МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
На выбор оптимальной расчетной температуры сетевой воды влияют ряд факторов и ограничений, по-разному проявляющихся в зависимости от характера рассматриваемой системы централизованного теплоснабжения (открытая или закрытая, одно- или двухтрубная) и вида схемы присоединения потребителей к тепловым сетям (зависимая или независимая); месторасположения в этих системах пиковых источников тепла и др. Подробный анализ всех влияющих факторов и ограничений в данном случае не приводится, поскольку эти вопросы являются специальной областью исследования.
В данном параграфе излагаются основные методические подходы к определению оптимальной расчетной температуры сетевой воды и на примере открытых систем теплоснабжения показываются особенности ее выбора для транзитных, магистральных и распределительных тепловых сетей.
Задача выбора оптимальной расчетной температуры сетевой воды в подающих трубопроводах решается путем определения минимума приведенных затрат в систему теплоснабжения при различных технически возможных, вплоть до предельных, значениях (рп. При этом учитывается изменение затрат во всех звеньях теплоснабжающей системы: в источниках тепла, в тепловых сетях, а при необходимости и в тепловых пунктах потребителей тепла. Эти изменения различны для разных объектов системы теплоснабжения. Так, влияние на технико-экономические показатели ТЭЦ заключается, главным образом, в том, что при ее увеличении повышается среднегодовое давление пара в теплофикационных отборах турбин и вследствие этого уменьшается выработка электроэнергии на тепловом потреблении. Это вызывает также снижение электрической мощности теплофикационных турбин во всех режимах и в том числе в расчетном (максимально зимнем) режиме, т. е. в период максимума электрических нагрузок.
В последние годы предложено три существенно различных способа определения недовыработки электроэнергии на тепловом потреблении ДЭТ при повышении /Р„.
По первому способу [62] значение ДЭТ предлагается определять по формуле
Температуру насыщения при давлении в условном отборе предлагается определять по формуле, °С:
Очевидно, что применение любого из указанных способов определения недовыработки электроэнергии на тепловом потреблении в связи с повышением не освобождает от необходимости выполнения более или менее детального расчета тепловой схемы ТЭЦ. При первом способе это необходимо для определения температур сетевой воды па входе и выходе сетевых подогревателей, при втором и третьем способах — для определения тепловых нагрузок н параметров пара реальных отборов, при любом из них необходимо определение отпуска тепла из отборов турбин за отопительный период. По трудоемкости указанные способы различаются мало.
Как показали специальные исследования [12, 51], при повышении снижается оптимальное значение коэффициента теплофикации, что не учитывается при применении первого и второго способов. В то же время при одинаковом повышении значение АЭТ будет тем меньше, чем ниже и чем выше доля нагрузки горячего водоснабжения. Например, при снижении с 0,7 до 0,5 значение при одинаковом повышении уменьшается на 20—30% [12].
При определении недовыработки электроэнергии на тепловом потреблении в связи с увеличением tpn необходимо иметь в виду, что в общем случае, особенно при умеренном повышении (до 180—200°С) эта недовыработка имеет место далеко не весь отопительный период. Это связано с тем, что значительную часть отопительного периода давление в теплофикационных отборах турбин должно поддерживаться на уровне, определяемом минимально допускаемой температурой сетевой воды (60—70°С) или нижним пределом регулирования, в связи с чем при повышении рп До определенного предела давление в отборах от температурного графика в этот период не зависит. Кроме того, часть отопительного периода теплофикационные турбины могут работать в режимах с естественным повышением давления в отборах ввиду значительного пропуска пара в конденсаторы (при работе с разгрузкой отборов в часы максимума электрических нагрузок, для подогрева до заданной температуры подпиточной воды теплосети и т. п.).
Отмеченное обстоятельство значительно усложняет задачу определения недовыработки электроэнергии на тепловом потреблении, связанной с повышением температурного графика отпуска тепла от ТЭЦ. В то же время затраты, связанные с компенсацией этой недовыработки, вполне соизмеримы с экономией, получаемой за счет повышения температурного графика в тепловых сетях, а зачастую и превышают ее. Из этого следует, что без достаточно точного определения этой недовыработки задача выбора оптимального значения tp„ не может быть правильно решена. Необходимо , что нее указанные выше способы определения не обеспечивают необходимой точности. В связи с этим необходимы дополнительные исследования по разработке методики.
Влияние расчетной температуры сетевой воды на технико-экономические показатели тепловых сетей, в основном, заключаются в том, что повышение ее значения позволяет снизить расчетный расход сетевой воды и за счет этого уменьшить диаметры трубопроводов и, следовательно, капиталовложения в тепловые сети.
Существуют различные предложения по способам оценки этого влияния. Так, в [29, 30, 62] диаметры труб транзитных тепловых сетей при различных значениях /рп предлагается определять по формуле
При таком подходе исключается влияние дискретности шкалы диаметров труб и типоразмеров строительных конструкций па выбор оптимального решении. Как показали расчеты, отказ от учета этого фактора для тепловых сетей при расчетных тепловых нагрузках, требующих одного вывода тепломагистрален от ТЭЦ, не приводит к значительной погрешности результатов ввиду известной пологости экономического функционала в зоне оптимума. В том случае, когда при больших тепловых нагрузках для исходного температурного графика 150°С)= требуется несколько выводов тепло.магистралей с ТЭЦ и увеличение расчетной температуры сетевой воды приводит к сокращению числа этих выводов, отказ от учета фактора дискретности может вызвать значительную погрешность при оценке эффективности повышения ipn.
По-видимому, наиболее обоснованным методом определения эффективности повышения расчетных параметров тепловой сети является метод, при котором диаметры труб и приведенные затраты в тепловые сети при различных значениях вычисляются с применением динамического программирования и современных ЭВМ 2. Расчеты, выполненные с использованием этого метода, показали, что его применение позволило: существенным образом сократить затраты ручного труда Для выполнения расчетов; достигнуть максимальной сопоставимости результатов расчетов во всех вариантах; полностью учесть объективное свойство тепловых сетей— дискретность шкалы диаметров труб и типоразмеров строительных конструкций.
