Энергосбережение в энергетике и теплотехнология
Перевод паровых котлов на водогрейный режим
Перевод паровых котлов на водогрейный режим имеет как недостатки, так и преимущества.
При переводе всех котлов паровой котельной на водогрейный режим необходима установка вакуумного деаэратора вместо атмосферного, надежность работы которого в условиях разбалансировки тепловой сети крайне низка. При низкой температуре обратной сетевой воды и отсутствующих насосах рециркуляции, как правило, не удается подогреть воду перед вакуумным деаэратором до требуемой температуры.
При переводе котла на водогрейный режим уменьшается температура воды на вводе в котел со 105 до 70 ºС, а также увеличивается температурный напор, поскольку средняя температура теплоносителя снижается от температуры насыщения при давлении в котле (
194 ºС) до средней температуры воды в водогрейном котле (
100 ºС). Обе эти причины приводят к снижению температуры уходящих газов и, как следствие, к некоторому повышению КПД котла.
10. Оптимизация работы насосного и тягодутьевого оборудования
В целях обеспечения надежности, как правило, тягодутьевое оборудование устанавливается с большим запасом мощности. Это приводит к тому, что дымососы и вентиляторы работают далеко от области максимальных значений КПД. Достаточно простым и малозатратным мероприятием является замена существующего двигателя на электродвигатель с меньшим числом оборотов.
Наибольшие затраты электроэнергии в котельных приходятся на привод сетевых насосов. При этом следует выделить следующие особенности: должна быть тщательно проанализирована гидравлика сети, в которой не должно быть участков, где скорость воды много больше 1 м/с; при качественном регулировании тепловой нагрузки сеть должна быть шайбирована, чтобы исключить перераспределение нагрузок между потребителями; характеристики насосов должны быть согласованы с характеристикой тепловой сети. И, наконец, должна быть предусмотрена возможность работы с пониженным расходом воды в летний период, для чего обычно устанавливают дополнительные насосы.
Тепловые потери трубопроводов
Качество изоляции трубопроводов особенно в небольших населенных пунктах не соответствует нормам. Достаточно часто встречаются протяженные участки плохо изолированных либо совсем неизолированных трубопроводов. Удельные (с единицы погонного метра) теплопотери от неизолированных труб, обусловленные конвекцией и излучением составят ql, Вт/м:
, (195)
где a л и a к – коэффициенты теплоотдачи за счет излучения и конвекции; tт и tв – температуры теплоносителя и наружного воздуха; d – наружный диаметр трубы. Коэффициент теплоотдачи за счет излучения принимается в соответствии со СНИП равным 5 Вт/(м2 × К). Точно рассчитать коэффициент теплоотдачи конвекцией достаточно сложно, поскольку его величина существенно зависит от погодных условий. При отсутствии ветра коэффициент теплоотдачи может быть рассчитан по формулам для естественной конвекции [18] a к, Вт/(м2 × К):
, (196)
где Gr=gβ·(tт-tв)d3/v2 – число Грасгофа; коэффициент объемного расширения для идеальных газов рассчитывается как β=1/Tв (при температуре воздуха); g – ускорение свободного падения, Pr=v/a – число Прандтля, коэффициент кинематической вязкости и коэффициент теплопроводности рассчитывают при температуре средней между температурой поверхности и воздуха.
При наличии заметного ветра следует пользоваться выражениями для вынужденной конвекции [18]
(197)
На рис. 78 приведены данные расчета удельных тепловых потерь (при естественной конвекции) неизолированных стальных труб при температурах теплоносителя 130 и 90 °С и средней температуре воздуха за отопительный период (-6,8 °С). При диаметре трубы в 300 мм и температуре теплоносителя 130 ºС с 1 км трубопровода теряется 1,5 МВт тепловой мощности.
Рис. 78. Удельные тепловые потери от неизолированного трубопровода:
Энергосбережение в компрессорном хозяйстве Большой расход сжатого воздуха на промышленных предприятиях связан с его рациональным использованием и различного рода утечками.
Из выражения следует, что массовый расход идеального газа при истечении зависит от площади выходного сечения, свойств и начальных параметров газа и степени его расширения 
. При 
расход, естественно, равен нулю (
).
Даже при избыточном давлении воздуха в 1 атм достигается критическая скорость истечения (рис. 79), которая в дальнейшем при увеличении давления воздуха в воздуховоде не изменяется.
Удельный тепловой поток при однокамерном остеклении можно рассчитать по выражению 
Вт/(м2 × К), (209)
где 
— коэффициент теплоотдачи от поверхности стекла к воздушной прослойке, являющийся суммой конвективного и лучистого коэффициентов теплообмена.
Светлые системы ИКО. Все светлые ИК- излучатели основаны на принципе поверхностного горения (рис. 82).
Внутри воздуховодов рециркулирует горячий воздух с температурой 200-400 ° С, нагревая стенки воздуховода.
ПЕРЕВОД ПАРОВОГО КОТЛА В ВОДОГРЕЙНЫЙ РЕЖИМ
Зачастую, когда у котлов уже закончился расчетный срок службы, а потребителям не нужна высокая температура теплоносителя, паровые котлы переводятся на водогрейный режим с максимальной температурой подогрева воды 115°С. Это дает возможность сделать котлы более безопасными, а кроме того, существенно упростить работу котельных. В ряде случаев достигается и заметное повышение экономичности котлов из-за снижения в них температуры теплоносителя. После перевода паровых котлов на водогрейный режим по современным схемам (как правило, с частичным использованием естественной циркуляции) они могут эффективно эксплуатироваться еще длительное время.
При необходимости работы тепловых сетей по графику 130–70°С или выше и если котлы относительно новые, можно выполнить перевод паровых котлов на водогрейный режим работы с расчетной температурой воды до 130°С или до 150°С. Это решение наиболее целесообразно при значительном потреблении тепла на вентиляцию. В таком случае эксплуатация котельных также значительно упрощается. Старые котлы можно эксплуатировать в водогрейном режиме по графику 130–70°С, но со срезкой на 115°С. Достаточное качество теплоносителя при этом можно обеспечить в течение практически всего отопительного сезона, за исключением самых холодных дней, когда уровень отопления и вентиляции будет несколько ниже расчетного [1].
На водогрейный режим можно перевести практически любой промышленный паровой котел. Есть примеры такой работы с котлами типа ШБ (в том числе экранированными), Е-1/9 (двухбарабанными и вертикальными), ДКВР и ДЕ всех типоразмеров
Достоинства перевода котла в водогрейный режим
Недостатки перевода котла в водогрейный режим
1. существенное снижение себестоимости полученного тепла (на 15-18%);
2. продление срока службы отопительного оборудования;
3. улучшится работа составляющих общей конструкции труб и систем;
4. повышение фактического КПД паровых котлов
1. необходимость установки дополнительного качественного фильтра, так как циркулирующая в сети вода не отличается высокой степенью очистки, котёл будет часто засоряться, что в итоге может привести к поломке оборудования;
2. последствия установки переменного режима работы – более низкий показатель стабильности функционирования и высокое гидравлическое сопротивление;
3. Минус прямоточной схемы переведения котла в водогрейный режим – необходимость располагать поверхности нагрева секциями, даже если котёл моноблочный, и повышенное гидравлическое сопротивление.
Существенному повышению фактических КПД паровых котлов типа ДКВр, ДЕ способствует их перевод в водогрейный режим. По условиям надежности работы в котлах, проработавших 20 и более лет, снижается рабочее давление до О‚6+08 МПа, а реально при эксплуатации на многих котлах поддерживается давление 1-2 атм. Работа паровых котлов на таких низких давлениях отрицательно сказывается на устойчивости циркуляции, из-за снижения температуры насыщения и увеличения доли парообразования в экранных трубах наблюдается интенсивное накипеобразование и увеличивается вероятность пережога труб. Кроме того, при работе котла на давлении от 1 до 3 атм из-за низкой температуры насыщения необходимо отключать чугунный водяной экономайзер, т. к. там может наблюдаться парообразование, что недопустимо. Эти и другие особенности приводят к тому, что КПД этих паровых коров не превышает 80-82 %, а в некоторых случаях, когда трубы сильно загрязнены, КПД котла уменьшается до 70-75%.
Переведенные в водогрейный режим паровые котлы в эксплуатации не уступают специализированным водогрейным, а по ряду показателей и возможностям превосходят их, например, в части:
· доступности для внутреннего осмотра, контроля, ремонта, улавливания шлама и очистки, благо даря наличию барабанов;
· возможности более гибкого регулирования теплопроизводительности (качественного по температуре сетевой веды и количественного перерасходу в допустимых пределах);
· универсальности конструкции по отношению к выбору теплоносителя, что в основном относится к моноблочным котлам, которые допускают роботу как в паровом, так и водогрейном режимах;
· улучшения работы отдельных элементов конструкции, например, труб рециркуляции и обогреваемых опускных трубных пучков, для которых исчезает опасность захвата и сноса пора, в связи с чем открываются возможности для большей форсировки;
· повышения КПД котлоагрегатов с переводом в водогрейный режим от 1,5 до 10-12 %.
· прямоточной в части теплонапряженных экранов с верхними и нижними коллекторами при условии направления движения снизу вверх, также в экономайзере пароперегревателе;
· многократной принудительной в остальной части экранов и первых рядах конвективного пучка;
· интенсифицированной естественной в остальной части трубного пучка, возможность для которой возникает в связи с применением упомянутой выше многократной принудительной циркуляции и использованием побудителей циркуляции.
Таким образом, учитывая, что многие отопительные системы, оборудованные паровыми котлами, в настоящее время работают только на отопление, целесообразен перевод оборудования в водогрейный режим.
Эксплуатация котельного оборудования при этом значительно упрощается, так как из схемы исключается паровой контур. Это дает возможность оборудованию, которое по пару уже выработало свой ресурс, в водогрейном режиме, с температурой теплоносителя не выше 115 градусов, служить еще долгое время.
Литература:
Глущенко Л.Ф., Шевцов Д.С., Кунцевич Б.Ф. Перевод промышленно-отопительных котлов с парового на водогрейный режим. – Киев: Будевильник, 1982. – 56 с.
Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов / Госгортехнадзор России. – М.: НПО ОБТ, 1994.
Перевод котла в водогрейный режим
Перевод котла в водогрейный режим – в чем суть экономии
Для нагрева (перегрева) воды надо значительно меньше топлива, чем для нагрева воды и затем преобразования воды в пар.
Это связано с тем, что приблизительно такой же дополнительный расход топлива идет на фазовый переход воды в пары.
Если пар не используется на технологические нужды, то он, конденсируясь, через теплообменник подогревает сетевую воду, а это снова дополнительный расход топлива.
В этой статье мы рассмотрим 3 варианта перевода котла с парового в водогрейный режим:
Обследование котельной • Котлы • Консультация • Стоимость
Расчет стоимости и эффективность модернизации
Вариант 1: Перевод котла в водогрейный режим без замены системы автоматизации
Стоимость модернизации (реконструкции) одного МВт (в нашем случае тепловая мощность котлоагрегата ДКВР 10-13 составляет 7 МВт) тепловой мощности котла типа ДКВР в водогрейный режим без замены штатных горелок и изменения системы автоматизации составляет 500-800 тыс. руб.
Эффективность – экономия природного газа около 15- 20%, с рациональным производством и потреблением теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха (регулирование по режимной карте).
Срок окупаемости перевода котла в водогрейный режим без замены системы автоматизации составляет один год (один отопительный период).
Перевод котла в водогрейный режим с заменой системы автоматизации
Вариант 2: Перевод котла в водогрейный режим с заменой системы автоматизации
Стоимость модернизации одного МВт тепловой мощности котла типа ДКВР в водогрейный режим с заменой штатных горелок на современные и современной системой автоматизации составляет 1200-1800 тыс. руб.
Срок окупаемости перевода котла в водогрейный режим с заменой системы автоматизации составляет полтора – два года.
Вариант 3: Новая котельная
Удельная стоимость одного МВт установленной тепловой мощности новой котельной в регионе г. Москва составляет 8-10 млн. руб.
Тепловая мощность котлоагрегата ДКВР 10-13 может составлять 5-7 МВт.
Новая котельная это
Срок окупаемости новой котельной не менее 10-15 лет.
Экономия после перевода котла в водогрейный режим
Из опыта перевода паровых котлов в водогрейный режим и их эксплуатации в течение ряда отопительных сезонов можно сделать следующие положительные выводы:
При соблюдении технологических параметров схемы перевода, котлы ДКВР 10-13 неприхотливы в эксплуатации и не боятся многократных пусков и остановок.
Снижаются тепловые потери через обмуровку котлоагрегата (максимальная температура на поверхности обшивки котлов 20÷35 0С).
При сохранении штатных горелок и тягодутьевых машин КПД котла повышается на 5-10% до 94%, а теплопроизводительность до 20%.
Результаты режимно-наладочных испытаний и длительной эксплуатации показывают возможность дальнейшего повышения теплопроизводительности котла.
При этом КПД котла остается неизменным в пределах регулирования тепловой нагрузки от 50 до 120%;
Численность персонала, эксплуатируемого котельную сокращается в два – три раза.
Демонтируется (утилизация, реализация) основная часть вспомогательного технологического оборудования паровой котельной:
Снижается удельный расход электроэнергии на выработку теплоты до 30%.
Улучшается экологическая обстановка в микрорайоне за счет снижения объемов и качества выбросов дымовых газов в окружающую среду.
Экономия после перевода котла в водогрейный режим
В связи с прекращением непрерывной и периодической продувки паровых котлов и регенерации фильтров Na-катионирования отсутствует сброс слабого 8% раствора NaCl, солей жесткости и щелочи в канализацию.
Модернизированный котлоагрегат снимается с учета в Управлении по технологическому и экологическому надзору.
Продлевается срок эксплуатации котла в среднем на 10 и более лет.