ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА НА ИНДИВИДУАЛЬНОМ ИСТОЧНИКЕ ТЕПЛОТЫ АСФАЛЬТО-БЕТОННОГО ЗАВОДА

IMPROVING THE ENERGY EFFICIENCY OF A HOT WATER BOILER ON AN INDIVIDUAL HEAT SOURCE OF AN ASPHALT-CONCRETE PLANT

Yulia Fedosova

undergraduate, Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

Al'bert Starikov

scientific advisor, associate professor at the Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

АННОТАЦИЯ

Повышение энергетической эффективности индивидуальной производственно-отопительной котельной в конечном итоге приведет к снижению себестоимости производимой продукции, поскольку уменьшатся затраты на тепловую энергию. На рассматриваемой котельной предлагается заменить старые паровые котлы и низкой эффективности на новые автоматизированные агрегаты, коэффициент полезного действия которых выше. Для повышения эффективности работы водогрейного котла предлагается установить экономайзер в качестве дополнительной хвостовой поверхности.

ABSTRACT

Increasing the energy efficiency of an individual production and heating boiler house will ultimately lead to a reduction in the cost of production, as the cost of thermal energy will decrease. At the boiler house under consideration, it is proposed to replace the old steam boilers and low efficiency with new automated units, the efficiency of which is higher. To increase the efficiency of the hot water boiler, it is proposed to install an economizer as an additional tail surface.

Ключевые слова: энергетическая эффективность; индивидуальная котельная завода; котельная; котел; экономайзер; коэффициент полезного действия; топливо; природный газ; уходящие газы; дымовые газы.

Keywords: energy efficiency; individual boiler plant; boiler house; boiler; economizer; efficiency; fuel; natural gas; exhaust gases; flue gases.

Энергетическая эффективность оборудования на производственно-отопительных котельных промышленных предприятий является ключевым параметром, от которого зависит количество расходуемого топлива на производство тепловой энергии. Повышение эффективности работы неизбежно приведет к снижению себестоимости производимой на заводе.

Климатические особенности Московской области, в которой расположен асфальто-бетонный завод (город Видное), требуют обеспечения надежного функционирования систем теплоснабжения [1, с. 100]. Отопительный период длится порядка семи месяцев в году, затраты на производство теплоты получаются значительными. Кроме отопительной и вентиляционной нагрузки на заводе требуется пар и горячая вода на технологические нужды. Эта нагрузка является круглогодичной. На производства тепловой энергии тратится топливо, от того, как эффективно работает оборудование, будет зависеть конечная себестоимость производимой продукции, а, значит, и прибыль предприятия.

Часть оборудования котельной давно выработало свой ресурс, в том числе паровые котлы. Достигнуть высокого значения эффективности можно за счет их замены на новые автоматизированные агрегаты [5, с. 58].

В котельной были установлены котлы ДКВР-10-13, которые были установлены в 60-х годах прошлого века. Их низкая эффективность на сегодняшний день связана, в основном, с износом [2, с. 48]. Испытания котлов показали, что коэффициент полезного действия на данный момент составляет 81%, что для паровых котлов на природном газе очень мало. Плюс к низкой эффективности добавляется недостаточная надежность оборудования. Участились случаи выхода из строя одновременно двух котлов, что приводило к необходимости экстренного останова производства. Паропроизводительность установленных котлов более чем в три раза превышает потребность производства, что еще уменьшает их эффективность использования. Замена старых котлов на новые с учетом требуемой производительности позволит существенно увеличить общую энергетическую эффективность котельной.

Схема котельной, единичная мощность и количество котлов [3 c. 63], число и характеристики насосов – все это влияет в конечно итоге на эффективность использования топлива в котельной. При планировании реконструкции требуется решать задачу оптимизации выбора тепловой схемы, маки и количества котлов, а также всего вспомогательного оборудования [4, с. 77].

Многие компании предпочитают внедрять проекты реконструкций не как энергосберегающие, а как мероприятия для повышения энергоэффективности. Но это, по большому счету, только вопрос терминологии и документа оборота, сути вопроса не меняет.

В рассматриваемой котельной несколько лет назад был заменен водогрейный котел. Он работает надежно, но температура уходящих газов высока, составляет 190°С. Для водогрейного котла предлагается установить экономайзер в качестве дополнительной хвостовой поверхности, то есть снизить температуру уходящих газов и, как следствие, увеличить коэффициент полезного действия котла. Поскольку на производстве расходуется горячая вода, примерно 30% ее расхода теряется в технологическом процессе. Эти потери восполняются холодной умягченной водой. Именно этот поток предлагается греть в экономайзере.

Для использования теплоты уходящих газов за водогрейным котлом применяются разные схемы. Например, устанавливаются тепловые насосы, в которых низкопотенциальным источником являются дымовые газы. Однако, такие установки широкого применения не нашли. Более часто используются именно теплообменные поверхности (дополнительные воздухоподогреватели или экономайзеры).

При установке дополнительных хвостовых поверхностей в котлах, сжигающих природный газ, снижение температуры дымовых газов на 15 ÷ 20°С соответствует росту коэффициента полезного действия на 1%. Охлаждение парогазовой смеси с конденсацией водяного пара (температура рекуперативной поверхности ниже температуры точки росы) приводит к увеличению коэффициента полезного действия на 1 % уже при снижении температуры уходящих газов на 3 ÷ 4ºС. Но применение конденсационных теплообменников пока весьма ограничено, что не соответствует их значимости.

Установка экономайзера позволит увеличить КПД водогрейного котла и снизить расход топлива на производство тепловой энергии.

Повышение энергоэффективности и надежности индивидуального источника тепловой энергии приведет к снижению себестоимости теплоты и, как следствие, снижение затрат на производство конечного продукта. При увеличении надежности отпуска технологического пара и горячей воды снизит аварийные остановы завода и позволит бесперебойно отпускать продукцию потребителям. А это, в свою очередь укрепит позиции завода на рынке.

Список литературы:

1. Гаак В. К., Гаак А. В. Износ оборудования — возрастающая проблема теплоэнергетики // Национальные приоритеты России. 2017. №1 (23). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/iznos-oborudovaniya-vozrastayuschaya-problema-teploenergetiki (дата обращения: 16.01.2021).
2. Дорожков А. А. Развитие отечественного котлостроения для современной промышленной энергетики // Известия ТПУ. 2009. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-otechestvennogo-kotlostroeniya-dlya-sovremennoy-promyshlennoy-energetiki (дата обращения: 16.01.2021).
3. Збараз Л. И., Чичерин С. В. Выбор оптимального количества котлоагрегатов при реконструкции источника теплоснабжения // Известия ТПУ. 2019. №7. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vybor-optimalnogo-kolichestva-kotloagregatov-pri-rekonstruktsii-istochnika-teplosnabzheniya (дата обращения: 16.01.2021).
4. Камчатова Е. Ю., Воронин Р. О. Проблемы внедрения энергосберегающих технологий в теплоснабжении // Вестник ГУУ. 2016. №6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-vnedreniya-energosberegayuschih-tehnologiy-v-teplosnabzhenii (дата обращения: 16.01.2021).
5. Тарасов А.А. Модернизация объектов теплоэнергетики как один из факторов развития экономики региона // Региональная экономика: теория и практика. 2012. №29. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modernizatsiya-obektov-teploenergetiki-kak-odin-iz-faktorov-razvitiya-ekonomiki-regiona (дата обращения: 16.01.2021).