На правах рукописи

РОТОВ ПАВЕЛ ВАЛЕРЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ

ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ

ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ НА ТЭЦ

Специальность 05.14.14 – тепловые электрические станции,

их энергетические системы и агрегаты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2002

Работа выполнена в научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» Ульяновского государственного технического университета

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Шарапов В.И.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Печенегов Ю.Я.

кандидат технических наук, доцент Илюхин М.А.

Ведущая организация: Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт

Защита состоится " " 2002 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.082.02 при Казанском государственном энергетическом университете по адресу: г. Казань, ул. Красносельская, 51, ауд. № Б-214.

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу:

420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51, Ученый Совет КГЭУ, факс (8432) 43-90-24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " " 2002 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент Конахина И.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изменившиеся экономические условия и появившиеся за последние годы новые технические возможности делают весьма актуальной задачу повышения качества, надежности и экономичности теплоснабжения.

Для решения этой задачи необходимы тщательный пересмотр и корректировка концепции отечественного теплоснабжения и, в частности, положений, касающихся регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения, сформулированных в 50е годы минувшего века.

При разработке новой концепции отечественного теплоснабжения необходимо в полной мере использовать положительный опыт зарубежных стран по выходу из энергетического кризиса семидесятых годов. Существенные результаты по энергосбережению в системах теплоснабжения зарубежных стран были достигнуты за счет централизации теплоснабжения, применения комбинированной выработки тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, технической модернизации всех составляющих системы теплоснабжения, 100%-ной автоматизации абонентских установок.

Одним из путей преодоления сложившейся ситуации в отечественной теплоэнергетике является низкотемпературное теплоснабжение при количественном и качественно-количественном регулировании тепловой нагрузки на тепловых источниках. При организации количественного и качественно-количественного регулирования на тепловых электростанциях особую значимость приобретает разработка новых технологий и методик расчета регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения.

В отечественном теплоснабжении очень широкое распространение получили открытые системы теплоснабжения, в которых вода на горячее водоснабжение отбирается непосредственно из теплосети. Серьезным недостатком существующих методик расчета количественного и качественно-количественного регулирования в открытых системах теплоснабжения является то, что ими не учитывается влияние нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления. Поэтому актуальной задачей является разработка методик расчета способов количественного и качественно-количественного регулирования, позволяющих учесть влияние нагрузки горячего водоснабжения на работу систем теплоснабжения.

Работа выполнялась в рамках программы Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограммы «Топливо и энергетика», «Архитектура и строительство».

Цель работы: повышение эффективности работы открытых систем теплоснабжения за счет разработки и исследования новых технологий количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки открытых систем теплоснабжения.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- проведено обследование типичной для Поволжского региона городской открытой системы теплоснабжения, выявлена степень нарушения графика тепловых нагрузок в исследуемые отопительные периоды;

- проанализированы механизмы компенсации потребителями недоотпуска теплоты от тепловых источников, оценена доля тепловой нагрузки системы теплоснабжения, покрываемая предприятиями электро- и газоснабжения;

- проведен анализ зарубежного опыта энергосбережения в системах теплоснабжения;

- разработана методика расчета температурного графика работы водогрейных котлов, включенных в замкнутый контур двухконтурных открытых систем теплоснабжения;

- разработаны новые технологии реализации количественного и качественноколичественного регулирования тепловой нагрузки;

';

- разработаны методики расчета методов количественного и качественноколичественного регулирования тепловой нагрузки, позволяющие учесть влияние нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления в открытых системах теплоснабжения;

- проведено технико-экономическое исследование технологий регулирования нагрузки систем теплоснабжения.

Основные методы научных исследований.

В работе использованы методы вычислительной математики, математической статистики, теории вероятности, гидравлики, теории теплообмена; эвристические методы поиска новых технических решений.

Научная новизна работы.

1. Выполнен комплексный анализ работы открытой системы теплоснабжения, типичной для большинства городов Поволжья, и получена количественная оценка степени нарушения графика тепловых нагрузок открытой системы теплоснабжения.

Установлено, что с ростом величины недотопа увеличивается доля тепловой нагрузки системы теплоснабжения, покрываемая предприятиями электро- и газоснабжения. Получена количественная оценка доли тепловой нагрузки, покрываемой предприятиями электро- и газоснабжения.

2. Разработаны способы повышения надежности и экономичности работы систем теплоснабжения с качественным регулированием тепловой нагрузки.

Впервые разработана методика расчета температурного графика работы водогрейных котлов в двухконтурной открытой системе теплоснабжения.

3. Разработаны новые технологии количественного и качественноколичественного регулирования тепловой нагрузки открытых систем теплоснабжения. Впервые разработаны методики расчета количественного и качественного регулирования тепловой нагрузки, позволяющие учесть влияние нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления в открытой системе теплоснабжения.

Достоверность результатов обусловлена применением современных методов исследований, сопоставимостью полученных данных с другими источниками, патентной чистотой разработанных технических решений.

Практическая реализация. На Саратовской ТЭЦ-5 принята параллельная схема включения пиковых водогрейных котлов и сетевых подогревателей теплофикационных турбин при пониженном температурном графике, что позволяет значительно снизить затраты на подготовку подпиточной воды теплосети и в перспективе реализовать новую технологию количественного и качественноколичественного регулирования тепловой нагрузки. Кроме того, приняты к использованию рекомендации по способу подпитки замкнутого контура водогрейных котлов при центральном качественном регулировании тепловой нагрузки (включая патент № 2159337 на «Тепловую электрическую станцию»).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты анализа работы открытой городской системы теплоснабжения в условиях дефицита топливно-энергетических ресурсов и результаты анализа механизмов компенсации бытовыми потребителями недоотпуска теплоты от теплоисточников.

2. Новые технологии количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки открытых систем теплоснабжения.

3. Методики расчета количественного и качественно-количественного способов регулирования тепловой нагрузки открытых систем теплоснабжения, температурного графика работы замкнутого контура в двухконтурной открытой системе теплоснабжения с центральным качественным регулированием.

Апробация работы. Результаты работы представлены на Международных научно-технических конференциях «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (Иваново, ИГЭУ, июнь 1999 г. и июнь 2001 г.); на Российской межвузовской научной конференции «Проблемы повышения эффективности и надежности систем теплоэнергоснабжения» (Саратов, СарГТУ, ноябрь 1999 г.); на научно-технической конференции «Инженерные проблемы совершенствования тепло- и электротехнических установок коммунального хозяйства» (Ульяновск, УлГТУ, июнь 1999 г.); на научно-технических конференциях профессорскопреподавательского состава УлГТУ (Ульяновск, 20002002 гг.); на Второй и Третьей Российских научно-технических конференциях «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (Ульяновск, УлГТУ, июнь г. и апрель 2001 г.); на Российском национальном симпозиуме по энергетике (Казань, КГЭУ, сентябрь 2001 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано печатных работ, в том числе 10 статей, 12 изобретений, 10 полных текстов докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 144 наименований и приложений, изложенных на 205 страницах машинописного текста, содержит 60 иллюстраций и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая ценность работы, дано описание структуры диссертации.

Первая глава посвящена анализу существующих способов регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения. Рассмотрены преимущества и недостатки способов регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения.

Проанализировано состояние регулирования тепловой нагрузки в период экономического кризиса.

Наиболее широкое применение в отечественном теплоснабжении получило качественное регулирование тепловой нагрузки путем изменения температуры сетевой воды в подающей магистрали теплосети при постоянном ее расходе. В прошлые годы внедрению качественного способа регулирования способствовали низкие цены на топливно-энергетические ресурсы, отсутствие острой необходимости энергосбережения в энергетической отрасли, несовершенство или отсутствие приборов автоматического регулирования расхода и температуры у абонентов.

Количественное и качественно-количественное регулирование тепловой нагрузки в отечественном теплоснабжении не получило распространения из-за несовершенства или отсутствия приборов автоматического регулирования. В настоящее время в связи с радикально изменившимися экономическими условиями и появившимися новыми техническими возможностями внедрение в системах теплоснабжения этих способов регулирования позволяет добиться существенного энергосберегающего эффекта, повысить качество теплоснабжения.

Во второй главе приведены результаты обследования городской открытой системы теплоснабжения, характерной для большинства городов Поволжского региона, и проанализированы механизмы компенсации потребителями недотопа теплоты от ТЭЦ. Исследовалась работа системы теплоснабжения в течение отопительных периодов 19971999 гг. В ходе обследования городской системы теплоснабжения сравнивались фактические температуры сетевой воды с температурами, которые должны быть по температурному графику 150/70 0С для климатических условий г. Ульяновска.

Обследование показало, что весь отопительный период теплоисточники работают с недогревом сетевой воды (недотопом), величина которого увеличивается с понижением температуры наружного воздуха и достигает 6070 0С при расчетной температуре наружного воздуха (рис. 1).

Проведенный параллельно с обследованием системы теплоснабжения анализ механизмов компенсации потребителями недотопа на ТЭЦ показал, что компенсация недотопа осуществляется прежде всего при помощи природного газа и электроэнергии. Потребление коммунально-бытовыми потребителями природного газа и электроэнергии в течение исследуемых отопительных периодов характеризуется большой неравномерностью. Четко прослеживается зависимость потребления этих энергоносителей от температуры наружного воздуха (рис. 2, 3) [1, 2, 7, 8, 9, 14, 16].

1, 0С Расчеты показывают, что перерасход природного газа за 19971998 гг.

составил 49 % от расчетного расхода природного газа, а за сезон 19981999 гг. – %. Из графика на рис. 1 видно, что потребление природного газа за сезон гг. (линия 1) превышает расход природного газа за сезон 19971998 гг (линия 2).

Отклонение температуры сетевой воды от расчетной в подающей магистрали теплосети в сезон 19981999 гг. также больше, чем в предыдущий сезон (линия 1 на рис. 1).

Gг, млн. м Из проведенного анализа можно сделать вывод, что потребление природного газа и электроэнергии зависит от величины недотопа, т.е. с увеличением недоотпуска тепла от теплоисточника увеличивается потребление этих энергоносителей коммунально-бытовыми потребителями. Возникновение исследованных механизмов компенсации недотопа стало возможным благодаря легкому доступу потребителей к энергоносителям, простотой компенсации, отсутствием контроля потребления природного газа и больших материальных затрат для потребителей.

W104, Проанализированы пути преодоления западными странами энергетического кризиса 7080-х годы [10, 11, 15].

Третья глава посвящена проблемам совершенствования технологий регулирования нагрузки открытых систем централизованного теплоснабжения.

В настоящее время назрела необходимость пересмотра основных положений концепции отечественного теплоснабжения, что объясняется существенно изменившимися экономическими условиями. В частности, к вопросам, требующим серьезного пересмотра, относятся вопросы регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения.

На отечественных теплоисточниках широкое распространение получило качественное регулирование тепловой нагрузки, предусматривающее последовательное включение пиковых водогрейных котлов и основных сетевых подогревателей. При последовательном включении теплофикационного оборудования значительно снижается надежность и экономичность работы пиковых котлов, что приводит к понижению эффективности всей системы теплоснабжения в целом. Таким образом, надежность и экономичность работы систем теплоснабжения при качественном регулировании тепловой нагрузки непосредственно связаны с эффективностью работы пиковых источников тепловой мощности – пиковых водогрейных котлов.

Одним из путей повышения тепловой экономичности водогрейных котлов является утилизация теплоты уходящих газов при подогреве различных потоков подпиточной воды теплосети. Сущность предложенных в третье главе технических решений заключается в нагреве потоков греющего агента, подпиточной и исходной воды уходящими газами в поверхностных теплообменниках, расположенных в газоходах водогрейного котла. Нагрев теплоносителей может осуществляться в двух ступенях поверхностных теплообменников.

Другим направлением повышения эффективности работы пиковых водогрейных котлов является включение водогрейных котлов в замкнутый контур двухконтурных схем. В таких схемах режим работы водогрейного котла определяет режим работы системы теплоснабжения. Технические решения [19, 20, 22, 23] направлены на повышение надежности работы замкнутого контура, что обеспечивается подпиткой замкнутого контура добавочной питательной водой или водой, которую отбирают после деаэратора питательной воды. Разработана методика расчета температурного графика замкнутого контура водогрейных котлов, параметры которого необходимо учитывать при обосновании целесообразности применения двухконтурных схем. Согласно разработанной методики температуры воды в подающем и обратном трубопроводах замкнутого контура рассчитываются по следующим уравнениям:

где 1зам, 2зам – соответственно температуры воды в подающем и обратном трубопроводах замкнутого контура, 0С; 1, 2 –соответственно температуры сетевой воды в подающей и обратной магистралях теплосети, 0С; сп=2 +0’тэц – температура сетевой воды после сетевых подогревателей, 0С; 0’ – расчетный перепад температур сетевой воды, 0С; тэц – коэффициент теплофикации;

Ф = kF /( W мWб ) – параметр подогревателя; к – коэффициент теплопередачи подогревателя, Вт/(м2 0С); F - площадь поверхности нагрева подогревателя, м2; Wб, Wм – большее и меньшее значения водяных эквивалентов теплоносителей, Дж/(сК).

Результаты расчета по уравнениям (1) и (2) представлены на рис. 4.

Рис. 4. Температуры воды в замкнутом контуре водогрейных котлов при Wб/Wм = 1,5: 1 – температура сетевой воды в подающей магистрали теплосети; 2 – температуры воды после сетевых подогревателей; 3, 4 - 1 и 2 при Ф=1; 5, 6 - 1 и 2 при Ф =2; 7,8 - 1 и Эффективным способом повышения надежности и экономичности пиковых источников теплоты при центральном качественном регулировании нагрузки является замена пиковых водогрейных котлов пароводяными подогревателями, что позволяет исключить из схемы ТЭЦ ненадежно работающие водогрейные котлы, увеличить выработку электроэнергии на тепловом потреблении, снизить затраты на подготовку подпиточной воды. Пиковый пароводяной подогреватель целесообразно подключать по греющей среде к отбору противодавления противодавленческих турбин или к производственному отбору теплофикационной турбины c последующим отводом конденсата в охладитель для подогрева сетевой воды [24, 25].

Проведенный анализ [5, 6] показал, что в будущем в отечественных системах теплоснабжения все большее распространение получат способы количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки. Достоинствами количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки являются: увеличение выработки электроэнергии на тепловой потреблении за счет понижения температуры обратной сетевой воды; возможность применения недорогих методов обработки подпиточной воды; значительная экономия электроэнергии на транспорт теплоносителя за счет ограничения времени работы теплосети с максимальным расходом сетевой воды; снижение количества коррозионных повреждений трубопроводов за счет поддержания температуры сетевой воды в подающей магистрали теплосети постоянной; меньшая инерционность регулирования тепловой нагрузки; наилучшие показатели по режиму систем отопления.

Нами разработан ряд технологий количественного и качественноколичественного регулирования тепловой нагрузки [21, 26]. Новизна предложенных технологий заключается в параллельном включении пиковых водогрейных котлов и сетевых подогревателей, что позволяет снизить затраты на водоподготовку, увеличить выработку электроэнергии на тепловом потреблении (рис. 5).

При количественном регулировании температуру сетевой воды в подающей магистрали 1 поддерживают постоянной. Устанавливают ее исходя из средней температуры насыщения пара верхних отопительных отборов теплофикационных турбин tво с учетом средней величины недогрева воды в верхних сетевых подогревателях tвсп : 1=tво - tвсп. Расход сетевой воды в базовой части графика регулирования тепловой нагрузки Q=f(tн) регулируют изменением количества включенных сетевых подогревателей, а в пиковой части графика, при включенных сетевых подогревателях всех турбин, расход сетевой воды регулируют изменением количества водогрейных котлов, включенных параллельно сетевым подогревателям [21].

При качественно-количественном регулировании в базовой части графика Q=f(tН) осуществляют центральное качественное регулирование тепловой нагрузки путем изменения температуры сетевой воды, циркулирующей только через сетевые подогреватели, а после полной загрузки сетевых подогревателей, в пиковой части графика Q=f(tН), осуществляют количественно-качественное регулирование тепловой нагрузки, для чего увеличивают расход сетевой воды за счет подачи ее в водогрейные котлы, включенные параллельно сетевым подогревателям [26].

Регулирование температуры общего потока сетевой воды, подаваемой потребителям, в обоих случаях производят по пониженному температурному графику теплосети 110/70 0С (вместо традиционно применяемого в известных способах графика 150/70 0С) в первую очередь за счет изменения тепловой нагрузки сетевых подогревателей и во вторую очередь – за счет изменения нагрузки водогрейных котлов. Выбор температурного графика обусловлен тем, что при давлении пара в верхних отопительных отборах 0,150,2 МПа с температурой насыщения 115120 0С и величине недогрева воды в верхних сетевых подогревателях 5 0С, температура сетевой воды в подающей магистрали тепловой сети будет равна 1 = 110 115 0С. Утечки воды из теплосети компенсируются подпиточной водой, которая благодаря пониженному температурному графику работы теплосети подвергается противонакипной обработке по упрощенной технологии путем дозирования в воду фосфонатов, например, ингибитора отложений минеральных солей ИОМС-1 или его аналогов (вместо необходимого в известных способах ионообменного умягчения).

Разработаны методики расчета количественного и качественноколичественного регулирования тепловой нагрузки [17, 28]. В основу методик расчета положено уравнение гидравлики, связывающее потери напора в теплосети с расходами воды на отопление и горячее водоснабжение. Существенной особенностью предложенных методик является учет влияния нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления.

В результате расчетного исследования построены зависимости относительного располагаемого напора на коллекторах станции и относительного эквивалента расхода воды на отопление от температуры наружного воздуха при количественном регулировании, которые описываются следующими уравнениями:

где W – отношение эквивалента расхода сетевой воды на отопление при любом режиме к эквиваленту расхода при отсутствии отбора воды на горячее водоснабжение;Wг - отношение эквивалента расхода воды на горячее водоснабжение к эквиваленту расхода воды на отопление при отсутствии отбора воды на горячее водоснабжение; – отношение располагаемого напора на теплоисточнике при режиме работы системы теплоснабжения с нагрузками на отопление и горячее водоснабжение к располагаемому напору при режиме только с отопительной нагрузкой;Sп,Sэ,Sо – относительные сопротивления подающей линии, элеваторного узла, обратной линии; t1, t2 – температуры холодной и горячей воды; - доля отбора воды на горячее водоснабжение из подающей линии теплосети; Qор – отношение тепловой нагрузки абонента при отборе воды на ГВС к расчетной тепловой нагрузке при отсутствии водоразбора.

Построенные зависимости можно использовать в качестве графиков регулирования при осуществлении количественного (рис. 6) и качественноколичественного регулирования нагрузки в открытых системах теплоснабжения.

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, При количественном и качественно-количественном регулировании организацию переменного расхода воды в теплосети необходимо сопровождать автоматизацией и гидравлической защитой местных отопительных систем.

Доказано, что разработанные в диссертации способы автоматизации и защиты с установкой регулятора расхода на обратной линии отопительной системы наиболее точно отвечают принципам количественного и качественно-количественного регулирования, позволяют создать у всех абонентов пропорциональную разрегулировку, устранить влияние отбора воды на горячее водоснабжение на работу системы отопления, осуществить гидравлическую защиту местной системы отопления.

Дополнительная установка регулятора давления на подающей линии местной системы отопления позволяет осуществить гидравлическую защиту местной системы отопления от превышения давления в подающей магистрали теплосети.

В четвертой главе проведено технико-экономическое исследование технологий количественного и качественно-количественного регулирования нагрузки систем теплоснабжения.

Определены основные технические параметры систем теплоснабжения, экономическое сравнение которых позволяет оценить целесообразность перевода систем теплоснабжения на новые технологии регулирования тепловой нагрузки.

Значительная экономия топливно-энергетических ресурсов при количественном и качественно-количественном регулировании достигается за счет увеличения электрической мощности развиваемой турбинами ТЭЦ на тепловом потреблении, а также за счет снижения расхода электроэнергии на транспорт теплоносителя. Увеличение электрической мощности турбины в пиковой части графика тепловых нагрузок при количественном и качественно-количественном регулировании обусловлено пониженными по сравнению с качественным регулированием температурами обратной сетевой воды. Среднее значение увеличения электрической мощности за исследованный период работы турбоустановки достигает 11 %. Относительная экономия условного топлива при этом достигает 1,4 т/кВт.

Большую часть отопительного периода при количественном и качественноколичественном регулировании тепловые сети работают с пониженными расходами сетевой воды, что приводит к экономии электроэнергии в 410 раз, и, соответственно, к пропорциональному снижению расхода топлива.

Пониженный температурный график теплосети позволяет подготовку подпиточной воды производить по упрощенной технологии, например, путем дозирования в сетевую воду ингибитора отложения минеральных солей (ИОМС).

При этом снижение капитальных затрат в водоподготовительное оборудование для подпитки теплосети составляет до 5 раз, а эксплуатационных издержек - до 15 раз.

Показана экономичность применения преобразователей частоты в системах теплоснабжения. Установка частотных регулируемых приводов приводит к значительной экономии электроэнергии (2060 %), потребляемой насосным оборудованием. Срок окупаемости такого оборудования достигает 1,16,1 года.

Технико-экономические расчеты показывают, что приведенные затраты в системы теплоснабжения при реализации количественного регулирования тепловой нагрузки на 4050 % меньше затрат при качественном регулировании тепловой нагрузки.

теплоснабжения г. Ульяновска, результаты которого позволяют сделать выводы о степени нарушения графика тепловых нагрузок системы теплоснабжения. Показано, что недоотпуск тепла потребителям характерен для систем теплоснабжения большинства городов России. Впервые проведен анализ механизмов компенсации недогрева сетевой воды (недотопа), который позволил установить, что с понижением температуры наружного воздуха существенно возрастает нагрузка предприятий электро- и газоснабжения. С помощью полученных аналитических зависимостей потребления природного газа и электроэнергии коммунальнобытовыми потребителями от температуры наружного воздуха и величины недотопа проведена оценка доли тепловой нагрузки системы теплоснабжения, покрываемой предприятиями электро-и газоснабжения.

2. Предложены усовершенствованные технологии реализации качественного регулирования тепловой нагрузки, позволяющие существенно повысить эффективность работы систем теплоснабжения за счет повышения надежности и экономичности работы пиковых источников тепловой мощности на ТЭЦ. Разработана методика расчета температурного графика замкнутого контура водогрейных котлов в двухконтурных схемах теплоисточников открытых систем теплоснабжения.

3. На основе анализа современного состояния регулирования тепловой нагрузки, результатов обследования системы теплоснабжения, анализа механизмов компенсации недотопа и анализа зарубежного опыта энергосбережения в системах теплоснабжения сделан вывод о целесообразности преимущественного применения в отечественных системах теплоснабжения количественного и качественноколичественного регулирования тепловой нагрузки.

4. Для реализации количественного и качественно-количественного регулирования предложены новые схемы тепловых электрических станций, основной особенностью которых является параллельное включение пиковых водогрейных котлов и сетевых подогревателей теплофикационных турбин.

5. Разработаны методики расчета количественного и качественноколичественного регулирования открытых систем теплоснабжения, существенной особенностью которых является учет влияния нагрузки горячего водоснабжения на работы систем отопления при переменном расходе воды в теплосети.

6. Разработан ряд технических решений по стабилизации гидравлического режима местных абонентских систем при переменном расходе воды в теплосети.

Предложенные схемы автоматизации абонентских систем позволяют одновременно организовать местное количественное регулирование тепловой нагрузки и гидравлическую защиту систем отопления. Показано, что полная автоматизация абонентских установок способствует перенесению основной доли регулирования на местные системы. Роль центрального регулирование на ТЭЦ в перспективе будет заключаться в корректировке режимных параметров в зависимости от параметров на абонентских вводах 7. В результате технико-экономического исследования технологий количественного и качественно-количественного регулирования тепловой нагрузки систем теплоснабжения установлено, что их реализация обеспечивает снижение приведенных затрат на 4050 % по сравнению с качественным регулированием.

Наибольшая экономия при реализации количественного и качественноколичественного регулирования тепловой нагрузки достигается за счет снижения затрат в водоподготовительное оборудование ТЭЦ, снижения затрат на транспорт теплоносителя и увеличения электрической мощности, развиваемой турбоустановками на тепловом потреблении.

8. Разработанные и научно обоснованные в диссертации технологии регулирования тепловой нагрузки позволяют существенно повысить эффективность работы систем теплоснабжения и уменьшить потребление топливно-энергетических ресурсов, что имеет существенное значение для экономики страны.

Основные положения диссертации опубликованы 1. Ротов П.В. Влияние нарушений графика тепловых нагрузок городской системы теплоснабжения на режимы потребления природного газа и электрической энергии// Тезисы докладов XXXIV научно-технической конференции. Ульяновск:

УлГТУ, 2000. С. 15-16.

2. Ротов П.В., Шарапов В.И. Взаимосвязь режимов работы систем теплоснабжения и потребления жилищно-коммунальным сектором природного газа и электроэнергии// Материалы Второй Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве». Ульяновск: УлГТУ, 2000. С.22-24.

3. Ротов П.В., Шарапов В.И. Расчет графиков количественного регулирования нагрузки систем теплоснабжения// Материалы Третьей Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности». Ульяновск: УлГТУ, 2001. С. 242-246.

4. Ротов П.В., Шарапов В.И., Ямлеева Э.У. Стабилизация гидравлического режима местной системы отопления при переменном расходе воды в теплосети// Научно-технический калейдоскоп. 2001. №4. С. 111-120.

5. Шарапов В.И., Орлов М.Е., Ротов П.В. Современное состояние и пути совершенствования технологий регулирования нагрузки систем теплоснабжения// Научно-технический калейдоскоп. Серия «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности». 2000. №3. С. 62-73.

6. Шарапов В.И., Ротов П.В. О регулировании нагрузки открытых систем теплоснабжения// Промышленная энергетика. 2002. №4 С. 46-50.

7. Шарапов В.И., Ротов П.В. Механизмы компенсации потребителями недоотпуска тепла из систем теплоснабжения// Энергосбережение в Поволжье. 2000.

№2. С. 51-53.

8. Шарапов В.И., Ротов П.В. Компенсация недоотпуска тепла от ТЭЦ городскими потребителями// Известия Вузов. Проблемы энергетики. 2000. №9-10.

С. 62-69.

9. Шарапов В.И., Ротов П.В. Кто и как осуществляет теплоснабжение городов сегодня?// Новости теплоснабжения. 2001. №2. С. 11-15.

10. Шарапов В.И., Ротов П.В. О зарубежном опыте экономии топливноэнергетических ресурсов в системах теплоснабжения// Энергосбережение. 1999. №2.

С. 60-62.

11. Шарапов В.И., Ротов П.В. О путях преодоления кризиса в работе систем теплоснабжения// Известия Вузов. Проблемы энергетики. 2000. № 5-6. С. 3-7.

12. Шарапов В.И., Ротов П.В. Повышение эффективности вакуумной деаэрации подпиточной воды тепловой сети в водогрейных котельных// Промышленная энергетика. 1997. № 12. С. 35-39.

13. Шарапов В.И., Ротов П.В. Тенденции развития технологий регулирования нагрузки систем теплоснабжения// Состояние и перспективы развития электротехнологий. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции. Иваново: ИГЭУ. 2001. С. 147.

14. Шарапов В.И., Ротов П.В. Технологические последствия работы систем теплоснабжения в условиях дефицита топлива на теплоисточниках// Состояние и перспективы развития электротехнологий. Тезисы докладов Международной научнотехнической конференции. Иваново: ИГЭУ. 1999. С. 171.

15. Шарапов В.И., Ротов П.В. О работе систем теплоснабжения европейских стран в период энергетического кризиса// Инженерные проблемы совершенствования тепло-и электроэнергетических установок коммунального хозяйства. Тезисы докладов научно-технической конференции. Ульяновск: УлГТУ, 1999. С. 9-13.

16. Шарапов В.И., Ротов П.В. Особенности теплоснабжения населенных пунктов в условиях экономического кризиса// Материалы Российской межвузовской конференции «Проблемы повышения эффективности и надежности теплоэнергоснабжения». Самара: СамГТУ, 1999. С. 11-14.

17. Шарапов В.И., Ротов П.В., Орлов М.Е. Количественное регулирование нагрузки открытых систем теплоснабжения на ТЭЦ// Известия Вузов. Проблемы энергетики. 2001. №7-8. С. 31-40.

18. Патент 2147714 (RU). МПК F 24 К 3/02. Отопительная котельная/ В.И.

Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов// Бюллетень изобретений. 2000. № 11.

19. Патент 2159336 (RU). МПК F 01 К 17/02. Тепловая электрическая станция/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов// Бюллетень изобретений. 2000.

№ 32.

20. Патент 2159337 (RU). МПК F 01 К 17/02. Тепловая электрическая станция/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов// Бюллетень изобретений. 2000.

№ 32.

21. Патент 2159393 (RU). МПК F 24 D 9/02. Способ работы системы теплоснабжения/ В.И. Шарапов, П.В. Ротов, М.Е. Орлов// Бюллетень изобретений.

2000. № 32.

22. Патент 2164604 (RU). МПК F 01 К 17/02. Способ работы тепловой электрической станции/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов// Бюллетень изобретений. 2001. № 9.

23. Патент 2164605 (RU). МПК F 01 К 17/02. Способ работы тепловой электрической станции/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов// Бюллетень изобретений. 2001. № 9.

24. Патент 2164606 (RU). МПК F 01 К 17/02. Тепловая электрическая станция/ В.И. Шарапов, П.В. Ротов, М.Е. Орлов// Бюллетень изобретений. 2001.

25. Патент 2164645 (RU). МПК F 01 К 17/02. Способ работы тепловой электрической станции/ В.И. Шарапов, П.В. Ротов, М.Е. Орлов// Бюллетень изобретений. 2001. № 28.

26. Патент 2174610 (RU). МПК F 01 К 17/02. Способ работы тепловой электрической станции/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов// Бюллетень изобретений. 2001. № 13.

27. Sharapov V.I., Orlov M.E., Rotov P.V. Ways of ensuring the peak thermal capaciti on power station// Russian national symposium on power engineering. Kazan:

Kazan State Power Eng. University, 2001.- V. 1, р. 74-77.

28. Sharapov V.I., Rotov P.V., Orlov M.E. Quantitative regulation of loading of heat supply systems// Russian national symposium on power engineering. Kazan: Kazan State Power Eng. University, 2001.- Volum V.

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ

ЦЕНТРАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ

ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ НА ТЭЦ

Типография УлГТУ. 432027, Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32.