научная статья по теме ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ НА ОСНОВЕ КОТЛА С ПОГРУЖНЫМ НАГРЕВОМ ВОДЫ Энергетика

Текст научной статьи на тему «ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ НА ОСНОВЕ КОТЛА С ПОГРУЖНЫМ НАГРЕВОМ ВОДЫ»

особенности. При выборе ограждающих конструкций: финансовые возможности региона, материально-сырьевую базу, климат, наличие квалифицированной рабочей силы, традиции. Необходимо наладить квалифицированную экспертизу проектов в части проектирования теплозащиты.

При строительстве здания необходим надзор за проведением работ по устройству теплоизоляции и проверка при сдаче его в эксплуатацию.

Производимый контроль качества устройства теплоизоляции - теп-ловизионный, без определения количественных показателей теплозащиты (высвободившиеся средства можно направить на экспертизу проектов), так как это практически неосуществимо. При обнаружении дефектов теплоизоляции нужно требовать переделки за счёт строителей, что реально при наличии качественной экспертизы проекта и контроля качества работ.

При подготовке инженерно-строительных кадров необходимо восстановить курс строительной теплофизики, добавив в него принципы энергосбережения в зданиях. Ввести систему переподготовки работающих проектировщиков и ИТР строительных организаций по строительной теплофизике с элементами энергосбережения. Проводить подготовку рабочих по устройству теплоизоля-1 ции.

Г При планировании и организации | работ по энергосбережению для до-§ стижения энергосберегающего эф-£ фекта следует проводить не "то-| чечное" утепление зданий, а ремонт ® микрорайонами, тогда будет ощути-I мый эффект на ТЭЦ. 1 Работа по энергосбережению в 1 сфере эксплуатации жилого фонда I должна быть постоянной. Только та-I кой подход даст некоторый эффект. ^ Рассчитывать на быстрый эффект, достигаемый простыми и дешёвыми способами, не стоит.

( Л

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

здании

Нв ОСНОВЕ КОТПв

с погружным

НвГРЕВОМ ВОДЫ

V___)

Доктор технических наук В.И. ГУРОВ (ГНЦ РФ ЦИАМ), кандидат технических наук

П. С. ИВАНОВ (ОАО "Институт пластмасс"), кандидат физико-математических наук В. В. КУРНОСОВ (ЗАО "Комас")

Широко используемое в настоящее время теплоснабжение зданий на основе централизованных тепловых станций обладает рядом недостатков. Главный из них - огромные потери тепла из-за большой протяжённости передающих теплотрасс и их высокой изношенности. Потери тепла порой составляют до 40% от исходной вырабатываемой энергии.

Локальное теплоснабжение зданий с применением передовых технологий

Альтернативой централизованной теплосети являются локальные котельные установки, расположенные непосредственно вблизи потребителей тепла. Однако подавляющее большинство котельных установок имеет низкий уровень КПД (иногда ниже 50%1), что связано с высокой температурой отходящих газов (1вых а 130 °С) и устаревшими системами горелочных устройств.

1 Фаворский О.Н. Газотурбинные установки в энергетике - важнейший путь экономии топливно-энергетических ресурсов России //Двигатель. 2011. № 3.

32

© В. И. Гуров, П. С. Иванов, В. В. Курносов

При необходимости децентрализации теплоснабжения важную роль (взамен штатных котельных установок) могут играть широко распространённые в химической промышленности аппараты погружного горения (АПГ), которые вместе с контрольно-измерительными приборами, системами подачи воздуха (вентилятор с приводом) и подачи газа образуют установку погружного горения2.

АПГ предназначены, в основном, для нагрева и выпаривания растворов кислот и минеральных солей, а также сточных вод, содержащих шламы, взвеси и различные механические примеси, то есть для работы в тех областях, где применение обычных теплообменных аппаратов нецелесообразно из-за их малой надёжности и эффективности в агрессивных средах.

По принципу действия АПГ характеризуются барботажными процессами, протекающими между продуктами сгорания (ПС) и жидкостью. Продукты сгорания получаются при сжигании газообразного или жидкого топлива в погружной горелке, расположенной так, чтобы открытое сопло находилось на некоторой глубине в жидкости (100-300 мм). Благодаря этому продукты сгорания, барботируя в жидкости, разбиваются на газовые пузырьки, образующие большую межфазную поверхность тепломассообмена. При непосредственном контакте продуктов сгорания с жидкостью процессы теплообмена протекают с заметным снижением теплопотерь по сравнению со схемами, которые включают в себя обычные теплообменные аппараты. Коэффициент использования теплоты сгорания топлива в АПГ достигает 95-98% в зависимости от совершенства системы охлаждения отходящих газов.

Принцип действия АПГ для теплоснабжения зданий достаточно часто применялся в конце 90-х годов прошлого века в АО "Теплопроект" (г. Апрелев-ка, Моск. обл.). Температура отходящих газов составляла 40-45 °С, что достигалось благодаря наличию в схеме утилизатора тепла, в который снизу поступали продукты сгорания после прохож-

2 Алабовский А.Н., Удыма П.Г. Аппараты погруж-

ного горения. М.: Изд-во МЭИ. 1994.

дения через слой воды в баке, а сверху приходила оборотная вода из системы отопления. Уровень воды в баке поддерживался автоматически путём включения подпиточной воды, подаваемой из общей системы водоснабжения. Температура воды в баке водонагревателя объёмом 3 м3 составляла 80 оС при сжигании 80 нм3/ч природного газа, что при КПД 98% обеспечивало обогрев зданий почти 5000 м2 площади.

За весь трёхгодичный период работы такой системы теплоснабжения все её узлы прослужили без замечаний, требовалось лишь периодически (1-2 раза в сезон) чистить камеру сгорания. Проводившийся неоднократно химический анализ проб оборотной воды показал отсутствие в ней оксидов. Содержание оксидов азота в отходящем выхлопном газе было равно 100-150 мг/нм3, что привело к необходимости разработки и апробирования новых типов горелок с улучшенными экологическими показателями по выбросу вредных веществ3.

Одним из вариантов улучшения свойств водонагревателя может быть его совмещение с теплогенераторным устройством ТГУ-700 тепловой мощностью 700 кВт4, созданным специалистами ЦИАМ, КБХА и ЗАО "НГТ Энергия" под эгидой НПТОО "Аэротурбогаз". Основное отличие ТГУ-700 от широко применяемых горелочных устройств заключается в использовании двухкомпо-нентных струйных форсунок оригинальной конструкции. Принцип действия их основан на эжектирующем эффекте воздуха избыточного давления (5-7 кПа), из-за чего происходит подсос малой мас- ™ сы природного газа низкого давления § (вплоть до разрежения) за счёт большой ц массы воздуха. §

Специальное выполнение струйных 1 форсунок позволяет гомогенизировать § газовоздушную смесь на малой длине § в продольно-нарастающем поле противодавления смеси. В результате полно- |

о

--X

3 Гуров В.И., Курносов В.В., Шестаков К.Н. Эф- » фективное теплоснабжение зданий на основе 1 погружного горения топлива //Конверсия в ма- ® шиностроении. 2001. № 5. «

4 Гуров В.И., Лысенков Е.А. Полезное применение попутного газа низкого давления // Нефтегазовые технологии. 2000. № 3.

Выхлопные газы

1 - бак

2 - днище

3 - крышка

4 - камера сгорания

5 - патрубок подвода жидкости

6 - патрубок отвода жидкости

7 - отверстие отвода

продуктов сгорания

8 - магистраль горючего газа

9 - краны

10 - воздушная магистраль

11 - краны

12 - воздушный коллектор

13 - газовый коллектор

14 - горелка

15 - центральная полость

16 - кольцевая полость

17 - разбрызгивающие

отверстия

18 - розжиговые отверстия

Рис. 1.

Водонагревательное устройство.

го сжигания топлива в ТГУ-700 достигается низкий уровень вредных выбросов в горячем потоке, а поддерживать заданный тепловой режим удаётся путём измерз нения расхода воздуха в регулируемом £ воздушном вентиляторе (в случае изме-| нения расхода природного газа). Демон-§ страционная работа ТГУ-700 показала возможность обеспечить уровень содер-1 жания оксидов азота в продуктах сгора-® ния газовоздушной смеси менее 50 мг/нм3 1 и эффективную возможность его включе-| ния в схему с погружным нагревом воды. 1 Таким образом, применение для ав-£ тономного теплоснабжения зданий ко-I тельной установки с погружным нагре-^ вом воды позволит:

- уменьшить до 40% потери тепла в результате исключения теплотрасс при

централизованной системе теплоснабжения зданий;

- заметно улучшить экологические показатели котельной установки;

- повысить эффективность нагрева воды за счёт понижения (ниже 50 °С) температуры отходящих газов;

- уменьшить до 30% стоимость котельной установки путём упрощения её технологической схемы.

Для реализации предложенного проекта с применением передовых научно-технических и технологических достижений специалистами авиационной и химической промышленности разработано патентозащищённое техническое решение, а также изготовлен и успешно испытан демонстрационный образец тепловой мощностью 50 кВт.

Котельная установка с погружным нагревом воды

Основой предлагаемой котельной установки является водонагреватель-ное устройство, схематично представленное на рис. 1, позволяющее решить следующие задачи:

- увеличить удельный теплосъём с выхлопных газов без дополнительных внешних энергозатрат;

- обеспечить плавные, без взрывных хлопков запуски устройства;

- значительно улучшить экологические показатели системы по сравнению с известными аналогичными решениями.

Поставленные задачи решаются, в частности, благодаря следующим обстоятельствам:

- центральная и промежуточная полости со сквозными отверстиями (в боковых, ограничивающих их стенках), на-

1 - водонагреватель

2 - насос водяной циркуляционный

3 - клапан обратный Ду32

4 - батареи

5 - клапан электромагнитный Ду32

6 - клапан газовый электромагнитный Ду15

7 - кран шаровой газовый

8 - вентилятор ВР-15-4, N=0.55 кВт, п=2750 об/мин

9 - ёмкость подпиточная 10 - воронка сливная

Рис. 2.

Схема демонстрационного образца погружного нагрева воды.

правленными на камеру сгорания (КС), способствуют увеличению теплосъёма с выхлопных газов за счёт впрыска через разбрызгивающие отверстия жидкости в полости, смежные с КС;

- розжиговые отверстия в боковой стенке КС, расположенные между нижним срезом КС и исходным уровнем жидкости, позволяют запускать устройства при меньшем избыточном давлении в КС из-за меньшего противодавления жидкости на нижнем срезе. Это даёт возможность уменьшить начальный объём горючей смеси в КС и,

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Энергетика»