Decentralizált távhőellátó hálózatok tervezési és üzemeltetési kérdései Forrai György EN-BLOCK Kft. Tervező Zanatyné Uitz Zsuzsanna Kaposvári Vagyonkezelő Zrt. 23.Távhő Vándorgyűlés Pécs, 2010.09.13-14.
Közelítsünk távolról
Kaposvári távhőellátás HF3-1 HF3-2 HF1 ;HF2 HF 4
Jelenlegi adatok Saját beépített teljesítmény: 65 MW hő 1,4 MW villamos Kapcsoltan termelt vásárolt: 5 MW hő Fűtött lakásszám: 6856 db 896 365 légm 3 Fűtött egyéb 165 163 légm 3 összesen: 1 061 528 légm 3 Hőtermelők száma: 1 A primer távvezeték hossza: 15 km
A termelt hő szerkezete
A fűtési hőmennyiség értékesítésének alakulása
A fűtési fajlagos hőfelhasználás változása
Fogyasztói bővítés 1. Lakossági fogyasztók 2. Közintézmények (meglévő, és új) - Önkormányzati fogyasztók (iskolák, óvodák) - Egyéb fogyasztók (oktatási, hatósági, egészségügyi, kereskedelmi létesítmények) 3. Ipar, mezőgazdaság
Primerenergia diverzifikálása - Megújuló energia (HF3 bióerőműtől vásárolt hő, 17 MW, lásd tervezés) - Hőszivattyúzás (Távlati elvi lehetőség, decentralizált) - Decentralizált hőforrások (Távlati elvi lehetőség, decentralizált, megújuló, hulladék, geotermikus, napkollektoros, stb.)
Szolgáltatás bővítés - 1995-től vízellátás (kút a fűtőmű területén ~3000 lakás) - Távlatilag: távhűtés (hőbázisú- abszorpciós és adszorpciós technológiák) - Távlati elvi lehetőség: hőszivattyúzás (hő és villamos bázisú)
Kaposvár- részletes távlati hálózati séma
Kaposvár- egyszerűsített távlati hálózati séma
Hogyan tervezzünk? 1. Ki terveztessen: a Hőszolgáltató, vagy a Kivitelező, vagy a külső partner? 2. Mi a különbség a megrendelői, és a tervezői szemléletek között? 3. Mi az, amit a Megrendelő kell, hogy megadjon, és mi az, amit a Tervező ajánlhat? 4. Miről szóljon a terv? 5. Milyen legyen a kapcsolatuk harmadik fél felé?
Műszaki kérdések 1. Szétválasztott, vagy egyesített hálózat? (A megújuló energia csak egyesített hálózatokban hasznosítható!) 2. Hőmérsékletszintek egyeztetése: (Meghatározott mértékű hőmérsékletkülönbség engedélyezhető) 3. Nyomásszintek egyeztetése: - Kiterjedés, domborzat és épületmagasság (A kaposvári tervezett távhő rendszer 3 km kiterjedésű, 30 m szintmagassággal, középmagas épületekkel) - Felforrás, leürülés elleni védelem (A kaposvári távfűtő rendszer tervezési hőmérséklete 125 oc, jelenlegi üzemi hőmérséklete 110 oc, PN16, PÜ10 bar) - Feltöltés, ürítés, vízminőség (A direkt kapcsolású fogyasztók feltöltése, és leürülés elleni védelme)
Folytatás - Nyomástartás, határok, biztonsági szelepek. (A nyomás és szintmagasság különbség miatt a HF-3 hőforrás és a meglévő hálózat hőcserélős kapcsolású kell, hogy legyen. A biztonsági szelepek a fűtőművel összehangolandók.) - Keringetési nyomás (Kaposvár nagy része direkt kapcsolású! A decentralizált hőforrások nyomásgörbéjének egyesített hálózatban közös kiegyenlítődési zónája van, s így azok egymás függvényei. Mindegyik hőforrás szivattyújának a kritikus szakasz -a bővítményi ág- ráeső ellenállását kell teljesítenie) - Szivattyú nyomás (A magasabban fekvő új hőforrások HF3-1; HF3-2 szivattyúi kisebb nyomásúak lehetnek) - Havária, hidraulikus ütés, és felforrás elleni védelem (szivattyú indítás, túláram védelem)
Üzemviteli kérdések - Előnykapcsolások Kaposváron a bővítés után többféle hőtermelő kapcsolási sorrendjét, előnykapcsolását kell megoldani: - Bázis technológiai hőfejlesztők (pld. termikus gáztalanítás, földgáz, 0,12 MW) - Saját gázmotoros kapacitás (2,1 MW) - Külső gázmotoros kapacitás (5,2 MW) - Távlati, tervezett megújuló (17 MW átadott) - Egyéb távlati megujuló, hulladék stb, hőforrás, belépésük szerint - Tartalék gázkazán kapacitás (60 MW, földgáz) A rendszert úgy kell kialakítani, hogy a legkedvezőbb hőforrások által termelt hő hasznosítható legyen. Adódhat azonban a gázkazánház teljes csúcsidejű kihasználtságának szükségessége is. - Rákapcsolódások, és hirtelen leállások kezelése - Elszámolások
Fűtőműből kiadott hő tartamdiagram változása MW 40,00 35,00 30,00 2004 (3,91) 2005 (3,06) 2006 (3,83) 2007 (5,38) 2008 (5,73) 2009 (4,98) 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 1 51 100 149 199 249 299 349
Hőigényarány- tartamdiagramok
Hőigényarány- tartamdiagram típusok
A hőigény napi lefutási görbéje
Hálózati nyomásdiagram bővítésnél
Hurkolt hálózat, méretezési program (Demo)
Hurkolt hálózat méretező Többszörösen hurkolt távfűtési hálózatok hidraulikai méretezése és hőveszteség számítása, több betáplálási ponttal, és korlátlan számú fogyasztókkal, és szakaszokkal. A betáplálási és fogyasztási pontokon megadott hőmennyiségek alapján (hurkok esetén iterációval) meghatározza az egyes ágak terhelését, az egyes szakaszok nyomásesését és a hálózat nyomáseloszlását. Nem csak az üzemszerű állapotok méretezhetők, hanem könnyen ellenőrizhető, hogy miként alakulnak a viszonyok egyes szakaszok kiesése esetén, vagy miként növelhető a hálózat biztonsága újabb hurkok kialakításával. Hálózatbővítéskor több változat végigszámolható.
Hidraulikai méretezés összesítő
Háromponti betáplálás
Háromponti betáplálás vizsgálata
Hőegyenleg- tartamdiagram
Hőegyenleg- tartamdiagramm
Hőegyenleg- tartamdiagramm
A decentralizált távfűtés előnyei - Hasznos, a távfűtési díjakat mérsékelő hőtermelői kooperációk építhetők ki külső felekkel, kis és nagy egységteljesítménnyel, amelyek csökkentik a fajlagos primer energia felhasználást, és környezet szennyeződést - A hőforrások primer energia ellátottsága sokfélébb, biztonságosabb, és olcsóbb. - A vezetékhálózat kisebb dimenziójú, könnyebben fektethető, kisebb nyomású, és kevesebb energiát fogyaszt.
Ajánlott teendők Hőszolgáltatónál: - Decentralizált hőforrású, kiterjedt, egyesített körvezetékes hálózatok létrehozása, és azok koordinált működtetése - Kis és nagy egységteljesítményű hőforrások (hőszivattyúk) létesítése közvetlenül a fogyasztóknál Külső partnernél: - Hőtároló kapacitás biztosítása Fogyasztónál: - Kishőmérsékletű, méret fogyasztói hálózatok létesítése
Köszönjük a figyelmet!