Загальна кількість котлів типу ДЕ в ПАТ "КИЇВЕНЕРГО" - 14 одиниць, ДКВР - 90 одиниць.
Ці котли в основному були встановлені на промислових підприємствах. На теплогенеруючих об'єктах ПАТ "КИЇВЕНЕРГО" встановлювалися в основному для забезпечення роботи мазутного господарства ТЕЦ, станцій теплопостачання, районних котельнях, а також для подачі пари для технологічних потреб. Котли цих типів не становлять значної частини в системі теплопостачання м. Києва. Частину цих котлів переведено в водогрійний режим. Теплопостачання від парових котелень потребує більших витрат у порівнянні з водогрійними котлами, тому якщо принципово немає потреби в паропостачанні для технологічних потреб, бажано ці котли перевести в водогрійний режим, або замінити котли на водогрійні.
Основними напрямками модернізації цих котлів є:
- заміна пальників за розробленими рекомендаціями та впровадженими об'єктами (підвищує ефективність котлів на 3 - 5 %);
- модернізація систем управління тягодуттьових машин - встановлення частотних регуляторів для управління характеристиками цих механізмів шляхом регулювання частоти обертання електродвигунів для зменшення витрат електроенергії (ці питання буде розглянуто в розділі 4.6 програми), (економія 10 - 20 % витрачаємої цими механізмами електричної енергії);
- встановлення теплоутилізуючого обладнання котлів (ці питання буде розглянуто в розділі 6 програми) (підвищує ефективність котлів на 3 - 5 %);
- модернізація системи автоматизації котлів (підвищує ефективність котлів на 3 - 5 %).
Як приклад реконструкції можна використати пальник виробництва WEISHAUPT (Німеччина), одного з виробників, що наполегливо займається проблемами адаптації сучасних пальникових пристроїв до котлів, розроблених в СРСР, має розвинену сервісну службу в Україні.
Великий досвід по застосуванню власних пальників на котлах ДЕ та ДКВР має виробник OILON (Фінляндія).
Якщо поєднати встановлення сучасного пальникового пристрою з заміною системи управління та встановленням частотного регулятора для димососа, то техніко-економічні та екологічні характеристики котлів цього типу досягнуть європейського рівня.
З аналізу загального стану котлів ДЕ та ДКВР та умов їх використання в системі теплопостачання м. Києва рекомендуємо:
Котли ДКВР, усіх типів, замінити на більш сучасні з більшою ефективністю. Більша частина цих котлів має строк експлуатації 30 - 50 років і подальша їх експлуатація економічно недоцільна та технічно невиправдана.
Котли типів ДЕ доцільно залишати в експлуатації на ТЕЦ, станціях теплопостачання, котельнях з діючим обладнанням мазутного господарства та при наявності потреби у використанні пари на технологічні потреби.
Виходячи з вищенаведеного, інформацію про модернізацію котлів ДЕ та ДКВР розглядати як довідкову.
4.5. Модернізація котлів типу ПТВМ та КВ-ГМ
Загальна кількість котлів типу ПТВМ в ПАТ "КИЇВЕНЕРГО" - 32 одиниці, КВ-ГМ - 15 одиниць.
Ці котли забезпечують від 30 до 40 % усіх теплових потужностей ПАТ "КИЇВЕНЕРГО". Паспортні дані по ефективності цих котлів 88 - 92 %. Ми не маємо реальних даних по ефективності цих котлів за звітами пусконалагоджувальних організацій, але на цьому етапі роботи над програмою можна сказати, що підвищити ефективність цих котлів можливо і є досвід проведених робіт по підвищенню ефективності котлів ПТВМ в Україні та за кордоном.
Основними напрямками модернізації цих котлів є:
- роботи по облаштуванню газощільних екранів котлів та влаштуванню ефективної легкої теплоізоляції, за прикладами модернізації подібних котлів у країнах Східної Європи, Росії та прибалтійських країнах (реально підвищення ефективності можливе на 3 - 5 %);
- встановлення нових пальникових пристроїв на ці котли із зменшенням їх загальної кількості, за прикладами модернізації подібних котлів в країнах Східної Європи, Росії та прибалтійських країнах (реально підвищення ефективності можливе на 3 - 5 %);
- модернізація систем управління тягодуттьових машин - встановлення частотних регуляторів для управління характеристиками цих механізмів шляхом регулювання частоти обертання електродвигунів для зменшення витрат електроенергії (ці питання буде розглянуто в розділі 4.6 програми), (економія 10 - 20 % витрачаємої цими механізмами електричної енергії);
- встановлення теплоутилізуючого обладнання котлів (ці питання буде розглянуто в розділі 6 програми) (підвищує ефективність котлів на 3 - 5 %);
- модернізація системи автоматизації котлів (ці питання буде розглянуто в розділі 12 програми) (підвищує ефективність котлів на 3 - 5 %).
4.5.1. Розробки Інституту газу НАН України
Котли ПТВМ-100 і ПТВМ-50 мають багато конструктивних недоліків, у т.ч. недостатній обігрів нижньої частини поверхні нагріву топки (екранована холодна воронка) і часте згорання 1-го конвективного пакету у зв'язку з малою відстанню від пальників до конвективної поверхні нагріву котла й ін.
З метою усунення цих недоліків Інститутом газу НАН України розроблена принципово нова маловитратна схема реконструкції цих котлів.
За цим проектом без істотної реконструкції топки для обігріву холодної воронки між нижніми колекторами встановлюється додатковий щілинний подовий пальник потужністю 2600 (1300 м-3/г).
Подові щілинні пальники такої потужності розроблені і встановлені вперше. В результаті установки подового щілинного пальника: теплосприймання холодної воронки і нижньої частини топки значно підвищується, за рахунок чого збільшується ККД котла.
Модернізація котлів ПТВМ дозволяє:
- понизити витрату природного газу на 3 - 4 %;
- влітку при зниженому навантаженні котел може працювати тільки на одному додатковому подовому пальнику без дуттьового вентилятора;
- продовжити ресурс котлів на 8 - 12 років;
- забезпечити можливість роботи з високим ККД котла при низькому навантаженні (від 5 %);
- понизити витрату електроенергії на привід дуттьових вентиляторів (подовий пальник такої потужності споживає в 2 - 3 рази менше електроенергії);
- понизити викид оксидів азоту (N2O) в атмосферу до 80 - 100 мг/м-3.
Дослідні зразки представлені:
• ПТВМ-100 - на Дарницькій ТЕЦ, м. Київ;
• ПТВМ-50 - підприємство "Житомиртеплокомуненерго", м. Житомир.
Вартість модернізації - 300 тис. грн. (у цінах 2008 року).
Окупність - розрахунок Інституту газу НАНУ - 2 роки.
Розробник - Інститут газу НАНУ.
4.5.2. Реконструкція водогрійних котлів великої потужності типу ПТВМ та КВГМ, Харківське центральне конструкторське бюро (ХЦКБ) "Енергопрогрес"
Харківське центральне конструкторське бюро (ХЦКБ) "Енергопрогрес" працює в енергетиці більше 50-ти років і виконує проектно-конструкторські розробки для всіх регіонів колишнього СРСР, являючись головною організацією по ряду напрямків Міненерго.
ХЦКБ безпосередньо брало участь у створенні котлобудівної фірми ТОВ "Котлотурбопром" і є її філіалом. Виготовлення котельного обладнання за проектами ХЦКБ здійснюється в ТОВ "Харківський котельно-механічний завод", який входить до складу ТОВ "Котлотурбопром", що дозволяє виконувати сьогодні роботи "під ключ" на котлах усіх параметрів.
За ці роки проекти ХЦКБ були впроваджені більш ніж на 1000 котлах: парових - 120 - 2650 т/ч і водогрійних серії ПТВМ і КВ-ГМ різної потужності. Роботи виконувалися з метою подовження ресурсу, підвищення економічності та надійності, переведення на інші види палива та покращення екологічних характеристик. Розробки ХЦКБ по модернізації водогрійних котлів виконувались для ліквідації конструктивних і схемних недоліків, виявлених у процесі експлуатації на основі випробовування діючого обладнання.
Виконані розробки вирішують питання підвищення надійності та економічності, ліквідації обмежень з навантажень, скорочення ремонтних витрат та поліпшення екологічних показників. Модернізації зазнали топково-пальникові пристрої, трубні елементи топки, конвективна частина, трубопроводи мережної води, паливопроводи та газоповітропроводи.
Роботи були виконані в основному для серії котлів КВГМ та ПТВМ. Так, роботи по реконструкції котлів були виконані: на Харківській ТЕЦ-5 (ПТВМ-180), Сімферопольській ТЕЦ (КВГМ-100), на ТЕЦ Броварського заводу порошкової металургії (КВГМ-100) та на багатьох ТЕЦ в Росії.
За запитами ряду енергосистем, враховуючи весь позитивний досвід проведених модернізацій, Харківське ЦКБ розробило нову модифікацію сучасного газощільного водогрійного котла КВ-ГМ-У-116,3.
На відміну від котла КВ-ГМ-100-150С, що випускається АО "Бєленергомаш", розроблений ХЦКБ котел відзначається підвищеною надійністю конвективної шахти, комплектується вихровими пальниками; являючись самоопорним, може встановлюватися як на нових площах, так і в ячейках існуючих типових котлів КВ-ГМ-100.
Нині ХЦКБ розробляє серію газощільних водогрійних котлів тепловою продуктивністю 50, 100, 180 Гкал/г для заміни котлів серії ПТВМ в існуючих ячейках. На відміну від існуючих котлів ПТВМ пропоновані котли відзначається більшою ефективністю (ККД при роботі на газі та мазуті складає 92,5 - 94,5 %) і більш високими екологічними показниками.
4.5.3. Реконструкція водогрійних котлів великої потужності типу ПТВМ та КВГМ, виконаних за кордоном, Російська Федерація, країни Східної Європи
Встановлені в Російській Федерації та країнах Східної Європи - Німеччині, Угорщині - котли ПТВМ ефективно використовуються. Проведено їх докорінну реконструкцію, встановлені сучасні високоефективні пальникові пристрої, проведено повну заміну системи автоматизації.
У додатку N 2 до програми (таблиця 4.2) приведені пропозиції щодо модернізації котлів ПТВМ та КВГМ.
4.6. Застосування регуляторів частоти обертання (РЧ, РСЧ) асинхронних електродвигунів для автоматизації роботи вентиляторів, димососів, мережних насосів у системах опалення і водопостачання на об'єктах системи теплопостачання м. Києва
Застосування сучасних способів регулювання швидкості технологічних механізмів у сполученні із широкими можливостями автоматизації може забезпечити оптимальне використання енергетичних й інших природних ресурсів. Сьогодні електроприводи змінного струму поступово витісняють приводи постійного струму, які історично домінували в області регульованого електропривода. Сучасні перетворювачі частоти забезпечують якість регулювання швидкості асинхронних двигунів, що не поступається приводам постійного струму. Добре відомі переваги асинхронного короткозамкненого двигуна, такі як висока надійність, менша вартість, простота виготовлення й експлуатації в сполученні із забезпечуваними в цей час високими регулювальними й динамічними показниками, перетворюють асинхронний частотно-регульований електропривод у домінуючий тип регульованого електропривода, масове застосування якого дозволяє вирішувати не тільки технологічні завдання, але й проблему енергозбереження.
Загальна економічна ефективність при застосуванні частотного регулятора підсумовується з наступних складових:
• Зменшення споживання електроенергії шляхом виключення втрат енергії, що витрачається на створення надлишкового тиску перед різними дросельними заслінками й на подолання їхнього опору, до 60 %.
• Виключення гідроударів, що дозволяє різко збільшити термін служби трубопроводів, запірних арматур і зниження аварійності на мережах (не менш чим у 5 - 10 разів).
• Пряма економія за рахунок зниження непродуктивних витоків води при оптимізації тиску в напірному трубопроводі (не менш 25 - 30 % від загального обсягу витоків).
• Відсутність більших пускових струмів, повний захист електродвигунів насосних агрегатів, робота електродвигунів і пускової апаратури зі зниженим навантаженням, що значно збільшує термін служби електродвигунів. Збільшення не менш чим у 3 рази ресурсу й міжремонтних строків насосів, електродвигунів, комутаційного устаткування.
• Економія фонду заробітної плати чергового персоналу, що скорочується.
• Економія палива на одержання теплової енергії до 5 %.
• Поліпшення енергетичних показників котельної установки шляхом оптимізації режимів роботи котельної установки у всьому діапазоні її продуктивності при програмному забезпеченні, адаптованому безпосередньо до цього специфічного об'єкта керування.
Економічність визначається не тільки енергетичними витратами. Зменшується пошкодження запірної та регулюючої арматури від явищ кавітації, зменшується рівень акустичного шуму в системах теплопостачання та об'єктах теплопостачання, що особливо важливо, якщо теплогенеруючі або теплорегулюючі об'єкти дахові, вбудовані або прибудовані до житлових будівель.
Строк окупності системи із частотним регулятором, що отриманий у процесі техніко-економічного обґрунтування, а також у результаті експлуатації готової системи, наведений в додатку N 2 до програми (таблиця 4.8).
Розрахунки виконані Інститутом технічної теплофізики НАН України.
Строк окупності системи на котелень установках і центральних теплових пунктах визначався з урахуванням тривалості опалювального сезону 187 діб.
У розрахунках використовувався тариф для промисловості, що становить 0,55 грн. за 1 кВт/год. електроенергії. У розрахунок не бралося зниження експлуатаційних витрат на обслуговування насосного агрегату, комутаційної апаратури, зниження втрат теплоносія в мережах, зниження споживання реактивної енергії з електричної мережі й та інші.
Так, використання частотного регулятора в приводі:
- електродвигуна мережного насоса потужністю 21 кВт дає строк окупності 1,4 року, розрахунки виконані Інститутом технічної теплофізики НАН України;
- електродвигуна насоса гарячого водопостачання потужністю 30 кВт - строк окупності складає 1 рік, розрахунки виконані Інститутом технічної теплофізики НАН України;
- електродвигуна водопровідного насоса потужністю 55 кВт - строк окупності 0,8 року, розрахунки виконані Інститутом технічної теплофізики НАН України.
Сумарна встановлена потужність тягодуттьових механізмів на станціях теплопостачання та котельнях ПАТ "КИЇВЕНЕРГО" складає до 20 МВт. При роботі цих механізмів тільки в опалювальний період, з середнім завантаженням по сезону 50 %, витрата електроенергії складе 44,8 млн. КВт/год. Економія 10 % - 20 % цієї електроенергії складе 4,4 - 8,8 млн. КВт/год. або 2,5 - 5 млн. грн./рік.
Затрати на впровадження систем частотного регулювання для тягодуттьових механізмів на об'єктах ПАТ "КИЇВЕНЕРГО" складуть до 50 млн. гривень. Ціна на подібне обладнання має тенденцію зниження.
Сумарна встановлена потужність насосного обладнання на ТЕЦ, станціях теплопостачання та котельнях ПАТ "КИЇВЕНЕРГО" до 60 МВт. При роботі цих механізмів тільки в опалювальний період, з середнім завантаженням по сезону 50 %, витрата електроенергії складе 134,4 млн. КВт/год. Економія 10 % - 20 % цієї електроенергії складе 13,4 - 26,8 млн. КВт/год. або 7,5 - 15 млн. грн./рік.
Затрати на впровадження систем частотного регулювання, для насосного обладнання на об'єктах ПАТ "КИЇВЕНЕРГО" складуть до 150 млн. гривень. Ціна на подібне обладнання має тенденцію зниження.
5. ЗАМІНА ПАЛЬНИКІВ
5.1. Пальникові пристрої для спалювання газоподібного палива
Найважливішим елементом будь-якої котельної установки є пальниковий пристрій (ПП). Саме його робота визначає ефективність спалювання палива в котельній установці, діапазон можливих для котла навантажень, безпеку і екологічні показники роботи.
Номенклатура вимог до ПП постійно розширяється, посилюються екологічні й економічні норми, росте рівень вимог до надійності їх роботи. Вживані до теперішнього часу технології спалювання палива не забезпечували в сукупності необхідного рівня експлуатаційних характеристик пальникових пристроїв і не відповідали широкому спектру сучасних вимог.
ПАЛЬНИКОВІ ПРИСТРОЇ, ЩО ЗАБЕЗПЕЧУЮТЬ ЯКІСНЕ СПАЛЮВАННЯ ГАЗУ ТА НИЗЬКИЙ ВИХІД ОКСИДІВ АЗОТУ І ДИОКСИДІВ ВУГЛЕЦЮ
Нижче наведено технічні характеристики близько 30 пальників. Усі пальники сертифіковані і їх рекомендовано для використання в опалювальних котлах. При використанні їх в котлах треба підходити з урахуванням ефективної їх експлуатації.
Так, при однаковій або близькій до номінальної тепловій потужності пальників доцільно використовувати ті пальники, в яких менший тиск газу перед пальником, мають більший коефіцієнт регулювання, менший тиск повітря, вміст шкідливих речовин CO і NO2 в продуктах згоряння газу.
Менший тиск газу перед пальником дає можливість більш надійно працювати котлам в умовах зниження тиску в розподільчих газопроводах.
Невеликий тиск повітря, необхідний для надійної роботи пальника, знижує витрати електроенергії на подачу повітря. Крім того, вартість вентилятора менше аналогічного з більшим тиском.
Широкий діапазон значень коефіцієнта регулювання дає можливість надійно працювати котлам у більш широкому діапазоні теплових потужностей.
Діючими нормами зафіксовано максимально допустимий вміст шкідливих речовин в сухих нерозбавлених продуктах природного газу (при a = 1). Для оксиду вуглецю ця величина дорівнює 0,05 %, для оксидів азоту - 240 мг/м-3.
Враховуючи те, що опалювальні котли комунальної теплоенергетики в своїй більшості розташовані поблизу житлових забудов, при виборі пальника: слід віддавати перевагу тим, у яких менше шкідливих викидів. Особливо це актуально для м. Києва, де забруднення атмосферного повітря перевищує гранично допустимі концентрації (ГДК) в окремих районах міста.
Тому, враховуючи екологічну ситуацію в м. Києві, у всіх, що будуються, та реконструйованих джерелах теплопостачання необхідно забезпечувати викиди оксиду вуглецю та оксидів азоту як мінімум у 2 рази менші, ніж діючі на Україні нормативи викидів цих шкідливих газів і орієнтуватися на європейські норми по викидах шкідливих та парникових газів.
Враховуючи вірогідність зниження тиску в розподільчих газових мережах, перевагу слід надати тиску газу перед пальником, якщо інші параметри не дуже сильно відрізняються один від одного.
Якщо при порівнянні технічних характеристик тиск газу двох пальників близький по величині або однаковий, перевагу слід надавати тому пальнику, у якого коефіцієнт робочого регулювання більше.
Аналіз технічних характеристик дуттьових пальників показує, що всі пальники мають показники щодо шкідливих речовин в продуктах згоряння газу, які не перевищують нормативні.
Окрему групу пальників в наведеній базі даних складають інжекційні пальники, які не потребують примусової подачі повітря. Основною перевагою цих пальників є те, що вони не потребують витрат електроенергії.
Всі пальники мають значення величин шкідливих речовин в продуктах згоряння не вище нормативних.
Наведені дані також пальників провідних західних фірм. Усі вони мають високий рівень регулювання, автоматизації, високі екологічні показники. При виборі пальників для котлів пропонується користуватися послугами спеціалізованих проектних та наукових організацій.
Показники вартості заміни пальників враховано в додатку N 2 до програми (таблиці 4.1 - 4.8).
База даних пальників потужністю 0,63 - 10 МВт
Пальник газовий блочний ГГС-Б-2,2 ПРМ
Розробник - ЗАО "Промінь" (м. Київ)
Виготовлювач - ЗАО "Промінь" (м. Київ)
03110, м. Київ, вул. Механізаторов, 9-а, тел. (044) 248-85-08
Технічна характеристика пальника
Пальник газовий блочний ГГС-Б-3,5
Розробник - НИИСТ (м. Київ)
Виготовлювач - ГНП МП "Енергія" (м. Київ)
02121, м. Київ, вул. Колекторна, 44, тел. (044) 564-59-83.
Технічна характеристика пальника
Пальник газовий блочний ГБЛ-1,5
Розробник - завод газового обладнання "Факел" (м. Фастів)
Виготовлювач - завод газового обладнання "Факел" (м. Фастів)
08500, Київська обл., м. Фастів, Промвузол, тел.(04465) 667-55; 665-38
Технічна характеристика пальника
Пальник газовий блочний ГБ-Г-0,5
Розробник - Полоцький авторемонтний завод (Білорусь)
Виготовлювач - Полоцький авторемонтний завод (Білорусь)
Технічна характеристика пальника
Пальник газовий МДГГ-400
Розробник - Київський політехнічний інститут
03056, м. Київ, проспект Перемоги, 37, тел. (044) 236-79-89
Технічна характеристика пальника
Пальник газовий блочний ЮК ГБГ-0,7
Розробник - ГБК "Южное" (м. Дніпропетровськ)
Виготовлювач - ГБК "Южное" (м. Дніпропетровськ)
49008, м. Дніпропетровськ, вул. Криворіжська, 3, тел. (0562) 42-00-22
Технічна характеристика пальника
Пальник газовий МДГГ-400
Розробник - НТУУ Київський політехнічний інститут
03056, Київ, проспект Перемоги, 37, тел. (044) 236-79-89
Технічна характеристика пальника
Пальник газовий багатосопловий попереднього змішування ГМС
Розробник - ПАТ "УкрНДІінжпроект"
(м. Київ)
01054, м. Київ, вул. Тургенєвська, 38, тел. (044) 456-92-62
Технічна характеристика пальника
Пальник газовий ПГД-400
Розробник - МНПП "ТАРЕКС" (м. Київ)
Виготовлювач - ОП Інституту газу НАН України (м. Київ)
03113, м. Київ, вул. Дегтярівська, 39, тел. (044) 456-39-15
Технічна характеристика пальника
Пальник газовий блочний ГГС-БС-1,4
Розробник - ТОВ "Термокомплекс" (м. Фастів)
Виготовлювач - ТОВ "Термокомплекс" (м. Фастів)
08500, Київська обл., м. Фастів, вул. Гусева, 27-а, тел. (044) 465-667-20
Технічна характеристика пальника
Пальник газовий блочний G 50/2-A
Виготовлювач - фірма Weishaupt (Німеччина)
Технічна характеристика пальника