Підвищення ефективності роботи систем централізованого теплопостачання – основний спосіб скорочення витрат палива в умовах нового опалювального періоду 2022/2023 рр. Частина 3
У частині 2 статті ми довели, що вибір типу і принципу роботи тепло- або електрогенерувального обладнання є важливим фактором досягнення високої ефективності процесу перетворення вихідної хімічної енергії палива у теплову або електричну енергію. Іншим не менш важливим чинником, є набір режимних параметрів роботи генерувального обладнання, його налаштування відповідно до змінних характеристик палива, довкілля, навантаження агрегату, потреби у кінцевому виробленні і відпуску енергії, обраного способу регулювання роботи.
І тут варто усвідомити один важливий факт – ні марка генератора теплоти, ні його фірма-виробник, ні місце його встановлення (квартира, дах будинку, районна котельня) не визначають на 100% ефективність його роботи.
Один і той же котел, як генератор теплоти, може працювати з однаковою вірогідністю надзвичайно ефективно і неприпустимо неефективно. Усе визначається режимними чинниками і налаштуваннями роботи агрегату, умовами його експлуатації, правильністю вибору потужності. Ефективність роботи суттєво залежить також від правильності вибраного способу регулювання параметрів відпуску теплоти споживачам при зміні зовнішніх умов і необхідності зміни теплопродуктивності. Розглянемо питання про те, як ці чинники впливають на ефективність генерації енергії і як можна зменшити їхній вплив для скорочення витрат вихідного палива.
Частина 3. Вплив режимних чинників на роботу теплогенерувального агрегату.
До режимних чинників належать такі:
- тиск і кількість дуттьового повітря, що подається на горіння, співвідношення між дуттьовим повітрям і кількістю палива, що подається на горіння в усьому діапазоні регулювання;
- розрідження, необхідне для видалення продуктів згорання;
- температура теплоносія на вході і виході з агрегату;
- температура продуктів згорання на виході з котла;
- відповідність встановленої теплопродуктивності котла дійсній потребі у теплоті;
- параметри і кількість палива, що подається на горіння, відповідність палива характеристикам, на які налаштований котел, і низка інших параметрів.
Важливо розуміти, що при роботі котла НЕМИНУЧЕ виникають непродуктивні втрати енергії. Ці втрати точно регламентовані і їх прогнозовано можна визначити. Схема таких втрат представлена на рис. 1.
Крім втрат у самому котлоагрегаті є втрати енергії на власні потреби котельні. І найбільш вагомими з них є втрати з теплим простоєм котлів. Він виникає тоді, коли внаслідок значної невідповідності встановленої теплопродуктивності котла реальному тепловому навантаженню, вимушено зупиняють роботу котла, але циркуляція теплоносія через нього продовжується. Теплоносій при цьому охолоджується, як і корпус котла. І тоді при повторному включенні котла в роботу значна частина теплоти втрачається на нагрівання корпусу котла і переохолодженого теплоносія. Величина таких втрат може становити до 10-12%.
Зменшити ці втрати можна дуже просто ─ теплопродуктивність котлів повинна забезпечувати реальну потребу в теплоті в усьому діапазоні погодного регулювання відпуску теплоти. А зміна потреби у теплоті протягом опалювального періоду коливається у межах від 100% (при розрахунковій температурі зовнішнього повітря, наприклад -23 oС, до 28% від розрахункової величини ─ при температурі початку опалювального періоду +8 oС.
Наприклад, якщо розрахункова потреба в теплоті на опалення вашої квартири становить 5 кВт (100%) при -23 oС, то при +8 oС потреба у теплоті буде становити лише 0,28 · 5 = 1,4 кВт. І тоді котлу номінальною теплопродуктивністю 23 кВт, який ви встановили у квартирі, потрібно буде продукувати лише 1,4 кВт теплоти, що в принципі неможливо (робота будь якого котла при продуктивності, меншій за 30-40% номінальної) забороняється і блокується роботою системи автоматики, бо призводить до порушення нормального режиму роботи агрегату і значному зменшенню ККД. Це і є характерний випадок втрат теплоти генератора на власні потреби.
Для того, щоб уникнути таких втрат, рекомендується встановлювати котел меншої теплопродуктивності, що відповідала би потребі у теплоті на опалення, а потребу на гаряче водопостачання компенсувати не збільшенням теплопродуктивності котла, а встановленням бойлера для нагрівання води, згідно зі схемою, наведеною на рис. 2.
Нагрівання і акумуляція води у бойлері дасть можливість уникнути зливання води, яка охолоджується у трубах, зменшити вартість котла і суттєво скоротити непродуктивні втрати теплоти на власні потреби.
Для районних котелень таких втрат можна уникнути шляхом встановлення котлів різної теплопродуктивності. При цьому комбінуванням включення різних котлів можна отримати загальну теплопродуктивність, що відповідатиме приєднаному тепловому навантаженню. Підбір теплопродуктивності котлів здійснюється у ході розробки режимної карти роботи котельні.
Високі втрати з відхідними продуктами згорання від котла можна зменшити за рахунок встановлення на лінії продуктів згорання теплообмінників-утилізаторів, які корисно використовують теплоту продуктів згорання для нагрівання мережної води. На рис. 3 наведено приклад встановлення такого утилізатора теплоти після котла ТВГ-8, який широко розповсюджений у котельнях централізованих систем теплопостачання.
Такий захід дає змогу зменшити витрати палива в котлі на 7-12%. Ефективність роботи теплообмінника суттєво залежить від температури води у зворотному трубопроводі теплових мереж. Із графіка, наведеного на рис. 4, видно, що при температурі води близько 40 oС встановлення теплообмінника дає можливість отримати додатково до 10% теплоти від теплопродуктивності котла. При цьому відпадає необхідність у спалюванні такої ж кількості палива.
Впровадження системи автоматичного управління співвідношенням між кількістю спаленого палива і кількістю дуттьового повітря дає можливість скоротити витрати палива ще на 4-5%.
Контроль за забрудненням поверхонь нагрівання котлів і теплообмінників суттєво поліпшує теплообмін у генераторах теплоти і дає можливість збільшити ефективність їхньої роботи. При експлуатації таких агрегатів корисно пам’ятати, що утворення на внутрішній поверхні котла шару накипу завтовшки всього 1 мм, спричиняє перевитрату палива на 5-8%. А шар накипу завтовшки 3 мм зменшує теплопродуктивність котла або теплообмінника на 25%.
Значне скорочення витрат палива і збільшення ефективності роботи СЦТ можна отримати при переході від якісного регулювання відпуску теплоти до принципово іншого способу регулювання – кількісно-якісного. При цьому погодне регулювання подачі теплоти до споживачів здійснюється не лише за рахунок зміни температури теплоносія, а й за рахунок зміни його кількості.
Для реалізації такого способу регулювання необхідно виконати реконструкцію тепломеханічної схеми котельні, оснастити мережні насоси пристроями частотного регулювання. Але справа варта того – скорочення витрат палива становитиме 12-17%.
Крім того, раз і назавжди щезне проблема перевитрат палива і відкритих кватирок у споживачів теплоти під час перехідного осінньо-весняного періоду.
Схема реконструкції котельні для реалізації такого регулювання наведена на рис. 5. У разі питань просимо звертатись до чат-боту проекту для додаткових пояснень.
Якщо обирати спосіб регулювання відпуску теплоти від індивідуального котла, то потрібно віддавати перевагу управлінню котлом за допомогою виносного термостату повітря, встановленого у найбільш критичному приміщенні. Сигналом для включення або виключення котла буде не температура води, яка може змінюватись досить швидко, а температура у приміщенні, що має значно більшу інерційність і враховує побутові тепловиділення у квартирі чи будинку.
Навіть такий короткий огляд впливу режимних факторів на ефективність роботи генераторів теплоти показує, що ефективність роботи котлів у автономних, індивідуальних і централізованих системах теплозабезпечення можна суттєво збільшити, що дасть змогу скоротити витрати палива.
Необхідно пам’ятати, що на час війни діють тарифи на енергоносії по моделі покладення спеціальних обов’язків (ПСО). Вартість природного газу для опалення житла, що становить близько 8 грн за 1 м3 газу, ніяк не відповідає світовим ринковим цінам. І про перехід до ринкових тарифів після перемоги потрібно думати вже сьогодні.
Слідкувати за оновленням та перебігом проєкту можна на сторінках у соціальних мережах:
***
Посилання на статтю pdf 713.37 KB
Посилання на презентацію 3.07 MB
постів