Децентрализованное отопление – основа снижения энергоемкости производства

Развитие российской экономики на современном этапе происходит в условиях удорожания энергетических ресурсов и ограничения доступа к ним. В тоже время, сейчас в России на единицу продукции расходуется в несколько раз больше тепловой энергии, чем в сходной по климатическим условиям Финляндии. По потреблению газа Россия является второй после США при значительно меньшим объеме производства. Эти обстоятельства давно уже определили остроту вопроса энергосбережения.

В настоящее время основная технология теплоснабжения – централизованное водяное отопление от котельных. Именно это обстоятельство и обеспечивает в основном высотий удельный расход тепловой энергии.
Во-первых, оборудование котельных и теплосети устарели морально и физически. Во-вторых, такая схема теплоснабжения имеет принципиальный недостаток – теплотрассы и связанные с ними потери тепла при его транспортировки и большие затраты на их содержание. Теплотрассы – самая уязвимая часть системы, всегда существует опасность из разморозки при перебоях в теплоснабжении или электричества. В-третьих, требуются большое количесство энергии для перемещения теплоносителя к потребителям.

Кроме того, схема теплоснабжения с теплоносителем (водой или паром) автоматически определяет тип оконечных распределительных устройств – радиаторы (регистры) или калориферы, то-есть требует систему конвективного отопления. Для конвективного отопления характерна большая разница температур в рабочей зоне и под крышей (теплый воздух всегда поднимается вверх). Чем больше высота – тем больше эта разница. Сейчас уже очевидно, что конвективное отопление не эффективно для обогрева производственных помещений средней высоты, а помещения большой высоты (более 20 м) вообще невозможно экономично обогреть на основе конвективной технологии.
В любом случае, без глубокой реконструкции и восстановления систем теплоснабжения нельзя обойтись. Фактически процесс финансирования этих работ, что находит свое отражение в тарифах: наценка поставщика тепла сейчас составляет 60-70%, но и этого не достаточно для проведения требуемой модернизации. Фактически восстановления систем теплоснабжения идет за счет конечного потребителя, обуславливая постоянный рост его затрат на теплоснабжения.

Не в лучшем положении находятся и владельцы собственных котельных. Расход тепла на отопление не может быть ниже величины, обеспечивающей сохранность зданий. В связи же с общим снижением объема производства, доля затрат на теплоснабжение с себестоимости продукции возросла в настоящее время до 20-50%, что делает продукцию не конкурентноспособной. К этому надо добавить изношенность котельного оборудования и тепловых сетей, расходы на содержание которых растут постоянно.

В этих условиях у предприятий есть два пути решения проблемы теплоснабжения. Первый путь связан с заменой устаревшего котельного оборудования и ремонтом и модернизацией существующих сетей распределения тепла. Второй путь связан с коренной модернизацией всей системы теплоснабжения с максимальной децентрализацией теплоснабжения и широким применением инфракрасных нагревателей и газовых теплогенераторов.
Первый путь дает возможность снизить затраты на эксплуатацию оборудования (оно же новое), но затраты собственно на теплоснабжения останутся на том же уровне. Кроме того, этот путь связан с большими единовременными капиталовложениями, так как необходимо реконструировать всю систему теплоснабжения сразу, включая теплострассы и оконечные распределительные устройства. Таким образом, вложив значительные средства в реконструкцию, предприятие не уменьшает свою потребность в тепле, а только снижает его потери и уменьшает на первое время расходы на эксплуатацию оборудования.

Второй путь (по-этапный переход на децентрализованное теплоснабжение) обеспечивает кардинальное (в несколько раз) снижение расходов на теплоснабжение. Это обеспечивается, во-первых, ликвидацией теплосетей и потерь на их эксплуатацию и передачу тепла к конечному потребителю. Во-вторых, такой подход позволяет применить современное оборудование и технологии – газовое инфракрасное отопление и газовые теплогенераторы. Благодаря отсутствию теплоносителя и особой физике теплообмена (в случае с инфракрасным нагревом) расходы на теплоснабжения падают в 3-10 раз в зависимости от размеров помещения. Далее, децентрализованная схема теплоснабжения позволяет проводить модернизацию постепенно, участок за участком. Фактически требуются начальные вложения в первый участок, а в модернизации последующих участвуют средства, сэкономленные на теплоснабжении уже модернизированных участков. Таким образом, второй подход обеспечивает не только восстановление системы теплоснабжения и снижение потребности в тепле и затрат на теплоснабжение, но реконструкцию в благоприятном «мягком» режиме финансирования.

Все вышесказанное относится как к предприятиям, получающим тепловую энергию централизованно, так и производящим тепловую энергию самостоятельно.

Наибольший эффект децентрализация теплоснабжения производственных помещений дает при широком использовании современного оборудования с непосредственны сжиганием газа. В оборудовании этого типа отсутствует промежуточный теплоноситель. Газ сгорает в самом приборе, а выделяющееся тепло непосредственно передается в обогреваемое помещений. К оборудованию этого класса относятся газовые конвекторы, газовые воздушные нагреватели (теплогенераторы), газовые инфракрасные нагреватели.

Газовые конвекторы и теплогенераторы относятся к системам конвективного отопления и не эффективны для помещений большой высоты. Самая эффективная технология отопления производственных помещений – применение газовых инфракрасных излучателей.

Работу инфракрасного излучателя описать очень легко – он греет, как солнце. Нагретые до температуры 350-400 ° С трубы испускают инфракрасное тепловое излучение. Отражатель направляет тепловой поток непосредственно в обогреваемую зону. Воздух практически прозрачен для теплового излучения, которое доходит без потерь до рабочей зоны. Тепло выделяется на поверхностях (пол, ограждающие конструкции, оборудование, мебель), и уже от этих нагретых поверхностей происходит нагрев воздуха в помещении.

Температура этих поверхностей лишь на несколько градусов выше, чем температура воздуха в рабочей зоне, поэтому разница температуры между рабочей зоной и верхней зоной помещения невелика.
Малая тепловая инерция оборудования обеспечивает точное поддержание требуемой температуры в помещении, регулировку температуры в зависимости от режима работы и времени суток.

Высокая экономичность такого рода систем определяется:

1. отсутствием тепловых потерь в котельных и теплотрассах;
2. уменьшением тепловых потерь за счет концентрации тепла у пола и снижения средней температуры воздуха в помещении;
3. уменьшением тепловой инерции при нагреве помещений;
4. возможностью локального обогрева и создания зон с различной температурой;
5. возможностью регулирования температуры в зависимости от времени суток.

Указанные факторы обеспечивают снижение расходов на отопление в 5-10 раз при уменьшении расхода газа на 30-50%. Так, при работе системы газового инфракрасного отопления на ММПП «САЛЮТ» (общая площадь 26 000) экономия достигает 1 500 000 руб. за отопительный сезон. Срок окупаемости ГИН составляет 1-2 года по сравнению с системами конвективного отопления.
За годы работы накоплен опыт создания систем инфракрасного отопления сооружений различного назначения и размера. Это и спортивные сооружения (манеж конно-спортивного клуба «Белая лошадь»), склады, производственные здания. Среди объектов – такие уникальные сооружения, как ангар Внуковского авиаремонтного завода (площадь 14 000 м2, высота 30 м), ангар Луховицкого авиационного производственного комплекса (площадь 12 000 м2, высоты 32 м).

Особо необходимо остановиться на предприятиях сельскохозяйственного профиля.
Для теплоснабжения производственных и ремонтных цехов, мастерских, складов сельхоз предприятий применимо все то, что уже сказано о промышленных предприятиях. В то же время, существует группа подразделений, непосредственно связанных с производством сельскохозяйственной продукции: птичники, свинарники, теплицы. В них системы отопления уже являются непосредственным технологическим элементом и снижение затрат на теплоснабжение непосредственно сказывается на себестоимости продукции. Именно в этой части применение инфракрасного отопления наиболее эффективно.
Инфракрасное тепло является наиболее физиологичным для птицы, максимально воспроизводя условия, в которых находится цыпленок с курицей («эффект наседки»). Для птичников специально разработаны многогорелочные модули, которые обеспечиваю высокую равномерность температуры по длине птичника (разница температуры не более 0,5 ° С). Воздух для горения забирается непосредственно снаружи. Продукты сгорания так же выводятся наружу через дымоходы. Таким образом, нагреватели не влияют на состав воздуха в помещении, что дает возможность при выборе объемов вентиляции руководствоваться только ветеринарными показаниями. В частности, первые дни жизни птицы объем вентиляции равен нулю.
Тепловой комфорт, отсутствие ненужного движения воздуха положительно сказывается на приросте птицы и снижении падежа. Опыт применения системы инфракрасного отопления на Чебоксарской птицефабрике показывает высокую эффективность этой технологии. Удалось добиться:

Увеличение плотности посадки птицы	+3%
Увеличение индекса преобразования корма	+3%
Снижение медицинских расходов	-7%
Уменьшение падежа птицы	-5%
Снижение потерь тепла	-17%
Снижение потерь тепла с вентиляцией	-17%
Снижение расхода топлива	-20,2%
Уменьшение количества CO2, выделяемого в атм.	-18,32 тн/год

Задачи, возникающие при теплоснабжении предприятий, достаточно сложны и не могут быть решены с помощью одного типа оборудования. Для комплексного решения необходимо использовать всю гамму газового оборудования: автономные котельные для систем горячего водоснабжения и отопления админитративно-бытовых зданий, газовые конвекторы для небольших производственных помещений и административно-бытовых зданий, теплогенераторы для невысоких производственных помещений и вентиляции, инфракрасные нагреватели для основных производств.
Системы инфракрасного отопления (как при промышленном, так и при сельскохозяйственном применении) хорошо сочетаются с газовыми теплогенераторами, работающими в системе вентиляции. Так на АО «Тензо М» в цехе металлоконструкций реализована комбинированная схема теплоснабжения. Газовые инфракрасные нагреватели INFRA9 установлены для отопления. В зоне сварочных постов установлены подвесные газовые теплогенераторы EOLO. При проведении сварочных работ они подают подогретый наружный воздух непосредственно в зону работ.

Таким образом, именно децентрализованные системы теплоснабжения вместе с применением современных технологий отопления помещений на базе оборудования с непосредственным сжиганием топлива, обеспечивают комплексное решения стабильного теплоснабжения предприятий при значительном снижении затрат на него.

Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Теплоснабжение

Системы централизованного теплоснабжения

Системы централизованного теплоснабжения — источник производства тепловой энергии работает на теплоснабжение группы зданий и связан транспортными устройствами с приборами потребления тепла.

1. Системы централизованного теплоснабжения

Основное назначение любой системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты требуемого качества (т.е. теплоносителем требуемых параметров).

В зависимости от размещения источника теплоты по отношению к потребителям системы теплоснабжения разделяются на децентрализованные и централизованные.

Децентрализованные системы

В децентрализованных системах источник теплоты и теплоприемники потребителей либо совмещены в одном агрегате, либо размещены столь близко, что передача теплоты от источника до теплоприемников может осуществляться практически без промежуточного звена – тепловой сети.

Системы децентрализованного теплоснабжения разделяются на индивидуальные и местные.

В индивидуальных системах теплоснабжение каждого помещения (участка цеха, комнаты, квартиры) обеспечивается от отдельного источника. К таким системам, в частности, относятся печное и поквартирное отопление. В местных системах теплоснабжение каждого здания обеспечивается от отдельного источника теплоты, обычно от местной или индивидуальной котельной. К этой системе, в частности, относится так называемое центральное отопление зданий.

Централизованные системы

В системах централизованного теплоснабжения источник теплоты и теплоприемники потребителей размещены раздельно, часто на значительном расстоянии, поэтому теплота от источника до потребителей передается по тепловым сетям.

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения можно разделить на следующие четыре группы:

• групповое – теплоснабжение от одного источника группы зданий;
• районное – теплоснабжение от одного источника нескольких групп зданий (района);
• городское – теплоснабжение от одного источника нескольких районов;
• межгородское – теплоснабжение от одного источника нескольких городов.

Процесс централизованного теплоснабжения состоит из трех последовательных операций: подготовки теплоносителя, транспортировки теплоносителя и использования теплоносителя.

Транспортируется теплоноситель по тепловым сетям. Используется теплоноситель в теплоприемниках потребителей. Комплекс установок, предназначенных для подготовки, транспортировки и использования теплоносителя, составляет систему централизованного теплоснабжения. Для транспорта теплоты применяются, как правило, два теплоносителя: вода и водяной пар. Для удовлетворения сезонной нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения в качестве теплоносителя используется обычно вода, для промышленной технологической нагрузки – пар.

Выбор системы теплоснабжения объекта производится на основании утвержденной в установленном порядке схемы теплоснабжения.

Водяные системы

Водяные системы теплоснабжения применяются двух типов: закрытые (замкнутые) и открытые (разомкнутые). В закрытых системах сетевая вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель, но из сети не отбирается.

В открытых системах сетевая вода частично (редко полностью) разбирается у абонентов для горячего водоснабжения.

В зависимости от числа трубопроводов, используемых для теплоснабжения данной группы потребителей, водяные системы делятся на одно-, двух-, трех- и многотрубные. Минимальное число трубопроводов для открытой системы один, а для закрытой системы — два.

Наиболее простой и перспективной для транспорта на большие расстояния является однотрубная бессливная система теплоснабжения. Ее можно применить в том случае, когда обеспечивается равенство расходов сетевой воды, требуемых для удовлетворения отопительно-вентиляционной нагрузки и для горячего водоснабжения абонентов данного города или района.

Для теплоснабжения городов в большинстве случаев применяются двухтрубные водяные системы, в которых тепловая сеть состоит из двух трубопроводов: подающего и обратного. По подающему трубопроводу горячая вода подводится от станции к абонентам, по обратному трубопроводу охлажденная вода возвращается на станцию.

Преимущественное применение в городах двухтрубных систем объясняется тем, что эти системы по сравнению с многотрубными требуют меньших начальных вложений и дешевле в эксплуатации. Двухтрубные системы применимы в тех случаях, когда всем потребителям района требуется теплота примерно одного потенциала. Такие условия обычно имеют место в городах, где вся тепловая нагрузка (отопление, вентиляция и горячее водоснабжение) может быть удовлетворена в основном теплотой низкого потенциала.

В промышленных районах, где имеется технологическая тепловая нагрузка повышенного потенциала, могут применяться трехтрубные системы, в которых два трубопровода используются как подающие, а третий трубопровод является обратным. К каждому подающему трубопроводу присоединяются однородные по потенциалу и режиму тепловые нагрузки. В промышленных районах обычно к одному подающему.

Число параллельных трубопроводов в закрытой системе должно быть не меньше двух, так как после отдачи теплоты в абонентских установках теплоноситель должен быть возвращен на станцию. В зависимости от характера тепловых нагрузок абонента и режима работы тепловой сети выбираются схемы присоединения абонентских установок к тепловой сети.

В закрытых системах теплоснабжения установки горячего водоснабжения присоединяются к тепловой сети только через водо-водяные подогреватели, т.е. по независимой схеме. При зависимых схемах присоединения давление в абонентской установке зависит от давления в тепловой сети. При независимых схемах присоединения давление в местной системе не зависит от давления в тепловой сети.

Оборудование абонентского ввода при зависимой схеме присоединения проще и дешевле, чем при независимой, при этом может быть получен несколько больший перепад температур сетевой воды в абонентской установке. Увеличение перепада температур воды уменьшает расход теплоносителя в сети, что может привести к снижению диаметров сети и экономии на начальной стоимости тепловой сети и на эксплуатационных расходах.

Основным недостатком зависимой схемы присоединения является жесткая гидравлическая связь тепловой сети с нагревательными приборами абонентских установок, имеющими, как правило, пониженную механическую прочность, что ограничивает пределы допускаемых режимов работы системы централизованного теплоснабжения. Так, в широко применявшихся в отопительной технике чугунных нагревательных приборах (радиаторах) допустимое давление не превышает 0.6 МПа; превышение указанного предела может привести к авариям в отопительных установках. Это существенно снижает надежность и усложняет эксплуатацию систем теплоснабжения крупных городов, Так как при большой протяженности тепловых сетей и большом числе присоединенных абонентских установок с разнородной тепловой нагрузкой расходы воды в сети и связанные с ними потери давления могут изменяться в широких пределах. При этом уровень давлений в сети может превысить предел, допустимый для абонентских установок.

В тех случаях, когда разность между допустимым давлением в теплопотребляющих приборах абонентов и расчетным давлением в тепловой сети невелика, даже небольшие повышения давления в тепловой сети, вызванные, например, аварийным отключением насоса на подстанции или непроизвольным перекрытием клапана в сети, могут привести к разрыву приборов в отопительных установках абонентов. Кроме того, при независимой схеме снижаются утечки сетевой воды и легче обнаружить возникающие в процессе эксплуатации повреждения в системе теплоснабжения. Поэтому по условиям надежности работы систем теплоснабжения крупных городов независимая схема присоединения более предпочтительна. В тех же случаях, когда давление в тепловой сети в статических условиях превышает допустимый уровень давлений в абонентских установках, применение независимой схемы присоединения является обязательным независимо от размеров системы централизованного теплоснабжения.

Непосредственный водоразбор сетевой воды у потребителей в закрытых системах теплоснабжения не допускается.

В открытых системах теплоснабжения подключение части потребителей горячего водоснабжения через водо-водяные теплообменники на тепловых пунктах абонентов (по закрытой системе) допускается как временное при условии обеспечения (сохранения) качества сетевой воды согласно требованиям действующих нормативных документов.

Паровые системы

Паровые системы сооружаются двух типов: с возвратом конденсата, без возврата конденсата. В практике промышленной теплофикации широко применяется однотрубная паровая система с возвратом конденсата. Пар из отбора турбины поступает в однотрубную паровую сеть и транспортируется по ней к тепловым потребителям. Конденсат возвращается от потребителей на станцию по конденсатопроводу. На случай остановки турбины или недостаточной мощности отбора предусмптривается резервная подача пара в сеть через редукционно-охладительную установку.

Схемы присоединений абонентских установок к паровой сети зависят от конструкции этих установок. Если пар может быть пущен непосредственно в установку абонента, то присоединение производится по зависимой схеме. Сбор конденсата от теплопотребляющих установок и возврат его к источнику теплоты имеют важное значение не только для надежности работы котельных установок современных теплоэлектроцентралей, но и для экономии теплоты и общей экономичности системы теплоснабжения в целом. Возврат конденсата особенно важен для ТЭЦ с высокими и сверхкритическими начальными параметрами (13 МПа и выше).

Администратор сайта: Колосов Михаил
email:
Copyright © 2011-2021. All rights reserved.