Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


РАЗМЕЩЕНИЕ ПИКОВЫХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

При выборе числа, типов и размещения пиковых источников теплоснабжения решающую роль играют затраты на сооружение этих источников и на сооружение тепловых сетей. Однако при одинаковых затратах для различных вариантов размещения таких источников необходимо учесть и эксплуатационные факторы, в частности количество обслуживающего персонала. Дело в том, что количество персонала в малой степени зависит от масштаба производительности котельного агрегата и даже при больших масштабах может оказаться меньшим, чем при малых, так как укрупнение всегда связано с большей степенью механизации и автоматизации производственных процессов.


Расходы по персоналу котельной при ее производительности 1 Гкал/ч могут составить 0,5—0,7 руб/Гкал отпущенную, т. е. до 20% общей стоимости тепла. Для котельных же большой производительности фактор персонала не играет существенной роли в определении себестоимости тепла.

Поэтому при получении одинаковых результатов при сопоставлении только капитальных затрат принципиально правильно будет идти на укрупнение, дающее не только лучший энергетический эффект, но и экономию труда, что в условиях городов играет большую роль.

С разукрупнением котельных вопрос о сжигании какого-либо другого вида топлива, кроме газообразного, становится технически и экономически трудно разрешимым. С другой стороны, в случае применения существующих схем с расположением не только пиковых, но и основных источников теплоснабжения внутри города необходимо предусмотреть сжигание в пиковых котельных, кроме газа, также и другого топлива. Более того, такие котельные часто приходится проектировать только на жидкое топливо, так как они имеют очень малое число часов использования и резервирование для них газа при отсутствии достаточно мощных буферных потребителей обычно невозможно. Доставка же жидкого топлива в пиковые котельные автотранспортом сразу удорожает топливо на 10—15% против железнодорожной доставки, еще возможной при расположении крупных пиковых котельных в районе железнодорожных веток. Отсутствие высоких дымовых труб у котельных малой производительности практически даже при малом числе часов их работы означает ухудшение состояния воздушного бассейна.

Наконец, качество регулирования отпуска тепла в малых установках всегда находится на более низком уровне, чем в крупных, поэтому неизбежны перерасходы топлива по двум причинам: из-за увеличенных тепловых потерь в самих котельных и из-за перерасхода тепла по сравнению с теоретически необходимым по причине перетопов.

Все указанные причины практически привели к отказу от сооружения пиковых котельных производительностью меньше той, которая могла бы удовлетворить потребность в тепле сравнительно крупного микрорайона сверх тепла, подаваемого от ТЭЦ. Это сужает сферу применения пиковых котельных величинами теплового потребления не ниже 10 Гкал/ч или общего теплового потребления данного района с учетом доли ТЭЦ не ниже 20 Гкал/ч. При таких условиях пиковая котельная уже охватывает территорию не менее 1 км2 и имеет разветвленные тепловые сети, которые обязательно должны быть выполнены с обратными тепловыми магистралями, как это вытекает из существа поставленной задачи.

Единственным исключением из указанного решения могли бы быть специальные пиковые источники теплоснабжения, непосредственно размещаемые на вводах в отдельные здания или даже отдельные секции зданий. 114

Оправданием для такого решения может быть перевод пищеприготовления в жилых зданиях на электроэнергию при наличии готовых газовых вводов в здания. Следует, однако, помнить, что расчетная нагрузка газового ввода в здание с учетом одновременности действия бытовых приборов и кухонь относительно невелика (при отсутствии газовых ванн) и достигает лишь 10—15% нагрузки, которую должны покрыть пиковые котлы для нагрева сетевой воды, поступающей по однотрубным теплопроводам с ТЭЦ, до необходимой температуры на вводе после смешения с водой, возвращаемой из отопительной системы. Сооружение небольших газовых водонагревателей производительностью 100—150 тыс. ккал/ч, полностью автоматизированных и относительно недорогих, могло бы дать эффект с точки зрения доведения однотрубной системы до ввода в здание только при условии, что такой вариант не потребует увеличения газопроводов до зданий.

Во всех прочих случаях этот вариант неизбежно становится менее эффективным, чем укрупненная пиковая котельная, так как затраты на газопроводы увеличенной пропускной способности перекрывают экономию за счет отказа в пределах данного микрорайона от обратных линий. Не менее тяжелые условия создаются и при желании найти другой источник тепла для нагрева воды в пиковых котлах, например электроэнергию. Электронагреватель указанной производительности сам по себе прост и может быть легко установлен на домовом вводе с полным отказом от обслуживания. Однако масштабы тепловой нагрузки (100—150 тыс. ккал/ч) означают необходимость подвода мощности 120—180 кет к дому сверх необходимой для прочих нужд , здания. Это приводит к удвоению пропускной способности кабельной сети до здания по сравнению с требуемой даже при полной электрификации пищеприготовления. Это обстоятельство полностью ликвидирует перспективы пикового электроотопления, не говоря уже об отсутствии мощностей в энергосистемах, могущих без очень больших дополнительных капиталовложений осуществить такое питание пиковых источников теплоснабжения. Рассчитывать на провальные» мощности в течение ночных часов для осуществления такого способа покрытия пиковых тепловых нагрузок не приходится. Даже при падении нагрузки энергосистемы до 50% в ночные часы по сравнению с дневным максимумом можно говорить лишь об использовании на 1 кет максимума не более 0,5 кет для отопительных целей при отдаче в сутки не более 5— 6 квт-ч или 4 000—4 000 ккал. Таким образом, -на каждого жителя города при пиковом потреблении до 15— 25 тыс. ккал/сутки потребуется мощность системы порядка 4—5 кет, или почти в 10 раз больше реально располагаемой мощности.

По указанным соображениям единственно реальными источниками пикового теплоснабжения остаются котельные производительностью не менее 10 и не более 150— 200 Гкал/ч. Верхний предел производительности пиковой котельной диктуется территорией района и масштабами населения, проживающего в таком районе. В средних городах часто окажется достаточным сооружение одной пиковой котельной и разукрупнение ее может быть оправдано лишь местными условиями (характер рельефа, разбивка города на отдельные независимые районы водными и железнодорожными путями).

Вопрос о размещении пиковых источников теплоснабжения тесно связан с вопросом выбора схемы теплоснабжения. При двухтрубных тепловых сетях количество воды, циркулирующее в сети, практически не зависит от того, будет ли пиковая котельная совмещена территориально с ТЭЦ или оторвана от нее. Расчеты показали лишь, что, начиная с максимума тепловой нагрузки района 300 Гкал/ч и выше, рационально независимо от размещения пиковой котельной соединять ТЭЦ с центром тепловой нагрузки питательной магистралью, т. е. предусматривать в центре смесительную подстанцию. При этих условиях питательную магистраль рационально рассчитывать на повышенный график температур с максимальной температурой 180°С против 150° С в распределительных сетях города. Только при нагрузках, превышающих 1 000 Гкал/ч, при двухтрубных сетях становятся рациональными отрыв пиковых котлов и размещение их не на площадке ТЭЦ, а в центре теплового района. В этом случае котельная должна работать с ТЭЦ параллельно по воде, т. е. ТЭЦ подает в центр лишь часть воды, нагретой до расчетной температуры.



Значения этих коэффициентов в проектах, выполненных разными организациями, резко различаются, причем для Москвы Мосэнергопроектом получены значения А =3 000 и В = 6 200 руб/Гкал/ч, по ряду других городов, проектируемых Теплоэлектропроектом, А = 2 ООО и В = = 4 100 руб/Гкал/ч.

Интересно отметить, что значения для Москвы оказались на 50% выше, чем для остальных городов, что может объясняться особенно трудными условиями прокладки тепловых сетей в столице.

В эти значения уже включены как питательные, так и распределительные и внутриквартальные сети. Так, для Москвы внутриквартальная сеть при теплорой нагрузке квартала 5 Гкал/ч обходится в 7 300 руб/Гкал/ч, а домовые вводы при нагрузке одного ввода 0,6 Гкал/ч обходятся в 1 500 руб/Гкал/ч. Для комплексной сети с нагрузкой 500 Гкал/ч московские данные указывают удельную стоимость в размере 19 600 руб/Гкал/ч, а для провинциальных городов такого же масштаба по данным ТЭП можно ожидать удельной стоимости сетей около 13 500 руб.

Поскольку формула зависимости стоимости сетей от тепловой нагрузки носит логарифмический характер, увеличение тепловой нагрузки в 10 раз приводит к увеличению удельной стоимости сетей ,на В руб/Гкал/ч. Для всех городов, кроме Москвы, можно считать, что такое укрупнение сетевого района удорожает сети на 4 000 руб/Гкал/ч. Таким образом, следует решить вопрос о целесообразности укрупнения или разукрупнения котельных для покрытия пиковых нагрузок, исходя из возможности удешевления их на такую же величину при переходе от данной производительности к 10-кратной. По данным проф. С. Ф. Копьева для угольных пиковых котельных удельная стоимость их составляет при производительности 19 Гкал/ч 11200 руб/Гкал, при 100 Гкал/ч — 7 500 руб/Гкал и при 200 Гкал/ч — 7000 руб/Гкал. Таким образом, переход от 20 к 200 Гкал/ч дает удешевление удельной стоимости тепла пиковой котельной с неэнергетическими котлами на твердом топливе на 4 200 руб/Гкал/ч. Это означает, что в случае сооружения двухтрубных тепловых сетей в городе суммарные затраты на котельные и сети будут почти одинаковыми для вариантов пиковых котельных производительностью 20 и 200 Гкал/ч. Исходя из изложенных выше соображений, следует ориентироваться на вариант 200 Гкал/ч, т. е. выбирать сравнительно крупные районы, питаемые от каждой пиковой котельной. При переходе на газообразное топливо разность стоимостей котельных уменьшится примерно на 30%, т. е. имеется стимул к уменьшению производительности их. В еще большей степени этот стимул действует при возможности осуществления более глубоких вводов однотрубных теплопроводов, так как замена двухтрубной питательной сети однотрубной, как уже указывалось, снижает затраты в 4—5 раз.

Однако действие других факторов, способствующих укрупнению, в большинстве случаев приведет к выбору пиковых котельных с производительностью не менее 50—100 Гкал/ч. Эта производительность достаточна для ограничения числа пиковых котельных даже в относительно крупных городах (с населением до 500 тыс. жителей) величиной 4—5. Для очень крупных городов следует ориентироваться на более крупные котельные из чисто практических соображений и принять их производительность до 150—-200 Гкал/ч.

Однотрубные системы тепловых сетей. Сборник статей под редакцией Громова Н. К. 1962

Экспертиза

на главную