Повышение эффективности использования топлива в котельных установках

Пути повышения эффективности использования газа в котельных установках

В настоящее время объем потребления энергии непрерывно возрастает, что является следствием процесса индустриализации, увеличения энергозатрат на добычу природных ресурсов и работу транспорта, повышение плодородия почв и др. Несмотря на развитие топливодобывающей промышленности в нашей стране, топливный баланс ее в течение многих лет является весьма напряженным: опережающими темпами растет потребность в топливе, и зачастую оно расходуется расточительно. Сегодня наша страна в расчете на единицу национального дохода расходует топлива, электроэнергии, металла и других ресурсов более чем в 2 раза больше, чем развитые капиталистические страны. Прирост потребности в топливе, энергии, сырье и материалах должен обеспечиваться в основном (на 70.. .80 %) за счет их экономии.

Природный газ является важнейшим видом органического топлива. В настоящее время продолжается тенденция к увеличению доли природного газа в топливном балансе России. Основная стратегия — наращивать добычу природного газа с повышением его доли в топливном балансе. В России на тепловых электростанциях, использующих в качестве топлива природный газ, производится более 40% электроэнергии, а всего на ТЭС вырабатывается 67,1% энергии. В перспективе, наряду с природным и технологическими газами (доменным и коксовым), представляется возможным использование в качестве энергоносителей продуктов переработки твердых топлив, в первую очередь, водорода. Высокие энергетические качества, термостабильность и относительная чистота продуктов сгорания делают перспективным использование газовых топлив не только в стационарной технике, но и в таких видах транспорта, как автомобильный, авиационный и др. С учетом изложенного повышение эффективности использования природного газа является актуальным.

Рассмотрим основные пути повышения эффективности использования газа в котельных установках [4].

  • 1. Закрытие мелких котельных мощностью 3...6 Гкал/ч, работающих на газообразном топливе, и подключение их потребителей к крупному теплоисточнику дает экономию газа 13... 16 м3/Гкал (40...70 кг условного топлива/Гкал). Кроме того, при закрытии одной мелкой котельной экономятся трудовые ресурсы — 6...9 человек.
  • 2. Замена устаревших моделей котлов и схем компоновки оборудования с отключаемыми и групповыми экономайзерами приводит к снижению расхода газа на 18...20 м3/Гкал отпущенной теплоты.
  • 3. Реконструкция тепловой схемы котельной в соответствии с составом потребителей при значительном несоответствии существующей схемы может дать экономию газа до 10%. Например, перевод отопления помещений с парового на водяное сокращает расход газа на 5...7%.
  • 4. Теплопотери с уходящими газами д2 в котельных установках без хвостовых поверхностей нагрева, работающих с коэффициентами избытка воздуха а=аопт, достигают 25%. Мероприятия, способствующие уменьшению д2, следующие:
    • а) установка водяного питательного поверхностного экономайзера и воздухоподогревателя — экономия газа 4...7%, теплофикационного — 6...9%, конденсационного (контактного) — 10... 15%; повышение температуры уходящих газов за котлом на 10... 15 °С приводит к перерасходу газа на 0,7... 1,0%;
    • б) котел должен работать с оптимальным коэффициентом избытка воздуха а=«опт. Увеличение коэффициента избытка воздуха в топке выше оптимального на 0,1 приводит к перерасходу газа на 0,7%, при этом на 6... 10% возрастает расход электроэнергии на привод дутьевого вентилятора и дымососа;
    • в) повышение газоплотности котла в целях уменьшения присо- сов холодного воздуха на 10 % приводит к снижению расхода газа на 0,5 % и уменьшению расхода электроэнергии на привод дымососа на 4... 5%;
    • г) применение для котельных, сжигающих природный газ, вакуумных деаэраторов, позволяющих снизить температуру питательной воды до 65...70 °С (по сравнению с температурой 104 °С при атмосферных деаэраторах), обеспечивает более глубокое охлаждение уходящих газов;
    • д) установка наряду с водяным питательным поверхностным экономайзером КТ, позволяющего проводить глубокое охлаждение уходящих продуктов сгорания. Например, установка КТ за паровым котлом ДЕ-10-14 ГМ позволяет повысить КИТ котельной на 8... 10 % по высшей теплоте сгорания газообразного топлива;
    • е) поддержание номинальных производительностей и параметров работы котла, чистоты наружных и внутренних поверхностей нагрева;
    • ж) правильное конструктивное оформление конвективных поверхностей нагрева в целях более полного омывания их газами со скоростью, обеспечивающей самообдувку.
  • 5. Потери теплоты с химической неполнотой сгорания должны быть сведены к нулю за счет:
    • • правильного выбора газогорелочных устройств (например, установка на котлах ДКВР горелок типа ГМГМ вместо устаревших ГМГ обусловливает повышение КПД котла на 1... 1,5 %);
    • • перевода котлов на автоматическое регулирование соотношения «топливо—воздух» (т. е. обеспечение оптимального избытка воздуха);
    • • забора воздуха на горение из наиболее горячих зон помещения котельной;
    • • повышения качества изготовления и монтажа, наладки работы горелок и топочных туннелей.
  • 6. Для снижения расхода газа из-за потерь теплоты в окружающую среду следует:
    • а) тщательно выполнять монтаж и поддерживать в исправном состоянии ограждения котла, при этом температура на поверхности обмуровки в местах, доступных для обслуживающего персонала, не должна превышать 45 °С, а в местах, не доступных персоналу, -55 °С при температуре окружающего воздуха 25 °С;
    • б) тщательно выполнять монтаж и поддерживать в исправном состоянии изоляцию оборудования, трубопроводов, задвижек, фланцев и др. Например, изоляционный теплопровод диаметром 200 мм при температуре теплоносителя 150 °С имеет потери теплоты 3,35...6,03 кДж/(м-ч-°С), а неизолированный — 4815...5150 кДж/(м-ч-°С). Срок окупаемости затрат на устройство изоляции за счет экономии газа не превышает 3...4 мес;
    • в) сокращать число остановов-растопок котлов (для котлов с поверхностью нагрева больше 500 м2 на растопку после суточной остановки затрачивается двухчасовой расход топлива при его номинальной нагрузке).
  • 7. Температура питательной воды 1В оказывает существенное влияние на экономичность работы котла. Расчеты показывают, что для котлов с рПЕ = 1,4 МПа (14 кгс/см2) повышение температуры воды на входе в барабан котла Гв б на каждые 10 °С дает экономию газа на 1,7...2,2%. В целях повышения 1вб приходится повышать температуру питательной воды на входе в водяной экономайзер 1В э, что приводит к увеличению температуры уходящих газов и перерасходу газа. Для обеспечения работы водяного экономайзера в «сухом» режиме (без конденсации водяных паров из продуктов сгорания) на практике принимают, °С, Гвэ= Гр +10.

При малом возврате конденсата от потребителей в газовую котельную или его низкой температуре, когда в деаэратор поступает смесь конденсата и химически очищенной воды с температурой, не превышающей 60 °С, экономически эффективным является установка вакуумного деаэратора (1В э ~ 70 °С). При использовании термических деаэраторов атмосферного типа температура питательной воды на выходе из деаэратора равна гд = 102... 106 °С. Для понижения значения 1д до 1В э 70 °С в тепловой схеме котельной после деаэратора атмосферного типа необходимо устанавливать водо-водяные теплообменники, например для нагрева сырой и химически очищенной воды.

Установка водо-водяных теплообменников после атмосферных деаэраторов или использование вакуумных деаэраторов позволяет экономить в котельных, оборудованных котлами ДЕ, ДКВР, 1...2% газообразного топлива.

  • 8. Работа котельной установки в режиме пониженного давления приводит к перерасходу топлива и ухудшению работы всей системы, потребляющей пар. Объясняется это следующими причинами:
    • а) уменьшение рабочего (действительного) давления пара в барабане котла рб обусловливает увеличение влажности пара и ведет к уменьшению КПД котла, особенно существенно при рб<0,5рном (здесь рном — номинальное давление пара). Кроме того, увеличение влажности пара приводит к гидравлическим ударам в сетях и паропотребляющем оборудовании, увеличению времени технологических процессов, а в некоторых процессах — и к браку продукции;
    • б) уменьшение рб вызывает перерасход газа из-за «недогрева» воды в экономайзере (максимальная температура воды после чугунного экономайзера должна быть на 40 °С, а при наличии автоматизации — на 20 °С ниже температуры насыщения, которая, естественно, с уменьшением рб уменьшается).

Практика эксплуатации промышленных систем теплоснабжения показывает, что при работе котлов в режимерб < 0,5рном перерасход газа составляет 5...7%. К сожалению, на практике большинство существующих котельных, оборудованных котлами ДЕ и ДКВР, работают без РОУ и именно в режиме рб < 0,5рном, который часто соответствует параметрам теплопотребителей.

Обслуживающему персоналу следует иметь в виду, что при повышении влажности пара ухудшается его качество не только из-за уменьшения энтальпии, но и в связи с увеличением солесодержа- ния. Это приводит к более интенсивному отложению солей в аппаратах и оборудовании и к понижению КПД всей системы теплоснабжения, т.е. к перерасходу топлива в котельной.

9. В практике эксплуатации паровых систем теплоснабжения недостаточное внимание уделяется сбору и возврату конденсата в котельную, а это приводит не только к значительному перерасходу топлива, но и к уменьшению надежности работы всей системы теплоснабжения, увеличению эксплуатационных расходов. Увеличение возврата конденсата на 10% обусловливает экономию газа в котельной на 1,3...2,2% в зависимости от температуры конденсата. В этой связи перспективными являются установка после водяного экономайзера КТ и использование конденсата продуктов сгорания для подпитки котла.

При сборе конденсата по открытой схеме потери теплоты, связанные только с его испарением, составляют более 15 %. Испарение воды (конденсата) из открытого бака даже при температуре 80...95 °С составляет 10...22 кг/ч. Уменьшение испарения конденсата может быть достигнуто применением конденсатных баков, соединенных с атмосферой выхлопной трубой, оборудованной оросительным устройством.

Значительная экономия топлива в котельных, особенно при температуре конденсата более 100 °С, достигается применением закрытой схемы использования конденсата.

  • 10. Автоматизация технологических процессов в котельной позволяет, кроме повышения надежности и облегчения труда, получить экономию газа в следующих размерах:
    • а) регулирование процессов горения и питания агрегатов — 1,5...3,5%;
    • б) регулирование водонагревательных установок— 2...2,5%;
    • в) регулирование работы вспомогательного котельного оборудования— 0,2...0,4%;
    • г) регулирование температуры перегрева пара — 0,2...0,3%. Перерасход топлива из-за неэффективной автоматизации систем и недостаточной обеспеченности контрольно-измерительными приборами оценивается значением 10... 15% [4].
  • 11. Экономия топлива и электроэнергии без дополнительных капитальных вложений может быть получена за счет оптимального распределения нагрузок между котлами или котельными, работающими на общего потребителя. Для этого необходимо постоянно поддерживать работу отдельных котлов с максимальным КПД. Экономия газа при оптимальном распределении нагрузок между котлами, работающими, например, на покрытие нагрузок жилищно- коммунальных потребителей, может составлять 5... 12%.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >