Новости

Оценка состояния тепловой изоляции котлов с помощью тепловизора

Подробности

Опубликовано 15.10.2012 05:00

Просмотров: 9884

Потеря тепла от наружного охлаждения (Q_5, кДж/кг или кДж/м³, q₅, %) вызывается тем, что при работе котельного агрегата наружная поверхность топки, газоходов, а так же изоляция трубопроводов и его наружных металлических частей имеют более высокую температуру, чем температура окружающей среды.

Эта потеря зависит от качества обмуровки и тепловой изоляции всех наружных частей котельного агрегата и его компактности, т.е. относительных размеров (размеров наружных поверхностей, приходящихся на единицу паропроизводительности) и разности температур наружной поверхности обмуровки и окружающего воздуха.

Так как компактность котлоагрегатов с увеличением их паропроизводительности возрастает, то относительная потеря от наружного охлаждения в крупных котлоагрегатах меньше, чем в агрегатах малой мощности.

Для примера оценки состояния тепловой изоляции, были взяты энергетические котлоагрегаты ТП-80 ст. №2 и ТП-87 ст. №4, обследования которых  были проведены 19 апреля 2011 года на ТоТЭЦ. Цель проведения измерений заключалась в нахождении мест наибольших утечек теплоты.

Измерения  проводились портативным тепловизором SDS HotFind-LXS (рис.1). Термографическое обследование  позволяют экономить энергоресурсы и снизить тепловые потери. Применение ИК-методов контроля для выявления дефектов и тепловых потерь играет важную роль в повышении энергетической эффективности сооружений и позвол защитить капиталовложения в оборудование и материалы. Выявление коденсации влаги, дефектных панелей, утечек тепла дает возможность локализовать дефект и принять необходимые меры по его устранению.

Рис. 1. Портативный тепловизор SDS HotFind-LXS.

Ниже выборочно представлены результаты тепловизионной съемки. Они представляют собой цветные  изображения, отрожающие реальную картину температурных полей, где по цветовой гамме можно определить температуру поверхности в любой точке, а так же среднюю температуру поверхности.

Потолок топки, t^ср=58,76 °С.

Фронт топки, h=26 м.t^ср=104,61 °С

Фронт топки, h=26 м.t^ср=141,42 °С

Задняя часть конвективного газохода, h=16-18 м. t^ср=159 °С

Опускной газоход, t^ср=36,6 °С.

Далее представлен расчет фактических потерь через обмуровку топочной камеры и конвективной шахты котлоагрегатов и определения излишних тепловых потерь на участках, где имеются превышения нормативных тепловых потерь более чем на 15 %.

1. Фактический тепловой поток , Вт/м²

q'₁= 1,66·[T_ти-T_в]^4/3+С'·[T_ти⁴-T_в⁴]·10^-8,                                        (1)

где T_в – температура окружающего воздуха, К;

T_ти – температура наружной поверхности обмуровки парогенератора, К;

С' – коэффицент излучения, Вт/(м²·К);  С'=4,88 Вт/(м²·К) для оштукатуренных и запыленных поверхностей; С'=2,67 Вт/(м²·К) для алюминиевого покровного слоя ТИ.

Принимаем С'=4,88 Вт/(м²·К).

2. Обмуровка котлов должна быть в исправном состоянии. При температуре окружающего воздуха 25 °С температура на наружной поверхности обмуровки должна быть не более 45 °С [РД 153-34.0-20.364-00]. Нормативный тепловой поток q'₁= 204,47 Вт/м².

3. Разница между фактическими и нормативными тепловыми потерями через изоляцию, ΔQ₅, Вт

ΔQ₅=∑ⁿ_i=1(q^'₁- q^''₁-)∙Sⁱ_b,                                                               (2)   

где  – площадь i-ого участка плохо изолированной поверхности котла, м²;

В таблицах 1-2 представлены  результаты исследований состояния обмуровки котлов ТП-80 ст. №2 и ТП-87 ст. №4  ТоТЭЦ.

По найденны значениям потерь тепла Q₅, Вт, от наружного охлаждения, рассчитываются относительные потери тепла от наружной исследованной поверхности корпуса котла q^u₅, %, по формуле

q^u₅=Q₅∙100/Q_T,                                                                             (3)

где  Q_T – расход тепла, поступившего в котел с топливом, Вт.

                                                          Q_T=(Q^c_H∙B_Г)/3,6                                                                               (4)

где Q^c_H – низшая теплота сгорания топлива, кДж/м³;

B_Г – расход топлива на котел, м³/ч.

Полученные результаты сводим в таблицу 1.

Таблица  1. Параметры работы котлоагрегатов ТП-80 ст. №2 и ТП-87 ст. №4  ТоТЭЦ.

Произведена экономическая оценка эффективности замены тепловой изоляции котлов. Инвестиционные (полные удельные капитальные) затратыk, руб/м², на замену 1 м² тепловой изоляции складываются из затрат на материалы, монтажные работы и демонтаж

k=З_мат+ З_м+ З_д.                                                 (5)

Годовой  экономический эффект от замены тепловой изоляции, Э_i, руб/год

          Эi=З^д_t+ З_t.                                                 (6)

где З^д_t  - затраты из-за потерь через изоляцию при действительных потерях, руб/год;

  З_t – затраты из-за потерь через изоляцию при нормативных потерях, руб/год.

Годовые затраты определяются суммированием отдельных составляющих – на заработную плату, топливо, амортизационные расходы, текущие и капитальные ремонты.

Удельные среднегодовые текущие затраты З_t, руб/год·м²

З_t=З_зп+ З_топ + З_ам  + З_рем,                       (7)

В проекте не предусматриваются дополнительные отчисления на заработную плату З_зп=0.

Затраты на условное топливо З_топ, руб/год·м², из-за потерь через тепловую изоляцию котлов

З_топ=(Q^'₅∙Ц_тут∙t∙3600)/Q^р_н                        (8)

где Q^'₅ - потери тепла от наружного охлаждения 1 м², поверхности котла, Вт;

Ц_тут - стоимость 1 тонны условного топлива, руб/т.у.т.;

t - средняя наработка котла в году ч/год;

 Q^р_н - низшая теплота сгорания 1 кг условного топлива, =29309 кДж/кг.

Затраты на амортизацию З_ам, руб/год·м², состовляют 3,7 % от полных капиталовложений

З_ам =0,037·k.                                                    (9)

Годовые удельные затраты на ремонт З_рем, руб/год·м², составляет около 6 % от стоимости материалов

З_рем=0,06·З_м.                                                     (10)

Следовательно, годовой экономический эффект от замены тепловой изоляции, руб/год

Э _i= ((Q^'_5д- Q^'_5д)∙Ц_тут∙t∙3600)/Q^р_н,                  (11)

Срок окупаемости Т_ок, год, проведения замены тепловой изоляции котла

T_ок=к/Э_i.                                                               (12)

При числе часов работы котла t_раб в году менее 8760, действительный годовой экономический эффект , руб/год, от замены тепловой изоляции

Э^д_i= Э_i∙(t_раб/8760),                                                (13)

Таблица 2. Экономическая оценка эффективности замены тепловой изоляции котлоагрегатов ТП-80 №2 и ТП-87 №4.

 Согласно “Методическим указаниям по испытанию тепловой изоляции оборудования и трубопроводов ТЭЦ (МУ 34-70-184-87)” в случае если удельные потери тепла через ТИ не превышает нормативных значений или превышают их  не более чем на 15 %, состояние считается удовлетворительным и составляется паспорт ТИ. Если удельные потери тепла через ТИ превышают нормативные значения на 15÷60 %, состояние считается не удовлетворительным и выдается временный паспорт ТИ сроком на один год. На ТИ с потерями тепла, превышающими нормативные значения более чем на 60 %, паспорт не выдается.

Расчеты показали, что потери теплоты от наружного охлаждения котлоагрегата ТП-80 ст. №2 и ТП-87 ст. №4 соответственно выше нормативных по СНиП 2.04.14-88* на 177,25 и 212,08 %, по Тепловому расчету котлов (Нормативный метод)  выше нормативных на 3,91 и 7,51 %.

Котлоагрегат ТП-80 ст. №2  был введен в эксплуатацию в 1961 году, а котлоагрегат ТП-87 ст. №4  был введен в эксплуатацию в 1964 году. Заключение о состоянии изоляции и обмуровки при обследовании мы вынуждены делать по нормам СНиП 2.04.14-88*.

 Выводы

К преимуществам тепловизионного исследований тепломеханического оборудования по сравнению с другими методами контроля относятся:

• возможность получения объективной информации о состоянии объекта в реальном времени;
• возможность дистанционного измерения при полном исключении механического контакта с измеряемым объектом;
• возможность измерения без отключения оборудования;
• отсутствие влияния на измеряемое поле температур объекта;
• обнаружение внутренних дефектов объектов по измерениям температурного поля на их поверхности;
• возможность обзора одним прибором как небольших объектов (до нескольких сантиметров), так и очень больших (до сотен метров);
• большой диапазон температур, охватываемых одним прибором.

 Основными задачами тепловизионного обследования котельного оборудования: оценка качества внутренней футеровки котельных агрегатов, оценка состояния внешних ограждающих конструкций котлов и вспомогательного оборудования, а также выявление присосов холодного воздуха и нарушение герметизации в газоходах, контроль потерь тепловой энергии в запорно-регулировочной арматуре трубопроводов. Все эти параметры напрямую оказывают влияние на КПД котельного оборудования и сказываются на расходе топлива.

В ходе проведения энергетических обследований на основе проведенной тепловизионной съемки расчетным путем определяются фактические потери тепловой энергии от ограждающих конструкций котла в окружающую среду (q₅). Другими эмпирическими методами с достаточной точностью определить эти потери не представляется возможным.

• Назад
• Вперёд