Уфимский государственный нефтяной технический университет
Факультет «Промышленная теплоэнергетика»
Улучшение энергоэффективности тепловых сетей за счет отключения самого удаленного потребителя
Нафиков А.С., бакалавр 3 курс,
Гайнанов И.И., бакалавр, 3 курс,
Россия, г. Уфа
Аннотация
Статья посвящена повышению энергоэффективности тепловых сетей за счет отключения самого удаленного потребителя и переводом его на электрическое отопление. Рассмотрено сравнение результатов до и после отключения самого удаленного потребителя и высчитан процент экономии электроэнергии.
Ключевые слова: Потребитель, трубопровод, тепловые сети, гидравлическая устойчивость, тепловые и гидравлически режимы.
Annotation
The article is devoted to improving the energy efficiency of heating networks by disconnecting the most remote consumer and transferring it to electric heating.
Key words: Consumer, pipeline, heating networks, hydraulic stability, thermal and hydraulic modes.
Разработка математической модели тепловых и гидравлических режимов тепловой сети выполняется с помощью специализированного программного продукта, например, «Zulu 7.0», «ZuluThermo», теплогидравлических задач при эксплуатации сетей теплоснабжения посредством разработки математической расчетной модели сети.
Расчет удельных допустимых нормативных тепловых потерь по участкам теплотрассы выполнен в качестве примера для расчетного значения температуры наружного воздуха, например, для г. Уфы -35°С и температурного графика 95/70 °С.
Таблица 1 - Исходные данные по нагрузкам отапливаемых зданий
|
Потребитель |
Нагрузка, Гкал/ч |
|
|
П1 (АБК) |
0,18 |
|
|
П5 (Гараж 3) |
0,98 |
|
|
П13 (Склад готовой продукции) |
1,21 |
|
|
П10 (Бытовые помещения) |
0,75 |
|
|
П15 (Подогрев резервуаров) |
0,35 |
|
|
П11 (Медпункт) |
0,84 |
|
|
П12 (Склад химреактивов) |
1,02 |
Расчетные расходы теплоносителя в местных системах и в тепловой сети определяются по расчетной тепловой нагрузке здания и расчетным параметрам систем теплопотребления на нужды отопления и вентиляции [2]:
Q=Qот +Qв.
Расход теплоносителя к объектам теплоснабжения без учета тепловых потерь по длине трубопроводов определяется по формуле [1]
где Q - тепловая нагрузка объекта, ккал/ч;
С - теплоёмкость воды, ккал/(кг-°С);
Атист - перепад температур на источнике, °С;
Таблица 2 - Основные теплогидравлические показатели режимов работы тепловых сетей после проведения наладочных мероприятий (Вариант 1)
|
Наименование потребителя |
Расчетная тепловая нагрузка, Гкал/ч |
Температура сетевой воды, °С |
Расход теплоносителя, м3/ч |
Диаметры шайбы перед СО, мм |
Потери напора на шайбе, м |
Давление в подающем трубопроводе, м |
Давление в обратном трубопроводе, м |
Диаметр ввода, мм |
||
|
На потребителя |
Прямой |
Обратной |
На потребителя |
|||||||
|
ИСТ |
5,33 |
95,0 |
70,15 |
233,3 |
0,00 |
0,00 |
50,4 |
19,00 |
259 |
|
|
П13 (СГП) |
1,21 |
94,5 |
70,5 |
50,31 |
31,173 |
26,781 |
48,62 |
20,76 |
207 |
|
|
П5 (3) |
0,98 |
93,9 |
71,1 |
43,01 |
37,364 |
9,483 |
40,01 |
29,33 |
150 |
|
|
П1 (АБК) |
0,18 |
91,6 |
73,4 |
9,93 |
62,213 |
0,066 |
37,54 |
31,78 |
82 |
|
|
П10 (Быт. пом.) |
0,75 |
94,2 |
70,8 |
32,06 |
28,025 |
16,652 |
43,58 |
25,78 |
150 |
|
|
П15(ПР) |
0,35 |
93,2 |
71,8 |
16,3 |
20,759 |
14,285 |
42,49 |
26,86 |
125 |
|
|
П11(Медпункт) |
0,84 |
93,9 |
71,1 |
36,99 |
36,255 |
7,918 |
39,23 |
30,10 |
150 |
|
|
П12 (С.Х/Р) |
1,02 |
93,9 |
71,1 |
44,7 |
45,273 |
4,755 |
38,84 |
30,49 |
150 |
Самый удаленный потребитель П1 “АБК”. Поскольку нам невыгодно снабжать этого абонента теплом, мы отключаем его от общей тепловой сети и переводим на электрическое отопление.
Таблица 3 - Основные теплогидравлические показатели режимов работы тепловых сетей после проведения наладочных мероприятий и модернизации системы (отключение потребителя «АБК») (Вариант 2)
|
Наименование потребителя |
Расчетная тепловая нагрузка, Гкал/ч |
Температура сетевой воды, |
Расход теплоносителя, м3/ч |
Диаметры шайбы перед СО, мм |
Потери напора на шайбе, мм |
Давление в подающем трубопроводе, м |
Давление в обратном трубопроводе, м |
Диаметр ввода, мм |
||
|
На потребителя |
Прямой |
Обратной |
На потребителя |
|||||||
|
ИСТ |
5,33 |
95,0 |
70,145 |
224,48 |
0 |
0 |
50,4 |
19,00 |
259 |
|
|
П13 (СГП) |
1,21 |
94,50 |
70,50 |
50,30 |
37,95 |
12,20 |
33,94 |
20,65 |
207 |
|
|
П5 (Г3) |
0,98 |
93,70 |
71,30 |
43,65 |
44,26 |
4,97 |
30,39 |
24,18 |
150 |
|
|
П10 (Быт. пом.) |
0,18 |
94,20 |
70,80 |
32,12 |
35,10 |
6,79 |
31,26 |
23,32 |
150 |
|
|
П15 (ПР) |
0,75 |
93,20 |
71,80 |
16,32 |
27,88 |
4,41 |
30,17 |
24,40 |
125 |
|
|
П11 (Медпункт) |
0,35 |
93,80 |
71,20 |
37,17 |
45,38 |
3,26 |
29,52 |
25,04 |
150 |
|
|
П12(С.Х/Р) |
0,84 |
93,90 |
71,10 |
44,92 |
133,71 |
0,06 |
29,13 |
25,43 |
150 |
Рисунок 1 - Схема тепловой сети до модернизации
Рисунок 2 - Схема тепловой сети после модернизации
Необходимый напор сетевого насоса определяется по пьезометрическому графику как разность между напором на выходе сетевого насоса и напором на приеме сетевого насоса. [2]
Для первоначальной схемы он составит:
Определение полного расхода электроэнергии на привод сетевого насоса за отопительный период
где GHCT - полный расход теплоносителя, подаваемый источником потребителям, м3/ч; HceTHacoca - необходимый напор сетевого насоса, м;
з , з - КПД насоса и электродвигателя соответственно (принимаются равными
Для второго случая:
Расход электроэнергии составит:
Рисунок 3 - Диаграмма потребления электроэнергии после оптимизационных работ, в сравнении с исходной тепловой сетью
Потребление электроэнергии после модернизации по сравнению с исходной тепловой сетью понизилось на 47,5 %. Количественно гидравлическая устойчивость для тепловых систем оценивается коэффициентом гидравлической устойчивости: [2]
где ?Нпот - потери напора в системе теплопотребления; ?Нлин - потери напора в тепловой сети от теплоисточника до потребителя;
?Нрасп - располагаемый напор в тепловой сети на выходе из источника.
Таблица 4 - Оценка гидравлической устойчивости по абонентам тепловой сети от источника АНраСп =30,4 м (Вариант 1)
|
Наименование потребителя |
Давление |
Коэффициент гидравлической устойчивости, К |
|||
|
Вход |
Выход |
Перепад |
|||
|
П13 (СГП) |
48,62 |
20,76 |
27,86 |
0,94195 |
|
|
П5 (Г3) |
40,01 |
29,33 |
10,68 |
0,58320 |
|
|
П1 (АБК) |
37,54 |
31,78 |
5,76 |
0,42830 |
|
|
П10 (Быт.пом.) |
43,58 |
25,78 |
17,80 |
0,75291 |
|
|
П15 (ПР) |
42,49 |
26,86 |
15,63 |
0,70553 |
|
|
П11 (Медпункт) |
39,23 |
30,10 |
9,13 |
0,53923 |
|
|
П12 (С.Х/Р) |
38,84 |
30,49 |
8,35 |
0,51568 |
Таблица 5 - Оценка гидравлической устойчивости по абонентам тепловой сети от источника АНрасп = 15,6 м (Вариант 2)
|
Наименование потребителя |
Давление |
Коэффициент гидравлической устойчивости, К |
|||
|
Вход |
Выход |
Перепад |
|||
|
П13 (СГП) |
33,94 |
20,65 |
13,29 |
0,92299 |
|
|
П5 (Г3) |
30,39 |
24,18 |
6,21 |
0,63093 |
|
|
П10 (Быт.пом.) |
31,26 |
23,32 |
7,94 |
0,71342 |
|
|
П15 (ПР) |
30,17 |
24,40 |
5,77 |
0,60817 |
|
|
П11 (Медпункт) |
29,52 |
25,04 |
4,48 |
0,53589 |
|
|
П12 (С.Х/Р) |
29,13 |
25,43 |
3,7 |
0,48701 |
При отношении располагаемого напора у концевого абонента сети к располагаемому напору на источнике порядка К=0,4 и выше можно считать гидравлическую устойчивость системы теплоснабжения удовлетворительной. [2] энергоэффективность тепловой потребитель
Использованные источники
1. О.В. Смородова, В.В. Кузнецова Учебно-методическое пособие для проведения практических занятий по дисциплине "Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий". - Уфа.: УГНТУ 2005. - 62 с.
2. И.Р. Байков, О.В. Смородова Учебно-методическое пособие для выполнения РГР по дисциплине "Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий". - Уфа.: УГНТУ 2015. - 80 с.