Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ОТ РАЙОННЫХ КОТЕЛЬНЫХ

Выбор оптимальных типоразмеров и числа котлов для котельных. Централизованное теплоснабжение от районных отопительных и промышленно-отопительных котельных получило широкое распространение в СССР. По данным проектных институтов производимость котельных изменяется в широком диапазоне — до 2900— 3400 ГДж/ч (700—800 Гкал/ч). Однако наибольший удельный вес имеют котельные с единичной производительностью 420—840 ГДж/ч (100—200 Гкал/ч).

Учитывая значительный рост числа районных и промышленно-отопительных котельных и широкий диапазон их производительности, выбор оптимальной единичной теплопроизводительности котлов для таких котельных приобретает важное значение. Это обстоятельство оказывается особенно существенным при выборе структуры источников систем теплоснабжения, когда сравниваемые варианты должны быть поставлены в оптимальные условия, т. е. каждый из вариантов должен обеспечивать достижение наилучших технико-экономических показателей с учетом развития системы теплоснабжения и условий, определяющих ее эффективность. Для рассматриваемых источников теплоснабжения это предопределяет необходимость выбора оптимального состава, очередности и сроков ввода основного оборудования. В гл. 2 приведена методика определения состава и сроков установки основного оборудования котельных. Ниже рассматриваются результаты расчетов, выполненных по этой методике, по выбору оптимальной единичной производительности водогрейных и паровых (на низкие параметры пара) котлов. При проведении расчетов в качестве объектов исследования принимались районные отопительные котельные, оборудованные водогрейными котлами типа ПТВМ единичной производительностью 210, 420 и 750 ГДж/ч (50, 100 и 180 Гкал/ч), и промышленные котельные. В расчетах варьировались уровни тепловой нагрузки, замыкающие затраты на топливо, длительность ряда лет и др. Капиталовложения, связанные с установкой первых и последующих водогрейных котлов, принимались по данным проектных организаций. При этом рассматривались климатические условия, характерные для Центра и Северо-Запада европейской части СССР.

Результаты расчетов, выполненных для районных отопительных котельных, показаны на рис. 10-4, где за 100% приняты значения минимальных затрат, соответствующих заданной тепловой нагрузке. Из этих построений (рис. 10-4) следует, что экономическая целесообразность ввода в районной котельной водогрейных котлов разной производительности существенно зависит ог расчетной тепловой нагрузки. Так, с учетом постепенности роста тепловой нагрузки применение водогрейных котлов ПТВМ-50 экономически эффективно при нагрузках от 420 ГДж/ч (100 Гкал/ч) до 1000 ГДж/ч (250 Гкал/ч); ПТВМ-100— от 1000 ГДж/ч (250 Гкал/ч) до 2900 ГДж/ч (700 Гкал/ч) и ПТВМ-180—2900 ГДж/ч (700 Гкал/ч) и более. Перерасход затрат в случае установки в районной котельной водогрейных котлов ПТВМ-50 вместо котлов ПТВМ-100 может составить около 4—6%, а при вводе котлов ПТВМ-180 вместо котлов ПТВМ-100—5%. В то же время при установке водогрейных котлов типа ПТВМ-100 вместо ПТВМ-180 в зоне тепловой нагрузки более 3100 ГДж/ч (750 Гкал/ч) перерасход приведенных затрат не превышает 1%.


Характер изменения зоны экономической целесообразности применения водогрейных котлов рассматриваемых типоразмеров в зависимости от динамики роста тепловых нагрузок показывают построения рис. 10-5. Эти построения выполнены при учете в качестве критерия оптимальности приведенных затрат и капиталовложений. В левой части рис. 10-5 даны построения при нормативных значениях капиталовложений на установку одного водогрейного котла, а в правой части — при капиталовложениях на котел ПТВМ-180, сниженных на 10%. Как видно из рис. 10-5, во втором случае область применения водогрейных котлов производительностью 750 ГДж/ч (180 Гкал/ч) значительно расширяется. Представляется, что их, в основном, целесообразно устанавливать в качестве пиковых котлов на крупных ТЭЦ, а для районных котельных экономически эффективнее применять водогрейные котлы меньшей производительности. Следует предполагать, что и в случае применения водогрейных котлов новой серии (типа КВ-ГМ) найденные зависимости существенным образом измениться не смогут.

Как показывают проектные проработки, тепловая нагрузка промышленных котельных может достигать 500 т/ч, а в ряде случаев и выше. Применение для таких котельных выпускаемых в настоящее время котлов производительностью 50 и 75 т/ч потребует больших площадей, значительного расхода металла и большого количества обслуживающего персонала. Увеличение производительности промышленных котельных требует решения вопроса о выборе для них котлов оптимальной единичной производительности.


Расчеты, выполненные ВНИПИэнергопромом, показали, что для крупных промышленных котельных целесообразно создание паровых котлов производительностью 100 и 150 т/ч. Аналогичные исследования, проведенные в Сибирском энергетическом институте СО АН СССР, обосновывают экономическую эффективность применения как для крупных промышленных котельных, так и для ТЭЦ (в качестве пиковых котлов) паровых котлов производительностью 210 т/ч (см. гл. 6). Основные требования, которым должны удовлетворять такие котлы, заключаются в следующем:

1)соответствие параметра пара 2,1 МПа верхнему значению регулируемого производственного отбора 242 современных теплофикационных турбин [2,1 МПа (21 кгс/см2), 250°С] с целью унификации паровых котлов, предназначенных для работы в промышленных котельных и для покрытия пиков технологической тепловой нагрузки, обеспечиваемой от ТЭЦ;

2) возможность работы на газомазутном и твердом топливе;

3) обеспечение автоматизации процессов горения и питания котла и допустимости более широкого диапазона отклонений параметров пара от номинальных по сравнению с энергетическими котлами;

4) достаточная простота и надежность в эксплуатации;

5) возможность поставки котлов крупными блоками заводского изготовления.

В большинстве случаев вновь сооружаемая промышленная котельная предназначается для покрытия не только технологической, но и отопительно-бытовой тепловой нагрузки. В такой котельной, работающей на газе или мазуте, устанавливается смешанное оборудование — паровые и водогрейные котлы. Единичная производительность вводимых котлов зависит от значений обоих видов нагрузки.

Оптимальная концентрация мощностей районных отопительных котельных. Расчеты проводились при разной тепловой мощности местных и районной котельной, а также при изменении радиуса передачи тепла от центральной котельной. Капиталовложения в источники тепла изменялись в диапазоне 3,6—4,8 тыс. руб. на ГДж/ч (15—20 тыс. руб. на Гкал/ч) для районной котельной производительностью 210 ГДж/ч (50 Гкал/ч) на газе и 9,5—14,3 тыс. руб. на ГДж/ч (40—60 тыс. руб. на Гкал/ч) для местных котельных производительностью 42 ГДж/ч (10 Гкал/ч).

Влияние плотности тепловой нагрузки q на изменения удельных приведенных затрат в систему теплоснабжения и оптимального значения коэффициента централизации видно из графика рис. 10-7. Из этих построений видно, что при варьировании плотности тепловой нагрузки от 40 (10) до 380 (90) ГДж/ч (Гкал/ч) на 1 км2 оптимальное значение кц изменяется в диапазоне 74—98%. При этом наблюдается пологость функционала в зоне оптимума, при которой отклонения (в некотором интервале) значения коэффициента централизации в ту или другую сторону от его оптимального значения приводят к несущественному изменению приведенных затрат. Так, при 42 ГДж/ч на 1 км2 (10 Гкал/ч на 1 км2) варьирование значений kn от 65 до 83% вызывает возрастание удельных затрат не более чем на 0,5—0,8%. Аналогичное изменение значения зд для <7=125 (30) и 380 (90) ГДж/ч на 1 км2 (Гкал/ч на 1 км2) имеет место при коэффициенте централизации, соответственно равном 80—90% и 93—99%. Изменения оптимального значения kn от плотности тепловой нагрузки характеризуют построения, приведенные на рис. 10-7,6. Из этих построений видно, что с увеличением плотности тепловых нагрузок зона равной экономичности коэффициента централизации теплоснабжения существенно уменьшается.

Таким образом, при определении оптимальной концентрации мощностей источников и централизации теплоснабжения промышленного центра следует исходить из того положения, что, как правило, могут иметь место несколько возможных вариантов, которые будут несущественно отличаться между собой по величине суммарных приведенных затрат. Окончательное решение должно выбираться на основе инженерного анализа полученных вариантов. При этом большое значение приобретает фактор надежности теплоснабжения.


Расчеты, проведенные при разных исходных условиях, показали, что оптимальная концентрация тепловой мощности районной котельной может достигать 1300— 1700 ГДж/ч (300—400 Гкал/ч) и выше. Для обоснования этой величины требуется проведение в каждом конкретном случае специальных расчетов.

Расчетами установлено, что технически возможно и во многих случаях экономически целесообразно повышение расчетной температуры сетевой воды до 180—200°С при производительности котельной свыше 210 ГДж/ч (50 Гкал/ч). Эффективность увеличения показателя значительно растет при повышении мощности котельной. При возрастании расчетной температуры сетевой воды до 200°С основные технико-экономические показатели районных котельных практически не изменяются.

Эти данные получены из условия, что при графике 150—70°С системы теплоснабжения оборудованы центральными тепловыми пунктами при всех схемах — открытой и закрытой, при зависимой и независимой схеме присоединения местных систем отопления. Однако в настоящее время вопрос о необходимости сооружения ЦТП при общепринятом температурном графике 150— 70°С является дискуссионным.

Следует отметить, что приведенные выше данные, относящиеся к системам теплоснабжения как от ТЭЦ, гак и районных котельных, не исчерпывают многообразия возможных условий, которые могут встретиться при конкретном проектировании этих систем. Ввиду многообразия влияющих факторов не представляется возможным обосновать какие-либо нормативные значения расчетных параметров сетевой воды, оптимальные для всех вариантов систем теплоснабжения. Определение оптимального температурного графика необходимо производить в каждом конкретном случае при помощи специальных технико-экономических расчетов.

Хрилев Л. С., Смирнов И. А./Оптимизация систем теплофикации и централизованного теплоснабжения/Под ред. Е. Я. Соколова.— М.: Энергия, 1978.

Экспертиза

на главную