Повышение энергоэффективности в системах городского теплоснабжения

Система теплоснабжения города – это важнейшая система, удовлетворяющая такие потребности населения, как отопление помещений, горячее водоснабжение и вентиляция.

Или другими словами, городские теплофикационные системы (далее ГТС) – это комплекс, предназначенный для тепло-, энергоснабжения крупных жилых массивов, который состоит из: источника тепла, тепловых сетей, регулирующих устройств и оборудования потребляющее тепло.

Российская Федерация является одной из наиболее энергопотребляющих стран в мире. Сбережение энергии и улучшение энергетической эффективности считается одним из стратегически важных направлений развития экономики России. Энергосбережение и энергетической эффективность является актуальной задачей в различных сферах. Например, энергосбережению в сфере теплоэнергетики, приходиться чуть меньше половины топливных ресурсов государства, уделяют особое внимание [1].

Анализ различных источников по данной тематике показывает, что проблемы, связанные с повышением энергеоэффективности ТЭЦ и ГТС, являются актуальными. Это говорит о том, что в городах сосредоточены как крупные промышленные объекты, так и значительная часть населения, которые используют огромное количество вырабатываемых на ТЭЦ энергоресурсов.

На сегодняшний день ГТС, которые были спроектированы/сооружены под реалии 70-х гг. XX вв. столкнулись с рядом проблем:

• -    снижение надежности и эффективности работы систем;

• -    увеличение стоимости и объемов топливно-энергетических ресурсов;

• -    увеличенная энергоемкость;

• -    изношенность тепловых сетей, оборудования теплоисточника и потребителей;

• -    несоответствие технологий теплоснабжения современным научнотехническими и экономическим требованиям;

• -    ослабление влияния со стороны государства на энергетику [2].

Следовательно, все данные проблемы сказываются на качестве, энергоэффективности, ценообразовании, появлении утечек и потерь в системах теплоснабжения городов.

Задача любой ГТС - это поставка надежного и качественного теплоснабжения потребителям, и она особенно важна при низких температурах наружного воздуха.

Цель работы: пересмотреть подходов к обеспечению надлежащих тепловых нагрузок потребителям, направленное непосредственно на повышение качества, энергоэффективности, надежности теплоснабжения город. Исходя из поставленной цели, сформировались следующие задачи:

• -    проанализировать основные причины неэффективной работы ТЭЦ и городских теплофикационных систем и сформулировать концепцию повышения их эффективности за счет изменения структуры и технологического совершенствования структурных элементов;

• -    в рамках новой концепции разработать комплекс технических и технологических решений, позволяющих повысить энергетическую эффективность, экономичность и надежность подключенных к ТЭЦ теплофикационных систем;

• -    выполнить технико-экономическое обоснование разработанных технических и технологических решений.

Проанализировав состояние, исследовав проблемы и недостатки реализуемых технологий теплоснабжения городов, можно говорить об основных принципах развития данной отрасли.

Первое, использование комбинированного теплоснабжения, которое позволит путем объединения структурных элементов двух видов систем теплоснабжения централизованного и децентрализованного повысить надежности данной системы. Преимущество: каждый отдельный абонент самостоятельно выбирает момент включения-отключения АПТ, выставляет температур нагрева, обеспечивая дифференцированный подход по потреблению и оплате энергоресурсов.

Второе, технология теплоснабжения с регулируемой температурой сетевой воды и количественными способами регулирования нагрузки. Сущность данной технологии заключается в том, что при параллельном включении в схему на ТЭЦ пиковых котлов и основных сетевых подогревателей. Т.е. при использовании количественного/количественно-качественного метода регулирования отсутствуют многие недостатки качественного метода.

Третье, повышение энергоэкономической эффективности источников тепловой (пиковой) мощности, путем реконструкции существующего оборудования. Например: крупные пиковые водогрейные котлы, наиболее перспективным направлением для повышение тепловой экономичности данных котлов, это снижение потерь теплоты с уходящими продуктами сгорания, так как эти потери составляют около 10-15%.

Четвертое, совершенствование технологий «резерва» теплоснабжения, для снижения затрат на собственные нужды теплоисточников. С целью повышения надежности и экономичности системы резерва и аварийного снабжения в котельных, а так же на более крупных теплоисточниках (к которым относятся ТЭС) предлагается переход с мазута на топливо печное бытовое (или ТПБ). Такой технический переход не повлечет существенных изменений и крупных вложений, зато в треть уменьшатся затраты на резервное мазутное хозяйство.

Пятое, противокоррозионная обработка теплоносителей для повышения надежности ГТС. На ТЭЦ и в котельных применяют декарбонизацию и вакуумную деаэрацию подпиточной воды. Для повышения эффективности вакуумной деаэрации, необходимо создать математическую модель (для каждой котельной индивидуально) и получить до какого допустимого минимума, можно снизить температуру, а значит и энергоресурсы на ее подогрев [3].

Таким образом, в результате анализа современного состояния ТЭЦ и ГТС сформулированы пять концепций повышения энергоэффективности за счет структурно-технологической модернизации системы теплоснабжения, направленной на повышение надежности и экономичности. А так же стоит отметить, что на протяжении последних нескольких лет со стороны правительства Российской Федерации уделяется повышенное внимание развитию энергетической эффективности: разрабатываются и принимаются разные государственные программы, законы, нормативные и правовые акты с целью уменьшения объема потребляемых энергетических ресурсов.