Диссертация (Научно-техническое обоснование бивалентного теплоснабжения с использованием энергетической утилизации органосодержащих отходов), страница 3

Приложение Б, п 5) схемы теплоснабженияподлежатежегоднойактуализации.Предполагается,что проведениеактуализации позволяет оперативно вносить изменения в концепции развитиясистем теплоснабжения и делает мероприятия, предусмотренные схемой, болеереалистичными и своевременными.В ходе разработки схем теплоснабжения, проектировщики сталкиваютсякак с типовымизадачамипо повышениюэффективностиработысистем,так и с уникальными задачами, характерными для данного конкретного поселения.К типовымзадачамподключениеновыхможноотнестипотребителей,вопросыпереходперекладкина закрытуюветхихсетей,системуГВС.К уникальным задачам, прежде всего, относится распределение нагрузки междуисточниками, работающими на одну сеть, с учетом необходимых реконструкцийи технико-экономических показателей как источников в отдельности, так и всехСЦТ поселения.В последнеевремяпоявилисьисследования,связанныес решениемкруга вопросов, возникающих при разработке схем теплоснабжения в современнойпостановке.

Так, рассматриваются вопросы оптимального распределения тепловойнагрузки между ТЭЦ и котельными [46, 54, 84], обсуждаются пути оптимизациизон действия источников тепловой энергии [49, 63], решаются вопросы оценкиэффективностивнедренияэнергосберегающихмероприятий [88]и т. п.При централизованном теплоснабжении значительного числа потребителейвозникают вопросы об области применения того или иного вида теплоснабженияна базе рассматриваемого источника и о выборе показателей эффективности,определяющих централизацию теплоснабжения на всей территории города. В [49]16в качестве такого показателя предложена проверка на увеличение совокупныхзатрат в зоне действия источника теплоснабжения.Однойизчасторешаемыхзадачявляетсярассмотрениевопросаоб увеличении, либо сокращении зоны действия источника теплоснабжения (Рис.1.2 а и б).а)б)Рис.

1.2. Задачи оптимизации зоны действия источника тепловойэнергии. а – расширение зоны действия, б – уменьшение зоны действияисточника [49]Задачи расширения зоны действия зачастую решаются в связи с появлениемновых потребителей на границе существующей зоны. Задачи сокращения зоныдействия связаны с высокой неоднородностью тепловой нагрузки, переходом рядапотребителейна индивидуальныеисточники,сильнымразличиемв гидравлических режимах работы тепловых сетей в разных областях зоныдействия.Однако,актуальнаяи понятнаяофициальнаяметодика по решениютиповых задач развития систем теплоснабжения, как и собственно переченьтаких задач, на текущий момент отсутствует.

Для начала стоит задача созданияперечня типовых проблем систем централизованного теплоснабжения на основеанализа утвержденныхсхемтеплоснабжения,разработка методики (или справочника типовыхпроектныха такжерешений)по определению оптимального решения типовых задач теплоснабжения. Такая17задача можетбытьрешена на основеанализа ужеразработанныхсистемтеплоснабжения.Энергетической стратегией Российской Федерации на период до 2030 годапредполагается создание условий для расширения производства электрическойи тепловой энергии на основе возобновляемых источников энергии (НиВИЭи местныхвидов топлива).Системамцентрализованноготеплоснабжения,работающим исключительно на возобновляемых источниках энергии посвященымногие публикации [14, 29, 54, 80 и др.]. Существуют обзоры конструкцийтепловых насосов [21, 75] и установок с их использованием [14, 34, 41]. Вопросыэффективного сочетания традиционных источников теплоты и тепловых насосовподробнорассматривалиА.

И. Андрющенко [5,7],Л. А. Огуречников [46],Ю. В. Пустовалов [86], П. В. Ротов [59], Е. И. Янтовский [85, 86] и многие другиеавторы. Среди работ последнего времени следует указать [59].В [59]предложенаинтеграциятепловыхнасосовв ЦТПсистемтеплоснабжения. Данный подход позволяет реализовать отказ от нижней срезкитемпературного графика и использовать тепловой потенциал обратной сетевойводыв переходныйпериод.Принципиальнаясхематепловогопунктас использованием ТНУ для закрытой системы теплоснабжения приведена на Рис.1.3.18Рис 1.3. Принципиальная схема теплового пункта закрытой системытеплоснабжения с использованием ТНУ по [59]1 – теплоисточник; 2, 3 – подающий и обратный трубопроводы тепловойсети; 4 – тепловой пункт; 5 – трубопроводы систем отопления; 6 – трубопроводгорячего водоснабжения; 7 – тепловой насос (ТН); 8, 9 – конденсатор и испарительТН; 10 – трубопровод холодной воды; 11 – подогреватель нижней ступени.При отказе от нижней срезки температурного графика в период стояниятемператур наружного воздуха в интервале от температуры точки изломадо окончания отопительного периода посредством ТНУ производится догрев ГВСдо нормативных температур.

Согласно [59], применение данного схемногорешения позволит избавится от перетопов и тепловых потерь, возникающихв системе теплоснабжения при применении нижней срезки.Энергетическому использованию местных топлив и отходов посвященыисследования В. В. Померанцева [57], Ю. А. Рундыгина и К. А.

Григорьева [60],Р. Ш. Загрутдинова [24],В. М. Зайченко [13],Г. В. Ильиных [31],Г. А. Рябова [62], В. В. Сергеева [65], Н. Ф. Тимербаева [76], А. Н. Тугова [78]и многих других.На этом фоне вопросы использования местных топлив в СЦТ не выходятобычно за рамки автономных котельных [13, 60]. Аналогичные комплексные19исследования для бивалентных СЦТ, насколько нам известно, до сих поротсутствуют.Решение данной задачи требует совершенствования научно-методических основпроектированиявчасти гибкого учёта динамики развитиярегионов,оценки ресурсной базы НиВИЭ и местных видов топлива, что обуславливаетинтерес к бивалентным систем теплоснабжения как варианта эффективного путиразвития существующих СЦТ.1.2.РасчётВопросы расчёта эффективности систем теплоснабженияпараметров зоныэффективного теплоснабжения.Попыткианалитического определения эффективной зоны теплоснабжения источникапредпринималиськритерийс 30-х годов.для нахожденияВ 1938 годуоптимальногоЕ.

Я. СоколоврадиусасформулировалтеплоснабженияТЭЦ.Оптимальный радиус теплоснабжения предлагалось определять из условияминимума выражения для «удельных стоимостей сооружения тепловых сетейи источника» [71]:S = A + Z → min ,(1.2)где: где A – удельная стоимость сооружения тепловой сети, руб./Гкал/ч;Z – удельная стоимость сооружения котельной (ТЭЦ), руб./Гкал/ч.ТакжеЕ. Я. Соколовымбыли предложенызависимости удельныхстоимостей сооружения тепловой сети и котельной:105 R 0.48 B 0.26 sA = 0,62 0,19 0,38 ,qF Н ∆τ(1.3)a 30 ⋅106 φZ=+ 2,3R ⋅ qF(1.4)где R – радиус действия тепловой сети (длина главной тепловой магистрали самогопротяженного вывода от источника), км; B – среднее число абонентов на 1 км2;s – удельная стоимость материальной характеристики тепловой сети, руб./м2;qF – теплоплотностьрайона,Гкал/ч·км2;H – потерянапорана трение20при транспорте теплоносителя по главной тепловой магистрали, м вод.

ст.;∆τ – расчетный перепад температур теплоносителя в тепловой сети, ОC;a – постояннаяϕ – поправочныйчастьудельнойкоэффициент,начальнойзависящийстоимости ТЭЦ,от постояннойруб./МВт;частирасходовна сооружение ТЭЦ.Путем дифференцирования приведенных зависимостей 1.3, 1.4 по Rи определенияэкстремальныхточек [50]аналитическоевыражениедля оптимального радиуса теплоснабжения принимает вид:Rопт = (140 / S 0.4 ) ⋅ ϕ 0.4 ⋅ ( B −0.1 ) ⋅ (∆τ / П )0,15 ,(1.5)Основываясь на экономическом аспекте теплоснабжения, Е.

Я. Соколовымбылапредложенаследующаязависимостьдля определенияпредельного радиуса действия тепловых сетей от источника централизованноготеплоснабжения:RпредгдеRпред – предельныйp – разница себестоимости тепла,котельныхабонентов, ( р − С) = 1,2 ⋅ К 2,5радиус действия,(1.6)тепловойвыработанного на ТЭЦруб./Гкал;C – переменнаясети,км;и в индивидуальныхчастьудельныхэксплуатационных расходов на транспорт тепла, руб./Гкал; K – постоянная частьудельных эксплуатационных расходов на транспорт тепла при радиусе действиятепловой сети, равном 1 км, руб./Гкал·кмОднако, данные эмпирические зависимости характерны для экономическоймодели СССР 1930-х и не могут быть применены в настоящее время безизменений.

За прошедшее время изменилась экономическая модель работы системтеплоснабжения, произошли изменения в отношении постоянных и переменныхиздержек, также изменилось отношение стоимости материалов (источники,тепловые сети) к стоимости топлива, ввиду развития теплоэнергетическихтехнологий сократился удельный расход топлива на выработку тепловой энергии.Тем не менее, общий принцип построения расчетов – сравнение стоимости21тепловой энергии от автономного источника теплоснабжения и источникакомбинированнойвыработкитепловойи электрическойэнергии – ТЭЦ,используется и в современных расчетах.В 2014 году была опубликована методика расчета радиуса эффективноготеплоснабжения [51]. Данная методика позволяет определять параметры зоныэффективного теплоснабжения для существующих ТЭЦ и котельных.

С помощьюданного метода решаются три типа задач, связанных с развитием системцентрализованного теплоснабжения:• Сравнениефактическисложившегосярадиусатеплоснабженияс радиусом эффективного теплоснабжения;• Определение возможности расширения существующей зоны действияисточника тепловой энергии в зону перспективного строительства;• Оценка последствий перераспределения тепловой нагрузки междуисточниками с пересекающимися зонами действия.В общем случае расчет эффективного радиуса теплоснабжения включаетв себя следующие виды задач:• Сбор исходных данных для расчета;• Определение прогнозных тепловых нагрузок территории, для которойпроисходит расчет;• Определениерасстоянияот точки подключенияк существующейтепловой сети до нового потребителя;• Гидравлический расчет системы теплоснабжения с целью определенияхарактеристик вновь строящихся тепловых сетей, а также выявлениенеобходимости перекладки существующихтепловыхсетейс увеличением диаметра;• Составление перспективных балансов производства тепловой энергии,потреблениятоплива,Для источников комбинированнойводыи электроэнергии.выработкитепловой22и электрическойэнергиисоставляетсябалансвыработкиэлектроэнергии;• Определениесовокупныхзатратдля различныхвариантов теплоснабжения перспективного потребителя;• Сравнение совокупных затрат для разных вариантов.Расчет проводится методом последовательных приближений.