Энергосбережение в ЖКХ - информационный бюллетень

Ежемесячный информационный бюллетень

Новый номер
Архив номеров
О бюллетене
Об издателе
Подписка
Купить бюллетень

Размещение рекламы

 

Автоматизированная теплонасосная установка, утилизирующая низкопотенциальное тепло сточных вод города Зеленограда

Г. П. Васильев, Научный руководитель ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ», д.т.н., Председатель Совета директоров ОАО « ИНСОЛАР-ИНВЕСТ»

И. М. Абуев, главный инженер

В. Ф. Горнов, ведущий инженер

Во втором квартале 2004 г. впервые в России введена в эксплуатацию экспериментальная автоматизированная теплонасосная установка (АТНУ), утилизирующая теплоту неочищенных сточных вод (Рис 1.), предназначенная для подогрева водопроводной воды перед котлами районной тепловой станции (РТС) № 3 г. Зеленограда.

Установка создана на территории Восточной коммунальной зоны г. Зеленограда. В качестве низкопотенциального источника теплоты используются неочищенные бытовые сточные воды, аккумулируемые в приёмном резервуаре главной канализационно-насосной станции производственного управления «Зленоградводоканал», расположенной в полукилометре от территории РТС-3.

Рис. 1.

Общий вид теплонасосного теплового узла.

Неочищенные сточные воды из приёмного резервуара, расположенного под грабельным отделением ГКНС, имеющие температуру +20 ОС, по трём ветвям подаются фекальными насосами 5а, 5б и 5в фирмы «Flygt» (Рис.3) через трубопроводы Т5 напорной канализации в теплообменник-утилизатор (Рис.4), где отдают теплоту промежуточному теплоносителю (воде), охлаждаясь до температуры +15,4 ОС, а затем по трубопроводу Т6 возвращаются в резервуар. Суммарный расход сточных вод 400 м3 в час. Контур циркуляции неочищенных сточных вод спроектирован с учётом практики эксплуатации напорных трубопроводов систем канализации, скорость потока в каналах теплообменника-утилизатора обеспечивает отсутствие образования отложений на теплообменных поверхностях.

Промежуточный теплоноситель с температурой +8 ОС подаётся в теплообменник-утилизатор циркуляционными насосами 3а и 3б (насос 3в – резервный) фирмы «Grundfos», расположенными в здании ТТУ, и возвращается в ТТУ с температурой +13 ОС. Промежуточный теплоноситель циркулирует между ТТУ и теплообменником-утилизатором по теплоизолированным трубопроводам ССНТ Т1 и Т2, длина трассы 657 м. Нагретый промежуточный теплоноситель подаётся в тепловые насосы 1, где охлаждается до температуры +8 ОС, отдавая теплоту хладону парокомпрессионного контура, и вновь направляется в теплообменник-утилизатор. Техническое решение по утилизации теплоты неочищенных сточных вод защищено свидетельством Российской федерации на полезную модель № 20575.

Тепловые насосы 1 (ТН) марки LCW 803 V фирмы «Lennox» имеют три парокомпрессионных контура каждый. ТН состоят из теплообменника-испарителя, где происходит охлаждение внешнего теплоносителя за счёт испарения хладона, трёх компрессоров, где происходит сжатие испарённого хладона, трёх теплообменников-конденсаторов, где происходит нагрев подпиточной воды котлов РТС-3 за счёт конденсации хладона, и терморегулирующих вентилей, обеспечивающих заданный режим работы ТН.

1. Теплонасосный тепловой узел;

2. Тепловой насос;

3. Теплосчетчик;

4. Цех водоподготовки;

5. Трубопроводы ССНТ;

6. Приемный резервуар ГНС;

7. Группа подающих насосов в ГНС;

8. Трубопроводы напорной канализации;

9.Теплообменник-утилизатор

 

Рисунок 2.

Принципиальная схема автоматизированной теплонасосной установки

Из цеха водоподготовки РТС-3, из водовода В1 подачи водопроводной воды, в ТТУ подаётся подпиточная вода. Температура воды в течение года колеблется от 5 до 20 ОС. Для поддержания постоянного режима работы ТН вода подаётся к трёхходовому регулирующему клапану 2 прямого действия, соединяющему подающий трубопровод Т3 с байпасом Т5 подачи нагретой воды после ТН. Трёхходовой клапан 2 за счёт подмеса нагретой воды автоматически поддерживает постоянную температуру на входе в конденсаторы ТН на уровне 23 ОС. Далее, циркуляционным насосом 4а или 4б фирмы «Grundfos» вода подаётся в конденсаторы тепловых насосов, где нагревается хладоном до температуры 30 ОС и возвращается по трубопроводу Т4 в цех водоподготовки в тот же водовод В1 подачи воды из водопровода, что позволяет исключить влияние работы подпиточных насосов цеха водоподготовки на режим работы ТН. Расчётная тепловая мощность, передаваемая в цех водоподготовки, составляет 2000 кВт. Расход подаваемой нагретой воды колеблется в пределах от 177,9 до 70 м3 в час. Изменение расхода осуществляется автоматически в зависимости от температуры воды в водопроводе за счёт работы трёхходового клапана 2 байпасной линии Т5.

В ТТУ установлен счётчик тепловой энергии, регистрирующий тепловую мощность и количество теплоты, получаемой из системы сбора низкопотенциальной теплоты, и тепловую мощность и количество теплоты, передаваемой в цех водоподготовки.

Установка работает в постоянном автоматическом режиме.

При кратковременной остановке подпиточных насосов в цехе водоподготовки (временно нет потребности в тепловой энергии АТНУ) ТН автоматически выключаются по достижении температуры на выходе из ТН более 30 ОС и установка переходит в режим холостого хода, при этом циркуляционные насосы и автоматика продолжают работать. После пуска подпиточных насосов и снижения температуры на выходе из ТН ниже 30 ОС, ТН вновь автоматически включаются.

Рис. 3.

Группа подающих фекальных насосов.

Рис. 4.

Теплообменник-утилизатор.

Годовой ресурс работы установки в течение 8256 часов в соответствии с нормативами работы теплофикационных установок. В период остановки систем РТС-3 на профилактические и ремонтные работы (21 день) АТНУ останавливается, производится профилактический осмотр и, при необходимости, ремонт оборудования и систем АТНУ.

Проектные параметры установки рассчитывались на основе технического задания и технических параметров оборудования, представленных фирмами поставщиками.

Основные проектные параметры установки приведены в таблице 1.

За период пуско-наладочных и первого этапа экспериментальных работ установка была опробована на различных отладочных режимах. Оборудование работало без отказов и аварийных отключений.

В процессе первого цикла испытаний достигнуто проектное значение тепловой мощности.

Значения параметров, полученных при испытаниях, приведены в таблице 2.

В процессе испытаний выявлена высокая эффективность работы теплообменника - утилизатора, что позволяет получить на входе в испаритель тепловых насосов температуру на 2 – 3 ОС выше проектной.

До конца текущего года планируется за счёт мероприятий, проводимых на тепловых насосах совместно с фирмой «Lennox», достичь 75 % экономии энергии.

Таблица 1.

Параметры

Размерность

Величина

Тепловая мощность

кВт

2000 ± 15%

Тепловая мощность утилизации

кВт

1716,7

Температура нагрева воды

град.С

30

Электрическая мощность ТТУ

кВт

479,2

Полная электрическая мощность

кВт

506,2

Температура сточных вод

град.С

20

Расход сточных вод

куб.м/час

400

Экономия энергии

%

75,0

Таблица 2.

Параметры

Размерность

Величина

Режим 1

Режим 2

Тепловая мощность нагрева воды

кВт

1980

1623

Тепловая мощность утилизации

кВт

1395

1120

Температура нагрева воды

град.С

29,8

26,8

Электрическая мощность ТТУ

кВт

655,3

522,8

Полная электрическая мощность

кВт

678,0

547,4

Температура сточных вод

град.С

20

22

Расход сточных вод

куб.м/час

398

406

Экономия энергии

%

65,0

66,6

Источник:www.insolar.ru