CC BY
8УДК 620.9
А.В. Белов, В.М. Мельников
АНАЛИЗ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЗОНЫ
В статье рассматриваются результаты энергетического обследования системы теплоснабжения промышленной зоны в особых климатических условиях. Рассмотрены объекты тепловой сети и численные значения и структура потребления, сделаны выводы и поставлены задачи дальнейшего исследования.
Ключевые слова: энергетическое обследование, анализ тепловых нагрузок, структура и соответствие нормативным данным, выводы и задачи.
Теплоснабжение объектов ЛПДС (линейная производственно-диспетчерская станция) как промышленной зоны в особых климатических условиях осуществляется стандартным комплексом систем теплоснабжения. При этом принимаются во внимание как естественные природные факторы (расчётная температура на отопление -46 0С, вечномерзлые грунты, надземная прокладка теплосети, сильный ветер зимой), так техногенные условия. Это большая разветвлённость сетей, разнородная отопительная и вентиляционная нагрузка, наличие технологических трубопроводов, которые необходимо предохранять от замерзания. Совокупность вышеуказанных факторов плюс непрерывное развитие инфраструктуры и, как следствие, увеличение нагрузки потребителей снижает гидравлическую и тепловую устойчивость системы.
Поэтому энергетическое обследование всех звеньев системы теплоснабжения является необходимым мероприятием по анализу отчётных данных, необходимым расчётам и инструментальным замерам узловых элементов и сооружений [1, с. 27].
Источниками тепловой энергии являются котлы типа ТТ-100 в количестве 4-х ед. мощностью 1,0 МВт, суммарная мощность 4,0 МВт. Температурный график тепловой сети - 95/70 °С. Система теплоснабжения - двухтрубная. Теплота используется на нужды отопления, вентиляции, обогрев резервуаров противопожарного запаса воды и пенораствора, технологических трубопроводов. Годовой расход тепла за отчётный период составил 4881 Гкал. Структура потребления показана на рис. 1.
Горячее Обогрев
водоснабже- резервуаров
52%
Рис. 1. Структура потребленной тепловой энергии
Котельно-печное топливо на ЛПДС нефть. Резервное топливо - дизельное топливо. Для хранения топлива на ЛПДС имеется горизонтальные наземные резервуары емкостью 17 м3. Резервуары теплоизолированы и к ним подведена теплосеть, так как топливо и топливопроводы в зимний период должны подогреваться. Выработка тепловой энергии котельной составила по отчетным данным 5330 Гкал, при этом удельный расход условного топлива составил 183,9 кг у.т./Гкал.
Значительная часть тепловой энергии котельно-печного топлива расходуется на отопление и вентиляцию - 67,85%. Потери при генерации теплоты и в теплосетях составляют 21,09%, затраты теплоты на обогрев резервуаров - 11,06%, см. рис. 2.
© Белов А.В., Мельников В.М., 2017.
Трубопроводы тепловой сети промышленной зоны классифицированы также и по году прокладки.
Существует паспорт тепловых сетей, в котором указаны годы прокладки 1990, 2010, 2011, 2013.
Затраты теплоты на восполнение утечек сетевой воды 0.74%
Рис. 2. Баланс расхода тепловой энергии
Определены средние за отопительный период нормативные часовые теплопотери трубопроводами на отопление:
О подз = q • L • р • 10-6, (1)
где Q подз - средние за отопительный период часовые потери трубопроводами на отопление, Гкал/ч;
q - удельные нормативные теплопотери теплопроводами, ккал/(м^ч), прини-маются в зависимости от средней температуры сетевой воды, числа и диаметра теплопроводов [2], [3];
Ь - длина теплопроводов, м;
в - коэффициент, учитывающий местные потери теплоты через арматуру, компенсаторы, опоры;
Расчеты показали, что предельно допустимые потери теплоты через изоляцию теплопроводов отопления на погодные условия 2015 г. составили 1,089 Гкал.
Таким образом, суммарные тепловые потери при эксплуатации теплопроводов составляют:
- через тепловую изоляцию сетей отопления - 1089,119 Гкал;
- с утечками теплоносителя - 39,622 Гкал.
Неизбежные допустимые потери тепловой энергии по погодным условиям 2015 г. за отопительный сезон оценены в размере 1128,741 Гкал/год.
На объекте промышленной зоны ведется обогрев резервуаров топливной нефти, резервуаров пено-раствора, резервуаров запаса воды. Обогрев резервуаров организован за счет прокладки теплопроводов тепловой сети от котельной внутри объема среды в резервуаре.
Снаружи резервуары покрыты тепловой изоляцией толщиной 50 мм из минеральной ваты с коэффициентом теплопроводности 0,065 Вт/(м К). Температура внутри резервуара пенораствора составляет в среднем за отопительный период +38 °С, противопожарного запаса воды + 36°С, температура внутри резервуара нефти +420С.
Структура нормативного теплопотребления показана на рисунке 3.
С целью исследования эффективности использования тепловой энергии в системах отопления выполнены измерения температуры внутри помещений отапливаемых зданий. Измерения проводились в соответствии с разработанным температурным графиком для параметров теплоносителя отопления 95-70 0С, таблица 1 и рисунок 4.
Для анализа были проведены измерения температуры прямой и обратной воды на источнике (в котельной) и на абонентских вводах зданий (при наличии технической возможности). Также определялась температура воздуха в помещениях зданий. Результаты измерений показали, что в удалённых от котельной объектах температура внутреннего воздуха была в норме.
Рис. 3. Структура нормативного теплопотребления
Температурный график
Таблица 1
t, °С Qoth т1, °С т2, °С t, °С Qoth т1, °С т2, °С
8.0 0.16 34.56 30.656 -19.0 0.58 66.83 52.381
7.0 0.17 35.91 31.618 -20.0 0.59 67.93 53.083
6.0 0.19 37.25 32.559 -21.0 0.61 69.01 53.781
0.0 0.28 44.90 37.864 -28.0 0.72 76.51 58.540
-1.0 0.30 46.12 38.702 -29.0 0.73 77.56 59.204
-2.0 0.31 47.34 39.529 -30.0 0.75 78.61 59.865
-16.0 0.53 63.53 50.246 -44.0 0.97 92.99 68.773
-17.0 0.55 64.63 50.963 -45.0 0.98 94.00 69.388
-18.0 0.56 65.74 51.675 -46.0 1.00 95.00 70.000
Обследования котлов показали результаты с оптимальными показателями, котельная была построена в 2011 году.
100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00
Температура наружного воздуха
Рис. 4. Температурный график
т1, °С т2, °С
По результатам обследования можно сделать следующие выводы:
1. Структура потребления тепловой энергии промышленной зоны содержит 52% на нужды отопления и вентиляции, 25% на обогрев резервуаров, расчётные сетевые потери составляют 23%.
2. Построен баланс потребления котельно-печного топлива через изоляцию теплотрассы - 57,23% на нужды отопления, 10,62% вентиляции, 11,06% на обогрев резервуаров, утечки сетевой воды 0,74%, потери через теплоизоляцию 20,35%.
3. Произведена оценка нормативной потребности в тепловой энергии, которая составила 5531 Гкал. Из них отопление 3062 Гкал, вентиляция 568 Гкал, потери теплоты через изоляцию тепловых сетей 1089 Гкал, затраты теплоты на восполнение утечек сетевой воды 40 Гкал, обогрев резервуаров 592 Гкал.
4. Оценка температурного режима системы теплоснабжения объектов, произведённая при текущей температуре наружного воздуха -190С, показала соответствие допустимым нормам и соответствие отопительному температурному графику.
5. Обследование и анализ источника теплоснабжения показал хорошее состояние котельных агрегатов и вспомогательных устройств и их соответствие расчётным параметрам.
6. При анализе фактических показателей гидравлического режима была выявлена разбалансировка ветвей, требующая решения следующих задач:
- совершенствование гидравлического режима тепловой сети;
- анализ конструктивных особенностей исследуемой системы теплоснабжения;
- моделирование системы теплоснабжения;
- анализ надёжности системы теплоснабжения.
Библиографический список
1. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: федеральный закон от 23 ноября 2009 года №261 -ФЗ (ред. от 29.12.2014 №466-ФЗ).
2. Методические указания по обследованию теплопотребляющих установок закрытых систем теплоснабжения и разработке мероприятий по энергосбережению. Нормативные документы для тепловых электростанций, котельных и тепловых сетей. РД 34.09.455-95. М.: ВТИ, 1996.
3. Методические указания по определению расходов топлива, электроэнергии и воды на выработку теплоты отопительными котельными коммунальных теплоэнергетических предприятий. Изд. 4-е. М.: ВТИ, 2002 год.
БЕЛОВ АЛЕКСЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ - магистрант института архитектуры, строительства и энергетики, Владимирский государственный университет им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.
МЕЛЬНИКОВ ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ - кандидат технических наук, доцент кафедры «Тепло-газоснабжение, вентиляция и гидравлика», Владимирский государственный университет им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.
