Анализ режимов эксплуатации котельного оборудования

Раз в пять лет в котельных проводятся пуско-наладочные работы и тепловые балансовые испытания, в которых проверяется КПД котлов, подбирается оптимальный, по результатам газового анализа, коэффициент избытка воздуха α на различных режимах нагрузки котлов. Составляются режимные карты работы котлов. При энергоаудите целесообразно провести газовый анализ уходящих дымовых газов для проверки q₂, q₃ и α (коэффициент избытка воздуха в уходящих газах позволяет оценить подсосы воздуха и качество обмуровки котла, допустимое значение α при работе на газообразном топливе равно 1,05 – 1,20). Низкое содержание СО и α указывают на правильную настройку режимов работы горелочных устройств.

По температуре уходящих газов необходимо оценить возможность применения экономайзера и контактных теплообменников для увеличения КПД котельных агрегатов. При использовании газообразного топлива особенный интерес представляют контактные теплообменники, позволяющие значительно снизить температуру уходящих газов, т.к. нагреваемая вода практически не загрязняется продуктами сгорания.

Более точные результаты получают при проведении тепловых балансовых испытаний котельных агрегатов, которые проводятся специальными лицензированными Госэнергонадзором организациями. Испытания ограничиваются 3–4 наиболее характерными режимами: 50, 70, 90 и 100% номинальной производительности при соблюдении заданных параметров теплоносителя и питательной воды.

При испытаниях проводится осмотр котла и вспомогательного оборудования, определяется засоренность золой поверхностей теплообмена, наличие отложений, накипи. (Отмеченные недостатки устраняются до начала испытаний, что оформляется соответствующим актом).

Плохая работа деаэратора приводит к наличию в питательной воде растворенных газов (особенно вредных для металлоконструкций кислорода и углекислого газа), вызывающих интенсивную коррозию внутренних поверхностей нагрева котлов, тепловых сетей, местных систем отопления и горячего водоснабжения.

Каждый случай питания котлов сырой водой должен фиксироваться в журнале.

При нагреве воды растворимость газов в воде уменьшается, они становятся как бы избыточными, более химически активными и агрессивными к металлам. Практика показывает, что при наличии избыточного кислорода и углекислого газа в системах горячего теплоснабжения и котлах, отопления трубы могут выйти из строя на 3–5 год эксплуатации. Коррозионный коэффициент кислорода при наличии углекислого газа увеличивается почти в 3 раза.

Образующаяся из солей кальция и магния накипь в 10–700 раз хуже проводит теплоту, чем сталь. Хлориды натрия и магния усиливают коррозию.

При толщине слоя накипи 0,5 мм перерасход топлива составляет 1%, при 2 мм – 4%. Вследствие термического сопротивления слоя накипи уже при ее толщине 0,2 мм температура стенок котла может сильно отличаться от температуры котловой воды и в современных котлах достигать 700^ОС.

При переводе паровых котлов на водогрейный режим по отопительному графику без предварительного подогрева воды: на входе в котел возникает низкотемпературная коррозия хвостовых поверхностей нагрева котла. Иногда такая коррозия выводит из строя котлы на 3-5 год эксплуатации.

Согласно СНиП 11-35-76 температура питательной воды на входе в экономайзер и в водогрейные котлы должна на 5-10^ОС превышать температуру точки росы дымовых газов. Эта температура для продуктов сгорания природного газа составляет 60°С. для мазута – 143^ОС. При работе котла на сернистом мазуте температура питательном воды на входе в стальной экономайзер должна превышать 135°С.

В связи с возрастанием стоимости топлива необходимо оценить целесообразность улучшения теплоизоляции котлов, водоподогревателей, трубопроводов для уменьшения потерь в системах генерирования и распределения теплоты. Рекомендуемая наружная температура обмуровки современных котлов не превышает на 10-15°С температуру окружающего воздуха.

По результатам измерения расходов подпиточной воды определяются потери воды в системе теплоснабжения и степень возврата конденсата в систему питания котлов. По данным кафедры водоподготовки Московского энергетического института себестоимость только обработки питательной воды в котельных в 1996г. в г. Москве составила 8000 руб. за м³. Стоимость сброса воды на очистные сооружения в отдельных регионах колеблется от 2,4 до 14 тыс. руб./м³. Анализ показывает, что экономические потери от невозврата конденсата в систему питания котлов значительно превышают потери тепловой энергии, связанные с недоиспользованием тепла конденсата.

В системе водоподготовки питательной воды применяются новые способы ее обработки (комплексоны). Их использование позволяет не только избежать отложения накипи в котлоагрегатах и теплообменниках, но и очистить контуры системы теплоснабжения и котлоагрегата от предыдущих отложений. При применении комплексонов в системах с большими объемами воды, где накопилось, большое количество отложений, необходима установка фильтров осадителей твердых мелкодисперсных отложений, так как они начинают скапливаться в зонах с низкими скоростями течения (мала скорость витания), которые часто расположены в нижних коллекторах котлов, а это может привести к прогоранию его труб. После очистки системы от накипи эта опасность уменьшается. Возможно, что перед началом применения комплексонов необходимо промыть систему на холодном режиме, с улавливанием и удалением накопившихся отложений.

Таблица 13. Примеры предлагаемых мероприятий и их эффективность

N° п/п	Мероприятия	Топливо (%)
Экономия	Перерасход
1.	Снижение присосов воздуха по газовому тракту котлоагрегата на 0.1%	0,5	–
2.	Увеличение коэффициента избытка воздуха в топке на 0,1%	–	0,7
3.	Установка водяного экономайзера за котлом	5-6	–
4.	Применение за котлоагрегатами установок глубокой утилизации тепла, установок использования скрытой теплоты парообразования уходящих дымовых газов (контактный теплообменник)	до 15	–
5.	Применение вакуумного деаэратора	1,0	–
6.	Отклонение содержания СО2 в уходящих дымовых газах от оптимального значения на 1%	–	0,6
7.	Снижение температуры отходящих дымовых газов на 10°С для сухих и влажных топлив	0,6 и 0,7	–
8.	Повышение температуры питательной воды на входе в барабан котла на 10°С (Р=13 ата и кпд =0.8)	2,0	–
9.	Повышение температуры питательной воды на входе в водяной экономайзер на 10°С	–	0,23
10.	Подогрев питательной воды в водяном экономайзере на 6°С	1,0	–
11.	Увеличение продувки котла более нормативных значений на 1%	–	0,3
12.	Установка обдувочного аппарата для очистки наружных поверхностей нагрева	2,0	–
13.	Наличие накипи на внутренней поверхности нагрева котла, толщиной 1мм	–	2,0
14.	Замена 1 т невозвращенного в тепловую схему котельной конденсата химически очищенной водой	–	20 кг у.т.
15.	Перевод работы парового котла на водогрейный режим	2,0	–
16.	Работа котла в режиме пониженного давления (с 13 ата)	–	6,0
17.	Отклонение нагрузки котла от оптимальной на 10% в сторону уменьшения в сторону увеличения	–	0,2 0,5
18.	Испытания (наладка) оборудования и эксплуатация его в режиме управления КИП.	3,0	–
19.	Утечка пара через отверстие 1 мм при Р = 6 ата	–	3,6 кг у. т.
20.	Забор воздуха из верхней зоны котельного зала на каждые 1 000 м³ газообразного топлива	17 кг у. т.	–
21.	Повышение температуры воды на выходе из котла	–
	Применение щелевых деаэраторов
	Применение транссоников, (пароструйных смесительных теплообменников), экономящих затраты энергии на перекачку воды в системе.