Понятие оптимизации тепловых и гидравлических режимов работы тепловых сетей. Снижение потерь энергии и ресурсов в связи с оптимизацией работы тепловых сетей

Неэффективное теплоснабжение приводит к огромному перерасходу энергетических, материальных и финансовых ресурсов. Эффективность функционирования систем централизованного теплоснабжения во многом зависит от режимов работы тепловых сетей и систем теплопотребления. Поэтому задача оптимизации режимов, проведения наладки и регулирования тепловых и гидравлических режимов в сложных системах средних и крупных городов является весьма актуальной.

Оптимизация режимов работы тепловых сетей относится к организационно-техническим мероприятиям, не требующих значительных финансовых затрат на внедрение, но приводящая к значительному экономическому результату и снижению затрат на топливно-энергетические ресурсы.

В работе по управлению и наладке режимов работы тепловых сетей задействованы практически все структурные подразделения «Тепловых сетей». Они разрабатывают оптимальные тепло-гидравлические режимы и мероприятия по их организации, анализируют фактические режимы, выполняют разработанные мероприятия и наладку САР, а также оперативно управляют режимами, контролируют потребление тепловой энергии и др.

Разработка режимов (в отопительный и межотопительный периоды) проводится ежегодно с учетом анализа режимов работы тепловых сетей в предыдущие периоды, уточнения характеристик по тепловым сетям и системам теплопотребления, ожидаемого присоединения новых нагрузок, планов капитального ремонта, реконструкции и технического перевооружения. С использованием данной информации осуществляются теплогидравлические расчеты с составлением перечня наладочных мероприятий, в том числе с расчетом дроссельных устройств для каждого теплового пункта.

Разработка режимов работы тепловых сетей в течение последних лет ведется при помощи программных обеспечений.

Основным критерием оптимизационной задачи при разработке режимов и перераспределения тепловых нагрузок является снижение затрат на производство и транспорт тепловой энергии (загрузка наиболее экономичных тепловых источников) при имеющихся технологических ограничениях (располагаемые мощности и характеристика оборудования тепловых источников, пропускная способность тепловых сетей и характеристики оборудования перекачивающих насосных станций, допустимые рабочие параметры систем теплопотребления и т.д.).

Основной задачей регулирования отпуска теплоты в системах теплоснабжения является поддержание комфортной температуры и влажности воздуха в отапливаемых помещениях при изменяющихся на протяжении всего отопительного периода внешних климатических условиях и постоянной температуре воды, поступающей в систему горячего водоснабжения при переменном в течение суток расходе. Выполнение этого условия является одним из критериев оценки эффективности системы.

Способы регулирования

Оптимизация теплогидравличесих режимов и эффективность работы СЦТ во многом зависит от применяемого метода регулирования тепловой нагрузки.

Основные способы регулирования могут быть определены из анализа совместного решения уравнений теплового баланса нагревательных приборов по общеизвестным формулам и зависит от:

- температуры теплоносителя;

- расхода теплоносителя;

- коэффициента теплопередачи;

- площади поверхности теплообмена. Централизованное регулирование от тепловых источников возможно осуществлять путем изменения двух величин: температуры и расхода теплоносителя. В целом регулирование отпуска тепловой энергии может осуществляться тремя способами:

1) качественным - заключающимся в регулировании отпуска тепловой энергии путем изменения температуры теплоносителя на входе в прибор при сохранении постоянным количества расхода теплоносителя, подаваемого в регулируемую установку;

2) количественным, заключающимся в регулировании отпуска теплоты путем изменения расхода теплоносителя при постоянной температуре на входе в регулируемую установку;

3) качественно-количественным, заключающимся в регулировании отпуска теплоты путем одновременного изменения расхода и температуры теплоносителя.

Для поддержания комфортных условий внутри зданий регулирование должно быть минимум двухуровневым: централизованное (на источниках тепла) и местное (на тепловых пунктах).

Широко используемый в практике график качественного регулирования отопительной нагрузки показывает зависимость температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах в зависимости от температуры наружного воздуха. Расчет графика производится по общеизвестным формулам, которые выводятся из уравнения баланса нагревательного прибора при расчетных и других температурных условиях.

В действительности все теплообменные процессы, происходящие в элементах системы теплоснабжения, нестационарные, и эта особенность должна быть учтена при анализе и регулировании тепловой нагрузки. Однако на практике эта особенность не учитывается и проектные графики используются при эксплуатации и оперативном управлении.

Тепловой режим зданий

Тепловой режим зданий формируется как результат совокупного влияния непрерывно изменяющихся внешних (изменения температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра, интенсивности солнечной радиации, влажности воздуха) и внутренних (изменение подачи тепла от системы отопления, выделение тепла при приготовлении пищи, работа электроосветительных приборов, действие солнечной радиации сквозь остекление, тепло, выделяемое людьми) возмущающих воздействий.

Основным параметром, определяющим качество теплоснабжения потребителя и создания комфортных условий, является поддержание температуры воздуха внутри помещений в пределах допустимых отклонений ± (К2) °С.

Особенности оперативного регулирования тепловых режимов

Оперативное регулирование приводит к:

1) уменьшению вероятности повреждений трубопроводов и повышение надежности;

2) повышению экономичности:

- при производстве энергии за счет разности приростов расхода топлива на выработку энергии на ТЭЦ при разных температурах теплоносителя;

- при транспорте и распределении тепловой энергии за счет разности прироста тепловых потерь трубопроводами при разных температурах теплоносителя;

3) снижению количества пусков-остановов основного теплогенерирующего оборудования, что также повышает надежность и экономичность.

2. Классификация СО по типу передачи тепла от нагревательного прибора воздуху.

Передача тепла от от.прибора воздуху осущ-ся след. способами:
1.Конвекцией- распространением воздуха.
2. Электромагнитными волнами - излучением.

Первый способ используют конвекционные отопительные системы. В этом случае тепловая энергия согретого воздуха распространяется в пространство постепенной передачей энергии (тепла).

Необходимым условием такого распространения тепла является вещественная среда, так как передача энергии (тепла) происходит при непосредственном соприкасании молекулы вещества с более высокой температурой с молекулой более низкой температуры. Человек в отапливаемом пространстве становится составной частью системы и ощущает тепло как непосредственную тепловую энергию окружающего воздуха и предметов, с которыми соприкасается. Таким образом, для конвекционно отапливаемого пространства температура воздуха (tv), согретого конвекторами, выше или равняется температуре окружающих предметов (tp), которые должны быть согреты этим воздухом.

Энергия электромагнитного излучения трансформируется в тепло после попадания излучения на поверхность предметов, которые данную энергию поглощают. Если мы нагреваем тело, оно начинает излучать электромагнитные волны (энергию) в окружающее пространство. Если данная энергия поглощается другим телом, это приводит к его нагреванию, что и используется при лучистом отоплении, В этом случае лучистые отопительные устройства, которые размещают на определенной высоте над полом, излучают электромагнитные волны, которые поглощаются полом, вследствие чего повышается температура пола и предметов, на которые попадает излучение. Согретый таким образом пол нагревает воздух.

Приведенные свойства можно отобразить следующим образом:
1. Передача тепла конвекцией: tv > tp.
Передача тепла: конвекционное тело — согревание воздуха — согревание человека.
2. Передача тепла излучением: tv < tp.
Излучающее устройство: согревание предметов и человека — согревание воздуха.

Тепловые характеристики типичных зданий при температуре наружного воздуха -6С.
1. С лучевым отоплением:
температура внутренних стен - 23-25 град,
температура наружных стен - 21 -22 град,
температура воздуха в помещении 21 град.
Ощущение людей: свежо и тепло - комфортно.
2. Панельный дом с конвекторным отоплением:

температура внутренних стен - 20 -21 град,
температура наружных стен - 18 -19 град (местами видна плесень),
температура воздуха в помещении - 24 град.
Ощущение людей: «душно и холодно» - дискомфорт.

3. Виды ремонтов и их планирование

Виды ремонтов и их планирование

Основными видами ремонтов установок и сетей являются капитальный и текущий.

При капитальном ремонте должны быть восстановлены исправность и полный или близкий к полному ресурс с заменой или восстановлением любых частей, включая базовые.

При текущем ремонте должна быть восстановлена работоспособность, заменены и (или) восстановлены отдельные части (кроме базовых).

При типовом капитальном ремонте, например, котельных агрегатов выполняются следующие работы:

- полный наружный осмотр котла и его трубопроводов при полном давлении;

- полный внутренний осмотр котла после его остановки и расхолаживания;

- проверка наружных диаметров труб всех поверхностей нагрева с заменой дефектных;

- промывка труб пароперегревателя, регуляторов перегрева, пробоотборников, холодильников и т.д.;

- проверка состояния и ремонт (или замена) арматуры котла и главных паропроводов;

- проверка и ремонт механизмов топок (питатель, цепная решетка, мельницы, горелки и т.п.);

- проверка и ремонт обмуровки котла, гарнитуры, устройств для очистки наружных поверхностей нагрева;

- опрессовка воздушного тракта и воздухоподогревателя, ремонт воздухоподогревателя;

- опрессовка газового тракта и его уплотнение;

- проверка состояния и ремонт тягодутьевых устройств и их осевых направляющих аппаратов;

- проверка и ремонт золоуловителей и устройств для удаления золы;

- наружная и внутренняя очистки поверхностей нагрева барабанов и коллекторов;

- проверка и ремонт системы шлакоудаления;

- проверка состояния и ремонт тепловой изоляции горячих поверхностей котла.

Капитальный ремонт котлов производят раз в 1-2 года, а капремонт тепловых сетей, работающих без перерыва, - раз в 2-3 года. Как правило, одновременно с капремонтом котла ремонтируется его вспомогательное оборудование, средства измерения и система автоматического регулирования. Продолжительность капитального ремонта – 30 – 40 суток.

При текущем ремонте оборудования производится его чистка и осмотр, частичная разборка узлов с быстро изнашивающимися деталями и замена деталей, выработавших свой ресурс, ремонт или замена отдельных деталей, устранение дефектов, выявленных в процессе эксплуатации, составление предварительной ведомости дефектов и изготовление заказов или сверка чертежей на запасные детали.

Текущий ремонт котельных агрегатов проводится один раз в 3-4 месяца, а тепловых сетей - не реже 1 раза в год. Продолжительность текущего ремонта составляет в среднем 8-10 суток.

Мелкие дефекты оборудования (парение, пыление, присосы воздуха и т.п.) устраняются без его остановки, если это разрешено правилами техники безопасности.

Система плановых выводов оборудования из работы носит название системы планово-предупредительных ремонтов (ППР). На предприятиях в целом и в каждом его подразделении должна быть разработана система ППР, состоящая из текущих и капитальных ремонтов, выполняемых в соответствии с графиком, утвержденным главным инженером предприятия.

Кроме плановых ремонтов для ликвидации последствий аварий при эксплуатации оборудования приходится выполнять восстановительные ремонты с целью восстановления оказавшихся поврежденными в результате аварий узлов и

деталей.

Как показывает анализ, причиной большинства аварий является перегрузка оборудования, нарушение правил эксплуатации и низкое качество плановых ремонтов.

Планирование ремонтов заключатся в разработке перспективных, годовых и месячных планов. Этим занимаются отделы главного энергетика (механика).

При планировании ППР следует предусматривать продолжительность ремонта, рациональное распределение работ, определение численности персонала в цехах и по специальностям. Ремонт теплотехнического оборудования должен быть увязан с ремонтом технологического оборудования и режимами его работы.

Так, например, капремонт котлов следует проводить в летний период, а текущий ремонт - в периоды пониженных нагрузок.

Планирование ремонта должно базироваться на сетевой модели, в состав которой входят сетевые графики для конкретного оборудования, выводимого в ремонт. Сетевой график должен отображать технологический процесс ремонта и содержать информацию о ходе ремонтных работ, что позволяет осуществлять ремонт с наименьшими затратами материалов, труда и времени.

Началом ремонта считается момент выдачи ремонтной бригаде наряда - допуска на производство ремонтных работ и вывод оборудования из эксплуатации (отключение от паропроводов) или резерва, о чем начальником цеха или его за-

местителем делается запись в оперативном журнале.

Контроль за качеством ремонта осуществляется пооперационно, а также путем контроля за качеством основных материалов, узлов и деталей.

По окончании ремонта производятся поузловые и общая окончательная приемки и оценка качества выполненного ремонта.

Поузловая приемка производится по мере готовности и сопровождается предъявлением следующих документов: ведомости объема работ с указанием выполненных работ; формуляров, сертификатов и др. данных о качестве материалов; чертежей по реконструктивным работам (если выполнялись). При этом выполняется тщательный осмотр узла, вращающиеся механизмы опробуются на холостом ходу и под нагрузкой. После этого составляется акт, в котором указывается объем выполненных работ, обнаруженные недостатки, результаты опробования и предварительная оценка работ.

По окончании капремонта проводится предварительная приемка комиссией под председательством главного инженера (энергетика, механика) с участием начальника цеха и руководителя работ от подрядчика. При этом предъявляются документы: ведомость объема работ с отметкой о выполненных работах, графики ремонта, акты сдачи отдельных узлов, заполненные сертификаты и формуляры на материалы, копии удостоверений сварщиков и результаты испытания образцов, чертежи и схемы реконструктивных работ. Производится осмотр оборудования и устанавливаются сроки устранения выявленных дефектов. После устранения дефектов производится пуск оборудования и приемка его под нагрузкой в течение 24 часов.

Окончательная оценка качества ремонтных работ производится после месячной эксплуатации оборудования. Все пусковые послеремонтные работы выполняет оперативный персонал в соответствии с письменным распоряжением начальника цеха или его заместителя. Результаты ремонта заносятся в технический паспорт оборудования.

Билет 29