Ерёмин Б.М. "Инновационное оборудование в области переоснащения котельных объектов теплоэнергетики и снижение уровня опасности за счет них"

Ерёмин Борис Михайлович,
технический директор АНО «ДИЭКС»

Инновационное оборудование в области переоснащения котельных объектов теплоэнергетики и снижение уровня опасности за счет них

В статье подробно затрагивается тема использования инновационного оборудования в области переоснащения котельных и возможность снижения уровня опасности на них за счет проводимых мер.

Нормальное функционирование котельных напрямую связано с их переоснащением, вводом в эксплуатацию инновационного оборудования, позволяющего не только значительно увеличить уровень промышленной безопасности на объекте, но и сократить уровень расходов.

Под техническим перевооружением сегодня понимают комплекс мер, направленных на полную или частичную замену имеющегося оборудования в котельных. В последнее время государственными и частными организациями было предложено большое количество разработок, которые позволяют вывести уровень безопасности на объектах на совершенно иной уровень.

Модернизируют как агрегаты в целом, так и некоторые их составные части, которые снижают коэффициент полезного действия котельной в целом. Одной из основных задач такого переоснащения является увеличение эффективности от использования энергетических ресурсов. В список работ по техническому перевооружению котельных входит:

• Ремонт имеющегося котельного оборудования или его замена при невозможности отремонтировать.

• Проведение мероприятий по модернизации котельной с целью увеличения мощности.

• Замена на более современные варианты газовых горелок, автоматики и иных устройств.

• Замена на более эффективную изоляцию в котлах, трубах.

• Восстановление внешнего вида стационарных и иных котельных.

• Замена конверторных элементов.                    

Каждое мероприятие по переоснащению может предполагать использование новейших разработок. В последнее время появилось много новых материалов, в том числе и изоляционных, но больший интерес вызывают разработки в области оборудования для котельных.

Любой промышленный объект этого вида без необходимого ухода со временем теряет КПД, его продуктивность ставится под вопрос. Избежать быстрого износа помогают техосмотры, капитальный и плановый ремонт, регулярная замена деталей с дефектами на новые. Каждые несколько лет на рынке появляются более мощное и эффективное оборудование, обладающее автоматикой и простотой в обслуживании. Такая современная котельная имеет более низкий уровень опасности, что немаловажно, если учитывать какие последствия могут быть после взрыва объекта при несоблюдении норм и требований промышленной безопасности.

В последнее время проводилось много исследований относительно предприятий имеющих собственный источник тепла в виде котельной, при этом котельные не имеют необходимой автоматизации. Если рассматривать со стороны обеспечения промышленной безопасности на объекте, то котельные без автоматики представляют собой большую опасность. Внедрение автоматики позволяет полностью исключить человеческий фактор, что важно, если учесть что половина аварий на промышленных объектах случается по вине персонала.

Именно автоматизация работы котельной дает возможность обеспечить безаварийную работу в оптимальных режимах, независимо от погоды и факторов потребления.  Среди основных преимуществ автоматизированной котельной можно выделить:

• Снижение количества обслуживающего персонала.              

• Увеличение надежности работы оборудования, за счет контроля его эксплуатации и использование токовых защит.                  

• Возможность регулировки мощности.                                

• Каскадное управление.                                           

• Автоматический запуск резервного котла при полном отказе рабочего.

• Регулирование параметров теплоносителя.                          

• Управление насосными агрегатами.                                     

Одним из последних проектных решений в области переоснащения котельных стало внедрение в систему гидродинамического насоса. Эта инновационная технология позволяет сделать котельную более экологичной, эффективной. После установки оборудования отпадает необходимость в дымоотводной трубе, автоматическая система сама регулирует процесс производства тепла, а для обслуживания не требуется никакого персонала.

При использовании классического насоса теплоноситель нагревается всего до 65 градусов, а с гидродинамическим до 95. Если брать в расчет капитальные затраты на теплоснабжение, то с использованием нового оборудования можно значительно их снизить.

Среди основных преимуществ оборудования можно выделить:

• Экономичность.                                                                    

• Экологичность.                                                                     

• Взрыво- и пожаробезопасность.                                              

• Отсутствие необходимости в водоподготовке.                 

• Быстрый монтаж конструкции.                                          

• Скорая окупаемость.                                                                 

• Долговечность и высокая надежность оборудования.                

Для лучшего понимания целесообразности нововведения стоит графически изобразить процесс нагрева при использовании обычного и гидродинамического насоса. Выглядеть это будет следующим образом:

Стоит помнить, что переоснащение и замена старого оборудования на новое – процесс, сопряженный с рядом сложностей. Перед тем, как агрегат будет внедрен в систему, проводится экспертиза промышленной безопасности, делаются расчеты системы отопления, а также сопоставляются технические данные котла и иного оборудования с нагрузкой в будущем.

При расчете принимается во внимание расход сетевой воды на отопление, с учетом уровня тепловой нагрузки. Для этого используем формулу:

где

 — температурный график;

c — теплоемкость воды;

Qо.в — тепловая нагрузка на отопление;

Gо.в — расход сетевой воды.

Определяем расход воды Qгв по формуле:

 , где

Gг.в- расход воды на горячее водоснабжение;

Qг.в- тепловая нагрузка на горячее водоснабжение;

С - теплоемкость воды;

Затем нужно определить тепловую нагрузку теплообменника по формуле:

G – производительность фильтрования, без учета расхода воды на собственные нужды;

W – скорость фильтрования.

Использование нового оборудования позволяет значительно снизить уровень промышленной опасности на объекте, но кроме внедрения новых технологий руководитель должен уделять много внимания обучению обслуживающего персонала.

Все сотрудники обязательно должны иметь квалификационные документы для обслуживания и допуска к оборудованию. Даже практически полностью автоматизированные системы требуют к себе внимания, регулярной проверки качества работы. Снижение количества обслуживающих такие котельные сотрудников не означает, что система может функционировать постоянно совсем без присутствия человека.

Автоматизация дает возможность значительно сократить уровень опасности при работе котельной, но свести его к 0 не получится. Чтобы сохранить должный уровень важно готовить качественных специалистов, которые перед началом работ будут проходить инструктаж по технике безопасности.

Обязательно применять на объекте следующие предупредительные меры:

• Плакаты.                                                                    

• Нанесенные цветные указатели.                       

Внедрение некоторых современных агрегатов позволило сделать обслуживание котельных более безопасным для человека. В список вошли:

• Устройства, предохраняющие от увеличения давления.   

• Указатели уровня воды.                                                          

• Манометры.                                                                      

• Агрегаты для измерения температуры.                           

• Запорная арматура.                                                         

• Приборы системы безопасности.                                         

Важно следить в котельных за наличием естественного и искусственного освещения. Все приборы обязательно оснащаются дополнительным источником света или располагаются под таким углом, чтобы можно было рассмотреть информацию на них.

Все выше сказанное можно отнести к общим принципам техники безопасности на промышленных объектах. Касаясь тебя внедрения новых технологий нужно учитывать, что не только автоматизация позволяет снизить уровень опасности при обслуживании котельных.

Уровень опасности можно снизить и иными средствами:

• Установить расширительный бак.                                            

• Поставить предохранительный клапан.                                 

• Установка датчика тяги, газового редуктора, сигнализаторов и иного оборудования.

Чтобы понять, как каждое из этих устройств помогает снизить уровень опасности стоит рассмотреть некоторые из них более подробно.

За счет установки расширительного бака удается снизить давление в отопительной системе. Без такого устройства в 90% случаев наблюдаются неполадки, некоторые из них ведут к разным поломкам. Именно бак помогает обеспечить бесперебойную работу системы, защитить от аварий и протечек.

Это устройство выполняет следующие функции:

Убирает излишки теплоносителя.                                               

Восполняет объем теплоносителя при его нехватке.                

Сохраняет требуемое давление.                                                

Собирает пары в ходе работы котла.                                

Защищают от возникновения серьезных аварий и предохранительные клапаны, которые имеют сходные с расширительным баком функции. С их помощью удается снизить чрезмерное давление, если бак не смог справиться с проблемой.

Напомним, что при возникновении излишнего давления в котле происходить моментальное высвобождение колоссальной энергии. Такой взрыв имеет огромную силу, поэтому использование предохранительных клапанов во многом помогает избежать ЧС.

Устанавливать этот средство защиты можно на патрубках или трубопроводе без использования промежуточного запорного органа. По правилам безопасности конструкция клапана должна позволять проверку его рабочего состояния через принудительное открытие. Хорошо, когда на оборудовании устанавливается два клапана, но в этом случае один должен быть контрольным. Под контрольным понимают тот, которые запрещено регулировать персоналу, но его можно проверять при необходимости на работоспособность.

Более того, согласно правилам промышленной безопасности клапаны должны быть оснащены устройством для защиты обслуживающего персонала от ожогов во время срабатывания. Таким образом, пар должен быть направлен не в рабочую среду, а туда, где он не может навредить. Количество клапанов определяется исходя из расчетов.

При эксплуатации котельных, переоснащению стоит руководствоваться следующими нормативными актами:

• ФЗ № 116. [1]                                                              

• СНиП II-35-76. [2]                                                        

• СНиП 2.04.07-86. [3]                                                            

• СНиП 2.04.14-88. [4]                                                       

• РД 34.25.514-96. [5]                                                        

Раз в статье более подробно коснулись систем автоматики на котельных. Стоит рассмотреть оборудование, отвечающее за безопасность при обслуживании объекта. Встраиваемый, в специальный металлический шкаф, комплекс включает:

• Контроллеры с возможностью перепрограммирования.   

• Вторичный источник питания.                                               

• Бесперебойное питание.                                                             

• Операторскую панель.                                                                 

• Концентратор.                                                                      

• Коммутационные агрегаты.                                                    

• Компьютер.                                                                              

Конечно, главная функция такой системы — обеспечение должного уровня безопасности, но кроме того она помогает сократить расходы, увеличить производительность.

Сигнальная система предназначена также для обеспечения безопасности на объекте, она оповещает о:

• Утечке газа.                                                              

• Изменении давлении.                                               

• Аварии котла.                                                                      

• Большого выброса угарного газа.                                    

• Нарушении требований пожарной безопасности.              

Система продумана таким образом, чтобы оператор мог управлять дистанционно котельной и также дистанционно получать информацию по работе оборудования. В современных установках для увеличения безопасности работы горелочного устройства автоматическая система комплектуется датчиком температуры. В зависимости от мощности датчик подключается по разным схемам. На рисунке это выглядит следующим образом:

Самые современные установки позволяют управлять котельной с мобильного телефона, для этого достаточно ввести специальный код, чтобы автоматика перешла на иной принцип работы. Конечно. Внедрение таких технологий сегодня может позволить себе не каждое хозяйство, но наука и техника не стоят на месте и управлять котельными с каждым годом становится легче.

Список литературы:

1.      ФЗ № 116 «О промышленной безопасности».

2.      СНиП II-35-76 «Котельные установки».

3.      СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети».

4.      СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

5.      РД 34.25.514-96 «Методические указания по составлению режимных карт котельных установок и оптимизация управления ими».