Блочно-модульные автоматизированные котельные

РЕФЕРАТ

Блочно-модульные автоматизированные котельные

1. Что собой представляет БМК

БМК представляет собой технологический комплекс, состоящий из транспортабельного, блок-контейнерного здания максимальной заводской готовности; дымовой трубы и подводящих дымоходов; деталей и промежуточных элементов. В котельной предусмотрено автоматическое регулирование параметров (температур, давлений, уровней) систем, что полностью автоматизирует режимы функционирования котельной и обеспечивает соответствующие требования безопасности при её эксплуатации. Котельная поставляется в собранном виде и размещается в месте, согласно утвержденному проекту.

2. Состав блочно-модульной котельной БМК

блочная модульная котельная биотопливо

· Труба дымовая;

· усиленное, транспортабельное, теплоизолированное здание;

· котел водогрейный;

· горелка блочная;

· силовой щит;

· шкафы контроля и управления;

· запорная арматура;

· насосное оборудование;

· трубопроводы теплоносителя;

· внутрикотельный газопровод;

· система автоматизации и КИП;

· система пожарной, охранной и аварийной сигнализации.

· система проверки загазованности по СО и СН4;

· система вентиляции;

· система диспетчеризации.

Блочно-модульные котельные БМК оснащаются водогрейными модулями с блочными газовыми горелками.

Полностью автоматизированные водогрейные модули, с погружным нагревателем производительностью 200, 300, 500, 700 кВт, применяются для нагрева жидкостей, в том числе для отопления и горячего водоснабжения производственных и жилых помещений. За внешней простотой водогрейного модуля скрывается оптимальная схема теплообмена, что позволяет получить КПД 94%, не падающее в течении всего срока эксплуатации. Минимальное количество выбросов оксида азота достигается при помощи растянутого газового факела, обеспечивающего практически полное сгорание газа в топочной камере.

3. Автоматизация котельной

Общекотловая автоматика — которая должна в отсутствии людей управлять всей котельной, т. е.:

· автоматически производить ротацию (попеременную работу) котлов;

· при отключении котла его насос должен работать еще примерно 20мин.;

· автоматически производить ротацию (попеременную работу) насосов отопления, вентиляции, горячего водоснабжения (технологического процесса);

· в зависимости от нагрузки автоматически включать (отключать) дополнительный котел;

· автоматически поддерживать температуру теплоносителя на обратном трубопроводе котла (заданную заводом изготовителем котла);

· автоматически осуществлять подпитку системы при понижении давления теплоносителя;

· автоматически поддерживать температурный график теплоносителя в системе отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, технологического процесса.

Технологическая сигнализация — которая должна фиксировать все аварийные ситуации и выдавать световую и звуковую сигнализацию. В технологическую сигнализацию входят сигналы:

· утечка газа (Метан);

· появление угарного газа (СО);

· понижение либо повышение давления газа (выход за уставки);

· понижение либо повышение давления теплоносителя (выход за уставки);

· понижение, повышение (выход за уставки) либо пропадание фазы питающей сети;

· аварии котла N1-n;

· пожара;

· охраны;

При появлении на технологической сигнализации любого сигнала, кроме аварии котла N1-n и сигнала охраны — должно произойти экстренное отключение газового электромагнитного клапана.

Удаленная диспетчеризация — которая должна дублировать состояние технологической сигнализации в помещении дежурного и включать звуковую и световую сигнализацию.

4. Автоматизация гидравлической схемы

В настоящее время современные гидравлические схемы котельных делают с гидравлическим распределителем (см. рис.1). Это очень оригинальное решение, которое позволяет дешево и просто отделить котельную от нагрузок, т. е. котельная «живет своей жизнью», а нагрузки «живут своей жизнью». Это приводит к экономной и долговременной работе котельной и системы в целом.

Минимальная автоматизация данной гидравлической схемы напрашивается сама, т. е. для поддержания температуры теплоносителя на обратном трубопроводе котла достаточно установить электроконтактный датчик температуры (см рис 2), с уставкой в 55оС (задается производителем котла). Когда температура на обратном трубопроводе котла меньше 55оС датчик температуры Dt1 своими контактами блокирует (отключает) работу нагрузок и котельная работает сама на себя. При повышении температуры на обратном трубопроводе котла выше 55оС датчик температуры Dt1 включает нагрузки котельной. Т. е. датчик Dt1 стремится поддерживать температуру теплоносителя на обратном трубопроводе котла не ниже 55оС.

Рис. 1

При данной автоматике, первоначально будет происходить затухающий процесс включения и отключения нагрузок до тех пор, пока котельная и нагрузки ее не войдут в свой температурный режим. Период и время затухающих температурных колебаний зависит от протяженности внешних тепловых сетей и от объема воды в системе нагрузок.

Рис. 2

Второй электроконтактный датчик температуры Dt2 на обратном трубопроводе котла, следует установить с уставкой 70 °C. Когда температура на обратном трубопроводе котла не более 70 °C датчик температуры Dt2 своими контактами включает в работу второй котел. Т. е., датчик температуры Dt2 с уставкой 70 °C, стремится поддерживать температурный график теплоносителя котельной в подающей линии (Т1) 90 °C, а в обратной линии (Т2) 70 °C. Что соответствует более стабильному и расчетному температурному графику работы котельной.

Рассмотрим одновременную работу обоих датчиков (Dt1, Dt2) температуры. При первоначальном включении котельной исходная температура теплоносителя равна +10°С, соответственно температура на обратном трубопроводе котельной меньше 55 и 70 °C, т. е. нагрузки котельной отключены и работают два котла сами на себя, через гидравлический распределитель. Когда температура на обратном трубопроводе поднимется до 55 °C, начнется периодическое включение и отключение нагрузок котельной. По завершении затухающего процесса температура на обратном трубопроводе котельной достигнет температуры 70 °C, что приведет к отключению второго котла. Повторное включение 2 котла, зависит от теплоотдачи нагрузок (больше теплоотдача — чаще включается второй котел).

Для полнофункциональной автоматизированной котельной так же следует предусмотреть:

· автоматическую ротацию (попеременную работу) котлов;

· автоматического включения второго котла, при понижении температуры на обратном трубопроводе котлов;

· задержку выключения котлового насоса после отключения котла;

· автоматическую ротацию (попеременную работу) насосов нагрузок;

· в летний период времени каждые 24 часа производить включение на 1−2 мин. незадействованных насосов нагрузок. (Рекомендации заводов изготовителей Wilo, Grundfos и др.).

· автоматическую подпитку системы при понижении давления теплоносителя;

Рис. 3

Более гибко это можно реализовать на простом, надежном и недорогом универсальном контроллере серии a, производства MITSUBISHI (см. рис. 3).

Рис. 4

Алгоритм работы котельной можно всегда легко изменить и подстроить под свои режимы при помощи ввода в контроллер новой программы, состоящей из функциональных блоков, либо простой коррекцией запрограммированной программы. Структурная схема блока управления котельной (это и есть сам контроллер AL-20MR-D) показана на рис. 4.

a Серия — это ряд контроллеров, разработанных как компактное, универсальное изделие для решения несложных задач управления, где необходимо гибко решать задачи по автоматизации. Любой модуль a Серии позволит Вам контролировать состояние датчиков и своевременно реагировать на изменение ситуации. Часы реального времени помогут Вам избежать неоправданных затрат на электроэнергию и отопление. Плюс полный отчет о состоянии контроллера можно видеть на жидкокристаллическом дисплее, который позволит полностью контролировать технологический процесс.

5. Автоматизированные котельные на биотопливе

Котельная на биотопливе предназначена для получения тепловой энергии путем сжигания биотоплива и передачи ее потребителю посредством нагретого теплоносителя с целью отопления жилых и производственных зданий, а также технологических помещений с температурой теплоносителя 95−115^оС. Комплекс котельной представляет логическуюсистему взаимосвязей обеспечения и доставки биотоплива к зданию самой котельной, хранения и подачи биотоплива, его сжигания и получения тепловой энергии.

Принципиальный состав оборудования:

· система приемки, складирования и подачи биотоплива (топливный приемник, загрузчик, топливный склад);

· система сжигания биотоплива с производством тепловой энергии (водогрейный биотопливный котел, или несколько котлов);

· система аспирации дымовых газов (золоуловители циклонного или кассетного типа с дымососом, дымоходы, боровные части, дымовые трубы);

· система золоудаления (устанавливается как опция на котлы на биотопливе с высоким процентом зольности);

· система контроля и управления (система автоматического регулирования дозирования подачи топлива и управления процессами оптимального горения и теплообмена в котле).

Основные модули:

1 — приемно-выгрузочный модуль для приемки биотоплива из самосвального автотранспорта и выгрузки на перегрузочный транспортер; 2 — накопительно-выгрузочный модуль для накопления необходимого объема топлива, обеспечивающего бесперебойную работу котельной с номинальной мощностью в течение 4−5 суток, и дозированной выгрузки биотоплива на транспортеры, подающие топливо в топку котлов; 3 — водогрейные котлы работающие на биотопливе, и обеспечивающие производство тепловой энергии в форме нагретой до 85−95оС воды; 4 — система контроля и автоматизированного управления, обеспечивающая текущий контроль и регулирование параметров котельной: разрежение в топочном объеме котла; надлежащее качество сжигания топлива; теплопроизводительность котлов.

Схема работы:

Доставка биотоплива к котельной осуществляется автотранспортом с использованием самосвальных прицепов, обеспечивающих как боковую так и заднюю выгрузку топлива в механизированный приемник. Механизированный приемник имеет защитную откидывающуюся крышку. Открытие крышки перед загрузкой топлива осуществляется механическим приводом. Загруженное в приемник топливо перемещается при помощи подвижных стокеров на наклонный скребковый транспортер, который поднимает топливо к оперативному бункеру-дозатору далее шнековым транспортером в котлы на биотопливе. Управление работой транспортеров и приемника производится с пульта управления в автоматическом режиме. Управление производительностью выгрузки подаваемого в котел биотоплива осуществляется изменением периода возвратно-поступательного движения стокерных толкателей задаваемого автоматической системой управления котла. Поддержание требуемой теплопроизводительности котла обеспечивается в автоматическом режиме системой управления по заданной температуре в прямой линии первого контура изменением производительности выгрузки топливного склада. В системе управления котельной предусмотрена защита от перегрузок оборудования и блокировка аварийных режимов работы при повышении предельных значений температуры в топке, температуры воды в прямой линии, при падении давления воды в системе ниже предельно допустимого значения.

Основное оборудование котельной (механизированный топливный склад, средства подачи топлива — скребковые и шнековые транспортеры, водогрейные котлы на биотопливе) располагается в быстровозводимом неутепленном здании ангарного типа. Дополнительное оборудование котельной (насосно-распределительные станции, средства контроля и автоматического управления, система водоподготовки, мембранные и расширительные баки, запорно-регулирующая арматура и прочие теплотехнические узлы и агрегаты) размещаются в отдельных отапливаемых помещениях операторской и машинном отделении. В качестве биотоплива используются возобновляемые энергетические ресурсы, такие как торф (кусковой и фрезерный), отходы лесопиления (кора, щепа, опилки). На птицеводческих хозяйствах в качестве топлива можно применять подстилочный материал. Фракция топлива ограничена размерами 50×35×10 мм. Котел на биотопливе способен использовать древесные отходы с высокой относительной влажностью без предварительной просушки. Влажность топлива может достигать 55%.

Котельные на биотопливе подразделяются на:

По назначению:

* отопительные — для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения; * отопительно-производственные — для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и для технологического теплоснабжения; * производственные — для технологического теплоснабжения.

По размещению:

* отдельно стоящие; * пристроенные к зданиям другого назначения; * встроенные в здания другого назначения; * крышные (только для газовых и жидкотопливных котельных).

Для производственных зданий промышленных предприятий допускается проектирование пристроенных, встроенных котельных. Для котельных, пристроенных к зданиям указанного назначения, общая производительность устанавливаемых котлов, единичная производительность каждого котла и параметры теплоносителя не нормируются. При этом котельные должны располагаться у стен, где расстояние от стены котельной до ближайшего проема по горизонтали должно быть не менее 2 м. Расстояние от перекрытия котельной до нулевой точки по вертикали не менее 8 м. Не допускается проектирование пристроенных котельных непосредственно примыкающих к жилым зданиям со стороны входных подъездов и участков стен с оконными проемами, где расстояние от внешней стены котельной до ближайшего окна жилого помещения по горизонтали менее 4 метров, а расстояние от перекрытия котельной до ближайшего окна по вертикали менее 8 метров. Общая тепловая мощность индивидуальной котельной не должна кратно превышать потребности в теплоте здания или сооружения, для теплоснабжения которого она предназначена.

Технологическая схема и компоновка оборудования котельной на биотопливе должны обеспечивать:

· оптимальную механизацию и автоматизацию технологических процессов, безопасное и удобное обслуживание оборудования;

· установку оборудования по очередям; наименьшую протяженность коммуникаций;

· оптимальные условия для механизации ремонтных работ;

· возможность въезда в котельную напольного транспорта (автопогрузчиков, электрокаров) для транспортирования узлов оборудования и трубопроводов при производстве как ремонтных, так и монтажных работ.

Земельные участки для строительства котельных на биотопливе выбираются в соответствии со схемой теплоснабжения, проектами планировки и застройки городов, поселков и сельских населенных пунктов, генеральными планами предприятий, схемами генеральных планов групп предприятий с общими объектами (промышленных узлов). Размеры земельных участков котельных на биотопливе, располагаемых в районах жилой застройки, следует принимать в соответствии со строительными нормами и правилами по планировке и застройке городов, поселков и сельских населенных пунктов. При проектировании генерального плана котельной следует предусматривать возможность размещения укрупнительно-сборочных площадок, складских, а также временных сооружений, необходимых на период производства строительно-монтажных работ. Ограждение котельных следует проектировать в соответствии с Указаниями по проектированию ограждений площадок и участков предприятий, зданий и сооружений. При проектировании зданий и сооружений котельных следует руководствоваться строительными нормами и правилами по проектированию производственных зданий, административных и бытовых зданий, сооружений промышленных предприятий. Размеры пролетов зданий и сооружений котельных следует принимать кратными 6 м. Шаг колонн следует принимать 6 м. При специальном обосновании шаг колонн допускается принимать 12 м. Здания котельных необходимо проектировать с пролетами одного направления. Компоновочные решения с пролетами разных направлений допускаются в условиях стесненной площадки строительства при проектировании реконструкции котельных. Объемно-планировочные и конструктивные решения зданий и сооружений котельных могут допускать возможность их расширения. Для обеспечения возможности крупноблочного монтажа оборудования в стенах и перекрытиях зданий котельных должны предусматриваться монтажные проемы, согласно рекомендациям монтажных организаций. Такие проемы, как правило, следует предусматривать в торцевой стене со стороны расширения котельной. Встроенные котельные на биотопливе должны отделяться от смежных помещений противопожарными стенами 2 типа или противопожарными перегородками 1 типа и противопожарными перекрытиями 3 типа. Пристроенные котельные должны отделяться от основного здания противопожарной стеной 2 типа. При этом стена здания, к которой пристраивается котельная, должна иметь предел огнестойкости не менее 0,75 ч, а перекрытие котельной должно выполняться из негорючих материалов. Выходы из встроенных и пристроенных котельных надлежит предусматривать непосредственно наружу. Оконные переплеты выше указанного уровня следует проектировать с одинарным остеклением. Площадь и размещение оконных проемов в наружных стенах следует определять из условия естественной освещенности, а также с учетом требований аэрации по обеспечению необходимой площади открывающихся проемов. Площадь оконных проемов должна быть минимальной. Коэффициент естественной освещенности при боковом освещении в зданиях и сооружениях котельных надлежит принимать равным 0,5, кроме машинного зала, помещений со щитами автоматики и ремонтных мастерских, для которых этот коэффициент принимается равным 1,5. Котлы на биотопливе серии КТУ мощностью от 300 до 1000 кВт могут устанавливаться без специального фундамента или на армированные монолитные бетонные плиты толщиной не менее 200 мм. Котел на биотопливе серии КТУ мощностью от 1500 до 2500 кВт устанавливаются на специальный фундамент, проект которого высылается фирмой производителем.

6. Преимущества блочно-модульных котельных БМК

Преимущества блочных котельных заключается в отсутствии тепловых магистралей, теряющих до 7% тепла и обслуживание которых достигает 60% в оплате за теплоснабжение. Производство блочных котельных типа БМК основано на использовании новейших разработок ученых Самарского государственного технического университета. Разработанная технология пульсирующего сжигания топлива не имеет аналогов в России и позволяет снизить затраты топлива на получение одного кВт, тепловой энергии на 10−15%, содержания вредных выбросов в продуктах сгорания в 2−3 раза, сделать тепловую установку не требовательной к качеству теплоносителя (к воде). Полностью исключаются затраты на строительство капитального здания. Каждая модульная котельная имеет высокий КПД и автоматически обеспечивает оптимальный режим работы всего отопительного оборудования. При этом она производит столько тепла и горячей воды, сколько требуется потребителю в данный момент, чем достигается максимальная экономия топлива. Элементы автоматики и оборудования лучших отечественных и зарубежных производителей, подбираются по принципу «цена-качество». Изготовление и пуск не зависят от времени года. Полная автоматизация процесса горения, многоуровневый аварийный контроль, диспетчеризация процесса позволяют эксплуатировать котельную без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Короткие сроки изготовления. Максимальная готовность котельной: монтаж заключается только в подводке внешних коммуникаций и электроэнергии. Блочные модульные котельные БМК, давно и успешно эксплуатируются, обеспечивая тепловой энергией и горячим водоснабжением производственные предприятия и объекты жилищно-коммунального хозяйства.