CC BY
74
Проблематика транспортных систем
58
4. Динамика электрического разряда в жидкости / О. А. Синкевич, А. Л. Шевченко. - Препринт ИВТАН № 2-094 - М., 1982. - 24 с.
5. Пат. 82438 Российская Федерация, МПК В23К20/08. Устройство для сварки металлов / Ким К. К., Ильинский А. С. ; заявитель и патентообладатель Петербургский государственный университет путей сообщения - № 2009124177/22; заявл. 24.06.09; опубл. 27.10.09, Бюл. № 30. - 2 с. : ил.
6. Особенности диффузионной сварки сплавов с дисперсионным упрочнением / Т. С. Самсонова, А. П. Терновский, Э. С. Каракозов // Автоматическая сварка. - 1990. -№ 11. - С. 19-22.
Статья поступила в редакцию 25.01.2010;
представлена к публикации членом редколлегии И. А. Ивановым.
УДК 628.51
А. С. Краснов, М. Ю. Кудрин, Д. В. Никольский
ПУТИ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ НА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
В климатических условиях России теплоснабжение является наиболее энергоемким сектором экономики, что в свою очередь не может не сказываться на состоянии окружающей среды. На теплоснабжение потребляется около 40% всех топливно-энергетических ресурсов, используемых в стране.
Данные проблемы являются особо актуальными в железнодорожной отрасли. В 2004 году на основании и в соответствии с Энергетической стратегией РФ принята Энергетическая стратегия ОАО РЖД. В статье описаны энергосберегающие мероприятия, применимые к большинству котельных, работающих на природном газе, разработанные на основании проведенных энергетических обследований котельных ОАО РЖД.
котлоагрегат, тепловой баланс, КПД, энергосберегающие мероприятия, отопительная котельная.
Введение
Наиболее неблагоприятное положение в плане энергосбережения складывается на энергоснабжающих предприятиях ОАО РЖД, имеющего на своем балансе только в локомотивных депо более 14 000 паровых и водогрейных котлов различных типов и модификаций. Здесь необходимо особо отметить, что в стационарной теплоэнергетике железнодорожного транспорта теплогенераторами являются котлы средней и малой мощности. По данным ОАО РЖД за 2006 год, потенциал энергосбережения составляет порядка 2-2,5 млрд. руб. [1].
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/1
Проблематика транспортных систем
На сегодняшний день большинство котельных, находящихся на балансе ОАО РЖД, построены в 60-70 годах XX века, многие из них находятся в предаварийном состоянии. Как показывает практика, капитальные ремонты оборудования этих котельных производились около 30 лет назад, кроме того, более 70% котельных работают на твердом топливе (см. рисунок), при этом в некоторых котельных недожог низкосортного твердого топлива достигает 40-50% [1].
В некоторых котельных до настоящего времени стоят паровые котлы, хотя необходимости в выработке именно пара как теплоносителя нет и перевод паровых котлов в водогрейный режим на таких объектах более чем обоснован.
□ 2002
□ 2005
□ 2006
Динамика потребления основных видов топлива
Во многих странах мира энерго- и ресурсосбережением, как государственной проблемой, занимаются более 30 лет (в Дании - с 1976 года). В 2003 году распоряжением Правительства Российской Федерации была утверждена «Энергетическая стратегия России на период до 2020
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/1
Проблематика транспортных систем
60
года», в которой наибольшее внимание уделено переходу на энергосберегающий путь развития.
Одним из наиболее важных в плане энергосбережения и дорогостоящих вопросов является химводоподготовка, однако значительное количество мелких котельных эксплуатируются без нее, что приводит к потерям 3% тепловой энергии. Кроме того, способы традиционной обработки воды, например Na-катионирование и прочие комбинированные с ней модификации, достаточно дорогостоящие и оказывают отрицательное влияние на окружающую среду из-за наличия сточных вод. На качество поставляемой тепловой энергии влияют постоянные утечки на теплотрассах из-за неудовлетворительного состояния магистральных трубопроводов.
Подводя итог перечисленному, можно сказать, что основными проблемами являются:
устаревшее, морально и физически изношенное оборудование -причина снижения КПД теплоэнергетической установки и, как следствие, перерасхода топлива и увеличения выбросов в атмосферу вредных веществ;
трудоемкость и существенные затраты денежных средств на ремонт и эксплуатацию теплообменного оборудования и систему водоподготовки;
неудовлетворительное состояние теплопроводящих магистралей. Более 80% общей протяженности тепловых сетей требуют капитального ремонта, постоянные утечки приводят к перерасходу теплоносителя и снижению качества поставляемой тепловой энергии;
отсутствие узлов учета выработки и отпуска тепловой энергии;
отсутствие механизмов автоматики и гибкого регулирования температуры теплоносителя в зависимости от наружной температуры;
не сформирована единая система показателей, наиболее полно отражающих текущее состояние объектов теплоэнергетического хозяйства;
отсутствие механизмов постоянного мониторинга, позволяющего оценить состояние и особенности эксплуатации котлоагрегатов, и, как следствие, отсутствие комплексного подхода к энергосберегающим мероприятиям.
Описанные в разделе 1 наиболее распространенные энергосберегающие мероприятия позволяют решить актуальные в плане энергосбережения вопросы и повысить энергоэффективность источников теплоснабжения ОАО РЖД.
1 Разработка систем контроля основных показателей энергоэффективности
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/1
Проблематика транспортных систем
В настоящее время в большинстве котельных отсутствуют системы учета основных показателей.
В работе [2] сформирована система показателей, отражающих функциональное состояние и особенности эксплуатации большой совокупности котельных установок на уровне отрасли. Разработана методика определения групповой нормы удельного расхода условного топлива, учитывающая основные нормообразующие факторы.
Механизм постоянного мониторинга возможно организовать на основании экспресс-анализа деповского котельного оборудования, описанного в [3]. Экпресс-анализ предусматривает измерение основных параметров как минимум на четырех стационарных режимах работы котельной. Ускорение процесса обработки результатов достигается применением электрохимического газоанализатора и специальной компьютерной программы обработки опытных данных.
Для корректного составления топливно-энергетических балансов объектов теплоснабжения, поиска путей энергосбережения и оптимизации работы источников теплоснабжения необходимо принять следующие меры.
1. Сформировать единую систему показателей, наиболее полно отражающих состояние теплоэнергетических объектов.
2. Провести комплексную модернизацию объектов теплообеспечения с установкой современных систем учета выработки и отпуска тепловой энергии, а также систем автоматики и телемеханики, позволяющих гибко, качественно и количественно регулировать параметры поставляемой тепловой энергии.
3. Снизить потери теплоносителя с утечками, разработать и внедрить компьютерные программы непрерывного мониторинга за состоянием и работой стационарных теплоэнергетических объектов.
Технико-экономический эффект от реализации данных мер достигается за счет:
1) оперативного выявления и устранения непроизводственных потерь тепловой энергии в котельной, что позволит снизить затраты тепловой энергии на собственные нужды котельной;
2) точного и качественного регулирования теплопроизводительности котлоагреагтов котельной;
3) точного составления топливно-энергетических балансов за базовый и на прогнозируемые периоды;
4) исключения потерь воды и электроэнергии, не относящихся к производству тепловой энергии;
5) оперативного обнаружения и устранения аварийных утечек воды в тепловых сетях, находящихся на балансе котельной;
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/1
Проблематика транспортных систем
62
6) точного составления топливно-энергетических балансов.
При планировании работы источников теплоснабжения необходимо составлять ежегодные планы энергосберегающих мероприятий и установить жесткий контроль за их выполнением.
2 Проведение режимно-наладочных работ
Одной из серьезных проблем котельных является отсутствие действующих режимных карт или несоответствие фактических режимных параметров заявленным в режимной карте, т. е. некорректный расчет основных показателей режимной карты. Это может привести к серьезным последствиям, а именно:
1) использование для теплотехнических расчетов котельной параметров неверных данных режимных карт может исказить динамику потребления топлива и привести к некорректному расчету топливноэнергетического баланса котельной на прогнозируемые периоды;
2) использование таких режимных карт не соответствует требованиям промышленной безопасности и может привести к серьезным поломкам оборудования.
С целью устранения данного несоответствия рекомендуется произвести режимно-наладочные испытания с проведением полного расчета теплового баланса котлоагрегата. В качестве исполнителя данного вида работ необходимо нанимать только специализированные организации, имеющие лицензию на проведение данного вида работ.
Технико-экономический эффект от реализации данного мероприятия достигается за счет:
1) соответствия данных режимных карт фактическим данным наладки и, как следствие, правильных действий обслуживающего персонала при регулировке режимов работы котлоагрегатов;
2) качественного проведения режимно-наладочных работ, позволяющего снизить расход топлива, требующегося для производства тепловой энергии.
3 Замена изношенного основного теплообменного оборудования
Проблема заключается в том, что срок эксплуатации основного теплообменного оборудования части котельных превышает допустимый срок эксплуатации. Использование оборудования в данной ситуации является небезопасным и имеет ряд особенностей.
1. Износ трубного пучка кожухотрубных теплообменных аппаратов приводит к снижению его КПД на 2...3% и, как следствие, к перерасходу топлива.
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/1
Проблематика транспортных систем
2. Трудоемкость и существенные затраты денежных средств на ремонт.
3. Завышенные потери тепловой энергии с поверхности теплообменного оборудования в связи с износом теплоизоляции.
4. Снижение надежности котельной как источника тепловой энергии и показателей промышленной безопасности.
В целях устранения перечисленных недостатков рекомендуется произвести замену основного теплообменного оборудования на современное, которое является более компактным, надежным и дологовечным. Замена предельно изношенного оборудования позволит снизить потребление энергоресурсов котельной на 0,5-1%.
4 Замена предельно изношенных участков тепловых сетей
Наиболее актуальной проблемой наряду с техническим состоянием оборудования котельных является состояние тепловых сетей. Нормированный срок службы трубопроводов тепловых сетей составляет 15-20 лет, однако фактический срок службы превышает 25-30 лет, что в свою очередь приводит к следующим проблемам:
1) существенному увеличению потерь теплоносителя с утечками, что приводит к перерасходу теплоносителя, тепловой энергии и, как следствие, топливно-энергетических ресурсов котельной;
2) снижению качества поставляемой потребителям тепловой энергии вследствие изношенности тепловой изоляции или ее отсуствия;
3) возникновению аварийных ситуаций, способных создать угрозу жизни человека.
Решением данной проблемы является своевременное проведение текущих и капитальных ремонтов тепловых сетей с полной или частичной заменой изношенных трубопроводов. Для котельных, работающих по температурному графику 95/70 оС, допустимо применение современных полимерных трубопроводов, изготовленных по технологии «Изопекс». Преимуществом данных трубопроводов являются их долговечность (гарантийный срок службы до 50 лет), высокая степень теплоизоляции и простота прокладки трубопроводов.
Заключение
Энергосберегающие мероприятия, описанные в данной статье, применимы к большинству отопительных котельных ОАО РЖД, работающих на природном газе. Реализация данных мероприятий позволит снизить потребление топливно-энергетических ресурсов до 10-15%, повысить надежность источников теплоснабжения в целом, обеспечить надлежащее качество тепловой энергии, поставляемой потребителям, а
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/1
Проблематика транспортных систем
64
также сформировать единую систему контроля использования энергоресурсов.
Библиографический список
1. Проблемы энергосбережения и охраны окружающей среды на железнодорожном транспорте / Сб. докладов на объединенной научной сессии советов РАН по проблемам теплофизики и теплоэнергетики / Б. Н. Минаев, И. В. Агафонова, Е. В. Драбкина. - М. : МИИТ, - 2008. - С. 12-29.
2. Разработка методологии анализа топливосбережения в производственноотопительных котельных на основе системы многофакторных показателей : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Ю. Н. Бардыкин. - М. : МГУ, 2010.
3. Экспресс-анализ работы деповского котельного оборудования и вопросы энергосбережения / Сб. докладов на объединенной научной сессия советов РАН по проблемам теплофизики и теплоэнергетики / И. Г. Киселев, А. Б. Буянов. - М. : МИИТ, 2008. - С. 166-172.
4. Упрощенная методика теплотехнических расчетов котлоагрегатов / М. Б. Равич. - М. : Изд-во АН, 1978. - 428 с.
5. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод / СПб. : НПО ЦКТИ, 1998. - 297 с.
Статья поступила в редакцию 01.02.2010;
представлена к публикации членом редколлегии В. В. Сапожниковым.
УДК 628.51
B. И. Крылов, А. С. Краснов, С. А. Сальков, Д. В. Никольский,
C. И. Степанов
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СТАЦИОНАРНЫХ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Одними из наиболее актуальных с точки зрения энергосбережения проблем стационарной теплоэнергетики ОАО РЖД являются отсутствие в котельных режимных карт или неграмотное их составление. В статье приводятся упрощенная методика анализа основных показателей режимных карт и методика проведения экспрессобследования паровых и водогрейных котлов.
котлоагрегат, тепловой баланс, КПД, энергетические характеристики, контрольнобалансовые испытания.
Введение
ISSN 1815-588 Х. Известия ПГУПС
2010/1
