энергоэффективность и энергосбережение на котельной

ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЭНЕРГОАУДИТА

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ В КОТЕЛЬНЫХ

Основные мероприятия по энергосбережению в котельных полностью совпадают с мероприятиями по энергосбережению в теплогенерирующих установках (п. 10) 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.

При выполнении расчетов определяют себестоимость тепловой энер­гии, отпущенной потребителям, которая отражает техническую вооружен­ность котельной, степень механизации и автоматизации процессов, расхо­дование материальных ресурсов. Для расчета себестоимости вычисляют годовые эксплуатационные расходы, которые включают следующие статьи: топливо, электроэнергию, воду, амортизацию, текущий ремонт, заработную плату персонала и прочие (на охрану труда, технику безопасности, пожар­ную и сторожевую охрану, приобретение спецодежды, реактивов для хи­мической очистки воды).

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 перспективными 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 пароводо — грейные агрегаты, контактные теплообменники, различные схемы цирку­ляции теплоносителя для собственных нужд котельной.

При выполнении развернутых тепловых схем котельных с водо­грейными котлами применяют общестанционную или агрегатную схему компоновки оборудования. Общестанционная схема характеризуется при­соединением сетевых и рециркуляционных насосов, при котором вода из обратной линии тепловых сетей может поступать к любому из сетевых на­сосов, подключенных к магистральному трубопроводу, питающему водой все котлы котельной (рис. Рециркуляционные насосы подают горячую воду из общей линии за котлами в общую линию, питающую водой все водогрейные котлы.

При агрегатной схеме компоновки оборудования котельной для каж­дого котла устанавливаются сетевые и рециркуляционные насосы. Вода из обратной магистрали поступает параллельно ко всем сетевым насосам, а нагнетательный трубопровод каждого насоса подключен только к одному из водогрейных котлов. К рециркуляционному насосу горячая вода посту­пает из трубопровода за каждым котлом до включения его в общую по­дающую магистраль и направляется в питательную линию того же котло — агрегата. Также предусматривается установка одного резервного сетевого насоса для всех водогрейных котлов.

Выбор общестанционного или агрегатного способа компоновки обо­рудования котельных с водогрейными котлами определяется, исходя из эксплуатационных соображений, а именно, учета и регулирования расхода и параметров теплоносителя, протяженности в пределах котельной магист­ральных трубопроводов, ввода в эксплуатацию каждого котельного агрега­та и т.

Федорова У. 1

1

Лебедева Е. 1

11 ГОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»2. Геллер C. Приготовление водомазутных эмульсий посредством волновой диспергации // Журнал «Новости теплоснабжения» (Москва). – 2010. № 4 (апрель). 21-23. Лебедева Е. , Кочева М. , Лучинкина А. , Шаров А. , Хохлова Е. Энергосберегающие технологии потребления и производства теплоты //Приволжский научный журнал. 2010. 82-88. Кудинов А. Энергосбережение в теплогенерирующих установках. — Ульяновск:Ул. ГТУ. — 2000. -159с.

В последние годы наблюдается существенный рост потребности в энергетических ресурсах, что создает необходимость повышения энергоэффективности действующих теплогенерирующих установок. Наиболее высокого уровня энергоэффективности котельной можно достигнуть только за счёт комплексного подхода к решению конструктивных, технологических, технико-экономических и экологических проблем.

Актуальной проблемой становится оптимизация методов сжигания топлива при обеспечении экономичности, надежности и экологичности работы промышленных котлов.

Ниже приведены результаты исследований по повышению технологической и экологической эффективности паровой котельной установки нефтеперерабатывающего завода, использующей мазут в качестве топлива.

Рассмотрены способы энергоэффективного использования топлива в промышленной котельной. В качестве основного мероприятия принято сжигание мазута в виде водомазутной эмульсии.

В результате обработки экспериментальных данных были построены графические зависимости потерь теплоты и КПД теплогенераторов от коэффициента избытка воздуха и тепловых нагрузок котлов, а также составлены графики зависимости выброса оксидов азота от коэффициента избытка воздуха (рис. 1,2. Проведено сравнение полученных экспериментальных зависимостей с теоретическими механизмами образования вредных веществ.

Рисунок 1 – Зависимости потерь теплоты q2, q3 от коэффициента избытка воздуха

Рисунок 2 – Зависимость ηбр котла и выбросов оксидов азота от коэффициента избытка воздуха

В ходе проведенных опытов было выявлены следующие результаты: КПД «брутто» котла на топочном мазуте составил 66,76%, а КПД «брутто» котла на гидростабилизированном мазуте – 71,79%. Увеличение КПД «брутто» котла составило 5,03%. Снижение удельного расхода условного топлива на выработку 1Гкал тепла составило 14,99 кг у. /1Гкал. Выброс оксидов азота снизился в 1,5-2 раза. Положительные результаты проведенных исследований позволили рекомендовать использование водо-мазутной эмульсии для повышения энергоэффективности паровой котельной нефтеперерабатывающего завода. Следующее направление повышения энергоэффективности – использование энергосберегающего оборудования. Наиболее эффективным представляется установка утилизаторов конденсационного типа. Применение высоковлажных топлив, в том числе водотопливных эмульсии (ВТЭ) существенно увеличит эффективность конденсации водяных паров. Кроме того, возрастание парциального давления водяных паров обеспечивает повышение температуры нагреваемой воды на выходе из контактного водяного экономайзера. Все это может стимулировать использование конденсационных теплообменников в топливосжигающих установках. Выполнен анализ различных видов конденсационных теплообменников (контактные аппараты ЭКБМ, поверхностно-конденсационные КТАН, поверхностные калориферного типа). Выявлены преимущества и недостатки каждого из видов. Проанализирована потребность предприятия в горячей воде. Исследования показали, что на нефтеперерабатывающем заводе имеется высокая потребность в воде технического качества, однако она отличается существенно по времени суток. Использование контактного аппарата на газовом тракте котла позволяет выделить конденсат из продуктов сгорания и использовать на технические цели, тем самым сокращая затраты на техническую воду. Все это предопределило выбор контактного экономайзера ЭК-БМ-2. Конструкция контактного экономайзера приведена схематично на рис. (загрузочные люки не показаны).

Рисунок 4. Схема газо-воздушного тракта котельной: 1-паровой котлоагрегат; 2-топочная камера; 3-камера догорания; 4-водяной экономайзер; 5-дутьевой вентилятор; 6-воздухозаборная шахта; 7-контактный экономайзер; 8-дымосос; 9-дымовая труба.

Таким образом, применение водо-мазутной эмульсии в качестве топлива, использование теплоты конденсации водяных паров в контактном утилизаторе и конденсата в качестве технической воды позволят существенно повысить энергоэффективность котельной нефтеперерабатывающего предприятия.

Библиографическая ссылка

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В КОТЕЛЬНЫХ С ПАРОВЫМИ И ВОДОГРЕЙНЫМИ КОТЕЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ

Котельные установки с паровыми и водогрейными котлами, несмотря на кажущуюся сложность, достаточно надежны в эксплуатации и обладают большой маневренностью. На рис. 4 приведена принципиальная тепловая схема котельной с паровыми и водогрейными котельными агрегатами для закрытой системы теплоснабжения.

Сырая вода из водопровода насосом НИ подается в охладитель непре­рывной продувки Т1 и паровой водоподогреватель Т2, где нагревается до температуры + 25. 35 °С и поступает на химводоочистку ХВО. Одна часть воды после первой ступени умягчения нагревается в паровом подогревате­ле Т5, водоводяном подогревателе Т6 и охладителе выпара Т7 до темпера­туры + 60. 90 °С и поступает в деаэратор подпиточной воды ДА2, откуда используется на подпитку тепловой сети и на горячее водоснабжение (при открытой системе теплоснабжения).

Другая часть воды проходит две ступени умягчения ХВО и, нагрева­ясь в паровом водоподогревателе Т3 и водоводяном подогревателе Т4 до температуры + 60. 90 °С, поступает в деаэратор питательной воды ДА1. В верхнюю часть колонки деаэратора ДА1 также поступает конденсат от всех паровых подогревателей Т2, Т3, Т5, Т10, Т11, от технологического произ­водства ТП и от мазутного хозяйства МХ. В нижнюю часть колонки де­аэратора ДА1 и ДА2 и в водной объем питательного бака подается пар дав­лением 0,12 МПа для нагрева воды до кипения + 102. 104 °С; давление пара снижается в редукционном клапане РК. Выделившиеся из воды корро- зионно-активные газы вместе с выпаром удаляются в атмосферу или по­ступают в охладитель выпара Т7.

Из деаэратора питательной воды ДА1 вода поступает в теплообменник Т4, где охлаждается до + 70. 90 °С и питательным насосом ПН нагнетает­ся в водяной экономайзер ЭК, а затем в паровой котельный агрегат ПКА. Сухой насыщенный пар по паропроводу из котла направляется в редукци — онно-охладительную установку РОУ, где путем дросселирования снижает­ся его давление, а для охлаждения пара используется часть питательной воды. Пар поступает в парораспределительный коллектор ПК, откуда рас­ходуется на:

• технологическое производство ТП;

• подогреватели сетевой воды Т10 и Т11;

• подогреватели воды Т2, Т3, Т5;

• деаэрацию питательной воды в ДА1 и ДА2;

• мазутное хозяйство МХ и собственные нужды котельной.

Непрерывная продувка из парового котельного агрегата производится в расширитель (сепаратор) непрерывной продувки. Пар из СНП использу­ется в деаэраторе ДА1, а вода — в охладителе выпара Т1, после которого сбрасывается в барботер БР.

Из деаэратора ДА2 подпиточная вода поступает в водоводяной тепло­обменник Т6, где охлаждается до + 65. 75 °С и подпиточным насосом ППН нагнетается во всасывающий коллектор сетевого насоса СН. В откры­той системе теплоснабжения между Т6 и ППН устанавливается бак — аккумулятор воды для покрытия пиковых нагрузок горячего водоснабже­ния.

Работа тепловой сети. Обратная сетевая вода сетевым насосом СН нагнетается в водогрейный котельный агрегат ВКА. Часть воды из обратной линии тепловых сетей, после сетевых насосов, перепускает­ся в подающую линию по подмешивающей перемычке АВ, на которой установлен регулятор температуры РТ, где она смешивается с горячей водой из водогрейного котла для поддержания требуемой температуры в тепловой сети, согласно температурному графику города или района (рис.

Для получения расчетной температуры воды на входе в водогрейный котельный агрегат ВКА часть горячей воды из подающего трубопровода по линии CD рециркуляционным насосом НР подается на ввод обратной сете­вой воды.

В летнее время, когда водогрейные котлы не работают, для подогрева сетевой воды для нужд горячего водоснабжения используется пар в паро­водяных подогревателях Т10 и Т11, что позволяет не подавать воду с низ­кой температурой в стальные водогрейные котлы.

Температура воды, поступающей в систему отопления и вентиляции ОВ, регулируется с помощью элеваторного узла Э, путем смешения прямой сетевой воды с обратной из системы отопления.

При смешанном включении подогревателей горячего водоснабжения с системой отопления сетевая вода после системы отопления и вентиляции поступает в подогреватели горячего водоснабжения первой ступени Т8, а уже затем в обратный трубопровод тепловой сети. Температура обратной сетевой воды после первой ступени будет ниже, чем температура, опреде­ляемая по температурному отопительному графику. При необходимости догрев воды горячего водоснабжения (до + 65 °С) осуществляется прямой сетевой водой в подогревателях второй ступени Т9. Основное преимущест­во смешанной схемы теплового пункта (рис. 4) заключается в более глу­боком охлаждении обратной сетевой воды, что обеспечивает снижение ее расчетных расходов.

При разработке принципиальной тепловой схемы котельной с паро­выми и водогрейными котлами для открытых систем теплоснабжения мо­жет быть использована схема (рис. 4) с добавлением только бака — аккумулятора, необходимого для выравнивания расхода воды на горячее водоснабжение, а также узла смешения с циркуляционным трубопроводом, подогреватели Т8 и Т9 при этом не устанавливаются.

Особенностями котельной установки с паровыми и водогрейными аг­регатами являются:

• допустимость остановки в летний период водогрейных котлов и перевод подогрева сетевой воды для горячего водоснабжения в блок подог­ревателей Т10 и Т11;

• возможность работы паровой и водогрейной частей котельной при поломке одного из барботажных деаэраторов ДА1 или ДА2 (с перегрузкой другого);

• возможность использования блока паровых подогревателей Т10 и Т11 в отопительный период в качестве пиковых, при наличии резервной паровой мощности;

• применение двухступенчатой схемы подогрева сетевой воды, в ко­торой первой ступенью служат пароводяные подогреватели, второй — водо­грейные котлы, что обеспечивает подачу в них воды, нагретой до + 90. 100 °С, т. вводит водогрейные котлы в пиковый режим работы;

• возможность при сравнительно небольших отопительных и венти­ляционных нагрузках работать только паровым котлам и сетевым парово­дяным подогревателям, а при росте тепловых нагрузок горячего водоснаб­жения водогрейные котлы могут быть легко и быстро включены в работу и доведены до расчетной теплопроизводительности;

• возможность для открытых систем теплоснабжения подогрева се­тевой воды в зимнее время в пароводяных подогревателях и водогрейных котлах, особенно в максимально-зимнем режиме работы.

При разработке тепловых схем котельных с паровыми и водогрейны­ми агрегатами следует определять расходы теплоты и параметры теплоно­сителей для всех пяти возможных режимов работы системы теплоснабже­ния. По известным суммарным расходам пара и горячей воды производится выбор типа, количества и производительности котельных агрегатов.

В котельной, как правило, устанавливают три-четыре однотипных ко­тельных агрегата одинаковой тепловой мощности.

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:

• Экономия электричества.
• Экономия тепла.
• Экономия воды.
• Экономия газа.
• Экономия моторного топлива.

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:

• применения эффективных теплоизоляционных материалов;
• использования тепла уходящих газов;
• применения современных газогорелочных систем;
• автоматизации процессов учета и регулирования потребления энергоресурсов.

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:

• Котел водогрейный – 3шт.
• Сетевые насосы – 2шт.
• Подпиточные насосы – 1шт.
• Установка химводоподготовки – 1шт.
• Фильтр грубой очистки – 1шт.
• Узел учета газа (счетчик газа, электромагнитный клапан) – 1шт
• Электрощит – 1шт.
• Водяной подогреватель – 1шт.

Технико-экономический расчет с использованием приборов контроля и учета энергоресурсов.

Затраты на оборудование составляют:

Зоб=2 032 253 руб.

Затраты на проектирование с учетом зарплаты проектировщика:

Зпр=1,3*Зит =1,3* 2 135 337=2 775 938 руб.

Затраты на пуско-наладочныеработы:

Зпнр=1,4*Зит=1,4*2 135 337=2 989 471 руб.

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. *Тг=10* 4,46* 8760=390 696 руб.

Nоб – мощность оборудования (учитывается установленная мощность котельной), 10 кВт;

Цэл. – 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:

Зэкспл=Зт+Зэл+Зв+Зз+Зстрах+А+Зп=5 470 007,952 руб.

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.

ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В КОТЕЛЬНЫХ И СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Тельному контуру) для получения горячей воды на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Для технологических целей требуется обычно сухой насыщенный пар давлением 0,6. 1,2 МПа, потребление которого зависит от мощности и режима работы предприятия. В летнее время расход пара на производст­венные нужды обычно уменьшается, что обусловлено повышением темпе­ратуры исходного сырья, воды, воздуха, используемых в технологическом процессе, а также снижением тепловых потерь в окружающую среду от ограждающих конструкций теплотехнического оборудования.

В нижеприведенных расчетах тепловых схем технологическая нагруз­ка условно принята с коэффициентами 0,8. 0,9 в зимнем режиме и 0,7. 0,8 в летнем режиме от максимальной технологической нагрузки 0тн в макси­мально-зимнем режиме.

Расход теплоты на отопление и вентиляцию 2ов зависит от температу­ры наружного воздуха tm, а потребление теплоты на горячее водоснабже­ние 2гв — от суточного графика (максимум расхода утром и вечером) и от дня недели (в последние дни недели расход увеличивается в два раза).

Годовой график нагрузок строится путем сложения годовых нагрузок отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, технологического произ­водства, и суточная неравномерность потребления теплоты при этом не учитывается. В этом случае для каждого конкретного города выстраивается температурный график регулирования температуры воды в подающей и обратной магистралях теплосети в зависимости от наружной температуры воздуха.

При расчетной температуре наружного воздуха /нв для максимально — зимнего режима (холодной пятидневки) температура воды в подающем и обратном трубопроводах теплосети принимается максимальной (соответст­венно +150 и +70 °С). При температуре наружного воздуха, отличной от расчетной, температура воды в подающем трубопроводе регулируется ре­гулятором температуры.

Продолжительность отопительного периода и расчетные температуры

Наружного воздуха наиболее холодной пятидневки tp, средняя наиболее холодного месяца t^p, средняя отопительного сезона tOP для конкретного

Температура наружного воздуха, °С

Пример построения температурного графика тепловой сети для города с tp = — 22 °С приведен на рис.

Рис. Температурный график тепловой сети:

1, 2 — подающий и обратный трубопроводы

При построении годового графика нагрузка отопления и вентиляции Qw (кВт) рассчитывается для заданных температур наружного воздуха tm:

Где Qb — расчетная нагрузка отопления и вентиляции в максимально — зимнем режиме, кВт; /вн — температура воздуха в отапливаемом помещении (в расчетах принимается +18 °С); /р — расчетная температура наружного воздуха отопительного периода (для нижеприведенных расчетных тепло­вых схем в качестве примера принимается -22 °С).

Расход сетевой воды для отопления и вентиляции в зимнем отопи­тельном режиме составляет

Где, f — температура воды соответственно в подающем и обратном тру­бопроводах теплосети, °С.

Нагрузка горячего водоснабжения (при построении годового графика) принимается постоянной, не зависящей от температуры наружного воздуха (для отопительного и летнего периода) и составляет:

Бгв _ Сгв тр св (/гв — /исх),

Однако в летнее время расчетная нагрузка на горячее водоснабжение QB меньше, чем в зимний период Q^b, так как расчетная температура ис­ходной воды из водопровода /исх меняется, а температура воды, поступаю­щей на горячее водоснабжение /гв, остается постоянной. Следовательно, отношение нагрузок составит QB /Q™ = 0,82.

Подогреватели системы горячего водоснабжения могут быть под­ключены по независимой (параллельной) схеме включения теплообменни­ков горячего водоснабжения и системы отопления, а также по зависимой (последовательной или смешанной) схеме. Основное преимущество после­довательной и смешанной схем теплового пункта заключается в более глу­боком охлаждении обратной сетевой воды, что обеспечивает снижение ее расчетных расходов. Однако в рассматриваемых тепловых схемах расчет выполнен для независимой (параллельной) схемы включения теплообмен­ников.

Отопительные котельные предназначены только для обеспечения нагрузки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение коммуналь­но-бытовых потребителей. Отопительные котельные установки имеют па­ровые или водогрейные котлы. Разработаны и применяются в основном три схемы котельных: отопительная с паровыми котлами, теплофикационная и отопительная с водогрейными котлами.

Теплофикационная котельная имеет подогреватель-бойлер, устанав­ливаемый над паровым котлом, на высоте 1,5. 2 м от горизонтальной оси верхнего барабана парового котла. Пар из верхнего барабана поступает непосредственно в бойлер, где отдает теплоту сетевой воде, а образующий­ся конденсат самотеком стекает в нижний барабан котла. Малый расход питательной воды и постоянный возврат конденсата из бойлера позволяют резко уменьшить процент непрерывной продувки и расход продувочной воды. В результате отпадает необходимость в установке сепаратора (рас­ширителя) непрерывной продувки, а вся продувка производится непосред­ственно в барботер.

Особенностью теплофикационной котельной является, наряду с ма­лым расходом воды на питание парового котла, возможное закипание воды при прохождении через чугунный водяной экономайзер, что недопустимо, так как это будет сопровождаться гидравлическими ударами, которые мо­гут повредить экономайзер. Поэтому через экономайзер прокачивается не питательная вода, а вода тепловой сети. Теплофикационный экономайзер в этом случае и определяет название «теплофикационная котельная» и при одинаковых прочих условиях (например, при одинаковом количестве сжи­гаемого топлива) через них будет проходить воды примерно в десятки раз больше, чем через питательные экономайзеры. Сетевую воду в этих случа­ях следует пропускать по трубам экономайзера параллельными потоками.

Отопительная котельная с паровыми котлами работает так же, как и производственно-отопительная, за исключением нагрузки на технологиче­ское производство. Установки включают паровые водонагреватели (или бойлеры) для подготовки сетевой воды.

Расчет тепловых нагрузок и выбор оборудования в теплофикационных и отопительных котельных с паровыми котлами должны определяться для трех характерных режимов: максимально-зимнего, наиболее холодного месяца и летнего.

Результаты расчета пяти режимов тепловой схемы позволяют опреде­лить рациональное количество, единичную производительность и другие характеристики оборудования котельной. Значительное влияние на выбор тепловой схемы и оборудования котельной оказывает тип системы тепло­снабжения (открытая или закрытая) и соотношение нагрузок на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Расчет принципиальной тепловой схемы состоит из нескольких этапов и производится для характерных режимов работы. Для каждого элемента тепловой схемы составляется уравнение теплового и материального балан­са, решение которого позволяет определить неизвестные расходы, темпера­туры и энтальпии теплоносителей. Сложность тепловых схем и большое количество единиц оборудования, входящих в схему, расчет нескольких режимов работы приводят к необходимости задаваться некоторыми пара­метрами (расход теплоты на собственные нужды, потери в тепловых сетях и т. ) с последующим их уточнением.

Мероприятия по энергосбережению в котельной.

Энергосбережение в современных условиях является одним из основных факторов при выборе оборудования и схемы котельной. Основным критерием энергосбережения является снижение затрат энергетических ресурсов котельной при ее эксплуатации. Путями для снижения затрат энергетических ресурсов являются:

• автоматизированное погодозависимое регулирование выработки и отпуска тепловой энергии. Обеспечивает оптимизацию затрат на выработку тепловой энергии и экономию топлива на 12 — 15% от котельных без погодозависимого регулирования.
• применение автоматизированных горелок, обеспечивающих КПД котлоагрегатов, не ниже 90%.  Современные горелки и котлы имеют КПД = 91 — 94 %, против устаревших котлоагрегатов без автоматизации, имеющих КПД 75 — 80 %. Наиболее передовое решение — использование «конденсационных» котлов КПД которых достигает 98%.
• применение частотных приводов и устройств плавного пуска на электродвигателях. Это позволяет снизить расход электроэнергии на 25 — 30 %, а также продлить срок эксплуатации двигателя на 15 %. Применение плавного пуска позволяет защитить оборудование и трубопроводы от гидроударов.
• применение современных автоматизированных установок подготовки  воды позволяет снизить размер отложений в котлах и трубопроводах, и соответственно улучшить теплосъем и теплопередачу. Данные решения позволяют добиться экономии потребления топлива котлоагрегатами на 5 — 7 %.

Естественно для контроля за потреблением энергоресурсов в котельной обязательно устанавливать узлы учета.

назад к разделу «Статьи»