ВЛИЯНИЕ  ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ  КОТЛА  НА  ЭФФЕКТИВНОСТЬ  ЕГО  РАБОТЫ

Мясоедова  Екатерина  Николаевна

магистрант  1курса  кафедра  «Техническая  физика  и  теплоэнергетика

ГУ  имени  Шакарима  г.  Семей,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

E-mail:  

Коротецкий  Иван  Николаевич

магистрант  2  курса,  кафедра  «Техническая  физика  и  теплоэнергетика,

ГУ  имени  Шакарима  г.  Семей,  Республика  Казахстан,  г.Семей

E -mail:  sydoremzavod@mail.ru

Степанова  Ольга  Александровна

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент,  кафедра  «Техническая  физика  и  теплоэнергетика»,  ГУ  имени  Шакарима  города  Семей,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

Введение

В  современной  энергетике  одной  из  сложных  задач  является  повышение  эффективности  энергоблоков  тепловых  электростанций.  Необходимыми  условиями  для  решения  этой  задачи  является  внедрение  энергосберегающих  технологий,  увеличение  ресурса  эксплуатации  энергоблоков,  сокращение  сроков  ремонтов.  Теплоограждающие  конструкции  энергетических  котлов  играют  немалую  роль  в  увеличении  энергоэффективности  работы  блоков.  Повышение  стойкости  теплоограждающих  конструкций  —  это  один  из  наиболее  актуальных  вопросов,  поскольку  прочность  обмуровки  определяет  срок  безаварийной  работы  теплоиспользующих  агрегатов.

Потери  в  окружающую  среду  при  производстве  тепловой  и  электрической  энергии  превышают  нормативные.  Специалисты  ГК  «Барамист»  проводили  в  течение  нескольких  лет  исследования  и  установили,  что  главными  причинами  потерь  энергии  являются:  использование  устаревших  обмуровочных  и  изоляционных  материалов,  несоблюдение  во  время  пуска  режимов  разогрева  обмуровки  котлоагрегатов,  а  также  длительные  сроки  внедрения  научных  разработок  и  новых  технологий  по  повышению  эффективности  обмуровки  оборудования  и  тепловой  изоляции  [1].

Программа  по  развитию  инноваций  и  содействию  технологической  модернизации  РК,  Отраслевые  программы,  Программа  «Производительность  2020»  предусмотрены  в  рамках  Государственной  Программы  индустриально-инновационного  развития  РК  и  ориентированы  на  развитие  научно-технического  потенциала  индустрии  и  технологическую  модернизацию  всех  отраслей  промышленности.  В  целом  данные  меры  будут  способствовать  повышению  энергоэффективности  экономики  [4].

На  первом  Республиканском  научно-техническом  совещании  «Наука-Индустрия-Инновации»,  которое  проходило  в  начале  2013  года  на  базе  Евразийского  национального  университета  им.  Л.Н.  Гумилева,  директор  департамента  новых  технологий  и  энергосбережения  Министерства  индустрии  и  новых  технологий  РК  Алибек  Кабылбай  заявил,  что  в  соответствии  с  новым  законом  об  энергосбережении  и  повышении  энергоэффективности  все  средние  и  крупные  предприятия  будут  обязаны  в  течение  ближайших  двух  лет  снизить  энергопотребление.  Перед  МИНТРК  поставлена  задача  снизить  энергоемкость  в  промышленной  отрасли,  так  как  на  сегодняшний  день  30  самых  крупных  промышленных  предприятий  потребляют  38  %  всей  электроэнергии  страны. 

А.  Кабылбай  конкретизировал  ситуацию  и  сказал,  что  нужно  внедрять  новые  технологии,  модернизировать  промышленный  процесс,  технологии,  оборудование  и  инвестировать  средства  в  науку.  Так  как  рынок  инновационных  энергосберегающих  технологий  не  очень  развит,  нужно  самим  включаться  в  процесс  их  разработки  для  своей  отрасли  [6].

Рисунок  1.  Этапы  проведения  работы

Цель  и  задачи

Цель  —  анализ  эффективности  работы  ограждающих  конструкций  котельного  агрегата.

Задачи:

·     определение  температуры  обмуровки  котлов  при  пылевидном  и  слоевом  сжигании  топлива  на  ТЭЦ-1  города  Семей;

·     исследование  температурных  полей  обмуровки  котельных  агрегатов  БКЗ-90-39  и  КЕ-25-14С;

·     определение  термических  сопротивлений  слоев  обмуровки  котельных  агрегатов  БКЗ-90-39  и  КЕ-25-14С;

·     определение  тепловых  потерь  ограждающих  поверхностей  котельных  агрегатов  БКЗ-90-39  и  КЕ-25-14С  с  целью  выявления  поврежденных  участков  для  дальнейшей  замены.

Методы  исследования

Исследование  температурных  полей  проводилось  с  помощью  тепловизора  марки  ИРТИС-2000  (рисунок  2а).  В  комплектацию  базовой  модели  камеры  входит  ИК-приемник,  охлаждаемый  жидким  азотом  (рисунок  2б).  ИРТИС-2000  имеет  возможность  подключения  к  любому  компьютеру  (рисунок  2в).

Рисунок  2.  ИРТИС-2000  Термограф  Тепловизор

Таблица  1.

Технические  характеристики  термографа  тепловизора  ИРТИС-2000

Были  исследованы  ограждающие  поверхности  котлоагрегатов  с  разным  способом  сжигания  топлива  с  помощью  тепловизора.  Котел  БКЗ-90-39  с  пылевидным  сжиганием  топлива  имеет  облегченную  обмуровку,  которая  состоит  из  нескольких  слоев  (рисунок  3  а).  Конструкция  обмуровки  котла  КЕ-25-14С  со  слоевым  сжиганием  топлива  представлена  на  рисунке  3  б  [5].

Рисунок  3.  Конструкция  обмуровки  котлов  БКЗ-90-39  и  КЕ-25-14С

Результаты,  полученные  при  помощи  тепловизора,  представлены  на  рисунках  4  и  5.

Рисунок  4.  Температурные  поля  котельного  агрегата  БКЗ-90-39
 

Рисунок  5.  Температурные  поля  котельного  агрегата  КЕ-25-14С

Температуры  наружных  поверхностей  котельного  агрегата  определялись  экспериментальным  и  графическим  путем.

Термическое  сопротивление  теплопроводности  слоя  R_λ,  (м²·К)/Вт,  описывается  уравнением  (1):

(1)

где:  R_λ  —  термическое  сопротивление  теплопроводности  слоя,  (м²·К)/Вт;

δ_слоя  —  толщина  слоя,  м;

λ_слоя  —  коэффициент  теплопроводности  слоя,  Вт/(м·К).

В  таблице  2  приведены  данные  по  значениям  коэффициентов  теплопроводности  слоев  обмуровки  исследуемых  котельных  агрегатов. 

Таблица  2.

Значения  коэффициента  теплопроводности  слоев  обмуровки  исследуемых  котельных  агрегатов

Согласно  уравнения  (1)  были  найдены  значения  термических  сопротивлений  R_λ,  (м²·К)/Вт  для  каждого  слоя  стенки.  Результаты  представлены  в  таблице  3.

Таблица  3.

Значения  термического  сопротивления  R_λ,  (м²  ·К)/Вт

По  полученным  значениям  термических  сопротивлений  графическим  методом  определили  значения  температур  слоев  обмуровки  котельных  агрегатов  (рисунок  6).  На  рисунке  7  представлены  графики  значения  температуры  каждого  слоя  обмуровки.

Рисунок  6.  Зависимость  температуры  от  термического  сопротивления

Рисунок  7.  Зависимость  температуры  от  толщины  слоя

На  основании  нормативного  метода  [3]  определили  потери  теплоты  через  ограждающие  поверхности  котельного  агрегата  q₅.

Для  котла  КЕ-25-14С  производительностью  25  т/ч  потери  теплоты  при  неразрушенных  ограждающих  поверхностях  q₅  составляют  1,2  %.

Для  котла  БКЗ-90-39  производительностью  90  т/ч  потери  теплоты  при  неразрушенных  ограждающих  поверхностях  составляют  0,7  %.

На  основании  тепловизионного  обследования  исследуемых  котельных  агрегатов  определили,  что  разрушение  обмуровки  котла  КЕ-25-14С  составляет  20  %,  а  котла  БКЗ-90-39  —  10  %.Таким  образом,  при  разрушении  20  %  обмуровки  котла  КЕ-25-14С  потери  q₅  составят  23,76  %  и  при  разрушении  10  %  обмуровки  котла  БКЗ-90-39  потери  q₅  составят  6,93  %.

ВЫВОДЫ

С  помощью  тепловизионного  обследования  котлов  БКЗ-90-39  и  КЕ-25-14С  были  исследованы  температурные  поля  и  определены  температуры  слоев  обмуровок  котельных  агрегатов.  Выявлены  поврежденные  участки.

При  обследовании  обмуровки  котлов  БКЗ-90-39  и  КЕ-25-14С  с  ее  частичным  разрушением  и  без  разрушений,  было  получено,  что  при  разрушении  20  %  обмуровки  котла  КЕ-25-14С  потери  q₅  составили  23,76  %  и  при  разрушении  10  %  обмуровки  котла  БКЗ-90-39  потери  q₅  составили  6,93  %,  следовательно,  чем  больше  процент  разрушения  обмуровки  котельного  агрегата,  тем  больше  тепловых  потерь,  а  значит  снижается  эффективность  работы  котла; 

·     установлено,  что  частые  пуски  и  остановки  котлов,  отсутствие  контроля  температуры  обмуровки  при  разогреве  котла  приводят  к  значительным  температурным  градиентам  и  напряжениям,  что  снижает  эффективность  тепловой  изоляции  и  разрушает  ее.  Поэтому  важным  аспектом  работоспособности  обмуровки  является  ее  термонапряженное  состояние  и  зависимость  прочностных  характеристик  огнеупорных  материалов  и  изоляции  от  данного  состояния;

·     из  выше  перечисленного  следует,  что  в  целях  энергоэффективности  электростанции  в  целом  за  целостностью  обмуровки  котельного  агрегата  необходимо  следить  тщательным  образом.

Список  литературы:

1.Высокотемпературные  огнеупорные  и  теплоизоляционные  материалы  последнего  поколения  //  BARAMIST  management.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.baramist.ru/library/778/.(дата  обращения:  15.04.2014).

2.ИРТИС-2000  //  Агентсво  безопасности  БИТЕКС.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.secagency.ru/all.php?Id=132/  (дата  обращения:  13.04.2014).

3.Кузнецов  Н.В.  Тепловой  расчет  котельных  агрегатов  (Нормативный  метод  Т  34).  М.:  Энергия,  1973.

4.Перспективы  энергоэффективности  и  энергосбережения  в  Республике  Казахстан  //  ИНТЕРЭЛЕКТРО.  Международная  организация  по  экономическому  и  научно-техническому  сотруднечеству  в  области  электротехнической  промышленности.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://mo-interelectro.ru/  (дата  обращения:  14.04.2014).

5.Финкельштейн  Э.  Auto  CAD  2004.:  Пер.  с  англ.  М.:  Издательский  дом  «Вильямс»,  2005  —  1184  с.

6.Электроэнергетика  Казахстана.  //  АО  «Институт  развития  электроэнергетики  и  энергосбережения»  Министерство  индустрии  и  новых  технологий  Республики  Казахстан.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:http://www.kazee.kz/userfiles/ufiles/inform_catalog/elektroenergetika_kazakhstana_12_2013.pdf/  (дата  обращения:  15.04.2014).