Научная статья на тему 'Энергосбережение в системах теплоснабжения крупных муниципальных объединений, запитанных от нескольких источников тепла'

Энергосбережение в системах теплоснабжения крупных муниципальных объединений, запитанных от нескольких источников тепла Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
980
118
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ / ОПТИМИЗАЦИЯ / ТЕПЛОФИКАЦИОННЫЙ ОТБОР / ЗАГРУЗКА ТЕПЛОИСТОЧНИКА / ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВА / SYSTEM OF HEAT SUPPLY / OPTIMIZATION / HEATING SELECTION / LOADING OF A HEAT SOURCE / ECONOMY OF FUEL

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Звонарева Юлия Николаевна, Ваньков Юрий Витальевич

Актуальность работы заключается в оптимизации режимов совместной работы двух и более источников тепловой энергии, действующих в границах крупных городов и муниципальных объединениях, для получения наиболее энергоэффективного результата. Цель исследования. Решение существующих проблем тепловых источников (районных котельных и теплоэлектроцентралей (ТЭЦ)), связанных со способом генерации тепла, поиск вариантов оптимизации тепловых схем, в частности систем теплоснабжения в целом в границах городов, а также улучшение экономических показателей работы тепловых сетей и тепловых источников для повышения качества теплоснабжения и увеличения энергетической эффективности. Методы исследования. Моделирование режимов отпуска тепла системы теплоснабжения при помощи электронной модели, созданной на базе программного комплекса Zulu, для оценки возможности оптимального перераспределения отпуска сетевой воды между ТЭЦ и районной котельной с учетом технико-экономических показателей. Результаты. Проведен анализ фактических и перспективных технико-экономических показателей совместной работы ТЭЦ и районной котельной крупного муниципального объединения, определен резерв тепловой мощности ТЭЦ, предложены варианты наиболее эффективного использования тепловых схем источников как в отопительный, так и в неотопительный период, рассчитана экономия топлива для рассматриваемой системы теплоснабжения. Выводы. Мероприятия по оптимизации тепловых схем рассматриваемых источников теплоснабжения позволяют создавать наиболее эффективные режимы совместной работы районных котельных и ТЭЦ. Полученные результаты направлены на энергосбережение и оптимальную работу системы теплоснабжения, запитанной одновременно от нескольких источников тепловой энергии, действующих в границе крупного города или муниципального объединения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Звонарева Юлия Николаевна, Ваньков Юрий Витальевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The relevance of work consists in collaboration modes optimization of two and more sources of thermal energy of the large cities operating at the borders and municipal associations for receiving the most power effective result. Research objective. The solution of the existing problems of thermal sources (regional boiler rooms and combined heat and power plants) connected with the way of heat generation, the search of optimization options of thermal schemes in particular and systems of heat supply in general at the borders of the cities, and also the improvement of economic indicators of work of thermal networks and thermal sources for heat supply quality improvement and power efficiency increase. Research methods. Modeling heat supply modes by means of the electronic model created on the basis of Zulu for the possibility assessment of optimum water redistribution between combined heat and power plants and a regional boiler room, taking into account technical and economic indicators. Results. The analysis of the actual and perspective technical and economic indicators of collaboration of combined heat and power plants and a regional boiler room of large municipal association is carried out, the reserve of thermal power of combined heat and power plants is defined, the options of the most effective use of thermal schemes of sources both in heating and during not heating period are offered, the economy of fuel for the considered system of heat supply is calculated. Conclusions. Actions for optimization of thermal schemes of the considered sources of heat supply allow to create the most effective modes of collaboration of regional boiler rooms and combined heat and power plants. Use of the received results is directed on energy saving and optimum work of the system of heat supply powered at the same time from several sources of thermal energy operating at the borders of a large city or municipal association.

Текст научной работы на тему «Энергосбережение в системах теплоснабжения крупных муниципальных объединений, запитанных от нескольких источников тепла»

УДК 620.92

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ КРУПНЫХ МУНИЦИПАЛЬНЫХ ОБЪЕДИНЕНИЙ, ЗАПИТАННЫХ ОТ НЕСКОЛЬКИХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛА

Звонарева Юлия Николаевна,

старший преподаватель кафедры промышленной теплоэнергетики и системы теплоснабжения Казанского государственного энергетического университета, Россия, 420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51.

E-mail: [email protected]

Ваньков Юрий Витальевич,

д-р тех. наук, профессор, заведующий кафедрой промышленной теплоэнергетики и системы теплоснабжения Казанского государственного энергетического университета, Россия, 420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51. E-mail: [email protected]

Актуальность работы заключается в оптимизации режимов совместной работы двух и более источников тепловой энергии, действующих в границах крупных городов и муниципальных объединениях, для получения наиболее энергоэффективного результата. Цель исследования. Решение существующих проблем тепловых источников (районных котельных и теплоэлектроцентралей (ТЭЦ)), связанных со способом генерации тепла, поиск вариантов оптимизации тепловых схем, в частности систем теплоснабжения в целом в границах городов, а также улучшение экономических показателей работы тепловых сетей и тепловых источников для повышения качества теплоснабжения и увеличения энергетической эффективности.

Методы исследования. Моделирование режимов отпуска тепла системы теплоснабжения при помощи электронной модели, созданной на базе программного комплекса Zulu, для оценки возможности оптимального перераспределения отпуска сетевой воды между ТЭЦ и районной котельной с учетом технико-экономических показателей.

Результаты. Проведен анализ фактических и перспективных технико-экономических показателей совместной работы ТЭЦ и районной котельной крупного муниципального объединения, определен резерв тепловой мощности ТЭЦ, предложены варианты наиболее эффективного использования тепловых схем источников как в отопительный, так и в неотопительный период, рассчитана экономия топлива для рассматриваемой системы теплоснабжения.

Выводы. Мероприятия по оптимизации тепловых схем рассматриваемых источников теплоснабжения позволяют создавать наиболее эффективные режимы совместной работы районных котельных и ТЭЦ. Полученные результаты направлены на энергосбережение и оптимальную работу системы теплоснабжения, запитанной одновременно от нескольких источников тепловой энергии, действующих в границе крупного города или муниципального объединения.

Ключевые слова:

Система теплоснабжения, оптимизация, теплофикационный отбор, загрузка теплоисточника, экономия топлива.

В настоящее время в системах теплоснабжения городов накоплено множество проблем, связанных с их качеством и надежностью [1], решать которые необходимо с точки зрения энергетической эффективности.

Чтобы повысить качество и эффективность теплоснабжения, требуется не только обновить парк существующего оборудования, поменять схемно-технологические решения, но и оптимизировать сам тепловой рынок [2].

Актуальными задачами на сегодняшний день являются:

• оптимизация систем теплоснабжения в границах городов;

• повышение энергетической эффективности и качества теплоснабжения;

• улучшение экономических показателей работы тепловых сетей и ТЭЦ [3].

Для решения поставленных задач в системах теплоснабжения нужны радикальные перемены, во многом относящиеся к потребительскому рынку.

Во-первых, следует детально зафиксировать проблемы, связанные со способом генерации тепла. Теплоснабжение в крупных городах представлено

обычно двумя секторами - крупными источниками тепла и районными котельными [4]. В первом случае источниками тепла служат теплоэлектроцентрали, или ТЭЦ, - предприятия, на которых осуществляется совместная выработка тепловой и электрической энергии. Практически вся электроэнергия вырабатывается на крупных ТЭЦ [5].

Во втором случае в тепловые сети поступает тепло, вырабатываемое в больших и маленьких котельных.

По сравнению с тепловой энергией электрическая энергия более универсальная, поэтому теплоэлектростанция - гораздо более ценный энергоисточник по сравнению с котельной. С развитием цивилизации рост потребности в электрической энергии значительно опережает рост потребности в тепловой, идущей на нагрев помещений и в системы горячего водоснабжения. Электроэнергии в стране в ближайшее время будет остро не хватать [6].

Концепция теплоэлектроцентралей, расположенных в городах, состоит в том, что, находясь в центре тепловых нагрузок, ТЭЦ отдают тепловую энергию на полезные нужды и в тепловые сети. Загрузка ТЭЦ по теплу в первую очередь зависит от

потребностей города [7]. При этом котельные должны получать только ту нагрузку, которая не может быть выработана синхронно с выработкой электроэнергии на ТЭЦ. Надо всемерно содействовать эффективной загрузке ТЭЦ, наращиванию теплофикационных мощностей, переводу мощностей котельных в пиковый или резервный режим работы [8].

Основным принципом оптимизации систем теплоснабжения является закольцовка магистральных сетей, чтобы можно было от любой станции в любой момент подать необходимое количество тепла. Загрузка ТЭЦ должна быть максимально эффективной, а отопительные котельные должны загружаться по «остаточному» принципу [9].

Городские теплосети, запитываемые от ТЭЦ и котельных, представляют сложные разветвленные гидравлические системы. В практике их эксплуатации основными проблемами являются недостаточный перепад давления между прямым и обратным трубопроводом, повышенное давление в обратном трубопроводе, разрегулированность сети у потребителей и т. д.

Причинами указанных проблем могут быть:

• повышенный расход теплоносителя;

• недостаточный диаметр трубопроводов;

• уменьшение внутреннего диаметра труб из-за

отложений.

Эффективным инструментом для определения основных проблем, имеющихся в любой конкретной теплосети, являются компьютерные модели, которые дают возможность воспроизвести гидравлический и тепловой режим сети.

Моделирование режимов отпуска тепла при помощи электронной схемы позволяет анализировать экономичность различных вариантов загрузки теплофикационного оборудования источников тепла, а именно изменение удельных расходов топлива на отпуск тепловой и электрической энергии с учетом возможностей тепловой сети по передаче тепловой энергии.

Для анализа и оптимизации режимов отпуска тепла с учетом подключения новых потребителей в ходе выполнения работы на базе программного комплекса Zulu авторами статьи была разработана электронная модель системы теплоснабжения г. Казани.

Город Казань расположен в среднем течении реки Волги и разбит руслом реки Казанка на северную и южную части города.

Теплоснабжение северного района города осуществляется от трех крупных источника тепла: Казанская ТЭЦ-2 (КТЭЦ-2), Казанская ТЭЦ-3 (КТЭЦ-3) и отопительная котельная РК «Савиново».

Теплоснабжение южного района города осуществляется от Казанской ТЭЦ-1 (КТЭЦ-1), водогрейных котельных РК «Азино» и РК «Горки-2».

Для оценки повышения экономичности загрузки тепловых источников, анализа возможности переключения тепловодов и внесения изменений в схемах тепловых источников для перераспределе-

ния отпуска тепловой энергии объектом исследования были выбраны Казанская ТЭЦ-1 и районная котельная «Азино» [10].

Установленная электрическая мощность ТЭЦ составляет 220 МВт, тепловая - 630 Гкал/ч. Основным топливом является природный газ, в качестве резервного топлива используется мазут. Исследуемая ТЭЦ является источником теплоснабжения в виде пара и в горячей воды предприятий промышленного района г. Казани, включая жилой массив. Параметры отпускаемого пара составляют 30 и 13 ата. Отпуск тепла с горячей водой осуществляется по трем тепловодам.

Кроме того, в состав станции входит водогрейная районная котельная тепловой мощностью 360 Гкал/ч. Между станцией и котельной существует трубопровод-перемычка.

В ходе работы были проанализированы:

• фактический отпуск тепловой энергии;

• расход топлива на отпуск тепловой энергии;

• отпуск тепловой энергии и расход топлива при рассматриваемых вариантах перераспределения тепла между ТЭЦ и районной котельной. Для наглядности на рис. 1 и 2 приведены фактические показатели работы рассматриваемых тепловых источников.

Суммарная тепловая нагрузка, отпускаемая с источника теплоснабжения ТЭЦ на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, рассчитывалась по формуле

Q = Q' -Q + 0срн= Q'- (Q +р)

-^тэц -¿^ов -S-- ов -w гвс ов ов Г '

(1)

где Ш/в - расчетная тепловая нагрузка ТЭЦ; Шов -относительная тепловая нагрузка отопления и вентиляции; Шгсврсн - средненедельная тепловая нагруз-

ка ТЭЦ в горячей воде; р =

0ср.н гвс

Q'

- относительная

нагрузка горячего водоснабжения.

Величина тепловой нагрузки, переданной с котельной на ТЭЦ после перераспределения тепловой нагрузки между источниками, найдена по формуле

Qперед. = (Q/ ) . Q +Юср-нЛ =

-«^кот ^Х-ов 'перед ^ ов ^-^гвс 'перед

= ШоОперед • Шов + Р), (2)

где (Шгсрсн) перед - средненедельная нагрузка ГВС котельной, переданная на ТЭЦ [11].

Из формул (1) и (2) определяется суммарная тепловая нагрузка на ТЭЦ после перераспределения:

0+ Ш перед = ш М I Шов)перед 1 тэц ¿^кот ¿^тэц ^ Ш /

При этом следует учесть, что дополнительный отпуск тепловой нагрузки от ТЭЦ, происходящий за счет теплофикационных отборов турбин, и увеличение тепловой нагрузки возможно до момента, когда:

• мощность теплофикационных отборов не достигла номинального значения;

Рис. 1. Fig. 1.

о

я _

= §

Я ii

m '

С == с.

>•% и; ДС IS

о о

X Т

2 о

ЗХ О - {-

Годовой отпуск тепла от ТЭЦ и котельной

Annual heat supply from a combined heat and power plant and a boiler room 190 180 170 160 150 140 130 120

& J-

J* Ж $

* «Г *

^ J*

^ ^ .o J* & &

/

Котельная —ТЭЦ

Рис. 2. Удельный расход условного топлива на отпуск тепловой энергии от ТЭЦ и котельной

Fig. 2. Specific consumption of conditional fuel on thermal energy supply from a combined heat and power plant and a boiler room

• температура сетевой воды после ПСГ не достигла максимального значения [12]. Для увеличения отпуска тепловой энергии от ТЭЦ в переходный и зимний период было предложено на районной котельной произвести изменения в тепловой схеме (выполнить монтаж линии смешения) согласно рис. 3.

Передача тепловой нагрузки от котельной на ТЭЦ по предложенной схеме позволяет сохранить рабочий температурный график тепловой сети после сетевого подогревателя и иметь дополнительную загрузку теплофикационных отборов турбин во всем диапазоне температур наружного воздуха [13].

Исходными данными для расчета приняты расчетные тепловые нагрузки отопления и вентиляции, доля ГВС на источниках теплоснабжения, расчетный температурный график тепловой сети, а также тепловая мощность отборов турбин и теплофикационной установки. На основании расчетных графиков тепловой сети и графиков отпуска тепла рассчитан новый график отпуска тепла с источников теплоснабжения после перераспределения тепловой нагрузки [14]. Структура тепловой нагрузки на источниках теплоснабжения одинакова, поскольку источники находятся в одном тепловом узле.

Согласно приведенной схеме в отопительный период прямая сетевая вода, которая приходит по

Рис. 3. Предлагаемая принципиальная схема работы районной котельной в зимний и переходный периоды Fig. 3. The offered schematic diagram of work of a regional boiler room during winter and transition periods

перемычке с ТЭЦ, будет смешиваться с обратной сетевой водой, приходящей с тепловодов от котельной. При этом в котлы будет поступать обратная сетевая вода с повышенной температурой, догревать-ся до температуры согласно температурному графику тепловой сети и вырабатывать тепло за отопительный сезон в среднем на 62 Гкал/ч меньше.

Для качественного теплоснабжения в летний период также предлагается произвести изменения в тепловой схеме (рис. 4) и использовать котельную в качестве повысительной насосной станции (ПНС), что позволит увеличить пропускную способность трубопровода-перемычки [15] между котельной и ТЭЦ и разгрузить существующие ПНС.

Рис. 4. Принципиальная схема работы котельной в летнее время в качестве ПНС Fig. 4. The schematic diagram of work of a boiler room in summertime as PNS

Рис. 5. Пьезометрический график работы теплосети с учетом изменений в тепловой схеме в отопительный период

Fig. 5. The piezometer chart of work of a heating system taking into account changes in the thermal scheme during the heating period

С учетом изменения отпуска тепла после перераспределения между ТЭЦ и котельной и изменений в тепловой схеме (рис. 3) был проведен расчет гидравлического режима работы тепловой сети. Результаты изменения гидравлического режима работы тепловой сети в отопительный период приведены на пьезометрическом графике (рис. 5).

По результатам расчета был построен новый график отпуска тепла при совместной работе источников теплоснабжения [16] с характерными температурами наружного воздуха (рис. 6).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для оценки экономичности загрузки тепловых источников в расчетах среднемесячная электрическая мощность станции принималась постоянной, а отпуск тепла с горячей водой увеличивался или уменьшался, соответственно, между ТЭЦ и котельной. При этом критерием оценки экономичности загрузки станций являлся суммарный расход топлива, зат-

раченного на отпуск тепловой и электрической энергии по станции, и расход топлива на котельной [17].

Экономия топлива за счет комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, по сравнению с вариантом, при котором электрическая энергия вырабатывается на конденсационных электростанциях (КЭС), а тепловая отпускается от котельных, определяется соотношением

Вэк = (ВКЭС + Вкот ) " ВТЭЦ ,

где ВКЭС - расход топлива на КЭС, кг/год; Вкот - расход топлива на котельной, кг/год; ВТЭЦ - расход топлива на ТЭЦ для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, кг/год [18].

Как известно, расход топлива для отпуска одинакового количества тепловой энергии от котельных значительно выше по сравнению с ТЭЦ

(Вкот>ВТЭЦ).

- Qoi6opa номинальная — - QoT6opa после перераспределения Qox6opa до перераспределения - С)тэц после перераспределения

Рис. 6. График отпуска тепла при совместной работе котельной и ТЭЦ

Fig. 6. The heat supply schedule when a boiler room works in collaboration with a combined heat and power plant

Экономия топлива за счет комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, по сравнению с раздельным вариантом, определяется по формуле Л.А. Мелентьева [19] с учетом разного расхода топлива на ТЭЦ и в котельных, кг/год.

Вэк = ЭТЭЦ ( \ЬКЭС - ЬТЭЦ ) - Этэц (Ькот - \ЬКЭС ) +

+е:у6р(ькот - ьТэц)+©п.к.(ькот - ьп.к.), (3)

где ЭТдц - количество электроэнергии, выработанной на ТЭЦ комбинированным способом, кВт-ч/год; ЭТЭЦ - количество электроэнергии, выработанной на ТЭЦ конденсационным способом, кВт-ч/год; Q^ - количество теплоты, отпускаемой из отборов турбин ТЭЦ внешним потребителям, кВт/год; Q^. - количество теплоты, отпускаемой от пиковых котлов, кВт/год; коэффициент приведения, учитывающий разный отпуск электрической энергии от ТЭЦ и КЭС, изменение потерь электроэнергии в транспортирующих сетях, расхода электроэнергии на собственные нужды станции и другие факторы; ЬКЭС - удельный расход топлива для выработки электроэнергии на КЭС, кг/(кВт-ч); ЬтЭц - удельный расход топлива для выработки электроэнергии на ТЭЦ комбинированным способом, кг/(кВт-ч); Ьщ - удельный расход топлива для выработки электроэнергии на ТЭЦ конденсационным способом, кг/(кВт-ч); Ьткот - удельный расход топлива на отпуск тепловой энергии, производимый на замещаемой котельной, кг/(кВт-ч); ЬттаЦ -удельный расход топлива на отпуск тепловой энергии на ТЭЦ комбинированным способом, кг/(кВт-ч); Ьтп.к. - удельный расход топлива на отпуск тепловой энергии от пиковых источников теплоты, установленных на ТЭЦ, кг/(кВт-ч).

Из выражения (3) следует, что при достижении равенства отпуска тепловой и электрической энергии при раздельном и комбинированном способах производства основными показателями, влияющими на экономию, являются удельные расходы топлива.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Башмаков И.А. Анализ основных тенденций развития систем теплоснабжения в России и за рубежом // Новости теплоснабжения. - 2008. - № 2 (90). URL: http://www.roste-plo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2540 (дата обращения: 22.05.2015).

2. Ольховский Г.Г. Совершенствование технологий комбинированной выработки электроэнергии и тепла на ТЭЦ России // Новости теплоснабжения. - 2003. - № 10. -URL: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=866 (дата обращения: 20.05.2015).

3. Митюшин B.C., Моисеева Л.Н., Петреня Ю.К. Развитие электроэнергетики России на долгосрочную перспективу и новые задачи энергетического машиностроения // Теплоэнергетика. - 2008. - № 1. - С. 4-6.

4. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции / под ред. В.Я. Гиршфельда. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоато-миздат, 1987. - 328 с.

5. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: справочник / В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж, А.И. Манюк, В.К. Ильин. - М.: Стройиздат, 1988. - 432 с.

Заключение

Анализ результатов расчета показал, что при перераспределении части нагрузки (в среднем 62 Гкал/ч) с котельной на ТЭЦ экономия топлива за отопительный период за счет разницы удельных расходов топлива на отпуск тепловой энергии составит порядка 20 тыс. т у. т. Также при увеличении тепловой нагрузки на ТЭЦ увеличивается теплофикационная выработка, что в итоге тоже приводит к экономии топлива на отпуск электрической энергии. С учетом этого экономия топлива за отопительный сезон достигает порядка 36-38 тыс. т у. т., что при стоимости 1т у. т. в 2,5 тыс. руб (без учета стоимости транспортировки топлива) в денежном выражении составляет порядка 90 млн руб. в год.

За летний период при использовании котельной как повысительной насосной ТЭЦ может дополнительно отдавать 27,5 Гкал/ч. При этом за летний период экономия составляет около 7 тыс. т у. т. В денежном выражении - порядка 17 млн руб.

Мероприятия по оптимизации тепловых схем источников теплоснабжения позволяют создавать наиболее эффективные режимы совместной работы районных котельных и ТЭЦ.

Полученные результаты могут быть направленны на увеличение эффекта от энергосберегающих мероприятий и использованы для оптимизации работы системы теплоснабжения, запитанной одновременно от нескольких источников тепловой энергии, действующих в границе крупного района города.

В заключение хотим отметить, что решения, принимаемые по объединению систем теплоснабжения с различными источниками, могут привести к существенным изменениям структуры самих источников. Выбор того или иного решения требует проведения технико-экономических и оптимизационных расчетов [20].

6. Чистович А. Как согреть города // Российское Экспертное обозрение. - 2006. - № 2. URL: http://www.protown.ru/informati-on/articles/3325.html (дата обращения: 15.05.2015).

7. Теплоснабжение крупного города от загородной ТЭС / Б.Е. Ко-реннов, И.А. Смирнов, Л.П. Иголка, Н.И. Мамонтов // Теплоэнергетика. - 1992. - № 11. - С. 8-10.

8. Hegner H.D., Vogler I. Energiee in sparv eror dnung EnEV-fürdie praxis kommentiert: wärmeschutz und energie bilanzen für neubau und bestand. Rechenverfahren, beispiele und auslegungenfür die baupraxis // Ernst&SohnVerlagfür Architektur und Technische Wissenschaften GmbH & Co. - KG.Berlin, 2002. -153 p.

9. Шеин И.С., Извеков А.В. Некоторые вопросы оптимизации функционирования городского теплового узла // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XVI Между-нар. научн.-техн. конф. студентов и аспирантов: в 3-х т. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. - Т. 3. - С. 142-143.

10. Звонарева Ю.Н. Оптимизация режимов совместн-ой работы двух источников тепла для улучшения экономических показателей // Техника и технология: материалы XII Междунар. на-уч.-практ. конф. (25.02.2014). - М.: Изд-во «Спутник+»,

2014.- С. 114-117.

11. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Издательский дом МЭИ, 2001. - 472 с.

12. Шеин И.С., Извеков А.В. Совместная работа двух источников теплоснабжения // Надежность и безопасность энергетики. -2012. - №2 (17). - С. 34-36.

13. Сазанов Б.В. Тепловые электрические станции. - М.: Энергия, 1974. - 224 с.

14. Звонарева Ю.Н. Анализ эффективности перераспределения тепловых нагрузок между несколькими источниками теплоснабжения при различных режимах отпуска тепла // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: труды XVIII Ежегодной Международной научно-технической конференции. - М., 2012. - С. 41-43.

15. Мелентьев Л.А. Основные вопросы промышленной теплоэнергетики. - М.; Л.: Государственное энергетическое издательство, 1954. - 427 с.

16. Allen B., Savard-Goguen M., Gosselin L. Optimizing heat exchanger networks with genetic algorithms for designing each heat exchanger including condensers // Applied Thermal Engine-

ering. - 2009.- № 29. - P. 3437-3444.

17. Смирнов Д.К., Галашов Н.Н. Программный комплекс визуального моделирования схем теплоэнергетических установок // Известия Томского политехнического университета. - 2012. -Т. 320. - № 4. - С. 36-40.

18. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. - М.: Экономика, 2000. - 421 с.

19. Мелентьев Л.А. Научные основы теплофикации и энергоснабжения городов и промышленных предприятий: избранные труды / Отделение физико-технических проблем энергетики Рос. акад. наук. - М.: Наука, 1993. - 363 с.

20. Волосатова Т.А. Некоторые вопросы энергоэффективности тепловых сетей в разрезе текущего состояния комплекса ЖКХ России // Инженерный вестник Дона. - 2013. - № 4. URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2054 (дата обращения: 12.05.2015).

Дата поступления: 6.11.2015.

UDC 620.92

ENERGY SAVING IN SYSTEMS OF HEAT SUPPLY OF THE LARGE MUNICIPAL ASSOCIATIONS POWERED FROM SEVERAL SOURCES OF HEAT

Yuliya N. Zvonareva,

Kazan State Power University, 51, Krasnoselskaya Street, Kazan, 420066, Russia. E-mail: [email protected]

Yuriy V. Vankov,

Kazan State Power University, 51, Krasnoselskaya Street, Kazan, 420066, Russia. E-mail: [email protected]

The relevance of work consists in collaboration modes optimization of two and more sources of thermal energy of the large cities operating at the borders and municipal associations for receiving the most power effective result.

Research objective. The solution of the existing problems of thermal sources (regional boiler rooms and combined heat and power plants) connected with the way of heat generation, the search of optimization options of thermal schemes in particular and systems of heat supply in general at the borders of the cities, and also the improvement of economic indicators of work of thermal networks and thermal sources for heat supply quality improvement and power efficiency increase.

Research methods. Modeling heat supply modes by means of the electronic model created on the basis of Zulu for the possibility assessment of optimum water redistribution between combined heat and power plants and a regional boiler room, taking into account technical and economic indicators.

Results. The analysis of the actual and perspective technical and economic indicators of collaboration of combined heat and power plants and a regional boiler room of large municipal association is carried out, the reserve of thermal power of combined heat and power plants is defined, the options of the most effective use of thermal schemes of sources both in heating and during not heating period are offered, the economy of fuel for the considered system of heat supply is calculated.

Conclusions. Actions for optimization of thermal schemes of the considered sources of heat supply allow to create the most effective modes of collaboration of regional boiler rooms and combined heat and power plants. Use of the received results is directed on energy saving and optimum work of the system of heat supply powered at the same time from several sources of thermal energy operating at the borders of a large city or municipal association.

Key words:

System of heat supply, optimization, heating selection, loading of a heat source, economy of fuel.

REFERENCES

1. Bashmakov I.A. Analiz osnovnykh tendentsiy razvitiya sistem te-plosnabzheniya v Rossii i za rubezhom [The analysis of the main tendencies of development of systems of heat supply in Russia and abroad]. News of Heat Supply, 2008, no. 2 (90). Available at: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2540 (accessed 22 May 2015).

2. Olkhovskiy G.G. Sovershenstvovanie tekhnologiy kombinirovan-noy vyrabotki elektroenergii i tepla na TETS Rossii [Improvement of technologies of the combined power generation and heat at combined heat and power plant of Russia]. News of Heat Supply, 2003, no. 10. Available at: http://www.rosteplo.ru/ Tech_stat/stat_shablon.php? id=866 (accessed 20 May 2015).

3. Mityushin V.S., Moiseeva L.N., Petrenya Yu.K. Razvitie elektro-energetiki Rossii na dolgosrochnuyu perspektivu i novye zadachi energeticheskogo mashinostroeniya [Development of power industry of Russia on a long-term outlook and new problems of mechanical engineering]. Thermal Engineering, 2008, no. 1, pp. 4-6.

4. Ryzhkin V.Ya. Teplovye elektricheskie stantsii [Thermal power plants]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1987. 328 p.

5. Manyuk V.I., Kaplinskiy JA.I., Khizh E.B., Manyuk A.I., Ilin V.K. Naladka i ekspluatatsiya vodyanykh teplovykh setey [Adjustment and operation of water thermal networks]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1988. 432 p.

6. Chistovich A. Kak sogret goroda [How to warm the cities]. Rossi-yskoe Ekspertnoe Obozrenie, 2006, no. 2. Available at: http://www.protown.ru/information/articles/3325.html (accessed 15 May 2015).

7. Korennov B.E., Smirnov I.A., Igolka L.P., Mamontov N.I. Te-plosnabzhenie krupnogo goroda ot zagorodnoy TETS [Heat supply of the large city from country thermal power plant]. Thermal Engineering, 1992, no. 11, pp. 8-10.

8. Hegner H.D., Vogler I. Energiee in sparv eror dnung EnEV-fürdie praxis kommentiert: wärmeschutz und energie bilanzen für neubau und bestand. Rechenverfahren, beispiele und auslegungenfür die baupraxis. Ernst&SohnVerlagfür Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG.Berlin, 2002. 153 p.

9. Shein I.S., Izvekov A.V. Nekotorye voprosy optimizatsii funktsi-onirovaniya gorodskogo teplovogo uzla [Some questions of optimization of functioning of city thermal knot]. Trudy XVI Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii studentov i aspirantov «Radioelektronika, elektrotekhnika i energetika» [Proc. 16th Int. Scien. and Technic. Conf. of students and graduate students. Radio electronics, electrical equipment and power]. Moscow, 2010. pp. 30-34.

10. Zvonareva Yu.N. Optimizatsiya rezhimov sovmestnoy raboty dvukh istochnikov tepla dlya uluchsheniya ekonomicheskikh po-kazateley [Optimization of the modes of collaboration of two sources of heat for improvement of economic indicators]. Trudy XII

Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Tekhnika i tekhnologiya» [Proc. 12th Int. Scien. and Prac. Conf. Equipment and technology]. Moscow, 2014. pp. 114-117.

11. Sokolov E.Ya. Teplofikatsiya i teplovye seti [Central heating and thermal networks]. Moscow, MEI Publ. house, 2001. 472 p.

12. Shein I.S., Izvekov A.V. Sovmestnaya rabota dvukh istochnikov teplosnabzheniya [Collaboration of two sources of heat supply]. Reliability and Safety of Power, 2012, no. 2 (17), pp. 34-36.

13. Sazanov B.V. Teplovye elektricheskie stantsii [Thermal power plants]. Moscow, Energiya Publ., 1974. 224 p.

14. Zvonareva Yu.N. Analiz effektivnosti pereraspredeleniya teplo-vykh nagruzok mezhdu neskolkimi istochnikami teplosnabzheni-ya pri razlichnykh rezhimakh otpuska tepla [The analysis of efficiency of redistribution of thermal loadings between several sources of heat supply at various modes of holiday heat]. Trudy XVIII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Radioelektronika, elektrotekhnika i energetika» [Proc. 18th Int. Scien. and Prac. Conf. Radio electronics. Electrician and Power Engineering Specialist]. Moscow, 2012. pp. 41-43.

15. Melentev L.A. Osnovnye voprosy promyshlennoy teploenergetiki [Main questions of industrial power system]. Moscow, Leningrad, Gosenergoizdat Publ., 1954. 427 p.

16. Allen B., Savard-Goguen M., Gosselin L. Optimizing heat exchanger networks with genetic algorithms for designing each heat exchanger including condensers. Applied Thermal Engineering, 2009, no. 29, pp. 3437-3444.

17. Smirnov D.K., Galashov N.N. Programmnyy kompleks vizualno-go modelirovaniya skhem teploenergeticheskikh ustanovok [Program complex of visual modeling of schemes of heat power installations]. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, 2012, vol. 320, no. 4, pp. 36-40.

18. Metodicheskie rekomendatsii po otsenke effektivnosti investitsi-onnykhproektov i ikh otboru dlya finansirovaniya [Methodical recommendations on the assessment of efficiency of investment projects and their selection for financing]. Moscow, Ekonomika Publ., 2000. 421 p.

19. Melentev L.A. Nauchnye osnovyteplofikatsii ienergosnabzheniya gorodov i promyshlennykh predpriyatiy [Scientific bases of central heating and power supply of the cities and industrial enterprises]. Moscow, Nauka Publ., 1993. 363 p.

20. Volosatova T.A Nekotorye voprosy energoeffektivnosti teplo-vykh setey v razreze tekushchego sostoyaniya kompleksa ZhKKh Rossii [Some questions of energy efficiency of thermal networks in a section of current state of the housing and communal services complex of Russia]. In?enernyj vestnik Dona, 2013, no 4. Available at: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2054 (accessed 12 May 2015).

Received: 6 November 2015.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.