CC BY
30Список литературы:
1. ГОСТ Р 52863-2007, М., Стандартинформ, 2008 г.
2. Пименов П.Н. Сравнительный анализ влияния сверхкороткого электромагнитного импульса на узкополосные, широкополосные, сверхширокополосные системы радиосвязи / П.Н. Пименов // Технологии ЭМС. - 2015. - № 1(52). - С. 13-16.
3. Владимиров Д.Р., Фоминич Э.Н.: «Защита технических средств от преднамеренных силовых электромагнитных воздействий»:, 2012 г, Журнал "Энергобезопасность и энергосбережение", выпуск № 4, Изд-во МИЭЭ, Москва, 2012 г.
Проектирование, строительство и реконструкция объектов военного назначения
УДК 355.673:621.182/621.18
Бондарев А.В., Смирнов А.В.
Bondarev A. V., Smirnov A. V.
Перспективы и опыт создания систем комплексной автоматизации топочных процессов твердотопливных котлоагрегатов с топками кипящего слоя при реконструкции и строительстве котельных
Prospects and the experience of the creation of the systems of the complex automation of the burning processes of solid-propellant boilers with the furnaces of fluidized bed when constructing and reconstructing boiler-houses
Аннотация:
В статье отражено существующее техническое состояние котельных малой мощности в муниципальных и ведомственных образованиях РФ. Показаны практические примеры оборудования, с использованием уникальной экспериментальной базы в теплоэнергетическом комплексе с котлами кипящего слоя малой мощности на всех видах низкосортного твердого топлива с двумя котлоагрегатами ВТКС на полигоне Министерства Обороны РФ (МО РФ) в пос. Приветнинское, Ленинградской области.
Abstract:
The article deals with the existing technical condition of low power boiler-houses in municipal districts. Practical examples of the equipment of heat and power engineering complex located in the RF Ministry of Defence military camp of the settlement Privetninskoe, Leningrad region, with the boilers of small power fluidized bed of all the forms of low-grade solid fuel with two VTKS boiler units are shown.
Ключевые слова: высокотемпературный кипящий слой, котлоагрегат КВП-1,74 ВТКС
Keywords: Boilers with high-temperature fluidized bed, boiler-KVP 1.74 VTKS
В сложной современной военно-политической ситуации многократно возросли угрозы внешней военной агрессии в отношении Российской Федерации. В связи с этим, боеготовность Вооруженных Сил, возможность немедленного ответного реагирования, остается главным приоритетом страны.
Бесперебойное и эффективное теплоснабжение военно-технических комплексов видов Вооруженных Сил Российской Федерации является важной составляющей по обеспечению их жизнедеятельности. Источниками теплоснабжения на объектах общего и специального назначения, как правило, являются автономные отопительные и технологические котельные, вырабатывающие горячую воду для отопления, хозяйственного и технологического водоснабжения.
Число таких котельных по данным Департамента эксплуатационного содержания и обеспечения коммунальными услугами МО РФ составляет 3928, из них 2642 приходится на низкоэффективные угольные и жидкотопливные котельные [1].
Анализ приведенных котельных показал:
1. Из общего количества 2642 котельные работают на твердом топливе (каменные и бурые угли низкого качества) и жидком топливе (высоковязкие сернистые обводненные мазуты и дорогостоящее дизельное топливо).
2. Из всего числа твердотопливных и жидкотопливных котельных 515 котельных не подлежит передаче в муниципальную собственность, переводу работы на электрокотлы, а также, переводу на квалифицированное
высокоэкологичное газообразное топливо вследствие отсутствия технической возможности подвода природного газа от магистральных газопроводов.
3. Все твердотопливные и жидкотопливные котельные, которые не подлежит переводу на природный газ, можно условно в зависимости от единичной мощности котельной разделить на две группы:
- 418 котельных с диапазоном мощностей до 2 Гкал/час;
- 80 котельных с диапазоном мощностей от 2 Гкал/час до 9 Гкал/час;
- 17 котельных с диапазоном мощностей от 11 Гкал/час до 44 Гкал/час
4. Котельные, приведенные в пункте 3, являются наиболее проблемными, низкоэффективными и высокозатратными по следующим причинам:
- высокая стоимость жидкого топлива, в особенности дизельного топлива;
- повышенный расход топлива, в особенности твердого топлива, вследствие низких значений коэффициента полезного действия котлов устаревших конструкции, в особенности угольных котлов со слоевыми ручными топками;
- антисанитарные условия работы эксплуатационного персонала с использованием тяжелого ручного труда в загазованных, запыленных помещениях угольных котельных;
- низкие экологические показатели работы котельных с повышенным содержанием в дымовых газах вредных окислов, золовых и сажистых частиц, а также в результате вредного воздействия на атмосферу и грунт открытого хранения золы, шлака и замазученных стоков [2].
Одним из перспективных направлений решения проблемы совершенствования твердотопливных и жидкотопливных котельных военных объектов является применение технологии кипящего слоя. Котлы с топками кипящего слоя могут устойчиво работать на высокозольных влажных несортированных каменных и бурых углях, обладают высокими значениями коэффициента полезного действия, удовлетворительными экологическими показателями, изготавливаются из отечественных комплектующих, обладают хорошей ремонтопригодностью, не предъявляют высоких требований к поддержанию температурного режима горения.
Результаты разработки котлов данного типа и исследований их работы на статистических режимах приведены в кандидатских диссертациях сотрудников кафедры двигателей и тепловых установок ВИ(ИТ) ВА МТО Балабана А.В., Воронова В.Ю., Кныша С.А., Бондарева А.В., Васильева Р.В., Косолапова Д.А., Мамаева Д.А.
Вместе с тем в данных работах разработаны новые конструкции котлов и проведены исследования топочных процессов только на статических режимах с дистанционным управлением работой котлов с единого пульта, без возможности их работы в автоматическом режиме.
Следующим важным этапом развития исследований стали кандидатские диссертации Лукичева А.Е., Карпова М.А., Проскурякова Д.А., Киревнина А.Г., в которых исследовались переходные процессы работы котлов и разработаны принципиальные решения по автоматизации топочных процессов.
На основе анализа предыдущих научных разработок возникает комплексная проблема создания систем автоматизации с современными аппаратными средствами управления на основе программируемых логических контроллеров, разработки алгоритмов, программного обеспечения и исследования работы котлоагрегатов, укомплектованных такими системами автоматизации.
В дополнение к сформулированной проблеме весьма актуальной является задача сравнительной оценки технико-экономической эффективности капитальных вложений при строительстве механизированных и автоматизированных угольных котельных. Важными работами в этом направлении стали кандидатские диссертации Морозова Б.И. и Роды И.С., в которых разработаны современные методики экспресс оценки технико-экономической эффективности капитальных вложений на основе теории производственных функций. Однако, в данных работах не учитывался эффект от комплексной автоматизации котельных, а сама оценка проводилась только для котельных без учета влияния тепловых сетей на технико-экономические показатели работы всей системы теплоснабжения.
На основании изложенного представляется актуальной дополнительная задача разработки методики экспресс оценки технико-экономической эффективности модернизации систем теплоснабжения объектов МО РФ с применением на угольных котельных автоматизированных котлоагрегатов высокотемпературного кипящего слоя на основе теории производственных функций.
Сложность, многообразие и противоречивость особенностей, присущих твердотопливным котельным малой мощности объектов МО РФ, необходимо учитывать при реконструкции и совершенствовании их эксплуатационно -технических характеристик по технологии сжигания топлива в кипящем слое. Это требует проведения комплекса научно-исследовательских работ, включающего формирование общей концепции, разработку схемных и конструктивных решений систем автоматизации котлов малой мощности с топками кипящего слоя, математических моделей процессов горения твердого топлива во времени применительно к новым топочным устройствам, алгоритмов и программного обеспечения для автоматизации котлов малой мощности с топками кипящего слоя на основе программируемых логических контроллеров.
Систему комплексной автоматизации для котлов малой мощности с кипящим слоем необходимо рассматривать с учетом следующих концептуальных положений:
1. Сочетание экономичности с надежностью и высокими экологическими характеристиками.
С одной стороны реконструкция котельных по технологии КС приводит к росту технико-экономических и экологических показателей, при устройстве системы комплексной автоматизации котельных, а с другой стороны усложнение схемных и конструктивных решений не должно сопровождаться уменьшением надежности применяемого оборудования. Другими словами, применяемые схемные и конструктивные решения систем комплексной автоматизации должны быть по возможности просты, надежны, технологичны, ремонтопригодны.
2. Разработка систем автоматизации для комбинированных по топливу котлов малой мощности с топками кипящего слоя.
Сущность данного положения заключается в возможности создания систем автоматизации для комбинированного сжигания в котле с топкой кипящего слоя как твердого топлива, так и жидкого или газообразного топлива, т.е. возможности перевода при необходимости котельной на другой вид топлива, например газ или мазут не меняя конструкции установленных в ней котлов с топками кипящего слоя.
3. Обеспечение возможности работы реконструированных котлов с топками кипящего слоя на разных сортах твердого топлива, включая уголь, торф, сланцы, древесные отходы, без конструктивных переделок.
Данное положение вытекает из особенностей поставок твердого топлива на котельные объектов МО, когда в течение отопительного периода на одну и те же котельную могут осуществляться поставки из различных угольных бассейнов, а также возможности использования местных сортов твердого топлива (торф, сланцы) и промышленных отходов (древесная щепа). Системы автоматического регулирования котлов с кипящим слоем должны обеспечивать сжигание различных сортов твердого топлива путем режимной переналадки и без дополнительных конструктивных переделок.
4. Разделение на основные направления реконструкции и развития твердотопливных котельных, использующих технологию сжигания топлива в кипящем слое.
Это положение вытекает из особенностей, присущих котельным малой мощности объектов МО РФ. Сущность его заключается в том, что целесообразно направления комплексной автоматизации при реконструкции и строительства котельных малой мощности:
- с применением котлов с топками низкотемпературного кипящего слоя;
- с применением котлов с топками высокотемпературного кипящего слоя;
- с применением комбинированных установок в котлах малой мощности на базе ДВС с активными котлами утилизаторами кипящего слоя;
- с применением котлов кипящего слоя с автоматическим розжигом.
5. Максимально возможная адаптивность разработанных систем комплексной автоматизации котлов малой мощности с топками КС и вспомогательного оборудования к возможностям серийного производства на отечественных заводах-изготовителях.
Это означает, что новые системы автоматизации топочных процессов должны изготавливаться из комплектующих отечественных производителей.
6. Необходимость комплексного подхода при реконструкции.
Это положение означает, что реконструкции система автоматического автоматизации котлов, должна быть увязана с системами подготовки подачи, топлива, шлакозолоудаления, системой тяги и дутья, газоочистки, системами автоматизации основных технологических процессов, также данная система должна обеспечить возможность перехода на ручное управление в случае отказа основных механизмов, в соответствии с режимной картой котла.
В соответствии с концепцией создания систем автоматизации котлов малой мощности с кипящим слоем необходимо выполнить научные исследования по следующим направлениям:
- - теоретические и экспериментальные исследования систем автоматизации в котлах малой мощности с топками низкотемпературного кипящего слоя;
- - теоретические и экспериментальные исследования систем автоматизации в котлах малой мощности с топками высокотемпературного кипящего слоя при сжигании твердого топлива (уголь, торф, древесные отходы);
- - исследование пускоманевренных характеристик котлов кипящего слоя с автоматическим розжигом;
- - теоретические и экспериментальные исследования систем автоматизации котлов малой мощности с кипящим слоем на двух видах топлива (твердое и жидкое);
- - теоретические и экспериментальные исследования систем автоматизации комбинированных установок малой мощности на базе ДВС с активными котлами утилизаторами кипящего слоя.
Решить сформулированные задачи по перспективным исследованиям представляется возможным с использованием экспериментальной базы в теплоэнергетическом комплексе кафедры с двумя котлоагрегатами ВТКС на
полигоне в пос. Приветненское, Ленинградской области. Данная база представляет собой уникальный, единственный в России теплоэнергетический комплекс с котлами кипящего слоя малой мощности на всех видах низкосортного твердого топлива (каменные и бурые угли, фрезерный торф и древесные отходы).
Новый теплоэнергетический комплекс представляет современное здание общей площадью 900 м2, пристроенное к зданию существующей угольной котельной, обеспечивающей теплоснабжение всех потребителей теплоты на полигоне. Здание комплекса разделено на три части, рис 1.
В первой части размещены два автоматизированных котлоагрегата с топками высокотемпературного кипящего слоя, один из которых КВП-1,74-ВТКС мощностью 1,74 МВт предназначен для сжигания каменных и бурых углей, а второй КВП-Д-1,5-ВТКС мощностью 1,5 МВт - для торфа и древесных отходов [3]. В этой же части здания расположены вспомогательные помещения и учебный класс.
Во втором зале расположены два котла с низкотемпературным кипящим слоем: угольный котел марки УКС-1,25-НТКС и котел для сжигания торфа и древесных отходов марки УКС-Д-1,25-НТКС [4].
Третья часть комплекса представляет укрытый механизированный угольный склад с мостовым краном, грейферным ковшом и винтовой дробилкой. Помимо котлов в комплексе установлено вспомогательное оборудование: транспортеры углеподачи и шлакозолоудаления, блок батарейных циклонов газоочистки, бункер для сбора шлака, дутьевой вентилятор, дымосос, воздухоподогреватель, теплообменники и насосы.
Рис.1 План теплоэнергетического комплекса.
Оборудование теплоэнергетического комплекса оснащено современными средствами теплотехнических измерений и автоматизации: частотно-регулируемыми приводами для колосниковых решеток и скребковых питателей, термопарами с выводом показаний на промышленный компьютер, однооборотными МЭО для регулирования расходов первичного и вторичного воздуха, установкой Альнера для измерения уноса в уходящих газах, термометрами, манометрами, тягонапоромерами и другими контрольно-измерительными приборами.
В то же время для проведения экспериментальных исследований, позволяющих стать основой для перспективного перевооружения и реконструкции угольных котельных с применением технологии сжигания угля в высокотемпературном «кипящем» слое, с использованием рядовых не сортированных, влажных низкокалорийных высокозольных сортов углей, необходимо дооснащение котлов комплектным устройством управления топочными процессами на базе программируемого логического контроллера.
Список литературы:
Журнальная статья
1. Смирнов А.В., Рода И.С., Овчаров И.В., Бондарев А.В., Карпов М.А. Практический опыт проектирования, строительства и реконструкции угольных котельных малой мощности по технологии высокотемпературного кипящего слоя. СПб: «Инженерные системы», 2006, № 4 (25).
2. Смирнов А.В., Юферев Ю.В., Воронов В.Ю., Макаров В.П. Технология сжигания угля в высокотемпературном кипящем слое в коммунальных котельных малой мощности. СПб: «Стройпрофиль», 2004. № 4/1
Патент на полезную модель
3. Котлоагрегат для сжигания угля в кипящем слое. Патент на полезную модель. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 20.05.2004 г. №38041, бюл. № 14.
4. Котлоагрегат для сжигания фрезерного торфа и древесных отходов в кипящем слое. Патент на полезную модель. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 27.05.2004 г. №38217, бюл. № 15.
УДК:725.18:624.1:69.035.4
Галушко М. М., Короленок Л. М., Плоцкий П. В. Galuchko M.M., Korolenok L.M., Plozki P. W.
Влияние грунтовых условий на сейсмостойкость специальных подземных сооружений при воздействии
землетрясений
The influence of soil conditions on the seismic resistance of underground structures when subjected to earthquakes Аннотация:
В статье анализируются разрушения конструкций специальных подземных сооружений при землетрясениях: условия разрушений и повреждений подземных сооружений, их последствия, причины влияния грунтовых условий на сейсмостойкость сооружений. Рассматриваются схемы деформирования специальных подземных сооружений при землетрясениях; описывается расчетная схема и отмечены основные аспекты их поведения при сейсмических воздействиях. Abstract:
The article analyzes the destruction of special underground structures constructions during earthquakes: terms of destruction and damage of underground structures, their consequences, causes of soil conditions influence on seismic stability of structures. Special underground structures deformation schemes during earthquakes are discussed; design scheme is described, and the key aspects of their behavior under seismic impact are touched upon.
Ключевые слова:
Специальные подземные сооружения, сейсмика, сейсмостойкость, землетрясения, обделка, горный массив, динамика, разрушения. Keywords:
Special underground structures, seismic, seismic resistance, earthquake, lining, mountain range, dynamics, destruction.
В сложных горно-геологических условиях происходит усиление интенсивности воздействия сейсмических волн, которые вызывают повреждение специальных подземных сооружений и снижают их эксплуатационные качества.
Специальные подземные сооружения (СПС) предназначены для защиты особо важных государственных объектов от сейсмовзрывных нагрузок высокой интенсивности, которые значительно превышают нагрузки от природного сейсма. Однако, как показывают проведенные исследования, СПС при воздействии сильных землетрясений получают повреждения, которые снижают их защитные свойства. При повторных воздействиях происходит накопление ущерба. Поэтому при проектировании ответственных подземных сооружений, размещаемых в сейсмически активных регионах, безусловно, с одной стороны, необходимо учитывать возможность землетрясений и принимать меры, снижающие вероятность их выхода из строя. С другой стороны, необходимо разрабатывать методики по оценке накапливаемого ущерба и снижения защищенности СПС.
На территории РФ сильные землетрясения бывают главным образом вдоль южных и восточных границ. Землетрясения причиняют ущерб государственным, в том числе и военным объектам, и поэтому главной целью
