CC BY
34РАЗДЕЛ 7.
ВОДООБЕСПЕЧЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ, ГИДРОМЕЛИОРАЦИЯ, ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ И ЭНЕРГЕТИКА
УДК 697.32.001.24 (075.8)
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННОГО КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ В СЕЛЬСКОМ НАСЕЛЕННОМ ПУНКТЕ
Боровский Б.И. д.т.н., профессор.
Национальная академия природоохранного и курортного строительства, Атрощенко С.Ю.
Алуштинское управление эксплуатации газового хозяйства
Показано, что применение в котельной современного котельного оборудования конденсационного типа с экологичной горелкой позволяет сэкономить годовой расход газа и средства на 7,6 % и снизить выбросы окислов азота и окисла углерода, соответственно, в 3,4 и 7 раз. В случае автономного конденсационного котла для частного дома экономия газа составляет 13,1 % и экономия средств 57,5 %. Конденсационный котел, экологичная горелка, экономия газа и средств
Введение
ДБН [1] требует, чтобы при проектировании систем газоснабжения предусматривались технические решения, обеспечивающие рациональное использование газового топлива. Решением этой задачи является использование конденсационных котлов, которые с экологичными горелками, помимо повышения экономического эффекта, позволяют снизить вредные выбросы в атмосферу. Оценке этих преимуществ посвящена данная статья.
Анализ публикаций
Особенностью конденсационного котла является его повышенный КПД (более 100%), вызванный использованием для подогрева воды энергии конденсации паров воды дымовых газов, т.е. использование не низшей теплоты сгорания, а высшей. При этом расчет КПД ведется по стандартной низшей теплоте сгорания газа. Для природного газа, состоящего в основном из метана, высшая теплота сгорания превышает низшую на 11 % [2]. Отсюда следует, что при полном использовании высшей теплоты сгорания возможно повышение КПД тоже на 11 %. Вместе с тем конденсация в котле паров воды снижает температуру дыма, что ведет к некоторому увеличению экологической высоты дымовой трубы [3].
Цель и постановка задач Целью статьи является выявление особенностей конденсационных котлов и газовых горелок к ним. Задача состоит в численном сравнении их характеристик с обычными котлами и горелками.
Методика исследований
Методика исследований состоит в проектной проработке газификации села с определением мощностей коммунальной котельной, работающей на среднем давлении, и автономного котла в частном доме при низком давлении газа. В соответствии с генеральным планом, в селе находится жилой массив, состоящий из 162 частных домов и 5-ти пятиэтажных четырехподъездных коммунальных домов. Коммунальная котельная обеспечивает теплом коммунальные дома и общественные здания и горячей водой -коммунальные дома. Годовые расходы газа на отопление и горячее водоснабжение определялись по [4], при анализе вредных выбросов использовалась работа [5].
Основные результаты работы и их анализ В результате расчетов установлено, что в селе проживают 1872 чел., из них в коммунальных домах - 900 чел. Годовое и часовое потребление газа котельной 737,5 тыс.м3
и 343 м3, мощность котельной 3420 кВт. Автономный котел, обеспечивающий частный дом теплом и горячей водой, в год потребляет 5743 м3 газа при часовом расходе 2,73 м3; при этом мощность котла 27,2 кВт.
Для котельной выбран водогрейный котел конденсационного типа фирмы Buderus марки Logano plus SB825LLN [6], мощность котла 3500 кВт. Этому котлу соответствует средняя величина КПД (по температуре воды в обратной линии) равная 100,7 %.
В качестве автономного котла принят настенный конденсационный котел той же фирмы марки Logamax plus GB112-29 мощностью 29 кВт [6]. Средняя величина КПД 107 %.
Оценим экономическую эффективность используемых конденсационных котлов.
Обычные неконденсационные котлы имеют КПД 93 %. Тогда выигрыш в годовом расходе
газа для котельной составит:
1,007 • 737,5 3 --- - 737,5 = 798,56 - 737,5 = 61,06 тыс.м3.
0,93
Этот выигрыш в годовом расходе газа будет равен 7,6 % от годового расхода газа обычного котла. За 1 м3 газа предприятия платят 4,0916 грн. Тогда годовая экономия средств на закупку газа для котельной с конденсационным котлом будет равна
61,06 • 4,0916 = 249,84 тыс.грн.
При этом экономия средств по сравнению с обычным котлом определяется величиной 7,6 %.
Выигрыш в годовом расходе газа для автономного котла конденсационного типа
определяется соотношением
1,07 • 5743 3 ---5743 = 6607,54 - 5743 = 864,5 м3.
0,93
Это соответствует выигрышу в годовом расходе газа 13,1 %. Плата за газ населением зависит от годового потребления газа. При наличии газового счетчика в случае автономного котла пришлось бы оплачивать 6607,54 м3/год . Эта величина находится в диапазоне 6001 -
12000 м3/год при тарифе 2,2482 грн/м3 . Тогда годовая оплата составила бы
6607,54 • 2,2482 = 14855,1 грн .
В случае конденсационного автономного котла годовой расход 5743 м3 газа находится при наличии счетчика в диапазоне 2501 - 6000 м3/год при тарифе 1,098 грн/м3 . Поэтому годовая оплата составит
5743 • 1,098 = 6305,8 грн.
Экономия средств
14855,1 - 6305,8 = 8549,3 грн.
Это составляет 57,3 % от годового платежа при обычном автономном котле.
Оценим экологическую эффективность использования в котельной конденсационного котла Logano plus SB825LLN с экологичной горелкой MB 8SVBLU 1-го класса фирмы Riello [7]. Заявлено, что горелка обеспечивает минимальные выбросы: окислов азота NOx -80 мг/кВт • ч ; оксида углерода СО - 100 мг/кВт • ч . Тогда выбросы конденсационного котла составят:
NOx - 80 • 3420 = 273600 мг/ч = 273,6 г/ч ;
СО - 100 • 3420 = 342000 мг/ч = 342 г/ч ;
Для обычных котлов неконденсационного типа выбросы NOx и СО рассчитываются по формулам работы [5], полученные в результате обобщения методик оценки вредных выбросов. Эти формулы имеют вид ( г/с ):
(NOx)II = 0,00065(1 + 0,097 lg D)Qh; (CO )н = 0,0018Qh,
Qh
где D = (т/ч) " эквивадентная паропроизводительность котла; Qjj - часовой
расход газа котельной, м3/ ч.
В случае обычного котла с КПД 93 % часовой расход составит
Qd = 1007. 343 = 371,4 м Vч d 0,93
Тогда получим в результате расчетов по приведенным формулам
(NOx)н = 0,258 г/с = 929 г/ч .
?
(CO)H = 0,669 г/ с = 2406,7 г/ч
Таким образом использование конденсационного котла с экологичной горелкой снижает вредные выбросы NOx и СО, соответственно, в 3,4 и 7 раз.
Выводы
1. Использование в коммунальной котельной села современного конденсационного котла позволило снизить годовой расход газа и годовую плату за газ на 7,6 %.
2. Установка настенного конденсационного котла в частном доме дает возможность уменьшить годовой расход газа на 13,1 % и сэкономить 57,5 % средств.
3. Применение в конденсационном котле коммунальной котельной экологической горелки снижает выбросы в атмосферу окислов азота и оксида углерода, соответственно, в 3,4 и 7 раз.
Список использованных источников
1. ДБН В.2.5-20-2001. Газоснабжение. -К.: Госстрой, 2001. - 287 с.
2. Ионин А.А. Газоснабжение / Ионин А.А. -М.: Стройиздат, 1989. - 439 с.
3. Боровский Б.И. Экологические последствия сжигания природного газа и «зеленого» угля в энергетических системах / Боровский Б.И., Лапина Е.А. // Сб. трудов «MOTROL». - Симферополь - Люблин, 2010. вып. 12. - с. 95-100.
4. Снш П.М. Газопостачання населиних пункпв i об'екпв природним газом. Навчальний поабник / Снш П.М., Шишко Г.Г., Предун К.М. - К.: Логос, 2002. - 198 с.
5. Боровский Б.И. Определение высоты и диаметров конических и цилиндрических дымовых труб с учетом необходимого рассеивания в атмосфере вредных веществ / Боровский Б.И., Анисимов С.Н., Сапронова З.Д. // Сб. «Строительство и техногенная безопасность». - 2005. №10, - с.33-36.
6. Водогрейные котлы Logano S825LLN и газовые конденсационные котлы Logano plus SB825L, SB825LLN. Документация для проектирования. - К: Фирма Buderus, 2009. - 320 с.
7. Горелки. - К.: Фирма Riello, 2009. - 182 с.
УДК 621.311.24:699.885
РАСЧЕТ ИНСОЛЯЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ ГЕЛИОПРИЕМНИКА
Каркач Д. В.
Национальная академия природоохранного и курортногостроительства
Разработана методика и создана модель расчета инсоляции произвольно ориентированной гелиоприемной поверхности. Модель включает расчет угла падения солнечного света на гелиоприемную поверхность как функцию времени и расчет падающего потока с учетом его интегрального поглощения в атмосфере, для чего получено точное выражение для расчета воздушной массы на любом зенитном расстоянии. Проведены расчеты оптимальных углов наклона гелиоприемной поверхности для случая неподвижной поверхности и при гидировании по азимуту для
