Реконструкция и ремонт котельных. В.М. Пузенков, Разработка проекта реконструкции котельной - на что стоит обратить внимание

Реконструкция газовых котельных, паровых котельных, водогрейных и крышных котельных.
Реконструкция котельной повышает эффективность использования топлива, способствует увеличению тепловой мощности котельной, улучшает надежность системы теплоснабжения, снижает затраты на водоподготовку и на закупку электроэнергии. Реконструкция котельной повышает качество теплоснабжения потребителей и значительно сокращает выброс вредных веществ в атмосферу.

В зависимости от технического состояния котельной и пожеланий Заказчика, реконструкция может быть выполнена по отдельным видам работ, либо комплексно. В случае комплексного подхода необходима разработка проектной документации, а так же дополнение проекта разделами ППР (Проект производства работ) и ПОС (Проект организации строительства).

Деньги, вложенные в реконструкцию котельной или теплового пункта вернуться в виде экономии через несколько лет, обычно через 2-3 года. Поэтому рекомендуется проводить реконструкцию котельной при высокой степени износа котельного оборудования, нарушении температурного графика подачи тепла, а также высокой себестоимости выработки тепла.

Реконструкция котельных включает в себя работы:

• перевод котлов на сжигание других видов топлива (например, с твёрдого топлива - на газ и жидкое, перевод котлов на сжигание нетрадиционных видов топлива, таких как отходы углеобогащения, шлам, отсевы антрацита, лигнит, древесная щепа, древесные отходы, нефть, низкосортные угли, растительные отходы);
• разработка и изготовление систем автоматизации для промышленных котлов и котельно-вспомогательного оборудования;
• перевод котлов из парового режима в водогрейный;
• различные модернизации котлов;
• установка газопоршневых машин.

Современное оборудование, используемое при реконструкции котельных, позволяет настраивать систему в необходимые режимы работы и интегрировать котельное оборудование в компьютерные системы управления,- обеспечивая автоматический режим работы котельной, без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Так как большинство объектов теплоснабжения было построено достаточно давно, с каждым годом все большую актуальность приобретает реконструкция котельной. Этот комплекс работ не только позволит избежать угрозы полной поломки оборудования, но и существенно увеличит производительность котельной. Реконструкция котельной представляет собою замену изношенного оборудования и оптимизацию путей теплоснабжения таким образом, чтобы увеличение производительности не повлекло за собою увеличение затрат на ее содержание. Реконструкция котельной проводиться с привлечением квалифицированных специалистов, имеющих большой опыт в подобного рода работах.

Реконструкция газовой котельной позволит увеличить тепловую мощность котельной, а также создать резерв; сделать выше КПД за счет того, что старые котлы будут выведены из эксплуатации, а новые, имеющие КПД около 90-93%, встанут на смену; снизить расход потребляемого топлива; уменьшить расход электроэнергии; снизить расходы на эксплуатацию, а также сэкономить на обслуживании. Таким образом, вы сможете значительно улучшить не только работу самой котельной, но и сохранить денежные средства, которые вы тратите из-за неисправности всей котельной или отдельных деталей.

Реконструкция старой, морально устаревшей котельной позволит:

• обеспечить увеличение тепловой мощности котельной, создать резерв по тепловой мощности;
• повысить КПД котельной за счет вывода из эксплуатации морально и физически устаревших котлов и установки новых современных котлов с КПД 90-93%;
• снизить расход топлива;
• снизить расход электроэнергии на приводы насосов;
• обеспечить необходимый водный режим работы котлов при минимальных затратах на химводоподготовку;
• сократить эксплуатационные расходы;
• сэкономить на обслуживании за счет уменьшения штатного расписания обслуживающего персонала.

Может быть составлен проект реконструкции котельной с осуществлением работ без остановки работы оборудования. Если же такой вариант попросту невозможен, то на время работ ставиться временное оборудование. В результате не будет потери за счет остановки работы котельной.

Техническое перевооружение котельной выгодно отличается от Реконструкции котельной упрощенным оформлением документов для осуществления работ.

Для оформления строительства как Техническое перевооружение необходимо выполнение следующих условий:

1. Использования существующего здания котельной

2. Сохранение или уменьшение существующих лимитов на газоснабжение.

Предварительная подготовка перед модернизацией котельных

Прежде чем начать модернизировать бытовые или промышленные котельные, специалисты в обязательном порядке проводят обследование объекта. Если здание только проектируется, есть возможность оборудовать в нем подходящее помещение и продумать, как именно будут проходить внутренние инженерные сети. Если же необходима модернизация котельных в уже имеющемся строении, предлагается такой проект, который позволит при модернизации обеспечить надежность, безопасности и легкость в обслуживании в соответствии с техническими требованиями. После этого этапа подписывается договор и начинается непосредственно проектирование. Кроме того, инженеры компании предоставят все необходимые документы для получения разрешения на монтаж отопительного оборудования.

Модернизация котельного оборудования

После согласования проекта можно приступать к его реализации. На этом этапе производится строительство новой котельной или модернизация ее в старом помещении, закупается и монтируется новая техника. Для того чтобы гарантировать безопасность и стабильную работу всей системы проводятся наладочные работы в ходе которых оборудование настраивается на оптимальный режим. Это облегчает последующее использование отопительной системы и делает эксплуатацию менее затратной.

Д.т.н. В.А. Бутузов, генеральный директор, ОАО «Южгеотепло», г. Краснодар;
д.т.н. Г. В. Томаров, генеральный директор, ЗАО «Геотерм-ЭМ», г. Москва;
д.э.н. В.Х. Шетов, директор, ГУ «Центр энергосбережения и новых технологий», г. Краснодар

Анализ котельного парка Краснодарского края

Краснодарский край является динамично развивающимся агропромышленным рекреационным регионом России. При собственном населении численностью 5 млн чел. он ежегодно принимает на отдых до 15 млн гостей. Регион имеет развитую городскую инфраструктуру. Теплоснабжение городов и населенных пунктов обеспечивают 1824 котельных и 2290 км тепловых сетей (в двухтрубном исчислении). Годовая выработка тепловой энергии этими котельными в стоимостном выражении превышает 6 млрд руб.

Всего в крае в муниципальных котельных установлено 3920 котлов , из которых наибольшее количество составляют водогрейные, единичной тепловой мощностью менее 4 МВт, -3560 шт. (91%). Паровых котлов в крае работает 185 шт. (5%), а водогрейных, единичной тепловой мощностью от 4 до 50 МВт, - 175 шт. (4%). Муниципальные котельные в основном работают на природном газе (73%).

На рис. 1 приведено распределение наиболее массового вида котлов (водогрейные, мощностью менее 4 МВт) по типам. Чугунные секционные котлы со сроками службы 20-30 лет («Универсал», «Минск», «Энергия», «Тула») составляют 37,8% от общего количества этого вида, стальные котлы устаревшей конструкции КС-1 со сроками службы 15-20 лет - 27,2%, а современные котлы - всего 23,4%.

Программа модернизации

По инициативе ГУ «Центр энергосбережения и новых технологий» (г. Краснодар) разработана программа модернизации муниципальных котельных. В данной статье приведены результаты исследований по дооборудованию данных котельных когенерационными установками. Приоритетность данного подхода обусловлена следующими основными факторами:

Необходимость модернизации котельных при отсутствии финансовых ресурсов;

Наличие тепловых нагрузок, в т.ч. круглогодичного горячего водоснабжения (минимальная тепловая нагрузка когенерационныхустановок);

Возможность использования резервной пропускной способности подводящих газопроводов, емкостей мазутного хозяйства, сечений и высот дымовых труб.

Актуальность данной работы заключается в необходимости подключения новых городских потребителей тепловой и электрической энергии без существенного увеличения потребления топлива. Пропускная способность системы газоснабжения Краснодарского края исчерпана, ее модернизация потребует нескольких лет и больших средств.

На 2006-2010 гг. ГУ «Центр энергосбережения и новых технологий» разработана краевая программа энергосбережения , утвержденная региональным законодательным собранием. В результате реализации этой программы при общем объеме вложенных средств 16,6 млрд руб. ожидается уменьшение потребления топлива на 35%. Высвободившееся от внедрения энергосберегающих мероприятий и использования возобновляемых источников энергии топливо планируется направить на строительство когенерационных установок муниципальных котельных .

При анализе характеристик водогрейных котельных с котлами единичной тепловой мощностью от 4 до 50 МВт, в свою очередь, были выделены три группы котельных со следующими диапазонами установленной мощности: первая группа - 10-15 МВт, вторая группа - 15-20 МВт; третья группа - свыше 20 МВт (рис. 2).

Для каждой из указанных групп по известным методикам были подобраны газопоршневые установки (ГПУ) и газовые турбины (ГТ). Для котельных первой и второй групп определена целесообразность установки на их базе ГПУ общей электрической мощностью 60 МВт. Для третьей группы котельных обоснована установка ГТ общей электрической мощностью 188 МВт. Для паровых муниципальных котельных с котлами ДКВР,ДЕ (19 котельных; суммарная установленная тепловая мощность 521 МВт) высокоэффективным мероприятием является установка паровых противодавленческих турбин общей электрической мощностью 22 МВт.

Реализация программы модернизации муниципальных котельных Краснодарского края с их дооборудованием когенерационными установками обеспечит ввод в эксплуатацию 270 МВт электрических мощностей (рис. 3).

Для каждого из данных видов когенерационного оборудования выбраны котельные, для которых были разработаны бизнес-планы. Так, например, стоимость установки газовых турбин мощностью 12 МВт с котлами-утилизаторами в водогрейной котельной тепловой мощностью 60 МВт в г. Анапе составляет 230 млн руб. (в ценах 2006 г.), а расчетный срок окупаемости модернизации не превышает 5,5 лет. Другим примером является водогрейная котельная тепловой мощностью 25 МВт в г. Тимашевске, в которой планируется размещение ГПУ установленной электрической мощностью 2 МВт. Стоимость модернизации составляет 30 млн руб. и имеет расчетный срок окупаемости 4,5 года.

Наименьший расчетный срок окупаемости (2 года) получен при разработке бизнес-плана модернизации паровой котельной тепловой мощностью 29 МВт в г. Геленджике, в которой возможен монтаж паровых противодавленческих турбин мощностью 2 МВт. В этом случае стоимость модернизации составит 24 млн руб.

Реализованные проекты

Газопоршневые установки. В г. Новороссийске на территории муниципальной котельной «Южная» установленной мощностью 95,6 Гкал/ч (три водогрейных котла ПТВМ-50, два паровых котла ДКВР-4/13) в 2006 г. построена когенерационная станция установленной электрической мощностью 8,1 МВт и тепловой мощностью 8,4 МВт. В здании с размерами в плане 22×23 м размещены три газопоршневые установки фирмы «Jenbacher» (Австрия) (рис. 4). Электрическая мощность каждого модуля - 2,7 МВт, тепловая - 2,8 МВт. Численность персонала станции составляет 15 чел. С вводом в эксплуатацию данной электростанции котельная получила резервный источник электроснабжения, а городские электрические сети подключили к ней 4 микрорайона (15 тыс. квартир).

Данный проект осуществлен фирмой «ТЕАМ» (г. Новороссийск) за счет собственных средств. Общая стоимость строительства составила 220 млн руб. За время эксплуатации подтверждены все проектные характеристики, в т.ч. удельный расход топлива на производство единицы электрической и тепловой энергии. Региональной энергетической комиссией Краснодарского края утверждены тарифы на отпуск электрической энергии - 1 руб./кВт.ч, тепловой энергии - 688 руб./Гкал. При годовом потреблении природного газа 16 млн м3 по цене 2315 руб. за 1000 м3 срок окупаемости станции превысит 10 лет.

Паровые турбины. В г. Сочи в котельной № 14 установленной тепловой мощностью 215 МВт (пять водогрейных котлов КВГМ-30, два паровых котла ДЕ-25/14ГМ) в 2002 г. введена в эксплуатацию паровая противодавленческая турбина «Кубань 0,75А/0,4Р13/2» установленной электрической мощностью 750 кВт. Давление пара перед турбиной составляет 15 кгс/см2 (рабочее давление котлов ДЕ-25/14ГМ), после турбины -2 кгс/см2 (направляется в теплообменники и в деаэратор). Номинальный расход пара - 14,4 т/ч. Напряжение генератора турбины - 0,4 кВ.

Турбины типа «Кубань» разработаны совместно Калужским турбинным заводом и Южно-русской энергетической компанией . Установка работает в автономном режиме для частичного покрытия собственных нужд, является резервным источником электроснабжения котельной. Среднегодовая наработка турбогенератора составляет 6235 ч, а выработка электрической энергии -2950 тыс. кВт.ч. При цене электроэнергии 2,1 руб./кВт.ч стоимость выработанной электроэнергии в год составляет 6,2 млн руб., а за все время эксплуатации - 37,2 млн руб. Срок окупаемости данной турбоустановки не превысил 1 года.

Литература

1. Бутузов В.А. Анализ котельного парка Краснодарского края // Промышленная энергетика. 2006. №5.

2. Шетов В.Х., Чепель В.В. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Куб. ГТУ. Краснодар. 2006.

3. Томаров Г.В., Чепель В.В., Шетов В.Х., Бутузов В.А., Никольский А. И. Программа обеспечения 30% энергопотребности Краснодарского края на основе использования ВИЭ / Материалы Международного геотермального семинара МГС-2004, Петропавловск-Камчатский, 9-14 августа 2004 г.

4. Бутузов В.А. Паровые противодавленческие турбины в котельных промышленных предприятий // Промышленная энергетика. 2002. № 10.

Модернизация котельной - это совокупность мер, требуемых с целью увеличения эффективности ее работы, повышения мощности и безопасности, уменьшение расходов в ее использовании.

Основные причины проведения модернизации

Модернизация котельной проводится при наличии следующих предпосылок:

• высокая степень изношенности оборудования;
• увеличение себестоимости вырабатываемого тепла;
• нарушение температурных графиков теплоподачи;
• отсутствие возможностей для строительства новой котельной.

Перед проведением мероприятий по модернизации необходимо предварительное предпроектное обследование, включающее в себя исследование дополнительных термических нагрузок оптимизации уровня загрузки оборудования, уточнение перспектив энергоэффективности и снижения теплопотерь. Согласно итогам обследования принимается один из возможных вариантов модернизации котельной.

Варианты модернизации

Модернизация может включать в себя полное обновление конфигурации всей системы или замену отдельных узлов и агрегатов.

1. Системы топливоподачи и топливоподготовки. В процессе модернизации этих систем вдопустимо проведение работ по автоматизации и реконструкции с установкой современного и высокопроизводительного оборудования, замена и теплоизоляция емкостей, гранулирование и гомогенизация твердого топлива, установка современных транспортеров, угледробилок и металлоочистителей.

2. Системы автоматизации и приборы учета. Модернизация котельной в этой области включает в себя организацию автоматического контроля за всеми процессами с единого пульта управления, установку приборов учета расхода топлива и теплоты на выходе, приборов учета расхода воды и контрольно-измерительного оборудования для управления качеством и количеством теплоносителя и выработанного тепла.

3. Система водоподготовки . Проводятся работы по усовершенствованию комплексной обработки сетевой воды, установке станций по снижению железосодержания, автоматизации управления системой, разделению контуров сетевой и котловой воды.

4. Замена котельных агрегатов . Это самый эффективный способ модернизации котельной, включающий в себя замену всех устаревших и отработавших свой ресурс моделей котлов, таких как чугунные секционные, на современные стальные, реконструкцию угольных котлов с повышением КПД до 75-80 %, замену конвективных частей и теплообменников, замену топок с ручной топливоподачей на механизированные или автоматизированные топки, организацию утилизации теплоты уходящих газов.

5. Оптимизация режимов горения и замена горелок. Для газовых и жидкотопливных котлов предусматривается замена горелок с пневматическим распылителями РВСС, что позволяет повысить КПД на 10 %, снизить температуру подогрева топлива. Также в комплекс мер может входить установка горелок для водонефтяной эмульсии, замена топливных емкостей, изменение схемы забора воздуха для поддува, оптимизация режимов горения, установка систем контроля за основным и вспомогательным оборудованием.

После разработки общей концепции модернизации производится подбор необходимого оборудования и согласование с заказчиком. Следующими этапами являются выполнение проектных работ, поставка и монтаж оборудования, наладка и запуск котельной.

Результаты модернизации:

• повышение надежности и производительности оборудования;
• значительное увеличение КПД и тепловой мощности;
• оптимальный режим работы;
• сокращение расходов на обслуживание и эксплуатацию путем снижения расхода топлива и количества обслуживающего персонала;
• снижение количества экологически вредных выбросов.

Модернизация котельной производится для улучшения эффективности, повышение мощности, улучшения экологической безопасности, уменьшению потребления топлива и расходов на эксплуатацию котельной.

Модернизация котельной необходима, если основное и вспомогательное оборудование котельной морально и физически устарело, потребление топлива значительно увеличилось, увеличилась себестоимость вырабатываемого тепла, котельная переводится на применение другого вида топлива.

Модернизация котельной начинается с проведения обследования, которое включает в себя проверку дополнительных тепловых нагрузок на котельное оборудование, уточняются работы, необходимые для улучшения эффективности работы котельной. На основании обследования решается вопрос о применении одного из вариантов модернизации котельной. Модернизация котельной может включать в себя полную замену всего основного и вспомогательного котельного оборудования, или замену отдельных узлов и котельных агрегатов.

Замена котельных агрегатов является самым эффективным способом для улучшения работы котельной. Так устаревшие модели котлов, которые уже давно выработали свой ресурс, меняют на современные, высокоэффективные стальные водогрейные или паровые котлы. Так же могут быть заменены отдельные узлы котла, замена топочной части с ручной подачей топлива и удаление золы и шлака на механизированные топки, что значительно облегчает трудоемкие процессы в котле. Замена конвективных частей котла и теплообменников. Современные котлы имеют высокий коэффициент полезного действия до 90 %.

Замена систем топливоподачи и топливоподготовки на современное автоматизированное, высокопроизводительное оборудование. Установка современных транспортеров, угледробилок, подъемников, грейферов.

Модернизация котельной включает в себя и замену и установку котельной автоматики , которая необходима для работы и контроля всеми процессами. Устанавливаются различные современные приборы безопасности и контрольно-измерительные приборы.

Для качественной работы котельного оборудования необходима система водоподготовки , которая улучшает химический состав воды, уменьшая в значительной степени накипь на поверхностях нагрева.

Модернизация котельной, в которой установлены котлы на газовом или жидком топливе, может включать в себя замену горелочных устройств. Современные горелочные устройства отечественного или импортного производства снабжены приборами контроля и автоматики, что способствует наилучшему сжиганию топлива. Применяются горелки и комбинированного типа, которые могут работать на двух видах топлива. Например: комбинированное горелочное устройство на природном газе и мазуте.

После того, как разработан план модернизации котельной, производится подбор оборудования необходимого для замены и согласование мероприятий с заказчиком.

Выполняются проектные работы, поставляется необходимое оборудование, производится монтаж, пуско-наладочные работы и пуск котельной в эксплуатацию.

После проведения модернизации котельной повышается коэффициент полезного действия, увеличивается тепловая мощность, повышается качество и надежность котельного оборудования, котельная начинает работать в оптимальном режиме, уменьшается потребление топлива, сокращаются расходы на обслуживание и эксплуатацию котельной, снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу.

Модернизация котельной – перечень мер, предназначенных для улучшения продуктивности, увеличению вырабатываемого тепла и безопасности, урезания расходов на эксплуатацию.

Реконструкция производится из-за следующего ряда причин:

• Устаревшее, изношенное оборудование;
• Нарушение теплоподачи, системные сбои в графике;
• Увеличение затрат на вырабатывание тепла;
• Нет условий, для постройки новой котельной.

Перед началом любых процессов, необходимо предварительное планирование, проектирование, и обращение в компетентные органы. Любое нововведение должно быть зафиксировано, и одобрено со стороны закона. Так же, необходимо провести предпроектное исследование, с целью изучения тепловых нагрузок и их плотности, вычисления располагаемой (требуемой) и рабочей мощности, выяснение перспектив по уменьшению уровня загрузки оборудования, снижение упадка тепла и увеличению энергоэффективности. Результатом подобных изучений является подробный план дальнейших действий по модернизации котельных.

Возможен комплексный апгрейд или частичная переустановка тех или иных деталей.

Этапы модернизации котельной.

Системы подачи и подготовки топлива.

Главная цель – автоматизировать всё оборудование, заменить все перегоревшие детали на более подходящие аналоги, с лучшими показателями. Так же, необходимо произвести замену емкостей, и теплоизолировать их. Так же, в ряд изменений входит установка новых транспортеров, дробилок угля и очистителей металла. Все это возможно в процессе модернизации котельной.

Системы автоматизации и устройства — индикаторы.

Улучшение в данной сфере предусматривает полную автоматизацию в отношении контроля над всеми задачами с одного контрольного пульта. Так же, можно заменить (при отсутствии – установить) приборы фиксирующие потребление топлива и тепла, фиксирующие уход воды, и прочее необходимое измерительное оборудование. В целом, этот этап предназначен для уменьшения потребления топлива, и более детальных расчетов по его затрате.

Система подготовки воды. Состоит из:

• реконструкции комплексной обработки сетевой воды,
• монтировании станций для снижения железосодержания,
• переход на автоматическую систему управления,
• распределение направлений сетевой и котловой воды.

Замена основных частей котла.