Постановлением Правительства РФ № 154 от 22.02.2012 (далее – Постановление Правительства № 154) введены в действие «Требования к схемам теплоснабжения, порядку их разработки и утверждения». Они разработаны с целью – обеспечить реализацию Федерального закона № 190-ФЗ «О теплоснабжении». В качестве одного из требований к схемам теплоснабжения Постановление Правительства РФ № 154 определяет разработку электронных моделей систем централизованно теплоснабжения (СЦТ).
В связи с этим, с 1 января 2013 года использование расчётных моделей систем централизованного теплоснабжения (СЦТ) станет обязательным условием для городских округов с численностью населения 100 тыс. человек и более. Следует отметить, что такая модель для СЦТ г. Тюмени была разработана в 2010 г.
Для разработки расчётной модели на план городского округа необходимо нанести существующие тепловые сети. В качестве исходных данных, например, в программном обеспечении ZuluThermo необходимо указать информацию об источнике (геодезическая отметка, расчётные температуры наружного воздуха, холодной воды и горячего водоснабжения, режим работы источника и др.), тепловых сетях (диаметры, длины, местные сопротивления, шероховатость и др.) и потребителях (тепловая нагрузка, геодезическая отметка, требуемый напор и др.). Схема дополняется такими элементами как повышающие и дроссельные насосные станции, указываются открытые / закрытые секционные задвижки и т.д.
Для определения возможности использования полученной модели проводится аналогия фактических гидравлических параметров и полученных расчётным путём.
В связи с этим, актуальностью исследования является анализ гидравлических режимов тепловой сетив контуре Тюменской ТЭЦ-2 в программном комплексе ZuluThermo, с учетом подключения к СЦТ перспективной тепловой нагрузки.
Во время проведения исследования были решены следующие задачи:
- проведен анализ гидравлических параметров в магистральной тепловой сети с учетом подключения к ней перспективной тепловой нагрузки по действующим техническим условиям;
- проведен анализ необходимых требований для реализации плана по подключению новой тепловой нагрузки;
- внесены предложения по улучшению параметров тепловой сети с учетом подключения новой тепловой нагрузки.
Для анализа возможных сценариев работы тепловых сетей требуется разработка аварийных и перспективных режимов.
Следовательно, необходимо выделять и перспективные гидравлические режимы, который необходим для предотвращения уменьшения необходимых параметров теплоносителя на конечных потребителях [1].
Фактический гидравлический режим используется при разработке аварийных режимов для моделирования всех возможных вариантов ухудшения параметров теплоносителя, определения потребителей, параметры теплоносителя которых будут снижены в связи с возникновением аварии на тепловых сетях.
Разработка перспективных гидравлических режимов заключается в определении технической возможности подключения дополнительной тепловой нагрузки. При этом организация, осуществляющая эксплуатацию сетей инженерно-технического обеспечения, определяет технические условия в соответствии с ранее выданными обязательствами по обеспечению подключения объектов капитального строительства. Иными словами, учитываются все действующие технические условия. В результате в расчётной модели СЦТ увеличивается расход теплоносителя по сравнению с фактическим гидравлическим режимом.
При этом следует учитывать, что общими принципами организации отношений в сфере теплоснабжения являются [2]:
- обеспечение надёжности теплоснабжения в соответствии с требованиями технических регламентов;
- обеспечение энергетической эффективности теплоснабжения и потребления тепловой энергии [5];
- развитие систем централизованного теплоснабжения;
В связи с этим, у каждого подключенного потребителя тепловой энергии должны выдерживаться следующие параметры:
- давление в обратном трубопроводе не должно быть выше предельно допустимого – 6,0 кгс/см2, для систем отопления с чугунными отопительными приборами, 10,0 кгс/см2 – со стальными [4];
- располагаемый перепад на вводе в тепловой пункт не должен быть ниже 1,5 кгс/см2 [2].
Так, при подключении суммарной тепловой нагрузки по выданным техническим условиям в размере 380 Гкал/ч в контуре Тюменской ТЭЦ-2 наблюдаются следующие отклонения от эффективного гидравлического режима (таблица 1):
Таблица 1. Параметры теплоносителя тюменской тепловой сети от ТЭЦ-2 до 4к25
|
Контрольная точка |
Давление, м. вод.ст. |
Геодезическая отметка, м |
|
|
Подающий трубопровод |
Обратный трубопровод |
||
|
ТЭЦ-2 |
117,2 |
14,2 |
73,8 |
|
9к1а |
87,6 |
36,5 |
72 |
|
ПНС-5.1 |
71 |
45,8 |
72 |
|
115 |
|||
|
9П5-1.2 |
90,8 |
42,6 |
84,2 |
|
9П6-1.2 |
64,6 |
36,8 |
100 |
|
9П8-1.2 |
62,7 |
46,9 |
96 |
|
ПНС-3 |
68,4 |
66,3 |
83,8 |
|
39,3 |
|||
|
4П8 |
58,9 |
43,6 |
86 |
|
4к25 |
62,5 |
59,2 |
76 |
- в тепловой камере 4К11, а также на участке тепловой сети от теплового павильона 4П9 до тепловой камеры 4К25 не обеспечивается нормативный располагаемый перепад в 15 м. вод.ст.;
- давление в обратном трубопроводе на участке тепловой сети от теплового павильона 4П9 до тепловой камеры 4К25, а также в тепловой камере 4К11 превышает допустимое рабочее давление, которое для зависимых систем теплоснабжения составляет 6,0 кгс/см2.
Таким образом, для стабилизации гидравлических параметров необходимо предусмотреть развитие тепловых сетей.
Вместе с тем, при проектировании новых и реконструкции действующих СЦТ, а также при разработке мероприятий по повышению эксплуатационной готовности и безотказности работы всех звеньев системы расчёт гидравлических режимов обязателен [2].
Для обеспечения технической возможности подключения перспективной тепловой нагрузки филиалом ОАО «УТСК» Тюменские тепловые сети использована электронная модель СЦТ города Тюмени, с целью разработки мероприятий по развитию тепловых сетей, которые включены в Инвестиционную программу по развитию системы коммунальной инфраструктуры, используемой для производства товаров (оказания услуг), в целях обеспечения централизованного теплоснабжения на 2012–2016 годы (ИП). В соответствии с ИП в контуре Тюменской ТЭЦ-2 предусмотрена реализация 8 мероприятий по реконструкции тепловых сетей что, в свою очередь, значительно повысит эффективность работы СЦТ. Данные мероприятия включают в себя:
- реконструкцию участка тепломагистрали по ул. Широтной от камеры 9П1 (9П1-а-1) до камеры 9К1б с увеличением диаметра 2Ду = 1000 мм на 2Ду = 1200мм, L=75 м (в двухтрубном исчислении);
- модернизацию ПНС-3 с установкой насосных агрегатов на подающем трубопроводе и строительство подающего;
- реконструкцию участка тепломагистрали № 9 по ул. Широтной от смотровой камеры до ПНС-5 в ППУ изоляции с увеличением диаметра до 4Ду1000мм, L=160 м (в четырехтрубном исчислении);
- реконструкцию участка тепломагистрали № 4 от ПНС №3 до 4К12 с увеличением диаметра до 720 мм, L=140 м (в двухтрубном исчислении);
- реконструкцию участка тепломагистрали № 1 по ул. 50 лет. Октября от камеры 1П3 до камеры 4П1, через ПНС-1, с увеличением диаметра трубопроводов и запорной арматуры 2Ду = 800мм на 2Ду = 1200мм, L=1400 м (в двухтрубном исчислении);
- реконструкцию участка тепломагистрали № 1 по ул. Одесская от камеры 11П1 до камеры 1П2 с увеличением диаметра 2Ду = 700мм на 2Ду = 1000мм, L=900 м (в двухтрубном исчислении);
- реконструкцию участка тепломагистрали № 5 от 5К24 до 5К27 с увеличением диаметра до 2Ду700, L=800 м (в двухтрубном исчислении);
- реконструкцию участка тепломагистрали № 5 от 5П2а до 5К22а с увеличением диаметра до 2Ду700, L=180 м (в двухтрубном исчислении).
После выполнения мероприятий по развитию СЦТ отмеченные ранее отклонения от эффективного гидравлического режима будут устранены (таблица 2).
Таблица 2. Параметры теплоносителя в тюменских тепловых сетях от ТЭЦ-2 до 4к25 после реализации инвестиционной программы
|
Контрольная точка |
Давление, м.вод.ст. |
Геодезическая отметка, м. |
|
|
Подающий трубопровод |
Обратный трубопровод |
||
|
ТЭЦ-2 |
117,2 |
14,2 |
73,8 |
|
9к1а |
95 |
29,8 |
72 |
|
ПНС-5.1 |
76,7 |
41,7 |
72 |
|
115,2 |
|||
|
9П5-1.2 |
94,8 |
36,8 |
84,2 |
|
9П6-1.2 |
68,7 |
30,9 |
100 |
|
9П8-1.2 |
66,9 |
40,9 |
96 |
|
ПНС-3 |
75,2 |
57,6 |
83,8 |
|
30,6 |
|||
|
4П8 |
66,5 |
33,6 |
86 |
|
4к25 |
70,1 |
49,3 |
76 |
Кроме этого, представляется возможным подключение дополнительной перспективной тепловой нагрузки. Однако принятие окончательного решения о возможности подключение объектов капитального строительства должно производиться на основании гидравлического расчёта.
Практическая ценность электронных моделей СЦТ заключается в быстром выполнении расчётов и отображении параметров теплоносителя на каждом тепловом пункте потребителей тепловой энергии.
Хочется верить, что уже в ближайшее время использование электронных моделей СЦТ станет обычной практикой теплоснабжающих организаций при разработке гидравлических режимов.
Однако для разработки эффективной системы централизованного теплоснабжения необходим комплексный подход в использовании энергосберегающих технологий. Так, например, применение систем автоматического регулирования потребления тепловой энергии в индивидуальных тепловых пунктах позволит значительно снизить температуру в обратном трубопроводе тепловых сетей (рисунок 1). Тем самым повысится выработка электрической энергии на источнике централизованного теплоснабжения, работающем по теплофикационному циклу. Снизится расход в тепловой сети и расход электрической энергии на перекачку теплоносителя.
Рис 1. Температура в обратном трубопроводе тепловой сети
Таким образом, для разработки энергоэффективной системы централизованного теплоснабжения требуется:
- поэтапное внедрение современных технологий во всей цепочке теплоснабжения (источник – тепловые сети – потребитель);
- своевременный ремонт всей цепочки теплоснабжения для предотвращения появления аварийных ситуаций;
- создание нормативной базы по стимулированию к развитию высоких технологий в области теплоснабжения.
Рецензенты:
Миронов В.В., д.т.н., профессор, профессор кафедры «Водоснабжения и водоотведения» ТюмГАСУ, г. Тюмень.
Степанов О.А., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Промышленной теплоэнергетики» ТюмГАСУ, г. Тюмень.