Энергоэкологическая реабилитация: Экономичный путь повышения энергоэффективности предприятия

Проблемы и решения: Как повысить энергоэффективность без больших затрат

А.Н. Воликов, д.т.н., профессор СПбГАСУ, зав. кафедрой ТГС и ОВБ Ю.В. Маслов, к.т.н., главный инженер ОАО «Техприбор» О.Н. Новиков, к.т.н., генеральный директор ЗАО НПФ «Уран-СПб»

Федеральный закон № 261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности…» только ставит задачи, но не дает конкретных рецептов решения и не указывает источников финансирования для их осуществления. Таким образом, разработка программ повышения энергоэффективности и реализация инновационных проектов энергосбережения поручается конечным потребителям энергоресурсов – промышленным предприятиям, у которых на эти цели нет финансовых средств либо они не предусмотрены.

Что делать и как быть?

Строительство новых энергоэффективных объектов, оснащенных суперсовременным энергосберегающим оборудованием, потребует огромных средств. Модернизация же существующего оборудования требует меньше затрат, но масштабы модернизации должны быть соразмерены с получаемой экономией, т.е. затраты должны окупаться в разумные сроки! Иначе может потеряться всякий смысл в реконструкции.

В данной статье, в качестве примера, показаны порядок и результаты практической реализации комплексных мероприятий по повышению эффективности теплоснабжения предприятия, достигнутые совместными усилиями: СПбГАСУ, ЗАО НПФ «Уран-СПб», ОАО «Техприбор» на котельной завода. Эти результаты могут быть использованы энергоаудиторами при составлении отчетов обследований и руководством предприятий при разработке планов энергосбережения.

Комплексный подход к энергосбережению: Эффективная реконструкция и развитие системы энергоснабжения

Масштабное повышение энергетической эффективности предприятия возможно только на основе комплексного подхода при реконструкции и развитии его системы энергоснабжения, включающей электро-, тепло-, газо-, водо-, пневмо- и другие виды снабжения. При комплексном подходе система энергоснабжения рассматривается как единое целое, ее расчетные варианты реконструкции и развития оцениваются, оптимизируются и ранжируются на основе методов современной экономики регулируемых отраслей. Последующая реализация принятого варианта реконструкции и развития системы осуществляется поэтапно, в соответствии с финансовыми возможностями участников реализации проекта, графиками осуществления других значимых инвестиционных проектов, долгосрочными планами комплексного экономического развития предприятия, а также текущими и перспективными потребностями основных потребителей услуг энергоснабжения в границах поэтапного развития модернизируемой системы энергоснабжения.

Комплексный подход при проектировании, как начальном этапе любой реконструкции, позволяет значительно повысить технологическую и экономическую эффективность модернизации систем; обеспечить сравнительную оценку долгосрочных последствий принятия как комплексных системных, так и распространенных частичных (бесконечные ремонты и дорогостоящие работы по ликвидации последствий частых аварий), а также часто необоснованных альтернативных решений, прежде всего попыток полной замены существующих централизованных систем (например, теплоснабжения) на децентрализованные (индивидуальные) системы.

Комплексный подход позволяет разрабатывать, корректно оценивать и обоснованно ранжировать варианты реконструкции и развития по построению системы, по возможному применению технологического оборудования и материалов, а также оценивать долгосрочные социально-экономические выгоды всех участников от реализации проекта с целью рационального распределения рисков и достижения взаимоприемлемого экономически обоснованного долгосрочного баланса интересов участников проекта.

Комплексный подход при проектировании, реконструкции и развитии систем энергоснабжения значительно повышает требование к содержанию проектной документации как в части технических и технологических вопросов, так и к разработке финансово-экономических разделов проектов, прежде всего технико-экономических обоснований (ТЭО).

Исходя из вышесказанного, видно, что комплексный подход – это рассмотрение всех компонентов, участвующих в системе теплоснабжения: генерирующей установки; тепловой сети; внутренней системы теплоснабжения потребителей (зданий).

Энергосбережение при сжигании топлива в котлоагрегатах: Ключевые аспекты

Тема эффективности теплоснабжения промышленного предприятия достаточно обширна, так как включает производство, передачу и потребление тепловой энергии, поэтому, учитывая ограниченность объема статьи, рассмотрим только энергосбережение при производстве тепловой энергии и, в частности, при сжигании топлива в котлоагрегатах.

Проблемы повышения эффективности использования топлива и уменьшения выбросов вредных веществ особенно актуальны в тех отраслях промышленности, где сжигание больших количеств топлива происходит с недостаточной полнотой и относительно низким КПД. К этой группе потребителей относятся промышленные котельные с котлами мощностью от 2 до 20 МВт. Главной проблемой в области совершенствования сжигания топлива является необходимость одновременного решения сложных и часто взаимоисключающих задач: повышения экономичности его сжигания, уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу и снижения капитальных затрат на их осуществление. Одновременное решение этих задач принято называть энергоэкологической оптимизацией сжигания топлива.

В настоящее время наиболее важным является усовершенствование существующих котлоагрегатов, т.е. реконструкция, а не строительство новых. Поэтому из известных направлений оптимизации перспективными являются автоматизация и технологические усовершенствования, ориентированные на причины и механизмы неэкономного сжигания топлива и образования вредных веществ. Ряд технологий позволяет добиться значительного эффекта при весьма ограниченных капиталовложениях с помощью автоматизации управления сжиганием топлива.

С учетом состояния действующего парка отопительных котельных, имеющих физически и морально устаревшие, часто неработоспособные системы автоматики регулирования, составной частью или начальным шагом комплексного решения может быть усовершенствование, с целью повышения экономичности сжигания топлива, штатных систем автоматики или, в некоторых случаях при значительном износе, их полная замена 3. Следующим шагом по энергосбережению является уменьшение расхода электроэнергии тяго-дутьевыми машинами котлоагрегатов.

Энергоэкологическая реабилитация: Использование существующего оборудования для повышения эффективности

Характерной особенностью внедрения энергосберегающих и природоохранных технологий на действующих котлах малой и средней мощности является жесткое их ограничение по капитальным затратам. В соответствии с этим целесообразны решения, предусматривающие не замену существующего технологического оборудования новым, а максимально возможное его использование при условии достижения современных показателей по эффективности сжигания топлива и охране воздушного бассейна. Исключение составляют только небольшие усовершенствования некоторых узлов горелочных устройств в ходе внедрения какого-либо технологического метода. По сути, такие действия являются энергоэкологической реабилитацией действующего теплотехнического оборудования.

Эффективность работы котлоагрегата складывается из эффективности работы его узлов: горелочных устройств, поверхностей нагрева, теплообменников, теплоутилизаторов (экономайзеров, воздухоподогревателей), тяго-дутьевых машин и других устройств. В статье акцент делается на эффективность сжигания топлива, т.е. экономичность работы непосредственно горелочных устройств и связанного с ними оборудования (вентиляторов и дымососов).

Экономичность сжигания топлива характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД) котла. Основные потери (при сжигании газового топлива) это потери тепла с уходящими газами (q2) и потери, связанные с химической неполнотой сжигания топлива (q3). Потери q2 зависят: от температуры уходящих газов; содержания остаточного кислорода (О2) в дымовых газах или от соотношения «топливо – воздух», подаваемого на горение, т.е. от коэффициента избытка воздуха (α). Эти потери очень значительны, и их необходимо уменьшать.

Потери q3 также зависят от избытка воздуха, но главным образом они определяются: качеством перемешивания топлива и воздуха, полноты сжигания топлива и содержанием горючих остатков в уходящих газах (СО + Н2 + СН). Эти потери должны быть близкими к нулю при правильно организованном процессе горения.Влияние изменения коэффициента избытка воздуха (α) на концентрацию основных компонентов дымовых газов (О2, CO2, CO, NOx) и КПД (η) при определенной нагрузке котлоагрегата показывают графики рис. 1 и 2. Из приведенных кривых видно, что уменьшение коэффициента избытка воздуха способствует: снижению содержания кислорода, повышению КПД и, как следствие, снижению температуры уходящих газов и потребления электроэнергии вентилятором и дымососом. Одновременно с этим уменьшается выход опасных для здоровья оксидов азота (NOx), т.е. улучшается экологическая обстановка. Появление химической неполноты сгорания топлива (СО) определяет границу допустимого воздействия на уменьшение подачи воздуха. Эта граница является гибкой и зависит как от характеристик горелочных устройств, так и от тепловой нагрузки котла. На ее положение влияют также состав топлива (теплота его сгорания), климатические условия, температура топлива и воздуха, техническое состояние оборудования, а также ряд других текущих факторов. Область экономически выгодного режима сжигания топлива соответствует малым значениям содержания кислорода (0,5-1,5%) и появлению «следов» химического недожога, т.е. содержанию оксида углерода на уровне 100-300 ррт. Работа в этой зоне (А), выделенной на рис. 1 штриховкой, может быть обеспечена только автоматической коррекцией работы горелочных устройств. На этом же рисунке показаны линии (пунктирные), соответствующие работе котла по режимной карте (К) и фактическому режиму (Ф), когда в процессе эксплуатации нарушается герметичность газового тракта котла, ухудшаются экономические показатели. Поэтому очень важно поддерживать работу котлоагрегата в соответствии с режимной картой.

На рис. 2 приведены графики зависимостей от нагрузки котла (например, расхода пара Опара): содержания кислорода в дымовых газах (О2); электрической мощности (Рэл), потребляемой из сети вентилятором и дымососом; температуры дымовых газов (Тдг) для различных систем автоматики котла и вариантов их настройки. Так, новая оптимизированная автоматика котла 5 с автоматической коррекцией коэффициента α на графиках обозначена как (А). Существующая автоматика котла, но с дополнительно установленными приборами контроля качества сжигания топлива и ручной регулировкой α по режимной карте (К). Существующая автоматика котла без переделок (Ф), которая, в результате длительной эксплуатации без наладки, фактически работает не по режимной карте.

Вторая составляющая, влияющая на экономичность работы котлоагрегата, это величина потерь электроэнергии двигателями вентиляторов и дымососов. Проектная производительность этих машин и, соответственно, мощность электродвигателей выбираются из расчета максимально возможной тепловой мощности котла. Потребляемая мощность котла, как правило, меньше чем расчетная. Поэтому регулирование расходов газов и воздуха обычно осуществляют с помощью направляющих аппаратов. Этот способ регулирования неэкономичен, так как значительная часть энергии расходуется на преодоление дополнительного сопротивления. Экономичным является способ регулирования производительности тяго-дутьевых машин при полностью открытой заслонке (направляющего аппарата) путем изменения скорости вращения электродвигателя, питающегося от преобразователя частоты (ЧРП).

В связи с появлением относительно недорогих и надежных ЧРП экономически целесообразно устанавливать к электродвигателям вентиляторов, дымососов, а иногда и питательных насосов регулируемые преобразователи частоты, которые обеспечивают дополнительную экономию электроэнергии, плавное и точное регулирование производительности этих машин. На рис. 2 показаны кривые мощности потребляемой из сети всеми электродвигателями котла: Рэл (А) — новой, предлагаемой системой автоматики с ЧРП, с энергосбережением на базе анализаторов дымовых газов и корректора; Рэл (Ф) - старой, без нововведений, системой автоматики с заслонками и после продолжительной эксплуатации без наладки.

На сегодняшний день большинство отопительных котельных работают по режимным картам, которые обновляются через три года. В этих картах расход подаваемого на горение воздуха не зависит от изменения характеристик топлива и состояния оборудования. При составлении режимной карты наладчики сознательно увеличивают расход воздуха, подаваемого на горение, для исключения химической неполноты сгорания, вызванного отсутствием стационарных приборов контроля состава уходящих газов и тем, что котлы нередко работают с ручным регулированием подачи топлива и воздуха. Кроме этого, отсутствие контроля герметичности газового тракта котла приводит к увеличению производительности дымососа из-за «присосов» воздуха.

В процессе эксплуатации оператор визуально определяет качество горения, в результате чего расход воздуха может увеличиться еще больше и рабочая точка сместится в область больших α. Все это ведет к перерасходу топлива и повышенному выбросу загрязняющих веществ в атмосферу.

Практический пример: Модернизация котельной ОАО «Техприбор»

Рассмотрим на конкретном примере, для характерного предприятия, его исходное состояние, направление развития и порядок внедрения энергосберегающих мероприятий при сжигании топлива.

Предприятие ОАО «Техприбор» существует с 1942 года и расположено в городской черте на площади около 22 га. Завод имеет собственную котельную, рассчитанную на отопление более 40 отдельных производственных зданий (корпусов), их вентиляцию, горячее водоснабжение (ГВС), на технологические нужды предприятия, а также на поставку тепловой энергии внешним организациям-потребителям. Котельная, при установленной мощности потребителей 42 Гкал/час (по горячей воде – 90% и по пару – 10%), фактически загружена на 24 Гкал/час. Полезный отпуск теплоты (в Гкал) по кварталам в течение года: І кв. – 50 962; ІІ кв. – 18 663; III кв. – 9568; IV кв. – 37912. Для генерации теплоты в холодное время года необходима непрерывная работа двух котлов, а в летнее время достаточно иметь один котел, который должен включаться утром и выключаться в конце рабочего дня. Система теплоснабжения предприятия закрытая, четырехтрубная, с древовидной схемой тепловой сети. Общая протяженность транспортных трубопроводов тепловых сетей более 4,5 километра, с надземной прокладкой на стальных опорах и теплоизоляцией из минеральной ваты с защитным гидроизолирующим покрытием. Расчетные потери в сетях с поверхности изоляции и с утечкой составляют 4-6%.

Изначально котельная строилась как угольная. В дальнейшем, при расширении и реконструкции, была переведена на основное топливо – газ, с резервным топливом – мазутом. В настоящее время в котельной установлено шесть паровых котлов, из которых эксплуатируются четыре котлоагрегата: ДКВР-10/13 ст. № 1, 4, 5 и ДКВР-6,5 ст. № 3. Два котла, ДКВР-10/13 ст. № 2 и ДКВР-20/13 ст. № 6, не используются и законсервированы. Котлы ст. № 1, 2, 5 изготовлены в 1960-1963-1976 гг. Котлы ст. № 3 и 4, которые раньше вышли из строя, в 1998-2000 годы были заменены на новые.

В котельной имеется вспомогательное оборудование: различные теплообменники; два деаэратора (питательный и ГВС); система водоснабжения и водоподготовки; система газоснабжения и мазутное хозяйство; различное насосное оборудование, средства КИПиА.

Электроснабжение котельной осуществляется от подстанции с двумя трансформаторами (по 630 кВА), принадлежащей ОАО «Техприбор», с суммарной установленной мощностью потребителей более 1500 кВт.

Контроль и коммерческий учет расхода энергоносителей (газа, воды, электроэнергии и др.) осуществлялся в целом по котельной с помощью соответствующих счетчиков. В течение 90-х годов, из-за спада производства на предприятии, не вкладывались финансовые средства в восстановление основных фондов в энергоснабжение предприятия, в результате чего тепловое, электромеханическое и прочее оборудование предприятия, включая и котельную, пришло в упадок.

Техническое состояние энергетического оборудования предприятия, участвующего в производстве и отпуске тепла, а также его энергетическая эффективность, которая оценивалась по материалам визуальных осмотров, инструментальных замеров и балансовых испытаний (наладки), выполненных надзорными органами, экспертными и наладочными организациями в 1998-2000 гг., были квалифицированы как «катастрофические». У большинства котлов прогорели поверхности нагрева; электромеханическое оборудование, кабельные сети и автоматика котельной вышли из строя и были непригодны к ремонту, т.е. котлы не могли нормально эксплуатироваться. Надзорные органы выдали предписания ограничивающие работу котельной.

Поэтому встал вопрос: «Как выходить из этого положения?»

Были приняты экстренные меры, направленные в основном на решения вопросов повышения безопасности и надежности работы теплоэнергетического и газового оборудования. Так, в 2001 году котельная была оснащена системой контроля загазованности помещения на базе газоанализаторов на СО и СН4. В 2002 году проведена полная замена тепломеханического оборудования у котлов № 3 и 4, а у котлов ДКВР-10/13 № 1, 2 была установлена новая система автоматики безопасности и розжига горелок «АБИРГ-1» вместо старой автоматики, уже не соответствовавшей новым «Правилам безопасности…». В это же время была выполнена реконструкция узла коммерческого учета расхода газа на котельную, при этом установлены два турбинных счетчика вместо диафрагм. Показания счетчиков стали передаваться на печатающие устройства, расположенные в котельной и газоснабжающей организации. 2003-2004 гг. проведена реконструкция технологического оборудования деаэраторных установок и установлены дополнительно электронные регуляторы.

Результаты проведенных мероприятий были положительно оценены в отчете энергетического обследования, проведенного в конце 2003 года ФГУ «Балтгосэнергонадзор». Однако было сделано много замечаний по техническому состоянию энергетического оборудования, по организации и ведению профилактических и ремонтных работ. Так, была установлена степень износа энергооборудования котельной – более 60%, особенно поверхностей нагрева котлов и их КИПиА. Все это не снижало остроты существующей проблемы с энергоснабжением предприятия и требовало решений.

В материалах отчета был представлен анализ энергоэффективности при производстве и отпуске тепла котельной, воды, электроэнергии; определены показатели и сделана оценка энергоэффективности; даны рекомендации по энергосбережению и рациональному использованию топливно-энергетических ресурсов (ТЭР).

В конечном итоге перед руководством предприятия встал вопрос о необходимости осуществления модернизации системы теплоснабжения.

Были рассмотрены различные варианты модернизации системы теплоснабжения: а) предлагалось разрушить котельную и тепловую сеть, построить в каждом производственном корпусе предприятия отдельные автоматизированные котельные; б) предлагалась замена в котельной старых котлов на новые с современной автоматикой, а также полная замена тепловых сетей; в) предлагалось выполнить капитальный ремонт существующих котлов, тепловых и электрических сетей, электрического оборудования котельной, а также заменить существующие контрольно-измерительные приборы и средства автоматики на новые, энергосберегающие. Все эти варианты должны были выполняться без остановки технологического процесса предприятия. После анализа технико-экономических расчетов и рекомендаций, выданных специалистами сторонних компетентных организаций, было принято решение принять к исполнению вариант «В» как наиболее экономичный с точки зрения финансовых и временных затрат на его реализацию, с минимальным омертвлением основных средств, с возможностью выполнить работы без остановки основного производства. Руководителями предприятия был проведен отбор организаций – потенциальных исполнителей, имеющих квалифицированных специалистов, значительный опыт работы и положительно зарекомендовавших себя в сотрудничестве с заказчиком, которые могли бы выполнить необходимые проекты, изготовить, поставить и смонтировать оборудование и приборы, а также выполнить пусконаладочные работы и, в последующем, проводить сервисное обслуживание. Для выполнения работ по ремонту тепломеханической и газовой части котлов была привлечена специализированная фирма ООО «Рось», успешно работающая на этом рынке более 11 лет. Выполнение проектов реконструкции,технического перевооружения КИПиА и газооборудования котлов, а также реализация данных проектов были поручены ЗАО НПФ «Уран-СПб», которая является владельцем авторской технологии, разработчиком и изготовителем оборудования для экономного сжигания топлива и которая работает в этой сфере более 18 лет.

В техническом задании заказчик поставил перед исполнителями перспективную задачу: предусмотреть постепенную и последовательную реконструкцию всех действующих котлоагрегатов, при этом максимально использовать существующее теплотехническое, газовое оборудование и приборы, в случае необходимости выполнить его ремонт либо заменить новым, энергосберегающим. Предусмотреть поагрегатный контроль и учет расхода: газа, пара, воды, электроэнергии.

Сосредоточить все управление и сбор информации от котлов и вспомогательного оборудования в помещении операторской, оборудовать его компьютером, который будет выполнять рутинную работу по обработке и документированию.

Принимаемые технические решения при реконструкции должны иметь технико-экономические обоснования и окупаться в разумные сроки.

Конструкция аппаратуры управления котлами должна быть такой, чтобы обеспечивать быструю адаптацию обслуживающего персонала (особенно операторов) к ней. Аппаратуру следует использовать отечественного производства, чтобы в дальнейшем облегчить и удешевить ремонт и обеспечение запасными частями.

Была поставлена задача обеспечить работу котла по режимно-наладочной карте, используя информацию о содержании свободного кислорода и оксида углерода от стационарных анализаторов дымовых газов (например, О2-МАДГ-2 и СО-МАДГ-1, выпускаемых фирмой «Уран-СПб»), которые необходимо установить после котла и после экономайзера.

Составленному техническому заданию для котлов типа ДКВР наиболее полно соответствует микропроцессорная система контроля и регулирования с оптимизацией горения и компьютерным управлением «Факел-2000» 5, для внедрения которой не требуются изменения конструкции горелочных и топочных устройств, что не приведет к удорожанию работ.

Предлагаемая система автоматики с энергосберегающими функциями была внедрена в 2006-2007 гг. на котлах ДКВР-10/13 ст. №1, 5. На рис. 3 показан модернизированный котел с новым шкафом управления (слева). На этом же рис. 3 (справа) для сравнения изображен старый щит типа ЩК-2М, в который была добавлена автоматика «АБИРГ-1», принадлежащий законсервированному котлу ДКВР-10/13 ст. № 2. Эти щиты долгое время выпускались МЗТА (выпущено более 250 тысяч) для автоматики «Контур». Автоматика имеет устаревшие и снятые с производства регуляторы типа Р-25 (регулирование расходов топлива и воздуха, разрежения в топке и уровня воды в барабане котла). В новой автоматике они заменены микропроцессорными регуляторами типа «МИНИТЕРМ-400». Автоматическую коррекцию в новой системе осуществляет дополнительный регулятор соотношения «топливо – воздух», который получает сигналы от анализаторов остаточного кислорода типа О2-МАДГ-2 и продуктов химического недожога в дымовых газах типа СО-МАДГ-1. Газоанализаторы устанавливаются непосредственно в газоход за котлом в наиболее представительных точках (см. рис. 4). Выход корректирующего регулятора соединяется с дополнительным входом регулятора воздуха, осуществлявшего в прежней системе «грубое» регулирование подачи воздуха по сигналам от датчиков давления топлива и воздуха. Микропроцессорные регуляторы «МИНИТЕРМ-400» и многоканальный самописец типа «Ф-1771» (ОАО «Завод Вибратор») объединены в кольцо интерфейсного обмена информации с управляющим персональным компьютером, который устанавливается в помещении для операторов (см. рис. 5). На экране монитора компьютера отображаются: функциональная схема  котлоагрегата; значения технологических параметров в определенных точках. По программе, заложенной в компьютер, осуществляются: архивирование данных, поступающих из шкафа управления котла; их обработка; построение различных графиков и дистанционное управление котлом с клавиатуры компьютера. Компьютер может быть отключен от шкафа управления котлом, при этом не нарушится нормальная работа котла. Котлом можно управлять вручную с помощью кнопок, установленных на лицевой панели шкафа.

Целесообразность капитального ремонта КИПиА котлов, с добавлением функций энергосбережения по сравнению с обычным ремонтом без функций, подтверждает технико-экономическое обоснование, сделанное при выполнении проекта реконструкции. В соответствии со сметно-финансовым расчетом проекта общие капитальные затраты на создание и внедрение всей автоматики котлоагрегата ДКВР-10/13 № 5 с функцией энергосбережения были определены (по ценам 2006 г.) 1 598 587 руб., в том числе: на оборудование энергосберегающей части автоматики – 223 909 руб., на ее монтаж и пусконаладку – 34 239 руб. Для варианта (К-А) внедрения энергосберегающей части предлагаемой автоматики котла, по сравнению с существующей работоспособной автоматикой, работающей в идеальных условиях (по режимной карте), обеспечит окупаемость – 0,8 года при повышении КПД на 3-5% (см. рис. 1 – «К»). В связи с тем, что расчеты потребителя за фактически использованные энергоресурсы производятся по счетчикам, а не по режимной карте, то экономический эффект следует оценивать для работы существующей автоматики в реальных условиях эксплуатации (см. рис. 1 – «Ф»). В этом случае, для варианта (Ф-А), окупаемость составит уже – 0,297 года (!) при повышении КПД на 5-7%. Однако оценивать можно окупаемость капитальных затрат на создание и внедрение всей новой автоматики с функцией энергосбережения, а не только ее энергосберегающей части. Тогда срок окупаемости составит только 2,4 года (!), но это можно считать экономически выгодным. Таким образом, предлагаемые ЗАО НПФ «Уран-СПб» газоаналитические приборы, системы коррекции соотношения «топливо – воздух» и комплексные системы автоматизации котлоагрегатов с функцией энергосбережения позволяют: реализовать общую концепцию энергосберегающей работы в непрерывном режиме котлоагрегатов различных типов; экономить до 6-10% топлива в течение года; сократить на 30-40% выбросы оксидов азота в атмосферу; уменьшить на 20-55% потребление электроэнергии вентиляторами и дымососами; повысить надежность работы теплотехнического и механического оборудования за счет диагностики и непрерывного контроля работы датчиков, исполнительных механизмов и т.п.; обеспечить окупаемость затрат на реконструкцию от 4 до 28 месяцев за счет экономии топлива и электроэнергии.

В последнее время на рынке появилось много систем автоматизации котлоагрегатов, как зарубежных, так и отечественных, построенных на микропроцессорных контроллерах. В большинстве свое, в них либо полностью отсутствуют, либо представлены, но частично, функции энергосбережения на основе анализаторов О2 и СО в дымовых газах. Для достижения большей энергоэффективности систем автоматизации и расширения зоны применения ЗАО НПФ «Уран-СПб» разработала новое семейство комбинированных анализаторов дымовых газов (КАДГ, ИАКГ, КАКГ), показанных на рис. 6, содержащих несколько датчиков, измеряющих параметры дымовых газов. Эти приборы не только просто измеряют параметры дымовых газов (концентрацию О2 и СО, температуру и давление), а также выполняют расчеты параметров, характеризующих эффективность и качество сжигания топлива, и формируют специальные электрические сигналы, обеспечивающие коррекцию работы топливосжигающих установок по соотношению «топливо – воздух». Фирма рекомендует и самостоятельно внедряет свои разработки по экономному сжиганию топлива в виде отдельных энергосберегающих приборов и систем на их основе, которые гармонично адаптируются к существующим и проектируемым системам автоматизации котлоагрегатов, при этом удается обеспечивать быструю окупаемость средств, затраченных на их внедрение.

В этом проекте предусмотрены автоматический розжиг котла, для чего вместо газовых задвижек устанавливаются электромагнитные клапаны и питание электродвигателей вентилятора и дымососа от преобразователей частоты. Все это обеспечивает значительную экономию электроэнергии и точное, «безлюфтовое», управление производительностью этих турбомашин. На рис. 7 изображен экран компьютера оператора, на котором показаны функциональная схема котла и шкафы управления и регулирования новой автоматики. Нововведения позволят достигнуть дополнительной экономии топлива и электроэнергии, учитывая, что реконструируемый котел обычно работает в летнее время и с малой нагрузкой, когда неизбежен низкий КПД и большие расходы электроэнергии. Кроме того, способность системы выполнять автоматический пуск без помощи оператора упростит управление котлом и повысит надежность и безопасность работы.

Технико-экономические расчеты, выполненные в данном проекте, показывают, что при затратах на оборудование, на монтаж и пусконаладку – 2 234 601,80 рубля годовая экономия: по газу составит – 1 233 347 рублей, по электроэнергии – 238 626 рублей. Срок окупаемости проекта технического перевооружения составит – 1,965 года. Программа по реконструкции котлов и их автоматики должна завершиться техническим перевооружением следующего котла ДКВР-10/13 ст. № 4, который также используется в летнее время. Далее планируется приступить к реконструкции системы электроснабжения котельной: заменить силовые кабели, коммутационную и защитную аппаратуру, запитать электродвигатели мощных насосов от преобразователей частоты (ЧРП), что обеспечит их меньшую загрузку, меньшие колебания давления в трубопроводах и, как результат, меньшую аварийность. Это, в конечном счете, обеспечит снижение годового расхода электроэнергии на 40-50%.

На предприятии параллельно с реконструкцией котельной ведется реконструкция тепловых сетей. Далее предстоят работы по реконструкции тепловых пунктов, что позволит навести порядок в распределении тепла между корпусами, снизить вынужденные перетопы зданий и, в конечном счете, снизить общее потребление теплоты.