Инсолар

тел: +7(499) 144-06-67
факс: +7(499)144-01-75
E-mail: com@insolar.ru

English version   Русская версия

"Автоматизированная теплонасосная установка, утилизирующая низкопотенциальное тепло сточных вод города Зеленограда" Московской области


Васильев Г.П., Научный руководитель ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ», д.т.н., Председатель Совета директоров ОАО « ИНСОЛАР-ИНВЕСТ»
Абуев И. М., главный инженер
Горнов В. Ф., 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.



Общий вид теплонасосного теплового узла

Рис. 1. Общий вид теплонасосного теплового узла.


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.

АТНУ предназначена для отработки технологии утилизации теплоты неочищенных сточных вод, определения влияния работы установки на режимные параметры тепловой станции, проверки экономической эффективности и разработки рекомендаций по созданию аналогичных установок в городском хозяйстве Москвы.

Принципиальная схема установки приведена на рис.2. загрузить рисунок в формате pdf

АТНУ включает пять основных частей:

  • теплонасосный тепловой узел (ТТУ);
  • трубопроводы системы сбора низкопотенциального тепла (ССНТ);
  • теплообменник утилизатор;
  • трубопроводы напорной канализации;
  • группу подающих фекальных насосов в ГКНС.

Неочищенные сточные воды из приёмного резервуара, расположенного под грабельным отделением ГКНС, имеющие температуру +20ОС, 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 +15,4ОС, 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.

Группа подающих фекальных насосов

Рис. 3. Группа подающих фекальных насосов.



Теплообменник-утилизатор

Рис. 4. Теплообменник-утилизатор.


Промежуточный теплоноситель с температурой +8ОС подаётся в теплообменник-утилизатор циркуляционными насосами 3а и 3б (насос 3в – резервный) фирмы «Grundfos», расположенными в здании ТТУ, и возвращается в ТТУ с температурой +13ОС. 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 +8ОС, 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.

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.

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.


Таблица 1


Параметры


Размерность

Величина
Тепловая мощностькВт2000 ± 15%
Тепловая мощность утилизациикВт1716,7
Температура нагрева водыград.С30
Электрическая мощность ТТУкВт479,2
Полная электрическая мощностькВт506,2
Температура сточных водград.С20
Расход сточных водкуб.м/час400
Экономия энергии%75,0



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.


Таблица 2


Параметр

Размерность

Величина
Режим 1Режим 2
Тепловая мощность нагрева воды кВт19801623
Тепловая мощность утилизациикВт13951120
Температура нагрева водыград.С 29,826,8
Электрическая мощность ТТУкВт655,3522,8
Полная электрическая мощностькВт678,0547,4
Температура сточных водград.С2022
Расход сточных водкуб.м/час398406
Экономия энергии%65,066,6



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.

Все права защищены и охраняются законом. © Группа компаний "ИНСОЛАР" 2002-2017, Москва
Подробнее о соблюдении авторских прав