Экономия топлива на котельных

Хвостовые поверхности нагрева в котельных установках

Развитие и рациональное устройство водяных экономайзеров и воздухоподогревателей являются эффективным способом снижения потерь тепла с уходящими газами. Дополнительные затраты, связанные с увеличением хвостовых поверхностей нагрева, окупаются в короткие сроки, поскольку экономия топлива в котельных установках составляет не менее 4—7%.

Хвостовые поверхности нагрева котельных установок – водяные экономайзеры и воздухоподогреватели – следует устанавливать за всеми паровыми котлами с производительностью по пару 2,5 т/ч и более при температуре газов за котлами 250 °С и выше (см. гл. 2).

В табл. 4-5 приведены температуры газов перед хво­стовыми поверхностями нагрева котлов ДКВР. Верхний предел температур относится к котлам с пароперегревателями.

Таблица 4-5. Температура газов за паровыми котлами ДКВР, °С (по данным ЦКТИ).

Производительность котлов, т/ч

От 2,5 до 10 20 и 35

Примечание. Увеличение паропроизводительности котлов при работе на газе и мазуте принято для котлов с паропроизводительностью от 2,5 до10 т/ч на 50%, для котлов с паропроизводительностыо 20 и 35 т/ч на 40%.

На основании технико-экономических расчетов [Л. 4] получены оптимальные значения температурных напоров на холодной стороне водяного экономайзера D tхк и на горячей стороне воздухоподогревателя D t’гк.

При противоточной схеме водяного экономайзера питательной воды оптимальные значения D t ’’хк

Для котельных с произведением годового
числа часов использования на стоимость
1 тонны условного топлива в рублях более 25 000 . 30—50 °С

Для котельных с величиной этого произве­дения от 25000 до 10000 . 50—80 °С

Оптимальные значения D t ’ гк для воздухоподогревате­ля в зависимости от величины рассмотренного показа­теля соответственно составляют D t ’ гк = 35-70°С и D t ’ гк = 70-140 °С [Л. 4]. При указанных величинах Д/"х.к и D t’гк окупаемость затрат на реконструкцию хвостовых поверхностей нагрева не превышает нормативного срока.

В общем случае температура уходящих газов является функцией температуры питательной воды или температуры воздуха. Исходя из этого размеры поверхностей нагрева водяного экономайзера и воздухоподогревателя выбирают экономически наиболее выгодными в зависимости от значения температуры питательной воды и воздуха.

Оптимальная температура уходящих газов за водяным экономайзером определяется по уравнению

t ух = t пв + D t ’’ хк , ° С

где t пв температура питательной воды, °С; D t ’’ хк минимально допустимый температурный напор на хо­лодном конце водяного экономайзера, т. е. разность меж­ ду температурой газов на выходе и воды па входе в эко­ номайзер, °С.

В условиях эксплуатации при отклонении нагрузки котлоагрегата от номинальной температура уходящих газов может быть определена по эмпирической форму­ле [Л. 24]

t ух = t ух + 80 * D D / D н

Где D н – номинальная паропропроизводительность, т/ч;

D D отклонение нагрузки от номинальной, т/ч, вводится с соответствующим знаком;

t ух – температура уходящих газов при нагрузке котлоагрегата D н, °С;

t ух – температура уходящих газов при нагрузке D н + D D , °С;

80 – величина нагрузки котла в процентах от номинальной.

Оптимальная температура уходящих газов за возду­хоподогревателем определяется по уравнению

t ух = t ’’ в + D t ’ гк , °С (4-5)

где t ’’ – в температура воздуха на выходе из воздухопо­догревателя, °С;

D t ’ гк – температурный напор на горя­чем конце воздухоподогревателя, т. е. разность между температурой газов на входе и воздуха на выходе из воздухоподогревателя, °С.

В небольших котельных применяются, как правило, водяные экономайзеры из чугунных ребристых труб кон­струкции ВТИ. Стальные экономайзеры применяют при сжигании топлива, не вызывающего опасность коррозии. Наиболее целесообразно применение блочных водяных экономайзеров с изоляцией и обшивкой, которые ком­пактны, малогабаритны и обеспечивают хорошую плот­ность газового тракта. Применяют индивидуальные во­дяные экономайзеры для каждого котла независимо от его теплопроизводительности. Опыт эксплуатации под­твердил нецелесообразность применения обводных газо­ходов, еще нередко встречающихся в старых котельных и являющихся источниками больших протечек газа и потерь тепла.

В современных типовых проектах котельных устано­вок обводные газоходы, позволяющие выключить чугун­ные водяные экономайзеры из тока газов, не применяют. Это продиктовано требованиями повышения экономично­сти установок.

Как показало обследование, в некоторых котельных обслужи­вающий персонал «исправляет ошибки» проекта, устраивая обвод­ные газоходы у индивидуальных чугунных водяных экономайзеров. По данным ЦКТИ величина постоянной протечки газов из-за не­плотности отключающих заслонок составляет 20—40% и выше от общего расхода газов, что приводит к увеличению потерь тепла с уходящими газами на 2,2—4,4% и более.

К тому же «Правила устройства и безопасной экс­плуатации паровых и водогрейных котлов» не требуют обязательного устройства обводных газоходов у инди­видуальных отключаемых экономайзеров при наличии сгонных линий, позволяющих прокачивать воду через экономайзер помимо котла, что и предусматривается в со­временных типовых проектах котельных.

Экономию топлива от уменьшения температуры ухо­ дящих газов можно определить из выражения

где Q – теплопроизводительность котлоагрегата, Г кал./ ч;

V г — объем продуктов сгорания на 1 кг топлива для соответствующего коэффициента избытка воздуха, м 3 /кг или м 3 /м 3

Cг — средняя теплоемкость продуктов сгора­ния, ккал/ (м 3 • °С) ;

t ‘ ух , t " ух – температура уходящих газов соответственно до их уменьшения и после уменьшения, °С.

При сжигании газа или мазута q 4 V г C г ( t ‘ ух — t" ух ) = 0

Количество воды, которое может быть подогрето в во­дяном экономайзере, находится из теплового баланса

W г = V г рг C г ( t ух t " ух )

Где Vг — средний объем продуктов сгорания, м 3 /ч;

рг -средняя плотность продуктов сгорания, кг/м 3

C г сред­няя массовая теплоемкость продуктов сгорания, ккал/(кг-°С)’,>

t ‘ ух , t " ух — температура продуктов сгора­ния на входе и выходе из экономайзера, °С;

t 1 , t 2 – на­чальная и конечная температуры воды, °С;

с в — средняя теплоемкость воды при температурах t 1 и t 2, ккал/(кг*°С) ; для температур до 100°С можно принять с в = 1 ккал/ (кг -*С)..

Пример 4-3. Определить экономию топлива от уменьшения температуры уходящих газов со 180 до 140 °С при следующих условиях: D=10

т/ч; i п = 66б,2 ккал/кг; i п .в = 100°С; q 4 =4%; а ух =1,8; с г = 0,32 ккал / (кг • °С) ; топливо — донецкий уголь марки Г; Q н

= 5900 ккал/кг; ή к.а. =0,78; V г =12,31 м 3 /кг [Л. 63].

Экономия топлива по формуле (4-6):

D B = _ 10 000 * ( 666,2— 100 ) * 12 ,31 * 0,32 * ( 180— 140 ) — 0,04 * 12,31 * 0,32 * ( 180 – 140) = 32 кг/ч,
5900 * 0,78 5900

или в процентах

D B ’ = D B Q н ή к.а * 100 = 32 * 5900 * 0,78 * 100 = 2,6%

Q 10 000 * (666,2 – 100)

Водяные экономайзеры применяют для нагрева как питательной воды, так и сетевой; выбор типа экономай­зера решается на основании технико-экономических рас­четов.

В табл. 4-6 приведены типы серийно изготавливаемых блочных экономайзеров питательной воды.

Поверхность нагрева, м2

Число труб в горизонтальном ряду, шт

Число труб по вертикали, шт.

Число труб в пакетах,

Число колонок, шт.

Количество обдувочных аппаратов, шт.

При установке экономайзера для подогрева сетевой воды необходимо предусматривать ее рециркуляцию для обеспечения температуры воды на входе в экономайзер по условию точки росы.

Применение комбинированных экономайзеров для по­догрева питательной и сетевой воды не рекомендуется ввиду сложности схемы.

Комбинированные хвостовые поверхности нагрева, со­стоящие из водяного экономайзера и воздухоподогрева­теля, находят применение при сжигании углей для кот­лов паропроизводительностью 20 т/ч и выше.

В существующих котельных, где еще сохранились групповые экономайзеры, целесообразно рассмотреть во­прос о замене их на индивидуальные. Выбор и расчет водяного экономайзера производится по [Л. 5].

Поверхностные водяные экономайзеры имеют ограни­чения по температуре уходящих газов. По эксплуата­ционным и экономическим соображениям нижний пре­дел температуры уходящих газов за водяным экономай­зером при сжигании газа составляет 120—130 °С. Потери тепла q 2 даже при оптимальном коэффициенте избытка воздуха составляют в этом случае более 5%.

Эффективным средством снижения тепловых потерь с уходящими газами для котлов, работающих на газе, является установка за котлом или за хвостовыми поверх­ностями нагрева контактных водяных экономайзеров, предназначенных для подогрева воды на производствен­ные нужды.

В контактном экономайзере наибольшая доля тепла от уходящих газов к воде передается не через метал­ лические стенки, как в поверхностном экономайзере, а при непосредственном контакте нагреваемой воды с дымовы­ ми газами. При этом газы могут быть охлаждены до температуры порядка 30—35°С, т. е. ниже точки росы, а теплота конденсации водяных паров используется для нагрева воды. Температура нагрева воды в контактных экономайзерах, устанавливаемых после хвостовых по­ верхностей нагрева, при температуре газов на входе в контактный экономайзер в пределах 120—180 °С со­ ставляет 55—65 °С.

Установка контактного экономайзера особенно целе­сообразна с увеличением количества подогреваемой во­ды и со снижением ее температуры, так как при этом снижаются температура и влагосодержание уходящих газов. Контактный экономайзер малоэффективен для по­догрева питательной воды и циркуляционной воды в си­стеме теплоснабжения водяного отопления. Поэто­му главной областью применения контактных эконо­майзеров является нагрев воды для производственных нужд.

Для бытового горячего водоснабжения подогрев воды в контактном экономайзере может быть допущен только по согласованию с санитарными органами. Поте­ря тепла с уходящими газами при установке контактно­го экономайзера может быть снижена до 2%. Срок паемости первоначальных затрат обычно не превышает 1 года.

Экономия топлива при температуре исходной воды до 15—20 °С и количестве ее, в 2—3 раза превышающем паропроизводительность подключенного к экономайзеру котла, составляет:

Температура газов на входе

в экономайзер, С . 100 150 200 300

Экономия топлива, % .. 10 12 15 20

На рис. 4-14 приведен блок контактного экономайзе­ра конструкции НИИСТ (РСН 183-70).

Экономайзер состоит из корпуса 1, представляющего собой стальную обечайку толщиной 4—6 мм к нижнему плоскому днищу которой привариваются опорная рама 2 и четыре опоры 3.

Экономия топлива на котельных


В корпусе имеются две опорные решетки 4 и 6. На нижней помещается рабочий слой насадки 5 из керамических колец 50X50X5 мм высотой

1200 мм, а на верхней — слой капле улавливающей насадки 7 из тех же колец высотой 200 мм. Кольца рабочей насадки укла­дывают послойно через загру­зочный люк; керамические кольца капле улавливающей насадки загружают через люк — взрывной клапан. Дымовые га­зы поступают в экономайзер че­рез патрубок 8 и выходят из экономайзера через патрубок 9. Холодная вода поступает в экономайзер через водорас­пределитель 10, который состо­ит из подводящей трубы и вось­ми радиально расположенных горизонтальных перфорирован­ных труб с отверстиями диа­метром 5 мм шаг отверстия — 50 мм. Отбор горячей воды про­изводится через штуцер 11. Штуцер 12 служит для продув­ки и дренажа водяного объ­ема. Корпус экономайзера со­стоит из верхней секции 13, средней 14 и нижней 15. Сек­ции сваривают между собой при изготовлении экономайзера по различным схемам расположения патрубков отводов газов и го­рячей воды

Рис. 4-14. Блок контактного экономайзера ЭК-Б.

В табл. 4-7 приведено количество блоков контактных экономайзеров, устанавливаемых к котлам ДКВР.

Уста­новка контактных водяных экономайзеров может быть осуществлена только для котлов, постоянно работающих на газообразном топливе (т.к. топливные газы с высоким содержанием серы разрушат всё).

Количество блоков контактных водяных экономайзеров, устанавливаемых к котлам ДКВР (по РСН 183-70)

Тепло производительность, Г ‘кал /ч

ПРЕДИСЛОВИЕ
Ускоренные темпы электрификации страны, увеличение объема промышленного производства, развитие транспорта, рост городов, предусматриваемые в планах развития народного хозяйства Советского Союза, предъявляют все большие требования к увеличению добычи топлива. Суммарная годовая добыча топлива в стране выросла с 693 млн. т условного топлива в I960 г. до 1 260 млн. г в 1970 г. К 1975 г. предусматривается дальнейшее увеличение добычи до 1630—1 690 млн. т в год. Для сравнения укажем, что в 1940 г. в стране было добыто 237,7 млн. т условного топлива.
При напряженном топливном балансе, связанном с быстрым ростом потребления, проблема экономии топлива приобретает все большее народнохозяйственное значение. В Директивах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. дано задание по снижению норм расхода топлива в промышленности за пятилетие на 7—10% и по более полному использованию вторичных энергетических ресурсов. Экономия только 1% топлива обеспечит в 1975 г. в масштабах страны сбережение около 17 млн. г условного топлива и не менее 700 млн. руб. капитальных вложений.
Крупным и быстрорастущим потребителем топлива на нужды централизованного теплоснабжения являются промышленность и жилищно-коммунальный сектор городов; теплопотребление их возросло с 853 млн. Гкал в 1965 г. до 1296 млн. Гкал в 1970 г., т. е. более чем в 1,5 раза. К 1975 г. намечается рост теплопотребления от централизованных источников до 1 820 млн. Гкал в год, т. е. в 2,1 раза по сравнению с 1965 г. Доля котельных установок в производстве тепла для централизованного теплоснабжения составила в 1970 г. 547 млн. Гкал. К 1975 г. предусматривается увеличение производства тепла этими установками до 720 млн. Гкал [Л. 68].
И хотя основное направление развития теплоснабжения — рост централизованного производства тепла на ТЭЦ и в крупных промышленных и районных котельных, однако для экономичного обеспечения теплом разнообразных по величине, концентрации и географическому размещению потребителей на огромной территории страны неизбежна эксплуатация котельных средней и небольшой мощности.
В стране ежегодно строится свыше 1 000 котельных только с паровыми котлами ДКВР. Ожидаемый значительный прирост потребления топлива котельными установками средней и небольшой мощности вызывает необходимость пристального внимания к вопросам экономии топлива на этих установках.
В книге рассмотрен широкий круг вопросов повышения эффективности использования топлива применительно к котельным установкам с паровыми котлами паропроизводительностью от 2 до 35 т/ч на давление до 13 кгс/см2 и водогрейными котлами теплопроизводитель-ностью от 1 до 20 Гкал/ч, за исключением котлоагрега-тов с камерным сжиганием твердого топлива. Анализ работы действующих котельных установок показывает, что для большинства из них имеются возможности значительной экономии топлива.
Основная цель книги — оказать практическую помощь инженерно-техническому персоналу, занятому эксплуатацией котельных установок, в выборе, обосновании и осуществлении оптимальных мер по экономии топлива. В связи с этим значительное внимание уделено техникоэкономическим расчетам эффективности намечаемых мероприятий. Глава 7 и § 3-2, 13-1 и 13-4 написаны М. С. Левиным, гл. 11 —Г. Л. Вайнштейном. Авторы выражают признательность доктору экон. наук О. Штейнгаузу за ценные замечания три просмотре рукописи и инж. М. С. Левину за полезные советы при составлении книги.
Замечания и пожелания по книге авторы просят направлять в издательство «Энергия», Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.
Авторы

ГЛАВА ПЕРВАЯ
НАРОДНОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭКОНОМИИ ТОПЛИВА
За годы Советской власти в СССР создана мощная топливная промышленность, полностью обеспечивающая развитие народного хозяйства. Добыча угля возросла за этот период в 20 раз, нефти почти в 35 раз, добыча газа только за -последние 15 лет более чем в 21 раз.
Наряду с огромным ростом добычи топлива за минувшие 10—15 лет коренные изменения произошли в структуре топливного баланса страны. Резко возросла доля добычи нефти и природного газа (табл. 1-1). Экономический эффект этих изменений весьма 1велик. Все капиталовложения в газовое хозяйство страны за последние 10 лет полностью окупились, и сверх этого получена прибыл около 15 млрд. руб. Помимо снижения затрат общественного труда на производство топлива широкое ¦применение природного газа и нефти создало благоприятные предпосылки для ускорения научно-технического прогресса во многих отраслях народного хозяйства.
Директивам XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развитии нарэдного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. с пересчетом в условное топливо. Прочие виды топлива (торф, сланцы, дрова) и децентрализованные заготовки топлива населением опушены.
В Директивах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану на 1971—1975 годы предусмотрено дальнейшее повышение доли добычи нефти и газа в общем балансе топлива (в 1975 г. не менее чем до 67%).
Котельные установки израсходовали в 1970 г. около 9% общей добычи топливных ресурсов страны и почти 35%. топлива, израсходованного всеми тепловыми электростанциями.
Общее потребление тепла в стране должно возрасти в 1,6—1,7 раза по сравнению с уровнем потребления 1970 г. Выработка тепла котельными установками должна увеличиться за этот период по ориентировочной оценке не менее чем в 1,8—2 раза. Таким образом, общий расход условного топлива котельными установками при сохранении удельных расходов топлива на выработку тепла на уровне 1970 г. может достигнуть 190—210 млн. т, т. е. приблизиться к уровню всей добычи топлива в стране в 1940 г.
Снижение норм расхода топлива на 7—10%, предусмотренное на 1971—1975 гг., применительно к котельным установкам представляет собой задачу обеспечения по стране годовой экономии в размере не менее 10— 13 млн. т условного топлива.
Основным показателем экономичности использования топлива в котельных установках является удельный расход условного топлива на 1 Гкал отпущенного тепла. «Нормальными» для рассматриваемых котельных являются удельные расходы условного топлива (табл. 1-2).
Данные о работе промышленных и районных котельных, например, на Украине показывают, что средний удельный расход условного топлива в 1970 г. составил 185,9 кг!Гкал, что соответствует среднему значению к. п. д. 77%- В передовых по техническому уровню Промышленных и районных котельных достигнут удельный расход условного топлива 160—175 кг/Гкал, что соответствует к. п. д. 90—82%). Однако нередки случаи работы ’котельных установок с превышением фактических удельных расходов условного топлива -против «нормальных» на 25—30% Для малых и на 15—20% для средних и крупных установок.
По приближенному подсчету при увеличении годовой выработки тепла котельными установками за десятилетие (1971—1980 гг.) в 2 раза и среднем снижении удельных расходов за этот период на 15% общий годовой расход топлива возрастет к 1980 г. только в 1,7 раза, что равнозначно годовой экономии около 30 млн. т условного топлива. Для этого необходимо осуществление большого комплекса технических, экономических и организационных мероприятий, направленных на сокращение потерь топлива в процессе использования его в котельных установках.
За последнее десятилетие в стране проведена большая работа по подъему технического уровня котельных установок средней и малой мощности. Котельные, построенные за этот период по унифицированным типовым проектам, резко отличаются от котельных старой постройки. При хорошем качестве монтажа и грамотной эксплуатации таких котельных может быть достигнут достаточно высокий уровень использования топлива. Однако п в новых котельных необходим систематический анализ источников потерь тепла и топлива и проведение с учетом результатов эксплуатации мероприятий по экономии топлива.
Одним из примеров осуществления технического прогресса в малой энергетике может служить сахарная промышленность Украинской ССР.
До 1958 г. котельные 150 заводов республики работали на угле (в основном на донецком, частично на львовско-волынском). Котлы старых конструкций были оборудованы, за небольшим исключением, топками с ручным обслуживанием. Реконструкция и модернизация котельных с переводом на прогрессивные виды топлива была начата с 1958 г. К началу 1970 г. более 80% (всего числа) котельных переведены на мазут и газ, в том числе около 70% на мазут. В числе остальных 20% котельных, продолжающих работать на угле, слоевое сжигание применяется только в 7з котельных с котлами паропроизводительностью до 10 т/ч. Котлы производи-
тельностыо 35 и 50 т/ч оборудованы камерными топками, в которых сжигается пыль донецких тощих углей или антрацитовых штыбов. На всех котлах, работающих на мазуте и газе, автоматизировано регулирование процесса горения. Удельный расход топлива на сахарных заводах Украины за период с 1958 г. по 1969 г. снижен в среднем на 25%.
Немаловажную роль здесь сыграла автоматизация процесса регулирования горения, благодаря которой существенно повысилась производительность технологических установок, что дало дополнительный экономический эффект.
Представляет интерес уровень экономичности наиболее распространенных паровых котлов ДКВ и ДКВР. В народном хозяйстве страны эксплуатируется свыше 50000 таких котлов.
В табл. 1-3 приведены расчетные значения к. п. д. котлоагрегатов с котлами ДКВР, а в табл. 1-4 — к. п. д. таких агрегатов по испытаниям ЦКТИ.
Фактические значения к. п. д., полученные при испытаниях этих котлов (табл. 1-4) в сопоставимых условиях (наличие хвостовых поверхностей нагрева), близки к расчетным. В отдельных случаях к. п. д. котлоагрегатов по результатам испытания получился выше расчетного, что объясняется запасами в нормах теплового расчета. Вместе с тем ЦКТИ отмечает худшие, чем расчетные, условия проведения испытаний из-за больших присосов воздуха, вызванных низким качеством монтажа. При устранении дефектов монтажа и поддержании оборудования в нормальном состоянии возможно дополнительное повышение к. п. д. котлоагрегатов.
В табл. 1-5 приведены расчетные к. п. д. водогрейных котлов унифицированной серии КВ Дорогобужского котельного завода.
Испытание реконструированного водогрейного котла ТВГ-8, проведенное в районной котельной № 2 Московского района г. Киева в 1968 г. (Институт газа АН Украинской ССР), показало, что при теплопроизводительности 8,38 Гкал/ч к. п. д. котла брутто составил 90,64%. При этом потеря тепла с уходящими газами была равна 9%, а потеря в окружающую среду — 0,36%. При увеличении теплопроизводительности котла до 10,2 Гкал/ч (это было основной задачей испытания) к. п. д. составил 90,38%, температура уходящих газов за котлом повысилась до 210 °С, потеря с уходящими газами до 9,40%.
Однако во многих случаях в котельных небольшой производительности, построенных по современным типовым проектам и оснащенных новым оборудованием, допускаются большие потери топлива, причинами чего чаще всего являются:
неудовлетворительное ведение топочного процесса; недопустимо большие присосы холодного воздуха по газовому тракту;
загрязнение поверхностей нагрева из-за несоблюдения установленного режима обдувок, чисток и нарушения водно-химического режима;
неисправность или отсутствие приборов теплотехнического контроля и устройств автоматики;
неудовлетворительное состояние тепловой изоляции оборудования и трубопроводов;
неисправность или отсутствие устройств для возврата уноса и острого дутья;
большие потери конденсата;
несоблюдений оптимальных режимов работы котлоагрегатов;
применение топлива, не соответствующего по фракционному составу, зольности и влажности конструктивным особенностям топок (например, сжигание заштыб-ленных многозольных антрацитов марок АРШ и АСШ, рядовых тощих углей, отсева, промпродукта и шламов углей в существующих слоевых механических топках);
неправильная организация хранения топлива на складе;
неудовлетворительная постановка учета выработки тепла и расхода топлива;
отсутствие систематического контроля за соблюдением норм расхода и анализа потерь топлива;
низкая квалификация обслуживающего персонала; нерациональный режим теплоснабжения потребителей («перетоп» отапливаемых зданий, отсутствие регулирования расхода тепла в нерабочие дни и часы и т. п.);
недостаточная работа на предприятиях по стимулированию персонала за экономию топлива и др.
Согласно существующей классификации [Л. 46] потери топлива могут быть подразделены на возвратные, условно-возвратные и невозвратные.
К возвратным для данного типа котельной установки относят потери, которые могут быть устранены за счет улучшения использования существующего оборудования или путем экономически оправданной его модернизации: потери от несовершенства режимов эксплуатации оборудования; потери в окружающую среду из-за неудовлетворительного состояния или плохого качества тепловой изоляции; часть потерь с уходящими газами, с охлаждающей водой и др.
Условно возвратным потерям для данного типа котельной установки относят потери, вызванные эксплуатацией морально устаревшего оборудования, применением нерационального для данного оборудования вида или марки топлива, т. е. те потери, которые могут быть устранены только путем замены устаревшего оборудования на технически более совершенное или переходом на сжигание с одного вида (или марки) топлива на другое.
К невозвратным потерям могут быть отнесены .потери в котельных установках, у которых достигнут к. п. д. 90—92%.
Определение возвратных и условно-возвратных потерь для каждой конкретной котельной установки должно предшествовать разработке мероприятий по экономии топлива. При этом должны подвергаться анализу и пересмотру в сторону снижения нормы удельных расходов, установленные по действующей методике для каждой установки на данный период времени. При разработке мероприятий по экономии топлива в котельных установках в первую очередь должно быть обращено внимание на упразднение или снижение возвратных потерь.
Снижение возвратных и условно-возвратных потерь в данной котельной установке должно быть экономически оправдано — обосновано расчетами, если необходимо — по вариантам. Например, при дешевом топливе и низком годовом числе часов использования установки снижение условно-возвратных потерь, требующее значительных капиталовложений, может оказаться на современном этапе развития техники неоправданным. Согласно принятой методике (см. гл. 13) экономически оптимальным является вариант с минимальными приведенными затратами или с наиболее близким сроком -окупаемости дополнительных капитальных вложений.
Годовая экономия натурального топлива, получаемая за счет повышения к. п. д. котельной установки, подсчитывается в общем случае по формуле.

Читайте так же:  Потекла алюминиевая батарея отопления что делать

Большую часть времени года (и даже зимой) отопительные котельные работают с частичной (неполной) нагрузкой. При этом нагрузка (мощность) котельной, определяемая потреблением тепла, может снижаться в несколько раз.

Экономия топлива на котельных

О величине провала нагрузки котельной относительно номинальной мощности можно судить по данным рис. 1, на котором показано изменение в течение года среднемесячной выработки тепловой энергии, расхода воды ГВС и суточного расхода газа в отопительно-производственной котельной одного из подмосковных городов. Из графиков следует, что тепловая нагрузка в летние месяцы снижается в 12 раз относительно декабря. Более того, суточное изменение нагрузки с ночными провалами приводит к еще большему снижению тепловой нагрузки.

Такая ситуация является типичной для многих регионов России.

В данных условиях появляется возможность существенной экономии топлива. Эта возможность связана с зависимостью КПД котлов от тепловой нагрузки. На рис. 2 представлено влияние нагрузки на КПД отопительных котлов, работающих на твердом топливе, полученное по данным многочисленных испытаний, проведенных в НИИ сантехники (г. Москва) с участием автора.

Экономия топлива на котельных

Котлы со слоевыми топками испытывали при четырех-пяти нагрузках на грохоченном каменном угле марки 2СС Кузнецкого месторождения. Уголь забрасывали в топку равными порциями через каждые 10 мин, а длительность одного опыта составляла 8 ч. КПД котлов определяли по прямому тепловому балансу. С увеличением тепловой нагрузки основные потери теплоты -потери с уходящими газами и потери от химического недожога монотонно росли, а потери от механического недожога в шлаке и потери в окружающую среду снижались.

Результаты испытаний демонстрируют существенное снижение КПД всех котлов с увеличением тепловой нагрузки. Такой же характер снижения КПД с нагрузкой зафиксирован и для котлов, работающих на газообразном топливе. Это позволяет сделать вывод о том, что котлы целесообразно эксплуатировать при низких нагрузках, для чего в котельных необходимо держать в работе все или несколько котлов даже в периоды неполных нагрузок, несмотря на то, что их можно покрыть меньшим количеством котлов.

Полученные результаты дают возможность определить оптимальный с точки зрения экономии топлива порядок включения и загрузки котлов при неполной нагрузке котельной. Критерием оптимального режима работы котельной служит минимум суммарного расхода топлива.

Экономия топлива на котельных

Рассмотрим, в качестве примера, котельную номинальной тепловой мощностью N0=3 МВт, в которой установлены четыре котла «Энергия-3» на твердом топливе мощностью по 0,75 МВт каждый. Расход топлива (каменного угля) в зависимости от тепловой нагрузки для таких котлов показан на рис. 3. Лишь при полной нагрузке котельной, равной 3 МВт, необходима работа всех четырех котлов с номинальной мощностью. При нагрузке котельной, равной N=1/4N0=0,75 МВт, ее можно обеспечить работой одного, двух, трех или четырех котлов. При нагрузке котельной, равной 1/2N0=1,5 МВт, ее можно обеспечить работой двух, трех или четырех котлов. Суммарный расход топлива в этих режимах показан на рис. 4, откуда следует, что расход топлива меньше при работе всех котлов, по сравнению с вариантом, когда нагрузка обеспечивается за счет работы меньшего количества котлов. Например, при N=2,25 МВт и работе четырех котлов с равной нагрузкой экономия топлива составит 48 кг/ч по сравнению с режимом, когда работают три котла с полной нагрузкой. Эта экономия эквивалентна повышению КПД котлов на 12%. Если суммарная продолжительность таких режимов работы будет 3000 ч/год, то годовая экономия топлива составит около 140 т. При этом объем работ у обслуживающего персонала котельной (кочегаров) не увеличится, поскольку количество забрасываемого в топки угля уменьшится, а чистку колосниковых решеток можно проводить реже, в соответствии с объемом загружаемого топлива.

Экономия топлива на котельных

Если в котельной установлены котлы разных типов или типоразмеров, то кажется логичным включать в работу и загружать в первую очередь более экономичные котлы. Однако, как показали расчеты, и в этом случае выгодно загружать все

котлы. Это связано с тем, что при низкой нагрузке КПД менее эффективного котла оказывается выше, чем КПД более эффективного котла, работающего с высокой нагрузкой. Так, например, для случая совместной установки в котельной котлов «Универсал-6» (менее экономичный) и «Энергия-3» (более экономичный) результаты расчета суммарного расхода угля показаны на рис. 5 в зависимости от доли нагрузки котла «Универсал-6» по отношению к общей нагрузке котельной. Оптимальное распределение нагрузки между двумя котлами в этом случае соответствует нагрузке котла «Универсал-6», равной около 30% от общей нагрузки котельной.

Экономия топлива на котельных

Расход электроэнергии на собственные нужды (дымосос, дутьевой вентилятор, питательный насос) также снизится, поскольку мощность двигателей Q пропорциональна произведению расхода среды ? на величину напора H, а напор, в свою очередь, пропорционален расходу во второй степени: Q. H. 2=?3. Если в котельной с нагрузкой N и расходом среды ? параллельно работает n котлов одинаковой мощности N/n, то расход среды через один котел равен ?/n, а суммарная мощность двигателей: ?Q?n.(?/n)3=?3/n2. В результате, несмотря на увеличение количества работающих котлов, расходы на собственные нужды котельной снизятся.

Экономия топлива на котельныхраспечатать | скачать бесплатно Экономия топлива в котельных при работе с частичной нагрузкой, Каменецкий Б.Я., Источник: Журнал «Новости Теплоснабжения» № 6 (94) 2008 г.,
www.ntsn.ru

Экономия топлива на котельныхскачать архив.zip(145 кБт)

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector