10685

Ширяева Е.Д.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ КОТЕЛЬНОЙ

Значительный рост потребности в энергетических ресурсах, который особенно часто наблюдается в последнее время, образует необходимость повышения энергоэффективности действующих теплогенерирующих установок. Наиболее высокий уровень энергоэффективности котельной может быть достигнут только за счёт комплексного подхода к решению конструктивных, технологических, технико-экономических и экологических проблем.

Применение котлов высокой эффективности. Одно из последних достижений котлостроения – газотопливные котлы из жаростойких специальных сталей с топкой двойного действия на встречных факелах. КПД котла, как и любой тепловой машины, в теории определяется отношением температур в начале и конце рабочего цикла к начальной температуре по формуле Карно.

В котлах на встречных факелах температура в топке доходит до 1800-1900 градусов против 1100-1200 в других котлах, а температура уходящих газов остается той же, 140-200 градусов.

Рисунок 1 – Устройство парового котла с топкой на встречных факелах

Таким образом КПД котла может превышать 90% без применения каких-либо сложных дополнительных мер, а с ними коэффициент полезного действия может быть более 95%.

Использование витых теплообменников. Конструкция витого теплообменника достаточно проста. Вокруг центральной трубы

141

(сердечника) расположены, навитые на нее особым образом, пучки труб с определенным интервалом (регулируется прокладками) и направлением завивки. Нагреваемая поверхность представляет собой несколько змеевиков в кожухе. Витой теплообменник является многопоточным аппаратом. Теплоноситель в данном аппарате движется как по трубному, так, и по межтрубному пространству одновременно [4].

Рисунок 2 – Конструкция витого теплообменника

Промывка поверхностей от отложений. Накипь — твёрдые отложения, образующиеся на внутренних стенках труб паровых и водогрейных котлов, водяных экономайзеров, пароперегревателей и других теплообменных аппаратов, в которых происходит испарение или нагревание воды, в составе которой присутствуют те или иные соли.

Если накопившуюся накипь не удалять, то со временем мощность котла уменьшится. Также начнет снижаться и КПД агрегата. Поэтому необходимо периодически проводить очистку котла от накипи и продуктов коррозии.

Вредное влияние накипи проявляется в нескольких направлениях: слой накипи, покрывающий поверхность нагрева, уменьшает коэффициент теплопередачи между водой и газами, что в итоге вызывает перерасход топлива. Загрязнение поверхности нагрева котла повышает температуру стенки трубы, что может привести к трещинам, а со временем и к разрушению трубы [5].

В качестве наиболее современного способа очистки паровых котлов предлагается использовать электроразрядную очистку. Данный метод очистки выполняется с помощью электрических разрядов, которые подаются в рабочую жидкость, в ней образуются упругие колебания высокой интенсивности. Электрическая дуга проникает в осажденные слои, раскалывает и измельчает отложения, а потоки воды значительной скорости выносят всё из очищаемой полости. Такая схема очистки способна справиться с накипью практически любой прочности.

Рециркуляция дымовых газов. Проблема загрязнения окружающей среды давно приобрела международный характер. Вредные вещества, которые попадают в атмосферу, разносятся воздушными потоками на большие пространства, неся с собой огромные проблемы как для здоровья человека, так и для существования человечества в целом. Одним из

142

крупных загрязнителей атмосферы являются продукты сгорания котельных. Основным токсичным компонентом, образующимся при сжигании природного газа в топках паровых и водогрейных котлов, являются оксиды азота. Оксиды азота оказывают пагубное воздействие на здоровье людей, в частности на органы дыхания.

Одним из наиболее распространенных методов снижения количества образующихся оксидов азота является рециркуляция продуктов сгорания в зону горения.

Рециркуляции газов в топочную камеру в настоящее время широко применяется в котельных. Обычно дымовые газы с температурой 300– 400 ºС отбираются перед воздухоподогревателями и специальным рециркуляционным дымососом подаются в топочную камеру [2]. Применение рециркуляции позволяет регулировать теплоотдачу к экранам топки и температуру перегретого пара, сближать характеристики работы котлов при сжигании различных топлив, например, жидких и газообразных.

Еще одним эффективным методом, обеспечивающим частичное восстановление уже образовавшихся оксидов азота до N, является метод трехступенчатого сжигания. Принцип метода заключается в том, что в основание горелки подается всего 80% всего топлива. Остальные 20% подают в промежуточную зону факела с большим недостатком воздуха. В результате этого образуется восстановительная зона, в которой за счет углеводородов и азотсодержащих компонентов происходит восстановление NOx [1].

Метод трёхступенчатого сжигания можно реализовать как при проектировании новых котлов, так и при модернизации действующих.

Рисунок 3 – Схема организации трехступенчатого сжигания

Использование конденсационных теплообменников. Современное развитие энергетики характеризуется значительно возросшей стоимостью всех видов природных ресурсов, а также постоянно увеличивающимися

143

трудностями охраны окружающей среды от воздействия теплогенерирующих установок и промышленных предприятий. Энергосбережение, экономия топлива и других природных ресурсов, охрана окружающей среды - являются особенно важными направлениями развития фундаментальных исследований в области энергетики.

Анализ работы газифицированных теплогенерирующих установок показывает, что одним из путей существенного повышения коэффициента использования топлива является глубокое охлаждение продуктов сгорания в конденсационных теплоутилизаторах. В таком случае повышение коэффициента использования топлива установки на 1 % осуществляется за счет снижения температуры уходящих газов на 2-4 . В конденсационных теплоутилизаторах вместе с охлаждением уходящих газов происходит снижение содержания в продуктах сгорания оксидов азота.

Для решения задач повышения энергоэффективности котельной необходимо рассматривать каждый случай в отдельности. Это необходимо, для того чтобы точно оценить эффективность выбранного мероприятия в условиях рассмотрения конкретной котельной установки. Ведь каждая система уникально и требует индивидуального подхода

Литература

1.Ахмедов Р.Б., Брюханов О.Н., Иссерлин А.С. и др. Рациональное использование газа в энергетических установках. Справочное руководство.

— Л.: «Недра», 1990. – 423 с.

2.Аронов И.З. Контактный нагрев продуктами сгорания природного газа.

— Л.: «Недра», 1990. – 279 с.

3.Кудинов А.А. Энергосбережение в теплогенерирующих установках. — Ульяновск: Ул. ГТУ, 2000. – 159 с.

4.Промхимтех. Витые теплообменники – URL:

https://promhimtech.ru/produktsiya/teploobmennoe-oborudovanie/vitye- teploobmenniki/ (дата обращения: 22.04.2022) – Режим доступа: свободный. Текст – электронный.

5.Технологии очистки паровых котлов – URL:

https://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=3232 (дата обращения: 10.02.2022) – Режим доступа: свободный. Текст – электронный.

144

А.В. Медведев, В.А. Афонькина

ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный аграрный университет», г. Челябинск, Россия

ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ С НАНОРАЗМЕРНЫМ РЕЗИСТИВНЫМ СЛОЕМ, КАК СРЕДСТВО СИСТЕМ ЛОКАЛЬНОГО ОБОГРЕВА

В настоящее время используются разные системы отопления для жилых и рабочих помещений. Классические батареи и радиаторы показали свою эффективность, однако прогрессивные технологии все чаще становятся частью нашей жизни и замещают собой привычные отопительные приборы. Такие системы более экономичны и эффективны. Одной из таких систем является отопительные системы на основе пленочного электронагревателя. Использование таких систем позволяет решить целый ряд проблем.

Рисунок 1 – Пленочный электронагреватель (НЭП)

В своем исследование мы доказали актуальность использования в современных домах отопительной системы на основе пленочных электронагревателей. Актуальность обусловлена возможность использовать НЭП для локального обогрева, когда нужно отопить только отдельные участки помещения. Данный эффект достигается путем изменения толщины слоя нихрома (таблица 1).

145

Таблица 1 – Примеры расчета тонкопленочных электронагревателей

146

Таблица 2 – Характеристики пленочного нагревателя

В заключении сделан вывод об эффективности использование данной системы относительно аналогов, представленных на рынке.

Литература

1.Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. М., Наука, 1980.

2.А. Мачкаши, Л.Банхиди. Лучистое отопление. М., Стойиздат,

1985.

3.Физико-химические основы технологии электронно - вычислительных средств. Филатов Б. Г. Шелест Д. К. Воротынцев В. Ю. Санкт-Петербург, 2005.

4.Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. Данилин Б.С. М. Энергоатомиздат 1989.

147

Секция № 5 «Рекреационные территории и общественное пространство в аспекте устойчивого развития»

Н.В. Боровикова

ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный архитектурно- строительный университет (Сибстрин)», г. Новосибирск, Россия

ПОСТИНДУСТРИАЛЬНОЕ ПЕРЕОСМЫСЛЕНИЕ СРЕДНИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГОРОДОВ СИБИРИ

Постиндустриальное переосмысление городской среды – один из наиболее острых и актуальных вопросов архитектурно-градостроительной деятельности. В условиях общей геополитической ситуации, политик цифровизации и импортозамешения, в условиях шестого технологического уклада и эпохи дигитализма, городская среда становится одним из значимых отражателей того или иного характерного исторического периода. Сибирский и Дальневосточный регионы в вопросах своевременного адекватного ответа на уровне качества городской среды несколько замедленны и в силу удаленности слегка оторваны от Центральной части РФ. Потребность в равномерном развитии же среды проявляется в показателях возрастной миграции, в определении уровня жизни горожан и в индексах качества городской среды [1]. При этом Сибирский и Дальневосточный регионы обладают значительным наследием индустриализации: планировочные структуры населенных мест, порой, определялись исходя их схемы размещения промышленных предприятий. Постиндустриальное наследие проявляется во многом, начиная от физических и визуальных характеристик постиндустриальной среды и заканчивая сложившимся менталитетом жителя [2]. Следует отметить, что большинство постиндустриальных пространств сконцентрированы в средних и малых городах и предопределяют векторы их развития. Представленное исследование базируется на обследовании 8 средних промышленных городов Сибири (Киселевск, Черногорск, Железногорск, Междуреченск, Зеленогорск, Краснокаменск (ДВФО с 2018 года), Усть- Илимск, Лесосибирск.

148

Рисунок 1 – Графоаналитическая база исследования постиндустриальных пространств 8 средних промышленных городов СФО

Одним из важнейших при обследовании постиндустриальной среды становится выявление факторов формирования. Так, в процессе установления индустриальной периодизации формирования исследуемых объектов, были выявлены три ключевых фактора: фактор времени, фактор места и фактор образа [3].

Фактор места, как правило, имеет отношение к пространственным характеристикам объекта и может быть представлен как география объекта, то есть расположение как в ткани городской среды или во взаимосвязи с ней, так и в структуре каркаса расселения региона и страны.

Фактор образа имеет отношение к эстетическим характеристикам постиндустриальных объектов, но в силу особенностей восприятия и воздействия, а также с учетом когнитивных особенностей человека, по сути является фиксатором образа мышления того или иного события (в данном исследовании фактор образа является фиксатором следа периода индустриализации), то есть фиксирует через эстетические характеристики следы влияния индустриально-архитектурной среды на мышление.

Фактор времени напрямую связан с ценностными характеристиками индустриальных и постиндустриальных объектов, отражает период появления объекта, фиксирует временные отрезки преобразовательных процессов, то есть указывает на состояние, возраст и основные архитектурно-художественные свойства.

149

Рисунок 2 – Фрагмент графоаналитического анализа «Фактор времени»

Помимо выявления факторов, целесообразно определять и критерии сохранения индустриального и постиндустриального наследия. При этом, следует отметить, что индустриальное наследие необходимо классифицировать и определять, как материальное (индустриальные комплексы, здания и сооружения, технологические элементы, взаимосвязи и решения, индустриальные ландшафты), так и нематериальное (портрет горожанина, аутентичность места, научные разработки и технологические схемы, средовое пространство и степень его влияния). К критериям же сохранения индустриального и постиндустриального наследия относятся шесть основных критериев: экономический, экологический, социальный, технологический, архитектурно-художественный и объёмно- пространственный, где каждый критерий – совокупность внутренних показателей, измеряемая математически [4].

Для каждого крупного пространственного постиндустриального средового фрагмента следует выявлять и группы дополняющих факторы характеристик. К ним относятся: средовая устойчивость, пространственное развитие, структура формообразования и социально-культурное пересечение. В частности, в аналитике фактора времени наиболее активными будут структура формообразования (создающая связи, сохраняющая связи, ликвидирующая связи, жилая (функционально устойчиво воспринимаемая) застройка и социально-культурное пересечение (точка возникновения, точка распространения, точка исчезновения, точка преобразования).

При этом фактор времени взаимосвязан с одним из определяющих векторов развития постиндустриальной среды и представляет собой формирование социально-экономической устойчивости, что отражается в разработке концептуальных программ развития стратегической направленности (региональная типологическая модель, комплексное

150