16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/teploenergetika/42/514390.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 03 (42) июнь 2019 года

Новые системы теплоснабжения с 50‑летним ресурсом, закрытым водоразбором и сокращённым диаметром сетей

Оборудование и технологии Владимир ШЛАПАКОВ, инженер-теплоэнергетик

На сегодня все проекты систем теплоснабжения разрабатываются на ресурс работы в 25 лет независимо от внешних условий эксплуатации (расположение грунтовых вод, наличие блуждающих токов, качества исходной воды и т. д.).

Для обеспечения этого срока разработаны соответствующие директивные указания по проектированию, эксплуатации и ремонту отдельных узлов систем теплоснабжения, позволяющие надежно отработать обозначенный ресурс.

Фактический ресурс этих схем в Санкт-Петербурге и других городах часто составляет 17‑20 лет и является проблемой для коммунального хозяйства. Причиной такого положения может быть только отсутствие системной работы по выполнению упомянутых требований. Особенно отсутствие должной диагностики, анализа повреждений и оперативного устранения причин, порождающих преждевременный износ трубопроводов и оборудования.
В странах с ответственным отношением к вопросам надежности и экономии уже давно реализован ресурс работы систем теплоснабжения в 50 лет. В России же ни на уровне администраций городов, ни в организациях, непосредственно занимающихся эксплуатацией и обслуживанием этих систем, так вопрос не ставится: предусматривается, что все должна отрегулировать «наша демократия» в виде несуществующего рынка.

Собственники систем теплоснабжения не принимают во внимание такие факты, как:

1. Появление нового оборудования и новых технических решений, дающее возможность создавать новые системы теплоснабжения качественно другого уровня;

2. Отсутствие комплексного проектирования систем теплоснабжения – источник проектирует один институт, тепломагистрали – другой, распределительные теплосети – третий, домовые тепловые пункты и отопительные системы – четвертый;

3. Необоснованно завышенная металлоемкость магистральных сетей, так как удельные гидравлические потери, по данным схем теНа плоснабжения, в основном принимаются на уровне 1‑4 мм / м при рекомендованных до 8 мм на магистралях и до 30 мм / м на ответвлениях;

4. Расход сетевой воды для выбора диаметра в основном принимается при условии регулирования по «отопительной нагрузке» вместо рекомендации делать это по «совмещенной нагрузке»;

5. Диаметры теплосетей выбираются по условию качественного регулирования, что требует постоянства расхода сетевой воды, рассчитанного по максимальной нагрузке, на весь отопительный сезон, независимо от температуры наружного воздуха.

Необходимо учитывать, что, когда придет осознание кричащей на сегодня необходимости перевода базовой нагрузки всех существующих котельных на комбинированную выработку тепла (а не очередное заблуждение с «альтернативной котельной»), предлагаемая система должна вписываться в комбинированную систему теплоснабжения.

В связи с тем что в Санкт-Петербурге генпроектировщиком является не профильный институт «Газпром промгаз» и экспертиза схемы проводится под руководством работников Минэнерго без соответствующего базового образования, схема теплоснабжения города и периодическая ее актуализация разрабатываются без получения энергетического эффекта, а часто даже наоборот.

Ниже, в качестве примера, приводятся основные технические решения и требования одного из вариантов системы теплоснабжения, обеспечивающей ресурс работы всех систем на протяжении 50 лет.


Концепция

Предлагаемая схема теплоснабжения состоит не из источников и тепловых сетей (как это принято сейчас), а из отдельных систем теплоснабжения, иногда соединенных перемычками, работающими только в аварийной ситуации. Поэтому достаточно разработать типовые решения для одной системы и применить их для каждой системы схемы теплоснабжения.

Далее рассматривается один из вариантов системы теплоснабжения, когда в качестве источника пиковой мощности переводятся существующие или строятся новые квартальные, домовые или крышные котельные. Эта же схема остается без изменения, когда руководство страны осознает необходимость покрытия базовой нагрузки котельных от теплофикационных отборов новых или действующих ТЭЦ.

Концептуальные основы предлагаемой схемы таковы:

1. Увеличить срок службы системы теплоснабжения до 50 лет путем:

а) выполнения квартальных тепловых сетей из полиэтиленовых материалов;

б) за счет ввода антикоррозионных присадок в закрытый контур магистральных теплосетей;

2. Сократить в три раза расход теплоносителя в магистральных тепловых сетях за счет:

а) оптимальных перепадов давления;

б) оптимальных температурных графиков на источниках.

3. Обеспечить аварийный отпуск тепла при аварийном отключении магистральных сетей.


Принципы

В контуре базового источника тепла нагрев магистральной сетевой воды для передачи базовой мощности осуществляется: до 115° С в теплофикационных отборах; до 150° С в противодавленческой турбине или из производственного отбора при его наличии, либо после устройства его из системы регенерации.

В контуре магистральных тепловых сетей магистральные сети выбираются только для передачи базовой нагрузки в объеме около 50 %. Соответственно, расход сетевой воды будет также составлять 50 %. Передача этого количества тепла осуществляется по принятой расчетной температуре в прямом сетевом трубопроводе 150° С.

В связи с тем что уменьшенный в два раза расход обратки магистральной сети нагревает холодную воду с температурой 5‑10° С, происходит ее расхолаживание в среднесуточном периоде до 30° С.

В результате отпуск тепла происходит по графику 150 / 30° С. Соответственно, при расчете необходимого расхода принимается перепад в 120° С, что еще сокращает вышеуказанный 50‑процентный расход до 30 %. В результате общий расход в магистрали требуется в три раза меньше. Соответственно, диаметр трубопроводов тепломагистралей выбирается в два раза меньшим.

В контуре отопления на базовом источнике (ТЭЦ, зона I) подогревателями турбин 3, 4, 4а сетевая вода нагревается до 150° С. После базового источника она транзитом перекачивается до пиковой районной тепловой станции (ПРТС). При большом удаления ПРТС от ТЭЦ на транзитной магистрали могут устанавливаться промежуточные подкачивающие насосы (8).

Сетевыми насосами (11) создается расчетное давление на выходе из ПРТС.

При графике работы квартальных теплосетей 95 / 70 с насосами (14) создается дополнительная циркуляция сетевой воды в квартальных сетях. Обратная сетевая вода после потребителя возвращается на ПРТС с температурой 70°С и поступает на подогреватель горячей воды первой ступени, где охлаждается до температуры, на 10‑15° С выше нагреваемой холодной воды. Охлажденная таким образом сетевая вода с температурой (зимой) 30° С возвращается на теплофикационную установку турбин.

На контуре водоснабжения горячей водой холодная вода из городского водопровода для частичного нагрева подается на подогреватель ГВС (12), затем на подогреватель ГВС (13) для нагрева до 65° С.

Рис. 1. Предлагаемая схема теплоснабжения мощностью 100 Гкал-ч. Вариант 1



Вариант 2



После ПРТС по трубопроводам в полиэтиленовом исполнении горячая вода поступает потребителю на горячий водоразбор.

Аккумулирование мощности для покрытия суточной неравномерности горячего водоразбора осуществляется:

1. По теплу – за счет выбора теплообменников ГВС первой и второй производительности для максимального водоразбора. Это позволяет в часы максимального водоразбора увеличить отбор тепла на ГВС выше среднего. Снижение температуры на отопление в этот период за счет аккумулирующей способности системы теплоснабжения и отапливаемых помещений не сказывается на комфорте потребителя. При температурах наружного воздуха выше расчетной температура в прямом магистральном трубопроводе может регулироваться по повышенному графику.

2. По обеспечению и аккумулированию сырой воды в схеме теплоснабжения должен рассчитывается необходимый объем сырой воды для ее подготовки на нужды горячего водоснабжения, а на основании выбранных решений в каждой системе теплоснабжения на генплане города должен указываться объект, где эта вода подается потребителю.

При разработке генеральной схемы водоснабжения как для новых, так и для существующих систем теплоснабжения данные схемы теплоснабжения должны быть исходным материалом для ее создания.
В целях выполнения закона РФ о закрытии горячего водоснабжения для всех потребителей к 2020 г. должна быть выполнена корректировка схемы водоснабжения. Поэтому при внедрении ПРТС и отражении их в схеме теплоснабжения работа по обеспечению и аккумулированию водопроводной водой ПРТС не будет дополнительной нагрузкой, а, наоборот, резко сократит расходы на комплексные мероприятия по закрытию горячего водоразбора на индивидуальных тепловых пунктах (ИТП).

В случае одиночных переходов на систему с ПРТС необходимо в объеме проекта выполнить поверочный расчет водоснабжения этих потребителей и учесть необходимые затраты в сопоставлении с закрытием водоразбора у потребителей этой системы теплоснабжения. Нередко расход городской водопроводной воды в жилых районах закладывается с учетом расхода на горячее водоснабжение.


Преимущества схемы

К преимуществам предлагаемой схемы можно отнести:

• ресурс безаварийной работы в течение 50 лет;

• сокращение расхода воды и, соответственно, диаметров и металлоемкости магистральных тепловых сетей (не менее чем в два раза);

• магистральные теплосети работают в закрытом режиме с антикоррозийными ингибиторами;

• квартальные теплосети переводятся на температурный график 95 / 70 и выполняются из полиэтиленовых трубопроводов с ресурсом безаварийной работы в 50 лет;

• исключаются деаэраторы и химводоочистка для подготовки сырой воды на нужды ГВС;

• исключаются перетопы в переходные периоды отопительного сезона;

• исключается необходимость плановых перерывов в работе систем горячего водоснабжения в межотопительный период;

• для закрытия водоразбора исключается необходимость в ИТП;

• появляется централизованная защита домов от возможного превышения давления на источниках;

• работа пиковых водогрейных котлов осуществляется с температурой на выходе не выше 95° С, что существенно смягчает требования к качеству воды и не требует регистрации котлов в котлонадзоре;

• этапность ввода, которая сокращает замораживание капиталовложений в источник тепла на период строительства. До 50 % тепловых нагрузок застраиваемой территории могут обеспечиваться котлами ПРТС, которые строятся в первую очередь, а после ввода в работу базового источника переводятся в пиковый режим;

• в два раза увеличивается надежность всей системы теплоснабжения. В случае останова тепломагистрали базового или пикового источника как минимум 50 % теплоснабжения обеспечивается теплом при максимально расчетной температуре.


Этап за этапом

Этапность при осуществлении указанных концепций реализуется следующим образом.

При проектировании систем теплоснабжения для застройки новых территорий на первом этапе пиковая мощность размещается в максимальной близости к потребителям: в одном здании размещаются пиковые котлы, подогреватели базовой нагрузки, подогреватели горячего водоснабжения, выполняется подвод городской водопроводной воды. На втором этапе источник базовой мощности, вырабатываемой комбинированным способом, может размещаться на территориях не в зоне застройки жилых микрорайонов, на относительно удаленном расстоянии. Такое расположение позволяет максимально исключить влияние выбросов от источников на человека.

При реконструкции существующих систем теплоснабжения с котельными работа ведется следующим образом:

• первый этап: на территории котельной вместо существующих котлов или на свободном месте строится генерирующая базовая мощность;

• второй этап: в кварталах строятся здания будущей ПРТС и подогреватели сетевой воды и горячего водоснабжения, контур горячего водоснабжения, выполняется подводящий водопровод холодной воды;

• третий этап: квартальные сети отопления переводятся на работу по графику 95 / 70. При необходимости увеличиваются диаметры трубопроводов с одновременной заменой на полиэтилен;

• четвертый этап: организация отдельного контура горячего водоснабжения в случае его отсутствия;

• пятый этап: в каждом здании ПРТС монтируются пиковые котлы.

В случае если имеется только резервная теплофикационная мощность на ТЭЦ, на первом этапе в тепловой схеме ТЭЦ выделяется контур подготовки базовой нагрузки либо на ответвлениях одной из существующих магистралей монтируются узлы разделения температурных графиков. Дальнейшие этапы соответствуют предыдущему варианту.

Отправить на Email

Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.