IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Повышение технического уровня систем теплоснабжения является стратегической задачей развития современной энергетики в России. Достигнуть её можно путём эффективного использования энергосберегающего оборудования. Применение высокоэффективных технологий приводит к немедленному сокращению потерь теплоты и расхода топлива.

Главным показателем энергетической эффективности котельной является КПД, который учитывает потери топлива и теплоты при производстве и отпуске, а также затраты электроэнергии на привод механизмов. Достигнуть более высоких значений данного показателя возможно благодаря энергосберегающим мероприятиям.

Важной частью правильной работы котельной является соблюдение водо-химического режима тепловых сетей. Коррозия трубопроводов приводит к ухудшению процессов теплообмена и дополнительному расходу энергии. Загрязнение сетевой воды отложениями и продуктами коррозии влечёт за собой колоссальный рост энергозатрат на транспортировку тепла.

Сократить количество солевых отложений в котлах и трубопроводах можно путём добавления в воду реагентов, содержащих фосфонаты и акрилаты. Удаление продуктов коррозии производится путём продувки. Это не только улучшит теплосъём и теплопередачу, но и снизит эксплуатационные затраты на объект без потерь качества тепловых сетей.

Снижение расхода электроэнергии на 25-30% обеспечивает использование частотных приводов и устройств плавного пуска. Преобразователь частоты вентиляторов и дымососов полностью устраняет токовые перегрузки двигателя, а также исключает проскальзывание ремней. Благодаря установке частотного привода ликвидируется необходимость перезапуска технологического процесса при кратковременном отключении питания. В таком случае производится повторное безударное включение на вращающийся двигатель. Устройство плавного пуска является регулятором напряжения, который обеспечивает плавный пуск и остановку двигателей, что значительно снижает пусковые токи и ограничивает провалы напряжения в сети. Помимо сохранения электрической энергии данное решение актуально за счёт продления срока эксплуатации двигателя на 15%.

При использовании природного газа в качестве основного топлива добиться значительной экономии энергии можно за счёт использования конденсационных теплообменников. В теплоутилизаторах, представляющих собой калориферную установку, теплоносителем является не вода, а уходящие газы. От газов теплота переходит к воде, идущей на горячее водоснабжение. Вода, проходя по оребренным трубкам, получает некоторую часть теплоты от продуктов сгорания. Это помогает сократить расход топлива, необходимый для приготовления греющей воды в теплообменнике.

Рассмотрим работу системы с конденсационным теплообменником на примере схемы:

Система глубокой утилизации тепла продуктов сгорания котлов

Основные элементы схемы: 1-станционный котёл; 2-паровая турбина; 3-генератор; 4,5,6-отборы пара на регенеративный подогрев конденсата, питательной и сетевой воды; 7-узел глубокого охлаждения, конденсации и утилизации тепла, конденсационный теплообменник, КТ; 8-каплеуловитель; 9-газоход; 10-поддон и резервуар для слива, сбора и отвода конденсата продуктов сгорания; 11-РОУ; 12-бойлерная; 13-конденсатор; 14-конденсатный насос; 15-деаэратор; 16-питательный насос; 17-подогреватель конденсата высокого давления, ПВД; 18- подогреватель конденсата низкого давления, ПНД; 19- дренажный насос; 20- бойлерный насос; 21-сборный бак конденсата; 22-коллектор конденсата.

Конденсат пара из конденсатосборника насосом 14 подается в сборный бак 21, а оттуда в распределительный коллектор 22. С помощью системы автоматического регулирования конденсат делится на два потока: первый подаётся в узел глубокой утилизации, а второй – на подогреватель низкого давления (ПНД) 18, а после в деаэратор 15. Глубокая утилизация обеспечивается с помощью конденсата пара из конденсатора турбины. Продукты сгорания охлаждаются до требуемой температуры (40 ⁰С).

Нагретый конденсат пара из конденсационного теплообменника 7 подается через ПНД 18 (или минуя его) в деаэратор 15. Полученный в конденсационном теплообменнике 7 конденсат продуктов сгорания сливается в поддон и резервуар 10. Затем он подается в бак загрязненного конденсата 23 и перекачивается дренажным насосом 24 в бак запаса конденсата 25, из которого конденсатным насосом 26 через регулятор расхода подается на участок очистки конденсата продуктов сгорания (на схеме не показан), где в дальнейшем подвергается обработке. Очищенный конденсат продуктов сгорания подают в ПНД 18 и далее в деаэратор 15 (либо сразу в деаэратор). Из деаэратора 15 поток чистого конденсата подают питательным насосом 16 в подогреватель высокого давления 17, а из него в котел 1.

Конденсационный теплообменник устанавливают в камере 35 на стыке котла 27 с газоходом. Тепловую нагрузку конденсационного теплообменника регулируют байпасированием, т.е. отводом части горячих газов помимо конденсационного теплообменника через байпасный канал 37 дроссель-клапаном (шибером) 36.

В итоге, применение таких теплоутилизационных агрегатов, как конденсационные теплообменники, позволяет приготовить воду для систем отопления без затрат топлива, т.е. рационально использовать топливно-энергетические ресурсы котельной. За счёт теплоты дымовых газов в котельных установках можно добиться экономии природного газа около 6%. Более того, данные теплообменники имеют компактные габариты и малое аэродинамическое сопротивление.

Данное решение является достаточно эффективным в котельных установках. Оно не только позволяет сократить расход газа, используя теплоту продуктов сгорания, что приводит к экономии затрат на собственные нужды котельной, но также имеет экологическое значение. За счёт охлаждения выходящих газов уменьшается тепловое загрязнение окружающей среды.

Экономии топлива можно также достичь путём установки погодозависимой системы регулирования. Такая система управляет выработкой и отпуском тепловой энергии. Она позволяет регулировать автоматически температуру теплоносителя в разных контурах в зависимости от внешних факторов и погодных условий. В состав системы регулирования входят датчик контроля наружной температуры, который устанавливают с северной стороны снаружи объекта, и контроллер. В контроллере устанавливается температурная кривая, отражающая зависимость изменения температуры наружного воздуха и температуры теплоносителя. По выстроенной кривой автоматически определяются условия для создания теплового комфорта в помещениях. Как правило, для большей точности устанавливают датчики и внутри помещений.

Помимо обеспечения теплового комфорта в отапливаемых объектах, котельные, использующие погодозависимые системы регулирования, экономят до 15% топлива в сравнении с котельными, где данное решение не применяется.

Перечисленные мероприятия не только решают столь актуальную в наши дни проблему энергосбережения. Их применение также ведёт к экономии затрат на обслуживание котельных установок, продлению срока эксплуатации оборудования и снижению вредоносного воздействия на экологию окружающей среды.

Список литературы:

1. СП 89.13330.2012 Актуализированная редакция СНиП II-35-76 "Котельные установки".

2. Великанов В.П., Кожухов С.В. Автоматическое регулирование систем отопления жилых зданий. Серия: Жилищное хозяйство, М., 1985.

3. Фаликов В.С., Витальев В.П. Автоматизация тепловых пунктов // М.; Энергоатомиздат, 1989.

4. Шадек Е., Маршак Б., Крыкин И., Горшков В. Конденсационный теплообменник-утилизатор – модернизация котельных установок // Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ. 2014. № 3 (24).

5. Кудинов А. Энергосбережение в теплогенерирующих установках. М. : Машиностроение, 2012.

Код для цитирования: Скопировать