагревается только за счет отопительных отборов лара в сетевых подогревателях турбины ТЧ 00-130 до 70-=-110 С, при лом осуществляется центральное качественное регулирование тепловой нагрузки. В пиковый период при полной загрузке сетевых подогревателей осуществляется качествен но- количественное регулирование тепловой нагрузки путем пропуска дополнительного параллельного потока сетевой воды через пиковые водогрейные котлы типа I11BM-100 (КВГМ-180), где дополнительный параллельный поток нагревается также до 70т110 С (в максимальном режиме). Потоки сетевой воды перед подачей потребителям смешивают. Регулирование температуры общего потока сетевой воды, подаваемой потребителям, производят по пониженному температурному графику теплосети 150/70 С со срезкой на 1 10 С в первую очередь за счет изменения тепловой нагрузки водогрейных котлов и во вторую очередь - за счет изменения нагрузки сетевых подогревателей.
Технико-экономические показатели работы систем теплоснабжения с новыми технологиями регулирования наїрузки
Перевод систем теплоснабжения на новые технологии регулирования сопровождается изменением их ОСНОВНЬЇХ режимных параметров: расхода и температуры сегеиой ЙОДЫ В подающей и обратной магистралях теплосети. Изменение основных режимных параметров непосредственно связано с изменением: капитальных затрат в системы теплоснабжения, комбинированной выработки электроэнергии, расхода топлива, затрат на транспорт теплоносителя и величины теилоьых потерь- Оценка величин этих изменений позволяет сделать вывод об экономической целесообразности перевода систем теплоснабжения па новые технологии регулирования.
При количественном и качественно-количественном регулировании температура обратной сетевой воды ниже такой же температуры прк качественном регулировании, что способствует увеличению выработки электроэнергии н базе теплового потребления при количественном и качественно-количественном регулировании.
Турбина Т-100/130 конструктивно имеет два отопительных отбора пара, один из которых регулируемый. Оба отбора взаимно связаны через сетевые подогреватели. Диаграммы режимов турбин типа Т строятся по методу разделения расхода свежего пара па теплофикационный и конденсационный потоки [35]. Диаграммы режимов представляют собой графики, на которых изображены зависимости между расходом свежего пара, электрической мощностью, тепловой нагрузкой и другими параметрами, определяющими режим работы теплофикационной турбины.
Из уравнений (43)- -(4-4) следует, что основные энергетические показатели турбоустановки зависят от расхода сетевой воды, температуры обратной сетевой воды и нагрузки отопительных отборов. Так, увеличение расхода сетевой воды и снижение температуры сетевой воды перед сетевыми іюдоіреваїелдми приводит к росту электрической мощности турбины и снижению давлення пара в верхнем отопительном отборе как в теплофикационном режиме работы, так и в режиме работы по электрическому графику.
Для оценки увеличения электрической мощности турбоустановки при количественном (качественно-количественном) регулировании за счет понижения температуры обратной сетевой воды можно использовать уравнение (43). 11риведем это уравнение к безразмерному виду отношением режима работы турбоустановки с переменным расходом сетевой воды (количественное, качественно-количественное регулирование) к режиму работы с постоянным расходом сетевой воды (качественное регулирование).
При решении уравнения (4.5) в качестве исходных принимались данные табл. 32 и 3.3. Рассматривался теплофикационный режим работы турбоустановки, т.е. Gv=\. Оценочные расчеты выполнены с учетом постоянства нагрузки отопительных отборов. Результаты расчетов представлены на рис. 4.1. Анализ результатов расчета показывает, что максимально электрическая мощность турбины увеличивается на 26 % при 1,г -Ю С, суммарное увеличение мощности турбины за период работы турбоустановки с повышенным расходом сетевой воды достигает 67 %, а среднее за период стояния температур наружного воздуха -10- -31 С увеличение электрической мощности составило 11 %.
Экономия топлива при количественном регулировании, рассчитанная по формуле (4.6) составит 1,4 т/кВт. При стоимости условного топлива 2 тыс. руб/т будет сэкономлено 2,8 тыс. руб. з год на 1 кВт увеличения выработки электроэнергии па тепловом потреблении. Например, при электрической мощности ТЭЦ 460000 кВт прирост составит 50600 кВт и будет сэкономлено 141,7 млн. руб в год.
Результаты расчета по формуле (4,11) представлены в табл, 4.1, из которой видно, что при количественном регулировании и расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления расход сетевой воды в теплосети увеличится в 1,6 раза по сравнению с качественным регулированием. С повышением температуры наружного воздуха расход сетевой воды будет уменьшаться, что соответствует принципу количественного регулирования, и при температуре наружного виздуха -18 С стансі равным расходу сетевой воды при качественном регулировании. Продолжительность работы теплосетей с повышенным расходом сетевой воды при низких температурах наружного воздуха для климатических условий г. Ульяновска составит примерно 510 часов или 10 % от общей продолжительности отопительного периода.
