Котельная является источником теплоснабжения для жилых, общественных, административных зданий и детских учреждений городов и поселков.
Повышение технического уровня систем теплоснабжения является стратегической задачей развития современной энергетики в России. Достигнуть её можно путём эффективного использования энергосберегающего оборудования. Применение высокоэффективных технологий приводит к немедленному сокращению потерь теплоты и расхода топлива.
Главным показателем энергетической эффективности котельной является КПД, который учитывает потери топлива и теплоты при производстве и отпуске, а также затраты электроэнергии на привод механизмов. Достигнуть более высоких значений данного показателя возможно благодаря энергосберегающим мероприятиям.
Важной частью правильной работы котельной является соблюдение водо-химического режима тепловых сетей. Коррозия трубопроводов приводит к ухудшению процессов теплообмена и дополнительному расходу энергии. Загрязнение сетевой воды отложениями и продуктами коррозии влечёт за собой колоссальный рост энергозатрат на транспортировку тепла.
Энергосбережение напрямую зависит от рационального использования существующих энергоресурсов.
Процесс энергосбережения предполагает реализацию организационных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование и экономное расходование топливно-энергетических ресурсов. Применение технологий энергосбережения актуально сегодня во всех сферах человеческой жизнедеятельности: не только в промышленности, но и в быту.
Можно выделить следующие направления энергосбережения:
Для повышения эффективности систем теплоснабжения первостепенно интегрирование наиболее современного теплогенерирующего оборудования и снижение утечек теплоносителя. Внедряется использование вторичных энергоресурсов, систем локального регулирования работы отопительных приборов и узлов учета тепловой энергии.
Мероприятия по экономии воды и газа начинаются с установки приборов учета их потребления. Для экономии воды монтируются автоматические регуляторы ее расхода, а для экономии газа подбирается оптимальная мощность газового насоса и котла, морально устаревшие топливные котлы заменяются на новые.
Вопросы применения технологий энергосбережения должны решаться комплексно, именно такой подход дает максимальный эффект и позволяет снизить энергопотребление на 20-60%.
Этот технологический комплекс, направленный на экономию всех видов энергоресурсов, складывается из следующих общих направлений:
Особую актуальность внедрение энергосберегающих технологий приобретает на фоне непрерывного роста стоимости электричества, нефти, газа.
Современные мероприятия и способы решения проблемы энергосбережения
Современные мероприятия полностью совпадают с мероприятиями по энергосбережению в теплогенерирующих установках и включают в себя: увеличение КПД котельных установок, экономию топлива, снижение потерь теплоты, качественную подготовку воды для питания паровых котельных агрегатов и подпитки теплосети, снижение присосов в топку и газоходы, работа по режимной карте и температурному графику с наименьшим коэффициентом избытка воздуха, проведение режимно-наладочных испытаний, автоматизация процессов горения топлива и питания котельных агрегатов и другие.
Сравнение технико-экономических показателей следует производить по приведенным затратам: экономически целесообразным признается вариант с наименьшими приведенными затратами, а при равных приведенных затратах предпочтение отдается варианту с наименьшими, капитальными вложениями (или сметной стоимостью).
Предлагаемые в монографии методики расчета тепловых схем котельных позволяют, задаваясь определенными параметрами, получать параметры различного уровня: требуемую или необходимую температуру любого теплоносителя (воды или пара), расход теплоносителя, расход топлива и тем самым выбрать наиболее экономичный и энергосберегающий вариант работы котельной. Разработанные методики обладают новизной и оригинальностью и поэтому являются перспективным для использования в информационно-измерительных системах, компьютерных технологиях и программах.
Кроме того, для экономии тепловой и электрической энергии в котельных установках могут быть использованы комбинированные пароводогрейные агрегаты, контактные теплообменники, различные схемы циркуляции теплоносителя для собственных нужд котельной.
В котельных с пароводогрейными котлами от одного агрегата получают два теплоносителя: пар и воду с разными параметрами (давлением и температурой), что позволяет сократить число устанавливаемых котлов и вспомогательного оборудования.
Общее количество работающих комбинированных котлов для максимально-зимнего режима выбирается из расчета, что один или два комбинированных котла переводятся в чисто водогрейный режим работы, а остальные котлы покрывают всю паровую и часть водогрейной нагрузки. В некоторых проектах котельных с водогрейными котлами предусмотрена шунтирующая линия, где устанавливается дроссельная шайба, для выравнивания гидравлических сопротивлений и другие мероприятия.
Рассмотрим эффективность работы котельной ТКУ-480БВ с используемыми приборами учета и регулирования энергоресурсов. Благодаря контролю приборов мы можем точно знать сколько затрачиваем энергоресурсов.
Рис. Исследуемая котельная
Описание блочной котельной ТКУ-480БВ:
Технико-экономический расчет с использованием приборов контроля и учета энергоресурсов.
Затраты на оборудование составляют:
Затраты на проектирование с учетом зарплаты проектировщика:
Зпр=1,3*Зит =1,3* 2 135 337=2 775 938 руб.
Затраты на пуско-наладочныеработы:
Итого инвестиционные вложения:
Зи=Зит+Зпр+Зпнр =2 135 337+2 775 938+2 989 471= 7 900 746 руб.
Затраты на топливо:
Зт=Gт*Цт*Тг=35,1* 5,73* 8760 = 1 758 762,72 руб.
Gт – расход топлива (учитывается 3 котла), 35,1 м3 /ч;
Цт – цена за природный газ 5,73 руб./ м3 ;
Тг – годовой фонд рабочего времени 8760 ч.
Затраты на электроэнергию:
Зэ=Nоб*Цэл.эн.*Тг=10* 4,46* 8760=390 696 руб.
Nоб – мощность оборудования (учитывается установленная мощность котельной), 10 кВт;
Цэл.эн. – цена за электроэнергию 4,46 руб./кВт∙ч;
Затраты на покупку воды:
Зв=Gв*Цв*Тг = 5,73* 37,94* 8760 = 1 904 390,7 руб.
Gв — расход воды(учитываются два котла и водоподогреватель), 5,73 м3 /ч;
Цв — цена на покупку воды 37,94 руб/м3;
Затраты на заработную плату (с учетом двух работников):
Зз= 2*25000*12 = 600 000 руб.
Ч – численность персонала;
З – заработная плата.
Затраты на страховые взносы:
Принимаются равными от 30,5% от Зэ.
Зстрах= 600 000* 0,305 =183 000 руб.
Амортизация основных фондов:
Принимаются равными от 7-10% от Зит.
А=2 135 337*0,07= 149 473,59 руб.
Принимаются равными от 10% от Зт,Зэ,Зв,Зз,Зстрах.
Зп=4 836 849,42 *0,1= 483 684,942 руб.
Сумма эксплуатационных затрат:
Прибыль за горячую воду:
Згв= 5,73*43,44*8760 = 2 180 462,112 руб.
Здгв= 2 180 462,112-1 904 390,7= 276 071,412 руб/год.
Прибыль за тепло:
Зтепла= Gтепла* Цтепла* Тг= 0,258*1993,38*4872=2 505 630,8 руб/год.
Gтепла — Номинальная теплопроизводительность, 0,258 Гкал/ч;
Цтепла — цена на покупку тепла 1993,38 руб/Гкал;
Тг – годовой фонд рабочего времени 4872 ч.
Общая прибыль за год:
5 470 007,952 /2 781 702,212= 1,96 года.
Повышения энергоэффективности важно организовать четкое взаимодействие с бизнес-сообществом, а также задействовать человеческий фактор, обеспечив информационную и образовательную поддержку мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности использования топливно-энергетических ресурсов на международном, федеральном, региональном и муниципальном уровнях.
В условиях сложившихся темпов развития научно-технического прогресса в мире если не провести настоящей реформы в энергетике страны, то в ближайшем будущем ТЭК окажется тормозом ее развития. Объемы производства топливно-энергетических ресурсов смогут обеспечить лишь внутренние потребности страны. В этом случае экспорт этих энергоресурсов из России должен быть практически прекращен с потерей внешних рынков, валютного дохода и источников финансирования отечественной промышленности.
Главная
СтатьиЭнергоэффективность конденсационных котлов/ В. Котлер, к. т. н., В. Баторшин
Наблюдаемое в последнее время колебание цен на нефть и природный газ не снимает проблему рационального потребления энергоресурсов. Поэтому реализация надежной технологии полного использования теплоты сгорания топлива остается одной из первостепенных задач всех владельцев паровых и водогрейных котельных. Именно к такой технологии относится применение конденсационных котлов.
онденсационные котлы проектируют таким образом, чтобы водяной пар, образующийся при сгорании топлива, охлаждался в котлоагрегате до точки росы, т. е. до температуры, при которой происходит конденсация пара. Это позволяет получить дополнительную тепловую энергию, высвобождающуюся при фазовом переходе. В отличие от обычных котлов, в конденсационных агрегатах применяется большая часть скрытой теплоты парообразования. Фактически эта технология позволяет использовать уже не «низшую», а «высшую» теплоту сгорания, которая для природного газа, как правило, оказывается выше на 10–11 %, а для жидкого топлива – на 6–7 %. Именно такое количество дополнительного тепла можно получить, если температура продуктов сгорания снизится до точки росы. При этом количество образовавшегося конденсата в котлах, сжигающих природный газ, составит, примерно, 0,16 кг/кВт·ч, а при сжигании жидкого топлива – около 0,10 кг/кВт·ч. Понятно, что количество сконденсировавшегося пара будет определяться температурой циркуляционной воды, а приращение КПД в свою очередь количеством образовавшегося конденсата. На рис. 1 показано влияние температуры циркуляционной воды на количество конденсата и на КПД котла при сжигании в нем природного газа. Понятно, что владельцам крупных котельных внедрение конденсационных технологий позволяет сэкономить значительные объемы топлива. При этом не обязательно использовать специальный котел – можно дооснастить действующую котельную внешним теплообменником. В свое время отечественными специалистами были разработаны схемы включения таких аппаратов: через теплообменник, установленный в газовом тракте за котлом, пропускается вода (подпиточная, обратная или для ГВС) с температурой ниже точки росы. Теплообменные аппараты предполагалось изготавливать из труб, выполненных из «нержавейки», или серийно выпускаемых биметаллических – с внешним алюминиевым оребрением.
Сегодня теплообменные аппараты для организации режима конденсации серийно выпускаются некоторыми зарубежными фирмами. На отечественном рынке, например, представлены конденсационные экономайзеры Totaleco компании Ygnis (Франция–КНР). Их конструкция включает трубчатый теплообменник, помещенный в кожух из листовой стали с эффективной теплоизоляцией. Нижний газосборный коллектор также изготовлен из нержавейки. Аппарат снабжен двумя люками для обслуживания теплообменных поверхностей. Кроме базовой, выпускается модель с двухступенчатым теплообменником (вторая ступень – для ГВС), а также модель, укомплектованная дымососом. Серия включает 12 типоразмеров и позволяет подобрать теплообменник для котла мощностью от 95 до 6470 кВт.
Немецкий концерн Viessmann выпускает конденсационные теплообменники Vitotrans 333 для котлов средней и большой мощностей. При их производстве используется специальная сталь, доказавшая высокую надежность в среде кислых конденсатов. В зависимости от модели эти теплообменники имеют поверхности Inox-Crossal или Inox-Tubal.
В первом случае речь идет о плоских профилированных поверхностях (рис. 2). Наклонные выпрессовки чередующихся стенок ориентированы крестообразно по отношению друг к другу, что обеспечивает интенсивную турбулизацию газового и водяного потоков. Благодаря высокой эффективности теплообмена, температура уходящих газов всего лишь на 5–15 °C выше температуры воды в обратной магистрали. Теплообменные поверхности Inox-Crossal ориентированы вертикально, поэтому выпадающий конденсат беспрепятственно стекает вниз. Повторное испарение выпавшего конденсата полностью исключается. Стекающая конденсатная пленка непрерывно омывает теплообменные поверхности, попутно очищая их. Поверхности Inox-Tubal выполнены в виде вертикально ориентированного пучка трубок со спиралевидным оребрением (рис. 3). Теплообменниками Vitotrans 333 с поверхностями Inox-Crossal оснащаются газовые котлы мощностью от 80 до 1750 кВт, а с поверхностями Inox-Tubal – от 1860 до 6600 кВт.
Есть на рынке и котлы со встроенными конденсационными теплообменниками. Например, установки производства Viessmann серии Vitocrossal 300 (рис. 4) мощностью от 187 до 978 кВт, в которых применены теплообменные поверхности Inox-Crossal, котлы Ecogas итальянской фирмы Carbofuel Officine Meccaniche номинальной мощностью от 100 до 500 кВт, а также промышленные конденсационные котлы таких производителей, как Bosch, De Dietrich, Ferroli, Rendamax и др. Конденсационные теплообменники котлов Ecogas имеют двухступенчатую конструкцию. Первая ступень располагается в верхней части модуля и состоит из горизонтального пучка биметаллических труб с литыми алюминиевыми ребрами. Эта часть теплообменника предназначена для рекуперации обычной теплоты уходящих газов. Вторая ступень, конденсационная, находится в нижней части аппарата и представляет собой пучок гладких труб из нержавеющей стали марки AISI 316. Тепло от обеих ступеней используется для предварительного нагрева поступающей в котел воды.
В ассортименте конденсационного оборудования производства Unical котлы промышленной мощности представлены сериями MODULEX EXT и Unical ХС-К. Линейка MODULEX EXT (рис. 5) включает 11 моделей номинальной мощностью от 100 до 900 кВт. Все они имеют модульную конструкцию, содержащую от 2-х до 7-ми самостоятельных законченных тепловых секций, объединенных общим управлением и общей обшивкой. Каждая секция снабжена собственной модуляционной горелкой с вентилятором, с частотным регулированием числа оборотов, которые позволяют очень точно приготавливать смесь газа с воздухом, тем самым плавно регулируя мощностной режим работы горелки, экономя топливо и сокращая вредные выбросы в атмосферу. Корпус секции выполнен из алюминииево-кремниево-магниевого сплава, что предполагает высокую теплообменную эффективность и стойкость к сопротивлению коррозии конденсата. Секции имеют общие подающий и обратный трубопроводы, коллектор отходящих газов конструктивно объединен с каналом конденсатоотвода и выполнен из нержавеющей стали. Модульная конструкция этих котлов предполагает высокую надежность котлоагрегата, значительно упрощает эксплуатацию тепловой установки. Для увеличения потребляемой мощности предусматриваются различные варианты каскадного подключения котлов MODULEX EXT, что позволяет регулировать диапазон тепловой мощности установки. При этом предусматривается возможность одновременного подключения до 8-ми котлов в единую каскадную схему.
Серия конденсационных котлов промышленной мощности Unical ХС-К (рис. 6) с диапазоном от 124 до 2160 кВт имеет несколько оригинальных технических особенностей. В связи с использованием эффекта конденсации водяного пара дымовых газов предъявляются серьезные требования к конструкции котла и применяемым металлам. Для достижения максимального эффекта в конструкции теплообменников данных котлов используются трубы из нержавеющей стали АISI 316 L со специальными алюминиевыми вставками, состоящими из трех секторов, что позволяет максимально увеличить площадь теплообмена. Конфигурация дымогарных труб позволяет избежать застоя конденсата и обеспечить постоянное его удаление. Максимальный эффект работы котла этой серии достигается при использовании модуляционных горелок, которые обеспечивают приготовление топливно-воздушной смеси в оптимальных для данного режима горения пропорциях (с непрерывным контролем соотношения «газ–воздух»), что сводит к минимуму вероятность неполного сгорания топлива и снижает количество вредных выбросов, а низкая температура отходящих газов (ниже 40 °С) позволяет использовать дымоходы из пластмассы, что уменьшает затраты на их монтаж.
Понятно, что эффективность конденсационного режима будет зависеть от схемы гидравлического подключения водогрейного котла и уровня температур в обратной магистрали. Если, например, система отопления рассчитана на низкие рабочие температуры (система «теплый пол» с температурой в обратной магистрали +30 °С), котел будет работать в конденсационном режиме круглый год. Но и в обычных радиаторных системах температура в обратной магистрали большую часть года оказывается ниже точки росы, и котел длительное время может работать в конденсационном режиме. На рис. 7 графически показан пример оценки дополнительного тепла, получаемого при различной температуре в обратной магистрали (данные Viessmann). Зеленая линия на графике – потери с уходящими газами при работе без конденсации (при температуре «обратки» 45 °С – 7,5 %); желтая – те же потери, но с учетом конденсации (при той же температуре – 1,9 %); синяя – дополнительное тепло, получаемое за счет конденсации (при температуре в обратной магистрали 45 °С – 6,2 %). И, наконец, красная кривая – общее дополнительное тепло, получаемое как от снижения потерь, так и от конденсации водяных паров. Количество дополнительного тепла для режима с температурой в обратной магистрали, равной 45 °С, можно подсчитать следующим образом:
6,2 + (7,5 -1,9) = 11,8 %.
Следовательно, оснащение водогрейного котла конденсационной установкой при таких условиях эксплуатации позволит сэкономить 11,8 % природного газа. С учетом существующих цен на газ у потребителей в Европе оказывается, что использование конденсационной технологии окупается в течение двух–четырех лет. И чем выше мощность котла, тем меньше срок амортизации, после которого конденсационная установка начинает приносить владельцу котла ощутимую прибыль.
В тех случаях, когда температура теплоносителя в обратной линии недостаточно низка, чтобы обеспечить конденсацию водяных паров в дымовых газах, котел можно оборудовать дополнительным теплообменником, представляющим собой простейший воздухоподогреватель. Охлаждаясь в этом теплообменнике до температуры ниже точки росы (около 47 °С), продукты сгорания отдают скрытую теплоту парообразования воздуху, а нагретый воздух поступает к горелке, улучшая процесс горения.
Содержание водяных паров, образующихся при сжигании жидкого топлива, меньше, чем при сжигании газа. Поэтому дополнительный выигрыш за счет использования теплоты конденсации существенно меньше: 5–7 % вместо 11 %.
И еще: даже при незначительном содержании серы в жидком топливе конденсат становится более агрессивным. Это повышает требования к коррозионной стойкости поверхностей теплообменника и, кроме того, делает обязательной нейтрализацию полученного конденсата перед его использованием или сбросом в систему канализации.
Впрочем, нейтрализация конденсата требуется и при работе котла на природном газе, если тепловая мощность данного агрегата превышает 200 кВт. Для котлов меньшей мощности предполагается, что повышенная кислотность конденсата (pH = 4–5) при поступлении последнего в общественные канализационные системы нейтрализуется бытовыми сточными водами, имеющими щелочной характер (pH = 7–10).
В соответствии с применяемым в Германии нормативным документом ATV А251 («Конденсаты конденсационных котлов») при сжигании природного газа образуется до 0,039 кг конденсата на каждый МДж введенного тепла (0,163 кг/Мкал), а при сжигании легкого жидкого топлива – примерно 0,022 кг/МДж (0,013 кг/Мкал). Простой расчет показывает: при работе на природном газе конденсационного котла мощностью, например, 1500 кВт потребуется установка по нейтрализации конденсата, рассчитанная на 210 л/ч.
В заключение приведем таблицу, в которой приводится информация о водогрейных конденсационных котлах, поставляемых на российский рынок крупнейшими производителями котельного оборудования. Все они имеют КПД (в расчете по низшей теплоте сгорания) существенно выше 100 %. Больше информации о конденсационных котлах промышленной мощности можно найти в рубрике «Обзор рынка» в настоящем номере журнала.
Таблица. Конденсационные водогрейные котлы на природном газе
Присосы воздуха в топку и в газовый тракт выхода из пароперегревателя для паровых газомазутных котлов паропроизводительностью до 420 т/ч должны быть не более 5, для котлов паропроизводительностью выше 420 т/ч – 3%, для пылеугольных котлов – соответственно 8 и 5%.
Топки и газоходы с цельносварными экранами должны быть бесприсосными.
Присосы в газовый тракт на участке от входа в экономайзер (для пылеугольных водогрейных котлов – от входа в воздухоподогреватель) до выхода из дымососа должны быть (без учета золоулавливаюших установок) при трубчатом воздухоподогревателе не более 10, при регенеративном – не более 25%.
Присосы в топку и газовый тракт водогрейных газомазутных котлов должны быть не более 5, пылеугольных (без учета золоулавливаюших установок) – не более 10%.
Присосы воздуха в электрофильтры должны быть не более 10, в золоулавливаюшие установки других типов – не более 5%.
Нормы присосов даны в процентах теоретически необходимого количества воздуха для номинальной нагрузки котлов.
Недостаточная плотность котла часто является одной из главных причин его низкой надежности и экономичности. Через неплотности в топочной камере и газоходах котла, работающего под разрежением, подсасывается холодный воздух. Расчеты показывают, что увеличение присосов в топку на 20% снижает КПД котла более чем на 1%, а увеличение присосов воздуха в конвективную шахту котла на 10% снижает его КПД примерно на 0,6%. Кроме того, увеличение присосов воздуха в газовый тракт котла приводит к перерасходу электроэнергии на тягу и в некоторых случаях является причиной ограничения нагрузки котла из-за недостаточной производительности дымососов. Присосы в топочную камеру, уменьшая количество воздуха, организованно подаваемого в горелки, ухудшают условия воспламенения и сгорания топлива, увеличивая при этом потери тепла от механической неполноты сгорания. Подсос холодного воздуха в нижнюю часть топки ухудшает условия для выхода жидкого шлака. Местные присосы в различных частях топочной камеры могут явиться причиной усиленного шлакования. В связи со сказанным, ПТЭ устанавливаются предельные нормы присосов воздуха для котлов, работающих под разрежением. Их выполнение вполне реально, о чем свидетельствует опыт эксплуатации многих электростанций, где вопросу уплотнения газового тракта уделяется достаточное внимание.
Наиболее сложной задачей в большинстве случаев бывает обеспечение достаточной плотности топочной камеры. Основными местами присосов в топке являются холодная воронка или шлаковыпускная шахта, места установки горелок и прохода труб через обмуровку, сопряжение стен топки и газохода, а также лючки, лазы, гляделки и обдувочные аппараты. Неплотности в топке и газоходах могут быть результатом неудачной конструкции отдельных узлов, неудовлетворительного изготовления и монтажа оборудования, некачественного ремонта и упущений в эксплуатации.
Следует отметить, что доведение присосов до нормы (если они вызваны некачественным монтажом или ремонтом оборудования) представляет большие трудности. Поэтому перед вводом в эксплуатацию вновь смонтированного котла проверяются на плотность топочная камера и газоходы, эта операция в пусковой период считается одной из важнейших. Аналогичную проверку на плотность следует делать и после окончания ремонта котла. Уменьшение присосов воздуха в топку и газоходы — один из важнейших показателей качества ремонта. Повышенные нормы присосов воздуха в газовом тракте котлов, оборудованных РВП, определяются трудностью достижения стабильных показателей плотности РВП при применяемых до настоящего времени конструкциях уплотнений.
Если при удовлетворительном контроле плотности трубчатых воздухоподогревателей присосы воздуха в них могут поддерживаться около 5%, то утечки воздуха в газовый тракт у РВП порядка 15% при существующих конструкциях уплотнений можно считать вполне приемлемыми.
Плотность топки и газоходов еще более важно поддерживать на котлах, работающих под наддувом и имеющих цельносварные экраны. Утечки газов через неплотности котла с наддувом могут привести к недопустимой загазованности котельного отделения. Неплотности могут возникать в сочленениях газоплотных панелей, местах прохода труб через панели, лючках и лазах, Для исключения утечки газа в местах выхода труб к коллекторам у котлов под наддувом выполняются так называемые теплые ящики, куда подается воздух под давлением, несколько превышающим давление внутри газохода котла. Перетоки воздуха в РВП из воздушной части в газовую у котлов с наддувом достигают таких же значений, как и в обычных котлах, поэтому контроль состояния уплотнений и регулировка их также должны производиться регулярно.
Навигация по записям
и газоходов должна контролироваться путем осмотра и определения присосов воздуха 1 раз в месяц. Присосы в топку должны определяться не реже 1 раза в год, а также до и после среднего и капитального ремонта. Неплотности топки и газоходов котла должны быть устранены.
Для обеспечения оптимального топочного режима, достижения минимальных затрат электроэнергии на тягу и дутье и наименьших потерь тепла с уходящими газами необходим постоянный контроль плотности котла.
При приемке смены обслуживающим персоналом во время обхода котла визуально проверяется состояние плотности топки и газового тракта и там, где это возможно, немедленно устраняются местные присосы через открытые или неплотно прикрытые лючки, гляделки, дверцы и т.п. О местах выявленных и неустраненных присосов воздуха следует доложить начальнику смены для принятия мер ремонтным персоналом.
Для визуального определения мест присосов на неработающем котле газовый тракт ставится под разрежение и с помощью зажженного факела выявляются места присосов. В местах неплотностей факел будет отклоняться внутрь газохода. С этой же целью можно производить опрессовку котла с помощью дутьевых вентиляторов. При этом в воздух подмешиваются красящие вещества (охра, мел) и по отложениям их на внешних элементах котла определяются места неплотностей. Для этой цепи можно использовать также дымовые шашки.
Правилами предусматривается ежемесячная проверка плотности конвективных газоходов котла с помощью газового анализа. Отбор газов на анализ производится одновременно в двух сечениях газоходов: за одной из пароперегревательных поверхностей нагрева (в точке с температурой 500—600°С) и за дымососами. На котлах с РВП рекомендуется осуществлять дополнительно газовый анализ перед РВП.
Газовый анализ производится с помощью переносных газоанализаторов. Для правильного определения среднего состава дымовых газов сечения газоходов предварительно тарируются и в дальнейшем к показаниям газоанализаторов в контрольной точке при необходимости вводится поправочный коэффициент.
Присос воздуха на каком-либо участке газохода определяется как разность коэффициентов избытка воз конце и начале этого участка:
ОГРАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
ВЛИЯНИЕ НЕПЛОТНОСТИ ОГРАЖДЕНИЯ НА РАБОТУ КОТЛА
Обеспечение газоплотности ограждений является одной из важных задач, стоящих перед проектировщиком.
Прн этом внимание следует уделять не ТОЛЬКО ПЛОТНОСТИ самого ограждения, ио и конструкции узлов прохода труб через ограждения и нх уплотнению. Анализ эксплуатационных данных и обследований работающих котлов показывает, что обмуровки не всегда удовлетворяют требованиям плотности. Это прежде всего относится к работающим и вновь устанавливаемым котлам с гладкотруб — ными экранами и с накаркасной илн натрубной обмуровкой.
Разработке надежных узлов уплотнений для проектируемых и существующих котлов должно уделяться постоянное внимание. Опыт эксплуатации показывает, что затраты на создание надежного уплотнения ограждения быстро окупаются за счет повышения экономичности.
ОГРАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ
ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЭНЕРГОАУДИТА
КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА
Для обеспечения полного сгорания топлива в топочное устройство подводят воздуха больше, чем теоретически необходимо. Отношение действительно поступившего количества воздуха V к теоретически необходимому Vа, называется коэффициентом избытка воздуха ат.
• 0,05 — для первого конвективного пучка (газохода), фестона (с камерой догорания), пароперегревателя, воздухоподогревателя;
• 0Д — для второго конвективного пучка (газохода), конвективной шахты, чугунного и стального экономайзера с обшивкой;
Поэтому коэффициент избытка воздуха в уходящих топочных газах аух больше, чем в топке, на суммарное значение присосов воздуха EAa и составляет: аух = ат + EAa.
Разрежение в топке замеряется тягонапоромером ТНЖ. При разрежении менее j мм вод. ст. топочные газы могут выбиваться в помещение котельной, что недопустимо по технике безопасности. При разрежении более 8 мм вод. ст. будет происходить значительный подсос холодного наружного воздуха, что приведет к снижению температуры топочных газов, увеличению потерь теплоты, снижению КПД и др.
ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЭНЕРГОАУДИТА
Паровые котлы ТЭС
Определение избытка воздуха на работающем котле
Для обеспечения при эксплуатации оптимальных условий горения топлива и минимума присосов воздуха по газовому тракту необходим постоянный контроль за избытками воздуха в газовом тракте. На электростанциях используют два метода определения этого показателя. Основным является метод прямого определения остаточного кислорода в потоке дымовых газов кислородомером. Определение содержания кислорода в газовой смеси основано на использовании магнитных свойств молекул кислорода, чем не обладают другие газы многокомпонентной газовой смеси.
Пересчет процентного содержания кислорода на значение избытка воздуха производят следующим образом. Если пренебречь незначительным увеличением объема продуктов сгорания за счет освобождения азота из топлива, то объем сухих газов Fc. r=FB. Остаточный кислород в продуктах сгорания в процентах
объема сухих газов можно выразить следующим образом:
С учетом ранее сказанного Ve r=aF°, тогда
И окончательно в отношении искомого избытка воздуха получим:
Где 02 — содержание кислорода в продуктах сгорания по показанию кислородомера, %.
Последняя формула справедлива при полном сгорании топлива и без учета влажности воздуха. При наличии в дымовых газах продуктов неполного сгорания (СО, Н2) вводятся дополнительные поправки.
Вторым достаточно широко применяемым методом определения избытка воздуха в продуктах сгорания является его расчет на основе нахождения процентного содержания сухих трехатомных газов RO2—co2+so2, где
При полном сгорании топлива в стехиомет- рических соотношениях (а=1) и при условии, когда содержание водорода и кислорода в топливе соответствует выражению Нр=Ор/8, весь водород топлива считается окисленным кислородом топлива, и тогда
RO% = ^—100=21o/0.
» с. г
Дет в состав сухих газов, а максимальное содержание сухих трехатомных газов будет меньше 21 %
100 = ^-100 (5.19)
И тем меньше, чем больше разность Нр и Ор/8.
Показателем, отражающим это различие в содержании водорода и кислорода в топливе, является топливный коэффициент р. Его значение для твердых и жидких топлив определяют по формуле
HP — ОР/8
С помощью «коэффициента р величину RO» можно выразить следующим образом:
В газовом топливе отсутствует кислород, а содержание водорода существенно больше, поэтому величина RO^13*0 оказывается ниже, чем у твердых и жидких топлив.
Значения ROfKC находятся в следующих пределах, %:
Ставит КС. Г = РС. Г +ДУВ и =
X 100 будет меньше, чем, RO™c • Поскольку при этом объем FROi не изменяется, то отношение
ЯОГ» VK „ 4- AV V
_±_____ ‘ С. Г Т — UVg __ ув _____ 00
Ж— V°c. r
Надежность определения коэффициента избытка воздуха а этим методом зависит от того, насколько точно известно для данного топлива значение RO»3110 (поскольку на
Электростанцию топливо поступает не всегда постоянного состава), а также от тщательности выполнения анализа отбираемых дымовых газов на содержание RO2.
Затруднения с применением указанного углекислотного метода для оценки а возникают при сжигании топлив, содержащих в минеральной части карбонаты, которые при термическом разложении выделяют дополнительный, часто переменный объем С02.