--PAGE_BREAK--Краткая характеристика котельной
Котельная предназначена для теплоснабжения административно-хозяйственных зданий и жилого фонда Петроградского района. Водогрейная автоматизированная котельная отдельно стоящего типа мощностью 7400 кВт.
В качестве основного оборудования котельной проектом предусмотрено: два водогрейных котла фирмы «BUDERUS» типа «LOGANOS825L» теплопроизводительностью ст. № 1 — 3700 кВт; ст. № 2 – 3700 кВт. Технические характеристики котлов приведены в таблице № 1.
Таблица № 1. Технические характеристики котельных установок
Наименование параметров
Ед. изм.
LOGANO
S 8
25
ст. №
1
LOGANO
S 8
25
ст. №
2
Номинальная тепло- производительность
кВт
Гкал/ч
3700
3,20
3700
3,20
Максимальная температура на выходе из котла
С
115
115
Допустимое рабочее давление
bar
6
6
Поверхность нагрева
м2
87,7
87,7
Объем котла
м3
2,59
2,59
Тип горелки
д
Oilon GKP-400M-1
Oilon GP-400M-1
Диапазон тепловой
мощности горелки
кВт
1000-5000
950-5000
Котел № 1 оборудован комбинированным блочным горелочным устройством фирмы Oilon, предназначенным для работы на природном газе и дизельном топливе, с необходимым набором запорной и регулирующей арматуры. Котел № 2 оборудован блочным горелочным устройством фирмы Oilon, предназначенным для работы на природном газе с необходимым набором запорной и регулирующей арматуры. Воздух на нужды горения подается дутьевым вентилятором с электроприводом, имеющимся в составе каждого горелочного устройства.
Регулирование теплопроизводительности котла осуществляется с помощью системы управления Logomatic4311. Регулирование температурного режима котловых контуров и контура отопления осуществляется с помощью системы управления (регулирования) Logomatic4312. Топливо подается из газопровода.
Циркуляцию воды в котловом контуре обеспечивают электронасосы фирмы WILOIL200/240-15/4 -2 шт.
Рециркуляцию воды на входе в водогрейные котлы обеспечивают электронасосы фирмы WILOIPL100/135-1,1/4 — 2 шт.
Циркуляцию воды в тепловой сети обеспечивают электронасосы фирмы WILOIPL80/145-5,5/2 – 2 шт, IL100/145-11/2 – 2 шт.
Подпитка систем осуществляется с помощью электронасосов WILOMHI406 DM— 2 шт.
Химводоподготовка осуществляется установкой TeknaDPZ602.
В аварийных ситуациях предусматривается возможность подпитки систем сырой водой.
Подогрев воды сети отопления осуществляется пластинчатыми подогревателями ОАО «Альфа Лаваль»: M10-BFM– 2 шт., мощностью по 3005 кВт каждый.
Котлы работают под наддувом. Тяга котла – естественная. Отвод продуктов сгорания осуществляется через две металлические трубы.
продолжение
--PAGE_BREAK--Условия проведения испытаний
Наладочные испытания котлов № 1,2 проводились в обычных эксплуатационных условиях на природном газе. Наладка «большого» режима горения проводилась практически на номинальной нагрузке. В процессе подготовительных работ, предшествовавших испытаниям, проведена проверка технического состояния газового, топливного и котельного оборудования.
Перед началом балансовых испытаний были проведены прикидочные опыты с целью выявления критических избытков воздуха на каждой нагрузке. На котлах было отработано по три нагрузочных режима. Для исключения погрешностей каждый опыт дублировался. Нагрузка формировалась теплопотребителями систем отопления зданий объекта.
Расход газа определялся по штатному газовому счетчику котельной СГ-16МТ-400-40-C. Счетчик комплектуется корректором СПГ-741.
Автоматика безопасности обеспечивает прекращение подачи топлива при достижении предельных значений следующих параметров:
-давление топлива перед горелкой;
-давление воздуха перед горелкой;
-давление воды в котле;
-температура воды на выходе из котла;
-загазованность помещения котельной;
-погасание факела горелки;
-нарушение блокировки горелки;
-прекращение подачи электроэнергии.
Методика теплотехнических расчетов и измерений
Режимно-наладочные испытания котлов № 1,2 проводились по методике, основанной на методе обратного баланса, принятой в
ООО «Петербургтеплоэнерго». При производстве замеров использовались стационарные измерительные приборы и переносные приборы
ООО «Петербургтеплоэнерго», в том числе и газоанализатор MRUSigma.
В процессе проведения испытаний выполнялись следующие измерения:
- расход топлива;
- давление воды на входе и выходе из котла;
- давление топлива в топливной магистрали;
- температура топлива и воздуха на горение;
- температура и состав газов за котлом;
- давление в газовом тракте котла.
Расход газа измерялся счётчиком с вводом поправок на давление, температуру и стандартные условия.
Фактический расход газа будет равен:
Вфакт. = Взамер. ((Бфакт. + Рфакт./13,6)/ (273 + tфакт.))* 0,3855, м3/час
где: Взамер. — расход газа, замеренный по прибору, м3/час,
где: Бзамер. — фактическое (поданным метеослужбы) барометрическое давление, мм рт.ст.,
где: Рфакт. – фактическое давление газа за регулятором, мм вод.ст.,
где: tфакт. – фактическая температура, оС.
Давление и температура газа измерялось на газопроводе в котельной.
Максимальное содержание трехатомных газов в сухих продуктах сгорания определялось по формуле:
ROmax2 = (RO2+ CO + CH4)*100/(100-4,76*(O2-0,4*CO-0,2*H2-1,6*CH4)),
где: СО, СН4, О2, Н2 — содержание в продуктах сгорания соответственно окиси углерода, метана, кислорода, водорода, полученное по результатам замеров в сечении за котлом.
Коэффициент избытка воздуха αподсчитывался по формуле:
α= N2/(N2-3,762*(O2-0,5*CO-0,5*H2-2*CH4)),
где: N2 – содержание азота в продуктах сгорания.
Отношение действительного и теоретического объемов сухих продуктов сгорания определялось по формуле:
ĥ = ROmax2/RO2+ CO+ CH4
Потери тепла с уходящими газами в балансовом сечении определялись по формуле:
q2 = 0,01*Z*(tух– tхв), %
где: Z– коэффициент, зависящий от состава уходящих газов и их температуры, принимается по таблице;
tух– температура уходящих газов в точке замера;
tхв- температура воздуха на горение;
Потери тепла от химической неполноты сгорания определялись по формуле:
q3= (30.2СО + 25.8Н2 + 85.5СН4)*h/Р
где: h– коэффициент разбавления сухих продуктов сгорания;
h= СО2max/CO2
Р – максимальное содержание сухих продуктов сгорания для данного вида топлива.
Для определения тепловых потерь от наружного охлаждения котлоагрегата производится измерение температуры поверхности обмуровки (тепловой изоляции) котлов. Правая, левая, фронтовая, тыльная стенки и верх котла разбиваются на зоны с примерно равными значениями температур.
Количество теплоты, Вт, теряемой с поверхности i-го участка, определяется по формуле:
.
Полное количество теплоты Q5, Вт, определяется как сумма потерь всех участков:
Суммарный коэффициент теплоотдачи , Вт/(м2×К), определяется как сумма коэффициентов теплоотдачи конвекцией и излучением:
.
Коэффициенты теплоотдачи конвекцией и излучением , Вт/(м2×К), определяются в зависимости от температур поверхности обмуровки Тн и окружающего воздуха Твх по следующим зависимостям:
– для вертикальной плоской поверхности;
– для горизонтальной поверхности;
,
где С – коэффициент, принимаемый равным: 4,1¸4,7 Вт/(м2×К4) для стальной обшивки.
Относительная величина тепловых потерь от наружного охлаждения котла определяется по формуле:
.
При нагрузках, отличающихся от номинальной, вводится поправка по формуле:
где – величина потерь в окружающую среду при номинальной теплопроизводительности, %.
Коэффициент полезного действия определяется по обратному балансу:
ŋк = 100 – (q2+ q3+ q5),%
Тепловая нагрузка котла:
Qнагр.= 1,163 × B× Qрн, МВт/час
Теплопроизводительность котла:
Q= 1,163×B× Qрн× ŋ/1000000, МВт/час
Коэффициент полезного действия средневзвешенный «брутто» определяется из выражения:
Ŋср.взвбр = Σ(Ŋ1бр* Q1к+…+ Ŋiбр* Qiк)/ Σ(Q1к+…+ Qiк) %;
Коэффициент полезного действия средневзвешенный «нетто» определяется из выражения:
Ŋср.взвнетто= Ŋср.взвбр — qсн%;
Удельный расход условного топлива на 1 Гкал отпущенного котельной тепла:
Bусл= 108/7000* Ŋср.взвнетто, кг.у.т./Гкал.
продолжение
--PAGE_BREAK--Анализ результатов выполненных работ
Выполненные наладочные работы обеспечили возможность устойчивой и экономичной работы котлов № 1,2 на выбранных эксплуатационных нагрузках, границы которых лежат в пределах, указанных в таблице № 2.
Таблица № 2. Эксплуатационные нагрузки
Котел ст. №
Единица измерения
Малое горение
Большое горение
Котел ст. № 1
МВт
1,43
3,69
Котел ст. № 2
МВт
1,71
3,69
Выбор границ теплопроизводительности котлов № 1,2 обеспечивает непрерывность диапазона эксплуатационных нагрузок.
Экономичность установленных на котлах горелок фирмы Oilonна указанных нагрузках обеспечивается достаточной устойчивостью процесса горения при выбранных коэффициентах избытка воздуха, величины которых для указанных ранее нагрузок в уходящих газах сведены в таблицу № 3.
Таблица № 3. Коэффициенты избытка воздуха
Котел ст. №
Малое горение
Большое горение
Котел ст. № 1
1,17
1,12
Котел ст. № 2
1,16
1,15
КПД котлов, достигнутые при испытаниях, близки к его паспортным значениям. Величина КПД при работе котлов № 1,2 в эксплуатационных диапазонах нагрузок колеблется в пределах, указанных в таблице № 4.
Таблица № 4. КПД котлов на разных режимах
Котел ст. №
Единица измерения
Малое горение
Большое горение
Котел ст. № 1
%
95,2
91,9
Котел ст. № 2
%
94,9
91,8
Потери тепла от химического недожога в основных опытах отсутствовали.
Потери тепла с уходящими газами на максимальных нагрузках практически совпадают с нормативными, что объясняется незначительными различиями паспортной и фактической температуры уходящих газов. Потери тепла с уходящими газами сведены в таблицу № 5.
Таблица № 5. Потери тепла с уходящими газами
Котел ст. №
Единица измерения
Малое горение
Большое горение
Котел ст. № 1
%
4,57
8
Котел ст. № 2
%
4,97
8,14
Потери тепла от наружного охлаждения соответствуют нормативным значениям.
На выбранных режимах работа газовоздушного тракта котлов характеризуется устойчивостью.
При испытаниях котлов № 1,2 оборудование топливного хозяйства КПД обеспечивало надежную и устойчивую подачу топлива к горелкам на выбранных нагрузках. Вспомогательное оборудование котельной обеспечивает надежную и экономичную работу котлов.
продолжение
--PAGE_BREAK--Среднеэксплуатационный КПД «Брутто» и «Нетто»
КПД котлов «нетто» определяется с учетом потерь тепла на собственные нужды, включающие в себя расход топлива при отступлениях от режимной карты, на растопки котла и неучтенные потери. Потери тепла на собственные нужды котлов при работе на газе принимаем согласно «Методике расчёта норм расхода газа на выработку тепловой энергии и расчёта потерь в системах теплоснабжения (котельные и тепловые сети)» СТО ГАЗПРОМ РД 1.19-126-2004, приложение 1 таблица 1.6. — 1%.
Средневзвешенный КПД «брутто» котлов № 1,2 с учетом данных по проектной нагрузке котельной и реально достигнутых значений при наладке составляет 93,1 %, а соответствующая ему величина удельного расхода условного топлива на выработанное тепло равна 153,5 кг.у.т./Гкал.
Средневзвешенный КПД «нетто» котлов № 1,2 составляет 92,1% а соответствующая ему величина удельного расхода условного топлива на выработанное тепло равна 155,2 кг.у.т./Гкал.
Выводы и рекомендации
Котлы № 1,2 работают устойчиво и экономично в регулируемом диапазоне нагрузок.
Горелки фирмы «Oilon» работают в автоматическом модулируемом режиме устойчиво.
Экономические показатели работы котлов № 1,2 на выбранных режимах практически не отличаются от паспортных данных фирмы-изготовителя.
Вспомогательное оборудование котельной обеспечивает надежное поддержание максимальных нагрузок, соответствующих номинальным режимам.
Для бесперебойного снабжения теплом потребителей и поддержания экономичной работы котлов и вспомогательного оборудования необходимо выполнять следующие рекомендации:
- эксплуатировать котлы согласно режимным картам;
- следить за работой вспомогательного оборудования котельной;
- следить за техническим состоянием и качеством работы систем автоматики безопасности и регулирования основных технологических процессов;
- систематически выявлять и безотлагательно устранять места потерь воды и топлива через неплотности арматуры, сальниковых, фланцевых и резьбовых элементов;
- следить за состоянием теплоизоляции котлов, трубопроводов и газоходов;
- следить за температурой уходящих газов – повышение температуры говорит о загрязнённости поверхностей нагрева котла;
- по возможности снижать количество пусков и остановок котла;
- следить за точностью соблюдения заданной периодичности;
- технологических операций на водоподготовительной установке в соответствии с рекомендациями по обеспечению водно-химического режима.
Список использованной литературы
1. Методические указания по проведению наладочных работ на котлоагрегатах при сжигании газа и мазута. – Пусконаладочное управление Госагропрома РСФСР, 1987. Рекомендованы Ленинградской ТИ Госнадзора СССР.
2. Методика расчёта удельных норм расхода газа на выработку тепловой энергии и расчёта потерь в системах теплоснабжения (котельные и тепловые сети). СТО ГАЗПРОМ РД. 1.19-126-2004.
3. Равич М.В. Упрощенная методика теплотехнических расчетов. «Наука» М. 1964 г.
4. Мишин Н.В., Николаенко С.А. Методические указания при производстве работ по наладке и испытаним котлоагрегатов на природном газе и мазуте.-«ПТП ПРОМЭНЕРГОГАЗ» Мингапрома СССР, 1985.
5. Янкелевич В.И. Наладка газомазутных промышленных котельных. М.Энергоатомиздат, 1988.
6. «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 388 К (115оС)».
7. «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок» (ПТЭ), Энергосервис, М, 2003.
8. ПБ 12-529-03 Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления. Утверждены постановлением Госгортехнадзора России 18.03.2003 г. № 9
9. Правила пользования газом и предоставления услуг по газоснабжению в Российской Федерации, М., Энергоатомиздат, 2002
10. Правила устройства электроустановок, М, Энергоатомиздат, 2007
11. Инструкция по монтажу, эксплуатации и техническому обслуживанию. КотелS825 L «BUDERUS».
12. Инструкция по монтажу и эксплуатации газовых горелок Oilonтипоряд 100-700 поизводства фирмы Oilon(Финляндия).
13. Паспорт автоматической водогрейной котельной ООО «Энергоформ» 2008г.
продолжение
--PAGE_BREAK--Приложения
Приложение № 1. Сводная ведомость результатов испытаний котлов.
Приложение № 2. Режимные карты котлов.
Приложение № 3. Карты уставок срабатывания автоматики безопасности котлов.
Приложение № 4. Фотоотчет.
Приложение № 1
КАРТА
уставок срабатывания автоматики безопасности
водогрейного котла № 1 фирмы Buderus
типкотлаLogano S 825L 3700 кВт,
БМК по адресу: Пионерская ул., д. 7, корп.3
Наименование величин
Размерность
Предельное значение
Действие
1.Газоснабжение
Максимальное давление газа после клапанов
мбар
45
Откл.мгновенно
Минимальное давление газа
перед клапанами
мбар
50
Откл.мгновенно
Минимальное значение срабатывания дифференциального реле давления воздуха
мбар
40
Откл.мгновенно
Погасание факела в топке
инерционность/секунды
0
Откл.мгновенно
2.Сигнализация загазованности
СН4
%
0,5
Предупреждение
СН4
%
1
Откл.мгновенно
СО
мг/м3
1 ПДК(20)
Предупреждение
СО
мг/м3
5 ПДК (свыше 100)
Откл.мгновенно
3.Котловой контур
Максимальное давление воды котлового контура
бар
5,5
Откл.мгновенно
Минимальное давление воды котлового контура
бар
1,5
Откл.мгновенно
Максимальная температура
воды котлового контура
ºС
115
Откл.мгновенно
КАРТА
уставок срабатывания автоматики безопасности
водогрейного котла № 2 фирмы Buderus
тип котла LoganoS 825L 3700 кВт
БМК по адресу: Пионерская ул., д. 7, корп.3
Наименование величин
Размерность
Предельное значение
Действие
1.Газоснабжение
Максимальное давление газа за газовой заслонкой
мбар
45
Откл.мгновенно
Минимальное давление газа
перед клапанами
мбар
60
Откл.мгновенно
Минимальное значение срабатывания дифференциального реле давления воздуха
мбар
33
Откл.мгновенно
Погасание факела в топке
инерционность/секунды
0
Откл.мгновенно
2.Сигнализация загазованности
СН4
%
0,5
Предупреждение
СН4
%
1
Откл.мгновенно
СО
мг/м3
1 ПДК(20)
Предупреждение
СО
мг/м3
5 ПДК (свыше 100)
Откл.мгновенно
3.Котловой контур
Максимальное давление воды котлового контура
бар
5,5
Откл.мгновенно
Минимальное давление воды котлового контура
бар
1,5
Откл.мгновенно
Максимальная температура воды котлового контура
ºС
115
Откл.мгновенно
продолжение
--PAGE_BREAK--
Приложение № 2
СВОДНАЯ ВЕДОМОСТЬ
результатов испытаний котлов Logano S 825L Buderus ст. № 1,2
установленных в котельной по адресу: Пионерская ул., д. 7, корпус 3
№ п/п
Наименование параметров
Обозн
Размерн
Способ получ
cт. № 1
ст. № 2
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1. Топливо
природный газ
природный газ
1.1
Теплота сгорания топлива
Qрн
ккал/м3
лабор.
8000
8000
1.2
Давление газа перед счётчиком
Рсч.
бар
замер
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1.3
Давление газа перед клапанами
Ркл
мбар
замер
105
102
100
103
100
97
1.4
Расход газа по корректору
Вфакт.
м3/час
расчет
162
327
433
194
313
433
1.5
Угол открытия газового дросселя
град.
замер
30
40
55
30
40
60
2. Вода
2.1
Температура воды на входе в котёл
tвх
оС
замер
67
69
74
65
70
75
2.2
Температура воды на выходе из котла
tвых
оС
замер
75
85
95
75
85
95
2.3
Нагрев воды в котле
tв
оС
расчет
8
16
21
10
15
20
2.4
Давление воды в котле
Рв
бар
замер
3,5
3,5
2.5
Расход воды через котел по обр. балансу
G
т/ч
расчет
154,3
152,6
151,6
147,3
156,5
159,0
3. Воздух и разрежение
3.1
Температура воздуха перед горелкой
tх.в.
оС
замер
24
24
24
24
24
24
3.2
Угол открытия воздушной заслонки
град.
замер
30
70
100
60
80
110
3.3
Давление воздуха на горелке
Рвоз
мбар
замер
2
17
29
4
15
29
3.4
Разрежение за котлом
Sк
Па
замер
140
120
100
100
87
110
4. Продукты сгорания
4.1
Максимальное содержание двуокиси углерода
СО2max
%
лабор.
11,8
11,8
11,8
11,8
11,8
11,8
4.2
Состав уходящих газов за котлом:
4.3
двуокись углерода
СО2
%
лабор.
9,8
10,2
10,4
10,0
10,1
10,1
4.4
кислород
О2
%
лабор.
3,4
2,8
2,4
3,2
3,0
3,0
4.5
окись углерода
СО
%
лабор.
4.6
водород
Н2
%
лабор.
4.7
метан
СН4
%
лабор.
4.8
азот
N2
%
расчет
86,8
87,0
87,2
86,8
86,9
86,9
4.9
Содержание окислов азота
NОx
мг/м3
лабор.
64
67
74
61
61
63
4.10
Коэффициент избытка воздуха
a
расчет
1,17
1,14
1,12
1,16
1,15
1,15
4.11
Коэффициент разбавления
h
расчет
1,20
1,16
1,13
1,18
1,17
1,17
4.12
Температура уходящих газов за котлом
tух
оС
замер
120
166
200
130
157
199
5. Тепловой баланс котлов
5.1
Поверхность изоляции котла
F
м2
замер
25,4
25,4
5.2
Температура наружной поверхности
tнп
оС
замер
35
30
5.3
Потери тепла:
5.4
с уходящими газами
q2
%
расчет
4,57
6,56
8,00
4,97
6,19
8,14
5.5
с химическим недожогом
q3
%
расчет
5.6
в окружающую среду
q5
%
расчет
0,21
0,10
0,08
0,09
0,06
0,04
5.7
К.П.Д. котла «брутто»
ŋк
%
расчет
95,22
93,34
91,92
94,94
93,76
91,82
5.8
Тепло, выделившееся в топке котла
Qт
МВт/час
расчет
1,503
3,035
4,018
1,800
2,905
4,018
5.9
Теплопроизводительность котла
Qк
МВт/час
расчет
1,432
2,832
3,693
1,709
2,723
3,689
5.10
К.П.Д. котла «брутто» средневзвешенный
ŋбруттоср.вз
%
расчет
93,00
93,11
5.11
Удельный расход условного топлива на выработку 1Гкал тепла
Вунетто
кгу.т/Гкал
расчет
153,6
153,4
5.12
Потери тепла на собственные нужды
qс.н.
%
1,0
5.13
КПД «нетто» средневзвешенный по котельной
ŋнетто
%
расчет
92,1
5.14
Удельный расход условного топлива на 1 Гкал отпущенного тепла котельной
Вунетто
кгу.т/Гкал
расчет
155,2
Режимная карта
водогрейного котла ст. № 1 Logano S 825L-3700 Buderus
на природном газе с теплотой сгорания Qрн=8000±50 ккал/м³
установленного в котельной по адресу: Пионерская ул., д. 7, корпус 3
Номер изготовителя № 31022070-00-102229
№ п/п
Наименование
Размер-ность
Нагрузка в % от номинала
39
77
100
1
Теплопроизводительность
МВт
1,43
2,83
3,69
2
Давление воды в котле
бар
3,5
3
Температура воды в котле
оС
75
85
95
4
Давление газа перед клапанами
мбар
105
102
100
5
Угол открытия газового дросселя
град
30
40
55
6
Угол открытия воздушной заслонки
град
30
70
100
7
Расход газа при 20 оС
м3/час
162
327
433
8
Содержание двуокиси углерода
%
9,8
10,2
10,4
9
Содержание кислорода
%
3,4
2,8
2,4
10
Содержание окислов азота
мг/м3
64
67
74
11
Коэффициент избытка воздуха
1,17
1,14
1,12
12
Температура уходящих газов
оС
120
166
200
13
КПД котла
%
95,22
93,34
91,92
продолжение
--PAGE_BREAK--