energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2023-16-4-256-262energsecurity-906Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЯ, РАСЧЕТЫDESIGN, RESEARCH, CALCULATIONSИзоляция бака питательной воды в схеме транспортабельной котельной установки с прямоточным паровым котломInsulation of feed water tank in arrangement of transportable boiler plant with direct-flow steam boilerКускарбековаС. И.KuskarbekovaS. I.

Кафедра ПТЭ

Проспект Ленина, 76, 454080, г. Челябинск

Department of Industrial Thermal Power Engineering

ave. Lenin, 76, 454080, Chelyabinsk

kuskarbekovasi@susu.ruФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет (НИУ)»РоссияSouth Ural State UniversityRussian Federation202325012024164256262Copyright © Кускарбекова С.И., 20242024Кускарбекова С.И.Kuskarbekova S.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/906

Транспортабельная котельная установка используется для оснащения потребителей паром высоких энергетических характеристик, а также позволяет экономить затраты на строительство стационарных котельных. Транспортабельная котельная установка может быть размещена в условиях Крайнего Севера на нефтепромысловой площадке. Поэтому необходимо организовать надёжную и безопасную эксплуатацию котельной, состоящую из парового прямоточного котла змеевикового типа, питательного насоса, бака питательной воды и других вспомогательных элементов тепловой схемы. Одним из важных элементов в тепловой схеме является бак питательной воды, в котором аккумулируется вода после химической очистки. В нем же вода и подогревается, повышая эффективность работы котла. Описаны методы расчёта диаметров магистральных паропроводов и трубопроводов питательной воды. Рассмотрены теоретические основы работы ёмкости для питательной воды, её использования на тепловых электростанциях, теплоэлектроцентралях, районных производственных и отопительных котельных при использовании различных тепловых схем работы вышеперечисленных предприятий. Исследована работа бака питательной воды в тепловой схеме паровой установки. Спроектирована тепловая схема производственной котельной для выработки насыщенного пара для потребителей с помощью прямоточных паровых котлов змеевикового типа. Выполнен расчёт диаметров входных и выходных трубопроводов накопительной ёмкости. Определена эффективная толщина тепловой изоляции, необходимая для минимизации тепловых потерь при эксплуатации транспортабельной котельной установки. Проведено моделирование конструкции бака питательной воды и тепловые потери через его поверхность. Представлена 3D модель проектируемой ёмкости, а также тепловые потери через поверхность стенок бака при использовании теплоизоляционного материала. Отмечена важность использования тепловой изоляции различных ёмкостей для хранения питательной воды, нефтепродуктов, углеводородов и других различных сред.

A transportable boiler plant is used to provide consumers with steam of high energy characteristics, while saving costs for the construction of stationary boiler houses. A transportable boiler plant can be placed in the conditions of the Far North on an oilfield site. It is therefore necessary to organize reliable and safe operation of the boiler house, consisting of a steam direct-flow boiler of the coil type, a feed pump, a feed water tank and other auxiliary elements of the thermal circuit. One of the important elements in the thermal circuit is the feed water tank, in which water accumulates after chemical purification. It is where the water is also heated, increasing the efficiency of the boiler. Methods for calculating the diameters of main steam pipelines and feed water pipelines are described. The theoretical foundations of the operation of the feed water tank, its use in thermal power plants, combined heat and power plants, district industrial and heating boilers using various thermal arrangements of the above-mentioned enterprises are considered. The operation of the feed water tank in the thermal circuit of a steam unit is discussed. A thermal circuit of an industrial boiler house has been designed to generate saturated steam for consumers using direct-flow steam boilers of the coil type. The diameters of the inlet and outlet pipelines of the storage tank are calculated. The effective thickness of thermal insulation required to minimize heat losses during operation of a transportable boiler plant has been determined. Modeling of the design of the feed water tank and heat losses through its surface is carried out. A 3D model of the designed tank is presented, as well as heat losses through the surface of the tank walls when using a thermal insulation material. The importance of using thermal insulation of various tanks for storing feed water, petroleum products, hydrocarbons and other various media is noted.

бак питательной водыпрямоточный паровой котёл змеевикового типатранспортабельная котельная установкатепловая изоляцияfeed water tankdirect-flow steam boiler of coil typetransportable boiler plantthermal insulationReferencesРаспоряжение правительства Российской Федерации от 9 июня 2020 года N 1523-р «Об утверждении Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года» Министерство энергетики РФ 2020; 93 с.Decree of the Government of the Russian Federation No. 1523-r dated June 9, 2020 «On Approval of the Energy Strategy of the Russian Federation for the Period up to 2035» Ministry of Energy of the Russian Federation 2020; 93 p.Intensification of heat-exchange of a direct-flow steam boiler of a coil type based on an educational laboratory stand. D. Bekhterev, Y. Shmatkov, S. Kuskarbekova, I. Karimov, D. Zulkarnaev. E3S Web Conf. 2023; 411: 01015. DOI: 10.1051/e3sconf/202341101015.Intensification of heat-exchange of a direct-flow steam boiler of a coil type based on an educational laboratory stand. D. Bekhterev, Y. Shmatkov, S. Kuskarbekova, I. Karimov, D. Zulkarnaev. E3S Web Conf. 2023; 411: 01015. DOI: 10.1051/e3sconf/202341101015.Умягчение воды натрий-катионированием. В. Э. Втюрина, В. В. Севастьянов, А. А. Сахарова Эффективные технологии в области водоподготовки и очистки в системах водоснабжения и водоотведения: материалы III Всероссийской студенческой научно-практической конференции, Волгоград, 16–17 марта 2023 года. Волгоградский государственный технический университет 2023; 20–22. EDN EZCPEY.Softening of water by sodium-cation. V. E. Vtyurina, V. V. Sevastyanov, A. A. Sakharova Effective technologies in the field of water treatment and purification in water supply and sanitation systems: materials of the III All-Russian Student Scientific and Practical Conference, Volgograd, March 16-17, 2023. Volgograd State Technical University 2023; 20–22. EDN EZCPEY.Опытное исследование работы парового котла змеевикового типа при эксплуатации на северном нефтяном месторождении. М. М. Дудкин, К. В. Осинцев, С. И. Кускарбекова Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика» 2019; 19(4): 14–25.Experimental study of the operation of a coil-type steam boiler during operation at the northern oil field. M. M. Dudkin, K. V. Osintsev, S. I. Kuskarbekova Bulletin of the South Ural State University. The series «Energy» 2019; 19(4): 14–25.Опытное исследование аэро- и гидравлической систем прямоточного котла на лабораторном стенде путем внедрения автоматического управления устройствами и сбора данных. К. В. Осинцев, С. И. Кускарбекова, Н. В Савостеенко, Н. М. Максимов Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика» 2022; 22(2): 92–103.Experimental study of aero- and hydraulic systems of a ramjet boiler on a laboratory stand by introducing automatic device control and data collection. K. V. Osintsev, S. I. Kuskarbekova, N. V. Savosteenko, N. M. Maksimov Bulletin of the South Ural State University. The series «Energy» 2022; 22(2): 92–103.Юркина М. Ю., Матухнов Т. А. Экспериментальное исследование влияния материала трубопровода на образование отложений Вестник МЭИ 2023; 5: 102–110. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-5-102-110.Yurkina M. Yu., Matukhnov T. A. Experimental study of the influence of pipeline material on sediment formation Bulletin of MEI 2023; 5: 102–110. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-5-102-110.Петросенко М. А. Оценка эффективности применения разных видов тепловой изоляции трубопроводов для повышения энергоэффективности и снижения тепловых потерь Студенческий вестник 2020; 27–3(125): 23–25. EDN NJUPHI.Petrosenko M. A. Evaluation of the effectiveness of using different types of thermal insulation of pipelines to increase energy efficiency and reduce heat losses Student Bulletin 2020; 27–3(125): 23–25. EDN NJUPHI.Пашенцев А. И. Типизация повреждений конструкций тепловой изоляции тепловых сетей Экономика строительства и природопользования 2019; 1(70): 25–32. EDN GTLCQM.Pashentsev A. I. Typification of damage to thermal insulation structures of heating networks Economics of construction and environmental management 2019; 1(70): 25–32. EDN GTLCQM.Оценка экономического эффекта при замене котельных, работающих на мазуте, на газовое оборудование в блочно-модульном исполнении. Р. В. Муканов, Е. М. Дербасова, А. Н. Кузьмин, О. Р. Муканова Инновационное развитие регионов: потенциал науки и современного образования: Материалы III Национальной научно-практической конференции, Астрахань, 07 февраля 2020 года. Под общей редакцией Т. В. Золиной. Астраханский государственный архитектурно-строительный университет 2020; 263–268. EDN RDRHFW.Assessment of the economic effect when replacing boilers running on fuel oil with gas equipment in block-modular design. R. V. Mukanov, E. M. Derbasova, A. N. Kuzmin, O. R. Mukanova Innovative development of regions: the potential of science and modern education: Materials of the III National Scientific and Practical Conference, Astrakhan, February 07 2020. Under the general editorship of T. V. Zolina. Astrakhan State University of Architecture and Civil Engineering 2020; 263 – 268. EDN RDRHFW.Сагадеева Л. А. Технические характеристики материалов тепловой изоляции трубопровода системы теплоснабжения XXV Всероссийский аспирантско-магистерский научный семинар, посвященный Дню энергетика: Материалы конференции. В 3-х томах, Казань, 07–08 декабря 2021 года. Под общей редакцией Э. Ю. Абдуллазянова. Том 2. – Казань: Казанский государственный энергетический университет 2022; 2: 164–166. EDN JHXWKB.Sagadeeva L. A. Technical characteristics of thermal insulation materials of the heat supply system pipeline XXV All-Russian Postgraduate and Master's scientific seminar dedicated to the Day of the Power engineer: Conference materials. In 3 volumes, Kazan, December 07–08, 2021. Under the general editorship of E. Y. Abdullazyanov. Volume 2. – Kazan: Kazan State Power Engineering University 2022; 2: 164–166. EDN JHXWKB.Тонкошкур А. Г. Моделирование процесса нестационарного теплопереноса для расчета толщины тепловой изоляции трубопроводов Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения 2022; 1(9): 53–66. EDN MFKVOH.Tonkoshkur A. G. Modeling of the process of unsteady heat transfer for calculating the thickness of thermal insulation of pipelines Scientific and technical problems of improving and developing gas power supply systems 2022; 1(9): 53–66. EDN MFKVOH.Alyukov S, Osintsev K. V. Mathematical Modeling of Coal Dust Screening by Means of Sieve Analysis and Coal Dust Combustion Based on New Methods of Piece-Linear Function Approximation. Applied Sciences 2021; 11. 1609. DOI: 10.3390/app11041609.Alyukov S, Osintsev K. V. Mathematical Modeling of Coal Dust Screening by Means of Sieve Analysis and Coal Dust Combustion Based on New Methods of Piece-Linear Function Approximation. Applied Sciences 2021; 11. 1609. DOI: 10.3390/app11041609.Бут Г. С., Синицын С. В. Математическое моделирование процесса аккумулирования тепловой энергии в системах управления оборотным водоснабжением предприятий Известия Института инженерной физики 2021; 1(59): 48–52. EDN KJSCZZ.Booth G. S., Sinitsyn S. V. Mathematical modeling of the process of heat energy accumulation in the management systems of circulating water supply of enterprises Proceedings of the Institute of Engineering Physics 2021; 1(59): 48–52. EDN KJSCZZ.Hameed, Vinous & J Hamad, Fatima. Investigation study of vertical helical coil heat exchanger. AIP Conference Proceedings 2020; 2213. 020093. DOI: 10.1063/5.0000219.Hameed, Vinous & J Hamad, Fatima. Investigation study of vertical helical coil heat exchanger. AIP Conference Proceedings 2020;2213. 020093. DOI: 10.1063/5.0000219.Two-Phase Flow Heat Transfer in Micro-Fin Tubes. Lin, Yuansheng & Li, Junye & Chen, Zengchao & Li, Wei & Ke, Zhiwu & Ke, Hanbing Heat Transfer Engineering 2019; 42: 1–18. DOI: 10.1080/01457632.2019.1703076.Two-Phase Flow Heat Transfer in Micro-Fin Tubes. Lin, Yuansheng & Li, Junye & Chen, Zengchao & Li, Wei & Ke, Zhiwu & Ke, Hanbing Heat Transfer Engineering 2019; 42: 1–18. DOI: 10.1080/01457632.2019.1703076.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.