Розрахунок енергозберігаючих заходів

Зміна економічної ситуації після кризи 1998 року й значне збільшення зацікавленості Замовників у купівлі звичних і доступних котлів Бійського котельного заводу зажадало від заводу Weishaupt і компанії РАЦИОНАЛ оперативних заходів щодо адаптації пальників до водотрубних котлів.

В 2000 році компанія РАЦИОНАЛ, ексклюзивний представник фірми Weishaupt у Росії, і інститут досліджень і розвитку при заводі Weishaupt затвердили нову програму по модернізації й адаптації пальників Weishaupt до котлів Бійського котельного заводу. Протягом декількох років необхідно було вирішити наступні завдання:

- Розробка, випробування й серійне виробництво нового змішувального пристрою для рівномірного розподілу факела пальників по обсязі камери згоряння в коротких топках водотрубних котлів.

- Досягнення оптимально низьких емісійних показників при спалюванні різних видів палива й стабільної автоматизованої роботи пальників у всьому діапазоні потужності водотрубних котлів.

- Впровадження з 2005 року в серійне виробництво нових пальників з коротким факелом для всіх типорозмірів котлів.

Від ідеї до впровадження в серійне виробництво (2003).

Відповідно до затвердженого підбора пальників на всі типорозміри котлів ДЕ й ДКВР, було потрібно в короткий термін впровадити в серійне виробництво 44 типи пальників Weishaupt для різних видів палива виконання SF (короткий факел). Необхідно було прискорити процес розробки, проектування й виготовлення нових змішувальних пристроїв пальників. Для цих цілей спільним рішенням заводу Weishaupt і компанії РАЦИОНАЛ у Росії була створена інженерно-конструкторська група, працювати в яку запросили провідних російських спеціалістів в області пальникових пристроїв.

Із цього моменту розробка прототипів і основних проектних рішень стали виконуватися в Росії. Це значно прискорило роботи: з'явилася можливість для кожного типорозміру пальників розробляти одночасно кілька варіантів досвідчених змішувальних пристроїв. Під кінець року їхнє виготовлення також було організовано в Росії. Роботу російських фахівців координував Інститут досліджень і розвитку заводу Weishaupt.

У середині року в котельню Бійського заводу був доставлений мазутний пальник RMS70 для випробувань на котлі ДЕ- 10-14. На даному котлі планувалося випробування декількох варіантів змішувальних пристроїв для важкого рідкого палива. Для спалювання мазуту потрібно великий топковий простір, тому від нового виконання пальників було потрібно максимально розширити смолоскип і використовувати ширину й висоту топки котла.

На випробуваннях пальників G11 і RGL11 на котлі ДЕ-6,5 у місті Кемерово були перевірені три досвідчених варіанти змішувального пристрою SF. Випробування проводилися в модульованому режимі на всіх експлуатаційних потужностях котла на газі й на дизельному паливі. У результаті був обраний пристрій 2SF, що надалі допрацьовувався для пальників типорозмірів G, GL,RL, L 7-11. Факел горіння палива при використанні пристрою 2SF, рівномірно розподіляючись по топці, не торкався стінок водотрубного котла. У результаті випробувань були досягнуті наступні показники: на газі ККД - 93%, викиди NOх - 85 мг/м3 і на дизельному паливі ККД - 91%, викиди 160 мг/м3.

2004 рік

Протягом усього року тривала цілеспрямована робота з остаточної доробки нових виконань змішувального пристрою 1SF і 2SF для короткого факела. Оскільки завдання по адаптації факела до топок водотрубних котлів було практично вирішене, основна увага приділялася рішенню завдань стабільного підпалу пальників і якісному спалюванню палива на всіх експлуатаційних режимах роботи котла з досягненням максимально можливого діапазону модульованого регулювання пальників.

У котельні Бійського заводу інженерна група з Інституту досліджень і розвитку заводу Weishaupt завершила випробування мазутного пальника RMS70 на котлі ДЕ-10. Отримано наступні результати при роботі на мазуті: З - 0-3 ррм/мз, залишковий кисень - 3, 5-4,5%, сажа - 1-3, ККД котла - 90%, діапазон регулювання - 1:7.

Бійський котельний завод видав фірмі Weishaupt і компанії РАЦИОНАЛ офіційне узгодження на застосування пальників Weishaupt з котлами (ДЕ, ДКВР і іншими котлами), був підписаний спільний Сертифікат якісної відповідності продукції Weishaupt і котлів Бійського заводу.

Переваги застосування пальників Weishaupt на котлах Бійського котельного заводу

До середини 2005 року закінчені випробування по адаптації пальників до водотрубних котлів Бійського котельного заводу. З 2005 року починається серійне виробництво пальників виконання SF для всіх основних типорозмірів котлів ДЕ й ДКВР. Робочій і інженерно конструкторській групі, що успішно виконала завдання, поставлені в програмі 2001 року, позначені наступні завдання по аналізу роботи адаптованих пальників Weishaupt, моніторингу процесів експлуатації котлів і, при необхідності, подальшій оптимізації роботи пальників на водотрубних котлах. Протягом чотирирічної спільної роботи фахівців заводу Weishaupt, компанії РАЦИОНАП і Бійського котельного заводу було проведено 38 штатних випробувань нових пальників на різних типах водотрубних котлів, розроблене й виготовлено 54 варіанта пробних змішувальних пристроїв. Бюджет витрат по цих роботах за чотири роки склав близько 1 млн. 200 тис. Євро. Накопичено значний обсяг практичних експлуатаційних результатів, які дозволяють реально відчути нижченаведені переваги застосування пальників Weishaupt у порівнянні з аналогами на котлах Бійського котельного заводу:

1. Економія енергоресурсів (паливо й електроенергія)

2.Зниження втрат тепла з газами, що йдуть, і неповнотою згоряння палива, як наслідок, збільшення ККД на 2,5-3%;

3.   Застосування систем плавного, частотного й кисневого регулювання;

4.   Збільшення діапазону регулювання (у середньому 1:7);

5.   Відсутність підтікання рідкого палива за рахунок конструктивних особливостей форсунок;

6.   Зменшення витрати пари на власні потреби (сажеобдувка, розпил рідкого палива та інше).

7.   Застосування систем мікропроцесорного регулювання;

8.   Поставка пальників із шафами керування й безпеки котла;

9.   Можливість застосування кисневого регулювання;

10.            Можливість застосування частотного регулювання двигунів пальника й димососа;

11.            Можливість передачі даних по цифрових каналах зв'язку.

12.            Максимум теплового випромінювання в топковій камері котла становить 105-110% від середнього, що істотно знижує вимоги до циркуляційного контуру котла.

13.            Рівномірний розподіл факела по всій камері згоряння котла;

14.            Збільшення міжремонтного строку експлуатації екранів топки, труб котельного пучка й економайзера в 2,5-3 рази.

Відповідність вимогам і нормам екології

-Зниження екологічно шкідливих викидів у димових газах в 1,5-2 рази, максимальне значення температури в ядрі горіння 1350-1480 °С.

Зручність обслуговування й експлуатації

- забезпечується блочністью виконання пальників, у блок входять всі елементи, необхідні для підготовки й подачі палива в зону горіння, прилади автоматичного регулювання процесом горіння й аварійного захисту.

Можливості регулювання пальників Weishaupt і керування котлами МЕ

При реалізації проектів з котлами МЕ, ДКВР, оснащеними пальниками Weishaupt, у даний момент можливе використання практично всіх найсучасніших принципів і систем регулювання процесів спалювання палива й режимів роботи котла. Додатково можуть бути вбудовані різні функції виміру, регулювання й керування котлоагрегатом:

-         Плавне модулююме регулювання потужності котла залежно від витрати пари;

-         Частотне регулювання двигунів пальників і димососів;

-         Кисневе регулювання процесів спалювання палива;

-         Керування роботою димососів котлів;

-         Керування роботою й аварійними режимами котлоагрегатів;

-         Індикація режимів роботи котлоагрегатів;

Рисунок 4.2 - Принципова сх. автоматики і пальника Weishaupt

5. ВСТАНОВЛЕННЯ ГІДРОДИНАМІЧНОГО НАГРІВАЧА НА МИЙНУ МАШИНУ ММД – 12

В локомотивному депо встановлена одна мийна машина ММД-12, яка призначена для обмивки рам візків, колісних пар інших великогабаритних вузлів рухомого складу. Для її роботи необхідний теплоносій з температурою не менш як 95оС. Теплоносій з такими параметрами відпускається з котельні локомотивного депо. Для цього необхідно в часи роботи мийної машини в зимовий період підвищувати продуктивність котла, а в літній період взагалі запускати котельню коли вона взагалі не працює. Таким чином в даному дипломному проекті запропоновано встановити гідродинамічний нагрівач УГД "Термер" який дозволить працювати мийній машині автономно незалежно від котельні, і з економити кошти.

Технічний опис установки

Гідродинамічний нагрівач УГД "Термер" об'єднує в собі три важливі властивості:

•   некритичність до режимів електроживлення (важливе дотримання лише добового споживання електроенергії);

•   простота навантаження/розвантаження електродвигуна від 15% до 120% номінальної потужності в безперервному (безступінчатому) режимі;

•можливість генерувати/споживати реактивну потужність. Системи гідравлічного нагріву відповідають необхідним умовам первинного регулювання частоти енергосистеми, зокрема — в режимі зовнішнього управління з боку диспетчера енергосистеми.

УГД "Термери" дозволяють досягати температури 95 °С у системах теплопостачання за атмосферним тиском і 250 °С в замкнутих системах, що знаходяться під надлишковим тиском.

Нагрівання рідини в генераторі відбувається шляхом перетворення механічної енергії рухомої рідини в теплову енергію з використанням ефекту об'ємної кавітації. Зона кавітації знаходиться усередині потоку, що дозволяє уникнути руйнування робочих частин і не створює шумового ефекту.

Застосування УГД "Термер" вирішує проблему локального забезпечення низько і середньотемпературних циклічних теплових процесів, виключаючи втрати низкопотенційного тепла, що важливо як для промислового, так і для побутового секторів. При їхній роботі, на відміну від агрегатів прямого електричного нагріву, не виникають струми витоку і струми Фуко, які сприяють прискоренню електрохімічної корозії будівельних конструкцій і технологічного устаткування.

Використання високотемпературних агрегатів УГД "Термер" у технологічних процесах хімічної, нафтохімічної, переробної й інших галузях промисловості дає можливість:

•  відмовитися від парових котельних,

•  підвищити ефективність виробництва,

•  знизити енерговитрати,

•  зменшити собівартість продукції, що випускається,

•  скоротити терміни введення в експлуатацію.

УГД "Термер" практично миттєво нагріває рідину і самостійно здійснює її подачу в систему теплозабезпечення.

Гідродинамічні нагрівачі УГД "Термер" не є електронагрівальними приладами, а відносяться до технологічного устаткування.

Принцип дії

Робота УГД "Термер" заснована на перетворенні механічної енергії у теплову. В установці "Термер" використовується ефект гідродинамічного нагріву, що виникає в результаті різкого гальмування багатьох потоків рідини, що містять кавітаційні каверни. Механічна енергія обертання електричного двигуна передається на активатор, що має радіальні лопатки. Рідина всередині порожнин активатора розкручується, набуваючи запасу кінетичної енергії, відзеркалюється від нерухомих лопастей корпусу, після чого різко гальмується, нагріваючись усередині апарату.

Явище кавітації— лавиноподібне зростання і схлопування нанопухирів пари, які виникають через тертя або різкої зміни швидкості потоку рідини за помірної температури. У зоні кавітації спостерігаються температури близько 10000—15000°С. Термін введений в 1894 році британським інженером Р. Фрудом. Якщо тиск у будь-якій точці рідини стає меншим тиску її насиченої пари, це призводить до її об'ємного випаровування з утворенням нанопухирів пари. Місцеве пониження тиску рідини відбувається, зокрема, при її різькому прискоренні. Витікаючі пухирі пари рухаються разом із рідиною. При різкому гальмуванні рідини її тиск стає більшим за тиск насиченої пари і парові пухирі з силою схлопуються. У об'ємі схлопування виділяється енергія випаровування рідини, кінетична енергія пари і енергія поверхневого натягнення рідини, що призводить до різкого місцевого підвищення температури. Схлопування пухирів створює шум, викликає вібрацію, а іноді й світіння рідини. Схлопування пухирів на твердій поверхні викликає їх швидке руйнування. Особливості процесу кавітації, використовуваного у УГД "Термер", полягають в тому, що зона схлопування кавітаційних пухирів організується у контрольованому внутрішньому об'ємі рідини, що унеможливлює руйнування робочих деталей установки, не призводить до виникнення шуму і вібрацій. Разом із тим, локальні ударні, хімічні і термічні ефекти кавітації призводять до руйнування механічних частинок, присутніх у рідині, зокрема, накипу, а також до гарантованої загибелі водної мікрофлори.

Рисунок 5.1 Принцип дії УГД "Термер"

Застосування низькотемпературних УГД "Термер"

Низькотемпературні УГД "Термер" (нагрів до 100 °С) застосовуються для забезпечення:

•  опалювання, вентиляції,

•  гарячого водопостачання,

•  як проточний нагрівач,

•  підігріву технологічних рідин.

Найбільша економія коштів досягається при використанні УГД у нічний час доби при розрахунках за електричну енергію за зонними диференційованими тарифами.

У години найменшої вартості електричної енергії здійснюється акумуляція теплової енергії у баці (утеплена ємність, об'єм якої розраховується, виходячи з особливостей об'єкту, клімату й інших параметрів). Мережні насоси подають теплоносій споживачу. Коли час пільгового тарифу закінчується, УГД "Термер" вимикається і мережні насоси роздають накопичену енергію з баку. Теплопостачання здійснюється за температурним графіком, що оптимізується у процесі експлуатації на конкретному об'єкті.

За узгодженням з енергетичною системою можливо короткочасне включення УГД "Термер" для підігріву рідини у баці акумуляції в години денних провалів електричного навантаження.

Система управління

Регулювання параметрів роботи УГД "Термер" здійснюється вентилями, розташованими на виході і вході теплоносія з установки. Оператор коригує роботу установки відкриттям або закриттям вентилів.

У ручній системі управління передбачений наступний захист агрегатів:

•   відключення УГД "Термер" при перевантаженні електричного двигуна;

•   світлова й звукова сигналізація, що оповіщає оператора про виникнення аварійних ситуацій.

Автоматизована система управління

Для автоматизації процесу нагріву УГД "Термер" додатково комплектується системою автоматизованого управління, що дозволяє обходитися без обслуговуючого персоналу. При цьому забезпечується доступність інформації, що одержується від підключених датчиків і контролерів на всіх інформаційних рівнях. Система автоматичного управління забезпечує:

•  збір інформації від її джерел (датчики температури, тиску, тепло-, водо-витрати, електролічильники і т.д.);

•  доступ до сучасних комунікаційних технологій (підключення до мережі ІМТЕМЕТ, передача інформації мережами стандарту GSМ), дистанційний моніторинг стану обладнання, диспетчеризацію об'єкта управління, посилання тривожних сповіщень у разі відмов і т.д.;

•  контроль усіх вихідних і вхідних функціональних параметрів системи;

•  контроль і встановлення нових значень усіх параметрів настройки;

•  перемикання будь-якого з виходів у режим ручного управління;

•  установку необхідних значень регульованих параметрів (температура приміщення),

•  установку часу включення і виключення УГД по часових зонах диференційованого обліку;

•  програмування графіку роботи;

•  контроль переліку відмов і параметрів таймерів.

Для кожного конкретного випадку вибирається найбільш близьке рішення з пропонованого набору типових проектів, оптимальна конфігурація обладнання, що усуває надмірність в апаратних і програмних рішеннях. Основна відмітна особливість установки — простота експлуатації.

Таблиця 5.1 Технічні характеристики УГД "Термер"

5.1 Розрахунок необхідної кількості тепла для мийної машини ММД -12

Розрахунок потреби палива зроблений відповідно до "Інструкції з нормування витрати тепла й палива для стаціонарних установок залізничного транспорту", затвердженої наказом Укрзалізниці № 117-Ц від 25.04.03р.

Питома витрата на мийні машини нормують на 1т деталей, що відчищаються. Норми витрати теплоти встановлюють у залежності від типу мийної машини, її допоміжного устаткування (головним чином вентиляційної установки) і режиму експлуатації кожної машини даного типу (цілодобово, одна чи дві зміни).

Витрата теплоти, Гкал/період (Гдж/період), на мийну машину розраховуеться за формулою:

Q річ.заг.= k*qG*G(5.1)

де Q — витрата теплоти на мийну машину за місяць, квартал (у залежності від плану ремонту).

k — коефіцієнт, що враховує зміну витрат теплоти в зимовий час. У літню пору k=1, під час опалювального сезону k=1,1;

qG — питома витрата теплоти, яка приходиться на 1т деталей,що відчищаються, qG=0,08 Гкал/т (табл. Ж1)

G — вага деталей, що підлягають очищенню в мийній машині з кожної ремонтуємої одиниці рухомого складу, т;

Таблиця 5.2 Деталі підлягаючі очистці

Згідно формули (5.1) розраховуемо необхідну кількість тепла:

Q річ.заг= k*qG*G=1,1*0,08*(986,4+70,0+293)=118,75 Гкал

6. РОЗРАХУНОК ПРОМЕНЕВОГО ОБІГРІВУ ДЛЯ ЦЕХІВ

В даному розділі пропонується зробити перевод виробничих цехів локомотивного депо з конвективного опалення на променеве опалення. Нище наведен опис променевого опалення.

Мета опалення - забезпечення приємного відчуття тепла, що по визначенню Бедфорда є: "суб'єктивне відчуття людини, що засновано на комплексному впливі".

Суб'єктивне відчуття складається з декількох, частково селективних і частково аддитивних ефектів. Такими є, наприклад, температура повітря, швидкість, одяг та ін. Серед домінуючих ефектів перебувають випромінювання навколишніх площин, що дає основу радіаційного опалення. Значення радіаційних умов з погляду опалення очевидно, якщо враховувати основні способи тепловіддачі тіла людини, тому що опалення повинне компенсувати ці тепловтрати, тобто підтримувати в рівновазі відчуття комфорту.

Основні шляхи тепловтрат людини: конвекція, кондукция, випромінювання й випар. Частка кондуктивных тепловтрат невелика, її можна розглядати одночасно з конвективними тепловтратами. Відношення трьох способів тепловіддачі в опалювальному просторі при нормальних обставинах звичайно таке:

- конвекція 30 - 35 %

- випромінювання 40 - 45%

- випар 20 - 25%

Видно, що найбільш характерний фактор тепловтрат - випромінювання. Тепловтрати випромінюванням виникають, коли оточення - у першу чергу контурні розміри будинку - більш холодні чим тіло людини. Якщо збільшити середню температуру оточення (напр., за рахунок випромінювачів високої температури), то тепловтрати за рахунок випромінювання падають і можна домогтися відчуття тепла, не збільшуючи температури повітря. У такий спосіб ефект опалення досягається так, що температура повітря, а значить і тепловтрати в просторі не міняються, у той час як по відчуттю людини, що перебуває в цьому просторі, температура в просторі перебування збільшилася.

Якщо тепловіддача опалювальних пристроїв містить компоненту випромінювання, то людині, що перебуває в просторі, здається, що температура оточення вище, ніж якби це ж корисне тепло передавалося конвекційним способом. Температура, що знаходиться в опалювальному просторі здається вище при опаленні за допомогою випромінювання, називається температурою відчуття або вихідною температурою або іноді результуючою температурою, а значення температури, обмірюване традиційним образом за допомогою термометра називається температурою повітря. Різниця двох значень температур визначає збільшення відчуття тепла за рахунок випромінюючого опалення. Цей ефект визначає принцип використання випромінюючих тіл для опалення.

Умова застосовності співвідношення: температура випромінюючого тіла повинна бути не менш 150°С (423К), а температура оточення - нормальна температура приміщення.

Принципи вибору розмірів

Температура відчуття

У випадку опалення випромінюванням, люди що перебувають в опалювальному просторі оцінюють температуру в цьому просторі (температуру відчуття) завжди вище температури повітря. Для визначення температури відчуття поряд з іншими методами застосовують наступне співвідношення:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7