Анализ энергосберегающих технологий в водогрейных котлах малой мощности

Введение 7
1 Объект исследования и обоснование повышения энергоэффективности котельной малой мощности 8
2 Строительные нормы, применяемые в выпускной квалификационной работе 10
3 Общие сведения о котле КВГМ-2З,26-150 11
3.1 Характеристики КВГМ-2З,26-150 и используемого топлива 11
4 Поверочный расчет тепла при номинальной нагрузке 12
4.1 Расчет объемов воздуха и объемов сгорания 12
4.1.1 Характеристики и энтальпии воздуха и продуктов сгорания 14
5 Тепловой баланс котельного агрегата и расход топлива 18
5.1 Тепловой расчет топочной камеры 20
5.2 Расчeт конвективной поверхности котла 25
5.3 Невязка теплового баланса 29
5.4 Поверочный тепловой расчет котла при летней нагрузке 29
5.5 Тепловой расчет топочной камеры 30
5.6 Расчет конвективной поверхности котла 32
5.7 Невязка теплового баланса 34
5.8 Расчет сезонных тепловых нагрузок 34
5.8.1 Расчетная нагрузка системы отопления 35
5.8.2 Расчетная нагрузка на вентиляцию 35
5.8.3 Расчётная нагрузка на ГВС 36
5.8.4 Расчетная нагрузка на систему ГВС и отопление за год 37
5.8.5 Расчет температур и расходов сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах 38
5.8.6 Расчет тепловой схемы котельной 42
6 Оптимизация системы автоматизации и управления параметрами котла КВГМ-23,26-150. 50
6.1 Выбор оборудования 56
7 Энергосбережение 57
7.1 Экономия топлива 59
7.2 Экономия электроэнергии 59
8 Вопросы экологии 60
8.1 Расчет выбросов окислов азота 60
8.2 Поверочный расчет дымовой трубы 62
9 Автоматизация 65
9.1.1 Система автоматизации учета, регистрации отпуска и потребления газа 70
10 Безопасность жизнедеятельности 72
10.1 Требования правил безопасности, предъявляемые к горелочным устройствам 72
10.2 Требования охраны труда при монтаже и демонтаже тепловых энергоустановок 73
10.3 Требования к размещению котлов и вспомогательного оборудования 73
10.4 Освещение помещений и производственно-складских зданий 74
10.5 Электробезопасность 75
10.6 Пожарная и взрывобезопасность 76
11 Раздел экономики и управления 76
11.1 Составление сметы капитальных затрат 77
11.2 Экономия текущих затрат 78
11.3 Строк окупаемости проекта 81
11.4 Общий годовой экономический эффект от реализации проектного решения 81
11.5 Себестоимость 1 ГДж теплоты 82
12 Основные показатели энергетической, экологической и экономической эффективности проекта 84
Заключение 86
Список используемых источников 87

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы, раскрываемой в данной выпускной квалификацион-ной работе, заключается в поиске наиболее оптимального способа повышения энер-гоэффективности водонагревательных установок. В свете постоянного ро-ста цен на энергоносители и уменьшения запасов их ресурсов, вопрос повыше-ния эффективности тепловых энергетических машин и устройств становится все более актуальным. Энергосберегающие технологии сжигания газа для котлов малой мощности представляют собой сложную задачу с точки зрения повыше-ния эффективности сжигания, сокращения вредных выбросов и снижения капи-тальных затрат на их внедрение. Действующие котлы малой и средней мощно-сти могут быть модернизированы по существенно меньшим денежным затра-там и за короткие сроки, что позволяет значительно снизить себестоимость производимой тепловой энергии, что является более выгодной альтернативой замене котла полностью.
Процесс энергосбережения включает в себя реализацию организацион-ных, технических и экономических мероприятий, направленных на эффектив-ное и экономное использование и потребление топлива и энергоресурсов. Применение энергосберегающих технологий сегодня актуально во всех сферах человеческой деятельности, не только в промышленности, но и в быту. Для обеспечения приемлемого уровня жизни населения и статуса страны на миро-вом рынке необходим ежегодный рост валового продукта не менее чем на 6-8%.
Раскрытие данной темы осуществляется с помощью ответа на поставлен-ные в ВКР вопросы:
1 Изучить основные методы сохранения энергии в водогрейных котлах малой мощности;
2 Обосновать повышение энергоэффективности котельной за счет авто-матизации теплотехнических процессов;
3 Сравнить отечественные и зарубежные технологические решения;
4 Описать технологические решения существующего котла малой мощ-ности;
5 Сделать поверочный расчет котла при номинальной нагрузке;

Весь текст будет доступен после покупки

1 Объект исследования и обоснование повышения энергоэф-фективности котельной малой мощности

Водогрейный котел — вид отопительного оборудования, который исполь-зуется для нагрева воды под давлением.
Данный тип устройств используется для производства горячей воды, кото-рая поставляется преимущественно трубами в системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, а также используется в промышленности и быту и для технологических нужд.
Объектом исследования является водогрейный котел малой мощности (теп-лопроизводительность агрегата составляет менее 100 кВт, что позволяет отнести его к категории «котлы малой мощности»). Для более углубленного рассмотре-ния темы, рассмотрим существующие типы данных установок. В зависимости от энергии, используемой для выработки тепловой энергии, агрегаты бывают сле-дующих типов:
а) Газовые – наиболее экономичные за счет низкой стоимости топлива. Мо-гут использовать как природный, так и сжиженный газ;
б) Твердотопливные – обеспечивают тепло посредством сгорания дров, бу-рого или каменного угля;
в) Электрические – используют для работы электроэнергию и могут быть ТЭНовыми, индукционными, электродными;
г) Жидкотопливные – позволяют отопить помещения за счет сжигания мазу-та, дизеля, отработанного масла;

В оборудовании могут использоваться различные типы циркуляции жидко-сти:
а) Естественная – обеспечивает движение воды за счет разностей ее плотности;
б) Принудительная – осуществляется благодаря встроенным циркуляцион-ным насосам;
в) Комбинированная – сочетает два вышеуказанных типа, то есть водо-грейный котел с комбинированной циркуляцией оснащается контурами для принудительного и естественного движения воды;

В городе Копейске, где располагается объект исследования, районная ко-тельная использует газ в качестве топлива. В котельной работают 2 паровых кот-ла ДКВР-20/13-250 производительностью 20 т/ч, 2 водогрейных котла ПТВМ-30М производительностью 35 МВт и 1 водогрейный котел КВГМ-23,26-150 про-изводительностью 2З,26 МВт.
Котел КВГМ-2З,26-150 оборудован системой автоматического регулиро-вания, которая не адаптирована к изменениям сезонных нагрузок. Электриче-ская мощность моторов рассчитана на номинальную производительность кот-ла. Фактическая тепловая мощность котла может варьироваться от 20 до 100% от номинала в зависимости от условий потребления тепла, которые меняются в соответствии с климатическими условиями, включая температуру окружающе-го воздуха, направление и скорость ветра, солнечное излучение, влажность воздуха и др., причем наибольшее влияние оказывает температура наружного воздуха. В связи с этим возникает потребность подбора параметров, завися-щих от текущей температуры наружного воздуха, для обеспечения эффектив-ной и экономичной работы котла. Предложенная система автоматического ре-гулирования позволяет регулировать подачу топлива и воздуха в горелочные устройства КВГМ-23,26-150 в соответствии с температурой наружного возду-ха. Подача топлива осуществляется путем подачи сигнала в задвижку с элек-троприводом на газопроводе, а подача воздуха контролируется путем измене-ния скорости вращения дутьевого вентилятора и положения поворотной за-слонки. Эта система регулирования улучшает процесс горения, предотвращает неполное сгорание топлива, снижает выбросы оксидов азота, поддерживает оп-тимальное разряжение в топке котла, уменьшает расход топлива, повышает эффективность работы котла, исключает пусковые токи вентилятора, снижает потребление электроэнергии.
Важной задачей при развитии любого производства является энергосбе-режение и ресурсосбережение, поэтому необходимо модернизировать произ-водственное оборудование для снижения энергопотребления и ресурсов. Авто-матизация оборудования также играет большую роль в развитии производ-ства. Применение автоматических систем регулирования позволяет повысить надежность и экономичность работы котельных и тепловых электростанций при минимальном числе обслуживающего персонала, а также улучшает эффек-тивность работы оборудования. Автоматическое регулирование в отрасли теп-лоэнергетики представляет собой научную и техническую область, включаю-щую в себя теорию и принципы создания систем управления технологическими процессами без прямого участия человека. Регулирование технологических процессов в энергетике на экспериментальных температурах и скоростях тре-бует специализированного оборудования, которое обладает высокой скоро-стью и точностью. Внедрение электронных полупроводниковых устройств и интегральных микросхем в системы управления не исключает использования механических, гидравлических, пневматических и электромеханических эле-ментов и систем.
Применение научных и технических достижений для автоматизации тех-нологических процессов на теплоэлектростанциях и котельных, где высокая механизация, высокие параметры рабочей среды и требования к точности ре-гулирования, помогает повысить техническую и экономическую эффективность теплоэнергетических установок и успешно решить современные задачи управ-ления.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Бeлов, С.В. Безопасность жизнедеятельности / С.В. Бeлов, А.В. Ильниц-кая, А.Ф. Козьяков и др., 7-e изд., стер. – М.: Высшая школа, 2007. – 618 с.
2 Бологова, В. В. Экономика энергетики / В.В. Бологова, Н.Д. Рогалев, А.Г. Зубкова; пoд ред. Н.Д. Рогалёва – М.:МЭИ, 2011. – 321 с.
3 Бузников, Е. Ф. Производственные и отопительные котельные: научное издание / Е.Ф. Бузников, К.Ф. Роддатис, Э.Я. Берзиньш. – 3-е изд., перераб. – М.: Энeргоатомиздат – 247 с.
4 Булкин, А.Е. Автоматическое регулирование энергоустановок/ А.Е. Булкин. – М.: Изд-во МЭИ, 2009. – 510 с
5 Волошенко, А.В. Гoрбунов Д.Б. Проектиpoвание функциoнальных схем систем автоматического контроля и регулирования / А.В. Волoшенко, Д.Б. Горбунов. – Тoмск: Изд-во ТПУ, 2008. – 107 с.
6 Вoликов, А.Н. Энергетическая эффeктивность сжигaния газового и жидкого топлива в котлах мaлой и средней мощнocти. / А.Н. Воликов, О.Н. Нoвиков, А.Н. Окатьев / / Современные проблемы науки и образования. – 2012. – №4. – 24-27 С
7 ГОСТ 23004-78 Механизация и автоматизация технологических про-цессов в машиностроении и приборостроении. Основные термины, определе-ния и обозначения – М.: Изд-во стандартов, 1978.– 73 с.
8 ГОСТ 31607–2012 Энергосбережение. Нормативно-методическое обес-печение. Основные положения. – М.: Стандартинформ, 2012. – 18 с.
9 ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. – М.: Стандартинформ, 1991. – 49 с.
10 Грибанов, А.И. Pacчет дымовой трубы. Пособиe для курсового и ди-пломного проектирования / А.И. Грибанов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008г. – 27с
11 Данилов, О.Л. Энергосбережение в тeплоэнeргетике и тeплотехнологи-ях: учебник / Дaнилов О.Л. – М.: Изд-во МЭИ, 2010. – 190 с
12 Калыгин, В.Г. Промышленная экология/ В.Г. Калыгин. – 4-е изд., пе-рераб. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 432 с.
13 Кудинов, А.А. Энeргосбepeжение в теплoэнергетике и теплотехноло-гиях /А.А. Кудинов, С.К. Зиганшина – М.: Машиностроение, 2011. – 363 с., ил.121;
14 Кузнeцов, Н.В. Теплoвой расчeт котeльных агpeгатов. Нормативный метод/ Н.В. Кузнецов, 2-е изд., перераб. РЕПРИНТ – М.:ЭКОЛИТ, 2011 – 299 с.
15 Лумми, А.П. Расчет водогрейного котла/ А.П. Лумми, В.А. Мунц – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ–УПИ, 2009. – 36 с.;

Весь текст будет доступен после покупки