Замена парового котла на водогрейный котел
Обновлено: 16.05.2024
Обоснование реконструкции системы циркуляционного разогрева мазута с заменой парового котла на водогрейный
Для слива мазута М100 из цистерн на разгрузочной эстакаде широко используется циркуляционный метод локального разогрева мазута, описание которого приведено, например, в [1]. В настоящей статье на основе анализа работы конкретной системы слива мазута показано, что при существующей системе парового обогрева возможна и эффективна замена парового котла на водогрейный при сохранении теплообменника подогрева циркуляционного потока мазута.
Для разогрева мазута применяется рециркуляция подогретого в теплообменнике мазута. Часть подогретого потока мазута подается через линию 7 в линию всаса насоса 5 циркуляции мазута на смешение с мазутом, поступающим из цистерны по патрубку 2. В область забора мазута из цистерны для ее локального разогрева забираемого мазута подается по патрубку 3 часть потока мазута, разогретого в теплообменнике 4.
Исходные данные
В соответствии с проектным решением, в зимний период для разогрева мазута марки М100 в качестве греющего агента применяется насыщенный пар абсолютным давлением 1,7 бар, температурой 115 °С. Характеристики используемого для разогрева мазута пластинчатого теплообменника M15-MFG российского производства приведены в спецификации на теплообменник.
Расчётный расход греющего пара температурой 115 °С, абсолютным давлением 1,7 бар равен 3396 кг/ч. Потери напора по пару равны 1,11 кПа. Мощность теплообменника на расчётном режиме равна 2093 кВт. Расчётное давление по тракту греющего теплоносителя 3,5 бар, максимальное давление 4,6 бар.
Расчётный расход нагреваемого мазута марки М100 равен 77 тыс. кг/ч. Температура мазута на входе в теплообменник 40 °С, на выходе 90 °С. Потери давления в тракте мазута в теплообменнике равны 31,9 кПа. Расчётное давление по тракту мазута – 9 бар, максимальное давление – 11,7 бар.
Схема движения – противоток. Площадь поверхности теплообмена 146,3 м 2 , коэффициент теплопередачи 324 Вт/(м 2 ·К), загрязнение не учитывается. Количество ходов по каждому теплоносителю – один.
Рассмотрим возможность замены греющего теплоносителя в виде насыщенного пара температурой 115 °С абсолютным давлением 1,7 бар на горячую воду с температурой на входе в теплообменник 115 °С, избыточным давлением 3,5 бар в существующем по проекту паро-мазутном теплообменнике. Противоточная схема сохраняется.
Схема разогрева мазута представлена на рисунке.
Рисунок. Схема циркуляционного разогрева мазута при сливе его из цистерны: 1- цистерна с мазутом, 2 – линия отбора мазута на нагрев, 3 – линия подачи нагретого мазута на локальный разогрев, 4 – пластинчатый теплообменник, 5 – циркуляционный насос, 7 – байпасная линия, 6, 8, 9, 10 - запорная и регулирующая арматура.
Для локального разогрева забираемого из цистерны 1 мазута в область его забора по патрубку 3 подается часть топлива, разогретого в теплообменнике 4.
Кроме того, небольшое количество разогретого мазута подаётся через линию 7 в линию всаса насоса 5 циркуляции мазута на смешение с мазутом, поступающим из цистерны по патрубку 2. Для подогрева охлаждённой в теплообменнике воды используется водогрейный жаротрубный котёл, выбранный на замену парового.
Характеристики котла следующие: мощность – 2500 кВт, максимальное избыточное давление воды на входе в котёл – 6 бар, максимальная температура воды на выходе из котла – 115 °С, минимальная температура на входе в котел – 70 °С. Потери давления по водяному тракту при расходе воды 143 м 3 /ч составляют 15 кПа.
Расчёты режимов работы теплообменника на греющей воде
Анализ данных спецификации на теплообменник M15-MFG показывает, что коэффициент теплопередачи теплообменника определяется исключительно теплоотдачей со стороны мазута, так как величина теплоотдачи при конденсации пара порядка 10 кВт/(м 2 ·К). При замене пара на горячую воду коэффициент теплоотдачи воды имеет тот же порядок, поэтому можно ожидать очень слабое изменение коэффициента теплопередачи теплообменника при сохранении температуры мазута на входе и небольшом изменении его температуры на выходе из теплообменника при заданном расходе циркуляционного потока мазута.
Мощность теплообменника и расход мазута через теплообменник при заданных температурах мазута на входе t’м = 40 °С, на выходе t’’м = 90 °С определятся среднелогарифмическим температурным напором между греющей водой и мазутом.
Мощность котла в этом случае равна 2500 кВт, нагрев воды составляет 15 °С.
Примем температуру воды на входе в теплообменник равной t’в = 115 °С, на выходе из теплообменника t’’в =100°С.
Среднелогарифмический температурный напор, °С, в противоточной схеме между водой и мазутом в этом случае будет равен
Тепловая мощность теплообменника при использовании в качестве греющего потока горячей воды с указанными температурами определится температурным напором, а также коэффициентом теплоотдачи со стороны мазута. При заданных температурах мазута коэффициент теплоотдачи мазута уменьшается в связи с уменьшением мощности теплообменника из-за снижения температурного напора и уменьшения расхода мазута, его скорости в каналах теплообменника. Зависимость коэффициента теплоотдачи со стороны мазута от его скорости в каналах принимается для турбулентного режима течения (во всем исследованном диапазоне параметров Re > 50) в соответствии с [2, 3] для пластинчатых теплообменников в виде критериального уравнения
Уравнение теплового баланса для мазута и уравнение теплопередачи для нагрева мазута паром в теплообменнике с заданной геометрией имеют вид:
для нагрева мазута водой:
Для заданных температур мазута и греющей воды, приведённых выше, тепловая мощность теплообменника и расход мазута через теплообменник составят часть от соответствующих значений при подогреве паром:
Как видно из приведённого соотношения, тепловая мощность теплообменника и расход мазута падают весьма существенно – на 38%.
Пренебрежём изменением функции А(tсрм) в связи с небольшим изменением аргумента в диапазоне 60-65°С при рассмотренной температуре нагретого мазута 80-90°С, достаточной для локального разогрева мазута в цистерне.
Следовательно, тепловая мощность теплообменника увеличится на 60%:
Приведённые оценки показывают, что замена греющего теплоносителя с пара на воду с температурой на входе в теплообменник 115 °С, на выходе 100 °С позволяет обеспечить нагрев мазута. Причём, расход мазута и тепловая мощность теплообменника очень сильно зависят от температуры мазута на выходе из теплообменника.
При сохранении температуры мазута на выходе на уровне 90 °С расход мазута и тепловая мощность теплообменника уменьшатся на 38% в сравнении с вариантом нагревом паром температурой 115 °С.
При снижении температуры мазута на выходе из теплообменника до 82 °С температурный напор между водой и мазутом такой же, как и между паром и мазутом, расход мазута возрастает на 91%, тепловая мощность теплообменника возрастает на 60%.
В таблице приведены результаты расчетов для разного нагрева мазута t’’м в диапазоне от 80 °С до 90 °С в соответствии со следующими зависимостями для расхода мазута и мощности теплообменника:
При температуре мазута на выходе из теплообменника на уровне 85,9 °С расход мазута возрастает на 9%, тепловая мощность теплообменника остается неизменной.
Таблица. Результаты расчета для нагрева мазута водой в пределах 80-90 °С.
| , °С | Dtлог, °С | Dpм, кПа | Dpв, кПа | |||
| 80 | 46,38 | 2,451/188,7 | 1,961/4104 | 235 | 192 | 20,9 |
| 82 | 45,17 | 1,860/143,2 | 1,562/3270 | 187 | 110 | 13,2 |
| 84 | 43,92 | 1,407/108,4 | 1,239/2592 | 149 | 63,2 | 8,4 |
| 85,9 | 42,70 | 1,090/83,9 | 1,0/2093 | 120 | 37,9 | 5,4 |
| 86 | 42,64 | 1,070/82,4 | 0,984/2060 | 118 | 36,5 | 5,3 |
| 88 | 41,33 | 0,814/62,7 | 0,782/1637 | 94 | 21,1 | 3,4 |
| 90 | 39,98 | 0,619/47,6 | 0,619/1295 | 74 | 12,2 | 2,1 |
Из данных таблицы видно, что максимально возможный расход мазута определится максимальной тепловой мощностью водогрейного котла, принятого на замену парового, в данном случае – 2500 кВт.
Следовательно, достижимый диапазон работы системы подогрева мазута при подогреве мазута от 40 °С до величины 84,4-90 °С, при этом мощность теплообменника будет находиться в диапазоне от 2500 кВт до 1295 кВт.
Ниже показано, что при расходе циркуляционного потока воды 230 т/ч экспериментально измеренные потери напора воды на теплообменнике составили 20 кПа. Исходя из этого, определены потери напора по водяному тракту на других режимах.
Сохранение мощности теплообменника, температуры нагретого мазута и его расхода возможно при увеличении количества пластин теплообменника в 1,138 раза (в рассматриваемом варианте увеличение пластин составит 33 штуки: с 238 до 271).
Анализ результатов испытаний работы теплообменника на греющей воде
Приведём результаты измерений одного режима работы системы разогрева мазута при использовании водяного теплоносителя и принятого к установке водогрейного котла.
Данные измерений давления в обвязке водяного насоса, производившего подачу воды на теплообменник разогрева мазута: на напорной линии – 4 бар, на всасе – 2,8 бар. Исходя из характеристики насоса, расход воды равен 230 м 3 /ч.
Температура воды на входе в теплообменник – 97 °С, на выходе – 94 °С, мощность теплообменника равна 0,69 Гкал/ч (802 кВт).
Давление воды на входе в теплообменник – 3 бар, на выходе – 2,8 бар.
Температура мазута на входе в теплообменник 34 °С, на выходе 78 °С, расход мазута Gм= 8,3 кг/с = 30 т/ч.
Давление мазута на входе в теплообменник 2,2 бар изб., на выходе 2,1 бар изб.
Среднелогарифмический температурный напор в теплообменнике равен °С.
Тепловая мощность расчетная по приведенному выше соотношению равна 824 кВт. Отличие от тепловой мощности, определенной по балансовому соотношению водяного тракта, равной 802 кВт, составляет 3%, что можно считать вполне удовлетворительным.
Полученные расчетные оценки и их соответствие данным измерений показывают, что система уравнений, приведенная выше, достаточно точно описывает работу системы обогрева мазута на разных греющих теплоносителях при различных режимах работы системы обогрева, что позволяет прогнозировать работы системы обогрева мазута при замене пара на горячую воду.
Выводы
1. Для разогрева в цистернах мазута марки М100 горячей водой возможно использование теплообменника M15-MFG существующей системы парового обогрева мазута без его реконструкции и без увеличения количества пластин при сохранении противоточной схемы движения теплоносителей.
2. В качестве греющего теплоносителя предлагается использовать поток воды, нагреваемой в водогрейном котле от 100 °С до 115 °С при давлении воды до 3,5 бар изб.
3. Расход нагреваемого мазута и мощность теплообменника при заданной температуре мазута на входе в теплообменник 40 °С и начальной температуре воды 115 °С будут сильно зависеть от температуры, до которой нагревается мазут.
4. При температуре мазута на выходе из теплообменника 90 °С тепловая мощность и расход мазута будут меньше на 38 % в сравнении с вариантом обогрева насыщенным паром температурой 115 °С.
5. При температуре мазута на выходе из теплообменника 84,4 °С мощность теплообменника составит 2500 кВт, что превышает мощность при паровом обогреве на 20%. Расход нагреваемого мазута в этом случае на 35% больше в сравнении с паровым обогревом.
6. Установка насоса циркуляции мазута производительностью до 110 т/ч и напором порядка 30 м в. ст. обеспечит работу системы обогрева в интервале температуры нагретого мазута 84,4-90 °С при тепловой мощности теплообменника 2500-1295 кВт.
7. Возможно сохранение расхода и температур циркуляционного греющего потока мазута по аналогии с паровым обогревом при увеличении количества пластин теплообменника с 238 до 271 пластин.
Литература
1. Патент RU 2112733 «Способ разогрева и слива мазутов из железнодорожных цистерн», Авторы патента: Левченко Е.Л., Жиров А.И., Шаранов А.С., Иноземцев В.В., Дубинкин Б.Н., Кудеяров В.Н., Елисеев М.А., Веялис С.А., Забулдин Б.В., Ляхин Е.Ф. Дата публикации 10.06.1998.
2. СП 41-101-95. Проектирование тепловых пунктов.
3. РД 26-01-107-86. (с изм. 1) Теплообменники пластинчатые. Методы тепловых и гидромеханических расчетов. УкрНИИхиммаш.
В.А. Петрущенков , Обоснование реконструкции системы циркуляционного разогрева мазута с заменой парового котла на водогрейный
Коментарии
дмитрий, ооо гандрас енергоефектас [ 12:03:49 / 13.03.2017]
К сожалению,имеем огромный , отрицательный опыт . Выкинули пластинчатые теплообменники и поставили трубчатые . Если хотите разгружать быстро ( и экономить энергию ) берите насосы не менее 200000 сантистоксов . Если строить новый котел - берите на термо масле до 300 градусов . Если что пишите . Расскажем про грабли .
Валерий Александрович, ООО Невэнергопром [ 17:04:46 / 04.04.2017]
Добрый день. Вид теплообменника, на мой взгляд, не так важен. Главной неожиданностью оказалось, что переход с пару на воду с той же температурой может привести и к большей мощности теплообменника на водке в сравнении с паровым обогревом, если на несколько градусов поступиться температурой нагреваемого мазута. Правда, расчеты выполнялись в предположении турбулентного режима течения мазута, а в кожухотрубном теплообменнике реализуется обычно вязкостно-гравитационный режим. Для него другие критериальные уравнения, поэтому для этого типа теплообменников результаты нужно уточнять.
Оставить комментарий
Тематические закладки (теги)
Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.
Замена парового котла на водогрейный котел
Дело в том ,что если поставить газоиспользующие оборудование малой мощности возникает проблема в том что будет ли работать узел учета газа когда будет работать один водогрейный котел . Поэтому возникает проблема врезки .Какая тут проблема?
Вообще похожий проект делал. Газопровод со счетчиком у нас был внутри котельной, т.к. газопровод был на балансе предприятия мы тех. условия ни у кого не запрашивали и точку врезки не согласовывали.
сам себе Sapiens
to gloom11
Один котёл до 360 кВт - это "не котельная".
А-а. Уже ответили.
менять лучше на два (или три) котла. Один - стремновато, ИМХО. И не только поменять котел, но реконструировать тепловую схему котельной (топочной). Тоска росы уходящих газов по-прежнему - индифферентна.
сам себе Sapiens
Тоска росы уходящих газов по-прежнему - индифферентна.Точке росы по-прежнему всё пофигу ?
Перевод котла в водогрейный режим
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.
- экономию природного газа около 30-35%,
- плавное регулирование режимов потребления топлива в зависимости от температуры наружного воздуха.
Вариант 3: Новая котельная
Тепловая мощность котлоагрегата ДКВР 10-13 может составлять 5-7 МВт.
Новая котельная это
- экономия природного газа 40-50% (по сравнению с котельными советского периода.),
- рациональное производство и потребление топлива в зависимости от температуры наружного воздуха, плавное регулирование режимов потребления.
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%;
Демонтируется (утилизация, реализация) основная часть вспомогательного технологического оборудования паровой котельной:
- питательные, подпиточные насосы,
- насосы химводоочистки,
- подогреватели сетевой воды,
- охладители конденсата и питательной воды,
- запорно-регулирующая арматура,
- деаэраторы,
- фильтры Na-катионирования.
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.
Обследование котельной • Котлы • Консультация • Стоимость
Выводы
Если нет технологической необходимости прямого использования водяного пара, то паровой котел целесообразно перевести в водогрейный режим или заменить его на новый водяной котел.
Срок окупаемости перевода котла с парового на водогрейный режим один — два года.
Перед реализацией проекта перевода котла с парового на водогрейный режим, мы рекомендуем:
-
,
- рассчитать срок окупаемости, ,
- план модернизации,
- подобрать оборудование.
Привет студент
Реконструкция отопительной котельной путём замены паровых котлов на водогрейные
Аннотация
Пояснительная записка содержит 97 листов, включая 7 рисунков, 22 таблицы, 6 приложений, 18 источников информации. Графическая часть выполнена на 8 листах формата А1.
В данной выпускной квалификационной работе изложены основные положения по реконструкции отопительной котельной.
В первой главе приведена характеристика объекта и оборудования, установленного на котельной, осуществляющих теплоснабжение данного района.
Во второй главе произведен расчёт тепловой схемы, гидравлический расчёт, расчёт теплопотерь.
В третьей главе произведён выбор основного и вспомогательного оборудования котельной.
В четвертой главе рассмотрены конструктивные особенности устанавливаемых котлов.
В пятой главе приводится перечень средств автоматизации, защиты и контроля, установленного на котельной.
В шестой главе рассмотрены вопросы охраны окружающей среды.
В седьмой главе рассмотрены вопросы безопасности труда и требования, предъявляемые к эксплуатационному персоналу при обслуживании, а так же произведен расчет искусственного освещения и рассмотрены возможные чрезвычайные ситуации.
В восьмой главе произведен расчет технико-экономических показателей.
В девятой главе произведён экономический расчёт.
Annotation
The explanatory note contains 92 leaves, including 7 drawings, 22 tables, 6 appendices, the 18 th source of information. The graphic part is executed on 8 sheets of the A1 format.
In this final qualifying work basic provisions on reconstruction of a heating boiler room are stated.
The characteristic of object and the equipment established on a boiler room is provided in chapter 1, carrying out a heat supply of this area.
In chapter 2 hydraulic calculation, calculation of heatlosses is settled an invoice the thermal scheme.
In a chapter 3 the choice of the basic and boiler room auxiliaries is made.
In chapter 4 design features of established coppers are considered.
The list of an automation equipment is provided in a chapter 5, protection and the control established on a boiler room.
In a chapter 6 environmental protection questions are considered.
In a chapter 7 the work and requirement safety issues shown to the operational personnel at service and as it is settled an invoice artificial lighting are considered and possible emergency situations are considered.
In a chapter 8 it is settled an invoice technical and economic indicators.
In a chapter 9 economic calculation is made.
1 Характеристика объекта. 10
2 Расчёт тепловой схемы.. 18
2.1Тепловая схема котельной. 18
2.1.1 Расчёт годового теплопотребления. 19
2.1.2 Годовое теплопотребление на отопление. 20
2.1.3 Годовой отпуск теплоты на горячее водоснабжение. 21
2.2 Расчёт водяных сетей. 22
2.3 Гидравлический расчет системы отопления тепловой сети. 23
2.4. Расчет мощности тепловых потерь теплопроводом. 27
2.5. Расчёт схемы водогрейной котельной. 28
2.6 Регулирование тепловой мощности, отдаваемой теплопотребителю от источника теплоснабжения. 35
3 Выбор основного и вспомогательного оборудования котельной. 40
3.1 Выбор котлоагрегатов. 40
3.2 Расчет и выбор теплообменников. 41
3.2.1 Выбор теплообменника для подогрева хим-очищенной воды.. 41
3.2.2 Выбор теплообменника для повышения температуры сырой воды.. 43
3.3.Выбор деаэратора. 45
3.4 Подбор сетевых и подпиточных насосов. 46
3.6.Выбор дымососа и вентилятора. 47
3.7 Выбор подогревателя мазута. 48
4.Конструктивные особенности устанавливаемых котлов. 51
4.1 Характеристики котла КВ-ГМ-4,56-150. 51
4.2 Характеристики котла КВ-ГМ-2,5-150. 53
5.Автоматика регулирования. 55
6 Охрана окружающей среды.. 58
6.1 Мероприятия по охране окружающей среды.. 58
6.2 Расчет выбросов токсичных веществ в атмосферу. 59
6.3. Расчет и выбор дымовой трубы.. 61
7 Безопасность труда. 65
7.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда. 65
7.2 Возможные чрезвычайные ситуации. 72
7.2.1Расчет искусственной освещенности. 72
7.2.2 Расчет времени эвакуации. 75
8 Расчет технико-экономических показателей котельной. 79
8.1 Расчет технико-экономических показателей до реконструкции. 79
8.2 Расчет Технико-экономических показателей после реконструкции. 82
9 Технико-экономический расчет. 86
9.1 Определение капитальных вложений в котельную.. 86
9.2 Определение ежегодных эксплуатационных расходов. 88
9.3 Расчёт годовых материальных затрат до реконструкции. 92
9.4 Ежегодная экономия денежных средств. 94
Введение
Энергетика как отрасль хозяйственной деятельности направлена на обеспечение человека всеми видами энергии, в частности, электрической, тепловой, механической. Без соответствующего уровня развития систем генерации, преобразования, распределения энергии осуществление хозяйственной и экономической деятельности в тех видах и объёмах, которых требует наша цивилизация на современном этапе развития, невозможно. Отличительными особенностями энергетики с точки зрения экономики являются также высокий уровень капитальных затрат, длительный период окупаемости проектов, длительные сроки эксплуатации устанавливаемого оборудования.
Особое значение для человека имеет тепловая энергия. В настоящее время генерация используемого человеком тепла осуществляется в котлах и турбогенераторах. Моральный и физический износ которых, приводит к повышению расходов топлива, снижению надёжности и качества теплоснабжения, ухудшению экологической обстановки, к экономическим потерям потребителей и генерирующих организаций.
Всё чаще обостряется проблема с котельными, которые были построены в конце 70-х – начале 80-х годов, и были рассчитаны на отопление не только социальных объектов, но всего жилого сектора, сельхозпредприятий, расположенных на данных территориях. Обычно котельные включали в себя достаточно большие хозяйства, обеспечивающее резервное топливо – это огромные ёмкости для мазута, мощное насосное оборудование, трубопроводы, паропроводы и т.д.
В конце 80-х отопление стали переводить на газ. Казалось бы, благо – и с экономической стороны, и с экологической. Но тут возникла другая проблема: газификация позволила людям, что называется, отсоединяться от общей трубы и переходить на индивидуальное отопление или строить мини-котельные, как их ещё называют модульные котельные что, не трудно догадаться, более выгодно для семейного бюджета. В результате, парономинальная мощность котельных стала в разы превышать необходимую потребность в вырабатываемом ими тепле.
Казалось бы, надо меньше теплоэнергии – вырабатывай её меньше. Но, к сожалению, с паровыми котельными это осуществить практически не возможно. Отопительное оборудование данной модификации работает с одинаковой мощностью и для обогрева тысячи человек, и для десяти тысяч, - затраты на его эксплуатацию в обоих случаях одинаковые. Вот и получается, что с каждым годом паровые котельные становятся всё убыточнее.
Один из выходов из этой ситуации - это реконструкция котельной, путём переведения её на водогрейные котлы.
В данном дипломном проекте разрабатывается реконструкция отопительной «Сакмарской» котельной, находящейся под дирекцией по тепловодоснабжению ОАО «РЖД», путём замены паровых котлоагрегатов водогрейными, которая использует природный газ в качестве основного, а мазут в качестве резервного топлива.
На данный момент в котельной установлены два паровых котла ДЕ-24/14 ГМ и один котёл ДЕ-6,5/14 ГМ, служащие для отопления и горячего водоснабжения административно бытовых зданий.
Реконструкция Сакмарской котельной нужна по нескольким причинам. Во-первых, данная котельная была введена в эксплуатацию в 1986 году, и первоначально основным топливом на ней являлся уголь. После реконструкции в 90-х годах основным топливом на ней стал мазут, который находился в двенадцати пятидесятитонных цистернах. Для подогрева такого количества топлива требовалось большое количество пара. Так как в данное время в котельной основным топливом является природный газ, то пар нужен в чистом виде только для подогрева резервного топлива (одной пятидесятитонной цистерны мазута) и для подогрева воды в деаэраторе. Во-вторых, потери теплоты в котельной слишком велики. Так из котлов при непрерывной продувки теряется большое количество теплоты, которое попросту сливается в канализацию. Так же потери теплоты наблюдаются при работе деаэратора, поскольку пар после того как нагревает воду в нём выбрасывается в атмосферу. Остальное количество пара идёт на технологические нужды. В-третьих, неоднократно изменялась тепловая нагрузка котельной. Так в 2011 котельная перестала снабжать теплом посёлок в связи с постройкой для него собственной блочной котельной. После этого нагрузка снизилась с 10,9 до 5 Гкал/час.
1 Характеристика объекта
Реконструируемая «Сакмарская» котельная находится в Оренбургской области сакмарского района.
Планировка и размещение оборудования на ней выполнено по требованиям СНиП.
Размер территории промплощадки в границах ограждений - 30000 . Площадь здания котельной 1470 .
Транспортная сеть района строительства представлена железными дорогами общего пользования и автодорогами местного значения.
Рельеф местности равнинный, с небольшими подъёмами, в почве преобладает суглинок.
Отопительно-производственная котельная предназначена для выработки пара и горячей воды на отопление, горячее водоснабжение и производственные нужды административно-бытовых зданий Станции Сакмарская. Котельная введена в строй в 1986 году и поначалу топилась углём, подававшимся по конвейеру, из угледробилки. Позже, в 1993 году была реконструирована в котельную, в которой основным топливом стал мазут. И наконец, к 2000-м годам котельная была реконструирована путём перевода котлов на природный газ, как основное топливо, заменив при этом мазут. «Сакмарская» котельная является паровой; схема котельной представлена в чертёжной части. Пар производится на двух котлах типа ДЕ-25-14 ГМ, один из которых является резервным, и на котёл ДЕ-6,5-14 ГМ, введённых в 1993 году. соответственно; разрешённое давление пара в барабане котлов равно 13 МПа. Основные характеристики котлов и основного оборудования представлены в таблицах с 1.1 по 1.13.
X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018
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 %.
Для блочно-транспортабельных котлов (котлы ДКВр-2О-1 3; КЕ -25-14‚ ГМ -50-14 и др.) целесообразно применение всех схем [1]:
· 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.
Модернизация и техническое перевооружение котельных
Одна комбинированная горелка RAY типа BGEC-2500
на водогрейном котле КВГМ-20
- Топливо: природный газ/жидкое топливо
- Мощность горелки: 54884 - 40698 кВт.
- Расход газа на одну горелку: 488 - 4070 нм3/ч.
- Расход жидкого топлива на одну горелку: 400-3500кг/час
Заказчик - ОАО «Тихорецкий машиностроительный завод
им.В.В.Воровского» Краснодарский край г.Тихорецк. Котельная
с водогрейными котлами КВГМ-20 -2шт.
Заказчик работ - компания «Русский Стандарт Водка» г. Москва
Объект находится в республике Татарстан, г.Буинск, «Буинский спиртозавод»
Паровой котел ДЕ-16-14ГМ с одной комбинированной горелкой RAY
типа BGEC 1000 после технического перевооружения.
- Топливо: природный газ/жидкое топливо
- Мощность горелки: 1453-11628 кВт.
- Расход газа на одну горелку: 145 - 1163 нм3/ч.
- Расход на одну горелку жидкого топлива: 125-1000кг/час
После выполнения работ, горелки на котле работают в диапазоне регулирования
1:10, обеспечена экономия средств заказчика за счет сокращения
энергопотребления (установка частотных преобразователей) и снижения
расходов на обслуживание котлоагрегата (уменьшение количества
обслуживающего персонала).
Замена котлов
Составной частью ремонта котельного оборудования является котлов. Замена котлов в котельной производится в случае:
- несоответствия фактической мощности установленных котлов потребляемому количеству тепла, избыточная либо недостаточная мощность существующих котлов;
- необходимости сменить устаревшее или пришедшее в негодность оборудование;
- смены вида топлива.
Несоответствие фактической мощности котла и потребляемого количества тепла
Первое и самое важное нужно проверить соответствие мощности заменяемых котлов фактическому теплопотреблению объекта. Очень часто по факту мощность изменяется ввиду подключения за прошедшее время новых площадей или напротив отключения их от теплопотребеления. Поэтому очень важно при выборе котла точно определить необходимую мощность при пиковой нагрузке.
- Чем выше тепловая нагрузка (форсировка) котла, тем больше топлива сжигается в его топке и тем больше образуется дымовых газов. Одновременно с увеличением теплопроизводительности котла при повышенной форсировке растут потери теплоты с уходящими газами, так как температура уходящих газов при увеличении нагрузки возрастает, как следствие КПД котла уменьшается.
- Эксплуатация котла ниже установленной мощности на 15 % пиковой нагрузки с учетом теплопотребления и потерь при транспортировке, приводит к увеличению потерь в окружающую среду и как следствие тоже снижение КПД котла, особенно при работе котла на неполную мощность в начале и в конце основного отопительного сезона.
Котел, имеющий мощность, точно подобранную для отапливаемых объектов гарантирует максимально возможное КПД при всех режимах нагрузки, и как следствие экономию топлива.
Необходимость смены устаревшего или пришедшего в негодность оборудования
Второе, что необходимо проверить, это существующую схему подключения котла, систему газоходов и вспомогательное оборудование установленное в котельной. Схема подключения котла включает в себя подвод и отвод воды и газохода. Так, покупая новый котел, можно заказать на котельном заводе изготовителе котел с правым или левым подводом сетевой воды, опускной газоход, дополнительные опции, упрощающие монтаж и эксплуатацию котлов. При смене марки котла может существенно измениться расход теплоносителя, объем уходящих газов, сопротивление котла и соответственно может потребоваться увеличить мощность насосов и тягодутьевых механизмов. Покупая новый котел рекомендуется заполнив опросный лист с квалифицированными инженерами теплотехниками проверить совместимость существующего котельно-вспомогательного оборудования и нового котла. Замена отечественных насосов на насосы WILLO позволяет не только получить точное соответствие параметров насоса, но дает надежность работы и экономичность. Кроме соответствия перед заменой котла необходимо провести еще и полную диагностику работоспособности остального котельного оборудования.
Смена вида топлива
Смена вида топлива также может потребовать замены котельного оборудования. При переходе с газа на твердый вид топлива и обратно, замена котельного оборудования очевидна. Но даже различные виды твердого топлива предполагают различные виды топочных устройств. Так каменный и бурый уголь различаются по теплотворной способности и зольности. Для каменного угля рекомендуется применять колосниковую провальную решетку, а для сжигания бурого угля рекомендуется применять стальную беспровальную. В случае сжигания дров необходим котел с большой топочной камерой и двумя, тремя загрузочными дверцами. Поэтому даже при замене твердотопливных котлов, нужно выбирать котел исходя их вида и свойств сжигаемого в настоящее время вида топлива. При этом одновременно решаются две задачи: приведение оборудования котельной в соответствии с изменившимися техническими требованиями и установка высокоэффективного котельного оборудования.
Кроме того, работы по замене котлов в котельной должны проводиться грамотными специалистами, имеющими соответствующие разрешения на данные виды работ. При замене не только котельного оборудования, но и котельно-вспомогательного рекомендуется заказать проект реконструкции котельной. Он позволит избежать ошибок и перерасхода средств на монтаже.
Читайте также: