Проблемы систем централизованного теплоснабжения РФ

Размещено на http://allbest.ru

ЗАО «Промышленное и гражданское строительство»

Проблемы систем централизованного теплоснабжения РФ

Барановская Марина Геннадьевна

специалист

Барановская Алена Эдуардовна

специалист

г. Чита, Россия

Проблемы систем централизованного теплоснабжения РФ вызваны системным кризисом в энергетике, отражающем финансовые проблемы страны начала 90-х годов XX в. Поскольку теплоснабжение это одна из наиболее затратных областей коммунального хозяйства, то обеспечение качественного и энергоэффективного теплоснабжения потребителей тепловой энергии является ее основной задачей.

В соответствии с современными (к примеру действующими нормами для Забайкальского края) СНиП температура воздуха в жилых помещениях в холодный период года должна составлять не менее 22 ^оС, в общественных и административно-бытовых помещениях при их использовании - как правило 18 ^єС вне зависимости от погодных и временных условий [1-3].

Однако, в настоящее время повсеместно наблюдается недогрев и перегрев потребителей тепла. Проблема ненормативного отпуска присуща практически всем городам России с централизованным теплоснабжением, и это связано с рядом факторов.

До начала 90-х годов XX в. и возникновения острого кризиса в экономике центральное качественное регулирование тепловой нагрузки в большинстве случаев позволяло обеспечивать потребителей теплом требуемых параметров и в необходимых количествах. В период экономического кризиса осуществление центрального качественного регулирования на теплоисточниках во многих городах практически прекратилось. гидравлический теплоснабжение температура вода

Почти все системы теплоснабжения страны стали работать со значительным недотопом (недогревом сетевой воды в подающей магистрали до нормативных величин), вызванным систематическими неплатежами за тепловую энергию, удорожанием топлива, отсутствием средств на модернизацию оборудования систем теплоснабжения [4].

Анализ потребления тепловой энергии потребителями города Читы Забайкальского края, оборудованными приборами учета тепловой энергии, показал значительное отклонение реального теплопотребления от расчетных значений. [5-9]

В работах [10-12] авторами приводятся результаты исследований ряда действующих систем теплоснабжения Центральной России. Работа системы теплоснабжения с недотопом привела к нарушению условий комфортности у потребителей: температура внутренних ограждений зданий при температуре наружного воздуха t_HB= -20 °С и ниже была отрицательной [10].

Подобная ситуация в системах теплоснабжения приводится авторами не только для г. Ульяновска, но и для систем теплоснабжения других городов, в частности, г. Иваново, г. Набережные Челны и г. Москвы [13-16].

Серьезные осложнения в работе магистральных теплопроводов связаны с изменением их гидравлического режима вследствие увеличения циркуляционного расхода сетевой воды и большими ее утечками в абонентских системах.[17] Наиболее ощутимо это проявляется в изменении пьезометрического графика системы теплоснабжения, снижении располагаемых перепадов давлений и ухудшении теплоснабжения удаленных потребителей. Которые зачастую переходят на альтернативные источники энергии. [18-25]

Кроме представленных выше, можно выделить следующие причины неоптимальной работы системы транспортировки, распределения и потребления тепловой энергии.

1. Разрегулировка абонентов друг относительно друга вследствие их разноудаленности от источника теплоснабжения. Конфигурация тепловой сети может иметь сложный вид, абоненты расположены на разных расстояниях от источников теплоснабжения. К примеру, не в самой большой системе теплоснабжения г. Читы запаздывание температурных откликов различных лучей теплосетей составляет от 1 до 8 часов [26].

2. Отсутствие комплексного учета воздействующих на эффективность теплоснабжения факторов при формировании графиков отпуска тепла от источников теплоснабжения. К таким факторам можно отнести погодные условия, суточное изменение нагрузки ГВС, потери тепла на участках тепловой сети, инерционное запаздывание теплоносителя, аккумулирующую способность зданий, техническое состояние теплосети, а также множество схем абонентских вводов и неоднородность у различных потребителей соотношения разных видов тепловой нагрузки.

3. Увеличение тепловой нагрузки. С каждым годом тепловые сети значительно расширяются, ведется строительство большого количества благоустроенных зданий. Увеличение же нагрузки не учтено в действующих графиках отпуска тепла от источников теплоснабжения. Во многих городах графики регулирования не пересчитывались еще с 90-х годов и необоснованно отклонялись от оптимальных значений [11].

4. Установка местных и индивидуальных средств автоматики. Потребители тепла самостоятельно устанавливают на вводах и перед отопительными приборами средства автоматического регулирования, что никак не учитывается на источниках теплоснабжения.

Результаты испытаний и расчетов [27-33] показывают экономическую целесообразность энергосбережения путем индивидуального автоматического регулирования отопительных приборов и оборудования абонентских вводов автоматическими узлами управления, но только для конкретного абонента, а не всей системы в целом.

Срок окупаемости капитальных затрат, включающих затраты на закупку оборудования, составляет 2-3 года. Небольшой срок окупаемости является положительным фактором стимулирования установки автоматических узлов управления индивидуальными потребителями.

Оснащение большинства абонентов регуляторами отопления приведет к естественному изменению расхода сетевой воды в соответствии с изменением температуры наружного воздуха, т.е. к количественному регулированию тепловой нагрузки.

Такое явление наблюдалось в 1980-е годы в ряде районов г. Москвы при оснащении абонентов отечественными приборами местного регулирования отопительной нагрузки. Полная автоматизация абонентских установок делает их определяющим звеном систем теплоснабжения, от которого зависят режимы работы теплоисточников и тепловых сетей, качество и энергетическая эффективность теплоснабжения.

Изменение расхода сетевой воды в абонентских системах должно сопровождаться адекватным изменением расхода сетевой воды на теплоисточниках, обеспечивающим сохранение расчетного гидравлического режима системы теплоснабжения. В наиболее экономичном режиме такое изменение осуществляется при использовании сетевых насосов с электродвигателями, оснащенными частотным регулированием числа оборотов [11].

5. В связи с большим разнообразием условий эксплуатации оборудования, режимов его работы, характер динамики изменений технического состояния элементов и контролируемых параметров является случайным. И поэтому, с учетом приведенных выше факторов требует оптимизации отпуска теплоты от ТЭЦ потребителям. [34-36]

В современной технической литературе приводятся различные способы решения рассматриваемой проблемы неоптимальной работы системы транспортировки, распределения и потребления тепловой энергии вследствие разветвленности и разной инерционности участков тепловых сетей, а также влияния различной степени автоматизации потребителей тепловой энергии и разнородности их тепловых нагрузок, целиком либо ее составных частей.

Предметом исследования в них является система транспортировки, распределения и потребления тепловой энергии.

По целям и задачам исследования их можно разделить на три группы: технические изменения системы транспортировки [16-25], распределения и потребления тепловой энергии, новые подходы к построению графиков центрального регулирования и программные методы оптимизации [34-39]. Фактическое внедрение данных методов сопряжено с множеством проблем и не нашло массового применения.

В результате можно сделать следующий вывод: к основным причинам неоптимальной работы современных систем транспортировки, распределения и потребления тепловой энергии России можно отнести разветвленность и разную инерционность участков тепловых сетей, а также влияние различной степени автоматизации потребителей тепловой энергии и разнородности их тепловых нагрузок, не учитываемые в графиках центрального регулирования. Решение этой проблемы невозможно без режимных методов и использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии [40-42].

Список литературы

1. Петин В.В. Современные технологии использования электрической энергии в системах централизованного теплоснабжения / В.В. Петин, А.Г. Батухтин, А.В. Калугин, П.Г. Сафронов. // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2010. - №4. - С. 32-38.

2. Калугин А.В. Применение технологии тепловых насосов для повышения эффективности методов оптимизации отпуска теплоты / А.В. Калугин, А.Г. Батухтин, С.Г. Батухтин. // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2011. № 1. - С. 201-203.

3. Батухтин А.Г. Моделирование современных систем централизованного теплоснабжения / А.Г. Батухтин, А.В. Калугин. // Вестник ИрГТУ, 2011. - Т. 55. -№8. - С. 84-91.

4. Шарапов В.И. Особенности теплоснабжения городов при дефиците топлива на электростанциях / В.И. Шарапов. // Электрические станции. - 1999. - № 10. - С. 63-66.

5. Батухтин А.Г. Применение оптимизационных моделей функционирования систем теплоснабжения для снижения себестоимости тепловой энергии и увеличения располагаемой мощности станции / А.Г. Батухтин, В.В. Маккавеев // Промышленная энергетика 2010. - №3. С. 7-8.

6. Батухтин А.Г. Методы повышения эффективности и увеличения располагаемой мощности систем централизованного теплоснабжения / А.Г. Батухтин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2010. - №1. - С. 189-192.

7. Батухтин А.Г. Методы повышения эффективности функционирования современных систем транспортировки, распределения и потребления тепловой энергии // А.Г. Батухтин, М.С. Басс, С.Г. Батухтин / Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2009. - №2. - С. 199-202.

8. Маккавеев В.В. О проблеме ненормативного отпуска теплоты потребителям / В.В. Маккавеев, С.А. Иванов, А.Г. Батухтин // Промышленная энергетика. - 2010. - № 7. - С. 12-14.

9. Батухтин А.Г. Анализ методов повышения эффективности систем централизованного теплоснабжения / А.Г. Батухтин, В.В. Пинигин, М.В. Кобылкин // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2012. №3-2. С. 45-51.

10. Куликов А.И. Проблемы эксплуатации зданий при систематических нарушениях теплоснабжения (недотопах) / А.И. Куликов. // Энергосбережение в городском хозяйстве: материалы Второй Рос. научн.-техн. конф. - Ульяновск: УлГТУ. 2000. - С. 49-51.

11. Шарапов В.И. Регулирование нагрузки систем теплоснабжения / В.И.Шарапов, П.В. Ротов. // - Москва: Новости теплоснабжения, 2007. - 164 с.: ил.

12. Шарапов В.И. Особенности теплоснабжения городов при дефиците топлива на электростанциях / В.И. Шарапов. // Электрические станции. - 1999. - № 10. - С. 63-66.

13. Иванов С.А. Повышение эффективности работы ТЭЦ: оптимизация отпуска теплоты потребителю: монография / С.А. Иванов, А.Г. Батухтин, О.Е. Куприянов. - Новосибирск: Наука, 2008. - 80 с.

14. Маккавеев В.В. Оптимизация отпуска теплоты при качественно-количественном регулировании открытых системах теплоснабжения: монография / В.В. Маккавеев, О.Е. Куприянов, А.Г. Батухтин. - Чита: ЧитГУ, 2009. - 132 с.

15. Батухтин А.Г. Особенности моделирования современных систем централизованного теплоснабжения: монография / А.Г. Батухтин. - Чита: ЗабГУ, 2012. - 128 с.

16. Батухтин А.Г. Разработка критериев и методов совершенствования систем централизованного теплоснабжения функционирующих в условиях резкоконтинентального климата: монография / А.Г. Батухтин. - Чита: ЗабГУ, 2013. - 216 с.

17. Басс М.С. Проблемы нормирования тепловых потерь в тепловых сетях на примере г. Чита / М.С. Басс, А.Г. Батухтин // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2009. - №4. - С. 177-183.

18. Сафронов П.Г. Использование теплового насоса в тепловых схемах тепловых электростанций / П.Г. Сафронов, А.Г. Батухтин, С.А. Иванов // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2009. - №2. - С. 202-204.

19. Батухтин А.Г. Обеззараживание воды в системах централизованного теплоснабжения / А.Г. Батухтин, В.В. Петин, И.Ф. Суворов // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2010. - №1. - С. 209-212.

20. Батухтин А.Г. Использование тепловых насосов для повышения тепловой мощности и эффективности существующих систем централизованного теплоснабжения / А.Г. Батухтин // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2010. - №2. - С. 28-33.

21. Петин В.В. Современные технологии использования электрической энергии в системах централизованного теплоснабжения / В.В. Петин, А.Г. Батухтин, А.В. Калугин, П.Г. Сафронов // Научно-технические ведомости СпбГПУ. - Санкт Петербург: пб. - 2010. - № 4. - С. 32-38.

22. Батухтин А.Г. Особенности моделирования работы в течение суток установок гелионагрева абонентских вводов потребителей тепловой энергии / А.Г. Батухтин // Научно-технические ведомости СпбГПУ. - 2010. - № 4. - С. 50-58.

23. Батухтин А.Г. Современные методы повышения эффективности совместной работы установок гелиоотопления и систем централизованного теплоснабжения / А.Г. Батухтин, С.Г. Батухтин // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2009. - №3. - С. 48-53.

24. Петин В.В. Комплексное использование инновационных методов обработки воды в системе "ТЭЦ-потребитель" / В.В. Петин, А.Г. Батухтин, Ю.В. Дорфман // Научно-технические ведомости СпбГПУ. - 2011. -№1. - С. 63-69.

25. Батухтин А.Г. Современные способы модернизации существующих систем теплоснабжения / А.Г. Батухтин, М.В. Кобылкин, А.В. Миткус, В.В. Петин // Международный научно-исследовательский журнал. - 2013. №7 (14) Часть 2 С.- 40-45.

26. Иванов С.А. Оптимизация отпуска теплоты от источника теплоснабжения с учетом функционирования тепловых сетей и потребителей тепловой энергии как один из методов энергосбережения / С.А. Иванов, А.Г. Батухтин, В.В. Маккавеев // Вестник Забайкальского центра РАЕН. - 2008. - №1. - С. 80-83.

27. Батухтин А.Г. Автоматизированная система регулирования расхода теплоносителя для теплоснабжения групп потребителей / А.Г. Батухтин, М.В. Кобылкин // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2013. №2. С. 68-72.

28. Басс М.С. Методические вопросы оценки эффективности систем централизованного теплоснабжения / М.С. Басс, А.Г. Батухтин, С.А. Требунских // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2013. №2. С. 80-84.

29. Горячих Н.В. Использование факторного анализа для оптимизации режимов работы систем теплоснабжения / Н.В. Горячих, А.Г. Батухтин // Промышленная энергетика. - 2013. - № 9. С. 26-30.

30. Батухтин А.Г. Повышение эффективности современных систем теплоснабжения / А.Г. Батухтин, С.А. Иванов, М.В. Кобылкин, А.В. Миткус // Вестник Забайкальского государственного университета. - Чита: ЗабГУ. - 2013. - №9(100). С.112-120.

31. Иванов С.А. Метод повышения электрической мощности турбин / С.А. Иванов, А.Г. Батухтин, Н.В. Горячих // Промышленная энергетика. - 2009. - № 12. - С. 13-15.

32. Иванов С.А. Оптимизация систем централизованного теплоснабжения / С.А. Иванов, А.Г. Батухтин, Н.В. Горячих // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности т. 14, №3. Санкт-Петербург - Чита. 2009. - С. 102 - 104.

33. Горячих Н.В. Некоторые методы повышения маневренности ТЭЦ / Н.В. Горячих, А.Г. Батухтин, С.А. Иванов // Теплоэнергетика. - 2010. - №10. - С. 69-73.

34. Батухтин А.Г. Особенности математических моделей современных теплопотребляющих установок в системах централизованного теплоснабжения / А.Г. Батухтин // Научно-технические ведомости СпбГПУ. - 2011. - № 1. - С. 250-255.

35. Батухтин А.Г. Особенности диспетчеризации современных систем теплоснабжения / А.Г. Батухтин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2011. - №1. - С. 198-201.

36. Иванов С.А. Методика расчета параметров потребителя при качественно-количественном регулировании в открытых системах централизованного теплоснабжения / С.А. Иванов, А.Г. Батухтин, В.В. Маккавеев // Промышленная энергетика. - 2008. - № 4. - С. 13-15.

37. Иванов С.А. Расчет суточного графика отпуска теплоты от источника теплоснабжения при качественно-количественном регулировании в открытых системах централизованного теплоснабжения / С.А. Иванов, А.Г. Батухтин, В.В. Маккавеев // Промышленная энергетика. - 2008. - № 5. - С. 32-34.

38. Маккавеев В.В. Практическое применение некоторых методик оптимизации режимов отпуска теплоты / В.В. Маккавеев, О.Е. Куприянов, А.Г. Батухтин // Промышленная энергетика. - 2008. - № 10. - С. 23-27.

39. Маккавеев В.В. Математическая модель ряда абонентских вводов закрытых систем теплоснабжения / В.В. Маккавеев, А.Г. Батухтин // Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2009. - №3. - С. 200 - 207.

40. Сафронов П.Г. Способ увеличения экономичности основного оборудования ТЭЦ / П.Г. Сафронов, С.А. Иванов, А.Г. Батухтин, И.Ю. Батухтина // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2010. - №1. - С. 175-178.

41. А.Г. Батухтин. Оптимизация отпуска теплоты от ТЭЦ на основе математического моделирования с учетом функционирования различных типов потребителей: Автореф. дис. канд. техн. наук. Улан - Удэ.: ВСГТУ, 2005 - 16 с.

42. Батухтин А.Г. Тепловые насосы для догрева сетевой воды / А.Г. Батухтин // Международный научно-исследовательский журнал. - 2014. №5-1 (24) С.- 50-51.

Аннотация

Проблемы систем централизованного теплоснабжения РФ. Барановская Марина Геннадьевна, специалист ЗАО «Промышленное и гражданское строительство», г. Чита, Россия. Барановская Алена Эдуардовна, специалист ЗАО «Промышленное и гражданское строительство», г. Чита, Россия

В статье рассмотрены существующие проблемы систем централизованного теплоснабжения РФ. Представлен обзор их современного состояния. Приведен ряд малозатратных подходов к их решению.

Ключевые слова: централизованное теплоснабжение, эффективность, перерасход топлива, регулирование, потребители тепловой энергии

Размещено на Allbest.ru