книги из ГПНТБ / Волковыский Е.Г. Экономия топлива в котельных установках
.pdfЕ. Г. Волковыский А, Г. Шустер
Экономия
ТОПЛИВА В КОТЕЛЬНЫХ
УСТАНОВКАХ
« Э H Е Р Г И Я »
МОСКВА 1973
6П2.22 В 67
УДК 697.326:662.621.76.004.18
У
73- j^/S/i-
Волковыский Е. Г. и Шустер А. Г. |
|
|
|
|||
ß 67 |
Экономия |
топлива в котельных |
установках. М.., |
|||
«Энергия», 1973. |
|
|
|
|
||
|
304 с. с ил. |
|
|
|
|
|
|
В книге рассмотрены вопросы улучшения |
использования |
топлива |
|||
в котельных установках небольшой производительности, даны практи |
||||||
ческие рекомендации по повышению к. п. д. |
котлоагрегатов, опти |
|||||
мальному режиму эксплуатации оборудования, использованию вто |
||||||
ричных энергетических |
ресурсов, по реконструктивным мероприятиям |
|||||
и автоматизации для экономии топлива, по сокращению потерь кон |
||||||
денсата, рациональному |
устройству и эксплуатации |
складов |
топлива |
|||
и др. Уделено внимание вопросам обоснования |
мероприятии по эконо |
|||||
мии топлива, приведена |
методика и примеры |
соответствующих |
техни |
|||
ко-экономических |
расчетов. |
|
|
|
||
|
Книга предназначена для инженеров, техников и мастеров, заня |
|||||
тых эксплуатацией котельных установок, и может, |
служить |
практи |
||||
ческим пособием для разработки и осуществления |
мероприятий по |
|||||
экономии топлива. |
|
|
|
|
|
|
В |
0333-227 |
|
|
|
|
|
051(01)-73 26-73 |
|
|
|
6П2.22 |
© Издательство «Энергия», 1973 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Ускоренные темпы электрификации страны, уве личение объема промышленного производства, развитие транспорта, рост городов, предусматриваемые в планах развития народного хозяйства Советского Союза, предъ являют все большие требования к увеличению добычи топлива. Суммарная годовая добыча топлива в стране
выросла |
с 693 млн. т условного |
топлива в |
I960 г. до |
||
1 260 млн. т в 1970 г. К |
1975 г. предусматривается даль |
||||
нейшее |
увеличение добычи до |
1 630—1 690 млн. г в год. |
|||
Для сравнения укажем, что в |
1940 г. в стране было до |
||||
быто 237,7 млн. т условного топлива. |
|
||||
При |
напряженном |
топливном |
балансе, |
связанном |
с быстрым ростом потребления, проблема экономии то
плива приобретает все |
большее |
народнохозяйственное |
|||
значение. В Директивах |
XXIV съезда КПСС по пятилет |
||||
нему |
плану развития |
народного |
хозяйства СССР на |
||
1971 —1975 гг. дано задание |
по снижению |
норм расхода |
|||
топлива |
в промышленности |
за пятилетие |
на 7—10% и |
по более полному использованию вторичных энергетиче
ских ресурсов. Экономия только 1 % топлива |
обеспечит |
в 1975 г. в масштабах страны сбережение около |
17 млн. г |
условного топлива и не менее 700 млн. руб. капиталь ных вложений.
Крупным и быстрорастущим потребителем |
топлива |
на нужды централизованного теплоснабжения |
являются |
промышленность и жилищно-коммунальный сектор горо
дов; |
теплопотребление |
их |
возросло |
с |
853 |
млн. |
Гкал |
|||||||
в |
1965 |
г. до |
1 |
296 |
млн. |
Гкал |
в |
1970 |
г., |
т. е. |
||||
более |
|
чем |
в |
1,5 |
раза. |
К |
1975 |
г. |
намечается |
|||||
рост тѳплопотребления от централизованных |
источников |
|||||||||||||
до |
1 820 млн. Гкал |
в год, т. е. в 2,1 раза по сравнению |
||||||||||||
с 1965 г. Доля |
котельных установок в производстве |
тепла |
||||||||||||
для |
централизованного |
теплоснабжения |
составила |
|||||||||||
в |
1970 |
г. 547 |
млн. Гкал. |
К |
1975 |
г. |
предусматривается |
3
увеличение |
производства тепла |
этими установками |
до |
720 млн. Гкал [Л. 68]. |
|
|
|
Развитие |
народного хозяйства |
предъявляет все |
рас |
тущие требования к увеличению тепловой мощности, на дежности и экономичности источников тепла. И хотя основное направление развития теплоснабжения — рост централизованного производства тепла на ТЭЦ и в круп ных промышленных и районных котельных, однако для экономичного обеспечения теплом разнообразных по величине, концентрации, и географическому размещению потребителей на огромной территории страны неизбежна эксплуатация котельных средней и небольшой мощности.
Встране ежегодно строится свыше 1 ООО котельных только с паровыми котлами Д К В Р . Ожидаемый значи тельный прирост потребления топлива котельными уста новками средней и небольшой мощности вызывает необ ходимость пристального внимания к вопросам экономии топлива на этих установках.
Вкниге рассмотрен широкий круг вопросов повыше ния эффективности использования топлива применитель но к котельным установкам с паровыми котлами паро-
производительностью от |
2 до 35 т/ч на давление до |
||
13 кгс/см2 |
и водогрейными |
котлами теплопроизводитель- |
|
ностыо от |
1 до |
20 Гкал/ч, |
за исключением котлоагрега- |
тов с камерным |
сжиганием твердого топлива. Анализ ра |
боты действующих котельных установок показывает, что для большинства из них имеются возможности значи тельной экономии топлива.
Основная цель книги — оказать практическую помощь инженерно-техническому персоналу, занятому эксплуа тацией котельных установок, в выборе, обосновании и осуществлении оптимальных мер по экономии топлива. В связи с этим значительное внимание уделено техникоэкономическим расчетам эффективности намечаемых ме
роприятий. Глава |
7 |
и |
§ 3-2, 13-1 и 13-4 |
написаны |
М. С. Левиным, гл. |
11 |
— |
Г. Л. Вайнштейном. |
Авторы вы |
ражают признательность доктору экон. наукЕ. О. Штейнгаузу за ценные замечания при просмотре рукописи и инж. М. С. Левину за полезные советы при составлении книги.
Замечания и |
пожелания |
по книге авторы просят на |
|
правлять |
в издательство |
«Энергия», Москва, М-114, |
|
Шлюзовая |
наб., |
10. |
|
Авторы
Г Л А В А П Е Р В А Я
НАРОДНОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭКОНОМИИ ТОПЛИВА
За годы Советской власти з СССР создана мощ ная топливная промышленность, полностью обеспечиваю щая развитие народного хозяйства. Добыча угля возрос ла за этот период в 20 раз, нефти почти в 35 раз, добыча газа только за последние 15 лет более чем в 21 раз.
Наряду с огромным ростом добычи топлива за минув шие 10—15 лет коренные изменения произошли в струк туре топливного баланса страны. Резко возросла доля
добычи нефти и природного |
газа |
(табл. 1-1). Экономиче |
|||||||||
ский эффект |
этих изменений весьма івелик. Все капита |
||||||||||
ловложения в газовое хозяйство |
страны за последние 10 |
||||||||||
лет полностью окупились, и сверх этого получена |
при |
||||||||||
был около 15 млрд. руб. Помимо |
снижения затрат об |
||||||||||
щественного |
труда на производство |
топлива |
широкое |
||||||||
применение природного газа и нефти создало |
|
благопри |
|||||||||
ятные предпосылки для ускорения |
научно-технического |
||||||||||
прогресса |
во |
|
многих |
отраслях |
народного |
хозяйства. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1-1 |
||
Структура |
топливного баланса |
СССР |
|
|
|
|
|
|
|||
(приходная часть, |
|
в млн. m условного топлива) |
|
|
|
|
|||||
Вид топлива |
|
1955 г. |
I960 г. |
1965 г. |
1970 г. |
1975 г. |
|
1В) г. |
|||
|
|
|
310,8 |
373,1 |
412,5 |
452 |
495—505 |
|
825—840 |
||
|
|
|
101,2 |
211,4 |
346,4 |
505 |
685—715 |
|
985—1 030 |
||
Природный газ . . |
11,4 |
54,4 |
149,8 |
244 |
365—390 |
|
830—880 |
||||
П р и м е ч а н и е . |
Данные |
за 1955, 1960 и |
1980 гг. приведены |
|
по [Л. 461, за |
||||||
1965 и 1970 гг.—по |
сообщениям |
ЦСУ СССР, за Ю75 г.—по Директивам |
XXIV |
съезда |
|||||||
КПСС по пятилетнему |
плану развития нарэдного хозяйства |
СССР на 1971—1975 гг. с |
|||||||||
пересчетом в условное |
топливо. Прочие виды топлива |
(торф, сланцы, |
дрова) и |
децен |
|||||||
трализованные |
заготовки топлива населением опущены. |
|
|
|
|
5
В Директивах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану
на |
1971 — 1975 годы предусмотрено дальнейшее |
повыше |
ние доли добычи нефти и газа в общем балансе |
топлива |
|
(в |
1975 г. не менее чем до 67%). |
|
|
Котельные установки израсходовали в 1970 г. около |
9% общей добычи топливных ресурсов страны и почти
35% топлива, израсходованного всеми тепловыми элек
тростанциями. |
|
|
|
|
Общее |
потребление |
тепла в стране |
должно |
возрасти |
в 1,6—1,7 |
раза по |
сравнению с |
уровнем |
потреб |
ления 1970 г. Выработка тепла котельными установками должна увеличиться за этот период по ориентировочной оценке не менее чем в 1,8—2 раза. Таким образом, об щий расход условного топлива котельными установками
при сохранении |
удельных |
расходов |
топлива на |
выработку тепла |
на уровне |
1970 г. может |
достигнуть |
190—210 млн. т, т. е. приблизиться к уровню всей добычи топлива в стране в 1940 г.
Снижение норм расхода топлива на 7—10%, преду смотренное на 1971 —1975 гг., применительно к котель ным установкам представляет собой задачу обеспечения
по стране годовой |
экономии в размере не менее 10— |
13 млн. г условного |
топлива. |
Основным показателем экономичности использования топлива в котельных установках является удельный рас ход условного топлива на 1 Гкал отпущенного тепла. «Нормальными» для рассматриваемых котельных явля ются удельные расходы условного топлива (табл. 1-2).
Данные о работе промышленных и районных котель ных, например, на Украине показывают, что средний
Т а б л и ц а 1-2
Примерные величины „нормальных" удельных расходов условного топлива котельными установками на отпущенное тепло
|
|
Удельный расход условного толлива, |
||||
Наименование котельных |
|
кг/Гкал, |
при работе |
|
||
|
|
|
|
|||
установок |
|
|
|
|
на твердом |
|
|
|
на газе |
на |
мазуте |
||
|
|
топливе |
||||
|
|
|
|
|
||
Крупные и средние |
промыш- |
162—165 |
170—175 |
170—175 |
||
Малые (до 5 Гкал/ч) |
. . . . |
|||||
170—175 |
180—185 |
185—195 |
удельный расход условного топлива в 1970 г. составил 185,9 кгІГкал, что соответствует среднему значению к. п. д. 77%. В передовых по техническому уровню про мышленных и районных котельных достигнут удельный расход условного топлива 160—175 кг/Гкал, что соответ ствует к. п. д. 90—82%. Однако нередки случаи работы котельных установок с превышением фактических удель
ных |
расходов условного |
топлива против «нормальных» |
на |
25—30% для малых |
и на 15—20% для средних и |
крупных установок. |
|
По приближенному подсчету при увеличении годовой выработки тепла котельными установками за десятиле тие (1971 —1980 гг.) в 2 раза и среднем снижении удель ных расходов за этот период на 15% общий годовой рас ход топлива возрастет к 1980 г. только в 1,7 раза, что равнозначно годовой экономии около 30 млн. т услов ного топлива. Для этого необходимо осуществление боль шого комплекса технических, экономических и органи зационных мероприятий, направленных на сокращение потерь топлива в процессе использования его в котель ных установках.
За последнее десятилетие в стране проведена боль шая работа по подъему технического уровня котельных установок средней и малой мощности. Котельные, по строенные за этот период по унифицированным типовым проектам, резко отличаются от котельных старой по стройки. При хорошем качестве монтажа и грамотной эксплуатации таких котельных может быть достигнут достаточно высокий уровень использования топлива. Однако и в новых котельных необходим систематический анализ источников потерь тепла и топлива и проведение с учетом результатов эксплуатации мероприятий по эко
номии |
топлива. |
|
|
|
|
|||
|
Одним |
из |
примеров |
осуществления |
технического |
прогресса |
||
в |
малой энергетике |
может служить сахарная промышленность |
||||||
Украинской |
ССР. |
|
|
|
|
|||
|
До |
1958 |
г. котельные |
150 заводов республики работали на угле |
||||
(в |
основном |
на |
донецком, |
частично на львовско-волынском). Котлы |
||||
старых |
конструкций |
были оборудованы, |
за небольшим |
исключе |
нием, топками с ручным обслуживанием. Реконструкция и модер
низация |
котельных с переводом на прогрессивные |
виды |
топлива |
||||
была начата с 1958 г. К началу 1970 г. |
более 80% |
(всего числа) |
|||||
котельных переведены на мазут и газ, в |
том числе |
около |
70% на |
||||
мазут. В |
числе остальных 20% котельных, |
продолжающих |
работать |
||||
на |
угле, |
слоевое сжигание применяется |
только |
в |
Ѵз |
котельных |
|
с |
котлами паропроизводительностью до |
10 т/ч. |
Котлы |
производи- |
7
тельностыо 35 и 50 г/ч оборудованы камерными топками, в |
которых |
|||||
сжигается |
пыль |
донецких тощих |
углей |
или |
антрацитовых |
штыбов. |
На всех |
котлах, |
работающих на |
мазуте |
и |
газе, автоматизировано |
регулирование процесса горения. Удельный расход топлива на са
харных |
заводах |
Украины |
за период |
с |
1958 г. по 1969 |
г. |
снижен |
||||||||
в среднем на 25%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
; |
Немаловажную |
роль |
здесь |
сыграла |
автоматизация |
процесса |
|||||||||
і регулирования горения, благодаря |
которой существенно |
повысилась |
|||||||||||||
S производительность |
технологических |
установок, |
что дало |
дополни |
|||||||||||
тельный экономический эффект. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1-3 |
||
Расчетные |
коэффициенты |
полезного |
действия |
котлоагрегатов |
|||||||||||
с котлами ДКВР и хвостовыми поверхностями нагрева, % |
|
||||||||||||||
Номинальная |
паропроизводитель- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
ность котлоагрегата, |
т/ч |
|
Твердые топлива |
Газ и мазут |
|
|||||||||
|
|
|
2,5 |
|
|
|
80,7—83,7 |
88,8—90,2 |
|
||||||
|
|
|
4 |
|
|
|
80,4—84,3 |
88,5—90,6 |
|
||||||
|
|
|
6,5 |
|
|
|
81,5—85,2 |
89—91,2 |
|
||||||
|
|
|
10 |
|
|
|
|
83—86,8 |
88,8—91,3 |
|
|||||
|
|
|
20 |
|
|
|
84,4—86,4 |
89,5—91,8 |
|
||||||
|
|
|
35 |
|
|
|
|
82—86,1 |
86,7—90,3 |
|
|||||
|
П р и м е ч а н и е . Парэпрэизводительность |
котлоагрегатов при работе |
на газе и |
||||||||||||
мазуте принята в расчетах в 1,5 раза боль-лей, |
чем при работе на твердых |
топливах. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1-4 |
||
Коэффициент полезного действия котлоагрегатов с котлами |
|
||||||||||||||
ДКВР |
по испытаниям ЦК.ТИ им. И. И. Ползунова, % |
|
|
||||||||||||
(Рѵаб = 1 3 |
кгс/см2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Номинальная паропрсизводи- |
Твердые |
|
Газ и мазут |
Примечания |
|
||||||||||
тельнссть котлоагрегата, го/ч |
топлива |
|
|
||||||||||||
ДКВ-2 и ДКВР-2,5 |
|
67—75 |
|
|
82—86 |
Без хвостовых |
по |
||||||||
ДКВ-4 |
и ДКВР-4 |
|
62—74 |
|
|
84—85 |
верхностей |
на |
|||||||
ДКВ-6,5 и ДКВР-6,5 |
72—84 |
|
|
92—93 |
грева |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ДКВ-10 и |
ДКВР - m |
|
70—88 |
|
|
91—93 |
Высокая |
компонов |
|||||||
ДКВР-20 |
|
|
|
72—84 |
81—84 (газ) |
ка |
|
|
|
||||||
|
|
|
Без хвостовых |
по |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
76—78 |
верхностей |
на |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(мазут) |
грева |
|
|
|
|
|
Представляет |
интерес |
уровень |
экономичности |
наибо |
||||||||||
лее распространенных |
паровых |
котлов |
ДКВ |
и |
ДКВР . |
||||||||||
В |
народном |
хозяйстве |
страны |
эксплуатируется |
свыше |
||||||||||
50 000 таких |
котлов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
В табл. 1-3 приведены расчетные значения к. п. д. котлоагрегатов с котлами ДКВР, а в табл. 1-4 — к. п. д. таких агрегатов по испытаниям ЦКТИ *.
Фактические значения к. п. д., полученные при испытаниях этих котлов (табл. 1-4) в сопоставимых условиях (наличие хвостовых поверхностей нагрева), близки к расчетным. В отдельных случаях к. п. д. котлоагрегатов по результатам испытания получился выше расчетного, что объясняется запасами в нормах теплового расчета. Вместе с тем ЦКТИ отмечает худшие, чем расчетные, условия про ведения испытаний из-за больших присосов воздуха, вызванных низ ким качеством монтажа. При устранении дефектов монтажа и под держании оборудования в нормальном состоянии возможно допол нительное повышение к. п. д. котлоагрегатов.
В табл. 1-5 приведены расчетные к. п. д. водогрейных котлов унифицированной серии KB Дорогобужского ко тельного завода.
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1-5 |
|
Расчетные |
коэффициенты полезного |
действия |
водогрейных |
||||
котлов унифицированной серии KB Дорогобужского |
|
||||||
котельного |
з а в о д а , |
|
°/о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид топлива |
|
|
|
|
|
Тепло- |
|
|
Канский |
Минусин |
Тип котла |
производи |
|
|
||||
тельность, |
Газ |
Мазут |
бурый |
ский |
|||
|
|
|
Гкаліч |
уголь |
каменный |
||
|
|
|
|
|
|
марки Б |
уголь |
КВ-ГМ-4 |
|
|
4 |
90,5 |
86,3 |
— |
— |
КВ-ГМ-6,5 |
|
|
6,5 |
91,1 |
87,0 |
||
КВ-ГМ-10 |
|
|
10 |
89,8 |
88,9 |
— |
— |
КВ-ГМ-20 |
|
|
20 |
89,9 |
87,5 |
|
|
КВ-ТС-4 |
|
|
4 |
— |
— |
— |
81,9 |
КВ-ТС-6,5 |
|
|
6,5 |
.— |
— |
— |
82,2 |
КВ-ТС-10 |
|
|
10 |
— |
— |
80,1 |
—. |
КВ-ТС-20 |
|
|
20 |
— |
— |
79,1 |
— |
Испытание реконструированного водогрейного котла ТВГ-8, про |
|||||||
веденное в |
районной |
котельной |
№ 2 |
Московского района |
г. Киева |
в 1968 г. (Институт газа АН Украинской ССР), показало, что при
теплопроизводительности |
8,38 |
Гкал\к |
к. п. д. котла |
брутто |
составил |
||||||
90,64%. При этом потеря тепла с |
уходящими |
газами была |
равна |
||||||||
9% |
(Гух=199°С), |
а |
потеря |
в окружающую |
среду — 0,36%- При |
||||||
увеличении |
теплопроизводительности |
котла до |
10,2 |
Гкал/ч |
(это бы |
||||||
ло |
основной |
задачей |
испытания) к. п. д. составил |
90,38%, |
темпе |
||||||
ратура уходящих |
газов |
за |
котлом |
повысилась до 210 °С, |
потеря |
суходящими газами до 9,40%.
1Данные заимствованы из работы ЦКТИ «Руководящие указа ния по проектированию установок, монтажу и эксплуатации котлов ДКВР», 1969 (2-я редакция).
9