Малые города: энергосбережение

Как мы уже сообщали, 25 ноября на Витибщине прошел республиканский семинар “Об опыте проектирования и внедрения энергосберегающих и природоохранных технологий на объектах коммунального хозяйства городов Сенно и Бешенковичи Витебской области”. Сегодня публикуем более подробную информацию о работе семинара.

О проектных решениях по реконструкции котельной в г. Сенно рассказал на семинаре главный энергетик института “Белкоммунпроект” В. П. Хорольский, который выполняет функции главного инженера проекта. Он сказал, что к маю 1997 года в г. Сенно сложилось крайне неблагоприятное положение с теплоснабжением центральной части города.
Существующая котельная, оборудованная малоэффективными, морально и физически устаревшими котлами, не обеспечивала гарантированного теплоснабжения потребителей.
Ее оборудование, из-за низкого коэффициента полезного действия приводило к перерасходу дорогостоящего топочного мазута. Из-за низкой организации работ на топливном хранилище была создана аварийная экологическая обстановка за счет периодического разлива мазута по территории прилегающего жилого квартала.
Котельная, кроме того, работала без обеспечения нормативного качества исходной воды по содержанию железа и солей жесткости, что приводило к крайнему износу и засорению оборудования, тепловых сетей и систем отопления и горячего водоснабжения потребителей тепла.
Перерасход топлива по сравнению с нормативными потребностями составлял не менее 20%, в натуральном выражении — до 1,3 тыс. тонн условного топлива в год (до 60 тыс. у.е. только по топливной составляющей себестоимости).
Оценка экологического ущерба за счет загрязнения территории из-за разлива мазута и выброса в атмосферу дополнительного (сверхнормативного количества загрязняющих веществ до 55 тонн в год). Все это оказывало вредное влияние на здоровье жителей г. Сенно.
Проектные решения по реконструкции котельной были направлены на ликвидацию этих недостатков.
Перед началом проектирования был проведен технико-экономический расчет 5 вариантов реконструкции котельной в части выбора основного котельного оборудования, включая и импортное.
В результате принято решение по установке шести котлов отечественного производства типа ВА-3000 производительностью по 2,9 МВт. Общая теплопроизводительность котельной составила 18,2 МВт, что обеспечивает надежное теплоснабжение потребителей г. Сенно. КПД котлов составляет приблизительно 92%. Жаротрубные, работающие под наддувом, то есть без дымососов, котлы обеспечивают экономию электроэнергии до 150 тыс. кВт в год.
Кроме того, для экономии расхода электроэнергии на вентиляторах поддува, институтом разработан экспериментальный проект многоканальной лепестковой дымовой трубы, которая обеспечивает повышенную надежность совместной работы котлов “под наддувом”. Экономия за счет экспериментальной конструкции дымовой трубы составит в условиях г. Сенно 50 тыс. кВт€ч электроэнергии в год.
Проектом разработано решение по защите близлежащей жилой застройки от экологических загрязнений. Для этого выполнено обвалование резервуаров мазута, ликвидированы существующие аварийные емкости, решен локальный сбор и отвод загрязненных стоков.
Резко улучшена экологическая обстановка в атмосфере за счет ликвидации многочисленных дыхательных клапанов демонтируемых резервуаров мазута и снижения скоростей выбросов в атмосферу загрязняющих веществ в экспериментальной лепестковой дымовой трубе.
Проектом разработаны и внедрены мероприятия по энергосбережению за счет очистки и утилизации тепла конденсата, применения модулей беспарового подогрева мазута, организации поагрегатного учета и общего учета вырабатываемого тепла и сжигаемого топлива.
Проектные решения в целом получили положительное заключение экологической экспертизы Министерства охраны природы и Главэкспертизы Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь и рекомендованы к утверждению с общей сметной стоимостью строительства в базисных ценах 1991 года — 2560,661 тыс. рублей (стадия — архитектурный проект).
Об энергосберегающих технологиях и системах управления в теплоснабжении и водоснабжении малых городов на семинаре рассказал главный специалист ГП “Институт Белкоммунпроект” Г. А. Гершанович.
Специалисты института представили свои разработки по следующим темам: автоматизированная система управления технологическими процессами теплоснабжения г. Сенно (АСУ ТП — “Теплоснабжение”), автоматизированная система анализа водопроводных сетей и сооружений, автоматизированная система контроля и управления водоснабжением (АСУ — “Водоснабжение”).
Г. А. Гершанович сообщил, что АСУ ТП “Теплоснабжение” предназначена для комплексной автоматизации и диспетчеризации центральной котельной и тепловых пунктов жилых домов. Она представляет собой двухуровневый аппаратно-программный комплекс, построенный на базе современной микропроцессорной управляющей и вычислительной техники, средств связи, приборов и средств автоматизации. Эта система состоит из операторской станции, управляющих устройств котельной, управляющих устройств и систем тепловых пунктов, местных пультов управления горелками котлов и насосным оборудованием, приборов, датчиков и исполнительных механизмов.
Объект управления представляет собой центральную котельную и тепловые пункты жилых домов. На центральной котельной установлено пять водогрейных котлов ВА-3000, работающих на мазуте по температурному графику горячего водоснабжения. Тепловые пункты домов обеспечивают подогрев воды и отопление жилых помещений теплоносителем, поступающим из котельной.
Задача оптимального управления теплоснабжением города заключается в производстве тепловой энергии с минимальными эксплуатационными затратами при максимальном удовлетворении требований потребителя к горячей воде и отоплению.
Основными показателями работы котельной является минимальный расход топлива при соблюдении температурного графика теплоносителя. Это достигается за счет работы автоматических регуляторов, стабилизации давления мазута к водогрейным котлам, стабилизации температуры прямой сетевой воды, стабилизации расхода воды через водогрейные котлы.
При этом минимальный расход топлива определяется автоматически по нагрузочным характеристикам котлов и горелок на основании измерения текущей тепловой мощности котлов. Кроме того, поддерживается температурный режим котлов, позволяющий работать в зоне максимального КПД.
Решение проблем стабилизации параметров технологического процесса связано с использованием автоматических регуляторов. Традиционно использование электронных регуляторов не позволяет эффективно решать эти проблемы, так как требуется совместное их использование в процессе регулирования, что в принципе невозможно. В связи с этим, электронные регуляторы заменены на программные, как более эффективные в данном применении и обладающие максимальной надежностью в эксплуатации.
Кроме того, эффективно решены задачи оперативного контроля и управления параметрами технологического процесса. Обеспечена регистрация и учет всех параметров технологического процесса и действий оператора. В удобном для пользователя виде отображается состояние технологического оборудования и процесса. Обеспечен контроль и защита энергоемкого оборудования.
Представленная система работает совместно с установленными на тепловых пунктах системами автоматического регулирования температуры горячей воды и пофасадного регулирования температуры в жилых помещениях (РТ2 и РТ3 — разработка ОКБМ, г. Витебск) и теплосчетчиком ЭЛСИ-2000. Связь между тепловыми пунктами и диспетчерской станцией осуществляется по коммутируемой телефонной линии. Коммуникационное устройство и программное обеспечение разработано и изготовлено НПП “Спуртавтоматизация” (г. Минск).
Впервые обеспечено дистанционное программирование систем РТ2 и РТ3. Система позволяет оператору диспетчерского пункта управления наблюдать и автоматически регистрировать температуру в жилых помещениях, температуру теплоносителя и горячей воды, расходуемую тепловую мощность и ряд других параметров технологического процесса, а также оперативно изменять при необходимости температурный график в контролируемых жилых помещениях каждого дома. При этом автоматически изменяются технологические параметры работы котельной.
Таким образом, представленная АСУ ТП “Теплоснабжение” является адаптивной системой управления, позволяющей за счет своих функциональных возможностей получить значительную экономию топлива при производстве и потреблении тепловой энергии.
АСУ ТП “Теплоснабжение” способна к расширению и развитию и является типовой для значительного количества объектов управления.
Теория автоматизированной системы анализа водопроводных сетей и сооружений достаточно разработана. Имеются методы и методики моделирования и расчета водопроводных сетей и сооружений любой сложности и необходимое программное обеспечение.
Применение на практике современных методов анализа водопроводных сетей в реальном масштабе времени сдерживалось отсутствием, в требуемом количестве и по доступным ценам, эффективных приборов, автоматически регистрирующих давление и расход во всех исследуемых точках водопроводной сети одновременно.
Такой прибор АРД-1 для автоматической регистрации давления разработан и изготовлен НПП “Спуртавтоматизация” на основе договора о научно-техническом сотрудничестве с Управлением “Минскводопровод”.
АРД-1 прошел испытания, опытную эксплуатацию, и в настоящее время осуществляется изготовление первой партии этих приборов.
Применение АРД-1 для автоматизации анализа водопроводных сетей и сооружений имеет несколько назначений. С одной стороны, определяется состояние водопроводных сетей, то есть определяются места утечек воды, потери и превышения напора воды и т.п. С другой стороны, определяются места расположения диктующих точек сети, взаимное влияние скважин на работу системы водоснабжения, реальные графики изменения давления в контролируемых точках сети и т.п. Все эти данные позволяют определить требования к автоматизированной системе контроля и управления водоснабжения города.
Нам представляется, что реконструкция систем водоснабжения, особенно малых городов, должна начинаться с анализа существующей водопроводной сети и сооружений. Результатами анализа являются мероприятия по устранению недостатков и задание на проектирование. Это позволит сэкономить заказчику значительные средства на проектирование и капитальное строительство, создать эффективную систему автоматизированного управления и контроля за водоснабжением города.
Следует отметить, что созданные технические средства и программное обеспечение может быть в одинаковой степени использовано и для анализа тепловых и других видов сетей.
АСУ “Водоснабжение” предназначена для автоматизации технологического и диспетчерского управления систем водоснабжения малых городов. Она представляет собой распределенную двухуровневую систему, построенную на базе современной микропроцессорной управляющей и вычислительной техники, средств связи, приборов и средств автоматизации и состоит из операторской станции, устройств автоматического управления и регулирования, координирующего управляющего устройства, местных пультов управления, приборов, датчиков и исполнительных механизмов.
Объект управления — это пять артскважин, расположенных в различных районах города, работающих на разветвленную водопроводную сеть и башню. На водопроводной сети установлено несколько контролируемых точек давления.
В системе представлены два варианта технологического управления насосным агрегатом скважин: один — с использованием задвижки с электроприводом, другой — с использованием частотного преобразователя Новополоцкого завода “Измеритель”.
Использование частотного преобразователя позволяет не устанавливать на скважинах станцию управления насосным агрегатом, задвижку с электроприводом и ее блок управления, аппаратуру для измерения тока нагрузки и ряд других элементов управления, что делает сопоставимым по стоимости предлагаемый вариант с традиционным. По надежности и функциональным возможностям этот вариант превосходит все известные для управления отдельно стоящими скважинами.
В предлагаемой системе управления частотный преобразователь связан непосредственно с устройством автоматического управления, установленным на скважине. По последовательному интерфейсу в частотный преобразователь передаются параметры управления, определенные координирующим устройством на основе анализа работы всей системы водоснабжения города. На панель компьютерного пульта управления выводятся: мгновенные значения тока, давления, расхода; накопленные значения расхода воды, электроэнергии, время работы скважин; удельный расход электроэнергии, статический и динамический уровень; графики удельного расхода электроэнергии, напора. КПД; параметры работы частотного преобразователя. На аварийном табло фиксируется состояние объекта управления.
Все параметры технологического процесса, работа оператора и системы управления автоматически фиксируются в архивах системы и могут быть выданы пользователю в виде графиков, журналов, таблиц на экран монитора либо отпечатаны на принтере.
Система позволяет оперативно оценивать состояние скважин, обеспечивать их работу при максимальном КПД насосного агрегата.
Широкие функциональные возможности системы выгодно отличают ее от традиционных систем управления.
Нам представляется, что совместное использование результатов анализа водопроводных сетей, современной микропроцессорной управляющей и вычислительной техники, позволит получить значительный экономический эффект от внедрения таких автоматизированных систем контроля и управления.
По своей структуре и принципам управления АСУ “Водоснабжение” является типовой и может быть достаточно быстро адаптирована к системам водоснабжения любой сложности.
В заключении специалистами ГП “Институт Белкоммунпроект” был продемонстрирован типовой комплект технических средств и программного обеспечения для создания многоуровневой системы управления. Вычислительный комплекс этой системы построен на базе IBM-совместимого компьютера. Связь с центральным диспетчерским пунктом управления инженерными сооружениями города осуществлялась по радиоканалу, организованному на базе аппаратуры фирмы “Моторола” (официальный технический центр в Республике Беларусь — фирма “Тревелинг-инвест”).
Специальное программное обеспечение позволяет отображать на экранах мониторов рабочих мест пользователей требуемые параметры технологических процессов, оперативно обрабатывать требуемые для каждого уровня управления, показатели работы управляемых инженерных сооружений города.
С работой НП “Белэкполь” по стабилизации технологического режима и снижению расхода электроэнергии в системах канализации ознакомились участники семинара на очистных сооружениях г. Бешенковичи. Очистные сооружения строились здесь по проекту, разработанному более десяти лет назад имели проектную производительность 2400 м 3/сут. К моменту пуска выяснилось, что сети города не готовы к совместной работе с сооружениями такого типа.
По сведениям РПО ЖКХ и ПУ ЖКХ, фактическое количество сточных вод к моменту пуска системы составили всего 800 м 3/сутки, то есть в три раза меньше, чем предусмотрено на полное развитие, и в два раза меньше, чем по пусковому комплексу. Такая недогрузка системы без принятия дополнительных мер могла вызвать ряд негативных последствий.
Так, главная канализационная насосная станция (ГКНС) была запроектирована на совместную работу двух насосов с общей подачей 170 м 3/ч и расчетной продолжительностью подачи 14 ч. При фактическом объеме стоков 800 м 3/сутки продолжительность работы ГКНС должна составлять 4-5 ч/сутки при залповом режиме подачи стоков с длительными перерывами, особенно в ночное время.
На очистных сооружениях в моменты подачи стоков потребуется постоянное использование в эксплуатации всего объема сооружений, оборудования и коммуникаций, несмотря на небольшое в целом фактическое количество стоков. При этом гидравлический режим работы сооружений и коммуникаций будет крайне нестабильным, что негативно отражается на технологическом режиме сооружений.
Значительные трудности могли возникнуть при эксплуатации аэротенков, так как в течение 19-20 часов в сутки (суммарно) стоки (к тому же разбавленные ливневыми и дренажными водами) не будут поступать на очистку. Это могло привести к гибели активного ила как от недостатка питательных веществ, так и длительной регенерации. Кроме того, независимо от режима подачи стоков, в аэротенки необходимо круглосуточно подавать воздух компрессорами, а также активный ил насосами, что в значительной мере определяет потребление электроэнергии на объекте.
Исходя из этого, Витебское ПУ ЖКХ предложило НП “Белэкполь” модернизировать уже построенные на 95% сооружения в свете современных подходов к снижению стоимости и экономии электроэнергии.
В настоящее время в г.п. Бешенковичи завершено строительство ГКНС и очистных сооружений канализации по проектным решениям института “Белкоммунпроект” и НП “Белэкполь” на производительность очистки стоков 2400 м 3/сутки в соответствии с заданием на проектирование, в том числе и пускового комплекса СП “Белэкполь” на производительность — 1700 м 3/сутки.
Реконструкция очистных сооружений заключалась в следующем.
В соответствии с проектом НП “Белэкполь” ГКНС была оборудована решетками “тонкого процеживания” (конструкции “Белэкполь”) с прозорами 4 мм. Использование таких решеток облегчает работу самой насосной станции, песколовок на очистных сооружениях и позволяет исключить из схемы очистки стоков первичное отстаивание. Эти предпосылки были использованы при реконструкции очистных сооружений. По проекту “Белэкполь” существующие двухъярусные отстойники были переоборудованы в аэротенки продленной аэрации, а ранее построенные аэротенки малой глубины выключались из работы. Это позволило заменить воздуходувки (необходимые для работы аэрационных сооружений) мощностью 110 кВт на агрегаты мощностью 22 кВт, а на пусковой период потребовалась всего одна воздуходувка мощностью 11 кВт. При такой замене новое воздуходувное оборудование свободно разместилось в здании решеток, а построенное здание воздуходувок оказались ненужными.
В ходе работ по реконструкции оказались также ненужными и котельная, насосная станция собственных нужд, контактные резервуары, до 70% технологических коммуникаций. Ввиду значительно сокращения численности обслуживающего персонала отпала необходимость в половине площадей бытового корпуса. Высвобождающиеся помещения могут использоваться для нужд “Водоканала”, а оборудование котельной должно быть демонтировано и может быть продано.
В дополнение к старому проекту предложено оборудование иловых площадок вертикальным дренажем, что в 3-4 раза повышает их производительность. Аэрируемые биопруды доочистки переведены в режим естественной аэрации за счет предварительной глубокой очистки стоков.
По данным лабораторного контроля в ноябре текущего года очищенные сточные воды после вторичных отстойников имели концентрацию загрязнений по БПК и взвешенным веществам на уровне 4—6 мг/л. что подтверждает эффективность предложенной реконструкции.
Значительную экономию электроэнергии обеспечила реконструкция ГКНС. По проекту НП “Белэкполь” взамен двух насосов СД 160/45 суммарной мощностью 74 кВт установлены бывшие в наличии у “Заказчика” два насоса СЖ 80/32 суммарной мощностью 30 кВт, что снизило энергопотребление насосной станции на пусковой период почти в 5 раз при одновременном упорядочении подачи стоков на очистные сооружения.
Расчетная экономия электроэнергии в целом по разработанному пусковому комплексу системы канализации города составит 1,15 млн кВт€ч в год по сравнению с первоначальным проектом, а в денежном выражении — 620 млн рублей в год.
Общая экономия при эксплуатации объекта по пусковому комплексу в соответствии с предложениями составит 895.4 млн рублей в год.
Более подробная характеристика технико-экономических показателей проектных вариантов очистных сооружений канализации г. Бешенковичи (производительность = 2400 м 3 в сутки) показана в таблице.
Эффективность и целесообразность такой реконструкции подтверждается реальный опыт. Так, в г. Толочине введены в эксплуатацию очистные сооружения аналогичной производительности, выполненные по традиционному проектному решению, при этом расход электроэнергии на этих сооружениях оказался в 5-6 раз выше, чем в г. Бешенковичи.
Участники семинара посетили котельную Бешенковичской больницы, работающую на местных видах топлива и снабжающую теплом соседнюю школу-интернат. В ней установлен котел КВТ-3 (2,5 Гкал), который работает на износ. Он потребляет от 10 до 15 м 3 щепы в сутки, в сильные морозы — до 22 м 3. Подача топлива производится автоматически с помощью шнеков и транспортера. Для резерва имеется дополнительный котел мощностью 1 Гкал и водогрейная установка. В котельной работает один человек ночью и два днем. За 10 месяцев текущего года в котельной сэкономлено 274 млн рублей.
Вместе с тем, на семинаре остро обсуждался вопрос о высоких ценах на щепу, установленную лесхозом, которой стал продавать ее по цене 500 000 рублей за 1 м 3. Председатель Госкомэнергосбережения Л. А. Дубовик сказал, что эта цена равняется цене газа, необходимого для производства тепла. Он пообещал разобраться с ценообразованием на щепу и принять меры по доведению цены не более 250 000 рублей.
Подготовил Владимир КИНЧИКОВ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 47 за 1998 год в рубрике энергетика

©1995-2022 Строительство и недвижимость