Количественная оценка дисбаланса расходов пара и теплоты в системах пароснабжения

Количественная оценка дисбаланса расходов пара и теплоты в системах пароснабжения.

К. т. н. С. Д. Содномова,

доцент кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция» ,

Восточно-сибирский государственный технологический университет,

г. Улан-Удэ, Республика Бурятия

В настоящее время баланс отпуска и потребления теплоты в системах пароснабжения определяется по показаниям приборов учета на источнике теплоты и у потребителей. Разницу показаний этих приборов относят к фактическим потерям теплоты и учитывают при установлении тарифов на тепловую энергию в виде пара.

Раньше при работе паропровода близкой к проектной нагрузке эти потери составляли 1015%, и ни у кого при этом не возникало вопросов. В последнее десятилетие в связи со спадом промышленного производства произошло изменение графика работы и сокращение потребления пара. При этом дисбаланс между потреблением и отпуском теплоты резко увеличился и стал составлять 50−70% [1, 2].

В этих условиях возникли проблемы, прежде всего от потребителей, которые считали необоснованным включать в тариф такие большие потери тепловой энергии. Какова структура этих потерь? Как осознанно решать вопросы повышения эффективности работы систем пароснабжения? Для решения этих вопросов необходимо выявить структуру дисбаланса, оценить нормативные и сверхнормативные потери тепловой энергии.

Для количественной оценки дисбаланса была усовершенствована программа гидравлического расчета паропровода перегретого пара, разработанная на кафедре для учебных целей. Понимая, что при снижении расходов пара у потребителей, скорости теплоносителя уменьшаются, и относительные потери теплоты при транспорте возрастают. Это приводит к тому, что перегретый пар переходит в насыщенное состояние с образованием конденсата. Поэтому была разработана подпрограмма, позволяющая: определять участок, на котором перегретый пар переходит в насыщенное состояние; определять длину, на которой пар начинает конденсироваться и далее производить гидравлический расчет паропровода насыщенного пара; определять количество образующегося конденсата и потери теплоты при транспорте. Для определения плотности, изобарной теплоемкости и скрытой теплоты парообразования по конечным параметрам пара (P, T) использованы упрощенные уравнения, полученные на основе аппроксимации табличных данных, описывающих свойства воды и водяного пара в области давлений 0,002+4 МПа и температур насыщения до 660 ^ОС [3].

Нормативные потери теплоты в окружающую среду определялись по формуле:

где q — удельные линейные тепловые потери паропровода; L — длина паропровода, м; в — коэффициент местных потерь теплоты.

Потери теплоты, связанные с утечками пара, определялись по методике [4]:

где Gnn — нормируемые потери пара за рассматриваемый период (месяц, год), т; Я_з — энтальпия пара при средних давлениях и температурах пара по магистрали на источнике теплоты и у потребителей, кДж/кг; ^ - энтальпия холодной воды, кДж/кг.

Нормируемые потери пара за рассматриваемый период:

где V™ — среднегодовой объем паровых сетей, м³; р_п — плотность пара при средних давлении и температуре по магистралям от источника тепла до потребителя, кг/м³; n — среднегодовое число часов работы паровых сетей, ч.

Метрологическую составляющую недоучета расхода пара определяли с учетом правил РД-50−213−80 [5]. Если измерение расхода ведется в условиях, при которых параметры пара отличаются от параметров, принятых для расчета сужающих устройств, то для определения действительных расходов по показаниям прибора необходимо произвести пересчет по формуле:

где Q_m. _a. — массовый действительный расход пара, т/ч; Q_m — массовый расход пара по показаниям прибора, т/ч; р_А — действительная плотность пара, кг/м³; с — расчетная плотность пара, кг/м³.

Для оценки потерь теплоты в системе паро — снабжения был рассмотрен паропровод ПОШ г. Улан-Удэ, который характеризуется следующими показателями:

суммарный расход пара за февраль — 34 512 т/месяц;

среднечасовой расход пара — 51,36 т/ч;

средняя температура пара — 297 ^ОС;

среднее давление пара — 8,8 кгс/см²;

средняя температура наружного воздуха — 20,9 ^ОС;

длина основной магистрали — 6001 м (из них диаметром 500 мм — 3289 м);

дисбаланс теплоты в паропроводе — 60,3%.

В результате гидравлического расчета были определены параметры пара в начале и в конце расчетного участка, скорости теплоносителя, выявлены участки, где происходит образование конденсата и связанные с ним потери теплоты. Остальные составляющие определялись по вышеприведенной методике. Результаты расчетов показывают, что при среднечасовом отпуске пара с ТЭЦ 51,35 т/ч потребителям доставлено 29,62 т/ч (57,67%), потери расхода пара составляют 21,74 т/ч (42,33%). Из них потери пара следующие:

с образовавшимся конденсатом — 11,78 т/ч (22,936%);

метрологические из-за того, что потребители не учитывают поправки к показаниям приборов — 7,405 т/ч (14,42%);

неучтенные потери пара — 2,555 т/ч (4,98%). Объяснить неучтенные потери пара можно осреднением параметров при переходе со среднемесячного баланса на среднечасовой баланс, некоторыми приближениями при расчетах и, кроме того, у приборов имеется погрешность 2−5%.

Что касается баланса по тепловой энергии отпущенного пара, то результаты расчетов представлены в таблице. Откуда видно, что при дисбалансе в 60,3% нормативные потери теплоты составляют 51,785%, сверхнормативные, неучтенные расчетом тепловые потери, — 8,514%. Таким образом, определена структура тепловых потерь, разработана методика количественной оценки дисбаланса расходов пара и тепловой энергии.

Таблица. Результаты расчетов потерь тепловой энергии в паропроводе ПОШ г. Улан-Удэ.

пароснабжение паропровод перегретый пар Литература.

• 1. Абрамов С. Р. Методика снижения тепловых потерь в паропроводах тепловых сетей / Материалы конференции «Тепловые сети. Современные решения», 17−19 мая 2005 г. НП «Российское теплоснабжение» .
• 2. Содномова С. Д. К вопросу определения составляющих дисбаланса в системах пароснабжения / Материалы международной научно-практической конференции «Строительный комплекс России: Наука, образование, практика». — Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006 г.
• 3. Ривкин С. Л., Александров А. А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. — М.: Энергия 1980 г. — 424 с.
• 4. Определение эксплуатационных технологических затрат (потерь) ресурсов, учитываемых при расчете услуг по передаче тепловой энергии и теплоносителя. Постановление ФЭК РФ от 14 мая 2003 г. № 37−3/1.
• 5. РД-50−213−80. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами. М.: Изд-во стандартов. 1982 г.