2) Совершенствование системы водоподготовки.

Пар, который образуется в испарительных поверхностях нагрева котла, с большими скоростями выносится через зеркало испарения в паровой объем барабана, захватывая с собою мелкие капельки воды с растворенными в ней солями. Эти соли после испарения капелек воды в пароперегревателе откладываются на внутренней поверхности змее­виков, арматуре паропроводов, вследствие чего в них ухудшается теплообмен и возникает не­желательное повышение температуры металла трубок. Размеры капелек воды, которые содержатся в паре, колеблются в широких пределах.

Для уменьшения интенсивности образования солевых отложений на поверхностях теплообмена котла применяется докотловая обработка воды (водоподготовка). При проектировании водоподготовительной установки необходимо иметь данные об основных показателях качества той воды, которая применяется для питания котельной установки. К показателям качества относятся: содержание взвешенных веществ, сухой остаток, окисляемость, жесткость и т.д. В зависимости от требуемых показателей качества воды рекомендуют ту или иную технологию водоподготовки (фильтрование, отстаивание, осаждение, десорбцию, химводоочистку (Н-катионирование, ОН-катионирование и т.д.)).

Эффективность установки оборудования по качественной водоподготовке не вызывает сомнений, поскольку ежегодно котельные, обеспечиваю­щие горячее водоснабжение по открытой схеме и без водоподготовки, лиша­ются примерно 30% поверхностей нагрева котлов и вынуждены вкладывать оборотные средства на их ремонт и обслуживание. Кроме того, эффектив­ность функционирования котлов к окончанию отопительного сезона резко снижается за счет образования слоя накипи на внутренних поверхностях на­грева, что ведет к 30...40% перерасходу топлива и возрастанию тепло­вого загрязнения окружающей среды. Конкретные показатели снижения эко­номичности и экологичности работы котельных данного типа зависят от состава примесей в питательной воде и их количественного содержания. Следует подчеркнуть, что реконструкция котельных, обеспечиваю­щих горячее водоснабжение потребителей по открытой схеме, целесообразна путем разделения системы на два контура циркуляции. При этом малый кон­тур использует химически обессоленную воду со всеми положительными по­следствиями, а при циркуляции не очищенной воды по большому кругу условия для образования отложений не столь благоприятны (температурный режим умереннее, скорость движения потока выше).

3) Совершенствование конструкции и организации технологического процесса секционных водогрейных котлов.

Анализ опытных и расчетных данных по­зволяет дать следующие рекомендации по повышению эффективности работы котельных установок:

а). Повышение КПД водогрейных секционных котлов возможно за счет наращивания в допустимых пределах хвостовых теплообменных поверхностей при неизменной теплопроизводительности топки (например, для котлов типа «Энергия-3» увеличение указанных поверхностей теплообмена может быть не более 7%). Разновидностью такого способа повышения КПД секционных котлов, является их эксплуатация в режимах недогрузки на 10-20 % до номинала. Это положение противоречит классиче­ской теории теплогенерирующих устройств, утверждающей, что КПД равен максимуму при номинальной нагрузке. В этом состоит особенность секцион­ных водогрейных котлов, которую следует использовать в практике их экс­плуатации.

б). Характер зависимости приращения КПД секционных котлов при изменении площади теплообмена отражает экспонента, позволяющая оп­тимизировать количество секций для обеспечения наиболее экономично­го режима эксплуатации.

Чрезмерное увеличение количества секций водогрейного котла не дает существенного увеличе­ния КПД, но снизит технико-экономические показатели за счет возрастания эксплуатационных расходов и капитальных вложений. Особенно заметно проявляется такая закономерность при переувлажненном низкокачественном топливе. В данном случае одновременно снижаются и экологические характеристики выбросов.

в) Газификация котельных без их реконструк­ции и замены устаревшего оборудования, как установлено аудитом, ведет к снижению технико-экономических и некоторых экологических характери­стик теплогенераторов. Этот негативный эффект объясняется следующими причинами:

- исполь­зование газового топлива вызывает интенсификацию тепловыделения и по­вышение температурного фона в топке, что становится причиной активиза­ции коррозионных процессов на внешних теплообменных поверхностях;

- при повышении начальной температуры горячего теплоносителя и неизменной поверхности теплообмена естественно возрастает температура уходящих дымовых газов, что ведет к относительному возрастанию теплопотерь и сни­жению КПД.

Более жесткий температурный режим газовых топок интенси­фицирует процесс образования накипи, особенно при низком качестве котло­вой воды. При этом теплопотери с дымовыми газами возрастают, повышается тепловое загрязнение окружаю­щей среды и ингредиентное, поскольку возрастает расход топлива для под­держания мощностного режима.

Наблюдения за работой котлов типа ТВГ-4 (топливо-природный газ, система закрытая, химводоочистка) позволили установить, что к концу отопительного сезона (апрель) температура уходящих газов при номи­нальном режиме повысилась по сравнению с началом сезона (октябрь) в среднем на 36...40°С только за счет ухудшения функционирования поверх­ностей теплообмена, обусловленного отложением накипи на внутренних по­верхностях котельных труб. За счет такого повышения температуры уходящих газов КПД котлов снизился примерно на 2,5%.

д) Расчеты показывают, что традиционные энергосберегающие способы не могут конкурировать с энергосберегающим эффектом, получаемым за счет утилизации отбросной теплоты газовых котельных с использованием кон­тактных теплообменников, однако в теплоэнергетике АПК этот способ пока не используется.

е) Замена легкой обмуровки котлов малой мощности из традиционных ма­териалов ( > 0,06 Вт/м^.К) позволит снизить теплопотери в окружающую среду за счет теплоотдачи с наружных нагретых поверхностей в 1,5...2 раза, что повысит общий КПД котельной на 1,5...2,5%. Для этого необходимо пе­реходить на современные теплоизолирующие материалы, имеющие коэффициент теплопроводности   0,03 Вт/м^.К.

ж) Примерно 1% роста КПД котельных установок способен обеспечить воздухозабор (для подачи в топку) из верхних горизонтов помещения котельной за счет регенерации тепла, потерянного на наружное охлаждение котлоагрегата. Температура воздуха в верхних слоях помещения отличается от средней на 8... 10^оС, а иногда и более (в зависимости от высоты перекрытия, мощности котельной, качества обмуровки котлов и других факторов).

и) Существенного энергосберегающего эффекта можно достигнуть при эксплуатации котельных малой и средней мощности за счет внедрения планово-предупредительной системы технического обслуживания оборудова­ния.

В процессе сезонного обслуживания системы необходимо произвести обследование характера отложений и осуще­ствить при необходимости за счет промывки химрастворами их частичное уда­ление с поверхностей теплопроводов и отопительных приборов. Объем работ и стоимость их при этом будут значительно ниже, чем ремонт котлов, очистка магистралей и отопительных приборов при одном контуре циркуляции, а пе­риодичность операций станет реже в 2... 3 раза за счет снижения интенсивности отложений в обоих контурах циркуляции.

Для реализации планово-предупредительной системы технического обслуживания котельной установки необходимо преду­смотреть (при проектировании) резервный котел, обеспечить оперативный контроль за состоянием поверхностей теплообмена всего парка котлов (на­пример, по температуре уходящих газов), и выводить периодически котлы из эксплуатации для технического обслуживания во время отопительного пе­риода, компенсируя недостаток мощности за счет резервного.

Все указанные мероприятия возможно осуществить лишь при наличии высококвалифицирован­ного обслуживающего персонала систем теплоснабжения.

В настоящее время актуальной становится задача по созданию научно-обоснованной системы технического обслуживания инженерного оборудова­ния систем теплоснабжения агропромышленного комплекса (от диагностики до определения оптимальной периодичности обслуживающих воздействий по составным элементам).

В современных условиях, когда эксплуатация систем сельского тепло­снабжения в основном сводится к устранению последствий аварий, следую­щих одна за другой, по причинам изношенности оборудования и отсутствия стабильной планово-предупредительной системы технического обслужива­ния, переход к плановому обслуживанию оборудования в соответствии с научно-обоснованной периодичностью и комплексом воздействий обеспечит существенное повышение технико-экономических и экологических характе­реристик функционирования систем теплоснабжения в АПК, энерго- и ресур­сосбережение в отрасли.