Повышение экономической эффективности систем горячего водоснабжения многоэтажных зданий г. Саранска

В статье рассматриваются основные источники теплоснабжения г. Саранска, затронута проблема накипи и шламообразования на теплопередающих поверхностях, ведущая к избыточным эксплуатационным затратам. В качестве решения этой проблемы предложено использование теплообменников с активной трубной частью.

The paper considers the main sources of heat supply in the city of Saransk; the problem of scale and sludge emerging on heat-exchange surfaces leading to excessive operating costs is discussed. Using heat exchangers with active tubular part is proposed as a solution to this problem.

Современная энергетическая отрасль национальной экономики включает в себя всю совокупность предприятий, установок и сооружений, а также связывающих их хозяйственные отношения, которые обеспечивают функционирование и развитие добычи и производство энергоресурсов и всех процессов их преобразования до конечных установок потребителей. Функцией энергетики является бесперебойное снабжение потребителей энергией в нужном количестве, требуемого качества, с максимальной экономичностью1. Одним из видов такой энергии является тепловая энергия, запасенная в горячей воде, необходимой в каждом доме для производственно-хозяйственных нужд.

В XXI в. ученые продолжают поиски новых способов более эффективного применения тепла. Еще в Древнем Риме в общественных банях (термах) применялась горячая вода, которая доводилась до кипения для уничтожения присутствующих в ней бактерий. Сейчас же актуальной задачей является повышение экономической эффективности систем

ПАНОВ Алексей Владимирович, аспирант кафедры теплоэнергетических систем Национального исследовательского Мордовского государственного университета.

горячего водоснабжения многоэтажных зданий. Основными источниками теплоснабжения для Саранска являются Центральная котельная, относящаяся к ОАО «СаранскТе-плоТранс» и Мордовский филиал ОАО «ТГК-6» (Саранская ТЭЦ-2). На Саранской ТЭЦ-2 нагрев сетевой воды происходит с помощью бойлеров номинальной тепловой производительностью от 40 Гкал/ч (тип ПСВ-500-14-23, ПСВ-500-3-23, БО-550-ЗМ) до 87,5 Гкал/ч (тип ПСГ-2300-2-8-1, ПСГ-2300-3-8-П) и водогрейным котлом номинальной тепловой производительностью 100 Гкал/ч (тип ПТВМ-100). Нагрев воды для горячего водоснабжения потребителей происходит либо в подвальном помещении жилого дома, либо групповых тепловых пунктах. На этих пунктах осуществляется присоединение теплопотребляющих установок группы жилых и общественных зданий микрорайона к тепловой сети2. При этом используются пластинчатые или кожухотрубчатые теплообменники.

Серьезной проблемой при использовании теплообменного оборудования является отложение накипи и шлама на теплопередающих поверхностях. Даже тонкий слой накипи, обладая малым коэффициентом теплопроводности, понижает характеристики оборудования3. Снижается коэффициент теплопередачи и тепловая мощность теплообменника. Со временем каналы для прохода теплоносителя могут забиться и оборудование станет непригодно для эксплуатации. Службы жилищно-коммунального хозяйства заинтересованы в повышении сроков эксплуатации оборудования без капитального ремонта. Это становится возможным благодаря своевременному удалению отложений с внутренних поверхностей теплообменников.

В энергетике поддержание оборудования в работоспособном состоянии, улучшение эксплуатационных качеств и повышение экономической эффективности его использования достигается за счет применения системы планово-предупредительного ремонта4. Нельзя однозначно ответить на вопрос о стоимости очистки теплообменника. Она будет зависеть от толщины отложений, их химического состава, от того, какой срок эксплуатации имеет теплообменное оборудование и когда проводилась его последняя очистка5.

Увеличение межремонтного периода уменьшает затраты на обслуживание, что влияет на годовые эксплуатацион- ные затраты. Годовые затраты на ремонт основных фондов аккумулируются в специальном ремонтном фонде и расходуются по мере надобности при выполнении различных видов ремонтного обслуживания6. Увеличить межремонтный период можно применив теплообменники с активной трубной частью. Кратковременные локальные повышения давления воздействуют на теплопередающую поверхность, за счет этого она перемещается на некоторое расстояние, когда давление понижается — возвращается в первоначальное положение. Подобные теплообменники применимы при использовании в импульсной системе теплоснабжения. Во время их эксплуатации происходит самоочищение теплопередающей поверхности как с внутренней стороны (за счет импульсного режима течения теплоносителя), так и с внешней (за счет пульсирующего режима). Установлено увеличение эффективности системы теплоснабжения при переходе с классических ламинарного или турбулентного режимов на импульсный.

Рассчитаем экономический эффект от применения теплообменников с активной трубной частью для г. Саранска.

Пусть С_о — стоимость обычного теплообменника, руб.; С_а — стоимость теплообменника с активной трубной частью, руб.; 3(пр.о.) — затраты на промывку обычного теплообменника, руб.; 3(пр.а.) — затраты на промывку теплообменника с активной трубной частью, руб. Примем, что промывка производится дважды в год при условии, что 3(пр.о.) = 0,15С_о, С_а = 1,2С_о, 3(пр.а.) = 0,03С_а, 3(пр.а.) = 0,3-3(пр.о.).

Срок окупаемости в этом случае составит:

С_а                          1,2С„

^ТО«⁼ 2(3пр.о. - Зпр.а) ⁼ 2(0,15С_о - 0,036С_о)   ^{= 5)26} года.

По данным 2012 г., объем тепловой энергии (мощности), используемой для горячего водоснабжения, составляет 312,24 Гкал/ч7. Считая, что стоимость теплообменника прямо пропорциональна его тепловой мощности, определим годовой экономический эффект при условии, что средняя стоимость пластинчатого теплообменника мощностью 17 0000 ккал/ч составляет 40 тыс. руб.

Э = 2п(0,15С - 0,036С ) = 0,228пС ,         (2)

где п — количество теплообменников, шт.

п =^оУ- = 1 836^ “ 1837 шт-

Э_г = 0,228 • 1 837 • 40 000 = 16 753 440 руб.

Таким образом, годовой экономический эффект составит 16 753 440 руб.

Теплообменники с активной трубной частью емкостного типа могут являться также и баками-аккумуляторами и применяться для нужд горячего водоснабжения здания при пиковых нагрузках.

Отметим, что достаточно перспективным способом повышения экономической эффективности систем горячего водоснабжения многоэтажных зданий Саранска на сегодняшний день является применение теплообменников с активной трубной частью. Благодаря этому теплопередающая поверхность будет меньше загрязняться, тем самым продлится межремонтный период и, как следствие, снизятся эксплуатационные затраты. Так как теплообменное оборудование используется повсеместно в масштабах города экономический эффект будет значительным и для Саранска даже по минимальным оценкам составит 16,8 млн руб. Внедрение подобных технологий будет очередным этапом в развитии энергетики Мордовии.