Не думай о секундах свысока, или В котельных мелочей не бывает

[fixik_papus]

Как-то раз нас позвали изучить "чужую" котельную на предмет восстановления после аварии и переделки системы управления ("хорошая" работа которой, собственно, к аварии и привела).

Поясню: "чужой" объект - любой, который строила не наша контора. "Авария" - это когда есть разрушения и убытки, но без жертв. Если еще и с жертвами - то это уже катастрофа.

На месте мы увидели что-то вроде такого.
Прошу отметить, что на видео другой объект в другом месте в другое время с другими котлами и вообще паровой, а не водогрейный. Но пейзаж похожий. Заодно можете оценить адъ и израиль, творящийся на подавляющем большинстве старых котельных. Да и слушать лучше не надо: обозвать дутьевой вентилятор дутьевым насосом - я даже не знаю что на это и сказать.... Просто смотрим.

Посмотрели? Теперь пора разобраться в причинах произошедшего.

Итак, в наличии 4шт весьма распространенных котлов Е-1.0-0,9. Они и поныне серийно производятся в Бийске и не только, уж не знаю, зачем. Кроме низкой цены - ничего хорошего в них нет. КПД 83% на газе - это вообще шедевр (водогрейки Loos-Bosch преспокойно выдают 94-95% даже без экономайзера).
Изначально котельная была паровой и мазутной, в начале нулевых ее переделали в водогрейную газовую. Вообще любой паровой котел можно так или иначе переделать в водогрейный. Этим занимается масса разнообразных контор, в каждом регионе хотя бы одна да есть. Делает это каждый - как может. Когда хорошо, а когда и не очень.

Итак, мазутное хозяйство выпилили, газовое - смонтировали. Горелки двухступенчатые, с дутьевым вентилятором, ну и дымосос в наличии.

Еще на пуско-наладке начались проблемы во время перехода с "малого" на "большое" горение. ("Малое" горение - там примерно 40% номинальной тепловой мощности, "большое", очевидно, ровно 100%).
Каждый переход сопровождался хлопками в топке, вплоть до отрыва пламени и аварийной остановки котла. (А розжиг котла Е - это вам не Viesmann какой-нито вражеский, где кнопочку нажал и ушел).
Разнообразные попытки регулировки разнообразными специалистами никак не помогали.

Лирическое отступление: что такое "отрыв пламени"?
Это ситуация, когда скорость распространения горения газовоздушной смеси оказывается меньше скорости подачи смеси в топку. Проще говоря, горящий газ просто "сдувает" от горелки. Если такая ситуация происходит кратковременно - то горелка еще может самостоятельно восстановить работоспособность, хотя без хлопка в топке обычно не обходится. Если постоянно или достаточно долго - факел гаснет.

И вот однажды из-за отказа блока управления - защита по отсутствию пламени в такой ситуации не отработала.
Газовоздушная смесь под давлением продолжила поступать в топку. Через некоторое время в топке произошел самый настоящий объемный взрыв, с разрушением котла и его обвязки, повреждением соседнего и так далее...

Комиссия технадзора в официальном заключении списала все на случайный отказ блока управления. То бишь, "никто ни в чем не виноват".
Я даже догадываюсь, почему: потому что в противном случае, если докопаться до причины - эксплуатацию ВСЕХ котлов нужно немедленно прекратить "до устранения причин". А дело было, как обычно, зимой.

Причину же мы определили мгновенно. Просто посмотрев на работу оставшихся котлов.
Для переключения ступеней в горелке - нужно поменять расход в трех местах: газ, воздух и уходящие газы (котлы Е работают с дымососом). Никаких частотников на вентиляторах там нет и в помине
Для изменения производительности дутьевого вентилятора и дымососа - поставили шиберы с электроприводом.
А для изменения расхода газа - соленоидные клапаны.

На самом деле - это типовая схема управления двухступенчатыми горелками. Ничего криминального в ней нет.
Вот только делать управление нужно по уму. Газовый клапан должен иметь гидравлический замедлитель с регулируемой скоростью открытия-закрытия, а момент его открытия должен быть жестко завязан на актуальное положение воздушной заслонки.
Вот правильный газовый мультиблок (pdf! трафик!). Как видите, штука весьма сложная, но при этом в исполнении от Dungs - супернадежная. Но - дорогая.

А здесь - не оказалось ни денег на нормальное оборудование, ни мозгов для понимания последствий использования ненормального. Все три исполнительных механизма управлялись одной командой с блока управления, без каких-либо проверок актуального состояния их.
Поставили обычный отсечной соленоидный клапан с временем срабатывания меньше секунды. А время перекидывания шибера электроприводом - 6 секунд в теории, а на практике они еще и подклинивают уже.
Скажете - шесть секунд это ерунда? А вот и нет.

Соответственно, при каждом переключении - эти самые несколько секунд стехиометрический состав газовоздушной смеси весьма далек от оптимального. А скорость распространения горения от состава зависит ну очень сильно. Кому интересно - можете ознакомиться подробнее.

Также лучи поноса отправляются разработчикам блока управления котлом (а их ныне тоже делают все, кому не лень. Как могут, так и делают). Датчик контроля пламени в наличии, а вот проверки его исправности - нету.
Хотя проверяется это элементарно. Как? Нужно всего лишь убедиться не только в наличии сигнала пламени при работающей горелке, но и в отсутствии его, когда горелка выключена. Если таковой вдруг присутствует - розжиг должен быть заблокирован, подача топлива - запрещена.

Тут есть еще нюанс: ничто не мешает схеме контроля пламени сломаться при работающей горелке. А работать горелка может и месяцы напролет. В Европе на эту тему есть обязательное требование: всякая горелка должна останавливаться хотя бы раз в сутки, именно для самодиагностики приборов безопасности (не только датчика пламени). У нас такого требования в нормативной документации нет. Но я это всегда прописывал в каскадный контроллер котельной, совмещая с логикой выравнивания наработки, ничего в этом хитрого-сложного нету, потребители тепла этого и не замечают.

Как обычно, с одним "ляпом" жить плохо, но можно. Два - хорошо, что обошлось только разрушениями, без жертв.

Что мы там сделали?
Ни-че-го.
Почему?
А у заказчика денег нет. Они предложили концессию: делать все "за свои", а потом собирать деньги от потребителей за тепло. Но у нас начальство уже ученое, на такие фокусы не соглашалось никогда и в принципе.
Потому что на неплательщиков за коммуналку в лице населения и бюджетных организаций - повлиять невозможно никак вообще.

Возникает вопрос: почему же такие объекты до сих пор эксплуатируются "на авось", и регулярно взрываются?
Все просто: если по-честному исследовать состояние объектов теплоснабжения ЖКХ - в моем регионе не меньше трех четвертей их нужно не то что "доводить до ума", а просто сносить, причем немедленно.
Кто и за какие шиши будет это делать? Никто, потому что "шишей нету ни шиша".

Хотя, насчет трех четвертей - это я загнул. Оптимист я, однако.
Вот, можете ознакомиться с теплогенерацией в одном райцентре моего региона.
Из 25 котельных более-менее современных - 2 (две). Или 8%.
А остальные 23 - нужно сносить вот прям сейчас, и бегом строить новые.

Да и те две новых - с борисоглебскими чугунными котлами "Факел" (КВа) и старорусскими горелками. Ни то, ни другое долговечностью не отличается, к сожалению (отдельное "спасибо" от наладчиков за пластмассовые кулачки, которые через пару лет самопроизвольно поворачиваются на оси, куда им хочется). Отдельный вопрос: нафига ж в 21 веке вообще делать газовый котел с вентиляторной горелкой и дымососом одновременно?
Ой, да они там до сих пор котлы "Универсал-5" делают...
Технологии 21 века...



Тут, похоже, нужно начинать со сноса котельного завода и строительства нового (pdf! трафик!).
Делающего что-то вот такое.



Размечтался, ага.

Comments

[denis lobko (from livejournal.com)]

Так советские ТЭЦ и есть классический пример когенерации, которая в СССР называлась "теплофикацией".

[fixik-papus.livejournal.com]

Низкопотенциальная тепловая энергия на выходе ТЭЦ де-факто практически бесплатна. Больше того, при отсутствии теплосъема ее сбрасывают в градирни (которые стоят денег).
Но! Километровые теплотрассы убивают всю экономию. А уж как дело доходит (уже дошло) до исчерпания их срока службы и необходимости полной замены - наступает КАРАУЛ

[denis lobko (from livejournal.com)]

И вы, конечно же, как вседа, с цифрами в руках, можете доказать свой тезис? :-)

[fixik-papus.livejournal.com]

Ага. Больше того, я принимал участие в расчетах размещения генерации.
Проблема в том, что нужные цифры не выкладываются в открытый доступ.
Будет время - попробую нагуглить в открытых источниках и сделать отдельный пост на тему

[denis lobko (from livejournal.com)]

Маленькое уточнение. В этих расчётах участвовали новые теплотрассы или те, на амортизацию которых забили на 25-30 лет?

[fixik-papus.livejournal.com]

Новые, конечно.
Вряд ли кто когда будет пересчитывать эффективность ТЭЦ, построенной в 1955. Потому что она УЖЕ построена в 1955.

[denis lobko (from livejournal.com)]

То есть современная когенерация "на месте" выиграла у ТЭЦ 1955 года с теплотрассами?

[fixik-papus.livejournal.com]

Именно так.

[denis lobko (from livejournal.com)]

Рукоплещу советским энергетикам. Конкурировать с потомками, опережающими на 60 лет - это Supergeil, как говорят на вашей будущей родине.

[goto-kaz.livejournal.com]

на ТЭЦ бесплатна электроэнергия...
Основная функция ТЭЦ - это обеспечение населения теплом.
Всё начиналось с котельных.
Но получается, что мы сжигаем топливо, получая температуру 1500 градусов, и греем воду максимум до 150 градусов.
В результате родилась идея жечь топливо, получая пар с достаточно высокими параметрами, крутануть его в турбине, получив попутно электричество, и потом сконденсировать, нагрев при том воду отопления до тех же 150 градусов.
В результате, усложняя и удорожая на стоимость турбины и теплотрасс теплостанцию, можно увеличить коэффициент использования топлива.
В условиях рынка это приводит к тому, что в экономике такой ТЭЦ надо посчитать стоимость дополнительно "на халяву" вырабатываемого электричества, и прикинуть, окупает ли оно возведение турбины с тепломагистралью. Т.к. электроэнергия стоит значительно дороже тепловой энергии ( за единицу Джоуля), то обычно это выгодно. Причем выгодно настолько, что иногда даже (на коротких периодах) на такой ТЭЦ с выгодой можно вырабатывать ТОЛЬКО электроэнергию, сбрасывая тепло в атмосферу.
Само собой, усложнение системы приводит к тому, что для её обслуживания надо подходить более ответственно. Т.к. в 90-е на ремонт теплотрасс "забили", то они прохудились и потери сильно выросли. В связи с этим такое тепло может оказаться и не выгодно. А ещё сейчас требуют установку теплосчетчиков, и их установка и периодическая поверка неизбежно увеличивают стоимость тепловой энергии. С другой стороны, вместо того, чтобы на ТЭЦ сжигать топливо в котле, можно его жечь в газовой турбине, выхлопными газами которой уже получать пар для паровой турбины. Такие установки называются ПГУ, и позволяют на том же объеме топлива ещё больше увеличить выработку электрической энергии.

[fixik-papus.livejournal.com]

Я Вам рекомендую, если есть доступ к реальным цифрам, провести простой расчет.
Вводная: есть теплогенерация и есть теплопотребитель. Между ними 25 км. Тепло в месте генерации бесплатное.
Посчитать: стоимость тепла у потребителя.
Результат Вас удивит.
Вторым шагом - поиграться с расстоянием от генерации до потребителя.
Основные факторы: потери тепла, и стоимость строительства и обслуживания.
Там получается степенная функция с порядком в районе 1..2...1,3 (цифры везде разные).
Так вот: на расстоянии 1км от потребителя когенерация безумно выгодна. На расстоянии 25км выгоднее поставить котельную рядом с потребителем и провести туда газопровод.

[goto-kaz.livejournal.com]

если ктото считает теплотрассу длиной 25 км, тот есть неумный человек сразу, как только ему пришла такая мысль в голову.
Нормальная экономика теплотрассы составляет максимум 10 км от источника. Чем меньше, тем лучше.

впрочем, в своём посте я это и указал, как " окупает ли оно возведение турбины с тепломагистралью".
Очевидно, что чем длиннее магистраль, тем она дороже, и тем меньше будет окупаемость, вплоть до невыгодности.

[fixik-papus.livejournal.com]

Об чем и речь

[denis lobko (from livejournal.com)]

Нормальное центральное отопление - это кольцевые магистрали (причём колец два) с "обезличенными источниками" тепла. Такое при СССР успели сделать, кажется, только в Москве и в Новосибирске, но зуб не дам. А при такой системе сложно посчитать длину теплотрассы от источника до потребителя

[fixik-papus.livejournal.com]

Это в мегаполисах, где теплогенерации МНОГО (сколько там в Мск ТЭЦ? штук 30?)
А проблемы - в моногородах, где есть ОДНА ТЭЦ при градообразующем предприятии и от нее теплотрассы во все концы. А еще это монопредприятие может вообще за городом находиться. А еще оно может уже закрыться и ТЭЦ становится сильно избыточной по тепловой мощности...

[goto-kaz.livejournal.com]

в моём городе 3 ТЭЦ и около десятка больших котельных.
Закольцевали их только 3 года назад.
Радиус тепловых сетей считается от энергоисточника.
При выходе из строя одного, другой не обеспечит полноценной замены, но перетоками вполне сможет не допустить аварии - отключения потребителей вышедшего из строя участка.
Поэтому при нескольких источниках границы плавают, но примерно их определить можно.

[denis lobko (from livejournal.com)]

Блин, топить газом это просто какое-то варварство. Такое нежное топливо использовать для такой задачи.

[fixik-papus.livejournal.com]

Вы совершенно правы.
Но в ситуации "здесь и сейчас" даже и заикаться о запрете на генерацию низкопотенциального тепла без сопутствующей генерации электричества - не приходится.

[a-konst.livejournal.com]

А чем топить будет не-варварством?

[peirat-viktor.livejournal.com]

солнцем. Всё равно реакция идёт уже давно, и кончится она не скоро..... нужно топить Солнцем.

[denis lobko (from livejournal.com)]

Я не к тому, что в России варварство, рашка-говняшка, и прочее. Я, в отличие от этого ЖЖ отсюда не сдёргиваю, а наоборот, приехал (давно, но не в этом суть).

Просто газ - весьма нежное и чистое топливо, прямо больно смотреть, как его сжигают в огромных котлах, там, где можно использовать, например, уголь. А вот в маленьких горелках уголь уже так просто не пожжёшь, а газ - запросто.

Хотя я считаю, что надо как можно шире использовать атомную энергию, причём цикл на природном уране. Она самая экологически чистая из невозобновляемых. Возобновляемые источники, к сожалению, весьма ограничены в своей мощности. как природными условиями (ГЭС, ветер), так и технологиями (солнечная энергия).

[a-konst.livejournal.com]

нет, мой вопрос был совсем без подтекста про Россию, и буквально значил ровно то, что я написал - если топить газом - варварство, то чем будет не-варварством?
Ваш ответ я понял, в том числе про маленькие горелки - то есть, газ использовать как топливо стоит, но только там, где любое другое топливо кардинально проигрывает по экономичности или практичности, а в больших мощных котлах это не так.