CC BY
15ПРЕДСТАВЛЕНИЕ НАУЧНОЙ РАБОТЫ
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КОТЕЛЬНОЙ
Ахметшин Роберт Султанович, Сюткина Юлия Петровна, Набережночелнинский институт (филиал) ФГАОУ ВО "Казанский (Приволжский) федеральный университет ", г. Набережные Челны
E-mail: yulya_s@mail.ru
Аннотация. Предложено техническое решение по повышению надежности электроснабжения собственных нужд технологической котельной • промышленного предприятия, которая обеспечивается внедрением независимого источника электрической мощности, в качестве которого используется минитурбогенератор, работающий на части отбора вырабатываемого технологического пара для производственных нужд.
Ключевые слова: технологическая котельная, котел, минитурбогенератор, главная понизительная подстанция (ГПП), собственные нужды электрических нагрузок, комплектная трансформаторная подстанция (КТП), технологический процесс.
В условиях климатических и техногенных катастроф надёжность электро-и теплоснабжения потребителей уже не может быть обеспечена только средствами централизованных систем электроснабжения. Требуются альтернативные установки быстрого развертывания, работающие на местном источнике энергии.
Настоящим предлагается техническое решение, повышающее надежность собственных нужд для обеспечения электроэнергией технологической котельной. В технологической котельной промышленного предприятия находятся котлы ДКВР, надежность собственных нужд обеспечивается выработкой электроэнергии минитурбогенератором, предусмотренного вблизи котельной. Забором части выработонного пара для технологических нужд предприятия.
Параметры технологической котельной: котлы ДКВР - 6.5 с
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
газомазутными горелками - двухбарабанные, вертикально-водотрубные, предназначены для выработки насыщенного или перегретого пара, идущего на технологические нужды промышленного предприятия. Котельная обеспечивает предприятие системой отопления и горячим водоснабжением [1].
Котел, имея преимущества, получил распространение в РФ.
Надежная гидравлическая и аэродинамическая схема работы котла обеспечивает высокий КПД - до 91%.
Низкий уровень затрат на эксплуатацию и обслуживание.
Котел ДКВР имеет сборную комплектную конструкцию, что позволяет монтировать его в сооруженном здании котельной, не разрушая стен, и быстро подключить к уже существующим системам.
Возможен перевод котла с одного вида топлива на другой, в частности на природный газ, оставляя в резерве мазут, используется попутный газ, выделяемый в процессе технологического процесса (био- и другие продукты образования).
Широкий диапазон регулирования производительности (от 40 до 150% от номинала) позволяет использовать котел с максимальной эффективностью и • значительно экономить затраты на теплоэнергоснабжение.
Возможность перевода котла в водогрейный режим.
Конструкция котла позволяет использовать под заказ различные варианты комплектации КИПиА, в том числе автоматизированные [1].
Технические характеристики и комплектация котлов ДКВР-6,5 представлены в таблице 1.
Таблица 1
Технические характеристики и комплектация котлов ДКВР-6,5
Показатель ДКВР-6,5-13ГМ
Паропроизводительность номинальная, т/ч 6,5
Давление пара, МПа (кг/см2) 1,3(13)
Температура пара, °С 194
Поверхность нагрева котла, м : радиационная / конвективная / общая 27,9/197,4/22 5,8
Объем котла, м : паровой / водяной 2,55/7,80
Топливо газ, мазут
Расход топлива, м /ч (кг/ч): газа (мазута)* 505 (468)
КПД, %: газ / мазут 91/89,5
Экономайзер: чугунный ЭБ2-236
стальной ИБВЭСШ-2
40
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
Продолжение таблицы 1
Вентилятор ВДН-9 (1500)
Дымосос ДН-9 (1000)
Поставка (блоком, россыпью и т.д.) блок, россыпь
Габаритные размеры (д х ш х в), м 6,5 х 3,8 х 4,4
Масса, кг 12 200
* При газе Qрасч. 8525 ккал/кг, мазуте Qрасч. 9170 ккал/кг.
Минитурбогенератор, используемый в качестве резервного источника электроэнергии для повышения собственных нужд котельной, схематически представлен на рисунке 1.
Рис. 1 Общий вид турбогенератора [2] 1 - рычажная передача; 2 - центробежный регулятор; 3 - регулирующий золотник; 4 - турбина; 5,8 - шариковые подшипники; 6 - корпус турбогенератора; 7 - внутренний корпус.
Целевое назначение агрегата - получение электроэнергии. Увеличение расхода топлива, обеспечивающее сохранение требуемых параметров пара на выходе из минитурбины, составляет в среднем 10 %. Для котлов типа ДКВР-4, ДКВР-6 при работе по тепловому графику, когда турбина выполняет роль редукционной установки, себестоимость 1 кВтч, включающая дополнительные эксплуатационные затраты на обслуживание турбогенератора, составят в среднем 5%. Система управления агрегатом допускает при необходимости его параллельную работу с внешними сетями и другими автономными электростанциями. Габариты (длина, ширина, высота) новинки: 2,7x1,35x1,64 м.
41
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
Ориентировочная стоимость - 3,5-4 млн руб. [3]. При исчезновении рабочего электроснабжения котельной от основного и резервного источников, автоматически запускается минитурбина открытием клапанов пара из парагенератора котла ДКВР в паровую турбину, затем синхронизируется на частоту 50 Гц рабочим напряжением 380 V трехфазного напряжения, автоматически включается ввод над выключателем на щит резервного электроснабжения, куда подключены все основные электроприемники котельной.
Каждый котел ДКВР-6,5 имеет один минитурбогенератор мощностью до 320 кВт, с выходным генераторным напряжением 380 Вольт.
В котельной, как правило, установлено три - четыре котла, топливом служит природный газ, а также биогорючий газ, полученный из отходов производства, резервным топливом служит мазут, для чего на территории установлено два резервуара по 150 т.
При этом горелки используются универсальные, работающие на двух видах топлива: газ - основное топливо, мазут - как резервная возможность использования топлива. •
Для технологической эксплуатации предусмотрены (на каждый котел): вентилятор с электродвигателем - 15 кВт, дымосос мощностью 18 кВт, сетевой насос с мощностью электродвигателя 160 кВт и циркуляционный насос с электродвигателем мощностью 40 кВт.
Все приводы электродвигателей оборудованы устройствами регулирования частоты вращения. Силовая нагрузка на один котел в среднем составляет 225 кВт расчетной мощности.
В установившемся режиме технологического процесса работает один котел, в зимнее время дополнительно подключают второй котел, при повышении температуры окружающей среды этот котел выводится из эксплуатации. Третий котел предполагается в качестве резервного, т.к. производственный процесс непрерывный и необходимо в любое время иметь возможность запуска резервного котла, четвертый котел, как правило, выводится на необходимый вид ремонта.
Котельная обеспечит электросетью резервное электроснабжение в случае отказа основной системы электроснабжения.
Это, как правило, вторая подстанция КТП 6-10/0,4 кВт, расположенная рядом с котельной, однако, подключенная к тому же ГПП -110/10 кВт главной понизительной подстанции, что и основная. При коротком замыкании в сети основного питания, в сети резервного не обеспечивается уровень напряжения
идоп > 0,8ином.
Турбогенератор в процессе эксплуатации подвергается периодическим
42
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
тренировочным пускам.
Технологический пар на выходе турбогенератораиспользуется с возвратом в барабан котла или на теплообменник подготовки подпиточной воды. Для котла пар поступает в турбогенератор от парогенератора котла и далее отработанный пар из турбогенератора может использоваться по варианту: поступает в специальный теплопункт, где инжектирует в паропровод или через теплообменник, обеспечивает тепловой энергией собственные нужды, например, в цикле подготовки воды для котла или других теплопотребителей.
Функциональная электрическая схема щита резервного электроснабжения котельной представлена на рис.2.
Источник электроснабжения котельной не может гарантированно обеспечить электроэнергией потребителей более квоты по мощности для одного котла и использоваться как независимый источник энергии основных потребителей собственных нужд в условиях:
При отказе в работе ГПП или его питающих электросетей;
По условиям обеспечения напряжения более 0,8 номинала при коротком замыкании в сети 10 кВ основной системы электроснабжения котельной.
Рис. 2 Функциональная электрическая схема резервного электроснабжения
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
П - парогенератор в котле; МТ - минитурбина; Г - электрогенератор; S -автомат; TV - трансформатор напряжения; ТА - трансформатор тока; ПТ -потребитель отработанной тепловой энергии: Н - основные электропотребители котельной.
Предлагаемое техническое решение для технологической котельной промышленного предприятия или коммунальной энергетики позволяет повысить надежность электроснабжения собственных нужд, так как в условиях низких температур исключаются последствия аварий, например, "разморозка" систем водоводов от котельной, что равноценно районной экологической катастрофе.
Литература:
1. [Электронный ресурс]. - Паровые котлы серии ДКВР. - URL: http:// www.generation-eo.ru/par_kotly/dkvr
2. [Электронный ресурс]. - Турбогенератор. - URL: http://pro-parovoz.ru/ index.php/component/k2/item/80. html
3. [Электронный ресурс]. - ООО "Техснаб" (Иваново) изготовило опытный • образец парового турбогенератора ПТМ-0,25/0,32-1,4/0,4 мощностью 320 кВт. -URL: http://www.advis.ru/cgi-bin/new.pl74678C958-DA45-B441-A63C-0343CC5D1824
44
