Аннотация. В данной статье рассматривается возможность реконструкции тепловой изоляции турбины ПТ-60-90 с использованием базальтового волокна, что значительно снижает тепловые потери при эксплуатации турбины и повышает надежность и экономичность работы.
Состояние рынка энергетического оборудования в Казахстане характеризуется значительным физическим и моральным износом основного оборудования. В постперестроечный период энергетики зачастую не имели возможности проводить замену цилиндров или турбин в сборе по выработке ресурсного срока службы. По той же причине зачастую энергетики не имели возможности проводить полноценные ремонты основного оборудования с заменой изношенных узлов и деталей, отсюда ухудшение общего технического состояния основного оборудования, резкое возрастание вероятности отказов и аварий, и, как следствие, возрастание объемов и сложности ремонтов, объемов контроля, уровня сложности принятия технических решений при ремонтах, т.е. существенное увеличение затрат на проведение «штатных» ремонтных мероприятий. Негативное влияние на состояние парка турбин оказали и макроэкономические изменения, повлекшие за собой существенное сокращение в ряде случаев промышленного потребления теплоэнергии и, как следствие, консервацию либо недозагрузку части оборудования, работу части турбоустановок (особенно на ТЭЦ) в «пиковом» или «полупиковом» режиме, характеризующемся частыми пусками – остановками, сбросами – набросами нагрузки.
Моральное устаревание турбинного оборудования: проектно-технические решения, заложенные в конструкции турбин, разработаны в 60-70-е г.г. прошлого века. Отсюда – ухудшенные, по сравнению с возможными, экономические показатели, а также показатели надежности, безотказности, ремонтопригодности, маневренности, а также потеря возможностей сокращения сроков ремонта и межремонтных периодов.
Нужно отметить уменьшение размеров основных фондов энергопроизводящих предприятий, что привело к резкому снижению амортизационных отчислений, и к снижению затрат на реновацию, модернизацию и замену оборудования.
Основными направлениями увеличения экономичности теплофикационных турбин являются повышение начальных параметров пара, введение промперегрева и укрупнение единичной мощности, однако их реализация связана с большими материальными затратами. Между тем имеется возможность улучшения экономических показателей турбин в условиях ТЭЦ малозатратным методом. Этот метод – реконструкция тепловой изоляции турбоагрегата с применением современного изоляционного материала – базальтового сверхтонкого волокна.
По ГОСТ 16381-77 ТИМ классифицируются по следующим основным признакам:
По виду исходного сырья теплоизоляционные материалы могут быть органическими и минеральными.
По форме и внешнему виду материалы подразделяются на штучные изделия (плиты, блоки, кирпич, цилиндры, полуцилиндры, скорлупы, сегменты), рулонные и шнуровые (маты, шнуры).
В отличие от многих других строительных материалов марка теплоизоляционного материала устанавливаетсянепопоказателюпрочности,аповеличинесреднейплотности,котораявыражаетсявкг/куб.м. По этому показателю теплоизоляционные материалы делят на следующие марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100,
125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500. Марка теплоизоляционного материала представляет собой верхнийпределегосреднейплотностинапример, изделиямарки 100 могутиметьсреднююплотностьравную 75-100 кг/куб.м). Зависимость теплопроводности минеральных волокнистых ТИМ от средней плотности По жесткости теплоизоляционные материалы подразделяются на следующие виды: мягкие, полужесткие и жесткие кроме того выпускаются изделия повышенной жесткости и твердости, хорошо сопротивляющиеся внешним нагрузкам.
По способу порообразования теплоизоляционные материалы делят на следующие виды:
- материалы с волокнистым каркасом;
- вспученные материалы;
- вспененные материалы;
- материалы с пористым заполнителем;
- материалы с выгорающими добавками;
- материалы с пространственным каркасом. По горючести теплоизоляционные материалы подразделяются согласно CниП 21-01-97
По теплопроводности материалы и изделия подразделяются на классы: А – изделия низкой теплопроводности (<0,06 Вт/мК);
Б – изделия средней теплопроводности (от 0,06 до 0,115Вт/мК);
В – изделия повышенной теплопроводности (от 0,1 до 0,175Вт/мК).
Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования широко применяется в энергетике и промышленности. Повышение эффективности тепловой изоляции является одним из основных направлений решения проблемы энергосбережения и экономии топливно-энергетических ресурсов.
В энергетике объектами тепловой изоляции являются паровые котлы, паровые и газовые турбины, теплообменники, баки-аккумуляторы горячей воды, дымовые трубы.
В промышленности тепловой изоляции подлежат вертикальные и горизонтальные технологические аппараты, насосы, теплообменники, резервуары для хранения воды, нефти и нефтепродуктов.
Введение новых нормативных требований к тепловой изоляции трубопроводов и оборудования, по СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования», является реальным шагом в области энергосбережения в промышленности и требует применения теплоизоляционных материалов нового поколения – с улучшенными теплофизическими и эксплуатационными свойствами.
Незаменимый энергосберегающий материал – базальтовое супертонкое волокно. До недавнего времени о базальтовом волокне как об уникальном тепло- и звукоизоляционном материале на основе природного горного сырья отечественному потребителю было мало что известно. Из-за своих «сверхсвойств» все производимое базальтовое волокно в нашей стране в первую очередь использовалось на нужды оборонной промышленности, в основном для авиа- и судостроения. Весьма примечательным фактом является использование отечественного базальтового волокна в конструкции американского пилотируемого космического корабля Apollo. Однако в настоящее время технология производства и применения базальтового супертонкого волокна (БСТВ), вызвавшая к себе большой интерес (особенно в регионах с суровыми климатическими условиями), стала доступна широкому кругу отечественных предприятий.
Важнейшей характеристикой любого теплоизоляционного материала является его теплопроводность. Супертонкое минеральное волокно представляет собой материал, которому присущи высокие теплоизоляционные свойства. Это обусловлено наличием в данном материале огромного количества воздушных микропор, заключенных между тонкими эластичными волокнами и расположенных в различных направлениях. Благодаря низкой плотности, открытой пористости и отсутствию связующего (например, феноло-формальдегидных смол, применяемых для связки волокон в стекловатах и шлаковатах) слой базальтовых супертонких волокон, которые скрепляются друг с другом силами естественного сцепления, хорошо насыщается воздухом и удерживает в объеме изделия большее количество воздуха, чем стекловата и шлаковата. А воздух, как известно, является самым хорошим природным теплоизолятором. Благодаря высоким теплозвукоизоляционным свойствам холстов и матов из БСТВ спектр областей их применения сейчасогроменипостояннорасширяется. Преждевсего, это, энергетика(теплоизоляцияатомныхитепловых электростанций, турбин ГРЭС и ТЭЦ, работающих при высоких температурах, паровых котлов, теплотрасс и теплоцентралей) и строительная индустрия (тепло- и звуковая изоляция объектов промышленного, сельскохозяйственного, гражданского и индивидуального строительства, противопожарная изоляция сооружений). Широко применяется БСТВ в промышленном оборудовании. Это теплоизоляция печей, двигателей, сушильных барабанов, циклонов, холодильных установок, автоглушителей, теплоизоляция в кислородном производстве.
Другими областями использования БСТВ являются авиа-, судо- и автостроение.
Тепловая изоляция агрегатов и оборудования способствует экономии большого количества топлива. Так, применение 1 м2 базальтоволокнистого теплоизоляционного материала толщиной 35 мм позволяет экономить одну тонну условного топлива в год.
Простота и удобство в применении материалов из БСТВ очевидны. Мягкое, не колющееся волокно обладает минимальным пылевыделением. При монтаже маты легко режутся ножом или ножницами, после сминания принимают первоначальный объем, для чего достаточно лишь легкого встряхивания, а при намокании, после высушивания сохраняет свои свойства. Холст и прошивные маты на основе БСТВ упаковываются в герметичные полиэтиленовые мешки, что позволяет материалу выдержать многократные погрузки, выгрузки и длительное хранение на необорудованных площадках без потерь его технических характеристик. Срок эксплуатации холстов и матов, установленный научным методом, при соблюдении условий применения и монтажа около ста лет. Основные расчетные значения теплопроводности для различных материалов сведены в таблице 1.
Таблица 1 – Расчетные значения теплопроводности для различных материалов
Мероприятие: Реконструкция теплоизоляции турбины ПТ-60-90 с использованием базальтового волокна.
Результат: Повышение надёжности и экономичности работы ПК ТЭЦ – 2. Исходные данные для расчета сведены в таблице 2.
Таблица 2 – Исходные данные
Вывод: годовой экономический эффект составил 4,3 млн тенге, срок окупаемости проекта – пять месяцев, реконструкция теплоизоляции турбины с использованием базальтового волокна является экономически выгодной.
В данной статье показана реальная возможность и целесообразность реконструкции тепловой изоляции паровой турбины ПТ-60-90 с использованием базальтового волокна.
Использование современных теплоизоляционных материалов позволяет значительно уменьшить теплопотери, а также увеличить надежность и, соответственно, дополнительную экономичность при работе турбоагрегата.
Турбина ПТ-60-90/13 оборудована автоматической системой защиты, предназначенной дли автоматического отключения турбины, аварийной сигнализацией, и авторегуляторами для поддержания параметров основного и вспомогательного оборудования.
Капитальные затраты на реконструкцию тепловой изоляции с использованием базальтового волокна составили 1538855 тенге. Годовой экономический эффект от реконструкции составил 4309000 тенге, срок окупаемости составил пять месяцев.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Дукенбаев А.Д. Технико-экономические факторы РК. – Алматы, 2001. – 251 с.
- Смирнов А.Д. Справочная книжка энергетика. – М.: Энергоатомиздат, – 350 с.
- Имбрицкий М.И, Никитин А.П. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара.- М: Энергия, 1965. – 225 с.
- Комаров А.М., Лукницкий В.В. Справочник по трубопроводам и арматуре для тепловых электри- ческих станций. – Госэнергоиздат, – 356 с.
- Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки. – М.: Из- дательство МЭИ, 2002. – 486 с.
- Глазырин А.И., Музыка Л.П:, Кабдуалиева М.М. Подготовка воды для тепловых электростанций и промышленных предприятий. – Алматы: Республиканский издательский Комитет, – 146 с.
- Киролов Ж.И. Автоматическое регулирование паровых турбин и газотурбинных установок. – Л: Машиностроение, 1988. – 447 с.
- Златопольский И.Н. Экономика промышленной теплоэнергетики. – М: ВШ, – 332 с. 9 Сметный справочник / Под ред. Киселева В.П. – М.: Энергетика, 1976.