10806

Л. Е. Линева, А.В. Гордеев

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ОТОПИТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ

В данной статье рассматривается мероприятия по энергоэффективности и энергосбережению отопительной котельной.

В настоящее время топливно-энегетический комплекс России испытывает ряд трудностей. Основные проблемы заключаются в моральном устаревании нынешних котельных и больших затрат в энергии. В связи с этим довольно частым явлением становятся перебои в снабжении теплотой отдельных регионов и потребителей.

Наиболее высокого уровня энергоэффективности котельной можно достигнуть только за счёт комплексного подхода к решению конструктивных, технологических, технико-экономических и экологических проблем.

Исходные данные объекта: отопительная котельная с водогрейными котлами RTQ 3000I, RTQ 3500I фирмы «Riello» с мощностями 3,8 МВт и 4,5 МВт соответственно, схема закрытая четырехтрубная, суммарная мощность водогрейной котельной 15 МВт. На рисунке 1 представлена принцыпиальная тепловая схема котельной установки.

Рис. 1. Принципиальная тепловая схема котельной установки

160

Оптимальным и прогрессивным вариантом повышения энергоэффективности котельной являются:

-Повышение КПД котла;

-Обработка воды;

-Установка трехходового клапана;

-Рециркуляционные насосы;

В современные способы повышения КПД котла входят автоматизированное регулирование горелок, внедрение газоанализаторов, применение конденсационных экономайзеров.

Рассмотрим способ автоматизированного регулирования горелок. Выбираем современные горелки, согласно мощности котлов и техникоэкономическим показателям, фирмы Weishaupt с встроенным блоком автоматического регулирования, марки RGMS 60/2-A.

Преимущества данной горелки:

- снижение потерь тепла с уходящими газами и неполнотой сгорания топлива, и как следствие увеличение КПД на 2-3%

- применение систем плавного, частотного и кислородного регулирования

-повышение уровня автоматизации

-экономия до 30% горючего

-удобство обслуживания и эксплуатация и т. Д. [1]

Рассмотрим способ внедрения газоанализаторов. Применение стационарных газоанализаторов, позволяет измерить качества топлива и не переплачивать за сжигание некачественного топлива, обнаружение утечки, снизить обязательные платежи за негативное воздействие на окружающую cреду и смещения топливного баланса в сторону использования менее «экологичных» видов топлива, увеличение КПД котла на 0,7%.

В следствии расчетов подбираем фирму MRU Delta 65 для котельной.

[2]

Рассмотрим способ применение конденсационных экономайзеров. Снижение температуры уходящих газов - главный путь к уменьшению расхода топлива. Применяют конденсационные теплоутилизаторы (КТ) контактного и поверхностного типов, позволяющие охлаждать уходящие дымовые газы ниже точки росы и полезно использовать продукты сгорания водяных паров. При сжигании газа точка росы продуктов сгорания равна 55°С - 60 °С. [3] Конденсат после дегазации (удаления растворенных в нем СО2 и О2) используется в качестве питательной воды котлов. На рисунке 2 представлена схема работы конденсатного экономайзера.

161

Рис. 2. Схема утилизации теплоты продуктов сгорания. 1-теплоутилизатор; 2- сетчатый фильтр; 3-распределительный клапан; 4-каплеуловитель; 5-

гидропневматичекое обдувочное устройство

Рассмотрим следующий способ для повышения эффективности котельной современную автоматизированную обработку воды.

Для уменьшения интенсивности образования солевых отложений на поверхностях теплообмена котла применяется докотловая обработка воды (водоподготовка).

Исходя из расчетов принимаем Atoll RFS-1260SE-ALT1. Умягчитель предназначен для удаления солей жесткости, железа, марганца, для удаления органических веществ, тяжелых металлов и нитратов, в зависимости от вида ионообменной смолы. На рисунке 3 представлена схема последовательности установки водоподготовки ВПУ1 и ВПУ2.

Рисунок 3. Схема водоподготовки

Особенности водоподготовки Atoll RFS-1260SE-ALT1: -поддерживающий слой - кварцевый гравий; -фильтрующая среда: ионообменная смола; -загрузка поставляется отдельно;

-есть чередование рабочего процесса и цикла регенерации (восстановления ионообменной ёмкости) смолы; [4]

Так же рассмотрим еще один метод повышение энергоэффективности котельной, такой как установка трехходового клапана.

162

Трехходовой смесительный клапан нужен в системе отопления для смешения, перенаправления потоков теплоносителя с различной температурой. [5] Установим его между подающем трубопроводом Т1 с температурой 90 и обратным трубопроводом Т2 с температурой 70 . В результате будет осуществляться смешивание потоков. Данный способ предложен для того чтобы производилось меньше затрат для подогрева воды из обратного трубопровода. На рисунке 4 представлена установка трехходового клапана красной линией.

Рисунок 4. Трехходовой клапан

Еще одним методом является установка на котлы рециркуляционных насосов.

Рециркуляционные насосы водогрейных котлов устанавливают для повышения температуры воды на входе в котлоагрегат в целях защиты от коррозии конвективных поверхностей нагрева водогрейных котлов, что так же повышает КПД котельной. Принимаем насос ТР 100-90/4(Grundfos). [6] На рисунке 4 под обозначением К3 ,около каждого котла, обозначается рециркуляционный насос.

В заключении следует отметить, что все вышеперечисленное является оптимальным и прогрессивным вариантом повышения энергоэффективности котельной. При использовании данных методов значительно повышается КПД котельной, и уменьшаются энергозатраты.

Литература

1.Интернет-ресурс: http://www.weishaupt.ru/

2.Интернет-ресурс: http://www.mrurus.ru/productions /delta_65/

3.Печатное издание. Энергосбережения котельной 3 (36)´2016

4.Интернет-ресурс: http://www.rusfilter.com/catalog/elem/

5.Интернет-ресурс: https://v-teplo.ru/trehhodovoj-klapan-princip-

raboty.html

6.Интернет-ресурс: http://www.ecomaks.ru/catalog/grundfos_tp/

163

А.Г. Макаров, М.А. Кочева

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ НА ОБОРУДОВАНИИ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

Повышение надежности систем теплоснабжения является одной из важнейших задач службы эксплуатации. Каждый год происходит развитие крупных систем теплоснабжения, устаревание тепловых сетей, в результате которых от 35 повреждений на 100 км длины участков могут привести к снижению надежности теплоснабжения.

Для предотвращения аварий необходимо провести расчеты гидравлических режимов: расчетный расход сетевой воды в подающих и обратных магистралях.

Одним из существенных факторов, влияющих на безопасность и надежность теплоснабжения, является обеспечение защиты трубопроводов и оборудования водоподогревательных установок источников тепловой энергии, тепловых сетей и потребителей тепловой энергии от гидравлических ударов, а также от повышения давления сетевой воды сверх допускаемых значений.

Во избежание гидравлических ударов максимальный часовой расход воды (G) при заполнении трубопроводов тепловой сети с условным диаметром (D) не должен превышать значений, приведенных в таблице 1.

Таблица 1. Максимальный часовой расход воды при заполнении трубопроводов тепловой сети

В системах теплоснабжения гидравлические удары также появляются в случае отключения сетевых насосов, ввиду отказов электроснабжения при ошибочном закрытии запорной и регулирующей арматуры, а также из-за повторной конденсации вскипевшего теплоносителя при резких колебаний давления.

Основная причина выхода теплопроводов из строя – коррозионное разрушение стальных труб (80%). Меры борьбы с внешней коррозией делятся на основные четыре группы:

164

-подбор материала труб;

-нанесение защитных покрытий;

-борьба с блуждающими токами и электрохимическая защита.

-способы укладки трубопроводов.

В настоящее время отсутствует общая теория надежности системы теплоснабжения, позволяющей оценивать надежность системы по всем или большинству показателей надежности, характеризующих в совокупности надежность системы.

Отсутствуют какие-либо нормативные документы по надежности систем теплоснабжения. Оценка надежности системы производится на основе использования отдельных показателей надежности.

К отдельным показателям надежности можно отнести интенсивность отказов, а также относительный аварийный недоотпуск теплоты.

Интенсивность отказов выражается в следующей формуле:

Где - материальная характеристика участков тепловой сети, выключенных из работы при отказе, м2;

- время вынужденного выключения участков сети, вызванное отказом и его устранением, ч;

- произведение материальной характеристики тепловой сети данной системы теплоснабжения на плановую длительность ее работы за заданный период времени (обычно на год).

Материальная характеристика тепловой сети, состоящая из n участков, представляет собой сумму произведений подающих и обратных диаметров трубопроводов на их длину в метрах.

Относительный аварийный недоотпуск теплоты:

Где, - аварийный недоотпуск теплоты за год; - расчетный отпуск теплоты всей системой теплоснабжения за год.

Данный показатель в определенной мере характеризует надежность системы теплоснабжения, благодаря которому можно сделать вывод о прогрессе или деградации системы теплоснабжения в целом.

Литература

1.Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергоиздат, 2001. – 472 с.

2.Памфилова, К.Д. Указания по повышению надежности систем коммунального теплоснабжения. - ПО "Роскоммунэнерго", 2009.

3.СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная

редакция СНиП 41-02-2003.

165

Д.А. Малышев, Е.Н. Семикова

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТИПА АВТОНОМНОЙ КОТЕЛЬНОЙ СПОРТИВНОГО КОМПЛЕКСА

Автономная котельная – это модульная конструкция, которая состоит из котлов с горелками, систем водоподготовки, насосов, расширительных баков, теплообменников, устройств систем автоматизации, систем управления и других вспомогательных элементов, которые могут варьироваться в зависимости от условий эксплуатации и требований заказчиков. Это альтернатива источникам теплоты централизованного теплоснабжения, в отличие от которых автономная котельная может работать независимо от государственных монополизированных организаций и идеально подходит для различных комплексов и отдельно стоящих зданий, находящихся на удалении от центральных тепломагистралей.

Во многих случаях использование автономной котельной более выгодно как экономически, так и по ряду других причин. Использование собственных и независимых источников теплоты позволяет более гибко осуществлять регулирование отпуска тепловой энергии, сезонное включение/отключение теплоснабжения, а также снизить риск аварий, поскольку степень изношенности существующих тепломагистралей на сегодняшний день очень высока, и в некоторых городах РФ достигает

80%.[1]

На объектах реконструкции и нового строительства в ЖКХ России наибольший «удельный вес» имеют автономные газовые котельные мощностью 0,5–2,5 МВт. В большинстве случаев – пристроенные или встроенные, реже крышные, выполненные как в виде транспортабельных агрегато-блочных компоновок, так и в стационарных зданиях и помещениях.[2]

Востребованность строительства автономных котельных установок объясняется следующими преимуществами:

автономная котельная позволяет обеспечить нужды теплоснабжения даже в районах с отсутствием коммуникаций;

работа автономной котельной не зависит от перебоев центрального теплоснабжения, поскольку исключается подключение к изношенным существующим государственным теплосетям;

отсутствие протяженных внешних тепловых сетей и обслуживание преимущественно однотипных потребителей (конкретного потребителя) позволяет практически исключить потери теплоносителя в тепловых сетях

166

ипотери теплоты от совмещения графиков отпуска теплоты разнотипными потребителями, используя все преимущества местного регулирования.

КПД автономной котельной значительно превышает КПД любых централизованных установок – в некоторых случаях он может достигать

97%;

устройство автономной котельной является энергетически и экономически эффективным решением благодаря возможности применять новое современное усовершенствованное оборудование, обеспечивающее высокую степень автоматизации и погодозависимое регулирование отпуска тепловой энергии.[2]

Целью исследования являлось обоснование выбора типа автономной котельной для строящегося спортивного комплекса.

Здание спортивного комплекса строится на участке, смежном с территорией спортивной школы, имеющей свои корпуса, общежития, стадион. Однако спорткомплекс не относится к спортивной школе и является собственностью другого владельца. Подключение строящегося здания спорткомплекса к существующим тепловым сетям микрорайона нецелесообразно как экономически, так и с точки зрения обеспечения безопасности. Существующие сети изношены и могут быть подвержены авариям, что повлечет за собой перерыв в теплоснабжении не только микрорайона, но и спортивного комплекса. Автономный источник энергии можно расположить как можно ближе к спортивному комплексу, и протяженность труб, идущих к потребителю, значительно сократится.

Для обоснования выбора типа автономной котельной для строящегося спортивного комплекса был проведен анализ преимуществ и недостатков различных видов автономных котельных: отдельно стоящая, крышная, пристроенная и встроенная котельные.

Отдельно стоящая котельная располагается на некотором удалении от потребителя и должна иметь ограждение. Это удобный вариант с точки зрения обеспечения безопасности и экологической эффективности, так как котельная находится на удалении от жилых домов, общественных зданий и рекреационных зон. Но спортивный комплекс находится рядом со зданиями спортивной школы, в достаточно застроенном районе. Расположить отдельно стоящую котельную на территории плотной жилой

иобщественной застройки довольно проблематично, так как для нее необходимо выделять санитарно-защитную зону.[3]

Кроме того, возникает необходимость в прокладке наружных теплопроводов, устройстве переходов в местах пересечений с другими коммуникациями, такими как водопровод, канализация, существующие тепловые сети, электросети и т.п. Это влечет за собой повышение капитальных затрат и эксплуатационных затрат на обслуживание и ремонт тепловой сети. На основе вышеперечисленных факторов было принято решение отказаться от проектирования отдельно стоящей котельной.

167

Хорошим вариантом автономного источника теплоты является крышная котельная. Однако, для возведения такой котельной на кровле здания необходимо применять дополнительные особые виды техники. Также могут возникнуть проблемы с прокладкой различных коммуникаций по фасаду здания, например наружных газопроводов. При достаточно больших тепловых нагрузках на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение спортивного комплекса диаметр газопровода может быть тоже достаточно большим, что затруднит монтаж этого газопровода на стене здания.

Большим недостатком крышных котельных является возникновение шума и вибраций от работающего оборудования. Чтобы исключить превышение значений уровня шума и вибраций выше допустимых норм, требуется устраивать технический этаж, на что заказчики, как правило, идут неохотно, так как это влечет за собой удорожание строительства объекта.[2]

Встроенная котельная располагается в помещении здания другого назначения и является удачным решением, так как не нарушает архитектурный облик здания, в отличие от крышной или пристроенной котельной. Отсутствие наружных тепловых сетей также является благоприятным фактором. К недостаткам можно отнести возможные сложные проектные решения по отводу продуктов сгорания, а также некоторые ограничения. Например, для встроенных и пристроенных котельных установок: в смежных помещениях с котельной установкой не должно быть постоянного присутствия 50 и более человек. При проектировании котельной спорткомплекса представляется затруднительным выполнение данного требования.[4]

Также могут возникнуть сложности с пожарной безопасностью. Мощность встроенных котельных установок должна покрывать

тепловые нагрузки здания, но не превышать их. Максимальные суммарные тепловые нагрузки в спортивном комплексе – 430кВт, а мощность проектируемой котельной – 600кВт. [3]

Таким образом, наиболее оптимальным вариантом автономного источника теплоты для строящегося спорткомплекса является пристроенная котельная. Экономически строительство пристроенной котельной менее выгодно, чем встроенной, но более эффективно, чем строительство отдельно стоящей или крышной котельной. Выполнить требование по количеству находящихся в смежном помещении людей для пристроенной котельной гораздо проще, чем для встроенной. Архитектурный облик здания спортивного комплекса от данного решения сильно не страдает, так как котельную пристраиваем со стороны бокового фасада. План расположения здания спорткомплекса с пристроенной котельной представлен на рисунке 1.

168

Рис.1. План расположения здания спортивного комплекса

спристроенной котельной

Уданного типа котельных установок нет строгих ограничений по мощности, к ней удобно подвести различные коммуникации. Монтаж крупногабаритного оборудования для данного типа котельных является наиболее простым, также легко обеспечивается доступ для обслуживания.[2]

Итак, на основании изучения и сравнения всех типов автономных котельных установок, принято решение о проектировании пристроенной котельной для спортивного комплекса.

Литература 1. Отчёт «О ситуации с теплоснабжением в Российской Федерации»

Режим доступа: http://www.energosovet.ru/stat880p8.html

2. Хаванов П. А., Барынин К. П. Автономные котельные. Оптимизация тепловых и гидравлических режимов работы универсального ряда автономных котельных для ЖКХ / Журнал Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика

(АВОК) №4 2005. – Режим доступа: https://www.abok.ru/for_spec/articles. php?nid=2862

3.СП 89.13330.2016 Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76. : утв. Приказом Министерства строительства и жилищнокоммунального хозяйства Российской Федерации от 16.12.2016 г. №944/пр : дата введ. 17.06.2017. – 100 с. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/456054199

4.СП 4.13130.2013 Свод правил Системы противопожарной защиты ограничение распространения пожара на объектах защиты требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям. Утвержден и введён в действие приказом Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России) от 24 апреля 2013 г. N

288.– 128 с. – Режим доступа: http://www.mchs.gov.ru/document/3743528

169