Снижение энергозатрат и повышение надежности работы системы централизованного теплоснабжения г. Тюмени

Размещено на http://www.allbest.ru/

Снижение энергозатрат и повышение надежности работы системы централизованного теплоснабжения г. Тюмени

Система централизованного теплоснабжения г.Тюмени (СЦТТ), включает:

· ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, обслуживающие южную и северную части города;

· 63,5 км магистральных теплосетей с пятью повысительными насосными станциями (ПНС);

· распределительные внутриквартирные сети.

Наиболее крупным потребителем тепла является жилищно-коммунальный сектор (ЖКС), где на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения расходуется 4,5 млн. Гкал/год.

ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 обеспечивают 88% общего потребления тепла городом. Система теплоснабжения закрытая.

Присоединенная тепловая нагрузка для ТЭЦ-1 составляет 1053 Гкал/ч, для ТЭЦ-2 - 642 Гкал/ч, при величине резерва 339 Гкал/ч и 662 Гкал/ч соответственно. Несмотря на значительный резерв тепловой мощности источников тепла г. Тюмени и большой запас пропускной способности у магистральных тепловых сетей, в ряде районов (например, Московский тракт) наблюдался хронический дефицит тепла, ускоренный износ оборудования ТЭЦ и ПНС, а энергозатраты на подачу тепла были завышенными.

Основные затруднения в эксплуатации СЦТТ заложены в следующих ее особенностях:

· ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 расположены водной части города;

· ввод теплосетей в эксплуатацию проводился поэтапно и будет продолжаться в обозримом будущем;

· на ТЭЦ и ПНС установлены насосы производительностью 5000 и2500 т/ч, разменные насосы и регуляторы отсутствуют, что ограничивает возможность ТЭЦ приспосабливаться к изменяющейся нагрузке.

Попытки наладить отдельные части системы были малоэффективны. Ситуация требовала комплексного подхода к наладке системы теплоснабжения и оптимизации режима ее работы. Требовалась разработка Программ энергосбережения и увеличения надежности функционирования СЦТТ. Поэтому с 1996 года по инициативе руководства ОАО «Тюменьэнерго» коллективами ТЭЦ-2, Тюменских тепловых сетей («ТТС») и НТЦ «Норд» были начаты комплексные исследования по этим вопросам.

Проведенный на первом этапе работы анализ показал:

· городские, внутриквартальные и домовые теплосети разлажены и работают при низком давлении;

· режимы эксплуатации отличаются от оптимальных для установленного оборудования;

· проект системы теплоснабжения города не учитывает совместной работы всех ее элементов и изменений требований при поэтапном подключении новых потребителей;

· * применение байпасирования, как основного метода регулирования режима работы насосов ТЭЦ-2, не обеспечивает требуемой надежности их функционирования.

Например, заявленный на ТЭЦ расход теплоносителя не соответствовал подаче целого числа насосов. В последние годы на ТЭЦ-2 двух насосов производительностью 5000 т/ч оказывалось мало, а трех - много. Приходилось включать три насоса и проводить крайне невыгодное регулирование расхода насосов первого и второго подъема байпасированием из запорного коллектора во всасывающий. Из-за отсутствия регуляторов высоконапорные насосы работали с низким напором, малым КПД и значительным перерасходом электроэнергии. Например, суммарный напор насосов первого и второго подъемов ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 в оптимуме характеристик превышал требуемый на 100 м. Это обуславливало интенсивный кавитационный износ насосов. Положение усугубляло регулирование расхода байпасированием.

Дополнительные затруднения в эксплуатации магистральной теплосети г. Тюмени и ТЭЦ вызывало отсутствие системы объективного контроля за гидравлическим и тепловым режимами распределительных теплосетей. Были отмечены многократные факты непроизводительного расходования тепла потребителями жилищно-коммунального сектора.

Таким образом, на предварительном этапе исследований было показано, что решение задачи повышения надежности и экономичности энергетического оборудования ТЭЦ и всей системы теплоснабжения г. Тюмени в целом возможно на основе разработки и внедрения комплекса мероприятий режимного, конструктивного и организационного характера.

При этом критерием экономической эффективности различных энергосберегающих мероприятий является в первую очередь срок их окупаемости. В современных условиях рыночных отношений - это мероприятия со сроком окупаемости до 6 месяцев. К таким мероприятиям в первую очередь относится наладка гидравлического и теплового режимов теплосети, т.к. реконструкция и смена оборудования требует длительного времени и значительных капиталовложений. Реклама и распространение индивидуальных источников тепла требует увеличения конкурентоспособности систем централизованного теплоснабжения, что, в свою очередь, требует более точной их настройки при безусловном сокращении объемов перекачки теплоносителя до минимально необходимого. магистральный теплосеть байпас дроссельный

Рассмотрение совместной работы теплосети и системы подогрева теплоносителя ТЭЦ, насыщенной теплотехническим оборудованием, насосами, запорной арматурой со сложными коммуникациями и многими вариантами подключения оборудования, показало, что гидравлический, а тем более энерго-экономический расчет подобных систем возможен только с помощью их математического моделирования с учетом реальных характеристик их элементов.

Так, следующим этапом стала разработка математической модели системы теплоснабжения всего города, доведения ее до адекватного состояния и на ее базе исследование фактических гидравлических и тепловых режимов работы всех ее элементов. Была создана математическая модель теплосети г. Тюмени, включающая все элементы и оборудование обеих ТЭЦ и ПНС. Модель состоит из трех отдельных блоков, что позволяет проводить расчеты в нескольких режимах:

в режиме работы каждой ТЭЦ на определенные граничные условия. Теплосеть моделируется заданными расходами воды на город и подпитки, давлением в прямой и обратной магистралях;

в режиме совместной работы каждой ТЭЦ и обслуживаемых ею районов теплосети. В этом случае в расчете участвуют математические модели ТЭЦ и обслуживаемых ею районов;

в режиме совместной работыТЭЦ-1, ТЭЦ-2 и теплосети всего города. В этом случае в расчете стыкуются математические модели обеих ТЭЦ и модели соответствующих участков теплосети.

Такое разбиение позволило существенно сократить время на отладку программы, подготовку данных и расчета конкретных задач. Были проведены расчеты более 50 режимов, позволившие решить ряд задач, возникающих при выборе режима эксплуатации теплосети, и разработать оптимальный зимний гидравлический режим работы теплосети ТЭЦ-2 и ТЭЦ-1. Проведенные натурные эксперименты позволили уточнить фактические параметры элементов теплосети ТЭЦ и ПНС и обеспечить адекватность математической модели реальным условиям функционирования системы теплоснабжения.

Многочисленные расчеты показали бесперспективность наладки теплосети г. Тюмени традиционными способами ввиду различного подчинения абонентов, слабости их дисциплины и подготовки в области теплоснабжения. Поэтому для г. Тюмени была разработана концепция многоступенчатого регулирования расхода теплоносителя на нескольких уровнях: у источника, на отводах от магистральных теплосетей, подводах к домам и т.д. Эта концепция является значительным шагом в развитии теории и практики теплоснабжения. Ее внедрение только на первых уровнях позволило добиться надежного распределения тепла между потребителями и локализовать нарушения настройки теплосети в границах одного отвода от магистрали (рис. 1) при нарушении правил использования тепла.

Применение многоуровневого регулирования способствует сокращению расхода теплоносителя и повышению надежности подачи тепла потребителям. Однако следует помнить, что установка дроссельных диафрагм обеспечивает требуемое распределение расходов только для расчетного режима. При подключении новых потребителей, естественно требуется дополнительная регулировка в зоне изменения нагрузки.

На основе большого объема расчетов разработаны гидравлические режимы теплосети, обеспечивающие оптимальные условия работы оборудования и значительное снижение потребляемой мощности сетевых насосов ТЭЦ-2 и ПНС.

В летние ремонтные кампании была проведена модернизация коммуникаций и оборудования, а на отводах от магистральной теплосети вокруг задвижек были установлены байпасы, позволяющие ограничивать и, в некоторой мере, регулировать расход теплоносителя на отводе.

Благодаря установке байпасов с дроссельными шайбами на отводах от магистральной теплосети Тюменскими тепловыми сетями был создан инструмент для ее настройки. Установленные на байпасах шайбы позволили распределить расходы теплоносителя между отдельными отводами от магистральной теплосети и подать на любой отвод заявленное количество тепла без ограничения.

Однако, в связи с нарушениями наладки внутри микрорайонов, подключенных к одному отводу, в отдельных домах, подъездах, квартирах и комнатах может ощущаться недостаток тепла, даже когда в соседних помещениях будет его избыток.

Проведенный совместными усилиями коллективов ТЭЦ-2, Тюменских тепловых сетей и НТЦ «Норд» большой объем натурных и расчетных исследований позволил выработать конкретные рекомендации, в результате внедрения только части которых были получены следующие ощутимые результаты:

1. Энергопотребление сетевыми насосами ТЭЦ-2 снижено на 2 МВт(рис. 2) за счет внедрения комплекса мероприятий по оптимизации гидравлического режима теплосети, приведения характеристик насосов в соответствии с требованиями теплосети и согласования требований теплосети с характеристиками оборудования.

2. Устранен кавитационный износ сетевых насосов. Увеличен срок службы рабочих колес насосов первого и второго подъемов ТЭЦ-2.

3. В отопительном сезоне существенно (приблизительно на 40%) снижены затраты электроэнергии на перекачку теплоносителя на повысительных насосных станциях. Потребление электроэнергии составили 57,3% по сравнению с тем же периодом предыдущего года.

4. 4.Экономический эффект за счет экономии электроэнергии на сетевых насосах ТЭЦ-2 составил4,032 млн. руб.; за счет сокращения затрат на ремонт - 46,3 тыс. руб. Затраты на разработку и внедрение мероприятий по ТЭЦ-2 окупились в течение двух месяцев.

5. Сокращен сверхнормативный расход теплоносителя на 700 т/ч поТЭЦ-2 и на 1300 т/ч по ТЭЦ-1.

6. Экономический эффект за счет снижения энергопотребления, износа насосов и задвижек только ПНС 3 и 5 магистральной сети г. Тюмени при внедрении рекомендаций составил 153 тыс. рублей.

7. Снижены теплопотери у потребителей за счет рационального распределения теплоносителя.

Социальным эффектом внедрения концепции многоступенчатого регулирования теплосети явилось увеличение надежности подачи тепла потребителям и возможность локализовать нарушения настройки теплосети в границах одного подключения к магистрали. В наиболее отдаленных районах, таких как Калининский и Затюменский, впервые гарантированный перепад давления между прямой и обратной магистралями превысил 12 м (при первоначальном 0 м), что обеспечивает надежное теплоснабжение абонентов. На рис. 1 представлены пьезометрические графики по теплосети до и после внедрения оптимальных режимов работы системы.

Наибольший эффект в снижении затрат и увеличении надежности теплоснабжения абонентов будет достигнут при дальнейшей наладке городских и внутриквартальных сетей на основе математического моделирования районов и внедрения оптимальных режимов работы теплопунктов и энергосберегающих технологий у потребителей тепла.

Выводы

Совместная работа коллективов ТЭЦ-2, Тюменских тепловых сетей и НТЦ «Норд» под руководством ОАО «Тюменьэнерго» позволила определить направления и резервы энергосбережения в системе централизованного водяного отопления г. Тюмени, использование которых без дополнительных затрат позволяет окупить их внедрение за один-три месяца (оптимальное разделение теплосетей ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, оптимизация гидравлического и теплового режимов, особый график включения насосов, доводка проточного тракта и срезка рабочих колес).

Реализованная в системе «ТЭЦ-ПНС-магистральная тепловая сеть» концепция многоступенчатого регулирования теплоносителя позволила добиться надежного распределения тепла между районами и локализовать в границах одного отвода от магистрали нарушения настройки теплосети.

3.В результате внедрения комплекса рекомендаций на предприятиях ОАО «Тюменьэнерго» получен значительный технический и экономический эффект и создана предпосылка для снижения темпов роста себестоимости тепловой энергии, что увеличивает конкурентоспособность системы централизованного теплоснабжения.

4.Для дальнейшего увеличения эффективности СЦТТ требуется проводить наладку гидравлического режима городских, внутриквартальных и домовых теплосетей на основе их математического моделирования с использованием реальных тепловых нагрузок. Необходимо, чтобы администрация г. Тюмени, соответствующие городские службы и, прежде всего, городские тепловые сети занялись этими работами.

Затраты на их выполнение быстро окупятся за счет снижения тепловых потерь, обусловленных нерациональным распределением теплоносителя на уровне «ЦТП-дом-квартира».

Размещено на Allbest.ru