ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА КОТЛОАГРЕГАТОВ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ИСТОЧНИКА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Authors: Збараз Леонид Иосифович , Чичерин Станислав Викторович 
Published: July 2019

Актуальность. Реконструкция источника теплоснабжения может привести к появлению чрезмерного резерва мощности, что сделает его эксплуатацию дорогостоящей из-за больших потерь в периоды низкой тепловой нагрузки и значительных капиталовложений. С другой стороны, энергоэффективное производство и преобразование энергии на основе георесурсов не всегда возможно в периоды максимального потребления тепловой энергии. Чтобы обеспечить такой спрос, как правило, создаются пиковые элементы генерации. Поскольку такие источники обычно маломощны и предназначены для краткосрочной работы, в качестве топлива часто предусматривается дорогостоящее топливо, что делает задачу оптимального конфигурирования оборудования при реконструкции источника теплоснабжения актуальной. Цель и задачи исследования. Формализовано цель можно выразить следующим образом: среди всех возможных вариантов установки оборудования выбрать такой, при котором прямые затраты энергоносителей за отопительный сезон будут минимальными, но при этом заданная тепловая нагрузка будет обеспечиваться. Методы. Оптимальная схема выбиралась после расчета нескольких конфигураций оборудования котельной и сравнения прямых затрат за отопительный сезон для разных климатических зон. Ограничения, наложенные на единичную величину вырабатываемой мощности и КПД, и принятая методика расчета привели к минимально возможному количеству независимых переменных. Общая тепловая нагрузка распределялась между несколькими котлами, что, исходя из практики эксплуатации, является предпочтительным вариантом, когда агрегаты связаны между собой по параллельной схеме. Принята схема, когда дополнительный котел, находящийся в резерве, включается, если заданная нагрузка не может быть покрыта котлами, уже находящимися в работе, о чем сигнализируют показания расходомера пара или датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе. Поскольку зависимость КПД котла от удельной нагрузки на стадии проектирования и реконструкции неизвестна, для расчётов принимаем среднестатистическую зависимостью КПД брутто котла от удельной нагрузки. Решать задачу предлагается с помощью средств автоматизации расчетов, например, прикладного пакета программ Statistika 6. Результаты. Были выполнены расчёты для котельных, расположенных в Республике Татарстан, Харьковской и Омской областях. Принятая тарифная составляющая достигала 3,68 руб/кВт·ч электрической энергии и 5,48 руб. за кубометр природного газа. Для подключённой тепловой нагрузки 4,2 МВт, рассматривая одну из шести комбинаций компоновки: от двух котлов одинаковой мощности по 2,5 МВт каждый до набора котельного оборудования 2,5 МВт, 1,6 МВт и 1,0 МВт, было установлено, что ситуация для различных объектов принципиально отличается. Для Харьковской и Омской областей, отличающихся наиболее теплым и холодным климатом, соответственно, оптимальным является вариант установки котлов мощностью 2,5, 1,6 и 1,0 МВт, а для г. Казани – два котла по 2,0 и один – 1,0 МВт. Выводы. Использованный в настоящей работе метод решения двухуровневой оптимизационной задачи, для решения которой применялся принцип декомпозиции, позволил установить оптимальную из шести возможных комбинаций компоновку котельной. Разработанный подход может стать полезным инструментом в руках проектировщика. Полученные результаты интересны и определенно должны подтвердиться на практике. В частности, показана возможность производства при минимальных затратах первичных энергоносителей, что в свою очередь приведет к снижению вредного воздействия на окружающую среду и позволит говорить об энергоэффективной технологии производства и преобразования энергии на основе георесурсов.