Издательский Центр Аква-Терм
wirbel.ru
hp19-450

Внедрение котельной автоматики КБ АГАВА

О.В. Полтавцев, коммерческий директор, ООО КБ «АГАВА», г. Екатеринбург

Е.Л. Апарин, к.т.н., заместитель генерального директора ООО «НПФ «РАСКО», г. Москва

Внедрение котельной автоматики КБ АГАВА – эффективное решение для повышения безопасности и экономичности водогрейных котлов

Проблеме повышения безопасности и энергоэффективности в теплоэнергетике посвящен ряд публикаций [1, 2]. Одним из эффективных решений является модернизация котельных. В некоторых случаях, когда из-за значительного сокращения производства существенно сократилось потребления тепла, наиболее эффективным является вариант модернизации котельной с одновременной заменой котлов. Однако в большинстве случаев, на предприятиях, где потребность в тепловой энергии существенно не изменилась, наиболее экономически рациональной является модернизация котельных без замены котлов, что существенно сокращает затраты на модернизацию (эконом-вариант).

В настоящее время существует значительный парк котлов типа КВ-ГМ-35-150, ПТВМ-30, ТВГМ-30, требующих реконструкции и модернизации систем автоматизации. Установленная в 70-80-х годах прошлого века котельная автоматика морально устарела и уже не соответствует требованиям современных нормативных документов, Правил и инструкций по безопасной эксплуатации. Устарела также газовая арматура, установленная на линиях подачи газа к горелкам. Многие виды средств автоматики давно сняты с производства, следовательно, все сложнее становится поддерживать оставшуюся часть оборудования в рабочем состоянии из-за отсутствия комплектующих. Такие важные функции, как контроль герметичности газовых блоков, автоматическое регулирование параметров, автоматический дистанционный розжиг горелочных устройств отсутствуют в устаревших конструкциях, что нередко приводит к развитию аварийной ситуации. Таким образом, даже если тепломеханическая часть этих котлов может эксплуатироваться дальше, то электронные приборы автоматики и большая часть газоиспользующего оборудования однозначно нуждаются в замене.

Автоматика безопасности

Конструкторское бюро «АГАВА» и «Научно-производственная фирма «РАСКО» (г. Москва), его официальный представитель, специализирующийся на комплектных поставках энергосберегающих приборов и оборудования, предлагают комплексное решение по автоматизации водогрейных водотрубных газомазутных котлов КВ-ГМ-35-150 (ПТВМ-30М, ТВГМ-30, ПТВМ-30) производительностью 35 МВт (30 Гкал/ч), предназначенных для получения горячей воды с температурой 150оС, используемой в системах отопления и горячего водоснабжения, а также для технологических целей. Такие котлы, как правило, оборудованы шестью комбинированными горелками, расположенными в два яруса по 3 горелки на противоположных сторонах топки: на верхнем ярусе расположены две, а на нижнем ярусе 4 горелки. Две горелки нижнего яруса, расположенные на противоположных сторонах топки по диагонали друг к другу, являются растопочными, они оборудуются защитно-запальными устройствами (ЗЗУ). Воздух на горелки подается через общий короб от одного или двух дутьевых вентиляторов. Газ на горелки подается по газовым линиям, оснащенным клапанами безопасности. Для удаления продуктов сгорания и поддержания требуемого разрежения в топке котел оснащается одним или двумя дымососами.

Сложность управления многогорелочным котлом требует учета большого количества данных от приборов контроля и регулирования, а также одновременного синхронного управление несколькими исполнительными устройствами при розжиге горелок и регулировании производительности котла. Внедрение автоматической системы управления позволяет исключить влияние человеческого фактора, уменьшить количество обслуживающего персонала, повысить качество регулирования параметров и безопасность работы котлоагрегата.

Основная цель автоматизации котлов – защита топливоиспользующего и котельного оборудования от возникновения аварийных ситуаций и обеспечение безопасности обслуживающего персонала. Именно поэтому этот класс приборов часто называют просто «автоматикой безопасности». Анализ аварий в котельных и на других газоиспользующих объектах показывает, что, в основном, они происходят при розжигах, а их причиной является так называемый человеческий фактор. Автоматика от КБ «АГАВА» полностью исключает подобные ситуации.

Комплект автоматизации котлов КВ-ГМ-35-150 (ПТВМ-30М, ТВГМ-30, ПТВМ-30) выполнен на базе микропроцессорного контроллера АГАВА 6432.30 и относится к классу систем автоматизированного управления горелками (САУГ) в соответствии с документом СО 34.35.677-2003 «Технические требования на систему автоматизированного управления горелками газомазутного котла, способствующую повышению взрывобезопасности при розжиге горелок». Внешний вид шкафа управления показан на (рис.1).

Контроллер АГАВА 6432.30 при работе на газовом топливе в соответствии с руководством по эксплуатации на котел, ТР ТС, СП 62.13330.2011, СП 89.13330.2012, ГОСТ Р 54961-2012, ГОСТ 21204-97 обеспечивает все необходимые технологические защиты и блокировки, а именно:

- автоматическую проверку герметичности газовых клапанов,

- автоматический розжиг горелок котла,

- защитное отключение горелок при наступлении аварийных событий,

- послеаварийную вентиляцию топки не менее 10 мин.

Вторая важная цель автоматизации – реализация алгоритмов энергоэффективного управления, т.е. оптимизации технологических параметров котла по экономическим, экологическим, эргономическим и прочим показателям. Для выполнения этой цели в автоматику заложены следующие функции:

1) автоматическое регулирование мощности котла по температуре воды на выходе котла или по расходу газа на котел;

2) автоматическое или дистанционное подключение требуемого количества горелок;

3) автоматическое плавное регулирование:

- соотношения топливо/воздух путем управления исполнительными механизмами направляющих аппаратов вентиляторов или ЧРП двигателей вентиляторов,

- разрежения в топке котла путем управления исполнительными механизмами направляющих аппаратов дымососов или ЧРП двигателей дымососов,

- температуры воды, поступающей на вход котла;

4) коррекцию таблицы соотношения топливо/воздух по содержанию кислорода в отходящих газах или по температуре воздуха, поступающего на горелки;

5) управление и защиту котла при работе на резервном жидком топливе;

6) дистанционное или автоматическое управление электрифицированными задвижками воды на входе и выходе котла, газа на входе котла.

Рис. 1. Общий вид лицевой панели шкафа управления.

Общий вид лицевой панели шкафа управления

Регулирование мощности котла выполняется как регулятором газа, расположенном на общем участке газопровода котла, так и количеством подключенных горелок.

Каждая горелка и ЗЗУ оснащаются датчиками селективного контроля факела.

Различные алгоритмы управления горелками предусматривают как полностью автоматическое подключение/отключение горелок автоматикой при регулировании котла, так и полуавтоматическое подключение/отключение горелок по выбору оператора в зависимости от требуемой нагрузки котла.

Автоматическое регулирование мощности для исключения температурных перекосов в топке котла выполняется парным подключением/отключением горелок. Растопочные горелки всегда находятся в работе, затем при необходимости автоматически разжигаются горелки нижнего яруса от пламени горелок расположенных на противоположной стороне топки котла, последними разжигаются горелки верхнего яруса. Отключение горелок выполняется в обратной последовательности. Автоматический режим работы котла позволяет полностью исключить оператора из процесса розжига горелок.

Если котел работает большое время с постоянной нагрузкой, и горелки редко включаются/отключаются, оператор выбирает на каком количестве горелок работать котлу в меню контроллера. Количество работающих горелок выбирается из меню контроллера, подключение/отключение горелок выполняется автоматически.

Для защиты системы управления от кратковременных просадок или пропадания напряжения в составе комплекта автоматики поставляются источники бесперебойного питания (ИБП).

Система диспетчеризации

Дополнительно к автоматике безопасности для более удобного мониторинга и управленияосновными параметрами котлов ПТВМ-30 (ТВГМ-30, КВ-ГМ-35-150), КБ «АГАВА» может поставить систему диспетчеризации. В зависимости от количества котлов в котельной система диспетчеризации котла может быть как частью общей системы диспетчеризации котельной, так и реализованной для одного котла.

Система диспетчеризации от КБ «АГАВА» разработана на базе SCADA АГАВА-ТК, достаточно наглядна, интуитивно понятна, обладает достаточно большим функционалом и состоит из АРМ оператора котла или котельной, на котором отображаются:

- мнемосхема котла, на которойпоказываются: состояние исполнительных механизмов котла, значение сигналов от аналоговых датчиков, режим работы котла (рис. 2);

- графики аналоговых значений параметров котла текущие и архивные значения;

- журнал событий работы автоматики.

Система диспетчеризации позволяет оператору:

- наблюдать за режимами работы котла;

- создавать отчеты о работе котла за определенный период с распечаткой их на бумажные носители;

- выполнять удаленный пуск/останов котла;

- изменять уставку регулирования производительности котла;

- выводить в дистанционный режим и управлять по командам от ПК регуляторами котла;

- управлять задвижками воды на входе и выходе котла, задвижкой по газу (опция, предоставляется при необходимости).

Рис. 2. Мнемосхема котла ПТВМ-30М в АСУТП "Диспетчер".

Мнемосхема котла ПТВМ-30М в АСУТП "Диспетчер".

Комплексные поставки

При строительстве или реконструкции котельных, тепловых пунктов, других промышленных объектов часто приходится сталкиваться с массой проблем, возникающих при их комплектации приборами и оборудованием.

            Для решения указанных задач «НПФ «РАСКО» предлагает комплексное решение - комплектную поставку котельной автоматики КБ АГАВА и одновременно максимально широкого спектра дополнительного, необходимого для автоматизации котельных, оборудования и приборов, причем по ценам заводов-изготовителей и в самые короткие сроки:

- отсечные электромагнитные газовые клапаны, и клапанные блоки на их основе;

- газовые линии, включающие в себя газовый фильтр, регулятор давления [3], предохранительные запорные и сбросные клапаны, работающие как в импульсным режиме, так и в режиме плавного открытия, и запорную арматуру;

- датчики для измерения и регулирования температуры, давления и уровня;

- средства автоматизации и сигнализации, включая контрольные электроды, запальники, устройства розжига, датчики пламени, способные обеспечить селективный контроль факела основной горелки, в том числе в многогорелочных топках с встречным или плотным расположением горелок;

- средства безопасности, включая системы контроля загазованности по природному газу (СН4), угарному газу (СО), противопожарные термозапорные клапаны и другие приборы и оборудование.

Экономическое обоснование технического перевооружения котлов ПТВМ-30

Для упрощения расчета экономического эффекта от автоматизации котлов ПТВМ-30 мы не учитываем:

- увеличение ресурса оборудования за счет плавного розжига и внедрения ПЧ на тягодутьевых механизмах;

- снижение затрат на обслуживание за счет полной автоматизации управления котлом;

- безаварийность работы оборудования, оснащенного комплектом автоматики АГАВА 6432.

Без учета вышеуказанных факторов экономический эффект от автоматизации котла ПТВМ-30 достигается за счет:

- оптимизации режимов горения и, соответственно, снижения расхода топлива в среднем на 5-10%;

- экономии электроэнергии на 30-50% при внедрении частотных преобразователей на насосном и тягодутьевом оборудовании.

Годовой расход газа котла ПТВМ-30 по паспорту составляет 26 млн м3. При средней стоимости 1 м3 газа 5,49 руб. затраты составят 142,7 млн руб. При средней экономии 7% после внедрения системы автоматики АГАВА 6432 затраты снизятся почтина 10 млн руб.

Годовой потребление электроэнергии тягодутьевых механизмов котла ПТВМ-30 составляет 1000 МВт*ч. При стоимости 1 кВт*ч электроэнергии 5,5 руб. затраты составят 5,5 млн.руб.При средней экономии 40% после внедрения системы автоматики АГАВА 6432 затраты снизятся на 2,2 млн руб.

Средняя стоимость технического перевооружения котла ПТВМ-30 на базе комплекта автоматики АГАВА 6432 составляет 6,5 млн.руб. Соответственно, срок окупаемости автоматизации котлов ПТВМ-30 (КВ-ГМ-35-150 ПТВМ-30М, ТВГМ-30) составит менее 8 месяцев (один отопительный сезон).

В настоящее время автоматика серии АГАВА 6432 для котлов ПТВМ-30 (ТВГМ-30) внедрена более чем на 50 объектах.

Выводы:

  1. Предлагаемое комплексное решение по автоматизации водогрейных котлов ПТВМ-30 (ТВГМ-30) позволяют существенно повысить их эффективность, а также эффективность других котлов, аналогичных по своим характеристикам.
  2. Постоянно обновляемая котельная автоматика КБ «АГАВА» может быть рекомендована для широкого внедрения в области теплоэнергетики, включая реконструкцию и модернизацию котлов большой мощности.

Статья из журнала "Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ", №2/2019.




Поделиться:

Опубликовано: 03 сентября 2019 г.

вернуться назад

mohlenhoff.pro
AT20-275
котлы-горелки 19