Промышленное теплоснабжение

В то же время, основными потерями энергоресурсов на промышленных предприятиях и ЖКК являются тепловые. Это связано  с низкой степенью преобразования тепловой энергии в технологических процессах, несовершенством теплотехнологического  оборудования, нерациональными тепловыми  схемами теплотехнологических систем, слабым использованием избыточных внутренних энергоресурсов технологий во внешних  системах. К примеру, в таком энергоёмком  производстве как производство минеральных  удобрений средний коэффициент  полезного использования энергоносителей (КПИ) составляет 2÷3% .

Только при определенной взаимосвязи теплоэнергетических  и теплотехнологических систем предприятия  возможно решение вопросов комплексного использования ТЭР. Алгоритм создания совершенных энерготехнологических  комплексов предприятий в общем  виде следующий [1]:

1. Анализ структур технологических  систем, объединяющихся в единую  энергетическую систему.

2. Анализ необходимых (регламентированных) тепловых и температурных режимов  ведения процессов в технологиях  с целью их интенсификации.

3. Установление минимально  требуемых энергоресурсов для  проведения процессов.

4. Определение количества  и качества энергоресурсов, выделяющихся  в технологиях.

5. Технико-экономический  анализ эффективности использования  в самой технологии энергоресурсов, выделяющихся в технологических  процессах (регенерация энергоресурсов).

6. Определение необходимого  дополнительного количества энергоресурсов  соответствующего качества на  единицу продукции.

7. Анализ потребностей  предприятия в энергоресурсах  для теплоэнергетических систем, включая системы обеспечения  жизнедеятельности.

8. Синтез теплотехнологических  систем каждой технологии на  основе разработанных тепловых  схем с эффективным регенеративным  и внешним использованием энергоресурсов, выделяющихся в технологических  процессах.

9. Технико-экономический  анализ выбора дополнительных  источников энергии, обусловленный  недостатком отдельных её видов  и потенциала.

10. Разработка теплоэнергетических  систем на основе эффективного  использования избыточных энергоресурсов  технологий.

11. Многокритериальная оптимизация  энерготехнологического комплекса  предприятия с учетом всех  ограничений.

12. Разработка высокоэффективного  оборудования, позволяющего реализовать  разработанные системы.

13. Исследование надёжности  и управляемости отдельных систем  и комплекса в целом.

При реализации этого алгоритма  на предприятиях приходится производить  множество итераций. Такой комплексный  подход позволяет решать проблемы рационального  использования ТЭР в III и IV-ПТК  с получением соответствующих результатов, которые можно проиллюстрировать  на примере разработанного энерготехнологического комплекса АО «Воскресенские минудобрения» (1987-92 г.г.). Суммарное энергопотребление  и ВЭР составляли 15 301 180 ГДж/год. Проведённые работы по интенсификации технологических процессов, разработке новых теплотехнологических систем и соответствующего оборудования производств: азотной кислоты (120 тыс.т. 100%HNO₃/год), экстракционной фосфорной кислоты (110 тыс.т. 100% Р₂0₅/год), серной кислоты (1515 т.100% H₂S0₄/сутки), аммофоса (276 тыс. т. 51% Р₂0₅/год) с рациональным объединением в единый энерготехнологический комплекс предприятия позволяют: сократить потребление топлива (на выработку теплоты и прямое использование в технологиях) в 3,4 раза, сократить потребление электроэнергии в 1,3 раза. [1].

Использование вышеуказанного алгоритма создания рациональных энерготехнологических  комплексов предприятий даёт аналогичные  результаты и для нефтехимической  промышленности [6].

Для подготовки специалистов, способных решать вышеуказанные  проблемы, в 1953 г. в Московском энергетическом институте был создан факультет  промышленной теплоэнергетики (ПТЭФ), который включал в себя пять кафедр: промышленных теплоэнергетических  систем (ПТС), тепломассообменных процессов  и установок (ТМПУ), энергетики высокотемпературной тсплотехнологии (ЭВТ), химии и электрохимической энергетики (ХиЭЭ), экономики и организации производства (ЭКО). На факультете десятилетиями целенаправленно корректировались научные направления каждого подразделения для радикального, комплексного решения проблемы крупномасштабного энергосбережения, что существенно сказалось и на содержании учебного процесса [7].

С 2000 года эта структура  кафедр работает в рамках ИПЭЭф –  Института проблем энергетической эффективности.

Хорошо известно, что элементами научных основ подготовки и переподготовки специалистов являются [8]:

1. Учебные планы и программы,  особенно профессиональных дисциплин,  основывающиеся на современных  научных достижениях в этой  области с постоянным их совершенствованием;

2. Учебная база, соответствующая  современным научным и практическим  достижениям в рассматриваемой  области и позволяющая проводить  исследовательские работы на  хорошем научном уровне;

3. Учебно-методические разработки, обеспечивающие реализацию исследовательских  навыков у студентов.

В 1996 году между Муниципальным  городским предприятием «Мосгортепло»  и МЭИ (ТУ) был заключен Договор  о сотрудничестве, предусматривающий:

- Целевую подготовку, повышение  квалификации и профессиональную  переподготовку специалистов для  МГП «Мосгортепло»;

- Проведение совместных  научно-исследовательских, опытно-конструкторских  и внедренческих работ.

Для более глубокой целевой  подготовки специалистов при финансовой поддержке ГУП «Мосгортепло»  были проведены научно-исследовательские  работы по дополнительным разделам профессиональной подготовки, которые целесообразно  было включить в учебные программы  отдельных дисциплин [8]:

1. Общая структура теплоснабжения  городов, районов, поселков и  других теплопотребляющих абонентов.  Их характеристики, проблемы теплоснабжения  и теплоиспользования в системах  отопления, вентиляции, кондиционирования  воздуха, хозяйственно-питьевого  водоснабжения;

2. Анализ современных российских  и зарубежных разработок по  снижению удельных энергозатрат  на теплоту, воду и электроэнергию  в системах теплоснабжения и  теплоиспользования;

3. Тепловые пункты: анализ  теплотехнологических систем, систем  регулирования отпуска теплоты,  основные пути повышения точности  и надежности регулирования. Их  расчет и проектирование;

4. Тепловые трубы, тепловые  насосы. Теория, практика и перспективы  использования в системах теплоснабжения;

5. Характеристики источников  теплоты, электроэнергии и воды, используемых в системах централизованного  и децентрализованного теплоснабжения. Их схемы, оборудование. Перспективы  использования новых источников  энергообеспечения в системах  теплоснабжения. Технико-экономическое  обоснование перевода котельных  в мини ТЭЦ в сочетании с  ТНУ, ДВС, ГТУ, ПГУ и т.д.

6. Характеристики и состояние  магистральных и межквартальных  тепловых сетей. Конструкции,  материалы. Основные причины и  статистические показатели аварийности  сетей. Современные и перспективные  конструктивные и изоляционные  материалы, а также строительные  конструкции прокладок тепловых  сетей.

7. Контроль и диагностика  тепловых сетей и их отдельных  элементов. Способы защиты теплопроводов  от внутренней и наружной коррозии. Программы и организация испытаний,  наладки и ремонтов тепловых  сетей.

8. Энергоаудит тепловых  сетей.

9. Автоматизация тепловых  пунктов. Принципы регулирования  отопительно-вентиляционной нагрузки, горячего и хозяйственно-питьевого  водоснабжения. Приборы учета,  контроля и авторегулирования.  Частотное регулирование электроприводов.

10. Диспетчеризация тепловых  пунктов. Принципы диспетчеризации,  оборудование для ее проведения.

11. Компьютерные технологии  эксплуатации и диагностики систем  теплоснабжения.

12. Организация управления  системами теплоснабжения. Административное  право и его использование  в процессах управления системами  теплоснабжения. Экономические методы  управления. Технико-экономическое  обоснование объемов и сроков  модернизации систем теплоснабжения, проведения ремонтов и реконструкций.

С 1997 года по направлению MГП «Мосгортепло» стали обучаться  студенты на договорной основе.

Для целенаправленной подготовки и переподготовки специалистов для  предприятий в ИПЭЭф в 2001 году создан и успешно работает центр  подготовки и переподготовки специалистов (ЦПП) «Энергоэффективность».

После образования ОАО  «Московская объединенная энергетическая компания» (МОЭК) учебные планы в  ЦПП «Энергоэффективность» были скорректированы с учетом того, что  в состав ОАО «МОЭК» вошла и  теплогенерирующая организация  ГУП «Мостеплоэнерго». Дополнительно  к дисциплине «Теплофикация и  тепловые сети» были включены такие  дисциплины, как «Котельные установки» и «Когенерационные системы теплохладоснабжения». Были разработаны учебные планы  и скорректированы программы  дисциплин повышения квалификации (162 часа) и профессиональной переподготовки (630 часов). Дисциплина «Энергосбережение  в теплотехнологических системах»  входит в оба учебных плана.

За последние девять лет  в этом центре прошли и проходят в настоящее время повышение квалификации и профессиональную переподготовку более 800 специалистов ГУП «Мосгортепло», ОАО «МОЭК» и других организаций. В настоящее время ЦПП «Энергоэффективность» является^: базовым для ОАО «МОЭК» по повышению квалификации и профессиональной переподготовки специалистов.

В специалистах по промышленной теплоэнергетике нуждаются практически  все отрасли промышленности и  ЖКХ. Поэтому подготовка специалистов должна обеспечивать широкий кругозор и умение решать проблемы рационального использования энергоносителей и энергосбережения в различных отраслях промышленности и ЖКХ. Поэтому ЦПП «Энергоэффективность» проводил и проводит в настоящее время работу по повышению квалификации и профессиональной переподготовке специалистов различных предприятий. В план обучения по программе профессиональной переподготовки специалистов в объеме 630 академических часов входят 17 основных дисциплин.

Учебные программы практически  всех дисциплин основываются на результатах  лучших научных работ по каждому  направлению, которые постоянно  совершенствуются.

Учебно-экспериментальной  базой для слушателей ЦПП «Энергоэффективность», к примеру, по дисциплине «Тепловые  пункты и диспетчеризация» является современный центральный тепловой пункт (ЦТП) в учебно-техническом центре, который создан ГУП «Мосгортепло». Там же слушатели знакомятся с технологией изготовления пластинчатых теплообменников, со сборкой блочных тепловых пунктов и их наладкой.

В настоящее время в  МЭИ (ТУ) создан и в прошлом году запущен современный учебно-экспериментальный  ЦТП, который обеспечивает теплотой системы отопления и горячего водоснабжения пять абонентов. ЦТП  занимает площадь более 200 м², что позволяет проводить учебно-исследовательские работы группе студентов до 30 человек одновременно. В нем студенты смогут выполнять более 20 различных учебно-исследовательских работ, связанных с рациональным использованием энергоносителей и решением вопросов энергосбережения.

Данные по работе ЦТП возможно получать не только непосредственно  на месте проведения работы, но и  на заинтересованных в этой работе кафедрах по электронной связи с  ЦТП, а также по Интернету.

На ЦТП планируется  также проводить исследования теплофизических  свойств различных теплоизоляционных  материалов в зависимости от термовлажностных условий. Для этих целей предусмотрен трубопровод, подсоединенный параллельно  обратному трубопроводу сетевой  воды (в байпас).

Основное оборудование: пластинчатые разборные теплообменники фирмы SWEP TRANTER, насосы фирмы GRUNDFOS, расширительный бак фирмы REFLEX, запорная и регулирующая арматура стальная фланцевая (шаровая), средства автоматизации, регулирующие клапаны фирмы DANFOSS, HONEYWELL, MOELLER.

Безусловно, для подготовки современных специалистов, способных  решать сложнейшие проблемы по производству, распределению, транспорту и использованию  энергоносителей с высоким энергосберегающим  эффектом, ВУЗам необходимы высококвалифицированные  кадры профессорско-преподавательского состава.