Потери теплоносителя

К нормируемым технологическим потерям теплоносителя относятся технически неизбежные в процессе передачи и распределения тепловой энергии потери теплоносителя с его утечкой через не плотности в арматуре и трубопроводах тепловых сетей в пределах, установленных правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей, а также правилами технической эксплуатации тепловых энергоустановок.

Нормативные значения потерь теплоносителя за год с его нормируемой утечкой, м³, определяются по формуле :

Где: - норма среднегодовой утечки теплоносителя, м³/чм³, установленная правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей, а также правилами технической эксплуатации тепловых энергоустановок, в пределах 0,25% среднегодовой емкости трубопроводов тепловых сетей в час;

- среднегодовая емкость трубопроводов тепловых сетей;

- продолжительность функционирования тепловых сетей в год, ч/год;

Данная формула в соответствие с применима для всех видов трубопроводов тепловых сетей. На основании этого получается зависимость, при которой годовые потери с утечкой теплоносителя прямо пропорциональны времени эксплуатации трубопроводов в течение года и их объему.

При этом, фактическая утечка теплоносителя, для трубопроводов, находящихся в эксплуатации на протяжении длительного времени, как показывает практика, превышает расчетную в несколько раз. Это вызвано частым возникновением прорывов, вследствие возникновения коррозии, снижением плотности сварных соединений и сальниковых компенсаторов, ухудшением состояния запорной арматуры. [1]

Действующая нормативная документация требует периодического проведения освидетельствования трубопроводов сетей, а также, по истечении нормативного срока эксплуатации (25 лет), с целью нахождения участков со снижением толщины стенок труб превышающей 20 % от исходной толщины их расчет на прочность и замену участков, с недостаточным ресурсом - подразумевается 100 % надежность тепловых сетей благодаря предупредительным мерам, вместо ликвидации прорывов трубопроводов. Как показывает реальность, большая часть прорывов на трубопроводах, из-за возникающей коррозии, происходит намного раньше завершения нормативного срока эксплуатации, и ставит перед необходимостью преждевременной замены больших участков тепловых сетей.

Потери тепловой энергии с утечкой теплоносителя увеличиваются по мере увеличения срока службы сетей. Если изначально, в соответствие с нормативом, объем утечки теплоносителя 0,25%, то распределение ее объема по основным диаметрам трубопроводов использующихся в системах централизованного теплоснабжения на 1 км сетей, с продолжительностью эксплуатации 5000 часов в год, согласно формуле , будет выглядеть следующим образом [2]:

1. Для трубопроводов диаметром 100мм:

2. Для трубопроводов диаметром 150мм:

3. Для трубопроводов диаметром 200мм:

4. Для трубопроводов диаметром 250мм:

5. Для трубопроводов диаметром 300мм:

6. Для трубопроводов диаметром 350мм:

7. Для трубопроводов диаметром 400мм:

8. Для трубопроводов диаметром 450мм:

9.  Для трубопроводов диаметром 500мм:

10. Для трубопроводов диаметром 600мм:

11. Для трубопроводов диаметром 700мм:

12.  Для трубопроводов диаметром 800мм:

13. Для трубопроводов диаметром 900мм:

14.  Для трубопроводов диаметром 1000мм:

Данные номинальной утечки предоставляем в виде диаграммы на рисунке 1.

Рисунок 1. Нормативные годовые потери теплоносителя с утечкой, на 1км трубопроводов тепловых сетей

Фактические объемы утечки теплоносителя по некоторым предприятиям показывают, что для трубопроводов тепловых сетей со сроком службы более 12 лет, превышают нормативные значения в среднем в 2-3 раза. Данные факты обусловлены возникновением прорывов на тепловых сетях, вследствие возникновения наружной коррозии трубопроводов, и увеличением неоплатностей соединений в местах установки запорной арматуры.

Полученные данные представим в виде диаграммы, на рисунке 2.

Рисунок 2. Фактические годовые потери теплоносителя с утечкой, на 1км трубопроводов тепловых сетей старше 12 лет

Объем потерь тепловой энергии с утечкой теплоносителя за нормируемый период производим по формуле (8) :

                                                            (2)

Где: - годовой объем утечки теплоносителя, м³/год;

- среднегодовая плотность теплоносителя, при его средней температуре в подающем и обратном трубопроводах тепловых сетей, кг/м³;

- удельная теплоемкость теплоносителя, ккал/кг*°С;

- доля массово расхода теплоносителя теряемого подающим трубопроводом тепловой сети (;

;- средние годовые значения температуры в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети, согласно температурного графика регулирования тепловой нагрузки, °С;

- среднегодовое значение температуры исходной воды, подаваемой на источник теплоснабжения, для подпитки тепловой сети, °С.

Для расчета возьмем типовой температурный график  работы источника теплоснабжения и тепловых сетей. Из данного графика выберем параметры теплоносителя для средней температуры отопительного периода Ленинградской области, согласно  СЗФО, имеющего по данным Росстата большое количество аварий на сетях теплоснабжения, а так же большие протяженности тепловых сетей нуждающихся в замене.

Средняя температура за отопительный период для Санкт-Петербурга составляет -1,3°С, параметры теплоносителя: =88°C, =49°C, тогда, объем потерь тепловой энергии с утечкой теплоносителя трубопроводами основных диаметров, по формуле  составит:

Введем в формулу постоянные коээфициенты:

,                                                                  

На основании полученных данных строим графическую зависимость, рисунок 3.

Рисунок 3. Нормативные годовые потери тепловой энергии с утечкой теплоносителя, на 1км трубопроводов тепловых сетей

Рисунок 4. Суммарные объемы технологических потерь, на 1км трубопроводов тепловых сетей

Для трубопроводов с ППУ изоляцией, согласно данным производителей, объем технологических потерь через изоляцию ниже, как минимум на 30%, в сравнении с нормативами для трубопроводов проектируемых с 2004 года. [3] При этом все современные, предварительно изолированные трубопроводы, комплектуются системой ОДК (оперативно-диспетчерского контроля), что в свою очередь, при правильном монтаже, позволяет снизить утечки теплоносителя до нуля, на протяжении первых 24 лет службы, за счет отсутствия электро-химической коррозии наружных поверхностей трубопроводов.

Данная информация позволяет, произвести расчеты возможной экономии тепловой энергии в процессе ее транспортировки, Гкал/год*км:

                                                                                                            (4)

Где:  - фактические потери тепловой энергии через изоляцию трубопроводами спроектированными после 2004г, Гкал/год*км; [4]

 – коэффициент снижения потерь тепловой энергии трубопроводами с ППУ изоляцией.

Нормативные потери тепловой энергии через изоляцию и трубопроводами в ППУ изоляции.

Таблица 1.

Потери тепловой энергии

Для остальных периодов и способов прокладки сравним данные с полученными на основании расчетов для периода проектирования с 2004года. Полученные данные сводим в таблицу 2. И представим в виде графика.