Сборник докладов Энергетика, надежность, безопасность

Подождите немного. Документ загружается.

Секция 2

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

тепловой изоляции трубопровода отсутствует, а значение температуры в рассматриваемой области

равно температуре наружного влажного воздуха.

Математическая модель. Задача решалась в цилиндрической системе координат, начало

которой связано с осью симметрии трубы. Математическая постановка задачи тепломассопереноса

в тепловой изоляции трубопровода описана при помощи уравнений (1)–(9):

0, ;RrR

≥≤≤

()

эф эф эф

crr

rr r

ρλτ

∂∂∂

∂∂ ∂

⎛

⎜

⎝⎠

;

⎞

⎟

(1)

0, ;RrR

=≤≤ (2)

ивв

;TT=

0, ;rR

>= (3)

и 1

const;TT==

0, ;rR

()

[

и 2 вв

TRT

λατ

∂

−= −

∂

]

; (4)

0, ;RrR

≥≤≤

вв

;

CCC

rrr

∂∂∂

⎛⎞

⎜

⎝⎠

⎟

(5)

0, ;RrR

=≤≤ (6)

0;C =

0, ;rR

∂

(7)

0, ;rR

()

[

ив2 в,вв

DCRС

βτ

∂

−= −

∂

]

. (8)

Обозначения: T – температура, К; τ – время, с; r – текущий радиус, м; с – теплоемкость,

Дж/(кг·К); ρ – плотность, кг/м

; λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К); R – радиус границ

области решения, м; α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м

·К); C – относительная объемная

концентрация; D – коэффициент диффузии, м

/с; β – коэффициент массоотдачи, м/с.

Индексы: 1, 2 – соответственно внутренняя и внешняя поверхность изоляции; и –

изоляция; эф – эффективный, вв – влажный воздух; в – влага.

Теплофизические свойства тепловой изоляции при насыщении ее влагой рассчитывались

как эффективные с учетом объемных долей каждой компоненты. Так, например, эффективный

коэффициент теплопроводности

эф

рассчитывался из выражения [3]:

эф и и в в св св

СС С

λλ λ λ

=++

, (9)

где λ

св

, С

св

– соответственно коэффициент теплопроводности и относительная объемная

концентрация сухого воздуха, содержащегося в структуре теплоизоляционного слоя.

Метод решения и исходные данные. Система уравнений (1)–(9) решена методом

конечных разностей [4] с использованием неявной разностной схемы, а разностные аналоги

уравнений (1)–(9) разрешены методом «прогонки» [4].

Исследования проводились для трубопровода с диаметром условного прохода 600 мм и

тепловой изоляцией из минеральной ваты (толщина 70 мм). Температура влажного воздуха, в

соответствии с [5], принималась равной T

вв

=298 K, а температура внутренней поверхности

изоляции теплопровода – T

=373 K.

При моделировании работы теплотрубопровода предполагалось, что на его внешнем

контуре теплообмен осуществляется в условиях естественной конвекции. Коэффициенты

теплоотдачи α для режимов естественной конвекции определялись по уравнениям [6]:

10 Gr Pr 10 ;<<

()

1/4

Nu 0, 47 Gr Pr ,=

Gr Pr 10 ;>

()

1/3

Nu 0,1 Gr Pr ,=

здесь Gr, Pr, Nu – числа Грасгофа, Прандтля и Нуссельта.

Коэффициент массоотдачи β рассчитывался из отношения [7]:

0.75

вв

вв вв

вв

⎛⎞

⎜⎟

⎝⎠

где a – коэффициент температуропроводности, м

/с.

Коэффициент диффузии влажного воздуха D

вв

вычислялся по формуле [8]:

Секция 2

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

вв

1,81

вв

0, 083 10

273

⋅

⎛⎞

⎜⎟

⎝⎠

здесь P – давление, Па.

Объемная доля влаги во влажном воздухе С

в,вв

определялась из соотношения:

в,вв

вв

;

вв s

0, 622

−

где µ – мольная масса, d – массовое влагосодержание воздуха, φ – относительная влажность, P

–

давление насыщения.

Результаты исследований. Численный анализ проводился для периода времени,

соответствующего выходу процессов тепло- и массопереноса на стационарный режим.

Обоснованность и достоверность результатов численных исследований следует из проведенных

проверок используемых методов решения задач на сходимость и устойчивость, а также

выполнения условий баланса энергии и массы на границах области расчета. Погрешность по

балансу энергии и массы во всех вариантах численного анализа не превысила 0,5 %, что можно

считать приемлемым при моделировании тепломассопереноса в изоляции теплопроводов.

В таблице приведены типичные результаты численных исследований.

Таблица 1.

Результаты численных исследований тепловых потерь qL трубопроводов

φ, % 0 25 50 75 100

, Вт/м 106,7 116,1 121,9 126,9 131,5

, Вт/м (С

=0) 106,7 113,3 116,3 118,2 119,7

В результате численного моделирования температурных полей в теплоизоляции

трубопровода, проведенного на базе математической модели (1)–(9) было установлено, что

тепловые потери теплопровода (табл.) в условиях увлажнения изоляции влагой, содержащейся во

влажном воздухе канального пространства, в целом достаточно близки к нормированному

значению теплопотерь (по данным [9] нормативная величина линейных тепловых потерь для

трубопровода с

диаметром условного прохода 600 мм составляет 114 Вт/м).

Рост тепловых потерь трубопровода объясняется с одной стороны увеличением

эффективной теплопроводности материала изоляции вследствие его насыщения влагой, а с другой

– интенсификацией теплоотдачи для воздуха, имеющего большую относительную влажность

φ.

Сравнение результатов численных исследований тепловых потерь теплотрубопровода

(табл.) в условиях взаимодействия с влажным воздухом и отсутствия влаги в пористой структуре

теплоизоляции (

в=

0) позволяет сделать вывод о том, что реализация режима работы

теплопровода, исключающего возможность проникновения влаги в слой тепловой изоляции,

позволит минимизировать потери тепловой энергии. На практике данное положение может быть

реализовано нанесением на внешнюю поверхность тепловой изоляции слоя гидроизоляционного

материала. Сравнение расчетных значений тепловых потерь, приведенных в таблице,

свидетельствует о том,

что снижение потерь тепловой энергии теплопроводов в условиях контакта

с влажным воздухом при применении надежно гидроизолированных трубопроводов может

составлять величину до 9 %.

Анализ нестационарности влагонасыщения тепловой изоляции позволяет говорить о том,

что длительность этого процесса является достаточно незначительной, имеет значение от 7,5·10

до 10

с, и определяется значением коэффициента диффузии материала изоляции D

и объемным

влагосодержанием воздуха

в,вв

. Следовательно, нестационарностью процесса насыщения

изоляции влагой, содержащейся в воздухе канального пространства можно обоснованно

пренебречь и в расчетах использовать стационарную модель рассматриваемой системы.

Выводы. Показано, что применение гидроизоляции позволяет снизить до 9 % тепловые

потери канального теплопровода, работающего в условиях контакта с влажным воздухом.

Установлено, что в рамках рассматриваемой модели период выхода процесса

влагонасыщения на стационарный режим при моделировании работы теплопроводов может быть

исключен из рассмотрения.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 08-08-00143-а).

Секция 2

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

Список литературы:

1. Байбаков С.А., Тимошкин А.С. Основные направления повышения эффективности тепловых

сетей // Электрические станции. – 2004. – № 7. – С. 19–25.

2. Извеков А.В., Коновальцев С.И., Данилов О.Л., Новиков А.В., Альбертинский Л.И. Потери

тепла в вентилируемых каналах тепловых сетей // Теплоэнергетика. – 1994. – № 12. – С. 37–42.

3. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики

дисперсных материалов. – М.: Физматгиз,

1962. – 456 с.

4. Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов Л.А. Численное моделирование процессов тепло- и

массообмена. – М.: Наука, 1984. – 288 с.

5. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: МЭИ, 1999. – 472 с.

6. Уонг Х. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. – М.: Атомиздат, 1979.

– 216 с.

7. Каст В., Кришер О., Райнике Г., Винтермантель К. Конвективный тепло- и массоперенос. –

М.: Энергия, 1980. – 49 с.

8. Петров-Денисов В. Г., Масленников Л. А. Процессы тепло- и влагообмена в промышленной

изоляции. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 192 с.

9. СНиП 41-03-2003. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. – М.: Издательство

стандартов, 2004. – 28 с.

УДК 658.264

Испытания теплоизоляционных конструкций тепловых

сетей

В.О. Потапкин, Ю.А. Кичкайло

ОАО “Новосибирскгортеплоэнерго”, г. Новосибирск

pvo@tps.nske.ru

Испытания теплоизоляционных конструкций тепловых сетей с целью определения

свойств сопротивления теплопередаче от теплоносителя к внешней среде (воздух, грунт, вода)

регламентировались, ранее, основными руководящими документами СПО “Фирма ОРГРЭС” и

РАО “ЕС России”. Эти документы требовали испытаний 1 раз в 5 лет и обязательного их

выполнения организациями, занимающимися транспортом тепловой энергии. После проведения

очередных

испытаний теплоизоляционных конструкций производился пересмотр энергетических

характеристик теплосетей по показателю “тепловые потери”. Однако действовавшие нормативные

технологии проведения испытаний были не вполне эффективны, трудоемки и имели большие

погрешности. Кроме того, как правило, практически не проводились испытания на тепловые

потери в трубопроводах внутриквартальных тепловых сетей и сетей горячего водоснабжения

(ВТС и СГВ)

по причинам отсутствия технических возможностей и нормативной базы по потерям

для СГВ. (В настоящее время эти проблемы СЦТ усложнились ввиду продолжающегося

административного реформирования в отечественной энергетике).

На 11-ой конференции “Энергетика: экология, надежность, безопасность” (2005г) был

представлен доклад [1] с информацией о разработке в ОАО “Новосибирскгортеплоэнерго” новой

методики определения фактических тепловых потерь (1-я

редакция − в [2]). Методика в

надлежащем порядке была согласована с владельцами теплосетей, МТУ Ростехнадзора по СФО и

департаментом энергетики Новосибирска.

Отличительные особенности новой методики состояли в следующем:

- предложена технология проведения испытаний ВТС и СГВ от ЦТП;

- разработан и предложен переносной испытательный стенд;

- представлены дополнительные приложения по разработке

режимов и обработки

результатов испытаний.

В 2006 году соответствующий технический проект определения фактических тепловых

потерь был успешно реализован в тепловых сетях города Новосибирска. Суммарная

протяженность испытанных трубопроводов магистральных тепловых сетей (МТС) составила 6.3

км, с диаметрами от 700 мм до 1000 мм, ВТС и СГВ составила 8,3 км, с диаметрами от 32 мм до

250 мм. Виды

испытанных прокладок – надземная, подземная и подвальная, с характерной

тепловой изоляцией в основном из минераловатных изделий, а также участков сетей с изоляцией

из пенополиуретановых скорлуп. Срок эксплуатации испытанных сетей от одного года и до 30 лет.

Температурные режимы работы МТС и ВТС - 150/80

С, 150/70

С, 130/70

С и 95/70

С, для СГВ -

60/40

С. Одновременно производился визуальный осмотр состояния наружной поверхности

Секция 2

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

изоляции, включая осмотр подземных прокладок с помощью специальных устройств [3].

Анализ результатов испытаний показал, что фактические потери тепла через

теплоизоляционные конструкции испытанных трубопроводов для различных типов прокладок и в

целом для систем теплоснабжения оказались больше нормативных со средними значениями

коэффициента

ср.

- подземная МТС – в 1.1 раза;

- надземная МТС – в 0.95 раза для участков с пенополиуретановой изоляцией;

- надземная МТС – в 1.1…2.5 раза для участков с изоляцией из минераловатных изделий и

оголенных участков;

- подземная прокладка ВТС– в 2,31 раза;

- надземная прокладка ВТС – в 1,91 раза;

- подвальная прокладка ВТС – в 1,96 раза.

- подземная прокладка СГВ – в 1,05 раза

;

- подвальная прокладка СГВ – в 0,98 раза.

Наблюдения показали, что основными причинами завышенных потерь тепла через

теплоизоляционные конструкции (минераловатные маты с покровным слоем из стекловолокна) на

испытанных участках трубопроводов МТС, ВТС и СГВ явились следующие причины.

1) Общие

- не проектные графики работы отдельных сетей (перевод с независимой схемы работы

систем отопления и вентиляции на зависимую);

- наличие участков сетей с завышенными диаметрами трубопроводов и меньшей толщиной

теплоизоляцией, запроектированных для работы при температурных графиках отличных от

фактических (это переключение сетей от локальных источников тепла на централизованное

теплоснабжение от ТЭЦ).

2) По участкам подземной прокладки

- уплотнение основного слоя теплоизоляции, разрушение покровного и основного слоев

теплоизоляционных конструкций в результате длительного срока эксплуатации, не сопоставимого

с нормативным сроком службы трубопровода;

- увлажнение и разрушение теплоизоляции в результате периодического подтопления

грунтовыми, дождевыми и талыми водами, водами смежных коммуникаций или сетевой водой,

попадающей при дренировании в период ремонтных работ или

длительного срока не обнаружения

дефекта;

- отсутствие на большей части ВТС водоотводящих дренажей из канала.

По участкам надземной прокладки

- разрушение основного слоя теплоизоляции в результате разрушения покровного слоя или

хищения покрытия из металла;

- уплотнение теплоизоляции сверху трубопровода и свисание ее снизу из-за хождения по

трубопроводам, как эксплуатационного персонала, так и посторонних лиц;

- систематическое воздействие дождевых и талых вод, приводящих к увлажнению и

разрушение основного слоя теплоизоляции.

По участкам подвальной прокладки

- разрушение основного слоя теплоизоляции в результате разрушения покрывного слоя или

хищения покрытия из металла;

- уплотнение теплоизоляции сверху трубопровода и свисание ее снизу из-за хождения по

трубопроводам, как эксплуатационного персонала, так и посторонних лиц;

- увлажнение и разрушение теплоизоляции в результате периодического подтопления

подвальных этажей зданий грунтовыми водами, водами смежных

коммуникаций или сетевой

водой, попадающей через не заделанные ниши каналов на вводе или проходящих транзитных

сетей;

- уплотнение основного слоя теплоизоляции, разрушение покровного и основного слоя

теплоизоляционных конструкций в результате длительного срока эксплуатации, не сопоставимого

с нормативным сроком службы трубопровода;

- ненадлежащее обслуживание по причине нахождения сетей на территории и помещениях,

принадлежащих

различным собственникам и сложностью оформления заявок на их обслуживание.

С учетом полученных фактических теплотехнических характеристик теплоизоляционных

конструкций трубопроводов были разработаны рекомендации по нормированию

эксплуатационных потерь тепла для внутриквартальных тепловых сетей и сетей горячего

водоснабжения Новосибирска, находящихся в аренде ОАО “Новосибирскгортеплоэнерго”.

Секция 2

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

Исходя из опыта и результатам проведенных испытаний, с учетом появившихся новых

сообщений, статей и распорядительных документов, подготовлена 2-ая редакция методики [4].

Кроме уточнения технологии проведения испытаний методика расширена примерами

расчета теплоизоляционных конструкций при различных заданных условиях и климатических

данных региона.

Список литературы:

1. Потапкин В.О., Кожин А.Ю. Новая методика определения

фактических тепловых потерь в

тепловых сетях. – Материалы докладов 11-й всероссийской научно-технической конференции

“Энергетика: экология, надежность, безопасность”. Томск: ТПУ. 2005.

2. Потапкин В.О., Кичкайло Ю.А., Корниенко Р.Л. и др. Методика определения фактических

эксплуатационных тепловых потерь через теплоизоляционные конструкции трубопроводов

водяных сетей с положительной температурой транспортируемой среды до 150оС

систем

теплоснабжения. (1 редакция). Новосибирск: Изд-е ОАО “Новосибирскгортеплоэнерго”. 2005,

39 с.

3. Потапкин В.О., Ряшенцев А.И. Контроль состояния инженерных сетей подземной канальной

прокладки. “Новости теплоснабжения”, №12(88), 2007.

4. Потапкин В.О., Кичкайло Ю.А., Кунгурцев С.В. Методика определения тепловых потерь

через теплоизоляционные конструкции трубопроводов водяных сетей систем теплоснабжения

(2-ая

редакция). Новосибирск: Изд-е ОАО “Новосибирскгортеплоэнерго”. 2008, 76 с.

УДК 696.2(075.8)

Использование потенциала давления газа в системах газоснабжения

Е.С. Садовников, Н.В. Пиховкина

Томский политехнический университет, г. Томск

sadjohn@sibmail.com

Постоянные непредсказуемые колебания цен на мировом рынке энергоносителей привело

современное общество к пониманию необходимости максимального использования эксэргии

ископаемого топлива. Полнота такого использования определяется, среди прочего, величиной

потерь на всех стадиях производства и транспортировки. Примерами процессов, которые

отличаются возможностью использования энергии, которая при нынешней технологии

расходуется впустую, являются редуцирование давления природного

газа перед горелками

газовых котлов и на ГРС в системах газоснабжения. Таким образом, высокий потенциал давления,

который обеспечивается на газокомпрессорных станциях, теряется бесполезно. Полезно

использовать его можно для получения холода с помощью вихревой трубы.

Рис. 1. Схема вихревой трубы

Основные элементы ВТ (рис.1): цилиндрическая труба 1, соединенная с

распределительной головкой 2, которая содержит тангенциальный сопловой ввод 3, диафрагма 4,

Секция 2

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

примыкающая к камере, трубы холодного 5 и горячего потоков 8 и вентиль - конус 7 на горячем

конце трубы для обеспечения необходимого соотношения потоков (6 – корпус вентиля). Аппарат

работает следующим образом: сжатый газ, расширяясь в сопле, разгоняется до скорости звука и

интенсивно закручивается. При этом в рабочем объёме ВТ формируется высокоскоростной

вихревой поток, в котором и

возникает эффект Ранка-Хилша. Внутренние - охлаждённые - слои

газа отводятся через диафрагму в виде холодного потока, а периферийные - нагретые - в виде

горячего потока через вентиль и трубу горячего потока.

По термодинамической эффективности ВТ занимает промежуточное положение между

дросселем и детандером. Однако, по своей конструктивной простоте, небольшим габаритам и по

способности надёжной

работы на газах, содержащих жидкие и твёрдые включения, не идёт ни в

какое сравнение с таким сложным устройством, как турбодетандерный агрегат. Особенно выгодно

применять вихревые трубы на технологических потоках газа, энергия давления которых

безвозвратно теряется при дросселировании.

Полученный таким простым способом холод используется в технологических целях,

обычно для конденсации целевых продуктов

, очистки и осушки газов и др. Потенциал горячего

потока также может быть реализован, например, для получения перегретого пара, если рабочим

телом служит водяной пар.

Разработанные вихревые трубы не только генерируют холод, но одновременно

обеспечивают сепарацию газовых потоков от конденсирующихся компонентов. Они имеют плавно

изменяемую геометрию соплового ввода, что позволяет эксплуатировать

их как регулирующие

вентили. Внутренний диаметр разработанных и эксплуатируемых вихревых труб,

характеризующий их производительность по газу, лежит в интервале от 10 до 150 мм.

Основные преимущества вихревых установок:

• значительно большая холодопроизводительность по сравнению с дросселированием;

• возможность охлаждения газов и газовых смесей независимо от знака интегрального

дроссель-эффекта;

• конструктивная простота, компактность, отсутствием требований к высокой

квалификации обслуживающего персонала, безопасность и надежность в промышленной

эксплуатации по сравнению с более эффективными, но и значительно более сложными и

дорогостоящими генераторами холода (детандеры, пульсационные охладители газа и др.);

• возможность работы на агрессивных и взрывоопасных газах содержащих жидкие и

твердые включения;

• автоматическое регулирование в широком диапазоне расхода газа (20-100%) с

относительно небольшим изменением температурного режима;

• легкость в обслуживании и поддержании технологического режима;

• меньшая чувствительность к изменению состава газа;

• очень короткое время запуска (вихревая труба малоинерционна и выходит на рабочий

режим в течение нескольких секунд);

• высокий ресурс работы за счёт отсутствия движущихся деталей, определяемый только

износостойкостью применяемых материалов и степенью очистки газа от абразивных частиц;

• возможность более гибкого регулирования, для непрерывного процесса оптимизации

работы при изменяющихся входных параметрах

• низкие капитальные затраты

Удельная холодопроизводительность для различных вихревых труб варьируется от 8

кДж/кг при доле холодного потока 20% до 30 кДж/кг при доле холодного потока 80-100% (в

охлаждаемых трубах).

Эффективность работы вихревых труб в значительной степени ограничивается

необходимостью применения компрессора для сжатия рабочего газа. Применение компрессоров

ограничивает производительность вихревых труб по воздуху,

что не позволяет использовать их

для нагревания больших объемов, таких как жилые и производственные помещения.

Отрицательным моментом является и процесс охлаждения входного потока за счет расширения в

объеме вихревой трубы. Однако в нашем случае затраты на сжатие газа отсутствуют, а

охлаждение части газа полезно используется в производственном процессе. Таким образом

главный

недостаток вихревых труб, ограничивающий их широкое применение для данного

способа применения не имеет значения.

Итак, в газоснабжении возможна реализация следующих энергосберегающих технологий

с использованием эффекта Ранка-Хилша:

Секция 2

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

• Одновременное получение тепла и холода на ГРС и ГРП (на уровне от -10 до - 30°С) для

продуктовых холодильных камер и других

• Подогрев природного газа на ГРС и в котлоагрегатах вместо огневого подогревателя с

одновременным получением холода

В первом случае (рис. 2) газ ВП при необходимости получения тепла и/или холода

подается в обход ГРП и разделяется в вихревой трубе 1 на горячий Г и холодный Х потоки, и

каждый поток проходит отдельный теплообменный аппарат 2,3. Холодный поток охлаждает

хладагент ХА, а горячий - нагревает теплоноситель ТН, тепло которого будет использовано в

производственном процессе предприятия

– владельца ГРП. После теплообменных

аппаратов потоки газа смешиваются и

поступают к потребителю. Благодаря

свойствам вихревой трубы, расходы

горячего и холодного потоков (и их

температуры) можно регулировать в

довольно широком диапазоне.

Рис

. 2. Схема получения тепла и холода

Рассмотрим схему использования

вихревой трубы во втором случае (рис. 3).

Если температура газа недостаточна для

обеспечения заданного температурного

режима, возможно использование

вихревой трубы для разделения потока

газа на горячий, который идет

потребителю, и холодный, который будет

использован д я пол чения холод . Стоит

отметить, что поток, идущий на

получение холода (холодный) будет

намного меньше потока, идущего

потребителю (горячий), следовательно,

понижение температуры

∆t

л у а

будет

максимально возможным.

Рис. 3. Схема подогрева газа и получения

холода

Природный газ (входной поток -

ВП) давлением примерно 1 МПа по

трубопроводу поступает в вихревую

трубу 1, где разделяется на горячий Г и

холодный Х потоки. Горячий поток

поступает на газовые горелки котла 2,

будучи нагретым до нужной

температуры. Холодный поток направляется в

теплообменный аппарат 3, где газ, нагреваясь,

получает тепло от хладагента ХА, охлаждая его. Если процесс теплообмена холодного потока с

хладагентом организовать таким образом, чтобы поток приобрел после него достаточно высокую

температуру, газ можно направить в горелки, предварительно смешав его с горячим потоком.

Таким образом, потенциальная энергия потока газа, теряющаяся при дросселировании в

обычном технологическом процессе, полезно используется для получения холода и тепла (или

предварительного подогрева газа перед горелками котлоагрегата) с помощью вихревой трубы.

Список литературы:

1. Ионин А.А. Газоснабжение : учебник. М.: Стройиздат, 1975. 439 с.

2. Вулис Л.А., Кострица А.А. Элементарная теория эффекта Ранка. М.: Теплоэнергетика, 1962.

C. 72-77.

3. Мартынов А.В., Бродянский

В.М. Что такое вихревая труба? М.: Энергия,1976. 152 с.

Секция 2

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

УДК 697.343/.344:332.024/.025

Некоторые оценки развития энергосистемы Новосибирска в период до 2020 года

В.М. Чистяков

Новосибирский институт информатики и регионального управления, г. Новосибирск

сhiv@admnsk.ru

Несмотря на множество угроз, обеспечение энергетической безопасности города в

теплоэнергетике, достигается благодаря созданной системе внешних гарантированных поставок

топлива, достаточно устойчивой работе теплогенерирующих объектов и городского сетевого

хозяйства.

Стратегической задачей на будущее является сохранение достигнутого уровня и коренное

совершенствование системы энергообеспечения города в условиях реформирования энергетики

страны, усиления рыночной конкуренции и

становления новых экономических отношений и

административных вертикалей в связи с проводимой государственной политикой и интеграцией

страны в глобальные процессы мирового экономического и научно-технологического развития.

Для этого потребуется в первую очередь создавать условия для нормального

функционирования рынка в электро- и теплоэнергетике, повышения технического уровня

топливно-энергети ческого комплекса, роста инвестиционной и

деловой активности в энергетике,

ограничения монополизма, а также систематического снижения энергоемкости производственной

деятельности и коммунально-бытовой сферы.

Контрольные показатели обеспечения энергетической безопасности

Показатели

Значение

в 2000 г.

2010 2015 2020

Количество запасенного основного и

резервного угля на зимние месяцы на 1 октября

(по отношению к нормативному запасу 1,6 млн

тонн), %

80,7 90-100 93÷100 95÷100

Удельный расход условного топлива на

производство электроэнергии, г/кВтч

372,0 350-360 320÷340 290÷320

Удельный расход условного топлива на

отпуск тепла, кг/Гкал

417,3 340-370 260÷310 150÷220

Потери в теплосетях, % 20,1 15-18 10÷15 5÷12

Индекс роста локальных источников тепла 100 110-120 150÷180 200÷240

Индекс развития ТЭК (отношение суммы

инвестиций к стоимости основных

производственных фондов), %

12,0 13-15 14÷18 15÷22

Становление и совершенствование системы энергетической безопасности Новосибирска

должно осуществляться в рамках общей стратегии развития энергетической системы города,

направленной на разрешение острых проблем в обеспечении топливными ресурсами, поиск

технических предложений эффективного использования топлива и снижения потребностей в нем,

формирование рынка электрической и тепловой энергии, разработку и реализацию проектов

энергосбережения, поддержание в

рабочем режиме, развитие и повышение эффективности

материальной основы энергетики города, улучшение генеральной схемы энергообеспечения с

учетом изменений, происходящих в производстве и социальной сфере.

Для этого необходима разработка комплексной целевой программы развития ТЭК

Новосибирска до 2020 года, предусматривающая решение следующих задач:

• организация торговой площадки первичных энергетических ресурсов как системы

долгосрочных и оперативных поставок топлива с хеджированием рисков и уменьшения

ценовой асимметрии;

• квотирование энергетических ресурсов и создание рыночной системы распределения квот с

целью рационального их использования;

• обеспечение свободного и недискриминационного доступа к тепловым сетям и вовлечение в

покрытие тепловых нагрузок наиболее эффективных генерирующих источников всех форм

собственности;

Секция 2

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

• переход на концессионные схемы организации инфраструктурных отраслей;

• создание условий для запуска инвестиционных процессов в системе теплообеспечения города;

• демонополизация теплового рынка города;

• создание системы гарантий электроснабжения для коммунальной сферы и населения;

• сохранение в надёжном работоспособном состоянии действующих ТЭЦ и всего инженерного

оборудования системы энергоисточников за счёт реконструкции станций с вводом в

эксплуатацию высокоэффективного теплогенерирующего оборудования и демонтажа

морально устаревшего и физически изношенного энергооборудования;

• проведение технико-экономической экспертизы и оценки целесообразности строительства

новой ТЭЦ-6 или альтернативных источников, например атомной станции;

• создание механизмов стимулирования быстрого развития в Новосибирске рынка по

производству энергии, в том числе приобретение предприятиями электрогенерирующих

установок, строительство котельных и т.п. ;

• осуществление перевода муниципальных и ведомственных котельных на оказание

комбинированных услуг по обеспечению теплом и электроэнергией;

• развитие сектора малой энергетики, в том числе путём создания экономичных систем

децентрализованного теплоснабжения (контейнерных или находящихся на крышах

котельных, работающих без обслуживающего персонала);

• перевод существующих угольных котельных города на сжигание углей в кипящем слое и в

механизированных топках; создание городских мусоросжигающих котельных установок;

• увеличение передающих мощностей электроэнергетики, строительство новых подстанций;

• внедрение прогрессивных технологий транспортировки тепла от источника к потребителю

путём использования труб из коррозиестойких материалов с высокоэффективными типами

изоляции, установкой сильфонных компенсаторов, надёжной отключающей арматурой;

• создание стратегических запасов топлива (угля и нефтепродуктов);

• создание в городе системы экономического стимулирования заинтересованности предприятий

в соблюдении нормативов и стандартов энергоэффективности;

• внедрение в промышленности, строительстве и других производственных системах

эффективных энергосберегающих технологий, а также организационных мер более

рационального использования энергоресурсов;

• развитие систем защиты магистральных и распределительных тепловых сетей от

электрохимической коррозии;

• реконструкция с целью энергосбережения внутренних систем отопления и горячего

водоснабжения с широким использованием пластмассовых трубопроводов,

высокоэффективных отопительных и санитарно-технических приборов, развитие локальных

водо-аккумуляцион ных систем, использующих электроэнергию в ночное время;

• оснащение приборами учёта тепловой энергии, регулирующей арматурой и автоматикой

центральных и индивидуальных тепловых пунктов, а также отдельных потребителей;

• проведение зонирования территории города по метеорологическим параметрам с целью

оптимизации схем энергосбережения;

• внедрение автоматизированной системы регулирования и оптимизации режимов выработки,

распределения и потребления тепловой энергии;

• создание системы регулирования отпуска тепла промышленным предприятиям в ночное время

и в выходные;

• создание систем электро- и теплоснабжения на базе альтернативных источников энергии, в

первую очередь, разрабатываемых в Новосибирске тепловых насосов и ветроэнергетических

установок;

• подготовка в порядке законодательной инициативы предложений по корректировке

действующих федеральных и областных Законов или принятии новых об изменении и

повышении действенности гражданского контроля деятельности монополистов в сфере

энергетики;

• воспитание у городского сообщества Новосибирска культуры потребления энергетических

ресурсов и психологической мотивации энергосбережения.

Секция 2

ЭНЕРГЕТИКА: ЭКОЛОГИЯ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ

УДК 518.12:532.517.4:536.4

Перспективы внедрения пароструйных аппаратов типа «Транссонник» на примере

реконструкции ЦТП ЗАО «Сибкабель»

А.А. Цырфа

Томский политехнический университет, г. Томск

tzirfa@sibmail.com

В настоящее время большинство современных средних и крупных предприятий ведут

свою хозяйственную деятельность в направлении обеспечения минимальных затрат энергии и

ресурсов. Одним из таких мероприятий является внедрение на центральных тепловых пунктах

предприятий пароструйных аппаратов «Транссоник», которые бы позволили заменить

существующие водоводяные и пароводяные теплообменники, а так же сетевые насосы подачи

теплоносителя потребителю.

Одним их таких проектов является проект перевооружения центрального теплового

пункта ЗАО «Сибкабель», заключающийся в замене тепловой схемы существующей схемы ЦТП

на схему с внедрением пароструйных аппаратов разработанных В.В.Фесенко ООО «Новые

технологии» г. С.Петербург.

Так как в современной литературе отсутствует методика расчета пароструйных аппаратов

«Транссоник», в

данный момент не представляется возможным качественно оценить все

положительные стороны данного аппарата о которых утверждает разработчик, а именно:

- является малогабаритным и функционирует как теплообменник насос;

- используют энергию рабочего пара практически на 100%;

- не нуждается в дорогостоящем и трудоемком ремонте;

- работает с существенно большей эффективностью в системах отопления и горячего

водоснабжения

;

- может работать на химически неподготовленной воде с большим содержанием

взвешенных частиц;

- включается и выключается из рабочего режима за считанные секунды;

- делает технологию получения теплоносителя экологически чистой.

Актуальность данной работы возникла, во первых в связи с техническом

перевооружением ЦТП на ЗАО «Сибкабель», т.е увеличении мощности, а во вторых в

связи с тем,

что некоторые предприятия внедрившие данную технологию отзываются о ней не с самой лучшей

стороны.

В результате проделанной работы возникает необходимость анализа полученных нами

результатов при расчете центрального теплового пункта завода с применением обыкновенных

кожухотрубчатых пароводяных и водоводяных подогревателей и предложенного решения

реконструкции теплового пункта с применением пароструйных

аппаратов.

Подобранные кожухотрубчатые теплообменники для первого варианта реконструкции

ЦТП в значительной степени будут удовлетворять требуемым тепловым нагрузкам. Так же

изменение схемы ЦТП не повлечет необходимость замены насосов (сетевых, подпиточных,

циркуляционных), так как гидравлические сопротивления подобранных теплообменников

относительно малы. Отсюда следует, что с «классической» точки зрения данный вариант

реконструкции самый оптимальный.

То

, что касается реконструкции ЦТП с применением пароструйных аппаратов, то из-за

отсутствия методики их расчета нет возможности качественно оценить общую выгоду с точки

зрения сбережения энергии и ресурсов.

Оперируя теоретическими и практическими данными полученными многими авторами и в

первую очередь результатами полученными в ООО НПО «Новые технологии» можно выделить

несколько

замечаний:

Теоретически и практически, как утверждает автор пароструйных аппаратов, данный

аппарат может являться теплообменником и насосом. Т.е. одновременно, смешивая пар и воду мы

не только получаем теплоноситель для тепловых сетей, но также можем отказаться от

дорогостоящих насосов.

Как утверждают разработчики, данные струйные аппараты заменяют теплообменники и

сетевые насосы на центральных

тепловых пунктах. Мы имеем же почти полной противоречие. Во

первых готовый теплоноситель на выходе из пароструйного аппарата имеет давление ниже

давления рабочего и инжектируемого потоков т.е. пара и воды. Следовательно возникает

необходимость в применении сетевых насосов, что полностью противоречит внедрению

100