Опис виконуваних і виконаних проектів відділу ПТТ

  1. Удосконалення топкових камер жаротрубних опалювальних котлів

Мета роботи: інтенсифікація топкового теплообміну, а також аналіз впливу чисельних режимних і конструктивних параметрів на теплообмін в топкових камерах.

Характеристика роботи

В процесі виконання роботи:

– розроблені методи чисельного вирішення рівняння перенесення енергії при випромінюванні в симетричних об’ємах;

– створені експериментальні стенди для «лабораторних досліджень інтенсифікації теплообмінних процесів в топкових камерах жаротрубних опалювальних котлів» та для «лабораторних вогневих досліджень технічних рішень з модернізації топкових камер»;

 

2-4 2-5

Рисунок 1. Зовнішній вигляд лабораторних стендів.

– вивчений вплив тепловиділення в об’ємі факелу на променисто-конвективний теплообмін в топкових камерах;

– вивчений процес організації вигорання палива в об’ємі факелу, який значно впливає на розподіл поверхневої густини результуючих променистих потоків вздовж вторинного випромінювача;

– вивчений вплив ефективної ступені чорноти топки Еэф на локальні та сумарні результуючі теплові потоки на поверхню нагріву;

– встановлено, що селективність випромінювання продуктів згоряння істотно впливає на характеристики локального і сумарного теплообміну в топкових камерах;

– визначена концентрація оксидів азоту залежно від кратності рециркуляції продуктів згоряння;

– розроблена методика розрахунку вторинних випромінювачів для жаротрубних водогрійних котлів;

– розроблена конструкторська документація для впровадження у виробництво вторинних випромінювачів для водогрійних котлів типу ВК-21, ВК-22 і ВК-32.

  1. Розробка і впровадження у виробництво вторинних випромінювачів для топкових камер жаротрубних опалювальних котлів

Одним з можливих і реальних шляхів збільшення коефіцієнту використання палива в котлах є інтенсифікація теплообміну і, відповідно, тепловіддачі в топкових камерах. Співробітниками відділу розроблена технологія інтенсифікації шляхом встановлення вторинних випромінювачів, які призначені для підвищення ефективності спалювання палива і зниження утворення токсичних викидів в атмосферу, що призводить до економії природного газу і зниження оксидів азоту в два рази, СО – більш ніж у п’ять разів.

 

2-6 2-7 2-8

Рисунок 2. Зовнішній вигляд вторинних випромінювачів

  1. Утилізатори теплоти вихідних газів на основі труб з неповним поперечним оребренням для котлів ПТВМ–30М (40 МВт), КВГ–6,5МВт і КВГ–4,65МВт

Мета роботи: розробка конструкторської та проектної документації, методики розрахунків та промислове впровадження утилізаторів теплоти вихідних газів на основі труб з неповним поперечним оребренням для котлів ПТВМ–30М (40 МВт), КВГ–6,5МВт и КВГ–4,65МВт.

Характеристика роботи: утилізатор використовує частину тепла вихідних газів при спалюванні палива в топковій камері котла на нагрівання мережевої води, за рахунок чого підвищується коефіцієнт корисної дії котлоагрегату. Утилізатор дозволяє знизити собівартість виробництва теплової енергії, зменшити шкідливий вплив газів, які викидаються у довкілля, і підвищити коефіцієнт використання палива. Розроблені утилізатори теплоти, які виготовлені з пласкоовальних труб з неповним поперечним оребренням, забезпечують в 1,3-1,5 менший аеродинамічний опір у порівнянні з утилізаторами теплоти, виготовленими з труб круглого перетину, які мають поперечне спіральне оребрення.

 

2-9 2-10 2-11 2-12

Рисунок 3. Зовнішній вигляд утилізатору теплоти вихідних газів.

  1. Водогрійний газовий котел тепловою потужністю 1,25 МВт з утилізатором теплоти вихідних газів

Мета роботи: розробка, створення та введення в експлуатацію газових котлів марки КВМУ-1,25Гн.

Характеристика роботи: котел КВМУ-1,25Гн призначений для опалення та гарячого водопостачання житлових, виробничих та адміністративних споруд в замкнутих системах теплозабезпечення. Модульна конструкція котлоагрегату дозволяє використовувати кожний модуль окремо або створювати з них теплогенеруючу конструкцію при модернізації діючих та при будівництві нових котелень. Універсальна конструкція топкової камери дозволяє забезпечувати роботу котла з пальниками різної конструкції, які працюють на природному газі, дизельному паливі, відходах виробництва та біопаливі. Крім виробництва теплової енергії при роботі котла виробляється електрична енергія, якої достатньо для електроживлення двигунів циркуляційних насосів та блоку автоматики котла за рахунок використання термоелектричних генераторів.

 

2-13

Рисунок 4. Зовнішній вигляд вид котла КВМУ-1,25 Гн.

Котел КВМУ-1,25Гн впроваджений та експлуатується на КП «Харківські теплові мережі» в м. Харків з ККД до 98%. Одержано до 40% економії природного газу в порівнянні з працюючими на котельнях котлами старої конструкції.

 

5. Котел твердопаливний водогрійний уніфікований КВУ-0,5Т

Призначення: для опалювання та гарячого водопостачання житлових, виробничих та адміністративних споруд у замкнених системах теплопостачання.

Переваги: спалювання різних видів твердого біологічного палива;  застосування пальників за різними принципами дії;  термін окупності до 18 місяців; підтримка максимально можливого ККД (не менш 90 %); конструкція дозволяє швидко замінювати основні елементи котла в процесі експлуатації.

Ефективність: заміна використання природного газу на  тверде паливо; зменшення рівня викидів NОx  до 300 мг/м³ та викидів СО до 50 мг/м³. Патент України: № 95495

 

 

6. Дослідження теплопередачі при русі двофазних потоків в трубах конденсаторів повітряного охолоджування

Мета роботи: підвищення ефективності роботи горизонтально-трубних конденсаторів, в яких процес конденсації пари відбувається всередині труби, шляхом науково обґрунтованого вибору оптимального діапазону робочих параметрів двофазного потоку при конденсації в горизонтальній трубі.

Характеристика роботи: при проведенні роботи вирішені завдання:

– рішення зворотної задачі теплопродуктивності стаціонарного процесу теплопередачі для забезпечення реалізації методу товстостінної труби і на основі його – визначення локальних коефіцієнтів по периметру тонкостінної труби;

– проведено експериментальні дослідження процесу тепловіддачі при конденсації пари всередині гладкої горизонтальної труби для стратифікаційного, стратифікаційно-хвильового і кільцевого режимів течій двофазного паро-конденсаційного потоку;

– в результаті аналізу результатів досліджень відкориговані відомі узагальнені залежності для розрахунку середньої тепловіддачі при конденсації.

 

7. Пальники двохстадійного спалювання крупнофракційного біопалива

Мета роботи: створення ефективних топок, що дозволяють спалювати широкий спектр відходів, біомаси та неякісного вугілля.

Характеристика роботи:

Горіння палива при спалюванні в затисненому шарі відбувається при високій тепловій напрузі та високому градієнті швидкості окиснювача. Виніс дрібнодисперсних частинок із затисненого шару та горючі гази мають температуру самозапалювання. Ось чому високоефективним процесом спалювання майже усіх видів твердого палива є двостадійний процес, який складається з прискореного основного процесу горіння палива в затисненому шарі та процесу вигорання газової фази, а також викиду дрібних частинок палива та коксу в режимі самозапалювання у потоці.

 

2-14

Рисунок 5. Загальний вигляд пальника затисненого шару

Проведені нами дослідження показали, що процес горіння в затисненому шарі протікає при температурі більш ніж 1000 К, що призводить до недопалу летучих фракцій та коксового залишку. За затисненим шаром відбувається інтенсивне горіння газової фази, що забезпечує повне згоряння палива до 99%. Керування процесом горіння виконується частотним регулюванням двигуна дуттьового вентилятора. Пальники затисненого шару для спалювання крупнофракційного твердого палива можуть мати пласкопаралельну або осесиметричну схему руху компонентів.

 

8. Опалювально-варильна піч «РЕКОРД» довготривалого горіння

Мета роботи: створення печі «РЕКОРД» з універсальним споживанням палива та довготривалим його згорянням (до 6 годин при одній закладці палива). Піч «РЕКОРД» може працювати на будь-якому виді твердого фракційного палива, а саме: дрова, буре вугілля, кусковий торф, тріска, пресована солома, паливні брикети і пелети, а також зерно злакових культур.

Характеристика роботи:

Для ефективного обігріву наметів, заглиблених фортифікаційних споруд, тимчасових та дачних будівель, виробничих та гаражних приміщень об’ємом до 220 м3 в розроблено, лабораторно досліджено, апробовано та освоєно виробництво багатофункціональної опалювально-варильної печі «РЕКОРД».

Такого ефекту вдалося досягнути з використанням нових оригінальних розробок відділу по зміні технології і кінетики спалювання фракційного твердого біологічного палива шляхом використання двох і більше зон піролізу.

 

2-15 2-15

Рисунок 6. Зовнішній вигляд опалювально-варильної печі «РЕКОРД»

Додатково розроблена та апробована конструкція водяного та повітряного теплообмінників з термоелектричними модулями для отримання електричної енергії за рахунок різниці температур, що дозволяє забезпечити освітлення приміщення та виконувати зарядку акумуляторів мобільних телефонів, рацій та іншого обладнання.

Виріб відповідає вимогам ДСТУ 3075-95 (ГОСТ 9817-95) «Апарати побутові, які працюють на твердому паливі. Загальні технічні умови» та НАПБ А.01.001-2004 «Правила пожежної безпеки в Україні».

9. Теплова мережа з коаксіально розташованими трубопроводами

Призначення:  для транспортування теплоносія від джерела теплової енергії до споживача трубопроводами нової конструкції розподільчих та магістральних теплових мереж

Переваги: відсутність втрат теплової енергії у навколишнє середовище з подавального трубопроводу; забезпечується запобігання від механічних та температурних деформацій і виведення з ладу подавального трубопроводу.

Ефективність: зменшуються витрати палива на  підігрів теплоносія у котельній; забезпечуються якісні показники теплоносія при подаванні до споживача; зменшуються матеріальні витрати при підземному прокладанні траси теплової мережі.  Патент України:  № 105366

Рис. 7. Характер розподілу температури теплоносія по довжині труби в залежності від  діаметру трубопроводу

10. Нова потужна програма автоматичного оброблення даних та новий автоматичний електронний концентратор вимірів

У 2017 році на платформі програмного комплексу LabVIEW створено алгоритм та прикладну комп’ютерну програму одночасного вимірювання аналогових сигналів від датчиків тиску та температури:

  • Розроблено експериментальні інструменти для короткотривалих та довготривалих досліджень з вимірювання теплових ефектів високотемпературної сорбції/десорбції водню в кристалічну решітку твердого тіла.
  • Проведено збір, обробка та аналіз експериментальних результатів.
  • Висунуто гіпотезу та теоретичну модель щодо «природи» теплоти та можливості здійснення екзотермічних реакцій в досліджуваних системах «нікель-водень».
  • Проведено пошук та розробку математичних моделей процесів переносу в макро-, мікро- та нанодисперсних середовищах в залежності від розмірності фракцій, густини засипки (координаційного числа укладки часток порошку) та газонаповнювача.
  • Розпочата розробка конструкцій паливних елементів та реакторів на базі систем «водень – метал».
  • При перетворенні електричної енергії в теплову вперше отримано коефіцієнт перетворення 1,4.

Рис.8. Автоматичний електронний концентратор вимірів та експериментальний стенд для вивчення теплових ефектів високотемпературної сорбції/десорбції водню в кристалічну решітку твердого тіла

 

 

11. Модель теплового акумулятора з фазовим переходом

Спроектована, випробувана і оцінена система зберігання прихованої теплової енергії (LHTES) з використанням великого трубчатого теплообмінника (TTHX) зі спіральними поперечними ребрами, що включають матеріал з фазовою зміною (PCM).

Проведено експериментальні дослідження. Визначено ефективність застосування теплового акумулятора. Розроблені рекомендації по застосуванню теплового акумулятора, розроблено методику проведення досліджень, обробка отриманих результатів.

 

 

 

12. «Дослідницькі послуги по проведенню енергетичної експертизи ТЕС (визначення ефективності спалювання природного газу, якості теплопостачання та інше); інструментальний контроль технологічних параметрів роботи котлів та теплотехнічного обладнання (температурні режими, рівність покриття навантажень, теплоекологічніх параметрів роботи, режимів роботи, коефіцієнт використання палива) на об’єктах Новороздільська та Новояворівська ТЕЦ за 2013-2015 роки.»

 

Мета роботи:

  • виконання енергетичної експертизи з енергозбереження, документальний аналіз існуючого стану систем теплофікації, виконання розрахунків перевитрат паливно-енергетичних ресурсів, визначення фактичних теплових втрат і витрат палива та теплоти при генерації, транспортуванні та розподілі теплової енергії, оцінка енергоефективності системи енергозбереження в процесі експлуатації систем і розробка заходів по технічному переозброєнню, узагальнення отриманої інформації, виявлення причин невідповідності фактичних і нормативних значень відповідних показників функціонування системи теплопостачання, розробка пропозицій, спрямованих на зниження енергетичних витрат.

 

Характеристика роботи:

  • визначені: – режими роботи ТЕЦ, навантаження котлів, система паливопостачання та водопостачання; – фактична калорійна здатність основного палива та її відповідність проектному; – придатність спалювання природного газу встановленим котельним обладнання; основні техніко-економічні показники роботи обладнання в динаміці роботи.
  • проаналізовані: – реконструкції обладнання в процесі експлуатації; – технічні звіти режимно-налагоджувальних випробувань: – особливості та баланси теплової схеми в частині: – відпустку тепла зовнішнім споживачам і на власні потреби; – наявності перетоків теплоносіїв між окремими агрегатами і групами обладнання.
  • проведено: – аналіз обліку витраченого палива за 2013-2015 р.; – аналіз способу здійснення обліку палива, використовуваного на господарські та інші потреби, а також що відпускається стороннім споживачам; – аналіз витрат палива на випробування обладнання при введенні його в експлуатацію після монтажу і під час проведення середніх та капітальних ремонтів; – аналіз витрат теплової енергії в мережах через ізоляцію трубопроводів, а також втрату з теплоносієм при витоках, аваріях, зливах, несанкціонованому водорозборі; – розрахунки фактичних втрат теплової енергії та перевитрат ПЕР при генерації, транспортуванні та розподілі теплової енергії; – оцінка енергоефективності системи енергозбереження в процесі експлуатації систем; – складені теплові баланси; – розраховані реальні ККД ТЕЦ та умовного палива на виробництво теплової енергії в 2013-2015 р.
  • визначені: – причини непланових пусків котлів, зіставлення фактичних витрат палива, тепла та електроенергії на пуски з їх нормативними значеннями; – причини нераціонального (неефективного) використання паливно-енергетичних ресурсів і джерела енергетичних втрат (перевитрат) та зниження ефективності роботи.
  • запропоновано: – результати оцінки втрат ПЕР використати з метою визначення пріоритетних напрямків енергозберігаючих заходів, що пропонуються до впровадження та забезпечення економічного механізму енергозбереження: – пропозиції, спрямовані на зниження енергетичних витрат.

 

Економічний ефект:

  • З урахуванням отриманих рекомендацій ТЕЦ переглянути питомі витрати палива на відпуск теплоенергії та понад нормативні втрати в системі теплопостачання, проведена інвентаризація теплових мереж та підключених до них споживачів, скореговане постійний норматив втрат тепла в теплових мережах та першочергові плани підготовки системи опалювання до опалювального сезону 2017-2018 років, подальшої модернізації обладнання ТЕЦ та теплових мереж
  • Загальний економічний річний ефект від впровадження рекомендацій ВПТТ ІТТФ НАНУ складає близько 3200000,00 грн. з ПДВ на рік.

 

13. Техніко-економічне обґрунтування: «Доцільність та можливість переведення існуючих парових котлів ТС-35 та ДЕ-10/14ГМ з природного газу на біопаливо з метою збереження встановленої потужності Охтирської ТЕЦ по виробництву електричної та теплової енергії»

Мета роботи: вивчення існуючого стану ТЕЦ, розгляд та вирішення питань використання альтернативного палива на Охтирській ТЕЦ для замінити природного газу та мазуту в її паливно-енергетичному балансі.

Характеристика роботи:

Вивчення паливних властивостей біомаси як альтернативного палива показало доцільність та можливість переводу існуючих котлів типу ДЕ-10/14-250ГМ та типу ТС-35 Охтирської ТЕЦ з природного газу на біопаливо із збереженням встановленної потужності по виробництву електричної та теплової енергії.

Проведені необхідні теплові та аеродинамічні розрахунки, складені баланси. Визначена економічна доцільність переводу ТЕЦ на спалювання вердого біопалива. Обгрунтовані витрати палива, вибране основне та допоміжне обладнання. Розроблені схематичні та планові рішення. Запропонований оригінальний метод спалювання біопалива. Визначені потребі в земельних ділянках, що необхідні для вирощування енергетичної деревини.

Визначено, що перевід Охтирської ТЕЦ принесе значний економічний ефект за рахунок заміщення природного газу біомасою. При цьому термін окупності капіталовкладень при переводі котлів ТЕЦ на альтернативне тверде паливо становить один – два місяці.

14. Розробкапрограм оптимізації систем теплопостачання м. Жашків у Черкаській обл. та м. Могилів-Подільський у Вінницькій обл.

Мета роботи: на основі збору та аналізу вихідних даних розробка технічного, організаційного і економічного переозброєння систем теплопостачання міст, направленого на економію паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР) і скорочення їх вжитку. Це позитивно позначиться на зниженні собівартості продукції і фінансової стійкості підприємства в майбутні роки.

Характеристика роботи: проведений енергетичний аудит системи теплопостачання, на підставі одержаних даних переглянуті схеми теплопостачання, виконані гідравлічні та теплові розрахунки. Розроблені заходи з енергоефективності. Проведений вибір основного та допоміжного обладнання. Визначена вартість виконання робіт і терміни окупності запропонованих заходів. Надані рекомендації щодо впровадження та модернізації котельного обладнання, магістральних і розподільчих мереж. Розроблений комплекс швидкоокупних заходів, які має виконати споживач.

Впровадження модернізації гідравлічних схем котелень:

  • забезпечить значну економію споживання природного газу;
  • покращить експлуатаційні характеристики котельного обладнання;
  • збільшить строк служби котельного обладнання;
  • покращить якісні показники теплової енергії, що постачається споживачам.

Робота виконана – отримані акти впровадження. Економія палива склала близько 15% на 1 Гкал.

Розроблені рекомендації по застосуванню технічних, організаційних і економічних рішень, які необхідні для проведення оптимізації систем теплопостачання міст.

15. Проведення енергетичного обстеження теплових мереж ПАТ «ІнГЗК»

Мета роботи: визначення теплових втрат в діючих теплових мережах, розробка заходів щодо зниження витрат на транспортування, розподіл і використання теплової енергії ПАТ «ІнГЗК»

Характеристика роботи: визначені теплові втрати в діючих теплових мережах шляхом вимірювання температури і теплових потоків на теплових мережах підприємства.

При цьому:

  • розроблений тепловий баланс теплових мереж;
  • проаналізована існуюча система теплопостачання та температурно-кліматичні умови ПАТ “ІнГЗК”;
  • проведені дослідження стану трубопроводів підприємства;
  • розраховані нормативні теплові втрати;
  • проведені теплові випробування теплових мереж підприємства;
  • визначені фактичні теплові втрати на ділянках напряму «Проммайданчик».

Розроблено заходи щодо зниження витрат на транспортування, розподіл і використання теплової енергії ПАТ “ІнГЗК”.

При цьому:

  • проаналізовано можливість використання електрокотлів для індивідуального теплопостачання будівель ПАТ “ІнГЗК”;
  • розроблено кілька варіантів щодо переведення частини споживачів на автономне газове опалення;
  • проаналізовано доцільність встановлення автоматичних вузлів регулювання споживання теплової енергії;
  • розроблено кілька варіантів заміни застарілої ізоляції теплотрас;
  • розроблено підходи щодо реалізації системи комерційного і технічного обліку теплової енергії для ПАТ “ІнГЗК”.

16. Проведення еколого-теплотехнічних випробувань впливу присадки Шелвін на процес горіння і зниження токсичності продуктів згоряння в котлах, які працюють на вугіллі та пелітах

Мета роботи – дослідження впливу витратних каталізаторів на процеси спалювання деревного вугілля і деревних пеліт у водогрійних котлах малої потужності.

Характеристика роботи: проведено експериментальне дослідження визначення умов спалювання деревного вугілля і деревних пелет з присадкою Шелвін у експериментальному котлі та вивчено динаміку зміни теплових і екологічних характеристик котла.

 

2-20 2-21

Рисунок 9. Топковий пристрій з решіткою для спалювання твердого палива.

За допомогою газоаналізатора у вихідних газах проводився моніторинг зміни вмісту кисню, оксиду азоту, чадного газу і розрідження за котлом, аналітичним шляхом визначалося співвідношення паливо/повітря (?) і значення вуглекислого газу, ККД, втрати теплоти з газами, точка роси.

В результаті проведених досліджень визначено, що додавання до вугілля присадки Шелвін в концентрації 1,0 мл на 1,0 літр води підвищує ККД котла в середньому на 1,3%, а ККД топки – на 6%, знижується вміст СО у вихідних газах на 7 %, температура в топці підвищується, в середньому, на 12,5%.

Додавання до деревних пелет присадки Шелвін в концентрації 1,0 мл на 1,0 літр води підвищує ККД котла, в середньому, на 1%, а ККД топки – на 5,5%, знижується вміст СО у вихідних газах на 16%. Температура в топці підвищується в середньому на 39,3%.

返回顶部