Однотрубный транспорт тепла от источников комбинированной выработки электрической и тепловой энергии

Однотрубный транспорт тепла от источников комбинированной выработки электрической и тепловой энергии

В течение многих лет в ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром» прорабатывались вопросы однотрубного транспорта тепла от источников комбинированной выработки электрической и тепловой энергии до пиковых котельных и ЦТП, расположенных в городской черте. В 2003 г. в ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром» была выполнена работа «Обоснование инвестиций на присоединение систем теплоснабжения г. Тулы к Щекинской ГРЭС» [1], основой которой стала трехтрубная система теплоснабжения (два подающих теплопровода 2Ду500 мм и один обратный — Ду500 мм) с разделением потока обратной сетевой воды (часть воды возвращалась на Щекинскую ГРЭС, другая часть подавалась на пиковые котельные открытых систем теплоснабжения). Согласно технико-экономическим расчетам срок окупаемости системы теплоснабжения протяженностью 30 км составил 7,3 года. Работа была обсуждена и одобрена на заседании научно-технического совета РАО «ЕЭС России» [2]. На основании данной работы произведена оптимизация технических решений однотрубного транспорта тепла с учетом современного развития техники. В 2004 г. была выполнена утверждаемая часть проекта «Внешнее теплоснабжение от Новомосковской ГРЭС к Южной части г Новомосковска (пусковой комплекс)», основой которого являлась комплексная открытая система теплоснабжения, предназначенная одновременно для подачи тепла и горячей воды на котельную открытой системы теплоснабжения [3]. Протяженность тепловых сетей (подающий теплопровод Ду500 мм и обратный теплопровод Ду400 мм) составила 7,3 км.

Однотрубный транспорт тепла возможно осуществить только в системах теплоснабжения с непосредственным отбором сетевой воды на ГВС, к которым относятся открытые и раздельные системы теплоснабжения. Строительство однотрубных систем возможно осуществить по двум вариантам: с покрытием нагрузки только ГВС и с покрытием части базовой нагрузки отопления и вентиляции пиковой котельной и нагрузки ГВС. В качестве базовой нагрузки отопления и вентиляции (далее по тексту — базовая нагрузка отопления) рассматривается текущая нагрузка со значительным периодом стояния в течение отопительного периода (3000−5000 ч), которая составляет 50% и менее от расчетной нагрузки отопления и вентиляции. При этом основным условием эффективности однотрубного транспорта тепла является присоединение к тепловой электрической станции (ТЭС), расположенной в непосредственной близости от источника холодного водоснабжения (или внешнего водовода). Как показывают расчеты технико-экономических показателей однотрубный транспорт тепла наиболее эффективен при удаленности ТЭС от района потребления на расстояние 5 км и более. однотрубный тепло водоснабжение отопление.

Схема однотрубного транспорта тепла для покрытия нагрузки ГВС приведена на рис. 1. Согласно данной схеме, перегретая сетевая вода, предназначенная для ГВС, подается непосредственно в бак-аккумулятор горячей воды 5, расположенный на городской отопительной котельной раздельной системы теплоснабжения (отдельный тепловой пункт ГВС). С целью сокращения расхода сетевая вода нагревается на ТЭС до 90−130 ^ОС, что позволяет снизить ее количество до 40% от расходуемого на ГВС. Это, в свою очередь, приводит к значительному снижению диаметра транзитного теплопровода. На котельной сетевая вода охлаждается в подогревателе 4 потоком холодной водопроводной воды, с которым она смешивается в баке-аккумуляторе 5. В баке рекомендуется поддерживать температуру горячей воды до 60−65 ^ОС. Для равномерной загрузки турбин на ТЭС рекомендуется устанавливать бакаккумулятор 3. С целью снижения расхода сетевой воды на еще большую величину, ее в принципе можно нагревать до температуры 170 ^ОС. Недостатками данной схемы является незначительный объем тепловой энергии, вырабатываемой и транспортируемой от ТЭС.

Схема однотрубного транспорта тепла для покрытия части базовой нагрузки отопления и ГВС приведена на рис. 2. Согласно данной схемы, перегретая сетевая вода, предназначенная для ГВС, сначала охлаждается в подогревателе 6 потоком обратной воды городской пиковой котельной (отопительной котельной раздельной системы теплоснабжения), а затем подается непосредственно в бак-аккумулятор горячей воды 7. В результате чего покрывается часть базовой тепловой нагрузки на отопление и вентиляцию. На котельной сетевая вода смешивается в бакеаккумуляторе 7 с химочищенной водопроводной водой (не более 20% от расходуемой на ГВС). Из бака-аккумулятора 7 сетевая вода через вакуумный деаэратор подается на подпитку открытой тепловой сети городской котельной. С целью сокращения расхода сетевая вода нагревается на ТЭС до 90−130 ^ОС, что позволяет снизить ее количество до 80% от расходуемого на ГВС. Для равномерной загрузки турбин на ТЭС также рекомендуется устанавливать бак-аккумулятор 3. С целью передачи большего количества тепла от ТЭС сетевую воду в принципе можно нагревать до температуры 170 ^ОС. Основным достоинством данной схемы является подача максимально возможного тепла от удаленной ТЭС в городские системы теплоснабжения, которое может быть доведено до уровня 30% нагрузки отопления и вентиляции и 100% нагрузки ГВС.

По сравнению с котельными и ТЭС, расположенными в городской черте, однотрубные системы теплоснабжения намного экологичнее, поскольку основной источник загрязнения (тепловая станция комбинированной выработки электроэнергии и тепла) располагается далеко за городом, а годовая выработка тепла городских котельных в несколько раз ниже годовой выработки традиционной отопительной котельной.

За городской чертой рекомендуется осуществлять надземную прокладку транзитного теплопровода, что приводит к значительному снижению капитальных затрат. Надземная прокладка теплопроводов обеспечивает быстрое обнаружение и ликвидацию аварий, а городские котельные обеспечивают покрытие до 70% и более нагрузки отопления. С учетом этого, а также возможностью кратковременного прекращения подачи горячей воды потребителям (до 24 ч) прокладка резервного теплопровода не выглядит обязательной, что подтверждается п. 6.11 СНиП 41−02−2003 [4].

Проведенные расчеты экономической эффективности показали, что при протяженности до 20 км и менее однотрубные системы при диаметре теплопроводов от 2Ду400 мм и более окупаются в течение 6−8 лет, т. е. достаточно быстро. Исходя из этого, однотрубные системы теплоснабжения могут оказаться актуальными не только для крупных городов с населением более 500 тыс. чел., но и для нескольких небольших городов одновременно, запитанных от одной мощной ТЭС. Принципиальная схема однотрубной системы теплоснабжения для нескольких населенных пунктов приведена на рис. 3.

• 1. «Обоснование инвестиций на присоединение систем теплоснабжения г. Тулы к Щекинской ГРЭС», ВНИПИэнергопром, 2003 г.
• 2. Протокол заседания от 28.04.2004 г. подсекции «Теплофикации и централизованного теплоснабжения Научнотехнического совета ОАО РАО «ЕЭС России».
• 3. «Внешнее теплоснабжение от Новомосковской ГРЭС к Южной части г. Новомосковска (пусковой комплекс)», 2004 г.
• 4. СНиП 41−02−2003 «Тепловые сети».