Пример реализации проекта строительства отопительных котельных на местных видах топлива
Энергетическое обследование котельной. Применение автоматизированных котлов, работающих на гранулированном биотопливе. Использованием местных видов топлива и отходов лесоперерабатывающего комплекса в автоматизированных теплогенерирующих установках.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.02.2017 |
| Размер файла | 441,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Пример реализации проекта строительства отопительных котельных на местных видах топлива
Д.т.н. В.К.Любов
Энергетическое обследование существующей котельной
Одной из проблемных котельных Приморского района Архангельской обл. на момент обследования являлась котельная, расположенная в пос. Луговой. В котельной были установлены четыре водогрейных котла, два из которых - судовые жаротрубно-дымогарные: котел № 1 (1905 г выпуска) - двухтопочный, а № 3 (1930 г. выпуска) - однотопочный. В заводском исполнении судовые котлы предназначены для выработки пара, но затем они были переведены в водогрейный режим и преимущественно работали на длиннопламенных каменных углях. Котлы № 2 (КВ-0,84) и № 4 (KB-0,93) оборудованы слоевыми топками и индивидуальными вентиляторами для подачи воздуха в топочные камеры. Однако неудобства обслуживания данных котлов, связанные с особенностями конструктивного исполнения, приводили к ограничению времени их эксплуатации.
При проведении энергетического обследования в работе находились котлы № 1, 3 и один дымосос.
В топки котлов подавался длиннопламенный каменный уголь с умеренной зольностью (А=22,53%), влажностью W=13,79% и с выходом летучих веществ V=38,43%, при этом низшая теплота сгорания на рабочую массу топлива составляла 19,93 МДж/кг. Сжигаемый уголь имел полидисперсный состав и по крупности кусков относился к классу рядовых.
Периодическая ручная подача топлива в таких котлах вызывает циклическое изменение энерго- экологических показателей работы котлов в период между загрузками. Тягу и подачу воздуха под колосниковые решетки котлов регулируют в зависимости от их производительности, однако ни на одном из котлов не было приборов контроля разрежения в топках, температуры и разрежения газов на выходе из котлов. Все это затрудняло анализ теплового режима работы котлов и исключало возможность контроля их сопротивления.
В котельной пос. Луговой отсутствовала штатная система контроля расхода теплоносителя, подаваемого в теплосеть и на ГВС. Также отсутствовала система подготовки воды, что противоречит требованиям нормативных документов. Не были предусмотрены золоулавливающие установки, что приводило к загрязнению атмосферного воздуха твердыми частицами.
При проведении обследования теплопроизводительность котлов изменялась в диапазоне: 0,16-1,29 МВт - котел № 1; 0,05-0,85 МВт - котел № 3. Рабочее давление теплоносителя на выходе из котлов составляло 0,4-0,42 МПа. котельная автоматизированный теплогенерирующий биотопливо
Анализ условий тепловой работы котлов показал, что в период цикла между загрузками топлива, при отсутствии регулирования производительности дымососа, работа котлов характеризуется наличием ярко выраженных пиков в характере изменения всех составляющих теплового баланса (рис. 1) и концентраций вредных веществ в уходящих газах [2].
КПД брутто котлов в период цикла между загрузками топлива, определенный по обратному балансу, изменялся в диапазоне 14,9-55,5% для котла № 1 (рис. 1а) и 0,04-49,6% для котла № 3 (рис. 1б). При этом значение среднего КПД брутто составило: 41,5% - котел № 1; 24,5% - котел № 3. Удельный расход условного топлива составил: 82,2 кг у.т./ГДж (344,2 кг у.т./Гкал) для котла № 1; 139,2 кг у.т./ГДж (582 кг у.т./Гкал) для котла № 3.
Анализируя экологические показатели работы котлов, следует отметить, что эмиссия NOx составляла: 356-979 мг/МДж для котла № 1 и 401-547 мг/МДж для котла № 3. Эмиссия SO2 не превышала 1480 мг/МДж, что объясняется невысоким содержанием серы в сжигаемом топливе (0,58%). Диапазон изменения эмиссии CO составил: 155-10535 мг/МДж для котла № 1 и 664-3654 мг/МДж для котла № 3.
Данные технико-экономические и экологические показатели получены при сжигании рядового высокореакционного каменного угля с умеренным содержанием мелких фракций (R6>78%) и с довольно высокой теплотой сгорания. При поставке в котельную углей с более низкой теплотой сгорания или с более высоким содержанием мелких фракций, или же с большей зольностью, значения средних КПД брутто водогрейных котлов снижаются, а удельные расходы топлива на выработку 1 ГДж становятся еще больше.
Эффективность новой котельной на биотопливе
По результатам энергетического обследования было принято решение о замене физически изношенной и морально устаревшей котельной новым энергоисточником.
Эффективным направлением комплексного решения энергетических и экологических проблем при обеспечении отопительных потребностей является применение современных автоматизированных котлов, работающих на гранулированном биотопливе. Поэтому в пос. Луговой была смонтирована и запущена в работу в 2010 г новая модульная котельная, оборудованная двумя водогрейными котлами (зарубежного производства) мощностью по 0,74 МВт (0,64 Гкал/ч) каждый, использующими в качестве топлива древесные гранулы (пеллеты). Выбор энергооборудования был сделан на основании маркетингового исследования.
Рабочее давление теплоносителя на выходе из данных котлов не превышает 0,4 МПа, а температура - 115 ОС. Водогрейные котлы имеют два контура, при этом в первом циркулирует химочищенная деаэрированная вода, доставляемая автотранспортом с ТЭЦ ЗАО «Лесозавод 25», расположенной на расстоянии 30 км. Нагрев сетевой воды второго контура осуществляется с помощью пластинчатых теплообменников. На обратной линии теплосети котельной установлены два циркуляционных насоса и один подпиточный.
Для обеспечения эксплуатационного запаса топлива рядом с котельной смонтирован вертикальный цилиндрический резервуар. Древесные гранулы автотранспортом доставляются с ЗАО «Лесозавод 25» и поступают в приемный топливный бункер, из которого разгрузочным шнеком подаются на элеватор и далее в резервуар. Нижняя часть резервуара выполнена в виде конусной системы выгрузки и оборудована лопастным питателем, с помощью которого гранулы поступают в промежуточную емкость. Затем транспортным шнеком гранулы направляются в помещение котельной, где разделительным шнеком распределяются на два котла.
В системе подачи топлива каждого котла установлен лопастной дозатор с промежуточной емкостью, из которой гранулы поступают на шнековый питатель котла, имеющий систему защиты от обратного возгорания топлива (рис. 2). Питатель котлоагрегата подает гранулы в профилированную подовую область топки, где через зазоры колосников проходит первичный воздух, пронизывающий слой топлива. В над- слоевую зону топки через сопла подается вторичный воздух для обеспечения догорания горючих компонент топлива.
Продукты сгорания обеспечивают нагрев котловой воды первого контура, совершая три хода в дымогарных трубах, после чего проходят очистку в мультициклоне и дымососом направляются в дымовую трубу. Каждый котел оборудован индивидуальной дымовой трубой. Для обеспечения плавного регулирования производительности котлов привод дымососов, шнеков и вентиляторов имеет частотное регулирование.
Такая же котельная, но с более мощными котлами (по 1,5 МВт (1,3 Гкал/ч)) была смонтирована в пос. Лайский Док, который находится в 35 км от ЗАО «Лесозавод 25».
До проведения энергетического обследования новых энергоисточников были выполнены режимно-наладочные работы, обеспечившие оптимизацию воздушных режимов, условий работы газовых трактов и повышение КПД брутто котлов в котельной пос. Луговой не менее чем на 1,8% и пос. Лайский Док - на 3,8%, по сравнению с базовыми режимами настройки систем автоматического регулирования. Результаты экспериментов показали, что оптимальный диапазон изменения концентраций кислорода в продуктах сгорания на выходе из котлов составляет 5,2-6% (при обеспечении нормативной плотности котлов).
При проведении балансовых опытов в топки котлов подавались древесные гранулы, имеющие достаточно однородный гранулометрический состав и теплотехнические характеристики (см. табл.), приемлемые для котлов с топочными камерами данного типа и требованиям [3]. КПД брутто водогрейных котлов в котельной пос. Луговой изменялся в диапазоне 85,3-88,6%, а удельный расход условного топлива составил 40-38,5 кг у.т./ГДж (167,3 - 161,2 кг у.т./Гкал при тепловой нагрузке 0,32 - 0,65 Гкал/ч). Для котлов пос. Лайский Док КПД брутто изменялся в диапазоне 88,3-90,4%, а удельный расход условного топлива - 38,6-37,7 кг/ГДж (161,6-157,8 кг у.т./Гкал при тепловой нагрузке 0,42-1,22 Гкал/ч).
Невысокие значения эмиссии NOx (см. табл.) объясняются умеренным уровнем максимальных температур, а также двухступенчатой схемой сжигания топлива. Диапазон изменения эмиссии CO в различных режимах составил 35 - 807 мг/МДж.
|
пос. Луговой |
пос. Лайский Док |
||||
|
Наименование величины |
котел № 1 (опыт № 3) |
котел № 2 (опыт № 5) |
котел № 1 (опыт № 4) |
котел № 2 (опыт № 7) |
|
|
Теплопроизводительность, кВт |
449 |
740 |
916 |
495 |
|
|
Рабочее давление воды на выходе, МПа |
0,31 |
0,31 |
0,3 |
0,33 |
|
|
Температура воды на входе, °С |
91,7 |
92,5 |
68,8 |
74,8 |
|
|
Температура воды на выходе, °С |
108,5 |
106,8 |
82,6 |
84,6 |
|
|
Влажность гранул, % |
8,38 |
7,08 |
|||
|
Зольность гранул, % |
1 |
0,77 |
|||
|
Выход летучих веществ, % |
85,09 |
85,13 |
|||
|
Низшая теплота сгорания, МДж/кг |
17,05 |
17,39 |
|||
|
Расход воздуха первичного/вторичного, нм3/ч |
338/256 |
584/407 |
682/482 |
412/286 |
|
|
Разрежение в топке, Па |
90 |
50 |
70 |
100 |
|
|
Сопротивление котла, Па |
90 |
170 |
50 |
30 |
|
|
Температура уходящих газов, °С |
168 |
215 |
126 |
123 |
|
|
Избыток воздуха в уходящих газах |
1,36 |
1,35 |
1,34 |
1,4 |
|
|
Потери теплоты: - с уходящими газами q2, % - с химнедожогом q3, % - с мехнедожогом q4, % - от наружного охлаждения q5, % |
4,81 0,04 0,27 6,27 |
9,33 0,07 0,25 3,8 |
5,09 0,14 0,12 4,26 |
3,79 0,08 0,13 7,88 |
|
|
КПД котла брутто, % |
88,59 |
86,52 |
90,38 |
88,1 |
|
|
Полный расход биотоплива, кг/ч |
107 |
180 |
210 |
116,3 |
|
|
Эмиссия NOx, мг/МДж |
106 |
105 |
73 |
67 |
|
|
Эмиссия СО, мг/МДж |
42 |
77 |
159 |
81 |
Заключение
Результаты исследований показали, что модернизация энергоисточника в пос. Луговой позволила:
¦ снизить удельный расход условного топлива на выработку тепловой энергии более чем в 2,8 раза;
¦ уменьшить эмиссии NOx более чем в 6 раз и CO более чем в 8 раз, снизить выбросы SO2 газа более чем на 82 т/год;
¦ уменьшить выбросы парниковых газов (СО2) в атмосферу более чем на 6500 т/год;
¦ сократить обслуживающий персонал с 13 до 5 человек;
¦ использовать здание старой котельной для других производственных нужд.
Энергетическое обследование старой котельной в пос. Лайский Док, работавшей на дизельном топливе, не проводилось, однако достигнутый КПД брутто новых котлов (90,4%), соответствующий эффективности работы мазутных котлов, находящихся в хорошем техническом состоянии, позволяет не сомневаться в целесообразности выполненной модернизации. Обслуживающий персонал котельной также сократился с 13 до 5 человек. Требования к персоналу: среднетехническое образование, опыт работы машинистом не менее 5 лет.
Несмотря на более высокую стоимость древесных гранул (3 тыс. руб./т) по сравнению с каменным углем (1,9 тыс. руб./т) полученные результаты позволят получить период окупаемости, не превышающий 6 лет.
Исходя из вышеизложенного, генеральным направлением развития малой энергетики является замена немеханизированных морально и физически устаревших котлов новыми высокоэффективными автоматизированными теплогенерирующими установками с преимущественным использованием местных видов топлива и отходов лесоперерабатывающего комплекса.
Литература
1. Любов В.К., Любова С.В. Повышение эффективности энергетического использования биотоплив: учеб. пособие. Архангельск: ОАО «Солти», 2010. 496 с.
2. Любов В.К., Попов А.Н. Модернизация объектов коммунальной энергетики // Вестник ЧГУ, технические науки. 2011. Т. 2, № 2, с. 5-9.
3. ГОСТ Р 54220-2010 Биотопливо твердое. Технические характеристики и классы топлива. Часть 1. Общие требования.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение тепловых нагрузок и расхода топлива производственно-отопительной котельной; расчет тепловой схемы. Правила подбора котлов, теплообменников, баков, трубопроводов, насосов и дымовых труб. Экономические показатели эффективности установки.
курсовая работа [784,4 K], добавлен 30.01.2014Перспектива использования производных рапсового масла в качестве моторного топлива. Проблемы, связанные с использованием рапсового масла. Анализ существующих конструкций подогревателей топлива. Расчет и конструирование ТЭНа и нагревателя биотоплива.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 11.08.2011Переработка отходов производства и потребления в процессе создания альтернативного твердого топлива. Подбор отходов для создания брикетного топлива. Разработка оптимального соотношения компонентов. Создание принципиальной схемы линии брикетирования.
автореферат [248,9 K], добавлен 20.09.2014Общая характеристика и особенности утилизации отходов ракетного топлива, в состав которого входит нитрат аммония. Понятие, сущность, классы, состав и баллистические свойства твердого ракетного топлива, а также его и описание основных методик утилизации.
курсовая работа [56,9 K], добавлен 11.10.2010Составление принципиальной тепловой схемы котельной и расчет ее для трех характерных режимов. Выбор единичной мощности и числа устанавливаемых котлов. Определение часового и годового расхода топлива. Выбор тягодутьевых устройств. Охрана окружающей среды.
дипломная работа [253,2 K], добавлен 16.11.2012Элементарный состав и геометрические характеристики топлива. Определение объемов воздуха и продуктов сгорания топлива при нормальных условиях. Состав котельной установки. Конструкция и принцип действия деаэратора. Конструктивный расчет парового котла.
курсовая работа [594,6 K], добавлен 25.02.2015Назначение, область применения и классификация дизельного топлива. Основные этапы промышленного производства ДТ. Выбор номенклатуры показателей качества дизельного топлива. Зависимость вязкости топлива от температуры, степень чистоты, температура вспышки.
курсовая работа [760,9 K], добавлен 12.10.2011Знакомство с функциями реактора гидроочистки дизельного топлива Р-1. Гидроочистка как процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре. Характеристика проекта установки гидроочистки дизельного топлива.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 12.01.2014Выбор и техническое описание датчика уровня топлива, вторичного преобразователя и промышленного контроллера. Разработка программно-аппаратного комплекса, проект распределенной измерительной системы и структура управляющей программы микроконтроллера.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 30.08.2010Обзор основных функций автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), способы их реализации. Виды обеспечения АСУ ТП: информационное, аппаратное, математическое, программное, организационное, метрологическое, эргономическое.
презентация [33,7 K], добавлен 10.02.2014Реконструкция газоотводящего тракта водогрейного котла ПТВМ-50, расположенного на котельной ЖМР-16. Установка конденсационных теплоутилизаторов и теплового насоса в газоотводящем тракте; использование уходящих продуктов сгорания, снижение расхода топлива.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 24.07.2013Изучение экстракционной технологии производства экологически чистого дизельного топлива. Описание технологической схемы получения очищенного топлива. Расчет реактора гидроочистки дизельной фракции, стабилизационной колонны и дополнительного оборудования.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.01.2012Тенденции в использовании альтернативного топлива и отходов промышленности. Основные зоны футеровки в цементной промышленности, подверженные наибольшим перегрузкам. Проникновение солей в огнеупорный материал. Особенности влияние топлива на футеровку.
творческая работа [945,2 K], добавлен 09.02.2010Характеристика блочно-модульной котельной и участка строительства. Определение нагрузок в тепле и топливе. Подбор котлов, горелок, основного и вспомогательного оборудования. Расчет газопроводов, водоподготовка. Автоматизация газового водогрейного котла.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 20.03.2017Особенности методики теплового расчета котлов типа ДКВР, не содержащих пароперегревателя. Выявление объема и состава дымовых газов. Определение расхода топлива, адиабатной температуры сгорания. Расчет чугунного экономайзера ВТИ, пучка кипятильных труб.
методичка [792,1 K], добавлен 06.03.2010Необходимость замены нефти, угля и газа на биотоплива, их преимущества и недостатки. Поиски альтернативных способов синтеза высокооктановой органики без применения истощающихся ископаемых ресурсов. Сырье для биотоплив: рапс, водоросли, этанол, тростник.
реферат [361,0 K], добавлен 24.05.2009Состав, зольность и влажность твердого, жидкого и газообразного топлива. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания. Расход топлива котельного агрегата. Основные характеристики топочных устройств. Определение теплового баланса котельного устройства.
курсовая работа [108,9 K], добавлен 16.01.2015Канал регулирования соотношения компонентов топлива и суммарного расхода. Метод измерения комплексного сопротивления мостовой измерительной схемы датчика расхода топлива. Разработка схемы электрической принципиальной, ее описание. Расчет усилителей.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 13.11.2015Доменная плавка с использованием технологии вдувания пылеугольного топлива, ее сущность и особенности. Особенности плавки ванадийсодержащих титаномагнетитов. Преимущества, риски технологии выплавки чугуна. Факторы, влияющие на полноту сгорания топлива.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 03.02.2015Порядок приема топлива на автозаправочных станциях и методы контроля его качества. Основные приборы и инструменты для проведения замеров: пробоотборники, ареометры, водочуствительные пасты или ленты; их применение. Основы охраны труда операторов.
контрольная работа [889,1 K], добавлен 28.01.2014
