Материал: Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности первого участка поселка Шексна

Разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности первого участка поселка Шексна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. Обзор источников по теме дипломной работы

1.1 Особенности теплоснабжения малых населенных пунктов

1.2 Повышение эффективности газовых котельных агрегатов

1.3 Современная тепловая изоляция трубопроводов

.4 Повышение эффективности системы теплоснабжения у потребителей

2. Исходные данные для выполнения дипломной работы

2.1 Общая характеристика системы теплоснабжения

.2 Описание тепловой сети

2.3 Описание потребителей тепловой энергии

.4 Выводы и постановка задачи дипломной работы

. Анализ основных параметров системы теплоснабжения

.1 Анализ основных параметров магистральных трубопроводов

.1.1 Скорость движения теплоносителя

.1.2 Тепловые потери по участкам

.2 Анализ отводящих участков тепловой сети

.2.1 Основные параметры отводящих участков

.2.2 Затраты на транспортировку тепловой энергии

.3 Гидравлический расчет тепловой сети

. Разработка рекомендаций по повышению эффективности системы теплоснабжения

.1 Рекомендации по модернизации отводящих участков тепловой сети

.2 Рекомендации по осуществлению регулировки тепловой сети

. Технико-экономическая оценка инвестиций в реконструкцию тепловых сетей

.1 ТЭО регулировки тепловых сетей

.1.1 Расчет экономической эффективности

.1.2 Пример расчета регулировки теплосети

.2 Расчет NPV регулировки тепловых сетей

.3 Расчет NPV замены отводящих трубопроводов

.4 Выводы по оценке эффективности65

. Автоматизация котла марки КВа-1,0Г

.1 Общие данные

.2 Контрольно-измерительные приборы

.2.1 Местные приборы

.2.2 Автоматические приборы

.3 Автоматическое регулирование

.3.1 Приборы

.3.2 Исполнительный механизм

.4 Защита и блокировка

.5 Технико-экономическая эффективность автоматизации

.6 Решения в области автоматизации

.7 Контрольно-измерительные приборы

. Безопасность жизнедеятельности при эксплуатации оборудования под давлением

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Теплоснабжение по расходу первичных топливно-энергетических ресурсов является самым крупным сегментом в энергообеспечении нашей страны. Однако, как показывает практика, техническое состояние теплового хозяйства России и его производственная деятельность - ниже критического уровня [1].

Так как большая часть территории нашей страны находится в суровой климатической зоне, то для нас обеспечение населения тепловой энергией имеет первостепенное значение. Именно поэтому системы централизованного теплоснабжения получили здесь столь широкое распространение. Они позволяют создавать благоприятные условия для жизнедеятельности людей и при этом существенно снизить затраты на топливно-энергетические ресурсы и, следовательно, затраты на эксплуатацию.

В целом тепловое хозяйство России - это множество локальных систем централизованного (СЦТ) и децентрализованного (ДТ) теплоснабжения, рассредоточенных по отдельным населенным пунктам и промышленным предприятиям. В то же время тепловое хозяйство имеет общенациональный характер, поэтому его следует рассматривать как отрасль топливно-энергетического комплекса со своими внутренними и внешними материальными, финансовыми, технико-технологическими и организационными связями [1].

Одной из самых значимых и технически сложных составляющих систем теплоснабжения населенных пунктов являются тепловые сети. В суровых рабочих условиях высоких температур и давлений теплоносителя они должны соответствовать повышенным требованиям безопасности и надежности.

Следствием высокого износа и ветхости тепловых сетей, отсутствия у большей их части современной теплоизоляции стали крайне высокие потери тепла. По данным [2], потери тепла в тепловых сетях в среднем по России в 2008 г. достигли 24,2%.

Так как в России процесс реорганизации и реконструкции действующих инженерных сетей достаточно долговременный, это приводит к тому, что традиционные материалы, применяемые для строительства сетей, и технологии, многие из которых не менялись со времен СССР, не соответствуют современным условиям эксплуатации и требованиям энергосбережения и качества теплоснабжения. Как следствие, возникает необходимость в капитальных ремонтных работах (иногда с полной заменой оборудования и трубопроводов) каждые 10-15 лет.

В настоящее время энергосбережение - это одно из самых перспективных направлений в области энергетики [3]. По оценкам специалистов, что при проведении энергосберегающих мероприятий и внедрении соответствующих технологий потенциал сбережения энергетических ресурсов может достигать 40%.

Самый верный вектор в этом направлении - это внедрять программы и комплексы мероприятий, которые позволят получать дешевое, качественное, надежное теплоснабжение.

Для дипломной работы выбрана котельная первого участка поселка Шексна с двухтрубной тупиковой тепловой сетью и закрытой системой теплоснабжения - котельная №3, расположенная по адресу ул. Дзержинского, д. 3. Прокладка сети большей частью осуществлена надземным способом.

Котельная обеспечивает теплом 39 объектов. В котельной отсутствует тепловая нагрузка на горячее водоснабжение - только на вентиляцию и отопление жилых, общественных и производственных зданий.

Цель дипломной работы - разработка рекомендаций для увеличения показателей эффективности системы теплоснабжения первого участка поселка Шексна.

В рамках дипломной работы необходимо провести анализ следующих энергосберегающих мероприятий:

обследование и составление характеристики системы теплоснабжения, расчет гидравлического режима и ТЭО его регулировки;

составление рекомендаций по реконструкции тепловых сетей;

расчет ТЭО проекта реконструкции тепловых сетей;

разработка инструкции по технике безопасности.

Дипломная работа включает в себя пояснительную записку с подробной информацией по каждому пункту проекта, а также презентацию в электронном виде, в которой представлены основные тезисы и выводы.

1. ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ ПО ТЕМЕ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ

.1 Особенности теплоснабжения малых населенных пунктов

Главная особенность и, собственно, недостаток теплоснабжения небольших населенных пунктов - это отсутствие систем центрального теплоснабжения (СЦТ). Зачастую, мы можем наблюдать следующую картину. Источники тепловой энергии разбросаны по территории населенного пункта, каждый из них снабжает теплом отдельный район, при этом теплоисточники не соединены друг с другом. Это приводит к тому, что, при сбое в работе теплогенерирующего предприятия, появляется опасность полного обесточивания потребителей тепловой энергии района, который обслуживается этим предприятием. И если при наличии СЦТ, этот район может обеспечиваться теплом от других котельных, то здесь такое невозможно. Соответственно, потребитель остается без тепла. Это очевидный минус систем теплоснабжения небольших населенных пунктов.

Также нужно обратить внимание на слабую материально-техническую базу малых городов и населенных пунктов.

Еще одна слабая сторона такого теплоснабжения - это низкая квалификация обслуживающего теплоисточники и тепловые сети персонала. В частности, это касается вопросов автоматизации рабочих процессов и правильной эксплуатации оборудования.

Далее нужно отметить, что в большинстве котельных используется изношенное и технологически устаревшее оборудование с низкими показателями КПД.

Также особенностью является низкое, в большинстве случаев, качество теплоносителя, которое вызвано отсутствием химводоподготовки и нормальных источников воды. Это приводит к ускоренным темпам износа тепловых сетей и оборудования. Так как во многих малых населенных пунктах бюджет сильно ограничен, нет возможности регулярно выделять средства на ремонт и замену элементов систем теплоснабжения. Как следствие, оборудование и трубопроводы работают, иногда в разы превышая рекомендованные сроки эксплуатации.

На работу котельной, также, неблагоприятно влияет низкий уровень механизации топливного и золошлакового трактов.

.2 Повышение эффективности газовых котельных агрегатов

В данном пункте предлагается рассмотреть возможные пути повышения эффективности работы газифицированных котельных установок за счет комплексного использования вторичных ресурсов.

Основой современного общества является сбалансированное решение экологических и энергетических проблем.

Растущее потребление органического топлива при одновременно высоком расходе на единицу валового продукта усугубляет как экономические, так и экологические показатели.

Одним из путей существенного улучшения использования топлива в теплогенерирующих установках является глубокая утилизация теплоты продуктов сгорания.

Эффективным оборудованием для осуществления этого процесса являются конденсационные теплообменники (КТ), в частности, калориферного типа, устанавливаемые в хвостовой части котельного агрегата.

В результате установки КТ калориферного типа потенциально достигнуть повышения КПД котельного агрегата до 10%. Например, при установке КТ за котлом КВ-ГМ-20-150, работающем на номинальной нагрузке, снижение расхода топлива составит 1220 тыс. м³/год.

Реализация энергосберегающих технологий позволяет существенно улучшить не только экономическую, но и экологическую ситуацию. Это особенно касается наиболее актуальной экологической проблемы - изменения климата в результате растущего парникового эффекта.

Влияние техногенных факторов на эмиссию так называемых «парниковых газов» (ПГ) настолько существенно, что приводит к глобальным изменениям температуры поверхности Земли и уровня мирового океана. Это вынудило международное сообщество принять в 1992 году Рамочную Конвенцию ООН по изменению климата, а в 1997 году подписать Киотский протокол по недопущению возрастания парникового эффекта, который в 2004 году ратифицирован и Россией.

Около 80% парниковых газов антропогенного характера поступает в атмосферу Земли с продуктами сгорания органического топлива. Это основные продукты сгорания - углекислый газ и водяные пары, а также метан, выделяющийся в процессах неполного сгорания природного газа и в результате утечек из газопроводов. Токсичные компоненты продуктов сгорания - оксид углерода СО и оксиды азота NO_х не являются парниковыми газами, но влияют на фотохимические процессы в атмосфере и в конечном итоге - на парниковый эффект. Тепловое загрязнение воздушного бассейна уходящими газами котлов и печей еще более усиливает негативное воздействие процессов горения на экологическую ситуацию.

Энергосберегающие технологии, решая проблему сокращения расхода топлива, непосредственно воздействуют на снижение выброса ПГ, а использование конденсационных теплообменников (КТ) приводит к дополнительному уменьшению выброса СО₂ и Н₂О в результате их конденсации и снижению растворимых в воде токсичных веществ.

Рассмотрим эффективность установки КТ за котлом КВ-ГМ-20-150. Расчеты показывают следующие изменения экологических характеристик котла:

сокращается выброс СО₂ и Н₂О соответственно на 2400 т/год и 1950 т/год за счет экономии топлива и около 10000 т/год за счет конденсации;

уменьшается расход выбросов на 8000 м³/ч;

сокращается тепловое загрязнение атмосферы на 1,4 МВт.

Кроме того, сокращается негативное воздействие газодобывающих технологий на почву, растительность и водный бассейн эквивалентно сэкономленному топливу.

Внедрение теплоутилизаторов в существующих котельных приводит к ухудшению рассеивания вредных веществ в атмосфере в результате снижения температуры уходящих газов, т.е. несколько снижает экологические характеристики. Это вызывает необходимость сочетания энергосберегающих установок с природоохранными технологиями.

В связи с актуальностью экологических проблем разработан ряд комплексных схем снижения вредных выбросов промышленных котлов.

Все схемы включают сочетание технологических методов снижения загрязнения и методов очистки, а также оборудование для глубокой утилизации теплоты продуктов сгорания.

Сочетание энергосберегающих технологий с природоохранными способствует эффективному решению энергетических и экологических проблем [4].

.3 Современная тепловая изоляция трубопроводов

Тепловая изоляция - это важнейший конструктивный элемент системы теплоснабжения. Ее главная функция - максимально снизить тепловые потери в тепловых сетях. Тем самым она формирует ТЭО, надежность и стабильность всей системы теплоснабжения. Кроме того, при бесканальной прокладке теплоизоляция выполняет роль несущей конструкции.

Применяются как сборные конструкции, так и готовые трубы с теплоизоляцией заводской готовности. Обычно, тепловая изоляция трубопроводов имеет следующую структуру: теплоизоляционный слой, арматура и крепежные изделия, пароизоляционный и покровный защитный слой.

Согласно [5], в качестве теплоизоляционного слоя рекомендуется более 30 основных материалов либо готовых изделий, которые обеспечивают необходимый тепловой поток через поверхность трубопровода согласно нормам или принятому технологическому режиму, а также исключают выделение вредных, взрывоопасных, пожароопасных и зловонных веществе в процессе эксплуатации в количествах, которые превышают ПДК.

В числе традиционных эффективных материалов, используемых в теплосетях, находятся битумоперлит, газосиликат, армопенобетон автоклавного твердения, фенольные пенопласты, минеральная вата, асфальтокерамзитобетон, вулканитовые. В таблице 1.1 приведены основные усредненные характеристики теплоизоляционных материалов и готовых изделий.

Таблица 1.1

Основные характеристики теплоизоляционных материалов и изделий