ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ – БУДУЩЕЕ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ УКРАИНЫ

 

студентки  V курса  гр. ЭНМ-08м   К.П. Кучеренко

Донецкий национальный технический университет,

г.Донецк , Украина

научный руководитель профессор, д. т.н. А.Д. Маркин

Донецкий национальный технический университет,

г.Донецк , Украина

 

 

 

В условиях мирового энергетического кризиса, тотального роста цен на энергоресурсы и нестабильных отношений со странами-экспортерами энергоносителей, вопросы внедрения энергосберегающих мероприятий и использование альтернативных источников энергии возведены в ранг государственных.

Идя по пути решения основной задачи – максимального снижения удельного потребления энергоресурсов и замещения природного газа, на предприятиях коммунальной теплоенергетики Донецкой области активно внедряются энергосберегающие мероприятия. 

Впервые  в  коммунальной  теплоэнергетике  Украины на котельной «1 Мая» в г. Краматорске в 2008 году выполнен первый этап внедрения теплонасосной установки для нужд горячего водоснабжения потребителей 12-ти жилых домов. Проект разработан на основе научно-технологических разработок института технической теплофизики Академии наук Украины.

 

Рис.1 - Схема подземного теплообменника

 

До внедрения проекта источником тепловой энергии для горячего водоснабжения (ГВС) была котельная «1 Мая», оборудованная тремя котлами КВГ-6,5. Греющий  теплоноситель  направлялся  на  2  теплопункта – ТП «1 Мая» и ТП «Клубный», где в скоростных теплообменниках нагревалась вода для нужд горячего водоснабжения.

Учитывая, что подключенная средняя нагрузка горячего водоснабжения составляет всего 1,24 Гкал/ч, загрузка котла КВГ-6,5 в летний период составляла всего 18,5%.  В результате такой работы имели место  перерасходы природного газа и электроэнергии на выработку и транспортировку греющего теплоносителя.

В соответствии с проектом применены тепловые насосы фирмы Carrier (США-Франция) тепловой мощностью 640 кВт каждый.  Источник низкопотенциального тепла – неочищенные канализационные стоки. Количество потребителей горячего водоснабжения – 4401 человек.

Реализация проекта предусмотрена в 2 этапа.

В 2008 году выполнены работы по монтажу, обвязке и наладке основного и вспомогательного оборудования и подключены на новую схему работы потребители теплопункта «1 Мая».

Второй этап планируется выполнить в 2009 году. На втором этапе будет выполнена прокладка сетей горячего водоснабжения с применением труб «изопрофлекс» и на новую схему работы будут поключены потребители теплопункта «Клубный».

Рис.2 - Принципиальная схема теплонасосной  установки

 

 

В соответствии с принципиальной схемой теплонасосной установки, утилизация низкопотенциального тепла происходит в подземном теплообменнике «труба в трубе». В качестве промежуточного теплоносителя выступает 10-%-й раствор этиленгликоля, который  в тепловом насосе  посредством фреона, нагревает греющий теплоноситель до . Греющий теплоноситель в пластинчатых теплообменниках нагревает  воду для нужд горячего водоснабжения. Для снятия пиковых нагрузок  установлены 2 бака-аккумулятора горячего водоснабжения  каждый.  Циркуляционные насосы горячего водоснабжения для 2-х теплопунктов также установлены в помещении теплопункта «1 Мая».

Проектом предусмотрена регулировка производительности тепловых насосов в зависимости от температуры охлаждаемых стоков во избежание понижения температуры стоков на уровень ниже .

Все сигналы о работе оборудования выведены на щит КИП в тепловом пункте. Сигнализация об аварийных ситуациях выведена в помещение оператора  котельной.  

Два  чиллера фирмы Carrier (США-Франция) установлены в помещении ТП «1 Мая».

Максимальное потребление электрической энергии тепловыми насосами составляет 280 кВт-ч каждым. Для сглаживания пусковых токов тепловые насосы оборудованы частотно-регулируемыми электроприводами. 

Циркуляционные насосы сточных вод установлены в помещении канализационной насосной станции. Забор канализационных стоков с температурой  осуществляется из приемного резервуара насосной станции. После подземного теплообменника охлажденные на  стоки сбрасываются в существующий  напорный коллектор .

Подземный теплообменник «труба в трубе» представляет собой змеевиковую конструкцию суммарной длиной 330,0 метров. Канализационные стоки движутся по внутренней трубе. В межтрубном пространстве  циркулирует промежуточный теплоноситель – этиленгликоль. Схема движения – противоток.

Для обслуживания теплообменника и выполнения профилактических работ в верхней и нижней зонах предусмотрены  подземные камеры, которые оборудованы отоплением, вентиляцией и освещением.

Циркуляция промежуточного теплоносителя – раствора этиленгликоля в контуре « тепловой насос – наружный теплообменник» осуществляется насосами этиленгликоля типа.

Подпитка контура этиленгликоля осуществляется подпиточным насосом из бака аварийного запаса этиленгликоля. Циркуляция греющего теплоносителя – дистилированной воды в контуре «тепловой насос – теплообменник ГВС» осуществляется насосами греющей воды, установленными  в  помещении теплопункта.

Приготовление горячей воды  осуществляется в пластинчатых теплообменниках,  один  из  которых по греющему контуру подключен от тепловых насосов, второй – от греющего теплоносителя из котельной.  Обвязка теплообменников по нагреваемой воде  выполнена последовательно. Это позволяет, в случае,  когда температура горячей воды не выходит на требуемые параметры,  догревать воду теплоносителем от котельной.

Для сглаживания пиковых нагрузок ГВС на улице установлены баки- аккумуляторы суммарным объемом .

Подача горячей воды потребителям осуществляется циркуляционными насосами горячего водоснабжения из баков-аккумуляторов ГВС. 

 В краткосрочной перспективе предусмотрено внедрение еще 6 проектов. В качестве источников низкопотенциального тепла выступят шахтные воды, канал «Северский Донец», Азовское море.

В результате внедрения  количество замещенного природного газа превысит 7,0 млн. м3 в год.

Закономерным результатом внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий и оборудования, предусмотренных Программой реабилитации коммунальной теплоэнергетики Донецкой области является снижение удельного расхода топлива на выработку тепловой энергии.  Объединение усилий на этапах выработки, транспортировки и приема тепловой энергии потребителем позволит нам достичь европейского уровня удельного расхода топлива на выработку тепловой энергии в 154,00 кг.у.т./Гкал.