книги из ГПНТБ / Кулоян, Л. Т. Тепло- и холодоснабжение в условиях теплого климата (на примере Армянской ССР)

Условно принято, что тепловые нагрузки территориально рав­

на удельную стоимость тепловых сетей и на радиус теплоснаб­ жения (от ТЭЦ); б) продолжительности наружных темпера­ тур и отопительного периода на число часов использования тепловой мощности ТЭЦ. Расчеты показывают, что по срав­ нению с климатическими условиями Москвы (tj = —26°С)

удельные стоимости тепловых сетей могут увеличится макси­ мум на 6—7% (схема а), а прирост радиуса теплоснабжения (схема б) — на 5—6 % (при наружной расчетной температуре = —10°С). Чем больше радиус охвата теплофикацией, тем

больше его относительный прирост при переходе к более теп­ лому климату.

С увеличением доли горячего водоснабжения, как и сле­ довало ожидать, влияние величины оказывается еще бо­

лее слабым. Слабым оказывается также влияние продолжи­ тельности отопительного периода на число использования теп­ ловой мощности ТЭЦ (сопоставление выполнению по схеме б,

Р и с . 2 — 11. Г о д о в ы е г р а ф и к и т еп л о в ы х н а г р у зо к д л я р а й о н о в х о л о д н о г о и т е п л о г о к л и м а т а .

при одинаковых величинах установленной мощности ТЭЦ, NT3U и расчетного коэффициента теплофикации аТЭЦ/).

Здесь важную роль играет то обстоятельство, что для сравни­ ваемых городов число часов с максимальными тепловыми на­ грузками (левые части годовых графиков рис. 2—11) значи­ тельно меньше отличаются друг от друга, чем число часов с

\22

минимальными нагрузками (правые части годовых графиков), т. е. определяющим является конец отопительного периода.

Выравнивание расчетных тепловых нагрузок связано с изменением радиусов теплоснабжения, что вполне корректно, если учесть, что сопоставление выполняется через удельные стоимости тепловых сетей. Менее корректно условие об оди­ наковом значении (вместо оптимального) коэффициента теп­ лофикации для городов, значительно отличающихся своими климатическими условиями, хотя формально оно и вытекает из принятой схемы сопоставления (схема б). В этом случае также увеличение доли горячего водоснабжения еще более смягчает влияние климатических условий.

Для повышения эффективности теплофикации в южных городах и соответствующей компенсации отрицательного вли­ яния теплого климата рекомендуется, что вполне справедли­ во, развить горячее водоснабжение, уменьшить расчетное

значение коэффициента теплофикации и установить более вы­ сокий температурный график (повышением температуры по­ дающей воды) в тепловых сетях.

Выводы о с л а б о м в л и я н и и климатических условий на эффективность теплофикации, видимо, не должны вызы­ вать сомнения, но они, как уже отмечалось, относятся только к тем городам, наружные расчетные температуры которых из­ меняются в пределах—5(Н— 10°С, т. е. не охватывают ряд городов южных районов с tj > —10°С.

Для более полного и всестороннего рассмотрения влияния природно-климатических факторов, возможно, следовало бы отказаться от условия постоянства для сравниваемых городов всех тех остальных показателей (что, конечно, осложнило бы выполненное исследование), которые так или иначе зависят от природно-климатических условий. Приближенный харак­ тер имеет также важное соотношение между стоимостями теп­

ловых сетей С и С' территориально идентичных районов тепло­ снабжения, находящихся в заданном (например, г. Москва) и рассматриваемом климатических условиях [Л. 47].

■где Q и Дтр— максимальные (расчетные) тепловые нагруз­ ки и расчетные перепады температурного графика тепловых сетей для заданного, а

Q' и Дтр— для сравниваемого города.

Оно выведено на основе известного уравнения для стои­ мости тепловых сетей, где численные коэффициенты находятся путем анализа проектно-сметных материалов для средних ус-

.ловий их сооружения. Эти «средние» условия, безусловно, не

123

Москвы для южных городов все эти показатели оказываются более низкими: так, например, отклонения величин hT и h3 (число часов использования электрической мощности при ра-

°[Л%0] ТеПЛ0В0Му гРаФикУ) достигают порядка 10—20%

Исследование влияния климатических Аяктпппп „

параметров пара на Т ^ Г з а м е щ а е м о Т к э с !1^ б щ е П о щ -

™ И Т' Д' [Л - *>}. Кривые, описывающие зависимость эко­ номии топлива ДЬЭК и расчетных затрат Д З от климатологи-

1еСкого коэффициента Кк , при различных значениях *Т8Ц стоимости топлива, начального давления пара и т. д. приве­ дены на рис. 2 -1 2 и 2 -13 . Как и следовало ожидать, сравни­ тельная энергетическая эффективность комбинированной схе­ мы энергоснабжения (экономия топлива], отнесенная к еди-

Р ч с . 2 12. З а в и с и м о с т ь эк о н о м и и то п л и в а на ед и н и ц у эл ек т р и ч еск о й м о щ н о ст и Т Э Ц о т к л и м а т о л о ги ч еск о го к о эф ф и ц и ен т а К к

ной и раздельной схем энергоснабжения выполнялись при одинаковых на ТЭЦ и КЭС начальных параметрах, а также при параметрах пара на ТЭЦ ниже, чем на сравниваемой КЭС (при использовании природного газа для всех источни­ ков тепла или угля для КЭС, а природного газа для всех ос­

тальных) .

Эти исследования показали, что климатические условия

оказывают определенное влияние на эффективность теплофи­ кации, но степень этого влияния будет различной в зависимо­ сти от ряда технико-экономических факторов. Так, если КЭС работает на угле, а ТЭЦ и замещаемые районные котель­ ные—на газе, теплофикация на базе турбин Т-100—130 и тем более, Т-250—240 абсолютно эффективна при любой мощности ТЭЦ и для любых районов страны (при дорогом топливе). Эффективность работы турбин Т-250—240 не зависит от кли­ матических условий почти при любой стоимости топлива. При одинаковых параметрах пара на ТЭЦ и замещаемой КЭС теплофикация на базе турбин Т-50—130 для южных районов окажется экономичной только при очень дорогом топливе. В тех случаях, когда в сравниваемых раздельных и комбини­ рованных вариантах применяются газовое топливо и теплофи­ кационные турбины небольшой единичной мощности, влияние климатического фактора становится значительным.

Таким образом, влияние климатических условий на эф­ фективность теплофикации не может быть однозначно опре­ делено и зависит от сочетания ряда других факторов. Чем менее благоприятно последнее для экономичности теплофика­ ции, тем заметнее становится влияние климатических условий и, наоборот. Влияние климатических условий на экономичес­ кую эффективность теплофикации оказывается более замет­ ным при учете динамики роста тепловых нагрузок. Как из­ вестно, для сравнительных энерго-экономических расчетов наиболее полноценным экономическим критерием является экономия приведенных годовых расчетных затрат 3"р, учиты­

вающая разновременность затрат по годам путем их приве­ дения к какому-либо одному году расчетного периода (чаще к последнему). Разумеется, что при этом оптимальная мощ­ ность ТЭЦ должна соответствовать максимальному зна­ чению разности (экономии) приведенных годовых затрат в

127

полной тепловой нагрузки (п '= 1 0 —15 лет) и особенно для турбин малой мощности, работающих в крупных энергосисте­

мичной при сравнительно дешевом топливе и при параметрах пара ниже, чем на КЭС. Таким образом, при всех идентич­ ных условиях значительное увеличение длительности периода п' приводит к снижению сравнительной эффективности теп­ лофикации в условиях теплого климата. Эти исследования од­ новременно показали, что, если вариант теплофикации эффек­ тивен как по капитальным вложениям, так и эксплуатацион­ ным расходам (область абсолютной экономичности), то учет

города с многоэтажной застройкой и развитым горячим водо­ снабжением (а в перспективе и хладоснабжением для КВ) при достижении высокоэкономичных методов транспорта тепла и наличии мощных теплофикационных турбин, работаю­ щих на паре высоких параметров, с точки зрения эффектив­ ности. теплофикации окажутся в таком же положении, как и другие города страны. По мере накопления большого опыта в проектировании, строительстве и эксплуатации теплофика­ ционных систем в различных климатических условиях страны окажется возможным еще более совершенствовать методику предварительных энерго-экономических исследований. При этом следует также учесть:

а) весь к о м п л е к с м е с т н ы х и в том числе п р и р о д - н ы х факторов, влияющих на эффективность централизован­ ного теплоснабжения на базе ТЭЦ;

б) в з а и м о з а в и с и м о с т ь природных и других техни­ ко-экономических факторов, в связи с чем не всегда коррект­ но при сравнительных оценках все условия, кроме климати­ ческих, считать одинаковыми;

в) влияние тенденции и перспективы развития топливно-

энергетического хозяйства и экономической политики страны в целом;

г) влияние р е а л ь н ы х у с л о в и й с о о р у ж е н и я теп­ лоэлектроцентралей в южных районах страны. Теплоэлектро­

55], характерны для крупных городов «холодного» климата.

В действительных условиях городов «теплого» климата, эф-

128

сводится к определению числа турбоагрегатов принятого типа и мощности.

Наиболее сложным является определение расчетного ко­

регатов. Прерывистость этой шкалы приводит к тому, что в действительных условиях расчетный коэффициент теплофика­ ции часто отклоняется от своего оптимального значения.

Очевидно, что если на эффективность теплофикации ока­ зывают влияние и природно-климатические условия, то между последними и значением а™1* должна быть определенная

связь. В некоторых исследованиях, имеющих целью разрабо­ тать аналитические методы определения оптимального значе­ ния расчетного коэффициента теплофикации, делаются по­ пытки получить обобщенные уравнения вне зависимости от климатических условий. Такие аналитические зависимости обычно описывают более простые случаи (однородная на­ грузка, однотипные агрегаты и т. д.) и оказываются так или иначе зависящими от климатических условий. Действительно, если полученные уравнения не справедливы для всех климати­ ческих районов (например, для южных [Л. 55]), то это уже значит, что климатическими факторами игнорировать нельзя. Они фактически не игнорированы и в обобщающих (вне за­ висимости от местных климатических условий) уравнениях, так как в большинстве из них фигурирует продолжительность отопительного периода [Л. 55, 56]. Строго говоря и доля на­ грузки горячего водоснабжения и удельная выработка элек­ троэнергии на тепловом потреблении и ряд других величин, входящих в эти уравнения, сами также зависят от климатичес­ ких и других природных факторов.

Следует также отметить, что. если аналитические соотно­ шения, приведенные в работе А. И. Корнеичева [Л. 55] л включающие величину аТЭц, записать в виде уравнения для определения расчетного коэффициента теплофикаций, то в правой части уравнения обязательно окажется и величина he, которую, как уже часто отмечалось, можно одновременно рас­ сматривать в качестве климатологического коэффициента. В § 2—8 было отмечено о сложной взаимосвязи между показа­ телями эффективности комбинированной схемы энергоснаб­ жения и местными природными факторами, влияние которых отнюдь не ограничивается показателями отопительного пе­ риода. При действительном учете воздействия природно-кли­ матических условий на процессы генерации, транспорта и по­ требления энергии (в первую очередь тепла), а также на кон­ структивные особенности всех энергоустановок, связанных с

130

с т в е н н о с т и » решения, даже без учета д и с к р е т н о с т и

шкалы типоразмеров и мощностей турбоагрегатов, не может быть речи. Не случайно, что при возможно полном учете всех

факторов кривые А З = f («гэц ), построенные для определения экономически оптимального значения а тэц> оказываются поло­ гими, что указывает на сильную зависимость )3 от мест­ ных условий, в том числе и от природных.

На результаты расчетов и на количественные оценки вообще большое влияние оказывают степень точности исход­ ной информации, принятые нормативные величины,, способ расчета (ручной или машинный) и т. д. Учитывая все вышеиз­ ложенное, следовало бы отыскать для заданного периода вре­

удовлетворяющего условиям возможно максимальной эконо­ мии топлива и расчетных затрат. Учитывая сложность задачи, делаются также попытки решать задачу по выбору оптималь­ ного соотношения тепловых и электрических мощностей ТЭЦ с применением ЭЦВМ. Расчеты, выполненные такими методами, подтвердили все ранее сделанные выводы о влия­ нии климатических факторов на оптимальную величину коэф­ фициента теплофикации. Результаты аналитических исследо­ ваний, как и конкретных технико-экономических разработок, посвященных вопросам строительства ТЭЦ в различных горо­ дах Армении (выполненные в Ереванском политехническом институте и Арм. НИИ энергетики) и других Закавказских республик, показали, что в условиях теплого климата опти­ мальное значение расчетного коэффициента теплофикации, как правило, снижается. Однако степень такого снижения может оказаться незначительной или весьма ощутимой в зависимости от других, сильно влияющих на «тэц факторов, их сочетания и т. д. Речь в первую очередь идет о типе и единичной мощности турбин, соотношении начальных параметров пара на ТЭЦ и замещаемой КЭС и особенно стоимости топлива. Так, сочета­ ние дешевого топлива с низкой единичной мощностью тепло­ фикационных турбин приводит к усилению влияния климатиче­ ских условий и оптимальное значение а-гэцдля районов теплого климата заметно снижается. Например, для турбин Т-100-130 при стоимости топлива зт = 10 руб/т у.т. значение коле­

блется в пределах 0,55—0.65 для Москвы и 0,50—0,60 для Ере­

131