ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГИИ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ СЕТЕЙ ВОДО- И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Тимонова М.Н.¹, Бикташева Р.А.²

Студенты, Оренбургский государственный университет

ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГИИ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ СЕТЕЙ ВОДО- И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Аннотация В данной статье отражены перспективы развития и модернизации систем тепло- и водоснабжения с использованием избыточного давления теплоносителя в трубопроводах.

Ключевые слова: избыточное давление, теплоснабжение, водоснабжение

Timonova M.N.¹, Biktasheva R.A.²

Students, Orenburg State University

POTENTIAL ENERGY PRESSURE HEAT AND WATER SUPPLY SYSTEMS

Abstract This article describes the prospects for development and modernization system of heat and water using pressure water stream.

Keywords: pressure, water supply system, heat supply system.

Нынешние города не могут обойтись без существующей организованной системы централизованного тепло- и водоснабжения, которая остается самой распространенной и наиболее предпочтительной в нашей стране.

Транспортировка рабочих жидкостей происходит при давлении, превышающем необходимое для пользования потребителям. В итоге в настоящее время в системах тепло- и водоснабжения существует проблема наличия избыточного магистрального давления, подводимого к центральным тепловым пунктам или потребителям. Для согласования условий эксплуатации водотранспортной сети и потребителей используются демпфирующие устройства (например, дроссели, шайбы, редуцирующие клапаны и др.), с помощью которых уменьшается величина входного давления. И в конечном итоге потенциальная энергия избыточного давления магистральных сетей теряется.

Под «потенциалом энергии», в данном случае, следует понимать возможность целевого применения избыточного магистрального давления, в том числе и для преобразования его в электрическую или другие виды энергии.

Магистральными трубопроводами рабочая жидкость движется при нормальном давлении около 9 МПа. Однако значение рабочего давления, необходимое для правильной работы энергетического оборудования и преодоления гидравлического сопротивления, должно быть уменьшено до 2 МПа. «Лишнее» давление дросселируется.

Для предотвращения потерь потенциальной энергии, связанных с вышеупомянутым дросселированием, разработан метод, преобразующий избыточное давление магистрали, как правило, теряемое, в электрическую энергию. Важно понимание основных принципов работы. В качестве источника энергии используется энергия водного потока. Напор воды, движущийся по трубопроводу, поступает на лопасти рабочего колеса гидротурбины и создает на нем вращательный момент, при этом часть энергии теряется, снижая давление магистрали до необходимых величин. Механическая энергия, приобретенная рабочим колесом от водного потока, приводит в действие электродвигатель, который переходит в генераторный режим и вырабатывает электрическую энергию. Полученная электрическая энергия подается в сеть и может расходоваться на собственные нужды или передаваться для внешнего потребления. Параллельное подключение гидротурбины позволяет перекрыть подачу теплоносителя на рабочее колесо в случае аварии или поломки оборудования данной установки на время ремонта и вернуть систему в прежний режим работы с дросселированием «лишнего» давления. При отсутствии потребителей вырабатываемой дополнительной электроэнергии она потребляется балластом или частично аккумулироваться.

Данный способ позволяет не только реализовать снижение давления, но и дает возможность использовать потенциальную энергию избыточного магистрального давления рабочей жидкости для производства электрической энергии. Кроме того, повышается эффективность и экономичность функционирования систем водо- и теплоснабжения.

Какие еще преимущества позволяет получить подобный способ снижения избыточного давления?

Кроме выполнения функций гидродинамического регулятора давления, данная система может быть задействована в качестве аварийного источника электроэнергии. Вся вырабатываемая электроэнергия может подаваться на привод насоса отопления, обеспечивая циркуляцию теплоносителя и предотвращая необходимость его слива из внутридомовой системы отопления. Либо существует возможность направлять вырабатываемую электроэнергию для работы аварийного освещения, что очень значимо в период проведения ремонтно-восстановительных работ. Помимо этого, система позволяет сэкономить установленную мощность и условное топливо, повышает качество экологической обстановки, так как работа не сопровождается вредными выбросами, появляющимися при процессах традиционный выработки электроэнергии на тепловых электростанциях. Подобные установки могут эффективно эксплуатироваться в системах оборотного водоснабжения, в которых охлаждающая вода сбрасывается в реки или водоемы.

Несмотря на все преимущества, в связи со значительной сезонной и суточной неравномерностью потребления теплоносителя, отсутствием в ряде случаев необходимых электрических сетей или попросту потребителей произведенной электроэнергии, экономически рациональные объемы производства электроэнергии за счет избыточного давления существенно сужаются.