Введение к работе
Актуальность работы,
В современных условиях рыночных отношений энергосбережение признано главным приоритетом энергетической стратегии России. Государственной'Думой 13 марта 1996 г. принят Федеральный закон "Об энергосбережении в Российской Федерации". 24 января 1998г. Правительство Российской Федерации утвердило Федеральную целевую программу "Энергосбережение России" на 1998-2005 годы. В регионах, в том числе в Тюменской области, разрабатываются соответствующие программы. НТЦ "Энергосбережение" провел оценку возможных направлений энергосбережения в Тюменской области и дал экономический анализ сроков их окупаемости.
Мероприятия, способствующие энергосбережению в системах теплоснабжения, можно условно разделить по месту их внедрения: у источников тепла, в магистральных и разводящих сетях и у потребителей тепла, на режимно-параметрические, экономические и организационно-технические.
В диссертации рассмотрены возможные направления энергосбережения и увеличения надежности функционирования теплосети Тюменской ТЭЦ-2 за счет наладки гидравлического режима теплопроводов и насосов. Диссертация является законченной работой, в которой автор участвовал с начального этапа оценки сложившейся ситуации и постановки задач исследования до конечного этапа разработки и внедрения рекомендаций, обеспечивающих значительный экономический эффект.
Система централизованного теплоснабжения г.Тюмени, включает 62 км магистральных теплосетей; ТЭЦ-1, обслуживающую северную часть города; ТЭЦ-2. обслуживающую южную часть города и пять повысительных насосных станций. Расчетная производительность по горячей воде для ТЭЦ-1 составляет 1053 Гкал/ч. для ТЭЦ-2 - 642 Гкал/ч при величине резерва 182 Гкал/ч и 768 Гкал/ч. ' соответственно. ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 обеспечивают 88% общего потребления тепла городом. Постепенно тепловая нагрузка с ТЭЦ-1 передается на ТЭЦ-2. Наиболее крупным потребителем тепла является жилищно-коммунальный сектор (ЖКС), где на нужды отопления и горячего водоснабжения расходуется 806,3 Гкал/ч
Особенностью теплосетей г.Тюмени является расположение основных источников тепла: ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 в одной части города и поэтапное введение теплосетей в эксплуатацию. Расчеты, проводимые ранее большинством проектных и наладочных организаций для теплосети ТЭЦ-2, не учитывали совместной работы 8сех элементов системы, поэтому оборудование, как правило, эксплуатировалось в тяжелых режимах [1,2].
Положение усугублялось:
несоответствием характеристик насосов параметрам системы;
применением неудовлетворительных методов регулирования режима работы насосов (байпасирование);
-отсутствием научно-обоснованной методики расчета себестоимости тепловой энергии, в частности затрат на перекачку теплоносителя.
Попытки настроить отдельные части системы приводили «ускоренному износу оборудоваия и завышенным энергозатратам при отсутствии надежного обеспечения теплом целых районов. Программа энергосбережения в теплосети отсутствовала.
Объект исследования.
В качестве объекта исследования была выбрана теплосеть ТЭЦ-2, характерная для региона Сибири. ТЭЦ-2 и обслуживаемый ею район теплосети представляют единую гидравлическую систему, движение теплоносителя в которой обеспечивается пятью группами насосов: первый и второй подъем ТЭЦ-2, прямые и обратные ПНС N 5, обратные ПНС N 3. Во всех группах установлены насосы с избыточным напором. На ПНС этот избыточный напор дросселируется. На ТЭЦ-2 регулирование режимов обеспечивалось крайне невыгодной для центробежных насосов рециркуляцией теплоносителя вокруг насосов первого и второго подъемов. Начало рекламной компании по распространению индивидуальных источников тепла требует увеличения конкурентноспособности систем централизованного теплоснабжения, более точной их настройки при безусловном сокращении объемов перекачки теплоносителя до минимально необходимого.
В настоящее время критерием экономической эффективности различных энергосберегающих мероприятий является в первую очередь срок их окупаемости Современные условия рыночных отношений выдвигают на первый план внедрение
мероприятий, срок окупаемости которых не превышает 6 месяцев. Поэтому автором были выделены направления энергосбережения в системе централизованного водяного отопления г.Тюмени, использование которых бе;; дополнительных затрат (наладка гидравлического и теплового режимов, срезка рабочих колес, особый график включения насосов...) позволяет окупить и> внедрение за один-три месяца [1-3].
Цель работы: увеличение надежности и снижение энергопотребления в системе подачи тепла к потребителям Тюменской ТЭЦ-2.
Для достижения этих целей были поставлены и решены следующие задачи:
1. Разработка концепции многоуровневого регулирования гидравлических
режимов теплосети с целью рационального распределения тепла между
потребителями.
-
Улучшение условий работы сетевых насосов ТЭЦ-2 и ПНС.
-
Снижение энергозатрат на перекачку теплоносителя.
-
Разработка диагностического программно-измерительного комплекса для наладки теплосети, уточнения характеристик сетевых насосов, отыскания протечек с оперативной обработкой результатов измерений для принятия обоснованного своевременного решения на месте.
Методы проведения работы: Данная работа является продолжением научных разработок отечественных и зарубежных ученых в области оптимизации режимов работы теплосети, создания и развития методов и средств по снижению энергозатрат на перекачку теплоносителя. Для достижения поставленной цели использовались методы прикладного вычислительного эксперимента. математического моделирования, экспериментального изучения гидравлических режимов работы оборудования системы подогрева и передачи теплоносителя Метрологическая оценка результатов промышленных исследований подтвердила адекватность расчетных моделей и измерительных средств.
В рамках комплексной проблемы энергосбережения автор рассматривал аналитические и эксперименталные методы решения задач по созданию температурно-воздушных режимов помещений на предприятиях ОАО "Тюменьэнерго" и вопросы охраны окружающе среды [1,4-5].
Метод исследования: Учитывая сложность системы теплоснабжения и проведения натурні экспериментов, в качестве основного метода, обеспечивающего оптимальні настройку теплосети: эффективное использование резервов энергосбережения повышение надежности снабжения теплом, было принято математическ моделирование системы в различных режимах с учетом совместной работы вс ее элементов, на основе реальных характеристик оборудования ТЭЦ и ПН полученных или уточненных в процессе натурных экспериментов [6-7].
Измерение отдельных параметров теплосети и их дальнейшая камеральн обработка занимают много времени и задерживают принятие обоснование решения. Значительное ускорение анализа результатов измерений обеспеч созданный диагностический программно-измерительный комплекс.
В работе использовались материалы исследований сетевых насосов и теплов сетей проведенных Уралтехэнерго, Тюменьэнерго, НТЦ "Нор; производственными коллективами ТЭЦ и магистральных теплосетей г.Тюмень Работа проводилась в следующей последовательности:
-
Выявление проблем эксплуатации теплосети.
-
Формулирование задач исследования.
-
Проведение исследований и анализ полученных результатов.
-
Корректировка направлений дальнейших исследований.
-
Выбор путей решения выявленных проблем.
-
Внедрение рекомендаций.
Научная новизна:
1. Создана математическая модель теплосети Тюменской ТЭЦ-2, включаюи
все ее элементы и оборудование ТЭЦ и ПНС. Разработана програм
гидравлического расчета, обеспечивающая решение задач с учетом совмесп
работы всех элементов. Проведено согласование требований теплосетк
характеристиками оборудования и выбор оптимальных режимов его рабо
обеспечивающих повышение надежности и экономичности работы ТЭЦ, ПНС
всей системы в целом.
2. Проведены натурные эксперименты, позволившие уточнить фактичес
параметры элементов теплосети ТЭЦ и ПНС, обеспечив адекватн математической модели реальным условиям функционирования сие теплоснабжения.
3. На основе большого объема расчетов разработаны гидравлические реж,-теплосети ТЭЦ-2, обеспечивающие оптимальные режимы работы оборудован. и значительное энергосбережение на сетевых насосах ТЭЦ-2 и ПНС.
Разработана концепция многоступенчатого регулирования расле... теплоносителя на нескольких уровнях: у источника, на отводах от магистраль--:-. -теплосетей, подводах к домам и т.д., позволившая добиться надежно:: распределения тепла между потребителями и локализовать нарушения настрон-п теплосети в границах одного отвода от магистрали при изменен;'. теплопотребления на отдельных участках теплосети.
Достоверность результатов исследований базируется на значительном объем-.: промышленных экспериментов, соответствующей оценке погрешностей измеренн:'-высоком уровне адекватности разработанной в исследовании модели и детально.' верификации в производственных условиях.
Практическая значимость работы:
-
Обеспечено надежное снабжение теплом Калининского, Затюменскогп ; других районов теплосети ТЭЦ-2.
-
Энергопотребление сетевыми насосами ТЭЦ-2 снижено на 2 МВт за сче внедрения комплекса мероприятий по оптимизации гидравлического режи;/;. теплосети, приведения характеристик насосов в соответствие с требованиям;-теплосети и согласования требований теплосети с характеристика-.'.-оборудования.
3. Частично снижен и намечены пути дальнейшего снижения расхо;1.:
электроэнергии на повысительных насосных станциях ПНСЗ и ПНС5.
-
Устранен кавитационный износ сетевых насосов. Увеличен срок слуу.г t рабочих колес насосов первого и второго подъемов ТЭЦ-2.
-
Разработан диагностический программно-измерительный комплекс ;;.> наладки и оптимизации режимов работы теплосети и оборудования ТЭЦ.
-
На основе математического моделирования разработаны и внедрен: оптимальные режимы работы теплосети ТЭЦ-2, что обеспечило повышена.
надежности работы ТЭЦ и всей системы в целом. В 1997 г. экономический эф за счет экономии электроэнергии на сетевых насосах ТЭЦ составляет 4032 руб.; за счет сокращения затрат на ремонт - 46,3 тыс.рублей в ценах 1998г.
7. Экономический эффект за счет снижения энергопотребления, из насосов и задвижек ПНС 3 и 5 магистральной теплосети г.Тюмени при внедр рекомендаций составит 153 тыс.рублей в м-ц в ценах 1998 г. и позволит ок\ затраты на разработку и внедрение мероприятий в течение двух месяцев [6
Апробация работы. Основные результаты диссертационной ра докладывались и обсуждались на Научно-практической конференции "Тюмен нефть - вчера и сегодня" (г.Тюмень), на годичных чтениях РАА СН по се строительных наук (г.Москва), на совместном заседании кафедры ТГВ и каф( ВИВ Тюменской государственной архитектурно-строительной академии Международной научно-практической конференции "Междунаро,; сотрудничество в области архитектуры, строительства и охраны окружак среды" (г.Кемер, Турция).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введе семи глав, основных выводов, списка литературы - 64 наименования. ОС диссертации: 126 страниц основного текста, 35 рисунков, 15 таблиц и 5 приложений.
Похожие диссертации на Снижение энергозатрат и повышение надежности снабжения теплом потребителей теплосети Тюменской ТЭЦ-2
