Материал: Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности первого участка поселка Шексна

.4 Выводы и постановка задачи дипломной работы

Тепловая сеть является одним из важнейших элементов системы теплоснабжения, от которого во многом и зависят показатели эффективности работы системы. Но, к сожалению, большинство тепловых сетей в наше время характеризуется низкой эффективностью. Это вызывает регулярный, порой неоправданный, рост тарифов на теплоснабжение. Поэтому необходимо стремиться проводить мероприятия по их снижению. Этого можно добиться, например, уменьшением затрат на производство тепловой энергии, ее транспортировку и распределение между абонентами.

Проведение экономически обоснованных энергоресурсосберегающих мероприятий (ЭРСМ) позволит значительно сократить расходы теплоснабжающих организаций. Возможны такие мероприятия, как:

модернизация источника тепловой энергии, т.е. котельной;

реконструкция теплосетей;

децентрализация теплоснабжения - наиболее радикальный, но, в то же время, дешевый и эффективный способ решения многих проблем современных систем теплоснабжения;

проведение ЭРСМ непосредственно на объектах теплоснабжения (потери на объектах теплоснабжения могут достигать 35% от общей нагрузки системы).

Остановимся на первых двух пунктах более подробно.

Модернизация (совершенствование) источника тепловой энергии. Максимально возможный КПД, которым обладают существующие источники тепловой энергии, не превышает 80-85%, если говорить о тех, что работают на природном газе, потому что с другими видами топлива этот показатель еще ниже. Во многом этому способствуют несовершенство технологий и устаревшее оборудование. Практика показывает, что предприятиям невыгодно проводить мероприятия по модернизации оборудования при текущем тарифообразовании и кредитной политике в стране. Самый перспективный и доступный на сегодня путь - это пошаговое снижение мощности источника тепловой энергии и сопутствующая этому замена устаревшего оборудования на более совершенное.

Реконструкция теплосетей. Не секрет, что тепловые сети - это одно из самых слабых мест в системе теплоснабжения. Тепловые потери через тепловую изоляцию трубопроводов порой достигают огромных величин (до 30% от всей транспортируемой тепловой энергии). Главной причиной опять-таки являются устаревшие технологии. Защитный слой из листовой стали не обеспечивает надежную защиту изоляции от влаги. При увлажнении теплоизоляционного материала, в частности, минеральной ваты, происходит резкое увеличение потерь теплоты, возникает наружная коррозия трубопроводов, и как следствие - сверхнормативные потери энергии и утечки теплоносителя.

Большую популярность в мире получили трубы из пенополиуретана (ППУ). Главные их составляющие это стальная труба, изоляционный слой из пенополиуретана и наружный защитный слой из полиэтилена. Такая конструкция позволяет добиться высокого качества сохранения теплоты при транспортировке. Коэффициент теплопередачи таких труб мало зависим от диаметра и приблизительно равен  , тогда как в существующих тепловых сетях этот показатель может быть в 2-3 раза больше. Кроме того, стоимость изготовления и монтажа также является плюсом таких труб.

Конечно, при ремонте сетей, применяют трубы из этого материала, но, зачастую, по той причине, что на это требуется меньше капитальных затрат, а не из соображений энергосбережения и повышения качества транспортировки тепловой энергии.

Анализируя реальную ситуацию, можно ожидать, что в ближайшие 10-15 лет тепловые сети в нашей стране полностью перейдут на трубы из пенополиуретана. Хотя современные технологии и возможности производственной сферы экономики позволяют сделать это быстрее.

Исходя из представленной выше информации сформулируем следующие задачи дипломного проекта:

провести описание и анализ источника тепловой энергии, а также разработать рекомендации по его совершенствованию;

разработать мероприятия по повышению эффективности и оптимизации тепловых сетей первого участка поселка Шексна;

произвести расчет ТЭО разработанных мероприятий.

3. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

.1 Анализ основных параметров магистральных трубопроводов

.1.1 Скорость движения теплоносителя

Определим расходы сетевой воды по участкам магистральных трубопроводов, в т/ч, по формуле:

(3.1)

Где - присоединительная тепловая нагрузка на отопление, Мкал/ч;

- присоединительная тепловая нагрузка на вентиляцию, Мкал/ч;

- разность температур подающего и обратного трубопровода, ^оС, при температурном графике 95-70^оС .

Зная расчетные расходы сетевой воды, определим скорость движения воды на участках, м/с, по формуле:

(3.2)

Где - диаметр расчетного участка трубопровода, м.

Результаты расчета представлены в табличной форме (табл. 3.1).

На основе полученных результатов строим рейтинговую диаграмму скоростей теплоносителя на магистральных участках тепловой сети.

Низкая скорость свидетельствует о завышенном диаметре и, следовательно, больших тепловых потерях на участке. Диаграмма представлена на рисунке 3.1.

Таблица 3.1

Расчетные данные для магистральных участков тепловой сети

Из диаграммы скоростей видно, что на 16 участках из 41 скорость ниже отметки в 0,5 м/с. Это участки с самыми большими тепловыми потерями. Кроме того, на девяти участках скорость теплоносителя сильно превышает нормативную скорость 1,5 м/с. Это может привести к кавитации и более интенсивному износу внутренней поверхности трубопровода.

.1.2 Тепловые потери по участкам

В соответствии с [8], теплопотери на участке трубопровода определяются согласно формуле:

(3.3)

Где - диаметр расчетного участка трубопровода, м;

- норма линейной плотности теплового потока, Вт/м [5].

Так как нагрузка на горячее водоснабжение отсутствует, то расчет ведем только для отопительного периода. Результаты расчета представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Тепловые потери на магистральных участках сети

В результате расчетов получаем значения тепловых потерь для каждого из участков в Мкал/ч и суммарные потери за год в Гкал/год. На основе полученных данных построим сравнительную диаграмму тепловых потерь в процентах от суммарной тепловой энергии, проходящей через участок за год (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 - Сравнительная диаграмма тепловых потерь за год на магистральных участках тепловой сети

В принципе, потери тепловой энергии укладываются в нормативные показатели, но на участках №35, №36 и №45 рекомендуется улучшить изоляцию для достижения более высокого уровня теплоснабжения потребителей.

.2 Анализ отводящих участков тепловой сети

.2.1 Основные параметры отводящих участков

Методика расчета основных параметров отводящих участков тепловой сети такая же, как и для магистральных участков. Результаты расчетов приведены в таблице 3.3.

По полученным данным строим рейтинговую диаграмму скоростей теплоносителя и сравнительную диаграмму тепловых потерь на отводящих участках тепловой сети. Диаграммы представлены на рисунках 3.3 и 3.4 соответственно.

Рисунок 3.3 - Рейтинговая диаграмма скоростей теплоносителя на отводящих участках тепловой сети

Таблица 3.3

Основные параметры отводящих участков тепловой сети

Около 50% процентов участков с явно завышенным диаметром, так как скорость движения теплоносителя ниже 0,5 м/с, что способствует неоправданно высоким потерям тепловой энергии на пути к потребителям.

Рисунок 3.4 - Сравнительная диаграмма тепловых потерь за год на отводящих участках тепловой сети

На большинстве участков потери незначительны, но есть несколько участков с высокими потерями (от 5% до 14%). Если сравнить диаграммы на рисунках 3.3 и 3.4, то мы увидим, что на этих участках скорость движения теплоносителя ниже 0,5 м/с, что говорит о прямой зависимости величины потерь от диаметра трубопровода.

.2.2 Затраты на транспортировку тепловой энергии

Удельную стоимость транспортировки тепловой энергии, в руб./Гкал, определим по формуле:

(3.4)

где- сумма затрат участка, руб./год;

- годовое потребление тепловой энергии, Гкал/год.

 (3.5)

Где - годовые амортизационнные отчисления, приходящиеся на рассматриваемый участок сети, руб./год;

- стоимость годовых тепловых потерь участка, руб./год;

- затраты на перекачку теплоносителя по участку, руб./год.

 (3.6)

где- стоимость трубопровода на участке сети, руб.;

- срок амортизации, год.

 (3.7)

где- величина тепловых потерь на участке, Гкал/час;

- установленный тариф на тепловую энергию, руб/Гкал, принимаем равным 1698,02 руб./Гкал, в соответствии с [9];

- время работы системы отопления за год, час/год.

(3.8)

Где - мощность сетевых насосов необходимая для преодоления гидравлического сопротивления, кВт;

 - тариф на электрическую энергию, руб./кВт*ч, принимаем равным 3,6961 руб./кВт*ч (средний тариф за отопительный период 2015-16 гг.);