Підвищення економічності роботи підігрівника мережевої води ПСВ-250 Львівської ТЕЦ-1 за рахунок впровадження енергоефективних заходів

Abstract

Римар В. І., Матіко Г. Ф. (керівник). Підвищення економічності роботи підігрівника мережевої води ПСВ-250 Львівської ТЕЦ-1 за рахунок впровадження енергоефективних заходів. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2024. Розширена анотація Світовий досвід вказує, що економія паливно-енергетичних ресурсів є стратегічним завданням будь якої держави, а одним з найбільш ефективних шляхів його вирішення є скорочення втрат теплової енергії крізь огороджувальні конструкції будівель і споруд, промислового обладнання і трубопроводів. Переважна більшість процесів хімічної, харчової, теплоенергетичної та інших галузей промисловості відбувається за температур, відмінних від температури навколишнього середовища. Таким чином, підвищення енергоефективності цих галузей промисловості є одним з пріоритетних завдань розробників та експлуатаційників технологічного й допоміжного обладнання і трубопроводів. У цих умовах істотно зростає роль теплової ізоляції обладнання і трубопроводів як фактора, що сприяє економії енергії, забезпечує необхідний режим в ізольованих системах й допустимі санітарно-гігієнічні умови праці у виробничих приміщеннях [1, 2]. Проте теплова ізоляція може повністю відповідати своєму призначенню лише за умови її правильного вибору та розрахунку [3]. Теплова ізоляція технологічного та типового обладнання, конструкцій, а також технологічних трубопроводів, паропроводів тощо призначена для зниження інтенсивності теплообміну між робочим та оточуючим середовищами, а також між окремими конструктивними елементами. Матеріальним втіленням теплового ізолювання будь якого об’єкта за допомогою теплоізоляційних матеріалів і виробів є теплоізоляційна конструкція або теплоізоляція. Промислове енергетичне обладнання зазвичай має великі габарити, а теплові процеси вирізняються значною тривалістю у часі, тому для проведення якісного моніторингу їхніх теплотехнічних параметрів та характеристик доцільним є застосування багатоканальних вимірювальних систем з можливістю підключення комплектів первинних сенсорів та приладів у необхідній кількості для визначення теплофізичних параметрів об’єкту та накопичення масиву дослідних даних для подальшої обробки. Об'єктом дослідження є теплоізоляція, розташована на поверхні трубопроводів та елементів бойлера ПСВ-250 з циркулюючими теплоносіями. Предметом дослідження є тепловий стан ізоляційного матеріалу в експлуатаційних умовах. Метою дослідження є визначення ефективності теплоізоляційного покриття на поверхні теплоенергетичного обладнання, вентилів та трубопроводів та впровадження теплоізоляційного покриття з рідким керамічним композиційним матеріалом для підвищення енергоефективності обладнання. У магістерській кваліфікаційній роботі визначено ефективність теплоізоляційного покриття на поверхні підігрівника ПСВ-250 Львівської ТЕЦ-1, вентилів та трубопроводів. У роботі застосовано метод пасивної термографії як діагностичного інструменту для виявлення та оцінювання ефективності теплоізоляційних покриттів бойлерної установки. Класична камера не виявляє дефекти ізоляції трубопроводу та енергетичного обладнання, а за допомогою тепловізійної камери фіксують температури досліджуваних поверхонь. Тепловізійне обстеження дає можливість виявляти дефекти, неефективність і потенційні загрози на об'єктах виробництва, передачі та розподілу теплової енергії. За допомогою тепловізійної камери можна отримати температурну картину об'єкта та визначити проблемні ділянки ще до їхнього критичного прояву. За результати обстеження теплового стану підігрівника ПСВ-250 (бойлера) встановлено, що ізоляція має 5 років. Оскільки ізоляція підігрівника піддається впливу вібраційних і теплових навантажень та він встановлений у машинному залі, то прогнозований термін її експлуатації спливає. Має місце перегрівання вентилів та арматури. На днищі бойлера «А» теплоізоляційний шар покриття є цілісним, не пошкодженим, а температура його поверхні відповідає вимогам діючих «Правил охорони праці під час експлуатації обладнання, що працює під тиском», а це вказує на ефективність застосованого теплоізоляційного матеріалу. Під час обстеження теплового стану підігрівника виявлено елементи, які мають температуру поверхні від +60 °С до +224,5 °С. Тому їх необхідно ізолювати для запобігання отриманню опіків обслуговуючим персоналом, а також зменшення теплових втрат, які знижують ефективність теплового обладнання. Як спосіб усунення виявлених недоліків пропонується встановлення спеціальної знімної ізоляції або теплоізоляційного покриття з рідким керамічним композиційним матеріалом. За результатами техніко-економічного розрахунку встановлено, що із чотирьох варіантів теплоізоляційних матеріалів, а саме мінеральної вати, спіненого каучуку, спіненого поліетилену, теплоізоляційної фарби, мінімальне значення приведених затрат має мінеральна вата. У розділі автоматизації розроблено функціональну схему автоматизації підігрівника мережевої води.Rymar V. I., Matiko H. F. (supervisor). Increasing the efficiency of the network water heater PSV-250 at Lviv HPP-1 due to the implementation of energy-efficient measures. Master's thesis. – Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2024.

Extended abstract

Global experience shows that saving fuel and energy resources is a strategic task of any country, and one of the most effective ways to achieve this is to reduce heat losses through the building enclosure, industrial equipment and pipelines. The vast majority of processes in the chemical, food, heat and power, and other industries operate at temperatures that differ from ambient temperature. Thus, improving the energy efficiency of these industries is one of the priority tasks for developers and operators of process and auxiliary equipment and pipelines. Under these conditions, the role of thermal insulation of equipment and pipelines is significantly increasing as a factor that contributes to energy savings, ensures the required regime in isolated systems and acceptable sanitary and hygienic working conditions in production facilities [1, 2]. However, thermal insulation can fully meet its purpose if properly selected and calculated [3]. Thermal insulation of process and standard equipment, structures, as well as process pipelines, steam lines, etc. is designed to reduce the intensity of heat transfer between the working and ambient environments, as well as between individual structural elements. The implementation of thermal insulation of any object with the help of heat-insulating materials and products is a heat-insulating structure or thermal insulation. Industrial energy equipment is usually large in size, and thermal processes are characterized by a significant duration in time, so for high-quality monitoring of their thermal parameters and characteristics, it is advisable to use multi-channel measurement systems with the ability to connect sets of primary sensors and devices in the required quantity to determine the thermal parameters of the object and accumulate an array of research data for further processing. Study object – the thermal insulation located on the surface of pipelines and elements of the PSV-250 boiler with circulating coolants. Scope of research – the thermal state of the insulation material under operating conditions. Goal of research: to determine the effectiveness of the thermal insulation coating on the surface of heat and power equipment, valves and pipelines and introduce a thermal insulation coating with a liquid ceramic composite material to increase the energy efficiency of the equipment. In the master's qualification work, the efficiency of the thermal insulation coating on the surface of the PSV-250 preheater at Lvivska HPP-1, valves and pipelines was determined. The work uses the method of passive thermography as a diagnostic tool for detecting and evaluating the effectiveness of thermal insulation coatings of a boiler unit. A classical camera does not detect defects in the insulation of pipelines and power equipment, while a thermal imaging camera records the temperature of the surfaces under investigation. Thermal imaging inspection makes it possible to detect defects, inefficiencies and potential threats at heat generation, transmission and distribution facilities. With the help of a thermal imaging camera, you can get a temperature picture of the object and identify problem areas before they become critical. The inspection results of the thermal condition of the PSV-250 preheater (boiler) showed that the insulation was 5 years old. Since the insulation of the heater is exposed to vibration and thermal loads and it is installed in the turbine hall, its predicted service life is expiring. There is overheating of valves and fittings. At the bottom of boiler A, the thermal insulation layer of the coating is intact and undamaged, and its surface temperature meets the requirements of the current ‘Rules for Labour Protection during the Operation of Pressure Equipment’, which indicates the effectiveness of the applied thermal insulation material. During the inspection of the heater's thermal condition, elements with a surface temperature of +60 °C to +224.5 °C were found. Therefore, they need to be insulated to prevent burns to service personnel and to reduce heat losses that reduce the efficiency of thermal equipment. To eliminate the identified shortcomings, it is proposed to install special removable insulation or a thermal insulation coating with a liquid ceramic composite material. According to the results of the feasibility study, it was found that among the four types of thermal insulation materials, namely mineral wool, foamed rubber, foamed polyethylene, and thermal insulation paint, mineral wool has the lowest value of the reduced costs. In the automation section, a functional diagram for the automation of the network water heater has been developed. Key words: heat flow, temperature, sensor, monitoring, power object, boiler, thermal insulation coating.

Reference:

1. Zhelykh, V. M., Savchenko, O. O., Yurkyevych, Yu. S., & Furdas, Yu. V. (2016). Analiz ta otsinka efektyvnosti vykorystannya teplovoyi izolyatsiyi v opalyuvalniy kotelni [Analysis and evaluation of the efficiency of thermal insulation in a heating boiler room]. Visnyk Natsionalnoho universytetu «Lvivska politekhnika», (844), 84 – 90. 2. Holovchuk, A. F. (2016). Enerhozberezhennya v komunalnomu teplopostachanni [Energy saving in municipal heat supply]. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Universytetu Bioresursiv i Pryrodokorystuvannya Ukrayiny. Seriya «Tekhnika ta Enerhetyka APK», (256), 87 – 99. 3. Khomenko, O. H. (2019). Enerhozberihayuchi tekhnolohiyi v budivnytstvi: navchalnyy elektronnyy posibnyk [Energy-saving technologies in construction: An educational electronic manual]. Hlukhiv. 118 р.