Экономические расчеты химических очисток

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ХИМИЧЕСКИХ ОЧИСТОК ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОЮЩИХ РАСТВОРОВ

Химические очистки теплоэнергетического оборудования, и в частности, котлов и теплообменников являются необходимым эксплуатационным мероприятием, т.к. удаляют с внутренней поверхности труб отложения и накипь, образующиеся в процессе эксплуатации. Для барабанных и прямоточных котлов надежность их эксплуатации зависит от толщины и характера образующихся отложений, определяющих температуру стенки труб в наиболее теплонапряженных участках. Определяется предельно допустимая внутренняя загрязненность топочных экранов и межпромывочный период, зависящая от давления, тепловых нагрузок и топлива.

Своевременное и качественное проведение химических очисток позволяет предотвратить разрывы труб от перегрева и сэкономить топливо за счет увеличения теплопередачи. В соответствии с различными источниками тепловые расчеты дают значения перерасхода топлива и снижения теплопередачи.

Изменение структуры топливного баланса в сторону значительного увеличения доли газа и жидкого топлива определило экономическую целесообразность обеспечения пиковой части сезонной тепловой нагрузки с помощью дешевых и простых в эксплуатации водогрейных котлов на газовом и жидком топливе. Опыт эксплуатации газо-мазутных и пылеугольных водогрейных котлов показал, что в них наблюдается интенсивное накипеобразование и пережог труб. По мере образования внутренних отложений наблюдается рост температурных разверток, гидравлического сопротивления котла, снижение давления воды на выходе, что в свою очередь приводит к усилению накипеобразования. Растут масштабы теплопотребления, в частности к 2000 году планировалось иметь в стране 5,2 млрд. Гкал, что потребует расхода условного топлива 1 млрд. тонн. В системах централизованного теплоснабжения минимальная единичная мощность источника достигает 20-30 Гкал/ч, мощность пиковых резервных котельных и ТЭЦ в крупных системах от 300 до 500 Гкал/ч.

В последние годы в связи с падением производства, увеличением стоимости топлива и электроэнергии и усилением внимания в жилищно-коммунальных службах к вопросам экологической безопасности проблемы экономии топлива и электроэнергии становятся чрезвычайно актуальными.

Особенно остро стоят эти вопросы в таких крупных городах, как Москва, Санкт-Петербург и больших областных центрах.

Огромное количество промышленных и отопительных котельных в городах и поселках в ближнем и дальнем Подмосковье и других областях страны с паровыми и водогрейными котлами небольшой производительности и среднего и низкого давления делает эту задачу перспективной и важной, т.к. эксплуатация оборудования на этих предприятиях не может сравниваться с эксплуатацией на тепловых электростанциях, а перевод этой собственности к частным владельцам должен сопровождаться более грамотным и экономичным обслуживанием.

В соответствии с методическими указаниями, утвержденными ранее в системе Минэнерго, химические очистки водогрейных котлов и паровых котлов низкого и среднего давления должны проводиться при достижении загрязненности внутренней поверхности труб в наиболее теплонапряженной части 500 г/м2 для газо-мазутных котлов (при температуре греющего газа более 1200 °С) и 800 г/м2 для пылеугольных котлов (при температуре греющего газа менее 1200 °С).

Для водогрейных котлов, имеющих менее теплонапряженные поверхности нагрева, эксплуатационная химическая очистка предназначена для удаления загрязнений и рекомендуется при удельной загрязненности труб котла 1000 г/м2 и более или при увеличении гидравлического сопротивления котла в 1.5 раза по сравнению с сопротивлением чистого котла.

В котельных с водогрейными котлами общей производительности (тепловой) более 10 Гкал/ч или с числом котлов более двух должна предусматриваться стационарная установка для химических очисток, что позволяет в дальнейших расчетах экономичности использования реагентов не учитывать ее стоимость.

Дальнейшая централизация теплоснабжения в нашей стране и связанное с ней возрастание мощности источников теплоты предъявляют повышенные требования к надежности и экономичности работы водогрейных котлов и сетевых теплообменников. При эксплуатации этого оборудования образуются внутренние отложения, которые не только вызывают коррозионные и термические разрушения труб, но главным образом уменьшают коэффициент теплопередачи и увеличивают расход топлива для поддержания нормальной производительности оборудования. При росте отложений увеличивается также гидравлическое сопротивление в системе и возрастает расход электроэнергии на перекачивание жидкости (за счет увеличения расхода электроэнергии при включении дополнительных насосов).

Из-за различия производительности оборудования, сжигаемого топлива, количества и характера образующихся отложений невозможно провести единый расчет экономической эффективности химической очистки. При проведении такого расчета невозможно обойтись без усреднений, принятия допущений и тепломеханических испытаний котла или измерений изменения температурного перепада для теплообменника (конденсатора) на конкретном объекте (электростанции).

В некоторых работах приводятся теоретические расчеты и номограммы для отдельного оборудования, позволяющие уловить порядок значений экономии топлива и электроэнергии и рассчитать экономический эффект очистки по формуле:

Э -П- Н, где
Э — экономическая эффективность, руб.;
П -потери, обусловленные снижением производительности оборудования, руб.;
Н — затраты, связанные с проведением очистки данным способом (моющим
реагентом), руб.

Формулы, по которым рассчитываются потери сложны и содержаться в прилагаемых источниках и ссылках.

Нами в обобщенном виде проведены расчеты этих величин для наиболее часто встречающегося оборудования в котельных средней производительности — котла ПТВМ-50, а также для наиболее современного и мощного оборудования — водогрейного котла КВГМ-180-100 и сетевого теплообменника ПСВ-500-3-11. Для этих же котлов и теплообменника рассчитана стоимость очистки предлагаемым «АСАНА ТМ» реагентом «РемСкал 30спец», который может обеспечить эффективную очистку данного оборудования от часто встречаемых загрязнений и отложений (железоокисных) в количестве от 1 до 2 мм толщиной.

При расчетах были приняты следующие допущения: очистка проводится до чистой поверхности и котел работает без перерасхода топлива после очистки в течение 4000 часов. Для расчетов по данным «Мосэнерго» приняты: стоимость 1 квт — 257 руб., 1 тонны условного топлива — 153000 руб. Из номограмм и табличных данных выбрано также, что при средних отложениях экономия топлива после их удаления составит 2.8% (при 1 мм) и 4.5% (при 2 мм). Потери тепловой производительности при этом могут достигать для котла 1.5% и более. При увеличении гидравлического сопротивления в котле и теплообменнике необходимость в увеличении расхода воды для повышения теплопередачи (перерасход электроэнергии) принята условно равной 30% от мощности циркуляционных насосов в течение также одного отопительного сезона (4000 часов).

Основные характеристики теплосилового и теплообменного оборудования и результаты расчета экономической эффективности проведения очистки для него растворами «РемСкал 30спец» приведены в таблице №2. Полученные значения ориентировочные, рассчитаны по выбранным показателям и стоимости единиц условного топлива и электроэнергии на сегодняшний момент. Несмотря на приближенность выполненных расчетов соотношение величин можно получить для любого оборудования и эффективность химической очистки очевидна. В среднем экономический эффект для водогрейных котлов и теплообменника составляет от 200 до 1000 млн. рублей, а расходы (затраты) на очистку составляют от 5 до 20% от этого эффекта.

Таким образом, в целях экономии топлива (мазута и газа), снижения расхода электроэнергии на перекачку воды и, главным образом, для улучшения экологического состояния в крупных городах необходимо своевременно и качественно проводить очистку оборудования ТЭЦ, ЦРС и мелких котельных предприятий. В приведенном расчете эффективности не было возможности учесть экологические аспекты использования реагента.

 Таблица 1. Зависимость перерасхода
топлива от толщины накипи

Толщина накипи
в мм

0.3-0.4 1 2 3 4 5 6 7

Среднее значение
перерасхода топлива
в %

до 1 2.8 4.5 5.5 6.7 7.8 8.5 9.8

 

 Таблица 2  Показатели, размерность Тип оборудования
№ п.п. водогрейные котлы сетевой теплообменник
КВГМ-180-100 ПТВМ-50 ПСВ-500-3-23
1 Номинальная 210 58.15 61.06
теплопроизводительность,
МВт (Гкал/ч)
-180 -50 (52.5)
2 Рабочее давление,
Мпа (м. вод. ст.)
02.апр 02.май 02.апр
-25 -25 -24
3 Расход воды, т/ч 4420 1200 1500
4 Гидравлическое
сопротивление,
150 (1.5) 250 (2.5)
кПа (КГС/см2) 250 (2.5) 300 (3.5) 55 (0.55)
5 Расход топлива,
кг/ч, мазут
22300 6340
Данные центробежных
(перекачивающих,
сетевых) насосов
6 Подача, м3/ч 5000 1250 2500
7 Напор, Гпа (м.
вод. ст.)
0.7 (70) 1.4 (140) 0.6 (60)
1.6 (160)
8 Мощность двигателя,
кВт
1250 630 500
Расчетные величины
1 Перерасход топлива,
т
2497 / 4014 710 / 1142 326 х
2 Потери за счет
перерасхода топлива,
тыс. руб.
382041 / 614142 108630 / 174726 49878 х
3 Перерасход электроэнергии,
МВт
1500 756 600
4 Потери на перерасходе
(дополнительный
расход) электроэнергии,
тыс. руб.
385500 194292 194200
5 Суммарные потери
за счет перерасхода
топлива и электроэнергии,
тыс. руб.
767541 / 999642 302922 / 369018 204078
6 Стоимость очистки
оборудования с использованием
“РемСкал 30”, тыс.
руб.
115000 57500 10000
7 Экономический эффект
от проведения очистки,
тыс. руб.
625541 / 884642 245422 / 311518 194078
Примечание: В числителе 2.8%
экономии топлива
при толщине отложений
1 мм, в знаменателе
- 4.5% при толщине
2 мм.х — при очистке
сетевого подогревателя
1.5% экономии тепла