12 skyrius. Šilumos tiekimo sistemos
Pagrindinės šilumos tiekimo proceso sampratos
Šilumos tiekimo sistema – tai visuma sujungtų elektrinių, tiekiančių šilumą regionui, miestui ar įmonei. Šilumos tiekimo sistema yra sudėtinga, technologiškai susieta operacijų grandinė, susidedanti iš šilumos energijos gamybos, perdavimo ir vartojimo procesų. Pagrindiniai šios sistemos veikimo tikslai – kokybiškas ir nenutrūkstamas šilumos tiekimas vartotojams. Tuo pačiu gerai suprojektuotose, gerai veikiančiose sistemose efektyvumo ir kokybės santykis turi atitikti aukščiausius standartus.
Šilumos tiekimo sistema – tai šilumos gamybos, transportavimo ir naudojimo įrenginių kompleksas. Šilumos tiekimas vartotojams (šildymas, vėdinimas, karšto vandens tiekimas ir technologiniai procesai) susideda iš trijų tarpusavyje susijusių procesų: šilumos perdavimo aušinimo skysčiui, aušinimo skysčio transportavimo ir aušinimo skysčio šiluminio potencialo panaudojimo.
Šilumos tiekimo sistemų kūrimo poreikį lemia šios pagrindinės priežastys: sunkus klimato sąlygos pagrindiniai šalies regionai, kai 200-360 dienų per metus šildomi gyvenamieji, visuomeniniai ir pramoniniai pastatai; daugelio technologinių procesų neįmanoma atlikti nenaudojant šilumos, pavyzdžiui, gaminti elektrą, gaminti ir džiovinti medžiagas, skalbti drabužius ir pan.; poreikis tenkinti gyventojų sanitarinius ir higienos poreikius karštu vandeniu indų plovimui, patalpų valymui ir kitiems procesams.
Šilumos tiekimo sistemos klasifikuojamos pagal galią ir šilumos šaltinio tipą; aušinimo skysčio tipas; prijungimo būdai ir schemos, vamzdynų skaičius ir kitos charakteristikos.
Yra centralizuotos ir vietinės šilumos tiekimo sistemos. Vietinės šildymo sistemos aptarnauja dalį arba visą bazinį pastatą krosnelės šildymas arba namo katilo montavimas. Centralizuotos šildymo sistemos – vienas ar keli miesto rajonai. Todėl jie apima šilumos tiekimo šaltinius (katilines, šilumines elektrines), šilumos tinklus, šilumos punktai ir pastatų šildymo, vėdinimo ir karšto vandens tiekimo sistemos
Pagal vartotojo tipą šilumos tiekimo sistemas galima suskirstyti į pramonines, pramonines – šildymo ir šildymo sistemas. Pramoninėse šilumos tiekimo sistemose pagrindinis šilumos apkrovos komponentas yra šilumos suvartojimas technologinėms reikmėms, in šildymo sistemos akh – gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų komunalinės apkrovos, o pramoninėse šildymo sistemose tiek pramonės įmonės, tiek miesto būstas ir komunalinis sektorius šilumą gauna iš vieno šaltinio.
Kalbant apie galią, šilumos tiekimo sistemoms būdingas šilumos perdavimo diapazonas ir vartotojų skaičius.
Vietinės šilumos tiekimo sistemos – tai sistemos, kuriose trys pagrindinės grandys (šilumos šaltinis, tinklai ir vartotojai) yra sujungtos ir išdėstytos tose pačiose arba gretimose patalpose. Šiuo atveju šilumos priėmimas ir jos perdavimas į patalpų orą sujungiami į vieną įrenginį ir yra šildomose patalpose (krosnyse). Centralizuotos sistemos – tai sistemos, kuriose šiluma tiekiama iš vieno šilumos šaltinio į daugelį patalpų. Pagal šilumos šaltinio tipą centralizuotos šildymo sistemos skirstomos į centralizuotą šildymą ir centralizuotą šildymą. Centralizuoto šildymo sistemoje šilumos šaltinis yra centralizuota katilinė, o šiluminė elektrinė – šiluminė elektrinė. Aušinimo skystis šilumą gauna centralizuotoje katilinėje (arba CHP) ir išoriniais vamzdynais, kurie vadinami šilumos tinklais, patenka į pramoninių, visuomeninių ir gyvenamųjų pastatų šildymo ir vėdinimo sistemas. Šildymo įrenginiuose, esančiuose pastatų viduje, aušinimo skystis išskiria dalį jame susikaupusios šilumos ir specialiais vamzdynais išleidžiamas atgal į šilumos šaltinį.
Centralizuotos šildymo sistemos. Atsižvelgiant į centralizavimo laipsnį, centralizuoto šildymo sistemas (CŠT) galima suskirstyti į keturias grupes:
Grupinis šilumos tiekimas skirstomas į: rajoninį (miesto teritorijos šilumos tiekimą); miesto (miesto šilumos tiekimas); tarpmiestinis (šilumos tiekimas į kelis miestus).
Centralizuotas procesas šilumos tiekimas susideda iš trijų operacijų – aušinimo skysčio paruošimo, aušinimo skysčio transportavimo ir aušinimo skysčio naudojimo. Aušinimo skystis ruošiamas šiluminių elektrinių ir katilinių vandens ruošimo sistemose. Aušinimo skystis transportuojamas šilumos tinklais. Aušinimo skystis naudojamas šilumą naudojančiuose vartotojų įrenginiuose. Aušinimo skysčio paruošimui, transportavimui ir naudojimui skirtų įrenginių rinkinys vadinamas centralizuota šildymo sistema.
Yra dvi pagrindinės šilumos suvartojimo kategorijos:
Sukurti patogias darbo ir gyvenimo sąlygas (komunalinis krūvis). Tai apima vandens suvartojimą šildymui, vėdinimui, karšto vandens tiekimui (KV), oro kondicionavimui;
Gaminti tam tikros kokybės (technologinės apkrovos) gaminius.
Pagal temperatūros lygį šiluma skirstoma į:
Mažas potencialas, esant temperatūrai iki 150 0 C;
Vidutinio potencialo, kurių temperatūra nuo 150 0 C iki 400 0 C;
Didelis potencialas, esant aukštesnei nei 400 0 C temperatūrai.
Komunalinių paslaugų apkrova reiškia mažo potencialo procesus. Maksimali temperatūra šilumos tinkluose neviršija 150 0 C (priekiniame vamzdyne), minimali – 70 0 C (grįžtamajame). Technologinei apkrovai padengti, kaip taisyklė, naudojami vandens garai, kurių slėgis iki 1,4 MPa. Kaip šilumos šaltiniai naudojami šiluminių elektrinių ir katilinių terminio apdorojimo įrenginiai. Kogeneracinė jėgainė gamina kombinuotą šilumą ir elektrą pagal šildymo ciklą. Atskirai gaminama šiluma ir elektra katilinėse ir kondensacinėse elektrinėse. Naudojant kombinuotą generaciją, bendros degalų sąnaudos yra mažesnės nei naudojant atskirą generaciją.
Šilumos tiekimo šaltinio, šilumos tinklų ir abonentinių įrenginių įrangos kompleksas vadinamas centralizuota šilumos tiekimo sistema. Šilumos tiekimo sistemos klasifikuojamos pagal šilumos šaltinio tipą (arba šilumos paruošimo būdą), aušinimo skysčio rūšį, vandens tiekimo karštam vandeniui būdą, šilumos tinklo vamzdynų skaičių, vartotojų tiekimo būdą, ir centralizacijos laipsnį.
Atsižvelgiant į šilumos šaltinio tipą, yra trys šilumos tiekimo tipai:
Centralizuotas šildymas iš CHP, vadinama centralizuotai tiekiama šiluma;
Centralizuotas šilumos tiekimas iš rajoninių ar pramoninių katilinių;
Decentralizuotas šilumos tiekimas iš vietinių katilinių arba individualių šilumos mazgų.
Autorius palyginti su centralizuotas šilumos tiekimas iš katilinių, centralizuotas šildymas turi nemažai privalumų, kurie išreiškiami kuro sutaupymu dėl kombinuotos šiluminės ir elektros energijos gamybos šiluminėse elektrinėse; esant galimybei plačiai paplitęs vietinis žemos kokybės kuras, kurio deginimas katilinėse yra sunkus; gerinant sanitarines sąlygas ir oro švarą miestuose ir pramoninėse zonose dėl kuro degimo koncentracijos mažas kiekis taškai, esantys, kaip taisyklė, dideliu atstumu nuo gyvenamųjų rajonų, ir racionalesnis naudojimas šiuolaikiniai metodai valymas dūmų dujos nuo kenksmingų priemaišų.
Autorius aušinimo skysčio tipasŠildymo sistemos skirstomos į vandenį ir garą. Garų sistemos daugiausia platinama pramonės įmonės, A vandens sistemos naudojama šilumos tiekimui būsto ir komunalinėms paslaugoms bei kai kuriems pramonės vartotojams. Tai paaiškinama daugybe vandens, kaip aušinimo skysčio, pranašumų, palyginti su garais: centrinio skysčio galimybe kokybės reguliavimasšiluminė apkrova, mažesni energijos nuostoliai transportavimo metu ir didesnis šilumos tiekimo diapazonas, šildomo garo kondensato nuostolių nėra, šiluminėje elektrinėje didesnė kombinuotos energijos gamyba, padidinta akumuliacinė talpa.
Pagal vandens tiekimo karšto vandens tiekimui būdą vandens sistemos skirstomos į uždaras ir atviras.
Uždarosiose sistemose tinklo vanduo naudojamas tik kaip aušinimo skystis ir nėra ištraukiamas iš sistemos. Vietiniai karšto vandens tiekimo įrenginiai vandenį gauna iš geriamojo vandens tiekimo, dėl karščio šildomą specialiuose vandens-vandens šildytuvuose tinklo vanduo.
IN atviros sistemos Oi tinklo vanduo patenka tiesiai į vietinius karšto vandens įrenginius. Tokiu atveju papildomų šilumokaičių nereikia, o tai žymiai supaprastina ir sumažina abonentinio įvesties įrenginio kainą. Tačiau vandens nuostoliai atviroje sistemoje smarkiai padidėja (nuo 0,5–1% iki 20–40% viso sistemoje suvartojamo vandens kiekio), o vartotojams tiekiamo vandens sudėtis blogėja dėl korozijos produktų ir vandens trūkumo. biologinis gydymas.
Uždarų šilumos tiekimo sistemų privalumai yra tai, kad jų naudojimas užtikrina stabilią kokybę karštas vanduo patenka į karšto vandens tiekimo įrenginius, tos pačios kokybės vandentiekio vanduo; vandens, patenkančio į karšto vandens tiekimo įrenginius, hidraulinė izoliacija nuo šilumos tinkle cirkuliuojančio vandens; sistemos sandarumo stebėjimo paprastumas pagal makiažo kiekį.
Pagrindiniai uždarų sistemų trūkumai yra padidėjęs įrangos sudėtingumas ir kaina bei abonentų įvadų eksploatavimas dėl vandens-vandens šildytuvų įrengimo ir vietinio karšto vandens tiekimo įrenginių korozija dėl nedeaeruoto vandens naudojimo.
Pagrindiniai atvirų šilumos tiekimo sistemų privalumai – galimybė šildymui maksimaliai panaudoti mažo potencialo šilumos šaltinius didelis kiekis makiažo vanduo. Kadangi uždarose sistemose papildymas neviršija 1% tinklo sunaudojamo vandens, galimybė pakartotinai panaudoti atliekų ir prapūsto vandens šilumą kogeneracinėje elektrinėje su uždara sistema yra žymiai mažesnė nei atvirose sistemose. Be to, vietinės karšto vandens sistemos atvirose sistemose gauna deaeruotą vandenį, todėl yra mažiau jautrūs korozijai ir yra patvaresni.
Atvirų sistemų trūkumai yra šie: poreikis šiluminėje elektrinėje įrengti galingą vandens valymą, kad būtų galima papildyti šildymo tinklą, o tai padidina stoties vandens valymo išlaidas, ypač padidėjus pradinės sistemos standumui. žalias vanduo; sistemos sanitarinės kontrolės komplikavimas ir padidėjimas; apsunkina sistemos sandarumo kontrolę (nes įkrovimo kiekis nebūdingas sistemos tankiui); tinklo hidraulinio režimo nestabilumas.
Pagal vamzdynų skaičių išskiriamos vieno, dviejų ir kelių vamzdžių sistemos. Be to, atvirai sistemai mažiausias vamzdynų skaičius yra vienas, o uždarai sistemai - du. Lengviausias būdas transportuoti šilumą dideliais atstumais yra vieno vamzdžio atvira šilumos tiekimo sistema. Tačiau tokių sistemų taikymo sritis yra ribota dėl to, kad ją įgyvendinti galima tik tada, kai vandens suvartojimas, reikalingas šildymo ir vėdinimo apkrovai patenkinti, yra lygus vandens suvartojimui karšto vandens tiekimui vartotojams tam tikroje teritorijoje. Daugumoje mūsų šalies regionų vandens karšto vandens tiekimui sunaudojama žymiai mažiau (3 - 4 kartus) nei tinklinio vandens šildymui ir vėdinimui, todėl miesto šilumos tiekime paplito dvivamzdė sistemos. Dviejų vamzdžių sistemoje šilumos tinklas susideda iš dviejų eilučių: tiekimo ir grąžinimo.
Remiantis šilumos tiekimo vartotojams būdu, skiriamos vienpakopės ir daugiapakopės šilumos tiekimo sistemos. Vienpakopėse sistemose šilumos vartotojai yra tiesiogiai prijungiami prie šilumos tinklų.
Daugiapakopėse sistemose tarp šilumos šaltinio ir vartotojų yra išsidėstę centriniai šilumos punktai arba pastotės, kuriose aušinimo skysčio parametrai keičiasi priklausomai nuo vietinių vartotojų šilumos suvartojimo. Centriniuose šilumos punktuose yra centrinio šildymo instaliacija karšto vandens tiekimui, centrinio tinklo vandens maišymo instaliacija, šalto vandentiekio vandens stiprintuvai, automatinio reguliavimo ir valdymo įranga. Daugiapakopių sistemų su centrinio šildymo punktais naudojimas leidžia sumažinti pradines karšto vandens šildymo sistemos įrengimo išlaidas, siurbimo agregatai ir automatinio reguliavimo įtaisai dėl padidėjusios jų vienetinės galios ir sumažėjusio įrangos elementų skaičiaus.
Centrinio šilumos punktų optimalūs projektiniai rodikliai priklauso nuo teritorijos išplanavimo, vartotojų darbo režimo ir nustatomi remiantis techniniais ir ekonominiais skaičiavimais.
Šilumos tiekimo sistemos dideliems gyvenamiesiems rajonams, miestams, miesteliams ir pramoniniams rajonams. įmonių. Jų šilumos šaltiniai yra didelio efektyvumo šiluminės elektrinės arba didelės katilinės, transportuojančios ir paskirstančios aušinimo skystį 10-15 km ilgio šilumos tinklais, kurių maksimalus vamzdžio skersmuo 1000-1400 mm, užtikrinantis aušinimo skysčio tiekimą vartotojams reikiamu kiekiu. kiekiais ir su reikiamais parametrais . Šiluminių elektrinių galia 1000-3000 MW, katilinių 100-500 MW. Didelės centralizuotos šildymo sistemos turi keletą. šilumos šaltiniai, komunikacijos atsargines šilumos magistrales, užtikrinančias manevringumą ir jų veikimo patikimumą. Į centralizuotą šilumos tiekimo sistemą įeina ir pastatų šilumos tiekimo sistemos, sujungtos su ja viena hidrauline sistema. ir šiluminės sąlygos bei bendra sistema valdymas. Tačiau dėl techninių įvairovės pastatų šilumos tiekimo sprendimai jie išskiriami kaip savarankiški. techninis sistema, vadinama šildymo sistema. Todėl C.st. prasideda šilumos šaltiniu ir baigiasi abonento įėjimu į pastatą.
Centralizuotos šildymo sistemos yra vanduo ir garas.
Pagrindinis Vandens, kaip aušinimo skysčio, privalumas yra žymiai mažesnės energijos sąnaudos pernešant šilumos vienetą karšto vandens pavidalu nei garų pavidalu, kuris yra dėl didesnio vandens tankio. Sumažėjęs energijos suvartojimas leidžia transportuoti vandenį dideliais atstumais, nešvaistant energijos. potencialą. Didelėse sistemose vandens temperatūra nukrinta apie 1° 1 km atstumu, o garo slėgis (jo energetinis potencialas) tuo pačiu atstumu apie 0,1-0,15 MPa, o tai atitinka 5-10°C. Todėl garo slėgis vandens sistemų turbinų išleidimo angose yra mažesnis nei garo sistemų, todėl šiluminėse elektrinėse sumažėja kuro sąnaudos. Kiti vandens sistemų privalumai – galimybė centralizuotai reguliuoti šilumos tiekimą vartotojams, keičiant aušinimo skysčio temperatūrą ir paprastesnis sistemos veikimas (nėra kondensato nutekėjimo, kondensato linijų, kondensato siurblių).
Garo privalumai – galimybė patenkinti tiek šildymo, tiek technologinius poreikius. apkrovų, taip pat mažos hidrostatinės.
Daugumoje centralizuotų šildymo sistemų maksimali karšto vandens temperatūra yra 150°C. Garo temperatūra šildymo įrenginyje turbinos ištraukimo temperatūra neviršija 127°C. Vadinasi, esant žemai lauko oro temperatūrai šildymo sistemoje. šilumokaičiai Neįmanoma pašildyti vandens iki reikiamo lygio. Tam naudojami piko katilai, kurie veikia tik esant žemai išorinei temperatūrai, t.y. atleisti didžiausią apkrovą. Nes šildo, keičiantis lauko temperatūrai keičiasi apkrova, kinta ir iš turbinos paimamo garo kiekis šilumai tiekti. Neišnaudoti garai praeina per cilindrus žemas slėgis turbina, atiduoda savo energiją ir patenka į kondensatorių, kuriame palaikomas vakuumas (slėgis 0,004-0,006 MPa), kuris atitinka žemas 30-35 °C kondensacijos temperatūras, o aušinimo vanduo turi dar žemesnę temperatūrą, todėl jo nėra. naudojamas šilumos tiekimui. Taigi šilumos tiekimui naudojama tik dalis garų, einančių per turbinų ištraukimus, o tai sumažina taupymą. šildymo efektas. Tačiau kuro sąnaudos elektrai ir šilumai gaminti per metus vidutiniškai sumažėja apie 1/4-1/3. Ekonomiškas Didelio efektyvumo rajoninių katilinių (terminių stočių) kaip šilumos šaltinių naudojimas taip pat suteikia efektą,
Aušinimo skystis iš šilumos šaltinių transportuojamas ir paskirstomas tarp vartotojų per išvystytus šilumos tinklus. Dėl to šilumos tinklai apima visus kalnus ir teritorijas, o jų tiesimas sukelia didžiausias miestų plėtros problemas. ir išnaudojimą sunkumų. Eksploatacijos metu jie gali būti korozijos ir sunaikinimo. Avarinė žala sukelia šilumos tiekimo sutrikimus, socialinę ir ekonominę žalą. Dėl to šilumos tinklai, būdami pagrindiniu didelių šilumos tiekimo sistemų elementu, tampa ir silpniausiu jų komponentu, mažinančiu taupymą. centralizuoto šilumos tiekimo poveikis riboja maksimalią sistemų galią. Priklausomai nuo karšto vandens ruošimo būdo C.S.T. skirstomi į uždarus ir atvirus. Uždaroje sistemoje joje cirkuliuojantis vanduo naudojamas tik kaip aušinimo skystis. Vanduo šildomas prie šilumos šaltinio, perneša savo entalpiją vartotojams ir perduoda šildymui, vėdinimui ir karšto vandens tiekimui. Vanduo karštam vandeniui tiekti buvo tiekiamas iš kalnų. vandens tiekimo ir šildomas paviršiniuose šilumokaičiuose cirkuliuojant aušinimo skysčiui iki reikiamos temperatūros. Sistema uždaryta bankomato atžvilgiu.
oro. Atvirose sistemose vartotojo naudojamas karštas vanduo imamas iš šilumos tinklų. Vadinasi, karštas vanduo sistemoje naudojamas ne tik kaip aušinimo skystis, bet ir tiesiogiai kaip vanduo. Todėl šilumos tiekimo sistema yra iš dalies cirkuliacinė ir iš dalies tiesioginio srauto. Karštas vanduo ruošiamas prie šilumos šaltinio, patenka tiesiai į vartotojus ir išleidžiamas per čiaupus į atmosferą, Dideliems miestams šilumos tiekimo centralizavimas yra perspektyvi kryptis. Centralizuotas sistemos, ypač šildymo sistemos, sunaudoja mažiau degalų. Šilumos šaltinių mažinimas ir konsolidavimas gerina sąlygas miestų plėtrai ir didžiųjų miestų ekologijai. Mažiau šilumos šaltinių leidžia žymiai sumažinti skaičių kaminai, per kurią į aplinką patenka degimo produktai. Nereikia kurti kelių mažų degalų saugyklų
C.s.t. racionaliai kurti pagal hierarchiją. principu (žr. Šilumos tiekimo sistemos). Diagramoje parodytas principas, centralizacijos schema. uždara šilumos tiekimo sistema, šilumos šaltinis yra termofikacinė elektrinė (pirmas hierarchijos lygis). Šilumos tiekimo patikimumui padidinti šiluminė elektrinė susideda iš kelių. energingas katilai ir garo turbinos : Pagrindinis CHP elementai turi rezervų. Vandens garai iš katilų per perkaitintuvą patenka į turbinas, kur išskiria dalį šiluminės energijos ir paverčiama mechanine energija. o toliau – elektros generatoriuje – elektrinėje. Garai iš turbinų ištraukimų patenka į šildymo įrenginį. šildytuvai, kurie įkaitina sistemoje cirkuliuojantį aušinimo skystį iki 120°C. Neišnaudoti garai patenka į kondensatorių, kuriame palaikomi parametrai: 0,005 MPa ir 32°C, kuriame kondensuojasi ir atiduoda savo šilumą aušinamam vandeniui. Kondensatas iš kondensatoriaus tiekiamas į deaeratorių naudojant kondensato siurblį. Pakeliui į jį jis praeina per regeneracinius šildytuvus (schemoje nerodomas). Deaeratorius gauna papildomąjį vandenį iš cheminio vandens valymo įrenginio ir garą iš turbinos ištraukimo, kad palaikytų reikiamą temperatūrą. Deaeratoriuje iš vandens išsiskiria deguonis ir anglies dioksidas, kurie sukelia metalo koroziją. Tiekiamas vanduo iš deaeratoriaus į garo jėgaines tiekiamas tiekimo siurbliais. katilai (garo generatoriai). Pakeliui vanduo šildomas regeneraciniuose šildytuvuose aukšto slėgio
(neparodyta diagramoje). Šis šildymas padidina ciklo efektyvumą. Šildymas sistemoje cirkuliuojantis vanduo šildomas šilumos mazge. šildytuvai šilumos viryklėje. šiluminės elektrinės įrengimas. Šildymas atliekamas garais, kurie paimami iš turbinos ir kondensuojami šildytuvuose. Garai į apatinį šildytuvą patenka mažesniu slėgiu (iki 0,2 MPa) nei į viršutinį šildytuvą (iki 0,25 MPa).
Didelio skersmens šildymo magistralėms atšakos nuo jų jungiamos dviem egzemplioriais abiejose sekcinio vožtuvo pusėse. Jei sekcija dešinėje nuo vožtuvo sugenda, aušinimo skystis juda išilgai šakos į kairę ir atvirkščiai. Ši jungtis pašalina magistralinių ir šilumos vamzdynų gedimų įtaką šilumos tiekimo patikimumui. Patartina centralizuoto šilumos tiekimo punkto – pagrindinio – įrengti šalia atšakos su magistraliniu šilumos vamzdynu sandūros. šilumos tiekimo sistemos statyba mikrorajonui, kuri teikiama automatiškai. operacijų valdymas ir avarinė hidraulika ir šilumines sąlygas. Valdymas vykdomas iš valdymo centro naudojant telesistemą (žr. Šilumos tiekimo nuotolinis valdymas ir nuotolinis valdymas). Pastatai prie mikrorajonų ir kvartalų šilumos tinklų prijungiami per atskirus šilumos punktus, o pastatų grupės – per centrinius šilumos punktus. Šie tinklai nėra pertekliniai ir yra aklavietėje, todėl jų skersmuo ribojamas iki 300-350 mm. Individualiuose šilumos punktuose įrengti karšto vandens tiekimo šilumokaičiai bei šildymo ir vėdinimo sistemos pajungimo mazgas, taip pat įrengti karšto vandens tiekimo šildytuvai, tačiau šildymo ir vėdinimo sistemos pajungimo mazgai yra pastatuose. Todėl nuo centrinio šilumos punkto iki pastatų eina keturių vamzdžių sistema: du vamzdžiai, kurių projektinė temperatūra 150-70°C – šildymui ir vėdinimui, vienas – 60°C ir cirkuliacinis karšto vandens tiekimui.
Šilumos tinklų sistemos veikimo patikimumas tikrinamas skaičiavimu. Patikimumo standartai galiausiai lemia ne rezervo karių dalį. tinklai, padalinimo ir padalinių dubliavimo laipsnis. sistemos elementai.
|
Šiluminės energijos gamyba iš branduolinio kuro centralizuotos šildymo sistemos... |
Yra du šilumos tiekimo tipai- centralizuotas ir decentralizuotas. Taikant decentralizuotą šilumos tiekimą, šilumos šaltinis ir šilumos vartotojas yra arti vienas kito. Šilumos tinklų nėra. Decentralizuotas šilumos tiekimas skirstomas į vietinį (šilumos tiekimas iš vietinės katilinės) ir individualų (krosnis, šilumos tiekimas iš katilų butuose).
Atsižvelgiant į centralizavimo laipsnį, centralizuoto šildymo sistemas (CŠT) galima suskirstyti į keturias grupes:
1. pastatų grupės grupinis šilumos tiekimas (ŠS);
2. rajonas - miesto rajono TS;
3. miesto – miesto transporto priemonė;
4. tarpmiestinis - kelių miestų transporto priemonės.
CŠT procesas susideda iš trijų operacijų – aušinimo skysčio (HP) paruošimo, AG transportavimo ir AG naudojimo.
AG paruošimas atliekamas šiluminių elektrinių ir katilinių terminio apdorojimo įrenginiuose. AG transportavimas vykdomas šilumos tinklais. HP naudojamas šilumą naudojančiose vartotojų įrenginiuose.
Aušinimo skysčio paruošimui, transportavimui ir naudojimui skirtų įrenginių rinkinys vadinamas centralizuota šildymo sistema.
Yra dvi pagrindinės šilumos suvartojimo kategorijos:
Sukurti patogias darbo ir gyvenimo sąlygas (komunalinis krūvis). Tai apima vandens suvartojimą šildymui, vėdinimui, karšto vandens tiekimui (KV), oro kondicionavimui;
Gaminti tam tikros kokybės (technologinės apkrovos) gaminius.
Pagal temperatūros lygį šiluma skirstoma į:
Mažas potencialas, esant temperatūrai iki 150 0 C;
Vidutinio potencialo, kurių temperatūra nuo 150 0 C iki 400 0 C;
Didelis potencialas, esant aukštesnei nei 400 0 C temperatūrai.
reiškia mažo potencialo procesus. Maksimali temperatūra šilumos tinkluose neviršija 150 0 C (priekiniame vamzdyne), minimali - 70 0 C (grįžtamajame). Technologinei apkrovai padengti dažniausiai naudojami vandens garai, kurių slėgis siekia iki 1,4 MPa.Kaip šilumos šaltiniai naudojami šiluminių elektrinių ir katilinių terminio apdorojimo įrenginiai. Kogeneracinė jėgainė gamina kombinuotą šilumą ir elektrą pagal šildymo ciklą. Atskirai gaminama šiluma ir elektra katilinėse ir kondensacinėse elektrinėse. Naudojant kombinuotą generaciją, bendros degalų sąnaudos yra mažesnės nei naudojant atskirą generaciją.
Visas šilumos tiekimo šaltinių įrangos, šilumos tinklų ir abonentinių įrenginių kompleksas vadinamas centralizuota šilumos tiekimo sistema.
Šilumos tiekimo sistemos klasifikuojamos pagal šilumos šaltinio tipą (arba šilumos paruošimo būdą), aušinimo skysčio rūšį, vandens tiekimo karštam vandeniui būdą, šilumos tinklo vamzdynų skaičių, vartotojų tiekimo būdą, ir centralizacijos laipsnį.
Pagal šilumos šaltinio tipą Yra trys šilumos tiekimo tipai:
Centralizuotas šilumos tiekimas iš šiluminių elektrinių, vadinamas šildymu;
Centralizuotas šilumos tiekimas iš rajoninių ar pramoninių katilinių;
Decentralizuotas šilumos tiekimas iš vietinių katilinių arba individualių šilumos mazgų.
Palyginti su Centralizuotai tiekiant šilumą iš katilinių centralizuotas šildymas turi nemažai privalumų, kurie išreiškiami kuro sutaupymu dėl kombinuotos šiluminės ir elektros energijos gamybos šiluminėse elektrinėse; galimybė plačiai naudoti vietinį žemos kokybės kurą, kurio deginimas katilinėse yra sudėtingas; gerinant sanitarines sąlygas ir oro švarą miestuose ir pramoninėse zonose dėl kuro degimo koncentracijos nedideliame skaičiuje taškų, paprastai esančių dideliu atstumu nuo gyvenamųjų rajonų, ir racionaliau naudoti šiuolaikinių metodų tyrimus. išmetamųjų dujų valymas nuo kenksmingų priemaišų.
Pagal aušinimo skysčio tipą Šildymo sistemos skirstomos į vandenį ir garą. Garų sistemos platinami daugiausia pramonės įmonėse, ir vandens sistemos Jie naudojami šilumos tiekimui būsto ir komunalinėms paslaugoms bei kai kuriems pramonės vartotojams. Tai paaiškinama daugybe vandens, kaip aušinimo skysčio, pranašumų, palyginti su garais: galimybė centralizuotai kokybiškai reguliuoti šilumos apkrovą, mažesni energijos nuostoliai transportavimo metu ir didesnis šilumos tiekimo diapazonas, nėra šildymo garų kondensato nuostolių, didesnė kombinuota energijos gamyba kogeneracinėje elektrinėje su padidinta talpa.
Pagal vandens tiekimo į karšto vandens tiekimo būdą vandens sistemos skirstomos į uždaras ir atviras.
IN uždaros sistemos Tinklo vanduo naudojamas tik kaip aušinimo skystis ir nėra paimamas iš sistemos. Vietiniai karšto vandens tiekimo įrenginiai vandenį gauna iš geriamojo vandens tiekimo, šildomo specialiuose vandens-vandens šildytuvuose dėl tinklo vandens šilumos.
Atvirose sistemose Tinklo vanduo tiesiogiai patenka į vietinius karšto vandens tiekimo įrenginius. Tokiu atveju papildomų šilumokaičių nereikia, o tai žymiai supaprastina ir sumažina abonentinio įvesties įrenginio kainą. Tačiau vandens nuostoliai atviroje sistemoje smarkiai padidėja (nuo 0,5-1% iki 20-40% viso sistemoje suvartojamo vandens), o vartotojams tiekiamo vandens sudėtis blogėja dėl korozijos produktų ir biologinių medžiagų trūkumo. gydymas.
Uždarų šilumos tiekimo sistemų privalumai yra tai, kad jas naudojant užtikrinama stabili į karšto vandens tiekimo įrenginius tiekiamo karšto vandens kokybė, identiška vandentiekio vandens kokybei; vandens, patenkančio į karšto vandens tiekimo įrenginius, hidraulinė izoliacija nuo šilumos tinkle cirkuliuojančio vandens; sistemos sandarumo stebėjimo paprastumas pagal makiažo kiekį.
Pagrindiniai uždarų sistemų trūkumai yra padidėjęs įrangos sudėtingumas ir kaina bei abonentų įvadų eksploatavimas dėl vandens-vandens šildytuvų įrengimo ir vietinio karšto vandens tiekimo įrenginių korozija dėl nedeaeruoto vandens naudojimo.
Pagrindiniai atvirų sistemų pranašumaišilumos tiekimas yra galimybė maksimaliai išnaudoti mažo potencialo šilumos šaltinius dideliam papildomo vandens kiekiui pašildyti. Kadangi uždarose sistemose papildymas neviršija 1% tinklo sunaudojamo vandens, galimybė panaudoti nuotekų ir prapučiamo vandens šilumą kogeneracinėje elektrinėje su uždara sistema yra žymiai mažesnė nei atvirose sistemose. Be to, vietinio karšto vandens tiekimo įrenginiai atvirose sistemose gauna deaeruotą vandenį, todėl yra mažiau jautrūs korozijai ir yra patvaresni.
Atvirų sistemų trūkumai yra: poreikis šiluminėje elektrinėje įrengti galingą vandens valymą, kuris maitintų šilumos tinklą, o tai padidina stoties vandens valymo sąnaudas, ypač padidėjus šaltinio žaliavinio vandens kietumui; sistemos sanitarinės kontrolės komplikavimas ir padidėjimas; apsunkina sistemos sandarumo kontrolę (nes įkrovimo kiekis nebūdingas sistemos tankiui); tinklo hidraulinio režimo nestabilumas.
Pagal vamzdynų skaičių atskirti vieno, dviejų ir kelių vamzdžių sistemos. Be to, atvirai sistemai mažiausias vamzdžių skaičius yra vienas, o uždaroje sistemoje - du. Paprasčiausia ir perspektyviausia šilumą transportuoti dideliais atstumais yra vienvamzdė atvira šilumos tiekimo sistema. Tačiau tokių sistemų taikymo sritis yra ribota dėl to, kad jas įgyvendinti galima tik su sąlyga, kad vandens suvartojimas, reikalingas šildymo ir vėdinimo apkrovai patenkinti, yra lygus vandens suvartojimui karšto vandens tiekimui šios sistemos vartotojams. tipo nogo. Daugumoje mūsų šalies regionų karšto vandens tiekimui sunaudojama gerokai mažiau (3-4 kartus) nei tinklinio vandens šildymui ir vėdinimui, todėl miestų šilumos tiekime vyravo dvivamzdė sistemos. Dviejų vamzdžių sistemoje šildymo tinklas susideda iš dviejų linijų: tiekimo ir grąžinimo.
Pagal teikimo būdą išskiriami šilumos vartotojai vienas-
pakopinės ir daugiapakopės šilumos tiekimo sistemos. Viename
Pakopinėse sistemose šilumos vartotojai jungiami tiesiogiai prie šilumos tinklų. Mazgai vartotojų prijungimui prie tinklo
yra vadinami abonento įėjimais arba vietiniais šilumos punktais (MTP). Prie kiekvieno pastato abonento įėjimo įrengiami karšto vandens šildytuvai, liftai, siurbliai, prietaisai ir valdymo vožtuvai, keičiantys aušinimo skysčio parametrus. vietinės sistemos vartotojų nuomone.
Daugiapakopėse sistemose Tarp šilumos šaltinio ir vartotojų yra centriniai šilumos punktai arba pastotės (CHS), kuriose aušinimo skysčio parametrai keičiasi priklausomai nuo vietinių vartotojų šilumos suvartojimo. Centrinėje šildymo stotyje yra centrinio išankstinio šildymo instaliacija karštam vandeniui tiekti, centrinis tinklo vandens maišymo įrenginys, šalto vandentiekio vandens stiprintuvai, automatinio reguliavimo ir valdymo įranga. Daugiapakopių sistemų su centrinio šildymo punktais naudojimas leidžia sumažinti pradines karšto vandens šildymo įrenginio, siurblinių ir automatinio reguliavimo įrenginių statybos sąnaudas, nes padidėja jų vieneto galia ir sumažėja įrangos skaičius. elementai.
Optimalus skaičiuojamasis centrinių šilumos punktų našumas priklauso nuo teritorijos išplanavimo, vartotojų darbo režimo ir nustatomas remiantis techniniais ir ekonominiais skaičiavimais.
Pagal centralizacijos laipsnįŠilumos tiekimas gali būti skirstomas į grupinius - šilumos tiekimas pastatų grupei, rajoninis - šilumos tiekimas kelioms pastatų grupėms, miesto - šilumos tiekimas keliems rajonams, tarpmiestinis - šilumos tiekimas keliems miestams.
Šilumos tinklų statyba ir projektavimas.
Pagrindiniai šilumos tinklų elementai yra vamzdynas, susidedantis iš plieninių vamzdžių, sujungtų vienas su kitu suvirinant; izoliacinė konstrukcija, sugerianti dujotiekio svorį ir jo eksploatacijos metu atsirandančias jėgas.
Vamzdžiai yra svarbūs vamzdynų elementai ir turi atitikti šiuos reikalavimus:
Pakankamas stiprumas ir sandarumas esant maksimalioms aušinimo skysčio slėgio ir temperatūros vertėms,
Žemas temperatūros deformacijos koeficientas,
Suteikti mažą šiluminį įtempį kintamuoju terminis režimasšilumos tinklai,
mažas vidinio paviršiaus šiurkštumas,
Antikorozinis atsparumas,
Aukšta vamzdžių sienelių šiluminė varža,
Prisideda prie šilumos ir aušinimo skysčio temperatūros išsaugojimo,
Medžiagos savybių nuoseklumas, ilgai veikiant aukštai temperatūrai ir slėgiui, montavimo paprastumas,
Vamzdžių jungčių patikimumas ir kt.
Esami plieniniai vamzdžiai visiškai neatitinka visų reikalavimų, tačiau jų mechaninės savybės, paprastumas, patikimumas ir jungčių sandarumas (suvirinimas) užtikrino jų pirminį panaudojimą šilumos tinkluose.
Šilumos tinklų vamzdžiai daugiausia gaminami iš St2sp, St3sp, 10, 20, 10G2S1, 15GS, 16GS plieno rūšių.
Šilumos tinkluose naudojami besiūliai karštai valcuoti ir elektra suvirinti. Besiūliai karštai valcuoti vamzdžiai gaminami 32 - 426 mm išorinio skersmens. Visiems tinklų klojimo būdams naudojami besiūliai karšto valcavimo elektra suvirinti vamzdžiai. Elektriniai suvirinti vamzdžiai yra naudojami visiems tinklų klojimo būdams. Elektrinius suvirintus su spiraline siūle rekomenduojama naudoti tinklų kanalų ir viršutiniuose įrenginiuose.
Palaiko. Statant šilumos tinklus naudojamos dviejų tipų atramos: laisvos ir stacionarios. Laisvos atramos palaiko šilumos vamzdžio svorį ir užtikrina laisvą jo judėjimą temperatūros deformacijų metu. Stacionarios atramos yra skirtos pritvirtinti vamzdyną būdinguose tinklo taškuose ir suvokti jėgas, atsirandančias fiksavimo taške tiek radialine, tiek ašine kryptimi, veikiant svoriui, temperatūros deformacijoms ir vidiniam slėgiui.
Kompensatoriai . Atliekamas temperatūros deformacijų vamzdynuose kompensavimas specialius įrenginius, vadinami kompensatoriais. Pagal veikimo principą jie skirstomi į dvi grupes:
Radialiniai arba lankstūs kompensatoriai, sugeriantys šilumos vamzdžių pratęsimus lenkiant ar sukant lenktas vamzdžių dalis arba lenkiant specialius įvairių formų tamprius įdėklus;
Ašiniai kompensatoriai, kuriuose pailgėjimas suvokiamas teleskopiniu vamzdžių judėjimu arba spyruoklių įdėklų suspaudimu.
Praktikoje plačiausiai naudojamos lanksčios įvairių konfigūracijų kompensacinės jungtys, pagamintos iš paties vamzdyno (U ir S formos, lyros formos su klostėmis ir be jų ir kt.). Įrenginio paprastumas, patikimumas, nereikia priežiūros, neapkrautas fiksuotos atramos- šių kompensatorių pranašumas.
Lanksčių kompensacinių siūlių trūkumai yra šie: padidėjęs hidraulinis pasipriešinimas, padidėjęs vamzdžių srautas, deformuotų zonų judėjimas į šoną, todėl reikia padidinti nepraeinamų kanalų plotį ir apsunkinti užpildymo izoliacijos naudojimą, vamzdynus be kanalų, taip pat didelius matmenis. , kurios apsunkina jų naudojimą miestuose , kai trasa yra prisotinta miesto požeminėmis komunikacijomis .
Ašiniai kompensatoriai gaminami slankiojančio tipo (kamšų dėžė) ir elastinio tipo (lęšių kompensatoriai).
Įkamšų kompensatorius Jis pagamintas iš standartinių vamzdžių ir susideda iš korpuso, stiklo ir sandariklio. Ištiesus vamzdyną stiklas įstumiamas į kūno ertmę. Sandarumas slankioji jungtis Korpusą ir stiklą sukuria kamščio dėžė, kuri pagaminta iš spausdintos asbestinio laido, impregnuoto aliejumi. Laikui bėgant, sandariklis susidėvi ir praranda elastingumą, todėl reikia periodiškai priveržti sandariklį ir pakeisti sandariklį. Lęšių kompensatoriai, pagaminti iš lakštinio plieno, neturi šio trūkumo. Suvirintos lęšių kompensacinės jungtys daugiausia naudojamos žemo slėgio vamzdynuose (iki 0,4-0,5 MPa).
Dujotiekio elementų konstrukcija taip pat priklauso nuo jo įrengimo būdo, kuris parenkamas remiantis techniniu ir ekonominiu galimų variantų palyginimu.
Prasidėjus naujam šildymo sezonui, kaip įprasta, spaudoje įsiplieskia diskusija: kas mūsų plačiajai ir šaltai šaliai geriau – tradiciniai tinklai centrinis šildymas ar naujos individualios katilinės? Atrodytų, kad solidūs ekonominiai skaičiavimai, didelė Vakarų šalių sukaupta patirtis, keli sėkmingi Rusijos bandymai ir bendra ilgai kenčiančio namų būsto ir komunalinių paslaugų sektoriaus raidos tendencija byloja pastarojo naudai. Tačiau kurdami koncepcijas ir teikdami kategoriškas rekomendacijas, per daug užsiimame? Ar tikrai centralizuota šildymo sistema yra pasenusi ir atsilieka nuo šiandienos realijų ir ar yra galimybių ir būdų ją efektyvinti? Pabandykime suprasti šią sudėtingą problemą.
Žvelgiant į istoriją, galima pastebėti, kad sėkmingai buvo bandoma organizuoti centrinį miesto kvartalų šildymą dar XIX a. Juos lėmė ir neatidėliotinas poreikis, ir technologinė pažanga. Viskas pagrįsta: lengviau prižiūrėti vieną didelį šildymo katilą, padaryti vieną kaminą, tiekti kurą ir pan. Atsiradus elektros tinklams ir siurbliams, pakankamai galingiems dideliam karšto vandens kiekiui tvarkyti, atsirado dideli centralizuoto šilumos tiekimo tinklai.
Dėl daugelio priežasčių, tiek objektyvių, tiek subjektyvių, XX a. XX amžiaus dešimtmetyje Sovietų Sąjungoje pradėta plačiai plėtoti centralizuoto šildymo sistemas. Objektyvios priežastys ekonominiai ir techniniai argumentai tapo subjektyvūs, o kolektyvizmo troškimas net tokioje grynai kasdienėje srityje – subjektyvus. Šilumos tinklų plėtra buvo susijusi su GOELRO plano įgyvendinimu, kuris iki šiol laikomas išskirtiniu mūsų laikų inžineriniu ir ekonominiu projektu. Ryšių tiesimo darbai nenutrūko net per Didįjį Tėvynės karas.
Dėl šių titaniškų pastangų iki XX a. (o tuo pačiu iki SSRS gyvavimo pabaigos) šalyje buvo apie 200 tūkst. km šilumos tinklų, kurie bent šildė daugumą didelių, vidutinių ir net mažų miestų bei miestelių. Visa ši infrastruktūra buvo gana sėkmingai valdoma, suremontuota ir prižiūrėta eksploataciniu lygiu. Unikalios ir gana efektyvios sistemos minusas buvo itin dideli šilumos ir energijos nuostoliai (daugiausia dėl nepakankamos vamzdžių šilumos izoliacijos ir daug energijos naudojančių siurblinių pastočių). Apie tai nebuvo galvota didelės svarbos- energetinių išteklių turtinga šalis neskaičiavo išlaidų aušinimo skysčiams, o garuojančios tranšėjos su žalia žole buvo pažįstamas žiemos peizažas visoje Sovietų Sąjungoje.
Viskas pasikeitė 90-ųjų pradžioje. Sugriuvo milžinas ir, be kita ko, po griuvėsiais esantis rūsys ir gyvenamasis bei komunalinis kompleksas, kuriame buvo centrinio šildymo komunikacijos. Per 10 metų, prabėgusius po valstybės žlugimo, karts nuo karto remontuojami tinklai praktiškai tapo nebenaudojami. Dėl to nuo naujojo tūkstantmečio pradžios Rusija nukentėjo visa serija žmogaus sukeltų nelaimių. Tolimieji Rytai, Sibiras, Karelija, Rostovas prie Dono - atitirpusių šildymo sistemų geografija yra didžiulė. IN šildymo sezonas 2003-2004 m Konservatyviausiais vertinimais, per šilumą be šildymo atsidūrė daugiau nei 300 tūkst. Situacijos lemtinga yra ta, kad nelaimingų atsitikimų šiluminėse dėl plyšusių vamzdžių, itin susidėvėjusių ir neefektyvių įrenginių gedimų skaičius auga eksponentiškai. Šilumos nuostoliai vis dar veikiančiuose šilumos vamzdynuose siekia iki 60%. Verta atsižvelgti į tai, kad 1 km šilumos trasų nutiesimas kainuoja apie 300 tūkst. USD, o norint pašalinti esamą kritinį šilumos tinklų nusidėvėjimą, reikia pakeisti daugiau nei 120 tūkst. km vamzdynų!
Esant dabartinei situacijai tapo aišku, kad norint išbristi iš šios itin keblios padėties, reikės sisteminių sprendimų, susijusių ne tik su tiesioginiu pinigų investavimu į „taškinį“ šilumos tinklų remontą, bet ir su radikaliu persvarstymu. visos politikos, susijusios su būstu ir komunalinėmis paslaugomis apskritai, o ypač su centralizuotu šildymu. Todėl ir atsirado projektai komunalinę sferą pereiti prie individualių katilinių sistemų. tikrai, Vakarų patirtis(Italija, Vokietija) liudijo, kad tokių mini katilinių organizavimas sumažina šilumos nuostolius ir mažina energijos sąnaudas. Tačiau kartu buvo ignoruojamas faktas, kad šalyse, kuriose tokios šildymo sistemos yra labiausiai išvystytos, vyrauja gana švelnus klimatas, o tokios sistemos naudojamos namuose, kuriems atliktas papildomas (ir labai brangus!) atnaujinimas. Nors Rusijoje nėra konkrečios tikslinės būsto atkūrimo programos, masinis perėjimas prie autonominių šilumos tiekimo šaltinių atrodo, švelniai tariant, utopiškai. Tačiau reikia pripažinti, kad kai kuriais atvejais jie gali tapti gana geras sprendimas: pavyzdžiui, statant naujas teritorijas, nutolusias nuo bendrųjų miesto komunikacijų, kai didelės žemės darbai arba įjungta Tolimoji Šiaurė, amžinojo įšalo sąlygomis, kai šiluminių įrenginių statyba nepageidautina dėl daugelio priežasčių. Tačiau didiesiems miestams autonominės katilinės nėra reali alternatyva centriniam šildymui ir, pasak specialistų, jų dalis, esant šviesiausioms perspektyvoms, neviršys 10-15% bendros šilumos suvartojimo.
Būdamas Vidurio Europa aktyviai propaguoti idėją autonominis šilumos tiekimas, Šiaurės Europos šalyse (kur klimatas artimas mums) centralizuotas šilumos tiekimas, atvirkščiai, labai išvystytas. Ir, kas įdomu, daugiausia dėl sovietinės patirties.
Dideliuose miestuose, tokiuose kaip Helsinkis ir Kopenhaga, centralizuoto šildymo dalis siekia beveik 90 proc. Gali kilti visiškai pagrįstas klausimas: kodėl Rusijoje šiluminės elektrinės yra komunalinių paslaugų ir gyventojų galvos skausmas ir pinigus sugerianti juodoji skylė, o išsivysčiusiose Europos šalių- būdas pigiai ir efektyviai pristatyti šilumą ten, kur jos reikia?
Atsakymas į šį klausimą yra sudėtingas ir apima daugybę aspektų. Apibendrinant galima pasakyti, vadovaudamiesi gerai žinomu posakiu: velnias slypi detalėse. O šios detalės yra gana paprastos: naudojant modernią įrangą galima užtikrinti, kad šilumos nuostoliai centriniuose tinkluose būtų sumažinti iki minimumo, o kadangi didelėje šiluminėje elektrinėje šildomo ploto atžvilgiu yra mažesnės pridėtinės išlaidos, tai kaštai šilumos mazgas taip pat yra žemesnis nei autonominio taško. Be to, didelė, gerai įrengta kogeneracinė jėgainė sukuria mažiau aplinkos problemas, nei keli maži, iš viso suteikiantys tiek pat šilumos. Yra dar vienas aspektas: šilumininkai žino, kad tik didelėse instaliacijose galima įgyvendinti efektyviausius termodinaminius ciklus termofikacijai (bendrai šilumos ir elektros energijos gamybai), kuri šiandien yra pažangiausia technologija. Visa tai paskatino skandinavus rinktis centralizuotą šildymą. Šiame kontekste ypač įdomi energetiškai efektyviausios šalies Europoje – Danijos – patirtis.
Dešimtojo dešimtmečio pradžioje valstybės ir visuomenės interesai pasikeitė nuo energetinės nepriklausomybės klausimų prie socialinių ir aplinkosaugos aspektų. Kartu „3E“ taisyklė tapo valstybės politikos prioritetu, t.y. išlaikyti pusiausvyrą tarp ekonominės plėtros, energetinio saugumo ir aplinkos teisingumo (Ūkio plėtra, Energetinis saugumas, Aplinkos apsauga). Reikia pasakyti, kad Danija yra bene vienintelė šalis pasaulyje, kurioje už energetiką ir aplinkosaugą atsakingas vienas departamentas – Apsaugos ministerija. aplinką ir energija. 1990 m. Danijos parlamentas priėmė planą „Energija 2000“, siūlantį iki 2005 m. 20 % sumažinti CO2 išmetimą į atmosferą (palyginti su 1998 m. lygiu). Verta pasakyti, kad šis skaičius buvo pasiektas iki 2000 m., daugiausia dėl nuoseklios politikos, kuria siekiama modernizuoti ir konsoliduoti esamus šilumos tinklus. Jau 90-ųjų viduryje centralizuotų šildymo sistemų dalis sudarė apie 60% viso šilumos suvartojimo (didžiuliuose miestuose iki 90%). Prie centralizuotos šilumos tiekimo sistemos prijungta daugiau nei 500 tūkst. vienetų, aprūpinančių šiluma daugiau nei 1 mln. pastatų ir pramonės statinių. Tuo pačiu metu nuo reformos pradžios 1973 m. per dešimtmetį energijos suvartojimas 1 m2 sumažėjo 2 kartus (žr. informaciją paraštėje „Danijos patirtis“).
Danijos centralizuoto šilumos tiekimo tinklų efektyvumą lemia maži nuostoliai vamzdynuose dėl naujų medžiagų ir technologijų įdiegimo: polimerinių vamzdžių (pavyzdžiui, sukūrė UPONOR), efektyvios šilumos izoliacijos ir modernios siurblinės įrangos. Faktas yra tas, kad, skirtingai nei daugumoje šalių, Danijoje centralizuoto šildymo sistemų darbas reguliuojamas ne keičiant aušinimo skysčio temperatūrą, o keičiant cirkuliacijos greitį, kuris automatiškai prisitaiko prie vartotojų poreikių. Tuo pačiu metu naudojami siurbliai su dažnio reguliavimas, leidžiantis žymiai sumažinti energijos sąnaudas. Vadovaujančią poziciją šioje nišoje užima siurbimo įranga iš GRUNDFOS koncerno: jo naudojimas leidžia sutaupyti iki 50% siurblių suvartojamos elektros energijos.
Dėl minėtų naujovių rinkinio magistralinių ir skirstomųjų vamzdynų šilumos nuostoliai Danijoje siekia tik apie 4%, o šiluminės elektrinės efektyvumas siekia 90%. Šiandien šalyje yra likę 170 tūkstančių pastatų (iš viso 2,5 mln.), neprijungtų prie centralizuoto šilumos tiekimo. Dauguma jų netrukus turėtų pereiti prie centralizuoto šilumos tiekimo.
Danijoje teisiškai nustatyta, kad vietos valdžios institucijos yra atsakingos už šilumos ir energijos taupymo programų įgyvendinimą ir jų aplinkosaugos bei ekonominio teisingumo užtikrinimą. Visoje šalyje tai lėmė, kad beveik visi nauji pastatai projektuojami atsižvelgiant į prisijungimą prie centralizuoto šilumos tiekimo. Centralizuoto šildymo sistemos naudojamos visur tankiai užstatytose teritorijose, kogeneracinės elektrinės sudaro daugumą energiją gaminančių įmonių.
Dėl šių reformų Danija per 30 metų tapo energetiškai efektyviausia šalimi Europoje, kurioje tarifai už šilumą ir elektrą ne tik nedidėja, bet dažnai ir mažėja. Kartu akivaizdžiai pagerėjo aplinkosauginė padėtis visoje šalyje.
Šis įtikinamas pavyzdys aiškiai parodo, kad centralizuotas šilumos tiekimas jokiu būdu nėra būsto ir komunalinių paslaugų plėtrą stabdantis veiksnys. Be to, centralizuotas šildymas leido žymiai sutaupyti energijos ir šilumos bei pagerinti gyvenimo kokybę ir aplinkos būklę.
Galima teigti, kad Danijos patirtis mūsų neramioje šalyje nepritaikoma. Tačiau šiuo metu vykdoma komunalinio komplekso reforma turėtų padėti pritraukti investicijų į šią sritį ūkinė veikla ir šias injekcijas reikia naudoti kuo protingiau. Be to, Rusijoje jis jau egzistuoja teigiama patirtis centrinio šilumos tiekimo rekonstrukcija, naudojant, įsk. ir Danijos patirtį šioje srityje. Pavyzdžiui, Iževske Tarptautinio rekonstrukcijos ir plėtros banko paskola buvo panaudota susidėvėjusiems šilumos tinklams, kaip komunalinių tinklų rekonstrukcijos dalis. Projektas, be kita ko, apėmė kelių dešimčių ketvirtinių ITP ir per ketvirtį šilumos ir vandens tiekimo tinklų modernizavimą. Tuo pačiu metu jis buvo pagamintas pilnas pakeitimasšilumokaičiai modernūs plokščių modeliai, kurio efektyvumas siekia apie 98%, itin efektyvi valdymo ir siurbimo įranga. Atnaujintose sistemose buvo įdiegtos naujos sistemos tinklo siurbliai GRUNDFOS TR serija, cirkuliaciniai siurbliaišildymo sistemos ir CRE siurbliai su kintamo dažnio pavara karšto vandens tiekimo sistemoms. Reikia pasakyti, kad dėl energijos taupymo ši įranga atsipirko jau po 2 metų veikimo, o sistema buvo visiškai automatizuota. Kartu buvo modernizuoti šilumos tinklai naudojant modernius iš anksto izoliuotus plastikinius vamzdžius ir efektyvią šilumos izoliaciją, kuri leido 2-3 kartus sumažinti šilumos nuostolius vamzdynuose ir pailginti vamzdžių tarnavimo laiką dėl pakartotinio korozijos lėtėjimo.
Dėl to atnaujintas efektyvi sistema centralizuotas šildymas ir karšto vandens tiekimas, o paskolos mokėjimai neapsunkino biudžetą, nes sutaupyta šiluma ir energija buvo tiek daug, kad už šias išlaidas buvo sumokėta daugiau.
Taigi diskusijos apie modernizavimo ir plėtros tikslingumą esamų sistemų centrinio šildymo tiekimas arba jų visiškas pakeitimas autonominiais šilumos mazgais, stoginėmis katilinėmis ir buto šildymas Verta pailsėti nuo politinių aspektų ir atkreipti dėmesį į išsivysčiusių ir sėkmingų šalių patirtį. Ir tai rodo, kad kompleksiniame būsto ir komunalinių paslaugų komplekse nėra vieningų sprendimų visoms progoms ir nereikėtų atsisakyti laiko patikrintų ir praktikoje patikrintų schemų, paklūstant tik mados tendencijoms. Užsienio patirtis parodė, kad naudojant moderni įranga ir rekonstruotos medžiagos centrinis šildymas kartu su kitais techniniais sprendimais (įskaitant atskiros sistemosšilumos tiekimas) galėtų būti raktas į naujų energiją taupančios technologijos bei atnaujinti visą būstą ir komunalines paslaugas.
Remiantis žurnalo Eurostroy medžiaga.
Šilumos tiekimas yra svarbiausia viešoji paslauga modernūs miestai ir tarnauja gyventojų šildymo paslaugų, karšto vandens tiekimo ir vėdinimo poreikiams tenkinti. Šiluminės energijos suvartojimas Rusijos būsto ir komunalinių paslaugų sektoriuje sudaro apie pusę viso šalyje suvartojamo šilumos kiekio, kuris sunaudoja daugiau nei 25% per metus sunaudojamo kuro. Šilumos tiekimo sistemų organizavimas yra sudėtingas uždavinys, nes reikalauja didelių kapitalo investicijų, yra glaudžiai susijęs su ekologine ir sanitarine aplinkos būkle, yra socialiai reikšmingas energetikos komplekso sektorius. Šilumos tiekimo sistemos klasifikuojamos pagal šiuos kriterijus:
Šilumos energijos gamybos šaltinis;
Centralizacijos laipsnis;
aušinimo skysčio tipas;
Vandens tiekimo karšto vandens tiekimui ir šildymui būdas;
Šilumos tinklų vamzdynų skaičius;
Vartotojų aprūpinimo šilumine energija būdas ir kt.
Neliesdami prie viso šių charakteristikų komplekso techninių aspektų, kurie yra atskirų disciplinų tyrimo objektas, nagrinėsime organizacinius ir ekonominius klasifikavimo pagal šiluminės energijos gamybos šaltinį ir centralizacijos laipsnį klausimus. Šie du šilumos tiekimo sistemos elementai yra lemiami tiek jos veikimui, tiek valdymo formos pasirinkimui.
Pagal šilumos gamybos šaltinį ir centralizacijos laipsnį išskiriami du pagrindiniai šilumos tiekimo tipai:
Centralizuotas šilumos tiekimas, pagrįstas kombinuota šilumos ir elektros gamyba šiluminėse elektrinėse (kogeneracija) ir iš centralizuoto šilumos tiekimo katilinių;
Decentralizuotas šilumos tiekimas iš mažų katilinių, individualių šildymo įrenginių ir kt. Šiuo atveju nėra šilumos tinklų ir su tuo susijusių šilumos energijos nuostolių.
Centralizuotas šildymas (CŠT) pirmiausia sukurta miestuose ir vietovėse, kuriose vyrauja kelių aukštų pastatai. Šiuolaikinė centralizuota šilumos tiekimo sistema susideda iš šių pagrindinių elementų: šilumos šaltinio, šilumos tinklų ir vietinio vartojimo sistemų – šildymo, vėdinimo ir karšto vandens tiekimo sistemų. Centralizuotam šilumos tiekimui organizuoti naudojami dviejų tipų šilumos šaltiniai: kombinuotos šilumos ir elektrinės (CHP) bei įvairaus galingumo rajoninės katilinės (RB).
Didelio našumo rajoninės katilinės (150 - 200 Gcal/h) statomos šiluma tiekti didelį pastatų kompleksą, kelis mikrorajonus ar miesto rajoną. Tokia šilumos apkrovų koncentracija leidžia naudoti didelius agregatus ir modernią katilinių techninę įrangą. Tai užtikrina aukštą kuro sunaudojimą ir efektyvumą šildymo įranga ir suteikia nemažai pranašumų, palyginti su šilumos tiekimu iš mažos ir vidutinės galios katilinių.
Šiluminę elektrinę ekonomiškai tikslinga statyti esant didelėms šiluminėms apkrovoms (daugiau nei 400 Gcal/val.).
Šiluminėje elektrinėje vykdoma kombinuota šilumos ir elektros gamyba, leidžianti žymiai sumažinti specifines kuro sąnaudas gaminant elektros energiją (iki 40%). Šiuo atveju, garui plečiantis turbinose, pirmiausia darbinio šilumos-vandens garo šiluma panaudojama elektrai gaminti, o po to likusi išmetamųjų garų šiluma panaudojama vandeniui šildyti šilumokaičiuose, kurie sudaro šildymo įrangą. CHP jėgainė. Šildymui naudojamas karštas vanduo. Taigi šiluminėje elektrinėje didelio potencialo šiluma naudojama elektrai gaminti, o mažo – šilumos tiekimui. Tai yra ekonominis ir energetinis kombinuotos šilumos ir elektros gamybos pranašumas. Bendrai bendrai gaminant šiluminę ir elektros energiją naudojant tą patį kurą efektyvumas paprastai būna 40% didesnis nei atskirai gaminant elektrą kondensacinėje elektrinėje ir šiluminę energiją katilinėse. Šilumos energija karšto vandens arba garo pavidalu iš šiluminės elektrinės ar katilinės transportuojama vartotojams specialiais vamzdynais, vadinamais šilumos tinklai
Norint užtikrinti efektyvų šilumos tiekimo sistemų funkcionavimą, būtinas aiškus jų struktūrinis organizavimas. Sėkmingiausia forma šiuo atveju yra jų hierarchinė konstrukcija, kai visa sistema suskirstyta į kelis lygius, kurių kiekvienas turi savo užduotį, mažėjančią nuo aukščiausio lygio iki apačios. Viršutinį hierarchinį lygmenį sudaro šilumos šaltiniai, kitą – magistraliniai šilumos tinklai su centralizuotais šilumos punktais (RTS), žemesnįjį – skirstomieji tinklai su vartotojų įvadais Tokia šilumos tiekimo sistema leidžia valdyti ją eksploatacijos metu.
Didžiausias šilumos kiekis išleidžiamas pastatams šildyti. Šildymo apkrova keičiasi keičiantis lauko temperatūra. Šilumos tiekimo vartotojams atitikčiai palaikyti naudoja centrinį reguliavimą prie šilumos šaltinių ir papildomą automatinį reguliavimą šilumos punktuose prie vartotojų. Vandens suvartojimas karštam vandeniui tiekti nuolat kinta, o norint palaikyti stabilų šilumos tiekimą, automatiškai reguliuojamas šilumos tinklų hidraulinis režimas. Tokiu atveju karšto vandens temperatūra turi būti pastovi ir lygi 65ºС.
Nepaisant centralizuotų šilumos tiekimo sistemų privalumų, jos turi nemažai trūkumų, pavyzdžiui, didelis šilumos tinklų ilgis, didelių kapitalo investicijų poreikis jos elementų modernizavimui ir rekonstrukcijai.
Viena iš pagrindinių centralizuoto šilumos tiekimo sistemų energijos vartojimo ir nuostolingumo problemų yra didžiulis apskaitos prietaisų ir šilumos energijos suvartojimo reguliatorių trūkumas tarp vartotojų. Iki šio amžiaus pradžios gyvenamuosiuose pastatuose ir butuose beveik visiškai nebuvo šildymo sistemos reguliatorių, o vartotojas buvo atimtas iš galimybės reguliuoti šilumos suvartojimą šildymui ir karšto vandens tiekimui. Tik praėjusio amžiaus pabaigoje buvo priimta politika įrengti komunalinius šilumos ir karšto vandens skaitiklius. Šis įvykis leido tokių namų gyventojams pakeisti dabartinę apmokėjimo už šilumą pagal standartus sistemą mokėjimo sistema pagal faktiškai suvartotą šilumos energiją. Tai pašalina galimybę į gyventojams išrašomas sąskaitas įtraukti išlaidas už šilumos nuostolius tinkluose. Federalinis įstatymas numato ir toliau griežtinti tokius reikalavimus « Dėl energijos taupymo ir energijos vartojimo efektyvumo didinimo bei dėl tam tikrų Rusijos Federacijos teisės aktų pakeitimų“ Nr. 261-FZ, 2009 m. lapkričio 23 d., kuris bus išsamiau aptartas vėliau specialiame skyriuje, skirtame energijos vartojimo efektyvumui ir energijos taupymui.
Reikėtų pažymėti, kad kai kuriais atvejais gali kilti rimta konkurencija tarp centralizuotų ir autonominis sistemos. Šią situaciją palengvina:
Esami tarifų nustatymo iškraipymai (mažos dujų kainos);
Dideli nuostoliai aušinimo skysčio transportavimo metu, kuriuos faktiškai apmoka vartotojas;
Dažni išjungimai dėl avarijų ir ilgalaikiai karšto vandens tiekimo nutraukimai vasarą.
Visas šių veiksnių derinys verčia vartotoją ieškoti išeities kuriant autonominę sistemą, kuri šiame etape taip pat suteikia pigesnę šilumą. Tačiau centralizuota sistema, laiku atnaujinama ir normaliai funkcionuojant, turi didelių pranašumų prieš autonominę sistemą.
Apskritai, dideliuose miestuose autonominės katilinės nėra didelių šiluminių elektrinių ir rajoninių katilinių konkurentės, bet yra tinkamas jų papildymas. Ekspertų nuomone, tinkama autonominių katilinių dalis miestuose turėtų sudaryti 10 - 15% potencialios šilumos energijos rinkos. Autonominių katilinių taikymo sritis apima:
Pavieniai naujai statomi ar modernizuojami pastatai tankiai užstatytose centralizuoto šilumos tiekimo teritorijose, kur dėl ribotos šilumos tinklų galios neįmanoma prie jų prijungti papildomų vartotojų, apsunkintas perkėlimas ar naujų šilumos tinklų klojimas;
Pastatai, nutolę nuo centralizuoto šildymo zonų;
Mažaaukščiai dvaro namai;
Pastatai su laikinu prisijungimu prie mobiliojo autonominio šaltinio;
Įrenginiams su padidintais šilumos suvartojimo reikalavimais, kurių negalima garantuoti tiekiant šilumą iš šilumos tinklų;
Naujai pastatyti objektai vietovėse, kur trūksta šilumos iš pagrindinio šaltinio.
Apibendrinant reikėtų pažymėti, kad spontaniškas autonominių sistemų vystymasis gali gerokai pabloginti dešimtmečiais susikurtą miesto infrastruktūrą ir netgi sukelti jos sunaikinimą. Todėl būtina užtikrinti gana griežtą šio proceso urbanistinį reglamentavimą kartu intensyviai rekonstruojant centrinio šildymo sistemas, leidžiančias sumažinti šilumos nuostoliai, sumažinti tiekiamos šiluminės energijos tarifus, todėl spontaniška autonominių šaltinių statyba daugeliu atvejų tampa nekonkurencinga.