Автономный путь к обеспечению предприятия дешевой тепловой энергией

Энергетика, экология и экономия в одном флаконе

Значение энергетики для развития страны неоценимо. Очень важна и составляющая энергозатрат в себестоимости производимой продукции. Сегодня в российской промышленности она в среднем составляет 18%, а в ряде масштабных производств 40 и даже 70%. Такое положение однозначно приводит к выводу о слабой конкурентоспособности России на мировых рынках. Сегодня на страницах журнала своим опытом эффективности энергопотребления делится компания «ЭкоТерм», г. Челябинск. Это пример внедрения энергосберегающих технологий на предприятии с высокорентабельным производством, устойчивой экономикой и производящем высокодоходную продукцию.

Эффективность энергопотребления возможна за счет снижения потребления традиционных энергоносителей и увеличения использования возобновляемых источников энергетических ресурсов в энергобалансе. В структуре одного из предприятий промышленной группы «СУАЛ» действует деревообрабатывающий цех как отдельная структурная единица. Энергоснабжение цеха тепловой энергией в виде теплофикационной воды и пара осуществляется централизованно. Собственных источников нет. В результате производственной деятельности в цехе постоянно накапливаются древесные отходы, которые аккумулируются в бункерах аспирации и впоследствии вывозятся для утилизации.

Таблица 1

Технические службы предприятия приняли решение использовать древесные отходы как топливо для получения дешевой тепловой энергии, а значит, перевести деревообрабатывающий цех на автономное теплоснабжение. В табл. 1 представлены тепловые нагрузки потребителей и количество древесных отходов, образующихся при деревообработке.

Экономическая целесообразность от внедрения энергетического оборудования, работающего на древесных отходах, заключалась в следующем:
• цены на газ и жидкое топливо будут постоянно расти до уровня мировых, в связи с этим для снижения себестоимости продукции необходимо уменьшать затраты на энергоносители;
• необходимо решить вопросы по утилизации древесных отходов (исключение уплаты налога и снижение затрат, связанных с вывозом отходов);
• древесные отходы - экологически чистое топливо;
• исключается зависимость от централизованных источников тепло-снабжения.

Техническим заданием перед компанией «ЭкоТерм» было поставлено следующее:
1. Выбрать место для размещения автономной котельной.
2. Выполнить проект автономной отопительной котельной с использованием основного котельного оборудования, работающего на древесных отходах, включая требования:
• тепловая мощность оборудования должна полностью обеспечить производственный цех тепловой энергией;
• тепловую схему адаптировать к существующим потребителям тепловой энергии цеха - отопление, сушильные камеры пиломатериалов, ГВС;
• обеспечить трехсуточный запас топлива на механизированном складе и предусмотреть автоматическую работу системы топливоподачи;
• эксплуатация автономной котельной должна осуществляться в автоматическом режиме.
3. Организовать и поставить оборудование для котельного комплекса под ключ.
4. Выполнить шефмонтажные работы, включая тепломеханическую часть, электромеханику, КИП и автоматику.
5. Произвести наладку оборудования и обучить персонал котельной.

После детальной проработки и проведения предпроектного обследования объекта было предложено техническое решение по автономной отопительной котельной на древесных отходах. Компоновка котельной представлена на рис. 1.

Автономная котельная на древесных отходах тепловой мощностью 1,6 МВт запущена в эксплуатацию в мае 2007 года.

Рис. 1. Компоновка автономной отопительной котельной с механизированным складом топлива

Характеристики котельной

1. Котельная располагается в отдельном помещении в деревообрабатывающем цехе.
2. По виду котельная является центральной и обеспечивает нескольких потребителей тепла, связанных с котельной тепловыми сетями.
3. По назначению является производственной - для технологического теплоснабжения.
4. По размещению относится к встроенной.
5. По надежности отпуска тепла относится ко второй категории.
6. Температурный график работы котельной 95 / 70°С.
7. Топливо - древесные отходы. Фракционный состав - размер до 50 мм. Влажность - 10 - 50 %.

Тепломеханическая часть

Таблица 2

В котельной установлены два энерготехнологических котельных агрегата с механизированной подачей топлива тепловой мощностью 0,8 МВт каждый (фото 1). Техническая характеристика котла представлена в табл. 2. Гидравлическая схема одноконтурная. Для каждой группы потребителей в соответствии с требованиями технического задания установлены индивидуальные насосы (фото 2).

Подпитка и заполнение системы происходят из водопровода через подпиточный бак, систему химводоподготовки и водомерный узел. Для повышения давления в трубопроводе перед системой водоподготовки установлен подпиточный насос. Организация подпитки системы и проведение химической обработки воды выполняются в автоматическом режиме от шкафа управления (фото 3).

Фото 2

Фото 1

Фото 4

Фото 3

Технические достижения при строительстве котельной

Фото 5

1. Организация топливохранения и топливоподачи. При выборе места расположения котельной технически оптимальным и экономически целесообразным было признано решение расположить механизированный склад топлива под существующими бункерами аспирации действующего производства.

Аргументами в пользу этого решения являлись:
• Уменьшение капитальных затрат при строительстве склада. Техническим заданием было обусловлено организовать топливохранение в объеме не менее трехсуточного запаса. Для этого необходимо было смонтировать склад объемом 115 м . С учетом того что топливный склад располагается под существующими бункерами, объем нового склада при проектировании был уменьшен до 90 м и необходимые дополнительные объемы были организованы в бункерах аспирации. На фото 4 представлено здание механизированного топливного склада 100 % готовности.
• Исключение капитальных затрат на реконструкцию существующей системы аспирации цеха. Система аспирации была полностью адаптирована под систему хранения топлива и топливоподачи. Вывоз отходов на утилизацию прекратился. Механизированный топливный склад работает полностью в автоматическом режиме.

2. Система автоматического управления котлом на древесных отходах.
Для качественного сжигания топлива (древесных отходов) одним из важнейших режимов в работе котла является подача топлива в топочное устройство. Это относится к котельным агрегатам различных конструкций (с подвижными и неподвижными колосниковыми решетками, с кипящим слоем, газогенераторы и т.  д.). Перед конструкторами котлов на древесных отходах постоянно стоит задача реализовать измерение уровня топлива в топке и управлять подачей топлива и по количеству, и по времени подачи.

В котельных агрегатах, смонтированных на рассматриваемом объекте, для измерения уровня топлива и качественного управления режимом подачи топлива в топку агрегата применен сигнализатор уровня типа СИУР. Он состоит из передатчика и приемника, волноводы которых направлены непосредственно в топочное устройство котла (фото 5, 6).

Задача прибора - контроль за заданным уровнем топлива в топке и в управлении системой топливоподачи (шнековый загружатель). Шнек включается при недостаточном уровне топлива и выключается при достижении необходимого уровня. В целях повышения надежности в работе системы топливоподачи, последняя оборудована дублирующей системой управления от таймера. То есть обеспечено 100 %-ное резервирование системы управления топливоподачей, тем самым повышена ее надежность.

Полностью система управления котельным агрегатом реализована от шкафов управления и автоматики (фото 7).

Фото 7

Фото 6

Итоги работы

За счет внедрения таких проектов предприятие решило несколько проблем: энергетическую, экологическую, экономическую.

1. В результате совместной творческой работы и заказчика, и исполнителя удалось решить все поставленные в техническом задании задачи. Смонтирована и запущена в эксплуатацию автономная механизированная котельная на древесных отходах, оборудованная современным энергетически эффективным оборудованием и с высоким уровнем автоматизации.
2. Предприятие полностью обеспечило себя дешевой тепловой энергией для отопления бытовых и производственных помещений, ГВС и для технологических установок (сушильных камер).
3. Предприятие решило для себя проблему по вывозу и утилизации отходов от деревообрабатывающего производства. На предприятии создано безотходное производство.
4. Имея значительное снижение затрат на оплату за теплоносители и на сушку пиломатериалов, можно, регулируя цены на высококачественные пиломатериалы, уверенно конкурировать на рынке.