Исследование модернизации котельной АО «Бухараэнергомарказ»

Введение. В настоящее время из-за постоянного увеличения потребления энергии и конкуренции в развитых странах постепенно возникла необходимость в использовании энергоэффективного оборудования с низким энергопотреблением. Исследования [1-5,710,12-14], актуальных вопросов в теплоэнергетике показывают, что, большинство эксплуатируемых крупных объектов генерации тепловой энергии городов (промышленные котельные ) имеет солидный возраст, их работоспособность и ресурс в значительной степени понижены. Желание снизить риски для потребителей обусловлены экономическими мотивами. Для промышленных предприятий это связанно с недопоставкой пара и горячей воды. Основываясь на экономическую целесообразность и опираясь на инвестиционные возможности все больше предприятий готовы рассматривать варианты малой энергетики собственной генерации [3, 4, 9, 13, 14]. Современные технологические разработки проникают в том числе и в быт, создавая комфортные условия проживания. При уменьшении потребления тепловой энергии для бытовых нужд, возрастает потребность в холоде для кондиционирования помещений, что требует повышения выработку электрической энергии. В настоящее время, в целях повышения эффективности, надежности теплоснабжения, а также качества отопления и горячего водоснабжения, определены основные направления для развития и модернизации системы теплоснабжения г. Бухара. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 117 Машиностроение и энергетика Проводятся работы по внедрению современных экономичных и энергосберегающих технологий (установка котлов и модернизация котельной «Бухараэнергомарказ» («БЭМ»)), эффективному и рациональному использованию сырьевых и финансовых ресурсов, повышение эффективности теплоснабжающей организации ОАО «Бухараэнергомарказ» и качества предоставляемых коммунальных услуг потребителям по теплоснабжению. В промышленной котельной АО «Бухороэнергомарказ» установлено: — 7 паровых котлов типа ГМ-50/14 тепловой мощностью 35 Гкал/час каждый; — 1 водогрейный котел типа КВГМ-50. На балансе БЭМ находится 25 960 м тепловых сетей (в том числе 816 м подземных и 25144 м надземных). Анализ тепловой нагрузки и существующей тепловой схемы БЭМ. К тепловым сетям АО «БЭМ» подключено 248 зданий, в том числе 215 жилых зданий. Таблица с количеством зданий и их нагрузок представлены в таблице 1 ниже. Таблица 1. Анализ тепловой нагрузки исследуемого ОАО БЭМ. Потребители Кол-во зданий ОВ ГВС Итого Жилые дома 198 22,29 57,92 80,21 Другие 33 6,71 3,79 10,50 Итого 231 29,00 61,71 90,71 В зоне действия котельной БЭМ расположено 248 зданий с общей тепловой нагрузкой 80,79 Гкал/час. Подключенные объекты по категориям и тепловые нагрузки представлены ниже в таблице 2. Таблица 1. Сводные данные по нагрузкам ОВ и ГВС потребителей БЭМ Наименование Кол-во (шт.) ОВ (Гкал/час) ГВС (Гкал/час) Итого Жилые дома 215 47,2 23,445 70,645 Учебные и дошкольные 26 7,5725 0,981 8,5535 Лечебные учреждения 3 0,76 0,1882 0,9482 Прочие потребители 4 0,5334 0,106 0,6394 Всего 248 56,0659 24,7202 80,7861 Как отмечено в [1, 3, 4, 6] расчеты по потреблению тепла, основаны на реальных зданиях с наилучшими оценками для значений U, которые показывают, что 81 Вт/ м2 будет более точным показателем. Метод расчета спроса на ГВС в Западной Европе полностью отличается от метода, принятого в Узбекистане, но требования к теплу довольно близки друг к другу. Тепловая схема котельной БЭМ представлена ниже на рис. 1. По экс-плуатируемой в настоящее время традиционной схеме вода из обратной линии тепловых сетей поступает к сетевым насосам. Туда же подводится вода от подпиточных насосов, компенсирующая расход на горячую воду и утечки воды в тепловых сетях. Для подготовки подпиточной воды насосами сырой воды из водоканала исходная вода подается в химводоочистку и далее к подпиточным насосам или в баки аккумуляторы. Работа насосов не автоматизирована. Сетевые насосы через водогрейные котлы и (или) пароводяные подогреватели сетевой воды, где подогревается сетевая вода до необходимой температуры, подают в прямую сеть. Греющим потоком для подогревателей сетевой воды служит пар, вырабатываемый в паровых котлах. Регулирование подачи насосов (за исключением питательных электронасосов типа CRN-45-13-2, двигатели которых с частотным регулирование)) производится задвижками, установленными на напорных участках трубопроводов, а при наличии обводной линии (байпаса) перепуском части воды из напорного трубопровода во всасывающий трубопровод. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 118 Машинасозлик ва энергетика Рис.1. Тепловая схема котельной БЭМ Энергосбережение в котельных. Экономия сжигаемого топлива - основная задача обслуживающего персонала. Поэтому обычно в котельных ведётся журнал со снятием показаний ряда КИП, ежесуточно должны меняться диаграммы регистрирующих приборов, запись показаний приборов производят через 30 минут, а со счётчиков, указывающих расход пара, воды, топлива, - через каждый час. Данную информационную базу необходимо систематически анализировать, составлять эксплуатационный тепловой баланс котлоагрегатов. Обычно регистрируются для паровых котлов, работающих на газе, следующие параметры: -время; -пар: -давление, -температура, -расход; -вода: температура до экономайзера, температура после экономайзера, расход воды (если нет, расход пара). - газ: давление в подающем газопроводе, температура, давление перед горелками, расход; - воздух: давление после вентилятора, давление перед горелками, температура перед вентилятором - продукты горения: температура за котлом, температура после экономайзера, разряжение в топке, разряжение за котлом, разряжение перед дымососом, содержание О2. Пользуясь суточной ведомостью работы оборудования, можно обработать показатели работы за неделю и месяц. При любой неисправности или отклонении режима работы от “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 119 Машиностроение и энергетика нормируемого показатели изменяются. Например, понижение давления пара после пароперегревателя по сравнению с давлением в барабане свидетельствует о заносе его внутренней поверхности солями. Повышение экономичности работы котельной установки может осуществляться двумя путями: малой модернизацией и большой. За счёт малой механизации и повышения культуры эксплуатации можно получить 10-15% экономии топлива. Малая механизация малозатратна, осуществляется как правило в короткий срок собственными силами предприятия. К таким мероприятиям относятся: − систематические наладочные режимные испытания; − снижения до предела неполноты сгорания при минимальном избытке воздуха в точке; − систематический надзор за плотностью газовоздушного тракта, или снижения сопротивлений; − слежение за качеством изоляций горячих поверхностей; − внедрение регулируемого электропривода для экономичного регулирования производительности тягодутьевых машин и насосов; − автоматизация процессов горения, температуры горячего пара и т.д. На основании испытаний составляется тепловой баланс работы котла (ниже приведен пример). Результаты сравнительного технико-экономического анализа. Паровой котёл типа ГМ-50/14 тепловой мощностью 35 Гкал/час предназначен для выработки перегретого пара температурой 250 °С, давлением 1,4 МПа. Технические характеристики Номинальная паропроизводительность, т/ч - 50 Абсолютное давление перегретого пара, МПа - 1,4 Номинальная температура перегретого пара, °С - 250 Расчетная температура питательной воды, °С - 104 Расчетный КПД котла (на газе), не менее, % - 94 Расчетный КПД котла (на мазуте или дизтопливе), не менее, % - 92 Выбросы оксидов азота (на газе), при α=1,4, мг/нм³ - Менее 125 Выбросы оксидов азота (на мазуте или дизтопливе), при α=1,4, мг/нм³ - 350 Температура дымовых газов (на газе), не более, °С - 130 Температура дымовых газов (на мазуте или дизтопливе), не более, °С - 140 Потери тепла продуктами сгорания, % - 5 Диапазон изменения производительности, % - 30-100 Диапазон поддержания номинальной температуры пара, % - 50-100 Габариты блока котла, мм - 8500 х 5500 х 14050 Масса блока котла, кг - 110000 Масса наиболее тяжелого узла при ремонте (масса барабана), кг - 9500 Температура воздуха на горение *, °С - 30 Данные лабораторного химического анализа отложений на внутренних поверхностях водогрейных котлов свидетельствуют о значительном заносе поверхностей нагрева с содержанием кальция и фосфатов при использовании фосфонатных ингибиторов накипеобразования типа «ИОМС», а также значительные карбонатные отложения при использовании в качестве подпиточной – катионированной воды. В последнем случае это возможно при попадании в сетевую воду исходной воды (при присосах или подаче необработанной воды в аварийных режимах). Для котельной при существующем качестве исходной воды в качестве обработки подпиточной воды проектом рассмотрен вариант применения «Эктоскейл-450» для температур до 210 градусов. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 120 Машинасозлик ва энергетика К капитальной модернизации относится полная замена котельной установки с более лучшими технико-экономическими показателями. Предлагаемый котлоагрегат - LAVART Основные преимущества предлагаемой технологии: Мощность котла. В отношении мощности котельной установки существуют различные методы оценки реальной пиковой мощности и, соответственно, то, что является необходимой запасной способностью. В Финляндии, основываясь на 50-летнем опыте, эмпирическое правило заключается в том, что максимальный спрос будет составлять ЦТ + 10% ГВС [9]. Причины прагматичны: спрос на ГВС сильно колеблется, и учитываются одновременные факторы. При использовании современного ИТП загрузка ГВС является первым приоритетом и более низким приоритетом является теплоснабжение. Краткосрочный дефицит предложения во время утренних / вечерних пиков не оказывает заметного влияния на температуру в помещении, особенно когда также большая внутренняя нагрузка (люди, освещение и т. д.). Кроме того, потери тепла в сети незначительны в относительном смысле. В Узбекистане метод расчета основывается на цифрах: 100% ЦТ + 100% ГВС + 1020% тепловых потерь. Таблица 3. Мощность котла. Исследуемая зона БЭМ Мощность котла Гкал/час МВт Нагрузка ОВ 29,01 33,73 Нагрузка ГВС (100% = ФИН) 61,71 71,77 Нагрузка ГВС (в среднем 15%) 9,26 10,77 Потери в сетях 5,76 6,7 Спрос (100%) 96,48 112,2 Спрос на тепло (100+среднее) = необходимая нагрузка сети 44,02 51,20 Существующие котлы 175,0 203,53 Новый котел типа LAVART 34,39 40 Реконструируемый котел 2 35,0 40,71 Реконструируемый котел 3 35,0 40,71 Резерв мощности 235,37 273,74 2 Предлагается установка водогрейного котла мощностью 40 МВт. Предлагается к установке современный котлоагрегат. Использование газоплотных панелей в качестве поверхностей нагрева позволяет применять в конструкции котлоагрегата современные легкие теплоизоляционные материалы. Обшивка котлоагрегатов выполнена легкосъемной для быстрого доступа к поверхностям нагрева для проведения обследования или ремонта. Преимуществами котлоагрегата являются: − Низкая металлоемкость, простота монтажа, эксплуатации и ремонта. − Малая масса котлоагрегата позволяет сократить расходы на монтаж котлоагрегата и на изготовление фундамента. − Поставка котлоагрегатов в повышенной заводской готовности (на единой раме, в обшивке и изоляции) также позволяет сократить расходы на монтаж. Высокая производительность. КПД достигает 95%; Экономичность: небольшой расход топлива позволяет существенно экономить на газе; - Надежность и высокое качество сборки: конструкция котлов LAVART рассчитана на 20 лет эксплуатации и более, и идеально справляется с высокими нагрузками, а также тяжелыми условиями эксплуатации; − Универсальность: котельное оборудование работает на всех видах топлива; − Высокий сервис и экономичность в обслуживании и эксплуатации; “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 121 Машиностроение и энергетика − Быстрые сроки окупаемости котельных с установленными промышленными котлами LAVART; − Богатая базовая комплектация и широкие возможности оснащения, − Возможность автоматизации и удаленной диспетчеризации. Задав температуру носителя и интервал включения горелки, можно оставить котел на долгое время. − Он будет работать сам - стабильно и автономно. − Автоматизированное горелочное устройство обеспечивает стабильную работу с сохранением оптимального соотношения топливо/воздух в диапазоне нагрузок от 10% (растопочный режим) до 100% и соответствует всем современным требованиям норм безопасной, экономичной и безаварийной эксплуатации объекта. Конструкцией горелки обеспечивается малый уровень вредных выбросов. − Котел работает на природном газе при постоянном расходе воды через котлоагрегат, с возможностью регулирования нагрузки в пределах 30-100%, и устанавливается в котельных оборудованных системой водоподготовки. − Высокая производительность. КПД достигает 95%; − Экономичность: малый расход топлива позволяет существенно экономить на газе; − Надежность и высокое качество сборки: конструкция котлов LAVART рассчитана на 20 лет эксплуатации и более, и идеально справляется с высокими нагрузками, а также тяжелыми условиями эксплуатации; − Универсальность: котельное оборудование работает на всех видах топлива; − Богатая базовая комплектация и широкие возможности оснащения, возможность автоматизации и удаленной диспетчеризации. Задав температуру носителя и интервал включения горелки, можно оставить котел на долгое время. Он будет работать сам - стабильно и автономно. Изменение нагрузки контролируется по изменению температуры воды на выходе из котлоагрегата. Водогрейный котлоагрегат комплектуются двумя низкотоксичными вихревыми газомазутными горелками типа ГМВАТ2-25, а также соплами вторичного дутья, установленными по тангенциальной схеме. Топочно-горелочное устройство обеспечивает стабильную работу с сохранением оптимального соотношения топливо/воздух в диапазоне нагрузок от 10% (растопочный режим) до 100% и соответствует всем современным требованиям норм безопасной, экономичной, экологичной и безаварийной эксплуатации объекта. Ниже на рис.3. приведена экспериментальная кривая изменения температуры кипения воды в зависимости от давления котлоагрегата. Рис.3. Изменение температуры кипения воды в зависимости от давления. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 122 Машинасозлик ва энергетика Таблица 4. Технические характеристики и параметры оборудования Модель котла LAVART 19 SW–160/13–50 Расчетные виды топлива и их теплота сгорания, МДж/кг (ккал/кг) Природный газ; 33,913 (8100) Дизельное; 42,62 (10180) Растопочное топливо и его теплота сгорания, МДж/кг (ккал/кг) Природный газ; 33,913 (8100) Дизельное; 42,62 (10180) Расход топлива Природный газ – 2230,3 м3/ч Дизельное топливо – 1812,6 кг/ч Рабочее давление, МПа (кгс/см2) 1,3 (13.0) Пробное давление, МПа (кгс/см2) 1,625 (16,25) Расчетное давление, МПа (кгс/см2) 1,3 (13.0) Минимально допустимое давление при номинальной температуре, МПа (кгс/см2) 1,3 (13.0) Минимальная температура теплоносителя на входе, °С 60 Максимальная температура теплоносителя на выходе из котла, °С 160 Расчетная температура перегретой жидкости, °С 160 Номинальная разность температур между подающим и обратным трубопроводом, °С Номинальная теплопроизводительность котла/экономайзера, кВт 19000/1000 Минимальная теплопроизводительность котла/экономайзера, кВт 5700/300 Максимальная теплопроизводительность котла/экономайзера, кВт 19000/1000 Минимально допустимый расход теплоносителя, м3/ч 98,04 Максимально допустимый расход жидкости, м3/ч 326,8 Гидравлическое сопротивление при номинальной производительности котла/экономайзера, МПа (кгс/см2), не более 0,03 (0,3) / 0,005(0,05) Поверхность нагрева котла/экономайзера, м2 594,2/141,4 Номинальный расход теплоносителя через котел и экономайзер (∆Т=50С), м3/ч 362,0 Водяной объем котла/экономайзера, м3 41,91 / 0,744 Аэродинамическое сопротивление газового тракта котла/экономайзера для максимальной мощности, Па 2198 / 376 Номинальная температура теплоносителя на входе в экономайзер, °С 70 Номинальная температура теплоносителя на выходе из экономайзера, °С 73,5 Номинальная температура уходящих дымовых газов до экономайзера, °С 200 Номинальная темп-ра уходящих дымовых газов после экономайзера, °С 115 КПД котла без экономайзера/с экономайзером при работе на газе, % 92 / 95,2 Табл. 5. Показатели качества котловой воды Прозрачность по шрифту, см, не менее 30 Карбонатная жесткость мкг-экв/кг, не более 700 Содержание растворенного кислорода, мкг/кг, не более 50 Содержание соединений железа (в пересчете на Fe), мкг/кг, не более 500 Значение рН при 25 °C 7–11 Свободная углекислота, мг/кг Отсутствует Содержание нефтепродуктов, мг/кг, не более 1 “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 123 Машиностроение и энергетика “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 124 Машинасозлик ва энергетика 11. S.T. Latipov, G.N. Aslanova. Calculation of reliability indicators of power supply systems of consumers. Scopus, Conference Paper. (2019) E3S Web of Conferences, 139, article № 01037. 12. Jalilov R., Latipov S., Choriyev A. Development of energy characteristics of electric drives of technological equipment and normalization of electric consumption of fat-and-oil enterprise. Scopus, Conference Paper. (RSES 2020) E3S Web of Conferences, 216, article № 01141. 13. Rashid Jalilov, Saidmurod Latipov, Qodir Aslonov, Alisher Choriyev and Charieva Maxbuba. To the question of the development of servers of real-time management systems of electrical engineering complexes on the basis of modern automation systems. // Scopus, Conference Paper. (2021) CEUR Workshop Proceedings, 2843, “ITIDMS” 2021. 14. Rashid Jalilov, Umar Kamalov, Anvar Akhmedov. Prospects for the combined production of electric power, heat and cold - the current direction in the energy under the conditions of digital transformation. Scopus, Conference Paper. (2023) CEUR Workshop Proceedings, 2843, « ITIDMS 2023 https://aip.scitation.-org/toc/apc/2552/1 Published Online: 05 January 2023 15. Жалилов Р.Б., Камалов У.У. Перспективы комбинированного производства электроэнергии, тепла и холода – актуальное направление в энергетике в условиях цифровой трансформации. Фан ва технологиялар тараққиёти». Илмий-техникавий журнал, Бухоро, Бух МТИ, 2021 . № 6, 138-146 б. UO‘K 621.791.92 YEYILISHBARDOSH QOPLAMA QOPLASH JARAYONINING TERMODINAMIK KО‘RSATKICHLARINI HISOBLASH Berdiyev D.M., Abdullayev B.K., Abdullayev A.X., Kuziyev G.Sh Islom Karimov nomidagi Toshkent davlat texnika universiteti. Annotatsiya. Gaz alangasida detallar yuzasiga yeyilishga bardoshli qoplamalar qoplash uchun ishlab chiqarishda keng qo‘llaniladigan PG-C27 markali (Sormayt) kukun qoplama mahsulotini gaz alanganing turli haroratli va alanganing yonishidan kelib chiqqan reaksion gaz moddalar tarkibidan kelib chiqqan holda qoplama mahsulotining tarkibidagi metallarning termodinamik ko‘rsatkichlari hisoblab chiqildi. Tayanch iboralar: qoplama, atsetilen, kislorod, parsial bosim, xrom, qovushqoqlik, gaz doimiysi. РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССА НАНЕСЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ Бердиев Д.М., Абдуллаев Б.К., Абдуллаев А.Х., Кузиев Г.Ш. Ташкентский государственный технический университет им. И. Каримова. Аннотация. Рассчитаны термодинамические показатели каждого из металлов в изделии порошкового покрытия ПГ-С27 (Сормайт) при различных температурах и составе химически активных газов, образующихся в результате сгорания газового пламени, широко используемого в производстве износсостойких материалов, стойкие покрытия на поверхности деталей в газовом пламени. Ключевые слова: покрытие, ацетилен, кислород, парциальное давление, хром, вязкость, газовая постоянная. CALCULATION OF THERMODYNAMIC INDICATORS OF THE PROCESS OF APPLYING WEAR-RESISTANT COATINGS Berdiev D.M., Abdullaev B.K., Abdullaev A.X., Kuziyev G.Sh. Tashkent state technical university named after Islam Karimov. Abstract. The thermodynamic indicators of each of the metals in the PG-C27 (Sormite) powder coating product were calculated at different temperatures and the composition of the reactive gases resulting from the combustion of the gas flame, which is widely used in the production of corrosion-resistant coatings on the surface of details in a gas flame. Key words: coating, acetylene, oxygen, partial pressure, chromium, viscosity, gas constant. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 125