ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Централизация теплоснабжения на базе крупных источников тепла, широко осуществляемая в СССР, требует значительных масштабов развития тепловых сетей и капиталовложений на их сооружение. В связи с этим для повышения эффективности систем централизованного теплоснабжения необходимо совершенствовать методы оптимизации снегом транспорта тепла. Оптимизация тепловых сетей должна развиваться в двух направлениях:
1) выбор оптимальных схем тепловых сетей, оборудованных различными узлами управления: центральными тепловыми (ЦТП) или контрольно-распределительными (КРП) пунктами, а также различными резервирующими элементами (аварийные перемычки, резервные источники тепла), предназначенными для обеспечения надежного и экономичного управления сложными тепловыми и гидравлическими режимами системы;
2) определение оптимальных параметров разветвленных тепловых сетей.
Исследованию оптимальных схем тепловых сетей, разработке схем и параметров ЦТП и КРП, способам повышения надежности тепловых сетей посвящено большое число работ, в том число выполненных в последние годы [14]. В данной главе основное внимание уделено методам оптимизации основных параметров разветвленных тепловых сетей и обоснованию способов учета затрат на их сооружение (на стадии разработки схем теплоснабжения). При этом рассматриваются только
водяные тепловые сети, получившие наибольшее распространение в системах централизованного теплоснабжения в СССР благодаря преимуществам воды в качестве теплоносителя для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Диалогичные вопросы, относящиеся к паровым сетям, являются специальной областью исследования, выходящей за рамки данной книги.
Тепловые сети от источников до потребителей тепла делятся на: а) транзитные — от ТЭЦ до пиковых котельных, находящихся в районах теплопотреблепия, а при расположении пиковых котельных на ТЭЦ — до границы этих районов; б) магистральные — от границы транзитных сетей до ЦТП или КРГ1, а при отсутствии ЦТП или КРП — до границы жилых микрорайонов или промышленных предприятий; в) распределительные—от границы магистральных сетей до местных тепловых пунктов потребителей тепла.
На стадии разработки схемы теплоснабжения города и промышленного центра решаются вопросы оптимизации только транзитных и магистральных тепловых сетей, так как распределительные сети во всех ее вариантах, как правило, одни и те же. В то же время капиталовложения в распределительные тепловые сети составляют значительную долю суммарных капиталовложений в тепловые сети (до 50%). Таким образом, капиталовложения на сооружение транзитных и магистральных сетей также довольно существенны. Так, удельные капиталовложения в транзитные тепловые сети от ТЭЦ достигают 2,4—3,6 тыс. руб/ГДж/ч (10—15 тыс. руб/Гкал/ч), в магистральные 3,6—4,8 тыс. руб/ГДж/ч (15— 20 тыс. руб/Гкал/ч), а их доля в суммарных капиталовложениях па системы теплоснабжения составляет 30-40%.
Оптимизация параметров тепловых сетей городов и промышленных центров должна предусматривать выбор оптимального решения по трассировке сети, диаметрам труб и напорам сетевых насосов, размещению и параметрам насосных подкачивающих н дросселирующих подстанций по трассе с учетом рельефа местности, а также по основным резервным связям, нормальным и аварийным гидравлическим режимам. Таким образом, круг изучаемых вопросов достаточно широк и при их сочетаться принципы оптимальности. Рассмотрение этих вопросов с точки зрения необходимой точности и детальности проработки каждого из них существенно зависит от временного разреза изучения систем централизованного теплоснабжения и теплофикации. Это вызывается двумя факторами: сущностью решаемой задачи, т. с. тем, какие энергетические объекты и параметры их рассматриваются в качестве оптимизируемых на том или ином временном уровне; свойствами исходной информации, которая, как будет показано в гл. 5, изменяется и тем существеннее, чем более удален расчетный уровень, применительно к которому решается задача по оптимизации развития тепловой сети.
Временной уровень, применительно к которому рассматриваются вопросы, содержащиеся в настоящей книге, составляет 10—15 лет, т. е. период, представляющий основу для разработки схем теплоснабжения. При изучении этого уровня тепловые сети учитываются в качестве элемента развивающейся системы централизованного теплоснабжения и теплофикации и основными вопросами, которые в данном случае возникают, являются: определение возможных перетоков тепла от ТЭЦ и крупных районных котельных к тепловым районам города; принципиальное обоснование вида схемы тепловой сети (открытая или закрытая, однотрубная или двухтрубная); предварительный выбор диаметров по участкам магистральной и транзитной тепловой сетей для обоснованного учета затрат на их сооружение в суммарных приведенных затратах на развитие всей системы теплоснабжения (при определении типа, оптимального числа, единичной производительности и месторасположения основных источников тепловой энергии).
Полученное в результате оптимизации и проверенное на устойчивость (при варьировании исходной информации в наиболее вероятном диапазоне ее возможных изменений) решение по структуре системы теплоснабжения уточняется с точки зрения определения оптимальных параметров основных тенломагистралей и обеспечения необходимой эксплуатационной надежности оптимизируемой системы и, следовательно, целесообразности осуществления того или иного варианта ее развития. Если такая целесообразность не подтвердится, то потребуется пересчет всей схемы теплоснабжения и выбор другого решения. Такая последовательность в определении оптимума относится только к транзитным
И магистральным тепловым сетям, рассматриваемым в схемах теплоснабжения городов и промышленных центров. На стадии разработки технического проекта по развитию тепловых сетей существенно расширяется VJ- решаемых вопросов и углубляется технико-экономический анализ по выбору для них основных параметров В этом случае особое значение приобретают вопросы гидравлической устойчивости при переменных режимах схем присоединения распределительных сетей к магистральным и др.
Применение ЭВМ открывает возможности для алгоритмической увязки разных этапов проектирования схем теплоснабжения и тепловых сетей и перехода к автоматизации проектных проработок на каждом из них. Это приводит к улучшению качества проектирования и позволяет определить наилучшие решения с учетом изменяющихся условий развития системы теплоснабжения.
