Бережное отношение к энергоресурсам что это


Д.т.н. Б.А. Байрашевский, г. Минск, Республика Беларусь

Бережное отношение к энергоресурсам и широкое внедрение прогрессивных технологий тесно связаны с планомерным пересмотром ряда традиционных проектов. Зачастую это требует определенных денежных затрат. При их аргументировании целесообразно использовать методы математического моделирования исследуемых процессов с помощью компьютерной техники, рассматривая их как первоначальные этапы обоснования инвестиционных проектов.

Как правило, паровые котельные с котлами типа ДЕ имеют деаэратор, после которого питательная вода с температурой около 104 °C поступает в котел. Для повышения надежности питательного насоса и снижения удельных расходов топлива «брутто» и «нетто» по котельной в целом предлагается установить теплообменник за деаэратором для подогрева конденсата отработавшего пара, воды после бойлеров и добавочной химочищенной воды с последующим сбросом этих потоков в тот же деаэратор. В результате температура питательной воды на входе в котел снизится до 80 °C со всеми вытекающими последствиями. Экономическая целесообразность такого мероприятия подтверждается результатами исследований, выполненных на специально разработанных программных файлах КДЕ6 и КДЕ7. Ожидаемый экономический эффект – порядка1-2 кг/Гкал в расчете на один котел. Это отвечает политике энергосбережения. Считаю, что к работе над таким проектом следует приступать уже сейчас. На рис. 1 представлена упрощенная схема паровой котельной. Дополнительная каскадная схема питания (КСП)котла [1, 2] и частичная рециркуляция воды по контуру экономайзер – деаэратор позволяют увеличить его тепловую мощность с сохранением того же положительного эффекта. Здесь доминирующая роль отводится процессу частичного вытеснения потоков пара, подаваемых на деаэратор и бойлеры, котловой водой из экономайзера. Такая схема «увязывается» с типовыми котлами, включающими в себя почти весь перечень традиционных поверхностей нагрева: топку, фестон, пароперегреватель, конвективные пучки, водяной экономайзер и воздухоподогреватель с предвключенным калорифером. Очевидно, что программный файл расчета такой универсальной и в то же время упрощенной схемы котла и котельной в целом позволяет следующее.

1. Изучать влияние показателей конструктивных элементов котла на его экономичность (КПД «брутто») и экономичность котельной (КПД «нетто») в целом и, в частности, влияние калорифера, воздухоподогревателя, теплообменника за деаэратором и их сочетания в том или ином порядке.

2. Выявлять и оценивать в процессе эксплуатации отклонения фактических режимов работы котла от проектных, выявлять причины и устранять их.

3. Систематически контролировать (в порядке мониторинга) режим работы котла и ТЭП котельной в целом.

4. На основании результатов испытаний котла вводить соответствующие корректировки в программу его теплового расчета для последующего ее использования при эксплуатации. Предлагаемые программные файлы КДЕ6 и КДЕ7 позволяют проводить названные исследования и рекомендуются для использования в качестве ориентировочных справочных средств как при проектировании котельных, так ив условиях их эксплуатации при усовершенствовании системы контроля за работой оборудования.

Ниже приведем результаты аудита промышленной котельной с помощью программных файлов КДЕ6 и КДЕ7. В ее состав входят два котла типа ДЕ6,514ГМ паропроизводительностью порядка 2-7 т/ч при давлении 0,7-1,4 МПа. Водяной экономайзер чугунный (типаЭБ2142И (ВТИ)), топливо – природный газ. С котельной пар подается на производство, бойлеры отопления и ГВС. Результаты аудита такой котельной, во-первых, открывают дополнительную нишу в процессах топливоиспользования для сугубо познавательных целей. Во-вторых, это равносильно выявлению еще одного фактора экономической безопасности на случай «капризов» экономики. Поскольку котельных такого типа в Беларуси очень много, актуально рассмотреть характерные для них проблемы. Оптимальный уровень температуры питательной воды на входе в котел в значительной мере зависит от вида и состава топлива. Этот оптимум определяют три основных показателя: экологическая безопасность, надежность и экономичность работы котла. Единовременное соблюдение данных критериев – сложная задача как для проектировщиков, так и для эксплуатационников. Целесообразность установки теплообменника на питательной линии паровых котлов отмечалась и ранее [3-5]. Но тогда вопросы энергосбережения не были так актуальны, как сейчас. В силу сложившихся традиций [6] теплообменник за деаэратором устанавливается, как правило, на линии подпитки теплосетей, исходя из низкого температурного уровня обратной воды. Через него в деаэратор подается вода более высокой температуры, что положительно сказывается на качестве деаэрации. Сейчас проблема экономии топлива стала еще более актуальной и рассматривать ее нужно с учетом новых условий. Не вдаваясь в подробности оптимизации такого рода задач, оценим факт снижения температуры питательной воды с позиций энергосбережения. Для водогрейных котлов мероприятия по снижению температуры питательной воды однозначно сказываются на их экономичности. Для паровых котлов – несколько иначе. Если речь идет о котлах высокого давления, например, на паротурбинной электростанции, то здесь доминирующее влияние оказывает эффективность системы регенерации. В этом случае, как правило, выбирать не приходится, и температура питательной воды в котле определяется температурой ее подогрева в ПВД.В случае паровой котельной приходится считаться с двумя прямо противоположными тенденциями, влияющими на оптимальный уровень температуры питательной воды. С одной стороны, чем ниже температура питательной воды на входе в последнюю поверхность нагрева (водяной экономайзер), тем больше температурный напор и тем ниже температура уходящих газов. С другой стороны, при пониженном уровне воды на входе в барабан котла требуются дополнительный расход топлива для обращения воды в пар и усиление контроля за эффектом от защитной «паровой рубашки» в месте соединения подводящей трубы из экономайзера с барабаном котла. Кроме того, пониженный уровень температуры уходящих газов непременно скажется на влиянии пристеночного пограничного слоя дымовой трубы изнутри. При интенсивном охлаждении ее поверхности снаружи и подсосов холодного воздуха это приведет к образованию очагов коррозии. Возможно, по причине многогранной зависимости от ряда факторов температурный уровень питательной воды на входе в котел в ПТЭ не лимитируется, чего нельзя сказать о температуре уходящих газов. При аудите котельной было установлено, что показатели ее работы в ряде случаев противоречат требованиям ПТЭ.

1. Питательная вода на выходе из деаэратора и поступающая в котел имеет температуру порядка 80 °C. Это признак того, что в деаэраторе не выдерживается необходимая температура 100–104 °C. Следовательно, вопреки своему предназначению деаэратор выполняет тривиальные функции теплообменника контактного типа. Попытка поднять в нем температуру до нужного уровня(100–104 °C) приводит к кавитации питательных насосов.

2. В то же время, пониженная температура питательной воды на входе в водяной экономайзер способствует снижению температуры уходящих газов, выбрасываемых в дымовую трубу.

3. Дымовая (металлическая) труба не изолирована. Температура ее поверхности – порядка 70–100 °C, что также является нарушением правил ПТЭ и техники безопасности. В настоящее время объективные причины несоблюдения нормальных режимов работы деаэратора и питательных насосов в котельной не установлены.Негативные последствия этих аномалий приводят к высокому (неконтролируемому) содержанию кислорода в питательной воде, большим теплопотерям из-за отсутствия теплоизоляции дымовой трубы, а также к созданию благоприятных условий для возникновения коррозионно-опасных зон на ее внутренней поверхности в области пограничного слоя, особенно при низких нагрузках бережное отношение к энергоресурсам что это котла. Следует отметить, что ни в одном из последних отчетов по испытаниям котлов факт отсутствия процесса деаэрации воды даже не упоминается. В последнее время в связи с инфляцией и пониженным спросом на выпускаемую продукцию в котельной, как правило, работает один котел. Возникла проблема удерживания нагрузки котла ниже минимального предела, установленного заводом изготовителем. В дальнейшем было бы целесообразно рассмотреть вопрос об установке в котельной паровой турбины малой мощности с выдачей электроэнергии в энергосистему при полной загрузке котлов. С точки зрения энергосбережения на рассматриваемой котельной следует реализовать три основных мероприятия.

Мероприятие 1. Установка теплообменника на линии питательной воды после деаэратора (рис. 1). Имеется в виду, что через второй (обогреваемый) контур теплообменника на деаэратор проходит конденсат отработанного пара. В результате этого мероприятия появится возможность восстановить нормальные функции деаэратора при температуре100–104 °C. За теплообменником температура питательной воды на входе в котел снизится до фактически установленного в настоящее время, т. е. до порядка80 °C. Повысится надежность работы питательного насоса. Благодаря повышенному температурному уровню воды, поступающей в головку деаэратора после теплообменника, снизится расход поступающего в него насыщенного пара. Примерные результаты ожидаемого экономического эффекта от установки теплообменника за деаэратором приведены на рис. 2: без теплообменника – tпв = 104 °C, с теплообменником – tпв = 80 °C. Здесь эффект оценивается одновременно по изменениям показателей и «брутто», и «нетто».

Мероприятие 2. Снижение температуры уходящих газов, как уже отмечалось, повлечет за собой необходимость тепловой изоляции на поверхности дымовой трубы (файлы КДЕ6, КДЕ7).В результате снизится общий уровень теплопотерь котельной. Более благоприятными станут условия для защиты от коррозии пристеночных пограничных слоев на внутренней стенке трубы. Усилится влияние естественной тяги в трубе на суммарный режим загрузки дымососов.

Мероприятие 3. Организация каскадной схемы питания (КСП) водяного экономайзера [1, 2] для повышения теплопроизводительности котла, а также его экономичности за счет рециркуляции котловой воды (рис. 1, 3). В сущности, это частичный или полный отбор воды, нагретой после первой и второй ступеней экономайзера, с возмещением ее по тракту тем же количеством питательной воды после теплообменника в порядке рециркуляции. Все три мероприятия тесно связаны между собой множеством теплотехнических показателей как самого котла, так и дымовой трубы. Они требуют тщательного рассмотрения путем исследования соответствующих моделей их работы на компьютере для выявления оптимального экономического эффекта от внедрения. Здесь сопрягаются явно противоположные тенденции формирования экономического эффекта. Основное преимущество КСП водогрейного котла в сравнении с традиционной схемой питания – возможность удерживать оптимальный температурный уровень воды в водяном экономайзере (в конвективном пучке) с учетом потребностей отопления и горячего водоснабжения. Такая возможность сохраняется и в случае КСП водяного экономайзера в паровом котле. Как показали исследования на моделях КДЕ6 и КДЕ7, дополнительный процесс парообразования в котле существенно снижает эффект КСП от понижения температуры воды в экономайзере. КСП в данном случае приводит лишь к увеличению мощности теплоисточника, уступая мероприятию по энергосбережению. Вместе с тем КСП водяного экономайзера (рис. 1) позволяет создать рециркуляцию котловой воды по контуру экономайзер – деаэратор – экономайзер. Это дает положительный эффект (рис. 3), в результате которого повышается КПД котельной по мере возрастания рециркуляции в диапазонеgр1 = 0–1 (рис. 3). Он возрастает также в случае сброса котловой воды после бойлеров, минуя бак сбора конденсата и деаэратор, сразу на всасывающую линию питательного насоса (рис. 1). В данном случае должна быть уверенность, что обратная котловая вода, циркулирующая по контуру экономайзер – деаэратор – экономайзер, не нуждается в дополнительной деаэрации. Проблема КСП парового котла требует дальнейших исследований. Мероприятие по теплоизоляции трубы позволяет исключить коррозионно-опасные зоны на ее металлической поверхности внутри при любых нагрузках котла. Возможности исследования комплекса «котел – дымовая труба» также предусмотрены в программных файлах КДЕ6 и КДЕ7.Приведенные на рис. 1–3 расчетно-аналитические показатели работы котла и котельной в целом подтверждают экономическую целесообразность установки теплообменника за деаэратором. Вторым серьезным мероприятием по энергосбережению в данной котельной является снижение теплопотерь в окружающую среду через поверхность дымовой трубы. Негативное влияние этого также представлено в результатах примерных расчетов, выполненных с помощью файлов КДЕ6 и КДЕ7. Можно выделить три основных негативных фактора:

• голая неизолированная поверхность трубы диаметром 0,8 м и высотой 28 м приводит к неоправданно большим теплопотерям от 20 до 100 кВт и выше;• при низких нагрузках создаются условия для коррозии металла, поскольку в пристеночном пограничном слое внутри трубы температура стенки оказывается ниже точки росы водяных паров. Снижение температуры питательной воды приводит к развитию очагов коррозии;

• из-за отсутствия теплоизоляции дымовой трубы поток дымовых газов по ее высоте охлаждается примерно на 30–50 °C.

Это способствует снижению естественной тяги в трубе и, следовательно, приводит к неоправданным перерасходам электроэнергии на дымососы. При наличии теплоизоляции трубы охлаждение газов в ней снизится примерно в 5–10 раз, т. е. на 5–10 °C. Данные мероприятия на уровне проектирования следует рассматривать с помощью целевых программных средств, которые позволяют увязать между собой все основные аргументы, определяющие эффективность того или иного режима работы котла и котельной в целом. Одним из инструментов должна быть программа теплового расчета котла и схемы котельной примерно в таком исполнении, как это сделано в файлах КДЕ6 и КДЕ7.Следует ожидать, что по мере проектирования и дальнейшей разработки предложенных мероприятий с одновременным использованием упомянутых программных средств возникнет множество вопросов по слаженной работе проектировщика и программного средства. Последнее играет роль консультационно-справочного пособия в процессе проектирования. На основании анализа результатов расчетов, выполняемых с помощью программных файлов КДЕ6 и КДЕ7, уже сейчас можно говорить об эффективности предложенных мероприятий. Остается только наметить последующие конкретные шаги к их реализации.

Выводы и рекомендации

1. Деаэрация питательной воды в рассматриваемой котельной практически отсутствует, что является нарушением ПТЭ со всеми вытекающими из этого последствиями как административного, так и технологического характера.

2. Подъем температуры воды в деаэраторе до уровня 100-104 C вызывает кавитацию питательных насосов, что говорит о недоработках при реализации существующего проекта котельной. В связи с этим есть некоторые сомнения относительно правильности установки питательных насосов и деаэратора на должной геодезической отметке – как минимум 4-5 м.Можно предположить, что при установке деаэратора была проигнорирована необходимость одновременного монтажа соответствующего водоводяного теплообменника на питательной линии.

3. Явные теплопотери в окружающую среду через неизолированную поверхность дымовой трубы – заметное упущение предприятия.

4. Исследования, выполненные с помощью программных файлов КДЕ6 и КДЕ7, дают основания утверждать, что установка теплообменника за деаэратором повысит рентабельность котельной и окупится за полгода. Дальнейшая организация КСП водяного экономайзера в соответствии со схемой, показанной на рис. 1, также даст экономический эффект (рис. 3).

5. Снижение существующих теплопотерь котельной через поверхность дымовой трубы следует рассматривать как мероприятие, направленное не только на экономию топлива. Это совокупные меры по подавлению очагов коррозии трубы изнутри и снижению электрической нагрузки дымососов за счет повышения эффекта от естественной тяги в трубе.

6. Эффекты от мероприятий по установке теплообменника и теплоизоляции дымовой трубы глубоко взаимосвязаны технологическими процессами производства тепловой энергии в котельной. Реализовывать данные мероприятия нужно планомерно и единовременно либо силами компетентных организаций, либо самим предприятием с консультациями со стороны этих организаций.

Литература

1. Байрашевский Б.А. Водогрейный котел. А. с. № 992940. Госкомитет СССР по делам изобретений и открытий, 12.03.1981 г.

2. Байрашевский Б.А. Эффективность каскадной схемы питания водогрейных котлов // Электрические станции. 1990. № 6.

3. Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок. М.: Изд-во литературы по строительству, 1967.

4. Тепловая схема отопительно-промышленной котельной. Энергетические технологии в СССР и за рубежом: аналитический альбом / Под общ. ред. Ятрова С.Н. М., 1989.

5. Байрашевский Б.А. Исследование режимов работы котла в составе котельной методом математического моделирования // Энергия и менеджмент. 2000. № 3.

6. Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Берзинш Э.Я. Производственные и отопительные котельные. – М.: Энергия, 1974.

7. Байрашевский Б.А. Аудит паровой котельной подводные камни // Энергетика и ТЭК. 2012. № 2.


Источник: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2662



Рекомендуем посмотреть ещё:


Закрыть ... [X]

Bigpower News - издание об электроэнергетике: новости Цвета одежды рыжим девушкам


Бережное отношение к энергоресурсам что это Главная страница Ловозерье
Бережное отношение к энергоресурсам что это
Бережное отношение к энергоресурсам что это NORTHSKULL - БРАСЛЕТ ИЗ КОЖАТУНИ - Браслеты
Бережное отношение к энергоресурсам что это Аппарат для чистки лица в домашних условиях
Бережное отношение к энергоресурсам что это Белорусская одежда Lakbi из коллекции - Модная Лавка
Бережное отношение к энергоресурсам что это Восстановление разрушенного зуба (штифты и коронки) на
Бережное отношение к энергоресурсам что это Вросший ноготь на ноге: лечение в домашних
Бережное отношение к энергоресурсам что это Делам свадебные плакаты своими руками: творим с
Депульпированный зуб - Стоматология - бесплатная Жирная кожа головы: решаем проблему Значение татуировки волка Интернет-магазин белорусской одежды. Купить Каталог Etam Лазерная коррекция зрения: за и против на основе личного Одежда скрывающая полноту. Как скрыть полноту одеждой фото

Дата: 06.09.2017, 02:30 / Просмотров: 53283