Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Котельні установки – основне базове джерело малої енергетики




Для централізованого теплопостачання промисловості і житлово-комунального господарства, а також для покриття пікових теплових навантажень у теплофікаційних системах призначені районні котельні. Їх спорудження вимагає менших капіталовкладень і може бути проведено в більш короткий термін, чим спорудження ТЕЦ тієї ж теплової потужності. Тому в багатьох випадках теплофікацію районів починають з будівництва районних котелень. До введення в роботу ТЕЦ ці котельні є основним джерелом теплопостачання району. Після введення ТЕЦ вони використовуються в якості пікових. Котельні споруджують на площадках ТЕЦ чи в районах теплоспоживання. В них встановлюють водогрійні котли або парові низького тиску (1,2-2,4 МПа).

При роботі на газі - кращі водогрійні котли, при роботі на мазуті чи на твердому паливі - парові котли низького тиску. У випадку відпустку теплоти у виді пари на технологічні нестатки і гаряче теплопостачання варто порівнювати варіанти установки в котельні як парових, так і водогрійних котлів. При невеликій відпустці теплоти у виді пари виробництву і на власні нестатки котельні можлива установка комбінованих пароводогрійних котлів для покриття переважно теплофікаційного навантаження. Тип котлів у котельні вибирається на основі техніко-економічних розрахунків з урахуванням факторів надійності їхньої роботи, складності експлуатації, величини капіталовкладень і витрат виробництва.

Разом з тим, споживання теплової енергії в Україні характеризується такими особливостями.

По-перше, існуючий житловий фонд України і нове будівництво харак­теризуються великою неоднорідністю, що позначається на умовах забезпечення приватних та комунальних об’єктів тепловою й електричною енергією. Питання ощадливого й ефективного використання цих видів енергії особливо актуальні для України, що споживає імпортоване паливо.

По-друге, промислові підприємства різнопланові щодо випуску продукції, особливостей виробництва і розміщення сировини. У багатьох випадках це не дозволяє використовувати на них електроенергію і теплоту, отриману централізованим шляхом на ТЕЦ. Крім того, якщо підприємство значно віддалено від ТЕЦ, то стає економічно невигідним транспортування до нього гарячого теплоносія.

По-третє, багато ТЕЦ України відпрацювали свій ресурс, підлягають глибокому відбудовному ремонту і є основним джерелом забруднення атмосфери. Крім того, більшість розподільних теплових мереж знаходяться в поганому технічному стані і призводить до значних втрат теплоти. Тому питання реалізації децентралізованого енергозабезпечення як житлового фонду, так і промислових об’єктів є актуальним.

Децентралізоване виробництво електроенергії і теплоти підвищує загальну ефективність виробництва за рахунок таких чинників: усунення втрат під час транспортування теплоносія; регулювання теплового навантаження за часом доби або порою року залежно від реальної потреби; застосування високоефективних котельних установок, що з’явилися на рин­ку в останні декілька років; утилізації низькопотенційного тепла в когенераційних установках. Іноді установки децентралізованого виробництва енергоресурсів можуть замінити вугільні і мазутні котельні, помітно знижуючи при цьому викиди оксидів азоту й інших забруднювачів.

Розрізняють такі системи децентралізованого опалення: індивідуальні з установкою настінних або підлогових котлів невеликої потужності (8...30 кВт) у кожній окремій квартирі, що являють собою граничний ступінь децентралізації опалення; домові з установкою котлів середньої потужності (150...1 000 кВт) на горищних або в прибудованих до будинків приміщеннях; блокові районні котельні, системи опалення промислових споруд інфрачервоними випромінювачами, а також когенераційні установки.

Підходи до проектування енергетичних систем різні для кожного конкретного об’єкта і залежать від багатьох чинників: типу об’єкта, наявності в регіоні центральних систем енергопостачання, об’ємів споживання електричної і теплової енергії та їх співвідношення, можливості постачання визначеного виду палива, цін на устаткування й енергоносії. З порівняння капітальних витрат на створення систем централізованого опалення і будівництво блокових районних котельних з системою індивідуаль­ного поквартирного опалення найбільш капіталоємними виявляються блокові районні котельні. Якщо вважати їх вартість за 100 %, то вартість централізованого опалення становитиме 86 %, а систем індивідуального опалення – 47 %.

Слід також ураховувати наявність витрат на утримання обслуговуючого персоналу систем центрального і блочного опалення, наявність складної системи контролю, обліку і розподілу витрат порівняно з безвитратною експлуатацією систем індивідуального опалення. При цьому відпадає проблема обліку теплової енергії, враховують тільки витрату газу. Залежно від місцевих тарифів економія коштів при квартирному опаленні може досягати 40 %.

Індивідуальне опалення. Системи індивідуального поквартирного опалення широко застосовують в Україні для опалення приватних будинків
у сільській місцевості й у передмісті.

Котли можуть бути як підлогові, так і настінні, невеликих розмірів. Вони складаються з трьох блоків: власне котла з безшумним циркуляційним насосом, розширювального бачка і контуру гарячого водопостачання. Безпеку роботи забезпечують декілька систем контролю, які дублюють одна одну.

Установлену потужність індивідуального котла вибирають з розрахунку приблизно 1 кВт на 10 м2 опалювальної площі, що відповідає витраті природного газу 0,1 м3/г. В Україні настінні котли не випускають.

Близько 100 підприємств в Україні виробляють підлогові котли потужністю від 8 до 100 кВт. Як паливо в них найчастіше використовують природний газ або рідке чи тверде паливо. Безпека роботи котлів підтримується автоматично. Деякі конструкції котлів оснащено складною системою регулювання співвідношення газ повітря. Котли можуть мати вбудований або окремо розміщений бойлер для гарячого водопостачання.

Котли імпортного виробництва відрізняються поліпшеним дизайном, а деякі з них мають сучасні системи регулювання, зокрема програмне забезпечення. Так, системи Bosch Thermotechnic дозволяють управляти кот­лами залежно від погодних умов і програмувати температуру в помешканні на декілька місяців уперед, що дозволяє заощаджувати до 20 % газу за опалювальний сезон.

Будинкові котельні. Ще один варіант децентралізації – опалення окремих будинків або під’їздів багатоквартирних будинків. Для цієї мети використовують котли середньої потужності (150...1000 кВт) або блоки котлів меншої потужності.

 

Рис. 15.4 - Агрегат опалювальний серії АОМ (розробка Інституту газу Національної академії наук України): 1 – блочний газовий пальник; 2 – водоохолоджувальна топкова камера; 3 – проміжний випромінювач; 4 – водотрубний конвективний пучок;
5 – вихлопний патрубок; 6 – патрубок для входу води; 7 – патрубок для виходу нагрітої води; 8 – газовий патрубок

Характерною властивістю котлів цієї серії (рис. 15.4) є інтенсифікація теплообміну в радіаційній зоні за рахунок установки вторинних випромінювачів з жаростійких керамічних елементів і застосування в конвективній зоні багатоходових пучків з біметалічних оребрених труб. Це істотно знижує масогабаритні характеристики котлів. Котли мають вертикальне
і горизонтальне виконання, що дає проектантам свободу вибору розміщення котлів на дахах або в прибудованих до будинків спорудах.

Ефективність котлів підвищується із застосуванням комбінованих поверхнево-контактних водогрійних котлів серії КАОМ (рис. 15.5).

Рис. 15.5 - Контактний водогрійний агрегат КАОМ (розробка Інституту газу Національ­ної академії наук України): 1 – блочний газовий пальник; 2 – патрубок нагрітої води; 3 – водоохолоджувальна топкова камера; 4 – насос циркуляційний; 5 – бак водяний;
6 – контактна камера; 7 – патрубок подачі води; 8 – вихлопний патрубок

Такі агрегати поєднують нагрів води через трубчасті поверхні топкової камери з прямим контактом зворотної води і гарячими продуктами згорання. За принципом дії вони аналогічні конденсаційним котлам. Відмінністю є те, що конденсація пари з продуктів згорання відбувається
в контактній насадці.

Під час спалювання 1 кг природного газу в котлі утворюється більше 2 кг води за рахунок окиснювання водню метану. Точка роси для продуктів згорання природного газу з теоретичного співвідношення газповітря становить 53 °С. При температурі зворотної сітьової води близько 50 °С відбувається конденсація водяної пари з продуктів згорання і тим самим реалізація вищої теплоти згорання палива.

Різниця між нижчою і вищою теплотою згорання становить приблизно 11 %. Це потенціал підвищення ефективності котлів, наданий самою природою. ККД конденсаційних (контактних) установок за вищою теплотою згорання дорівнює 94–96 %.

Водонагрівники КАОМ можна також використовувати для групового опалення в системах, обладнаних бойлерними, тоді, коли в систему треба подавати воду під тиском при температурі понад 100 °С.

Для опалення комплексів житлових і виробничих приміщень можна використовувати установки прямого контактного нагріву і контактно-поверхневі установки. У них також використовують вищу теплоту згорання. Їх перевагою є те, що в них вода нагрівається під атмосферним тиском, тому ці установки не підлягають реєстрації у котлонагляді. Принципові схеми контактних і контактно-поверхневих нагрівників наведено на рис. 15.6, 15.7.

 

Рис. 15.6 - Принципова схема контактного нагрівника зануреного типу
(розробка Інституту газу Національної академії наук України): 1 – повітря;
2 – паливний газ; 3 – продукти згорання; 4 – зворотна вода; 5 – гаряча вода

 

У контактному нагрівнику газ спалюється безпосередньо під шаром води; водяна пара з продуктів згорання конденсується послідовно у шарі води і в контактному теплообміннику, установленому над водною поверхнею. У контактно-поверхневому нагрівнику спалювання газу відбувається в камері згорання, зануреній у шар води. Основний теплообмін відбувається контактним способом у насадці, де вода нагрівається приблизно до 85 °С, а додатковий нагрів відбувається через стінки камери згорання. Такі нагрівники забезпечують підігрів води до 90...95 °С. ККД таких нагрівників, розрахований за вищою теплотою згорання, знаходиться в межах 92–96 %. Вони досить компактні; модуль потужністю 1 МВт потребує площі 2,2 ´ 2,2м2, висота його 3 м.

Рис. 15.7 - Принципова схема контактно-поверхневого нагрівача: 1 – пальник; 2 – паливний газ; 3 – повітря; 4 – камера згорання; 5 – контактна насадка; 6 – продукти згорання; 7 – пінна пластина; 8 – розбризкувач; 9 – зворотна вода; 10 – гаряча вода

У районних котельнях застосовують котли більшої потужності, які поділяють на водо- і жаротрубні. Найчастіше використовують водотрубні котли. Котли цього типу переважно застосовують для одержання пари або гарячої води високого тиску і великої встановленої потужності. Жаротрубні котли використовують для тисків, менших від 2 МПа, і потужностей до 1...7 МВт.

В умовах країн Центральної і Східної Європи економічна границя відстані подачі гарячої води в районних теплових мережах становить 7 км.

Променисте опалення використовують для обігріву великих виробничих приміщень, ангарів, залів для глядачів, спортив­них споруд (тенісних кортів, льодових стадіонів, плавальних басейнів), церков, гаражів, складських приміщень або тільки робочих місць у приміщеннях такого типу. Застосування газових інфрачервоних випромінювачів характеризується швидким монтажем, можливістю перерозподілу зон обігріву і можливістю забезпечення економії газу (близько 40 %) порівняно з автономним водяним опаленням. Такі випромінювачі бувають двох типів – «світлі», у яких спалювання газу відбувається на керамічній поверхні випромінювача, і «темні», де газ спалюється всередині труб, що випромінюють тепловий потік. Під час використання «світлих» випромінювачів продукти згорання викидаються безпосередньо в приміщення, тому треба забезпечити надійну вентиляцію.

Газові інфрачервоні випромінювачі використовують двох типів: підвісні і настінні. Імпортні випромінювачі додатково обладнано тягодуттьовими пристроями.

Автоматизований настінний газовий нагрівник (рис. 15.8) потужністю до 15 кВт і масою 96 кг забезпечує створення локальних робочих зон з комфортними температурними умовами на площі 50...100 м2 (рис. 15.9).

Питома витрата теплоти на обігрів цеху у разі променистого опалення може бути в чотири рази менша, ніж у разі традиційного водяного опалення.

 

Рис. 15.8 - Газовий настінний радіатор низького тиску Рис.15.9 - Схема розміщення радіатора в умовах цеху

Когенерація є одним з ефективних методів енергопостачання будинків і споруд за рахунок спільного виробництва електричної і теплової енергії. Вона полягає у використанні газових двигунів внутрішнього згорання або газових турбін для приводу електрогенераторів з одночасним використанням теплоти відпрацьованих газів, води й охолоджувачів масла для комунальних і промислових споживачів. При цьому максимально використовують хімічну енергію палива, знижується рівень забруднення навколишнього середовища, зменшуються втрати під час передачі енергії і підвищується рівень надійності енергозабезпечення споживачів завдяки близькому розміщенню джерел енергоресурсів.

Когенерація все більше поширюється в європейських країнах. Модуль­ні когенераційні установки на природному газі споруджують найчастіше для об’єктів суспільного користування (великих офісних будинків, шкіл, лікарень тощо) і для районних котелень.

Теплофікаційний ККД когенераційного модуля знаходиться в межах 85–90 %. Відношення виробленої електричної енергії до теплової становить 0,6...0,7 і залежить від типу модуля. Недоліком когенераційних модулів є вузькі межі регулювання (приблизно 70–100 % від номінальної потужності), що обмежує їх застосування.

Когенераційні установки вигідно застосовувати на об’єктах, де потреба в електроенергії і теплоті постійна і знаходиться в співвідношенні 3:1.

 

 

Контрольні запитання

1. Призначення і класифікація котельних установок.

2. Особливості технологічної схеми виробництва водяної пари та гарячої води.

3. Особливості складу і призначення устаткування котельної установки.

4. Особливості пароводяного тракту котлів.

5. Тепловий баланс і теплова економічність котельної установки.

6. Загальні характеристики та техніко-економічні показники роботи котельних установок.

7. Загальні особливості топкових процесів і пристроїв.

8. Перелік і характеристика допоміжних систем і пристроїв котельних установок.

9. Організація керування роботою котлів.

10. Особливості експлуатації і ремонту котлів.

11. Загальні напрями розвитку котельної техніки.

12. Особливості малої енергетики України.

13. Характеристика децентралізованого опалення.

14. Основні конструктивні схеми водогрійних котлів індивідуального призначення.

 

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 229; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты