ПОКАЗАТЕЛИ ОДНОТРУБНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Изложенные выше принципы и технические характеристики систем теплоснабжения городов с применением однотрубных вводов в район и пиковых источников с двухтрубными внутрирайонными тепловыми сетями неоднократно проверялись на конкретных проектах, и в настоящее время можно сделать некоторые выводы относительно технико-экономических показателей таких систем. Один из таких расчетов был проведен для проекта теплоснабжения крупного района с расчетным отпуском тепла в тепловые сети 1 700 Гкал/ч.
Вариант двухтрубной системы базируется на (сооружении ТЭЦ на расстоянии примерно 5 км от периферии района (внегородской транзит 5 км) мощностью 400 Мет с четырьмя блоками по 100 Мет, оборудованными турбинами ВТ-100 с отбором от каждой турбины пара в количестве, обеспечивающем тепловое потребление 175 Гкал/ч.
Вода нагревается паром из турбин примерно до 110° С, что соответствует возможности покрытия 50% всей нагрузки ТЭЦ паром из отборов. На ТЭЦ установлены также пиковые водогрейные котлы общей производительностью 700 Гкал/ч, и вода п-одается в тепловую сеть в количестве 13 000 м%/ч, для чего прокладываются две двухтрубные магистрали диаметром 2ХГ200+2Х X1 000 мм с постепенным снижением диаметра вдоль трассы, протяженность которой по главным магистралям составляет около 16 км. Ввиду того что потребность района не может быть удовлетворена данной мощностью ТЭЦ и пиковых котлов, в районе, кроме того, предусмотрено сооружение двух районных котельных по 150 Гкал/ч, работающих на свои сети. Возможно присоединение этих котельных к общей сети района, что потребует некоторого удорожания сетей. Сети запроектированы замкнутыми с двухступенчатыми подогревательными установками, которые в новых кварталах проектируются централизованными. Разводка внутри квартала осуществляется двухтрубными сетями 150—70° С для отопления и тупиковыми сетями горячего водоснабжения с рециркуляционными линиями, рассчитанными на 60° С. Ввиду большой протяженности трассы предусмотрена подстанция перекачки на обратной магистрали.
Второй вариант предусматривает сооружение ТЭЦ на ту же мощность 400 Мет с установкой четырех блоков по 100 Мет, которые могут быть выполнены либо на базе турбин ПВК-150 с небольшой их реконструкцией, либо с новыми турбинами ПВК-КЮ с нерегулируемыми отборами пара для нагрева сетевой воды последовательно в конденсаторе и сетевых подогревателях до 180° С. При указанной мощности возможная максимальная отдача тепла от каждой турбины составляет 195 Гкал/ч. Главная магистраль выполняется однотрубной до пиковых котельных в отдельных районах и имеет при данных условиях протяженность более 19 км при диаметре одной трубы в начальной части 900 мм с постепенно убывающим диаметром. Всего предусмотрено сооружение шести пиковых котельных, получающих по однотрубным вводам питание внутрирайонных двухтрубных тепловых сетей с непосредственным водоразборОм. Сохраняя схему централизованного ввода горячего водоснабжения с использованием указанной выше схемы охлаждения сетевой воды в отопительных подогревателях независимой системы теплоснабжения квартала, удалось довести количество вводов, находящихся в ведении теплосети, с 3000 до 326. Внутри района распределительные сети рассчитаны на перепад 180—60е С при нагрузке, отвечающей наружной температуре воздуха около — 17° С. В более холодные дни с общим числом часов 300 в году увеличение отдачи тепла осуществляется повышением расхода примерно на 40% при одновременном снижении перепада в наиболее холодный день до 180—75° С. Во внутриквартальной сети вода для отопления циркулирует с температурами 95—70е С при сохранении отдельной сети горячего водоснабжения.
Расчеты показали, что повышение средней температуры воды, отдаваемой с ТЭЦ, вызывает увеличение расхода топлива на 3,5% против первого варианта. При применении относительно дорогого топлива (по 14 руб/т уел. топлива) это вызывает увеличение стоимости топлива на 0,7 млн. руб. в год. Однако разность затрат но всей системе теплоснабжения оказывается равной 10,2 млн. руб., так что при сопоставлении вариантов со сро- 136 ком окупаемости затрат 8 лет вариант однотрубной системы теплоснабжения от ТЭЦ оказывается более рациональным и дает значительный технико-экономический эффект.
В данном случае этот эффект измеряется следующими показателями:
Абсолютная экономия металла на сооружение тепловых сетей достигает 10 500 т; кроме того, имеют место экономия латунных труб на подогреватели в размере 560 г и небольшая экономия черных металлов на местные подогревательные установки по сравнению с общей затратой этих металлов на подогреватели и аккумуляторы горячего водоснабжения при однотрубном питании района. Не менее важным фактором является подача потребителям нагретой до 60°С очищенной и умягченной воды в количестве 28 млн. м3/год взамен водопроводной воды. Таким образом, население получает выгоду, измеряемую дополнительно в 0,56 млн, руб. в год или примерно покрывающую перерасход на топливо, не говоря уже о возможном сокращении затрат на водопроводные сети и большой экономии материалов на умягчение воды у потребителей (мыло).
Расход электроэнергии на перекачку теплоносителя составляет при обычной двухтрубной сети 69,7 млн. кет ч, при осуществлении варианта однотрубного питания 57,3 млн. кет ч; тепловые потери в первом варианте также превышают потери при однотрубном питании районов.
Следует подчеркнуть, что эти показатели получены при учете относительно дорогих сетей в районах и кварталах, общая стоимость которых во втором варианте- принята на 26% большей, чем в первом. При детальном проектировании, несомненно, можно достигнуть более рациональной конфигурации внутрирайонных сетей, а перевод их на повышенные перепады температур при уменьшенных расходах и размещении источников питания в центрах районов дает значительные возможности дальнейшей экономии средств. Равным образом не учтены возможности уменьшения диаметров сетей горячего водоснабжения внутри кварталов при однотрубной схеме.
Это сравнение говорит о перспективности однотрубных систем теплоснабжения городов даже при относительно малом внегородском транзите и дорогом топливе. Всякое увеличение транзита приведет к еще большей экономии з пользу однотрубного варианта. Более того, в данном случае даже размещение ТЭЦ не вне города, а :на его периферии, хотя и снизило бы выгоды однотрубной системы, все же давало бы при ее осуществлении достаточный экономический эффект ввиду неизбежного для каждого города или района внутригородского транзита.
Таким образом, размещение крупных ТЭЦ на периферии городов или вне городов всегда рационально осуществить по однотрубной схеме нагрева воды на ТЭЦ с питанием однотрубных магистралей до пиковых источников тепла внутри районов города. При этом не учитывался такой мощный фактор, как возможность перехода вне города на агрегаты большей мощности и на 138 большие мощности ТЭЦ. Между тем и в рассмотренном случае, несомненно, было бы более рационально заменить уже выбранную ранее площадку для ТЭЦ мощностью 400 Мет другой, на которой могли бы быть размещены более мощные агрегаты, даже если это вызвало бы увеличение затрат на транспорт тепла. Достаточно указать, что удельные затраты по рассматриваемой ТЭЦ с агрегатами по 100 Мет исчисляются примерно в 90 руб/квт против 55 ру.б/квт, которые получены для конденсационной электростанции с агрегатами по 300—600 Мет на площадке, расположенной на расстоянии 130 км от данной.
Замена конденсационной электростанции какой-либо специальной ТЭЦ даже не требуется. Достаточно обеспечить отдачу тепла из нерегулируемых отборов мощных конденсационных турбин, что даст достаточный эффект. В частности, две турбины по 300 Мет при переводе их на описанную схему нагрева воды могут обеспечить максимальный отпуск тепла 700 Гкал/ч или почти столько же, сколько дают четыре турбины по 100 Мет, что объясняется повышением начальных параметров у турбин 300 Мет до закритических. Дополнительные затраты, связанные с отпуском тепла от таких мощных агрегатов, заключаются в сооружении водоподготовительной установки, насосно-подогревательной, деаэрационной и редукционно-охладительных установок, а также тепловых выводов со станции, что вместе может быть оценено в 4 руб/квт. Таким образом, разница в затратах на 1 кет мощности составляет по сравнению с пригородной» электростанцией с блоками по 100 Мет около 30 руб/квт, а суммарная экономия для рассматриваемой исходной мощности 2 400 Мет достигает 72 млн. руб. При такой мощности общий отпуск тепла можно довести примерно до 2 800 Гкал/ч, для передачи которых по однотрубным магистралям достаточно двух теплопроводов диаметром по 1200 мм. Стоимость сооружения этих теплопроводов при длине трассы 130 км составляет около 63 млн. руб., т. е. вынос теплоснабжающего источника для укрупнения его мощности на 130 км от намеченной ранее точки оказывается вполне целесообразным по общим затратам на электростанцию и теплопроводы. Следует добавить выгоды, возникающие при таком выносе источника теплоснабжения за пределы города и окружающего его зеленого массива (возможность использования основного источника теплоснабжения в качестве газового буфера, полностью обеспечивающего круглогодовое использование газа, и возможность отказа от подачи в город жидкого или твердого топлива даже в наиболее холодные дни).
Такой дальний транспорт тепла необходим, естественно, только при наличии для этого соответствующих предпосылок, например в случае невозможности расположения сверхмощной электростанции на более близком расстоянии по условиям топливо- водоснабжения, размещения мощностей в системе и т. п. Но рассмотренный пример показывает, что даже очень большой радиус теплоснабжения не является препятствием при осуществлении его по однотрубной схеме при наличии удачных условий сооружения электростанций очень большой мощности. В ряде районов ССОР вполне реальными являются электростанции дальнего теплоснабжения с радиусами транспорта тепла 20—100 км и более, причем в каждом случае необходимо искать оптимальный вариант размещения крупной электростанции с учетом возможности использования ее в качестве источника теплоснабжения городов. Выше рассматривался пример очень крупного населенного центра, представляющего скорее исключение, чем общее правило, при проектировании систем теплоснабжения.
В первую очередь это касается небольших городов, находящихся в пределах крупных энергосистем. Выше уже указывалось, что при населении до 100 тыс. жителей практически нельзя рассчитывать на сооружение своей» ТЭЦ для теплоснабжения города, так как она не обеспечивает мощности агрегатов, экономически целесообразных при развитии энергосистемы. Число таких городов очень велико, причем большое количество их располагается в пределах указанного выше радиуса теплоснабжения, приемлемого для электростанций большой мощности. Примером могут служить так называемые города-спутники, проектируемые вокруг Москвы. До сего времени они выпадали из баланса теплоснабжения от ТЭЦ и приходилось ориентировать их на районные котельные.
Между тем подсчет тепловых нагрузок этих городов и других, находящихся в сфере влияния» намеченных в Московской энергосистеме крупнейших электростанций, указывает на очень большую реальную базу для выработки электроэнергии за счет этого теплового потребления. Наиболее простое решение достигается при нахождении таких городов вблизи трассы магистральных теплопроводов, так как в этом случае можно ограничиться сооружением в них пиковых котельных, осуществляя отбор тепла от главных теплопроводов. Достаточно рациональным является попутный отсос тепловой нагрузки от главных магистралей даже при необходимости сравнительно больших ответвлений от магистрали до потребителей. Нетрудно показать, что замена сосредоточенной на конце магистрали тепловой нагрузки нагрузкой, распределенной вдоль магистрали, позволяет снизить затраты на сооружение теплопровода па 33% или сохранить те же затраты при удлинении трассы на 50%. Между тем в случае отпуска тепла от электростанции мощностью 2 400 Мет проверка показала, что до 50% возможного отпуска тепла рассасывается» вдоль трассы главных теплопроводов, которые за счет этого оказываются более дешевыми.
Схема присоединения таких населенных пунктов не отличается от описанной выше.
Однако дальние теплопроводы могут быть использованы и для питания более мелких потребителей тепла, которые вообще не рассматриваются в качестве объектов для сооружения ТЭЦ (отдельные поселки при предприятиях, промышленные предприятия вдоль трассы, совхозы, крупные колхозы, особенно при наличии теплично-парниковых хозяйств и т. п.). Отсос тепла для них может быть организован даже без сооружения собственных пиковых котельных, которые не всегда рациональны (рис. 24). Возвратом охлажденной воды в магистральный теплопровод неизбежно разбавляют горячую воду, но при небольших тепловых нагрузках это снижение температуры не влияет на работу остальных потребителей.
Для попутных паровых потребителей может быть использована схема рис. 25 с испарителями непосредственного вскипания и возвратом охлажденной в них воды в главную магистраль. Это позволит решить вопрос о присоединении сравнительно небольших промышленных предприятий, которые не являются базой для сооружения собственных ТЭЦ.
Перечисленные выше вопросы непосредственно вытекают из рассмотрения однотрубных систем теплоснабжения городов. Эти системы уже сейчас привлекают внимание проектировщиков и в дальнейшем будут широко применяться как при сооружении ТЭЦ для отдельных городов, так и при создании мощных районных электростанций и реконструкции существующих ГРЭС.
Однотрубные системы тепловых сетей. Сборник статей под редакцией Громова Н. К. 1962
