4.11Оптимизация состава оборудования прк с учетом проекта по дпм, предпочтительных вариантов развития тэц-3 и имеющихся тепловых нагрузок

ТЭЦ-3 обеспечивает подачу тепловой энергии до смесительной насосной станции ПРК, где осуществляется подмешивание обратной воды и подача в Северный тепловой район г.Томска. Пропускная способность магистрали от ТЭЦ-3 до ПРК позволяет передавать  500÷550 Гкал/час при циркуляции теплоносителя по прямому трубопроводу – 7500 м³/час и Т = 74С. Потеря располагаемого напора в подающем трубопроводе составляет 110÷120 м вод. ст.

При необходимости повышения отпуска тепловой энергии в Северный район дополнительно подключается ПРК.

Существующая договорная нагрузка потребителей, подключенных к ТЭЦ-3 и ПРК, составляет 802,771 Гкал/час при расчетной циркуляции теплоносителя 14716,4 т/час.

При подключении новых потребителей тепла по утвержденной «Программе (стратегии) развития тепловых сетей Томского филиала ОАО «ТГК-11» тепловая нагрузка потребителей Северного района увеличится на 224,64 Гкал/час. По прогнозу прироста тепловых нагрузок района до 2020г. увеличение составит  123,6 Гкал/час.

Общая тепловая часовая мощность, передаваемая тепловыми сетями от ТЭЦ-3 и ПРК, с учетом замещения локальных котельных, к 2020г. составит:

Q_перс.= Q_сущ.+ (Q_доп.+ Q_кот.)= 802,771+(123,6 + 51,5+0,591) = 978,462 Гкал/час.

При существующей расчетной циркуляции теплоносителя (G=14716,4 м³/час) и графике регулирования температур 150÷70С максимальный отпуск тепла может составить:

Q_мах= G_дог.^сущ. * Т/1000 = 14716,4 * (150 – 70)/1000 = 1177,3 Гкал/час,

т.е. при графике регулирования 150-70С договорной объем циркуляции способен обеспечить подачу тепла в полном объеме.

Поскольку ТЭЦ-3 и ПРК объединены по отпуску тепловой энергии в г. Томск, конечную температуру (нагрев) «прямой» воды и расход сетевой воды (циркуляцию) в город обеспечивает ПРК. При необходимости, догрев сетевой воды осуществляется водогрейными котлами ПРК.

Режим совместной работы ТЭЦ-3 и ПРК обеспечивает максимально возможную выработку на тепловом потреблении, что позволяет иметь достаточно низкие удельные расходы топлива на отпущенную электрическую и тепловую энергию.

С учетом установки ГТУ-16 со сбросом газов в водогрейный котел тепловой мощностью 100 Гкал/ч (режим работы данной установки предполагается полупиковым, порядка 6000 ч/год) режим работы ПРК существенно не изменится.

Исходя из вышесказанного, а также планов развития тепловых сетей г.Томска с точки зрения оптимизации состава оборудования (ввода новых тепловых мощностей) целесообразнее всего новое оборудование, работающее по комбинированному циклу вводить на ТЭЦ-3, а ПРК использовать только как пиковый источник с соответствующей модернизацией оборудования, выработавшего свой ресурс.

4.12Внедрение двухконтурной схемы сетевой воды (выделение котельного контура)

Основные проблемы в эксплуатации котельных установок ПРК обусловлены физическим старением основного и вспомогательного оборудования.

К основным проблемам и «узким» местам в работе следует отнести:

• выработка нормативного срока эксплуатации котлов ст. №№ 3…7, котлов ПТВМ-100 – 18 лет, котлов ПТВМ-180 – 20 лет, ДЕ 25 – 20 лет;

• морально и физически устаревшая система контроля и управления котлов ст. №№ 3…7;

• низкая надежность работы конвективных поверхностей нагрева котлов ст. №№ 3…6.

Надежность работы поверхностей нагрева пароводяного тракта

После пуска котла в 2007 г и наработки около 2000 часов на котле начались повреждения змеевиков ширм МКП-1. и труб ЗЭ в правой половине топки. Для определения и устранения причин повреждения труб поверхностей нагрева, были произведены испытания специалистами ОАО «ВТИ» г. Москва. По результатам испытаний выданы рекомендации по режимам эксплуатации и по конструктивным изменениям, обеспечивающие повышение надежности работы котла.

На котлах ПТВМ наблюдается высокое количество выхода из строя змеевиков нижних полусекций конвективного пакета, приблизительно один разрыв на 30…100 часов работы. Основными причинами является высокая удельная загрязнённость внутренних поверхностей нагрева, малый диаметр змеевиков и непосредственный контакт факела с поверхностями нагрева конвективного пакета при работе с верхним ярусом горелок.

Для повышения надёжности работы поверхностей нагрева водогрейных котлов ПРК необходимо поддерживать качество сетевой воды в соответствии с «Типовой инструкцией по эксплуатации газомазутных водогрейных котлов типа ПТВМ» ТИ 34-70-051-86, РД 34.26.506.

Стоит так же отметить, что из-за частого повреждения поверхностей нагрева конвективных пакетов котлов ПТВМ происходит разрушение изоляции топки котлов. Дефекты и повреждения устраняются при проведении ремонтных работ.

Резкое повышение надёжности работы металла конвективных пучков котлов невозможно без внедрения двухконтурной тепловой схемы. Передача тепла от первого контура водогрейного котла должна проводиться через теплообменники сетевой воды. Количество теплообменников должно быть выбрано с запасом, обеспечивающим их очистку на ходу без ущерба для выдачи необходимого количества тепла. Введение промежуточного контура обеспечивает работу поверхностей нагрева водогрейных котлов на умягченной воде, что существенно увеличивает продолжительность их надежной эксплуатации.

Принципиально двухконтурная схема представлена на рисунке 4.14. Греющая вода из водогрейного котла 1 поступает в межтрубное пространство водо-водяного теплообменника, после которого циркуляционным насосом 2 данного контура возвращается в котел. Циркуляция нагреваемой сетевой воды в контуре системы теплоснабжения осуществляется с помощью насоса 4.

На ПРК предлагается реализовать следующую схему: греющая (контурная) вода после каждого водогрейного котла подаётся в водоводяные теплообменники, которые используются для подогрева сетевой воды. Циркуляция контурной и сетевой воды осуществляется собственными группами контурных и сетевых насосов, а подпитка контуров и теплосети - собственными группами насосов подпитки контура и подпиточных насосов теплосети.

За каждым водогрейным котлом предполагается установить по два водоводяных теплообменника типа ВВТ-420-30-25, предназначенных для подогрева воды в системах теплоснабжения, с водогрейными котлами (ПТВМ-180, КВГМ-180), включенными по двухконтурной схеме.

Основные характеристики теплообменника ВВТ-420-30-25

ВВТ-420-30-25 – водоводяной теплообменник вертикального типа производства ОАО «Сарэнергомаш» с поверхностью теплообмена 420 м², рабочим избыточным давлением воды в трубной системе 30 кгс/см² (3 МПа), рабочим избыточным давлением греющей воды в корпусе 25 кгс/см² (2,5 МПа).

Трубная система может изготавливаться из нержавеющих (основная модификация), латунных и медноникеливых труб.

В теплообменнике осуществлено противоточно-перекрестное движение теплообменивающихся сред, которое создается с помощью систем перегородок «диск-кольцо» в корпусе аппарата.

В теплообменнике сетевая вода (как менее чистая среда) движется внутри трубок, что позволяет при необходимости производить очистку внутренней поверхности нагрева от загрязнений.

Для спуска воды из межтрубного пространства и выпуска из него воздуха аппарат снабжен соответствующими штуцерами.

Рисунок 4.14 – Двухконтурная схема

Для очистки внутренней поверхности труб пучка от загрязнений необходимо снять верхнюю и нижнюю камеры. При этом обеспечивается возможность глушения (выемки) поврежденных труб, и их замены, подвальцовки или подварки соответствующих концов труб.

Теплообменник устанавливается в вертикальном положении на стальные опоры и закрепляется болтами.

В таблице 4.46 представлены основные характеристики водоводяного теплообменника ВВТ-420-30-25.

Таблица 4.46 – Характеристики ВВТ-420-30-25

Наименование показателей	Ед.изм.	Значение
Поверхность теплообмена	м2	420
Максимальное избыточное рабочее давлении в трубной системе	кгс/см2 (МПа)	30 (3)
Максимальное избыточное рабочее давлении в корпусе	кгс/см2 (МПа)	25 (2,5)
Температура греющей воды при номинальном режиме	°С	150
Температура греющей воды при максимальном режиме	°С	180
Максимальный расход сетевой воды	т/ч	2100
Максимальный расход греющей воды	т/ч	1540
Объем трубной системы	л	3236
Объем корпуса	л	6390
Масса теплообменника	кг	15595
Масса теплообменника полностью заполненного водой	кг	25221

Места размещения теплообменников на ПРК, компоновочные решения, схемы трубопроводов будут определены на последующих стадиях проектирования.

Предварительно на ПРК в качестве контурных насосов на каждом котле предполагается установка двух насосов типа CЭ-2500-60-11 производства ОАО «Сумский завод НАСОСЭНЕРГОМАШ» с расчетным расходом Q = 2500 м³/час, напором H = 60 м. вод. ст. Один из них резервный.

В таблице 4.47 представлены основные характеристики насосов.

Таблица 4.47 – Основные характеристики насоса типа СЭ-2500-60-11

Марка агрегата	Подача, м3/час	напор, м	частота вращения, об/мин	мощность, кВт	Габариты насоса, мм	Габариты агрегата, мм	Масса насоса, кг	Масса агрегата, кг
СЭ 2500-60-11-1	2500	60	1500	630	2130х2305х1585	3790х2305х2005	3875	6610

Заполнение внутренних контуров котлов и их подпитка в процессе работы будет производиться питательной водой, с питательного деаэратора через узлы подпитки котлов.

Обратная сетевая вода от потребителей поступает на ПРК в коллектор обратной сетевой воды. Нагрев сетевой воды на ПРК будет производиться в водо-водяных теплообменниках водогрейных котлов.

Сетевыми насосами вода подается по параллельной схеме на водо-водяные теплообменники водогрейных котлов. После нагрева горячая вода направляется потребителям

Выводы:

1. Внедрение двухконтурной схемы позволит сэкономить на годовых затратах на привод контурных насосов циркуляции и подпитки водогрейных котлов, а также затратах на подпитку контуров водогрейных котлов. Поскольку представляется, что ежегодные затраты на электроэнергию и подпиточную воду для греющего контура существенно меньше затрат на их капремонты при сохранении традиционной одноконтурной схемы.

2. Кроме того, внедрение двухконтурной схемы позволит существенно снизить затраты на капитальные ремонты водогрейных котлов, а также затраты на химическую очистку поверхностей нагрева.