Перевод дизельной котельной на электричество

Современный энергетический котлоагрегат большой мощности представляет собой очень большое и сложное сооружение.
Котел оснащается системами автоматизации, обеспечивающими надежность и безопасность его работы, рациональное использование топлива, поддержание требуемой производительности и параметров пара, повышение производительности труда персонала и улучшение условий его работы, защиту окружающей среды от вредных выбросов.
Все рабочие процессы такого агрегата полностью механизированы и в основном автоматизированы. Агрегат обслуживается много многочисленными вспомогательными механизмами, приводимыми в движение десятками электродвигателей, причем мощность некоторых из них достигает тысяч киловатт.

...

Введение 1
Глава 1. Описание объекта реконструкции. 7
1.1 Описание имеющейся котельной 7
1.2 Описание дизельной котельной поста ЭЦ ст. Каннельярви 9
1.3 Основные технические решения и оборудование котельной 10
Исходные данные 10
Глава 2. Реконструкция котельной с переводом с дизельного топлива на электрокотлы 17
2.1 Описание котельной и установка оборудования 25
2.2 Подбор оборудования 25
2.3 Насосное оборудование 33
Глава 3. Источник теплоснабжения 36
3.1 Расчет отпуска тепловой энергии 36
3.2 Расчет температурного графика тепловой нагрузки 36
3.3 Расчет тепловой схемы котельной 37
3.4 Описание тепловой схемы 40
3.5 Подключение цепей питания 220В 42
3.6 Управление котельной 43
3.6.1 Структура меню контроллера 43
3.7 Работа котельной 45
3.8 Принцип регулирования 48
Глава 4. Экономическая часть проекта 50
4.1 Расчет производственной программы 50
4.2 Определение годовых эксплуатационных затрат по котельной 51
4.2.1 Общие положения 51
4.3 Определение затрат на производство тепловой энергии 52
4.3.1 Затраты на материалы 52
4.3.2 Затраты на топливо 55
4.3.3 Затраты на электроэнергию 56
4.3.4 Затраты на воду 58
4.3.5 Амортизационные отчисления 59
4.3.6 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (РСЭО) 61
4.3.7 Затраты на оплаты труда 62
4.3.8 Отчисления на социальные нужды 65
4.3.9 Прочие затраты 66
4.4 Расчет себестоимости 1 Гкал. 67
4.5 Составление годовой сметы затрат на производство тепловой энергии 67
4.6 Расчет величины чистой прибыли 67
4.6.1 Прибыль от продаж 67
4.6.2 Чистая прибыль 68
4.7 Оценка экономической эффективности инвестиций в проект 68
Заключение 70
Список используемой литературы 71

Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ
«Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
Основные понятия, используемые в настоящем Федеральном законе
В настоящем Федеральном законе используются следующие основные понятия:
1) энергетический ресурс - носитель энергии, энергия которого используется или может быть использована при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, а также вид энергии (атомная, тепловая, электрическая, электромагнитная энергия или другой вид энергии);
2) вторичный энергетический ресурс - энергетический ресурс, полученный в виде отходов производства и потребления или побочных продуктов в результате осуществления технологического процесса или использования оборудования, функциональное назначение которого не связано с производством соответствующего вида энергетического ресурса;

При более кратковременном обрыве котел подключается ступенчато на полную мощность. После вышеупомянутых рабочих стадий, связанных с пуском котла, следите за работой установки и убедитесь в плотности соединений и правильной работе предохранительного клапана. Если токовые трансформаторы не используются, мощность подключается ступенчато в течении примерно 45 с до максимального значения в зависимости от потребности в тепле. Инструкция по эксплуатации и обслуживанию. Работа котла полностью автоматизирована, так что его обслуживание и поддержание в рабочем состоянии просты. Каждому пользователю все-таки стоит тщательно ознакомиться с эксплуатационными приборами котла напр., термостатом, ограничителем температуры, термометрами и эксплуатационными переключателями. Открытие панелей и внутренних частей котла может осуществлять только квалифицированный электрик. Предохранительные клапаны отопительной установки следует проверять по меньшей мере 4 раза в год так, чтобы их тяги были подвижными и препятствовали заклиниванию. Удаляемое количество воды не должно быть большим, напр., один литр на одно испытание. За давлением воды в установке надо следить, оно должно оставаться постоянным и изменяться только при изменении температуры. Величина изменения зависит от размера расширительного бака и объема воды. Если уменьшение объема воды в системе происходит постоянно, иными словами воду приходится добавлять постоянно, следует как можно быстрее обнаружить протечку и устранить ее. Постоянная подпитка водой способствует коррозии системы и котла. В холодное время года и в пики потребления тепла по причине размеров радиаторов и другого оборудования может потребоваться более горячая вода. В этом случае регулировочной головкой устанавливается новое значение. Макс. допустимая температура в центральном отоплении + 85 °C. Температура срабатывания ограничителя составляет + 105 °C - 10°С. Температуру воды в электрокотле следует поддерживать на как можно более низком уровне, напр., летом температура ГВС определяет низший уровень. При использовании котла в качестве бойлера обычно достаточно +55 – 60 °C. Низкий уровень температуры экономит электроэнергию. Действия при неисправностях в процессе эксплуатации.Во всех случаях неисправностей сначала всегда следует проверить, что речь не идет об обычном обрыве в подаче электроэнергии или выходе из строя главных предохранителей. Если это так, то после обрыва, длившегося более 3 минут, вынужденное запаздывание включения макс. мощности составляет 2 ч. Ограничитель температуры при срабатывании отключает поступающее к тэнам напряжение. Если сработал ограничитель температуры, дайте установке немного остынуть. Установка запустится в нормальном режиме нажатием кнопки квитирования. Если ограничитель снова сработает, речь может идти о поломке. Ограничитель можно заменять только на оригинальный. При выходе из строя регулировочной печатной платы котел все-таки можно эксплуатировать на пониженной мощности, при этом переключатель отопление/резервное отопление поворачивают в положение резервное отопление и отопление продолжается на пониженной мощности до ремонтных мероприятий. После ремонта переключатели устанавливаются в нормальное рабочее положение. Замену внутренних предохранителей и мероприятия по обслуживанию / ремонту электрокотла может осуществлять только квалифицированный уполномоченный электромонтажник. Осуществляйте всегда дренаж котла перед отсоединением тэнов. Замена электротэнов котла осуществляется спереди котла. Используйте всегда оригинальные или соответствующие запчасти. Проверяйте и затягивайте соединения труб котла после 100 ч эксплуатации и после этого по меньшей мере один раз в год. Устройство электрического котла с элементом нагреваПростейшая электронагревательная система состоит из теплообменника с теплоносителем (вода или антифриз), внутрь которого помещены нагревательные элементы (трубчатые электронагреватели – ТЭН).Рис.6. Схема устройства электрокотла.Спираль с высоким электрическим сопротивлением помещена в тонкостенную металлическую трубку и изолирована от нее путем заполнения всего пространства изоляционным материалом (окисью магния). Концы спирали прикреплены к выводам, которые запрессованы в фарфоровые изоляторы. Вся эта конструкция герметична относительно теплоносителя, а изоляторы герметично выведены вне нагревательного бака.Котлы небольшой мощности работают от однофазной сети 220 В. В котлах, мощность которых превышает 12 кВт, используют трехфазную электросеть 380 В и, следовательно, три нагревательных элемента. При питании от напряжения 220 В необходимо иметь трехжильный кабель (фаза, ноль и защитное заземление), при питании от трехфазной сети необходимо иметь пятижильный кабель (три фазы, рабочий ноль и заземление). Это простая схема котлов, использующих естественную циркуляцию теплоносителя. Для принудительной циркуляции предусматривают циркуляционный малошумящий насос.Рис.7 Схема работы электрокотлаПреимущества и недостатки электрического обогрева- экологическая безопасность (нет вредных отходов сгорания топлива);- бесшумность в работе;- несложные схемы для организации автоматического режима работы;- нет необходимости в дымоходах (при использовании конденсационного газового котла потребуется и водосток для удаления конденсата);- простота эксплуатации;- в сравнении с газовым котлом придется оформить существенно меньшее количество разрешающих документов. В большинстве случаев достаточно разрешения Энергонадзора.Насосное оборудованиеНа данной котельной ст. Каннельярви установлены насосы типа Kolmeks AT1040/2 (сдвоенный) (1-рабочий, 1-резервный)Насос Kolmeks удобен, практичен, эффективен и прост в применении. Кроме того, следует добавить, что он имеет высокий уровень производительности, что также немаловажно для этого вида оборудования. Широкая сфера применения — одна из основных отличительных характеристик насоса марки Kolmeks. Его используют в сфере водоснабжения, отопления и кондиционирования для оснащения самых разных жилых, общественных и промышленных объектов. Нельзя не отметить экономичность, функциональность, низкий уровень шума и стабильность работы этих насосов, которые созданы по собственным разработкам квалифицированных специалистов компании Kolmeks с применением инновационных технологий. Надежность, прочность, долговечность и износостойкость таких насосов обеспечивается использованием при их изготовлении качественных материалов (бронзы, чугуна, кислостойкой стали).Компания-производитель этого оборудования находится на рынке уже более 60 лет, за это время значительно пополнив ассортимент своей продукции.Центробежные линейные и с торцевым расположением всасывающего патрубка, сдвоенные линейные, с резьбовыми соединениями труб и так далее, обеспечивая каждому покупателю возможность подобрать оборудование, в полной мере соответствующее его требованиям и запросам. При этом каждая модель насоса Колмекс имеет различную мощность и специфику использования.Любую модель насосного оборудования производства фирмы Kolmeks можно найти в каталоге компании «Теплообмен-Сервис», которая предлагает свой товар по доступным покупателю ценам. Любые вопросы относительно приобретения насосов Kolmeks можно задать нашим менеджерам, связавшись с ними любым удобным для вас способом. Рис. 8 Насос Kolmeks AT1040/2Преимущества продукции Kolmeks:1. Малошумные в работе 2. Экономичное энергопотребление 3. Электродвигатели , сальниковые уплотнения и подшипники спроектированы специально для насосов. 4. Насос Kolmeks хорошо выдерживает тяжёлые условия рабочей среды 5. Не требуют удлинителя вала=нет лишней вибрации 6. Вал насоса изготовлен из кислотостойкой стали 7. Шаровые подшипники не требуют смазки 8. Легкое обслуживание , монтаж и замена 9. Гарантия 2 года 10. Первые насосы Колмекс поставленные в Россию работают уже 30 летГлава 3. Источник теплоснабженияРасчет отпуска тепловой энергииТепловая мощность теплопотребителей на отопление зависит от температуры наружного воздуха tн:– внутренняя расчетная температура воздуха в здании, 0С;– расчетная наружная температура, 0С;1. Максимальный (зимний) режим tН= -26 °C;Отпуск тепловой энергии котельной Таблица 5 РасчетныйрежимОтопление,МВтГВС,МВтОбщая нагрузка,МВТМаксимально-зимний(tн=-250С)13,913,9597,59Летний-1,41,4Расчет температурного графика тепловой нагрузкиТемпература прямой сетевой воды на выходе из котельной, 0С:– текущая температура наружного воздуха, 0С;– расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления, 0С;– температура прямой и обратной сетевой воды при расчетной температуре наружного воздуха, 0С;Температура обратной сетевой воды после системы отопления, 0С:Результаты расчетов сведены в таблицу 7.Температура воды в тепловой сети (Это называется температурный график котельной)Таблица 7 Температуранаружного воздухатемпература прямой сетевой воды, 0Стемпература прямой сетевой воды, 0С+825,8825,33059,4159,81-561,361,6-1068,468,8-1572,172,16-2078,178,6-2581,990,4Расчет тепловой схемы котельнойПри расчетной температуре наружного воздуха =-25 0С:Расчетный расход сетевой воды:Расход подпиточной воды:Расход сырой воды, кг/c:Тепловая мощность котельной:Qk=Gk+4.19(τ11-τ2 1)– расход воды через водогрейные котлы;Расчетный расход сетевой воды:При расчетной температуре tн=+120СРасход подпиточной воды:Расход сырой воды, кг/c:Тепловая мощность котельной:Qk=Gk+4.19(τ11-τ21)– расход воды через водогрейные котлы;Расход воды через теплообменник ГВСG2, t21G2, t2G1, t1G1, t11Рис.9 Теплообменник ГВС– расход воды на ГВС;– температура греющей воды до и после теплообменника;– температура воды на ГВС до и после теплообменника;Расход воды через теплообменники системы отопленияGОС, tВЫХGОС1,t21GПС, t11GПС, tПОТРРис. 10 Теплообменник системы отопления.Описание тепловой схемыРасчёт тепловой схемы котельной позволяет определить суммарную теплопроизводительность котельной, которая складывается из отпуска тепла внешним потребителям с учётом потерь тепла по трассе и расхода на собственные нужды, и получить данные для выбора основного и вспомогательного оборудования.При соизмеримых технологических и сантехнических нагрузках котельные оборудуются паровыми и водогрейными котлами и обеспечивают паром технологических потребителей предприятия и сторонних потребителей, а нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения удовлетворяются теплом перегретой воды.Рис. 11 Тепловая схема Подключение цепей питания 220ВДля защиты выходных каскадов от короткого замыкания необходимо применять токоограничивающие резисторы сопротивлением 3 Ом, мощностью не менее 20 Ватт. Пример включения контроллера и подачи питания на его выходные каскады приведен на рис.12.Рис. 12. Включение котроллераГабаритные размеры шкафа КИП и А AGAVA 6432 для котлов типа КВГМ изображены на рис.13. Рис. 14. Шкаф КИПУправление котельнойСтруктура меню контроллера В программе контроллера реализовано четыре меню: • Меню конфигурация; • Меню проверки внешних цепей; • Меню настройки положения заслонок; • Меню оператора, Которые различаются по содержанию и способу попадания и выхода из них. Меню конфигурации Меню конфигурации позволяет настроить контроллер на объект и осуществить: 1) Выбор вида топлива; 2) Выбор вида горелки; 3) Выбор параметров розжига; 4) Выбор датчиков пламени горелки и запальника; 5) Выбор типа уровнемерной колонки (для парового котла); 6) Выбор способов регулирования мощности; 7) Выбор способов управления исполнительным механизмом подачи воздуха; 8) Выбор способов управления исполнительным механизмом шибера дымохода; 9) Выбор исполнительных устройств и способов управления ими; 10) Выбор датчиков защиты и регулирования и настройка полярности входных сигналов КСУМ на соответствие применяемым датчикам; 11) Выбор типа датчиков температуры воды, наружного воздуха, температуры дымовых газов для регулирования и защиты; 12) Выбор температурных уставок и зоны нечувствительности для регулирования мощности, предельной температуры воды и предельной температуры дымовых газов для аварийного отключения котла. 13) Настройку длительности фаз в процессах: -вентиляции; -розжига; -работы;14) Настройку скорости работы исполнительных механизмов и задержки аварийного отключения котла для отдельных элементов системы. Меню проверки внешних цепей. Меню проверки внешних цепей позволяет проверить: 1) Целостность цепей исполнительных механизмов, подключенных к прибору; 2) Работоспособность исполнительных механизмов, подключенных к прибору путем кратковременной подачи на них питающего напряжения; 3) Правильность направления вращения исполнительных механизмов, применяемых в данном проекте; 4) Правильность монтажа датчиков защиты и регулирования, с одновременной проверкой их исправности. Имеется возможность визуально проконтролировать состояние цепей (замкнуто, разомкнуто) датчиков защиты и регулирования. При необходимости проверки или настройки удаленного датчика, дублировать замкнутое состояние контакта звонком громкого боя. Меню настройки положения заслонок. Меню настройки положения заслонок позволяет: 1) Вручную, по показаниям датчиков, отрегулировать положения заслонок на одно из состояний «Закрыто», «Малое горение», «Большое горение», 2) Настроить концевые выключатели МЭО; 3) В автоматическом режиме проверить правильность вновь найденного положения концевых выключателей МЭО на одно из трех состояний; 4) Для удобства проведения режимной наладки имеется возможность длительного (вплоть до срабатывания аварийной защиты) нахождения исполнительных механизмов в одном из трех фиксированных положений («Закрыто», «Малое горение», «Большое горение») или в любом промежуточном положении. Меню оператора. Меню оператора позволяет произвести: 1) Просмотр и корректировку температурных параметров, а именно температурных уставок и зоны нечувствительности для регулирования мощности, предельной температуры воды и предельной температуры дымовых газов для аварийного отключения котла. 2) Проверку работы датчиков защиты; 3) Продувку уровнемерной колонки; 4) Управление начальным уровнем воды. Работа котельнойВключение питания производится при помощи тумблера «Сеть», расположенного в правой верхней части лицевой панели прибора. Пауза между отключением и последующим включением прибора должна быть не менее 30 секунд. При включении выполняется программа самоконтроля, которая проверяет: • контрольную сумму энергонезависимой памяти программ; • контрольную сумму энергонезависимой памяти данных; • работу жидкокристаллического дисплея; • состояния датчиков. После проведения самоконтроля происходит установка заслонок в начальное положение и начинается циклический опрос датчиков. На дисплее появляется сообщение «ГОТОВ», а светодиод с надписью «Программа» начинает мигать с интервалом 2с. В случае ошибки появится сообщение о несовпадении одной или нескольких контрольных сумм или сообщение о выходе контролируемых параметров за допустимые пределы. При дальнейшей работе прибора на индикатор выводятся текущие технологические сообщения. В случае возникновения аварийной ситуации на табло выводятся аварийные сообщения, характер подсветки которых носит прерывистый характер.Автоматический розжиг котла. Запуск программы автоматического розжига котла производится нажатием кнопки «СТАРТ» при наличии на дисплее сообщения «ГОТОВ». При этом заслонки исполнительных механизмов устанавливаются в закрытое положение, производится включение дымососа, затем включение вентилятора, после чего заслонки переводятся в открытое положение. Для продолжения работы программы розжига необходимо повторно нажать кнопку «СТАРТ». При этом заслонки устанавливаются в закрытое положение, производится контроль герметичности газовой арматуры, розжиг и стабилизация запальника и розжиг основной горелки. Аварийное отключение. При возникновении аварийной ситуации или выходе контролируемого параметра за допустимые пределы всегда выполняются следующие действия: • Силовые выходы, управляющие клапанами подачи топлива (кроме клапана свечи безопасности), размыкаются или остаются в разомкнутом состоянии; клапан свечи переводится в открытое состояние; • Выходы, управляющие работой трансформатора электрозапальника, размыкаются или остаются в разомкнутом состоянии; • Выходы, управляющие аварийным звуковым сигналом (Звонок), – замыкаются или остаются замкнутыми; • Выходы, управляющие аварийным световым сигналом (Авария), – замыкаются или остаются замкнутыми; • Включается или остается включенным дистанционный сигнал аварии – «Авария –2»; • Заслонки исполнительных механизмов устанавливаются или остаются в положение, соответствующее режиму вентиляции; •Характер текущих рабочих сообщений – непрерывный. Характер подсветки аварийного сообщения – прерывистый.Аварийные сообщения. Аварийные сообщения появляются на экране дисплея в ситуации, приводящей к останову котлоагрегата; характер подсветки аварийных сообщений в отличие от технологических - прерывистый.Отказ автоматики. При отказе прибора происходит размыкание всех выходных ключей кроме звонка громкого боя и транспаранта «Авария», на лицевой панели прибора загораются все три светодиода, информация на дисплее не регламентируется (возможно, наличие сообщения «Отказ автоматики»), клавиатура прибора заблокирована. В этом случае оператор должен отключить питание прибора на время не менее 30 секунд. Если отказ прибора носит обратимый характер, то после включения работоспособность прибора восстановится. Работа с меню оператора. Просмотр и корректировка температурных параметров осуществляется из меню оператора и возможна в любом режиме кроме розжига.Проверка работы датчиков. Проверку работы датчиков можно проводить, как на работающем, так и неработающем котле. Для этого необходимо войти в меню оператора, то есть нажать кнопку «Ввод» при наличии на табло одного из сообщений: •Готов; •Прогрев; •Работа. •Перемещаясь по меню, при помощи кнопок «↑» или «↓» выбрать заголовок. Проверка работы датчиков и нажать кнопку «ВВОД»; •Двигаясь по пунктам меню при помощи кнопок «↑» или «↓», выбрать проверяемый датчик; •Произвести действия, изменяющие состояние выходных контактов (или электронного ключа), датчика на противоположное. Если исправны датчик и линия связи, зазвенит звонок громкого боя; •Вернуть датчик в исходное состояние – звонок выключится; •Выбрать из меню очередной датчик и повторить действия, изложенные в этом пункте. Проверка работы аварийной сигнализации. Во всех режимах работы прибора, возможен контроль работы аварийной световой и звуковой сигнализации. Для проверки работы аварийной звуковой сигнализации нужно нажать кнопку с символом колокольчика и при исправной работе на время нажатия кнопки включится звонок громкого боя. Для проверки аварийной световой сигнализации нужно нажать копку с символом звездочки. Принцип регулированиятел датчик контролер Позиционное управление мощностью котла может производиться двумя способами: 1. По выбранной оператором температурной уставке и дельте без учета температуры наружного воздуха; 2. По температурному графику. определена зависимость уставки регулирования от температуры наружного воздуха. Оператор настраивает значение температуры наружного воздуха и величину уставки в точках перегиба «1» и «2» графика. При изменении температуры наружного воздуха в интервале между точками «1» и «2», уставка меняется по линейному закону. При понижении температуры наружного воздуха ниже указанной в точке «1» уставка сохраняет значение, выбранное для точки «1». При увеличении температуры наружного воздуха выше указанной в точке «2» уставка сохраняет значение, выбранное для точки «2».Рис. 16. ГрафикТемпературный график работы котельной и теплосети в зависимости от температуры наружного воздухаРис.17 Температурный графикГлава 4. Экономическая часть проекта Расчет производственной программыЗадачей технико-экономических расчетов является изучение оптимальных решений, которые могут соответствовать различным условиям в зависимости от формулировки задачи расчета.