Katlaruumi efektiivsus. Katlasõlmede efektiivsuse tõstmine E. K. Safonova, dotsent, D. L. Bezborodov, dotsent, A. V. Studennikov, magistrant. töö üldine kirjeldus
Föderaalne riigieelarveline õppeasutus
Erialane kõrgharidus
Lipetski Riiklik Tehnikaülikool
Tööstusliku soojusenergeetika osakond
Essee
“Katlasõlmede ja katlamajade efektiivsuse tõstmine”
Lõpetanud: Bondareva P.M.
Vastu võtnud: V.I
Lipetsk 2011
Sisu
Sissejuhatus
- Katlamaja energiaaudit…………………………………………………3
Suitsugaaside ja neis oleva liigse õhu temperatuuri jälgimine. 9
Režiimikaartide koostamine……………………………………………….12
Väga tõhus reguleerimine………………………………………14
Sekundaarsete emitterite kasutamine………………………………..18
Moderniseeritud põhjapilupõleti paigaldamine katla külmalehtrisse (kateldele PTVM-100 ja PTVM-50 ………………………20
Integreeritud tehnoloogiad kommunaalkatlamajade efektiivsuse tõstmiseks……………………………………………………………….22
Bibliograafia…………………………………………………………28
Sissejuhatus
Kütuse ja energiaressursside säästmise küsimused on olulisel kohal kõigis rahvamajanduse sektorites ja eriti energiasektoris - peamises kütust tarbivas tööstusharus. Igas jaamas ja katlaruumis töötatakse välja organisatsioonilisi ja tehnilisi meetmeid tehnoloogiliste protsesside täiustamiseks, seadmete moderniseerimiseks ja personali kvalifikatsiooni tõstmiseks.
Allpool käsitleme mõningaid viise katlaüksuse ja katlaruumi kui terviku efektiivsuse suurendamiseks.
- Katlaruumi energiaaudit
Katlamaja energiaülevaatuse põhiülesanne on kindlaks teha:
- Katlaruumi seadmete tegelikud töönäitajad.
Olemasolevate katlamaja töönäitajate võrdlus standardiseeritud väärtustega.
Katlaruumi efektiivsuse tegelike väärtuste ja standardsete väärtuste lahknevuse põhjuste tuvastamine ja analüüs.
Katlaruumi energiatõhusa töö saavutamise viisid.
- teabe kogumine ja dokumenteerimine - uurimisobjekti põhitunnuste määramine: teave katlaruumi seadmete kohta, energiatarbimise dünaamika, teave soojustarbijate kohta jne. Samuti määratakse soojuse ja elektrienergia mahud ja mõõtepunktid;
instrumentaalne uuring - täidab puuduoleva teabe energiatarbimise kvantitatiivsete ja kvalitatiivsete omaduste kohta ning võimaldab hinnata katlamaja hetkeenergiatõhusust;
tulemuste uurimine ja töötlemine ning nende analüüs - mõõtmised olemasolevate mõõteseadmete või nende puudumisel kaasaskantavate spetsiaalsete seadmete abil.
energiasäästumeetmete soovituste väljatöötamine ja aruande koostamine.
- Põlemissaaduste analüsaator
Soojuskujutis (termopildistamine)
Digitaalne temperatuurimõõtur
Infrapuna kontaktivaba termomeeter
Kolmefaasiline võimsusanalüsaator
Ultraheli vedeliku voolumõõtur
Ultraheli paksuse mõõtur
Sündmuste väljatöötamisel on vaja:
1) määrata kindlaks kavandatava parenduse tehniline olemus
ja säästu saamise põhimõtted;
2) arvutab võimaliku aastasäästu füüsilises ja rahalises mõttes;
3) määrab kindlaks soovituse elluviimiseks vajalike seadmete koostise, selle ligikaudse maksumuse, tarne-, paigaldus- ja kasutuselevõtu maksumuse;
4) kavandatavate meetmete üldise majandusliku mõju hindamine, arvestades eeltoodud punkte.
Pärast kulutasuvuse hindamist liigitatakse kõik soovitused kolme kriteeriumi alusel:
1) tasuta ja odav - teostatakse vastavalt voolule
katlamaja tegevus;
2) keskmise kuluga - teostatakse reeglina katlamaja omavahendite arvelt;
3) kõrge hind – lisainvesteeringuid nõudev.
Tabelis Tabelis 1 on toodud kõige laialdasemalt kasutatavad soovitused koos ligikaudse hinnanguga nende tõhususele.
Energiasäästumeetmed
|
1. Katlaruumis energiakulude jälgimise ja energiasäästumeetmete läbiviimise eest vastutajate määramine.
2. Katlaruumi töökorra parandamine ning valgustuse, ventilatsiooni, veevarustuse ja soojusvarustussüsteemide töö optimeerimine.
3. Energiakasutussüsteemide ja üksikute elektrijaamade töö- ja hooldusreeglite täitmine, valgustussüsteemide, ventilatsiooni, termokardinate jms sisse- ja väljalülitamise ajakavade juurutamine.
4. Tööde korraldamine lampide töös, nende puhastamine, aknaraamide õigeaegne remont, aknakatted, vannitoa remont jne.
5. Katlamaja töötajatega selgitustöö läbiviimine energiasäästu küsimustes.
6. Perioodiliste energiauuringute läbiviimine.
7. Ensõlmitud energia ja ressursside tarbimise lepingute kord kvartalis kontrollimine ja korrigeerimine.
Energiasäästumeetmed tööstuslikes katlamajades
Energiasäästumeetmed gaasiküttel sooja vee katlamajades
- Tehke regulaarselt RNI-d.
Kasutusevaheajal regulaarselt läbi viia suitsugaaside kiirendatud katseid ja analüüse režiimikaartidele vastavuse tagamiseks.
Soojusvarustus peaks toimuma vastavalt temperatuurigraafikutele.
Võrgu reguleerimise tulemusena vähendage võrgupumpade võimsust.
Vähendage kaod isolatsioonivigade tõttu.
Seadmete vahetamine ökonoomsema vastu.
Otseteede ja ajakava kärbete kaotamine soojusvarustusskeemi täiustamise kaudu.
Lekete vastu võitlemine.
Raamatupidamine ja kõige analüüs.
Aurukatelde üleviimine vee soojendamise režiimile.
Muutuva sagedusega elektriajami rakendamine.
Madala liigõhu suhtega töötavate põletite kasutamine.
Katlaruumist puhutud õhuvõtt.
Imemise kõrvaldamine kateldes, mis töötavad ahjus vaakumiga.
Ökonaiseri või soojusvaheti paigaldamine.
Vee õhutustamise rakendamine.
Toitevee temperatuuri tõus.
Küttepindade puhastamine mõlemalt poolt.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energiasäästumeetmed katla- ja ahjuruumidele eramajades ja hoonetes, mille kogupindala ei ületa 2000 ruutmeetrit.
Väikese ja keskmise võimsusega katlamajade moderniseerimine ja automatiseerimine:
- katlaagregaatide energiatõhususe suurendamine, kui
madala temperatuuriga ja kondensatsioonikatelde kasutamine;
kütuse põletamise uute põhimõtete kasutamine katlamajades
ühikud;
katlasõlmede töökindluse suurendamine;
kaasaegsete põletiseadmete kasutamine;
katlasõlmede automatiseerimine;
jahutusvedeliku jaotamise automatiseerimine koormate vahel;
jahutusvedeliku keemiline veetöötlus;
torustike soojusisolatsioon;
ökonomaiserite paigaldamine korstnatele;
ilmastikutundlik vooluahela juhtimine;
kaasaegsed tule-gaasitoru katlasõlmed.
- 2. Heitgaaside ja neis sisalduva liigõhu temperatuuri jälgimine.
Suurimad kaod katlas on kaod suitsugaasidega. Nende väärtust saab vähendada suitsugaasides sisalduva liigõhu, suitsugaaside temperatuuri vähendamise ning ka keskkonnast võetava õhu temperatuuri tõstmisega.
Kas enim rõhku tuleks panna vähendamisele? uh. Selle tagab põlemiskambri töötamine minimaalse lubatud (vastavalt kütuse põlemistingimustele) üleliigse õhuga koldes ning imemise kõrvaldamisega koldes ja lõõrikanalites. Keelduda? хх võimaldab ka oma vajadusteks vähendada kadusid mööda gaas-õhk teed ja toob kaasa suitsugaaside temperatuuri languse. Õhu imemine gaasiõlikatelde ahju tootlikkusega 320 t/h ja alla selle ei tohiks ületada 5%, üle 320 t/h - 3% ning sama tootlikkusega söetolmkatelde puhul - 8 ja 5%. vastavalt. Õhu imemine gaasiteel ülekuumendi väljalaskeavast suitsuärastusavani ei tohiks ületada (v.a tuhakollektorid) torukujuliste õhusoojendite puhul 10%, regeneratiivsete küttekehade puhul 25%.
Katla töötamise ajal on üheks peamiseks parameetriks, mis nõuab seadmete pidevat jälgimist ja hooldatavust, liigne õhk koldes või mõne esimese küttepinna taga. Suurenenud õhuimemise allikaks gaasikanalites on torukujuliste õhusoojendite (peamiselt külmade destilleerimisseadmete) torude kulumine või korrosioon, mis põhjustab ka energiakulu suurenemist tõmbe- ja lõhkemisel ning põhjustab koormuse piiramist.
Suitsugaaside temperatuur? uh oleneb nii liigsest õhust kui ka küttepindade efektiivsusest. Kui torudele tekivad saasteained, kas gaaside soojusülekandetegur torudesse väheneb ja suureneb? uh. Saasteainete eemaldamiseks tuleks küttepindu regulaarselt puhastada. Kui uuendate boilerit madalamaks? Siiski tuleb meeles pidada, et see võib põhjustada aurude kondenseerumist õhusoojendi külmade kuubikute torude seintele ja nende korrosiooni.
Ümbritseva õhu temperatuuri on võimalik mõjutada näiteks õhuvõtuava ümberlülitamisega (tänavalt või katlakojast). Kuid tuleb meeles pidada, et katlaruumist õhu võtmisel suureneb selle ventilatsioon, tekib tuuletõmbus ja talvel võivad madalamate temperatuuride tõttu torustikud sulada, mis põhjustab hädaolukordi. Seetõttu on talvel katlaruumist õhu tõmbamine ohtlik. Loomulikult suurenevad sel perioodil kaod q 2 objektiivselt, kuna õhu temperatuur võib olla negatiivne. Käitaja peab hoidma õhutemperatuuri õhusoojendi sisselaskeava juures mittesöövitaval tasemel, kasutades kütmist õhusoojendites või kuuma õhu retsirkulatsiooni.
Soojuskadude suurenemine keskkonda võib tekkida voodri purunemise, isolatsiooni ja vastava kõrge temperatuuriga pindade kokkupuute või voodri vale valiku ja paigaldamise tõttu. Kõik probleemid tuleb tuvastada, kui operaator katla ümber käib, veapäevikusse sisestada ja kiiresti kõrvaldada.
Kütuse ja oksüdeerija hea segamine keerispõlemisskeemiga võimaldab katla käitamist vähendatud (võrreldes otsevoolu põletusprotsessiga) liigse õhuga ahju väljalaskeava juures (? = 1,12...1,15) ilma küttekollet suurendamata. lendtuha põlevainete sisaldus ja CO kontsentratsiooni suurendamata, mis ei ületa 40-80 mg/nm 3 (? = 1,4).
Seega võimaldab suitsugaaside temperatuuri ja liigse õhu alandamine ahju kasuteguri tõstmise kaudu vähendada suitsugaasidega kaasnevaid soojuskadusid ja sellest tulenevalt suurendada katlaseadme "bruto" kasutegur 1... 3%, isegi kateldel, mis töötasid enne moderniseerimist 30 ..40 aastat.
- Režiimikaartide koostamine
Töötabel on tabeli ja graafikute kujul esitatud dokument, milles on erinevate koormuste ja seadmete kombinatsioonide puhul näidatud katla tööd määravate parameetrite väärtused, mida tuleb järgida. Režiimikaardid koostatakse katsetulemuste põhjal optimaalsete, ökonoomsemate ja töökindlamate režiimide jaoks erinevatel koormustel, sissetuleva kütuse kvaliteedi ja erinevate töötavate põhi- ja abiseadmete kombinatsioonide jaoks. Kui jaama paigaldatakse sama tüüpi seadmed, tehakse ühe katlaga suurema keerukusega katsed ja ülejäänud katelde puhul ei tohi katseid läbi viia või tehakse neid vähendatud mahus (režiimikaart). kasutatakse testitud katlaid). Režiimikaarte tuleks regulaarselt üle vaadata ja (vajadusel) muuta. Täpsustused ja muudatused tehakse üleminekul uutele kütuseliikidele, peale remondi- ja ümberehitustöid.
Iseloomulike koormusvahemike puhul sisestatakse režiimikaardile defineerivate parameetritena: põhi- ja vaheülekuumenemise auru rõhk ja temperatuur, toitevee temperatuur, heitgaasid, kogus ja mõnikord ka konkreetne näit aurude kombinatsiooni kohta. veskite, põletiseadmete, ventilaatorite ja suitsuärastite käitamine; põlemisproduktide koostis küttepinna taga, misjärel on esmakordselt tagatud piisav gaaside segunemine (konvektiivne auruülekuumendi või II astme veeökonaiser); katla üksikute pindade või elementide töökindluse näitajad ja näidikud, mis hõlbustavad katla juhtimist või reageerivad kõige kiiremini režiimide kõrvalekalletele ja avariiolukordadele. Viimaseid indikaatoreid kasutatakse sageli: gaasi temperatuur kõige vähem töökindlalt töötava küttepinna piirkonnas (näiteks pöörlevas kambris, saastunud või räbuga konvektiivpinna ees jne); saastunud, räbu ja korrodeerunud küttepindade (käigukast; õhusoojendi) vastupidavus (rõhulangus); õhuvool veskidesse ja nende voolukoormus - eriti muutuva koostisega kütustega; keskkonna ja metalli temperatuur mõnel ülekuumenemise seisukohalt kõige ohtlikumal küttepinnal.
Lisaks kajastab režiimikaart küttepindade puhastusvahendite sisselülitamise sagedust ning üksikute elementide ja seadmete erilisi töötingimusi (näiteks üksikute juhtõhu- ja gaasisiibrite avanemisaste, õhu- ja gaasisiibrite avanemisastme suhe). põletite primaar- ja sekundaarsed õhusiibrid ning gaasi retsirkulatsioonitorustiku töötingimused jne).
Kütteõli põletamisel kantakse režiimikaartidele täiendavalt selle eelsoojenduse temperatuur, mille juures on tagatud kütteõli usaldusväärne transport läbi kütteõli torustike ja pihustamine düüsides.
Koos gaaside koostise määramisega on optimaalse põlemisrežiimi määramiseks vaja regulaarselt määrata gaasi imemist ahjus ja konvektiivlõõrides.
Valdav arvamus küttekoldes õhu ebapiisava imemise ohtlikkusest ja selle õhu kasutamise võimalusest põlemisprotsessis on ebaõige ja ohtlik. Fakt on see, et suurem osa iminappadega tulekolde sisenevast õhust tungib läbi suhteliselt väikese suurusega põlemiskambri seintes olevate lekete ega suuda põlemiskambrisse sügavale tungida.
Liikudes ekraanide lähedal, suhteliselt madala temperatuuriga tsoonis, osaleb see õhk põlemisel nõrgalt. Põhipõlemistsoonis ei ole piisavalt õhku, ilma et see põleks välja, tõstes seal temperatuuri ja luues vähendava keskkonna. Kütuseosakeste (ja seega ka tuha) temperatuuri tõus ja redutseeriv keskkond soodustavad räbu moodustumist ja torude saastumist.
Pidades silmas põlemisprotsessi jaoks optimaalsete õhutingimuste säilitamise tähtsust, peavad jaama käitavad töötajad pidevalt jälgima gaasikoostise seadmete töövõimet ning pidevalt jälgima ahju ja konvektiivlõõride tihedust välise kontrolli ja iminappade määramise kaudu.
Režiimikaardil olevaid parameetreid kasutatakse kaitse- ja automaatjuhtimissüsteemide seadistamisel.
- Väga tõhus reguleerimine
Kuidas saate oma boileri efektiivsust parandada? On teada, et teatud õhu ja kütuse voolukiiruste suhte korral toimub katla sees kõige täielikum põlemine. Sel juhul on vaja põlemisprotsess saavutada minimaalse liigse õhuhulgaga, kuid kütuse täieliku põlemise tagamise kohustuslikul tingimusel. Kui koldesse suunatakse liigset õhku suuremas koguses, kui on vaja normaalseks põlemisprotsessiks, siis liigne õhk ei põle ja jahutab ainult kasutult kaminat, mis omakorda võib kaasa tuua kaod kütuse keemilise mittetäieliku põlemise tõttu.
Samuti on vaja kontrollida suitsugaaside temperatuuri. Kui suitsugaaside temperatuur katla väljalaskeava juures on liiga kõrge, väheneb seadme kasutegur oluliselt tänu liigse soojuse eraldumisele atmosfääri, mida saaks otstarbekohaselt kasutada. Samas ei tohi vedelkütustega töötamisel lasta suitsugaaside temperatuuri katla väljalaskeava juures langeda alla 140 °C, kui kütuse väävlisisaldus on kuni 1%, ja alla 160 °C, kui kütuse väävlisisaldus ei ületa 1%. väävlisisaldus kütuses ei ületa 2–3%. Need temperatuuriväärtused määratakse suitsugaaside kastepunkti järgi. Nendel temperatuuridel algab suitsutorudes ja suitsukogumiskambris kondenseerumisprotsess. Kui kütuses sisalduv väävel puutub kokku kondensaadiga, tekib keemilise reaktsiooni tulemusena esmalt väävelhape ja seejärel väävelhape. Tulemuseks on küttepindade intensiivne korrosioon.
Täpse reguleerimise suurema efektiivsuse saavutamiseks tuleb esmalt läbi viia küttekolde ja korstnate põhipuhastus. Liigse õhu vähendamiseks ja suitsugaaside temperatuuri alandamiseks on vaja:
– kõrvaldada lekked põlemiskambris;
– kontrollida korstna tõmmet ja vajadusel paigaldada korstnasse siiber;
– suurendada või vähendada katla nimisisendvõimsust;
– jälgida põlemisõhu koguse vastavust;
– optimeerida põleti modulatsiooni (kui põleti on selle funktsiooniga varustatud).
Gaasikatelde puhul saate gaasimõõturi ja stopperi abil kindlaks teha, kas põletile tarnitakse vajalik kogus kütust. Kui katlat köetakse raske õliga, siis kontrollitakse, kas vooluhulgamõõturi otsikuga mõõdetud vooluhulk ja õlipumba poolt tekitatav rõhk sobivad katla efektiivseks tööks.
Põlemise efektiivsuse hindamiseks kasutatakse heitgaasi analüsaatorit. Mõõtmised tehakse enne ja pärast reguleerimist.
Ülitõhusaks reguleerimiseks on sobivaimad täispuhutavate gaasikolletega ja õlikateldega katlad. Vähem sobivad on kombineeritud põletiga katlad kahte tüüpi kütuse jaoks, samuti atmosfääripõletiga gaasikatlad.
Kombineeritud põletite puhul on ühte tüüpi kütusega töötamine sageli kompromiss, et säilitada funktsionaalsus teist tüüpi kütusel. Ja atmosfääripõletiga gaasikatelde reguleerimine on piiratud tehniliste eeskirjade ja seadmete füüsiliste omadustega.
Küttesüsteemide malmkatelde puhul saab küttesüsteemi soojusvarustuse reguleerimisel vastavalt hoone juhtimisruumi siseõhutemperatuurile (“hälberegulatsioon”) teostada süsteemi perioodilise väljalülitamisega (“ möödaviigu” reguleerimine), kasutades temperatuuriandurit. See säästab 10–15% tarbitud soojusenergiast ja tasub end ära kahe aasta jooksul.
jne.................
Käsikirjana
AURUMASINATE EFEKTIIVSUSE SUURENDAMINE
KATLAMAJAD KRUVIMOOTORIGA KOOSTOTOTETUSSÕKMETE KASUTUSEL
Eriala 05.14.04- Tööstuslik soojusenergeetika
väitekirjad akadeemilise kraadi saamiseks
tehnikateaduste kandidaat
Krasnodar-2006
Töö viidi läbi Kubani Riiklikus Tehnoloogiaülikoolis.
Teaduslik juhendaja: Dr. Tech. teadused, professor
Ametlikud vastased:
Dr Tech. teadused, professor
Dr Tech. teadused, professor
Juhtorganisatsioon:
Energiatehnika keskus", Krasnodar
Doktoritöö nõukogu teadussekretär
Ph.D. tehnika. Teadused, dotsent
TÖÖ ÜLDKIRJELDUS
Töö asjakohasus . Venemaa majanduses toimunud muutused sunnivad väikeenergeetika probleeme värske pilguga vaatama. Erinevate hinnangute kohaselt on 50–70% Venemaa territooriumist, kus elab üle 20 miljoni inimese, tsentraliseeritud energia- ja elektrivarustuseta. Sellel tohutul territooriumil tagatakse inimeste elatis peamiselt väikesemahulise energia abil: elektrivarustus - autonoomsetest diiselelektrijaamadest (DPP), soojusvarustus - kohalikest katlajaamadest, mis töötavad tahketel, vedelatel ja harvem gaaskütustel.
Olemasolevate soojusenergiaallikate töörežiimide ja tehnilise seisukorra analüüs näitab nende madalat energiatõhusust ja töökindlust. Viimast kinnitavad üha sagedasemad katlamajade hädaseiskamise juhtumid, mille põhjuseks on voolukatkestus, näiteks elektriliinide katkemise tõttu. Selliste õnnetuste tagajärjel seiskub jahutusvedeliku ringlus, mis madala temperatuuri tingimustes võib viia torustike ja kogu süsteemi kui terviku sulamiseni.
Sellega seoses on väga aktuaalne küsimus aurukatlamajades elektrienergia tootmise korraldamisest nende enda vajaduste katmiseks ja jaotamiseks kolmandatest isikutest tarbijatele. Enamikus munitsipaal- ja tööstuslikes katlamajades on paigaldatud DKVR, DE, KE jne tüüpi katlad, mis toodavad auru rõhuga 1,3 MPa. Samal ajal kasutavad tarbijad seda reeglina rõhul 0,3–0,4 MPa. Rõhu vähendamine toimub redutseerimisseadmetes drosseliga, kusjuures iga tonn auru kaotab 40-50 kWh energiat. Määratud rõhuerinevust saab kasutada elektrienergia tootmiseks autonoomses elektritootmispaigaldises, mis koosneb aurumasinast ja elektrigeneraatorist.
See mitte ainult ei vähenda oluliselt toodetud soojuse maksumust, vaid tagab ka katlaruumi usaldusväärse toiteallika.
Töö eesmärk. Töö eesmärk on tõsta aurukatlamajade tööefektiivsust, kasutades auru vaba diferentsiaalrõhku elektrienergia tootmiseks kruvimootoriga koostootmisjaamas.
Selle eesmärgi saavutamiseks tuleb lahendada järgmised ülesanded:
Töötada välja kruvimootori matemaatiline mudel ja viia läbi selle töörežiimide arvutuslik uuring;
Kontrollige katseliselt mootori jõudlust ja väljatöötatud matemaatilise mudeli adekvaatsust;
Optimeerida kruvimootori omadusi selle töötingimuste jaoks vastavalt termilisele ajakavale aurukatlamajades;
Töötada välja metoodika koostootmisjaama mootori ja töörežiimide geomeetriliste parameetrite arvutamiseks ja valimiseks vastavalt katlaruumi muutuvale soojusvõimsusele, et saada maksimaalne võimalik aastane elektrienergia toodang.
Teaduslik uudsus.
Doktoritöö andis uusi teaduslikke tulemusi:
Välja on töötatud erinevatel töövedelikel, sh veeaurul töötava kruvimootori matemaatiline mudel;
Viidi läbi kruvilaiendi matemaatilise mudeli adekvaatsuse katseline kontroll;
Saadi kruvimootori tööomadused veeauruga töötamisel;
Pakutakse välja metoodika mootori ja selle töörežiimide geomeetriliste parameetrite valimiseks vastavalt katlaruumi muutuvale soojusvõimsusele, et saada maksimaalne aastane elektrienergia toodang.
Uurimistöö teostamise meetodid ja vahendid .
Lõputöös püstitatud probleemide lahendamiseks kasutati muutuva töövedeliku massiga protsesside termodünaamiliste arvutuste üldtunnustatud meetodeid. Arvutusmetoodika väljatöötamisel kasutati matemaatilise analüüsi meetodeid, rakenduspakette (Excel, Mathcad), aga ka veeauru h-s diagrammi kasutatud ala ligikaudseid võrrandeid. Matemaatilise mudeli eksperimentaalne testimine viidi läbi DGU-250 elektrigeneraatorikompleksil.
Kaitseks esitatakse järgmised põhisätted :
Kruvimootori matemaatiline mudel, mis töötab erinevatel töövedelikel, sealhulgas veeaurul;
Kruvimootori arvutusliku ja eksperimentaalse uurimistöö tulemused;
Kruvimootori geomeetriliste ja tööomaduste optimeerimise tulemused;
Mootori geomeetriliste parameetrite ja selle töörežiimide valimise metoodika vastavalt katlaruumi muutuvale küttevõimsusele, et saada maksimaalne aastane elektritootmine;
Praktiline tähtsus.
Kruvimootoriga koostootmisjaamade kasutuselevõtt aurukatlamajades on energiasäästlik meede, kuna see välistab auru vähendamisel energiakaod.
Ostetud elektrist keeldumine vähendab oluliselt toodetava soojuse maksumust, suurendab allika elektrivarustuse usaldusväärsust ja vähendab ka atmosfääri heitest tulenevat keskkonnakahju.
Soojusvarustussüsteemide ja aurumasina ühistöörežiimide analüüsi põhjal välja töötatud soovitused võimaldavad ratsionaalselt valida kruvimootori geomeetrilisi parameetreid ja jõudlust, aga ka selle töörežiimi sõltuvalt suurusest. ja ühendatud soojuskoormuse olemus. Kavandatud meetodid võimaldavad määrata selle käitise aastase elektritootmise koguse, tasuvuse, majandusliku efektiivsuse ja tasuvusaja.
Tulemuste rakendamine .
Väljatöötatud metoodikaga läbi viidud arvutuslike ja eksperimentaalsete uuringute tulemused on aluseks ekspander-generaatori seadme tehnilise dokumentatsiooni uuendamisele, et see tootmisse viia.
Koostootmisjaama DGU-250 osana valmistatud ja testitud kruvimootori katsetööstusnäidis on plaanis paigaldada ühte aurukatlamajja.
Metoodika geomeetriliste parameetrite ja mootori jõudluse valimiseks, et maksimeerida katlaruumi aastase soojuskoormuse graafiku katmist, on üle viidud ekspander-generaatori komplekside projekteerimisel kasutamiseks.
Töö aprobeerimine .
Lõputöös esitatud uurimistulemusi kajastati ja arutati rahvusvahelisel teadus-tehnilisel seminaril “Energiasääst ja taastuvenergia – 2005” (Sotšis), V rahvusvahelisel teadus- ja tehnikakonverentsil “Elektri tootmise efektiivsuse tõstmine” (Novocherkassk, 2005), rahvusvaheline teadus- ja tehnikakonverents “21. sajandi energia” (Krimm, 2005), JSC “Kubanenergo” ettevõtte “Krasnodari soojuselektrijaam” teaduslik-tehniline seminar (Krasnodar, 2005), liidu koosolek. Kubani Riikliku Tehnikaülikooli tööstusliku soojusenergeetika ja soojuselektrijaamade osakond (Krasnodar, 2006), neljas Lõuna-Venemaa teaduskonverents. "Energiat ja ressursse säästvad tehnoloogiad ja paigaldised."
Väljaanded . Läbiviidud uurimistöö tulemuste põhjal avaldati 9 tööd.
Doktoritöö ülesehitus ja ulatus.
Doktoritöö koosneb sissejuhatusest, neljast peatükist, järeldusest ja kasutatud kirjanduse loetelust. Töö on esitatud 118 leheküljel, sealhulgas 36 joonist, 5 tabelit. Kasutatud kirjanduse loetelus on 117 nimetust.
Sissejuhatuses töö asjakohasus on põhjendatud. Märgitakse energiakadude olemasolu katlamajades auruvoogude vähendamisel ja näidatakse soojusallikate ebausaldusväärsust toitesüsteemides juhtuvate õnnetuste korral, mis põhjustavad soojusvarustuse katkemise. Sõnastatakse uuringu eesmärgid ja eesmärgid.
Esimene peatükk Lõputöö on pühendatud kodu- ja välismaise kirjanduse ülevaatele soojusallikate efektiivsuse tõstmise valdkonnas nendes elektrienergia tootmise korraldamisel, s.o katlamajade rekonstrueerimisel mini-koostootmisjaamades.
Vaadeldakse ja analüüsitakse teadaolevaid meetodeid soojus- ja elektrienergia kombineeritud tootmise korraldamiseks olemasolevates katlamajades, sealhulgas gaasiturbiinide (GTU), sisepõlemismootorite ja auruturbiinide (STU) kasutamist. Märgitakse kõigi nende tehniliste lahenduste eelised ja puudused.
Põhjendatud on kruvimootorite kasutamise otstarbekus kuni 500 kW koostootmiskomplekside elektrienergia valdkonnas.
Analüüsitakse kodu- ja välismaist kogemust kruvilaiendusmasinate kasutamisel erinevates tööstusharudes.
Eelnevat arvesse võttes sõnastati uurimistöö eesmärgid.
Teises peatükis Näidatakse, et katlamaja, elektrigeneraatorikompleksi ja soojusvarustussüsteemi ühiseks toimimiseks on vaja piisava täpsusega ennustada kruvimootori omadusi ja parameetreid. töövedelik paisumisprotsessi ajal.
Selle ülesande lahendamiseks töötatakse selles peatükis välja laiendaja tööprotsessi matemaatiline mudel. Peamised komplitseerivad aspektid olid tööõõnes paisuva auru massi varieeruvus, auru lekkimine kõrge rõhuga õõnsustest madalama rõhuga õõnsustesse, samuti protsessi toimumine märja auru piirkonnas piirikõvera lähedal. .
Kruvimootori matemaatiline mudel põhineb termodünaamika esimese seaduse võrrandil kujul
dQsub=d(Gh)-Vdp=hdG+Gdh-Vdp, (1)
kus dG on õõnsuse massilaengu muutus;
dh – auru erientalpia muutus õõnsuses pöörlemise ajal
rootori juhtimine nurga dφ järgi.
Süvendisse dQin antav soojus koosneb algebraliselt soojuse eemaldamisest läbi BRM-i korpuse seinte keskkonda dQext, soojusvarustusest auruga, mis voolab õõnsusse i tagumistest õõnsustest dGi-4, dGi-1, samuti soojuse eemaldamisest. leketega eesmistes jooksuõõntes dGi+1,dGi+4,dGi+5.
dQin = dQext + dGi-4*hi-4+dGi-1*hi-1-(dGi+1+dGi+4+dGi+5)* tere, (2)
Teiste teadlaste sõnul moodustab soojuse eemaldamine keskkonda dQext kuni 0,5% VRM-i võimsusest ja seda ei pruugita arvesse võtta.
Võttes arvesse punkti (1), on rõhu muutus õõnsuses, kui kruvi keeratakse nurga dφ kaudu:
Võrrandi 3 integreerimist saab läbi viia ainult numbriliste meetoditega, kuna selles sisalduvate koguste vahel puuduvad analüütilised seosed
Rõhu muutus auruõõnes, kui ajami rootorit pööratakse nurga all lõplike erinevustega
Sellest tulenev muutus auru massis õõnsuses;
Entalpia juurdekasv õõnsuses, mis on
kolme komponendi saadud väärtus:
Mahu suurenemine isentroopilise paisumise ajal vahemikust kuni
Auru massi muutus lekete ja lekete tõttu
Segunemisest süvendisse voolava auruga.
Võrrandi (4) alusel töötati välja programmid VRM-i tööprotsessi arvutamiseks kuival, ülekuumendatud ja märjal aurul.
Märgauru kasutava mootori tööprotsessi arvutamiseks oleme uuritud protsesside piirkonnas välja töötanud hS diagrammi matemaatilise kirjelduse ligikaudsete võrrandite komplekti kujul.
Kruvimootori töö üks peamisi omadusi on adiabaatiline efektiivsus, mida saab esitada osakoefitsientide korrutisena
, (5)
kus on vastavalt koefitsiendid, võttes arvesse leketest tulenevaid kadusid, režiimi kõrvalekaldeid kavandatust ja hüdraulilisi kadusid.
Töös pakutakse välja võrrandid nende näitajate arvutamiseks.
Töövedeliku vool läbi VRM-i
. (6) VRM-i sisemine toide 
. (7)
Generaatori klemmide elektrivõimsuse määramisel võetakse arvesse mehaanilisi kadusid mootoris, käigukastis ja generaatoris.
Kavandatud meetodil tehtud arvutustes saadud materjalid võimaldavad ennustada VRM-iga laiendaja-generaatori paigaldiste jõudlust ja optimeerida nende geomeetrilisi parameetreid, et maksimeerida konkreetse soojusallika soojuskoormuse katmist, samuti teostada tehnilisi ja majanduslikke. arvutused kavandatavate tehniliste lahenduste tõhususe hindamiseks.
Kolmandas peatükis on toodud kruvimootoriga paisutaja-generaatorploki DGU-250 tööstusliku prooviproovi konstruktsioon ja skeem, samuti selle suruõhus töötamise arvutusliku ja eksperimentaalse uuringu tulemused ning võrdlus antud katsekarakteristikud koos arvutatud andmetega.
Koostootmisseade DGU-250 koosneb kruvimootorist, käigukastist, elektrigeneraatorist ja juhtpaneelist. Stend, millel paigaldust katsetati, on varustatud instrumentidega temperatuuride, rõhkude, töövedeliku voolu, aga ka kruvipaisutamismasina rootorite pöörlemiskiiruse mõõtmiseks ja registreerimiseks.
VRM-i katsetamisel suruõhus tootja tehase tingimustes leidis kinnitust kompleksi ja kõigi süsteemide töövõime ning saadi eksperimentaalsed sõltuvused.
Kasutades väljatöötatud VRM-i matemaatilist mudelit, saadi samad sõltuvused arvutamise teel.
Eksperimentaalsete ja arvutuslike näitajate võrdluse tulemused (lahknevus ei ületa 7%) lubavad järeldada, et pakutud matemaatiline mudel on piisavalt adekvaatne.
Lisaks on soojusvarustussüsteemi kuuluvates aurukatlamajades VRM-i töötingimustes peamiseks kompleksi töörežiimi määravaks teguriks soojusallika muutuv soojuskoormus ja sellest tulenevalt ka soojusallika muutus. sisend aururõhk Pin. Selleks oli vaja arvestada Рвх ja n mõju paigalduse peamistele näitajatele. Joonis (1,2,3)
VRM-i oluline eelis teist tüüpi paisumismasinate ees on paisuvas gaasivoolus vedela faasi positiivne mõju mootori jõudlusele.
Veeauruga töötades ei saa kondensaat mitte ainult rõhu langemisel tööõõnde tekkida, vaid ka koos auruga masinasse siseneda. Selle tulemusena tekib tsentrifugaaljõudude mõjul korpuse ava pinnale ja hammaste külgpindadele kondensaadi kile, mille paksus võib olenevalt kondensaadi kogusest olla võrreldav suurusega. masina vahedest. Vahede täitmine vedela kilega vähendab oluliselt õõnsuste vahelist leket, mis tõstab oluliselt kruvi efektiivsust
Joonis 1 - aurutarbimise sõltuvus pearootori pöörlemiskiirusest erinevatel Pvx väärtustel.
Joonis 2 - diiselgeneraatori seatud võimsuse sõltuvus juhtkruvi pöörlemiskiirusest ja erinevatest Pvx väärtustest.
mootor. Arvutused väljatöötatud programmi abil näitasid, et kui tühimike suurust vähendada 2 korda, suureneb masina efektiivsus 8%.
Neljas peatükk on pühendatud VRM-i ja soojusvarustussüsteemide efektiivseima ühistöö tingimuste arvestamisele tarbijate muutuva soojuskoormuse juures. Joonisel 4 on kujutatud skemaatiline diagramm elektritootmiskompleksi kaasamisest katlaruumi soojusahelasse. Termilise kõvera tipuosa katmine toimub rõhuregulaatori 5 kaudu.
Joonis 4 - VRM-iga aurukatlaruumi skemaatiline diagramm
1 - aurukatel, 2 - õhutusseade, 3 - paisumasin, 4 - generaator, 5 - rõhualandusklapp, 6 - rõhuregulaator, 7 - võrgukütteseade, 8 - toitepump, 9 - võrgupump, 10 - tarbija.
Kompleksi ekspluateerimisel ei ole ülesandeks mitte ainult tagada muutuvale soojuskoormusele vastav auruvool läbi VRM, vaid ka saada maksimaalne võimalik aastane elektritoodang.
VRM-i soojusvõimsus (selle indikaatoriga mõistame tinglikult VRM-ist väljuva auruvoolu poolt võrgukütteseadmesse ülekantavat soojushulka) väljendatakse üldtuntud võrrandiga
Võrrandist (9) järeldub, et VRM-i soojusliku jõudluse reguleerimine vastavalt muutuvale soojuskoormusele on võimalik kahel viisil:
· VRM-i läbiva auruvoolu muutmine, mida saab läbi viia rootori kiiruse ja Rvx reguleerimisega;
· lõpprõhu reguleerimine, mis toob kaasa entalpia muutumise isentroopse paisumise lõpus ja sellest tulenevalt ka väärtuse muutumiseni.
Arvestada tuleks ka sellega, et nii , kui ka võnkumisel toimub muutus, mis on tingitud peamiselt rõhu vähenemise sisemise ja välise astme lahknevusest tulenevate kadude ilmnemisel, mida võetakse arvesse mootori tööefektiivsuses. .
Selles peatükis käsitletakse VRM-i läbiva auruvoolu reguleerimise võimalusi rootori kiiruse muutmise, aga ka aururõhu abil masina sisse- ja väljalaskeavas.
On kindlaks tehtud, et kõige laiemad võimalused muutusteks
auruvool saavutatakse rootori pöörlemiskiiruse reguleerimisega, kuid toitesüsteemiga paralleelselt töötades ei ole seda juhtimisvõimalust võimalik kasutada.
BRM-i soojusliku jõudluse sõltuvuse määramine rõhust enne ja pärast paisumismasinat näitas, et Pin muutus põhjustab peaaegu lineaarset muutust mootorit läbivas auruvoolus ning väljundrõhu P2 muutmisel on äärmiselt ebaoluline mõju. (2-3%) Q väärtusel. Järelikult on BRM-i soojusliku jõudluse reguleerimine vastavalt katlaruumi muutuvale soojuskoormusele praktiliselt võimalik ainult tänu muutuvale aururõhule auru sisselaskeava juures. masin.
Sel juhul määratakse küttevõimsuse ülempiir masinasse siseneva aururõhu maksimaalse väärtuse järgi. Kui sisendrõhk väheneb, väheneb vastavalt auru massivoolukiirus ja sellest tulenevalt ka VRM-i küttevõimsus ja võimsus.
VRM-i minimaalne küttevõimsus on kavandatud määrata elektrigeneraatori poolt genereeritava elektrivõimsuse Ne võrdsuse tingimusest katlaruumi enda vajaduste väärtuseni Nсн. Ilmselgelt muutub koostootmisjaama kasutamine mõttetuks, kui toodetav võimsus ei kata allika enda vajadusi.
Koostootmisjaama aastaringse kasutamise tagamiseks on vajalik ka tingimuse täitmine.
Masina soojusliku jõudluse reguleerimisala märkimisväärselt laiendada saab mootori geomeetrilise paisumisastme muutmisega, kus Vнр on auruõõne maht paisumise alguse hetkel.
VRM-i soojustõhususe suurendamine on võimalik geomeetrilise paisumisastme vähendamisega, kuna see suurendab auruvoolu läbi masina. See suurendab oluliselt termilise koormuse katmist VRM-is väljutatava auruga. Samal ajal suureneb aastane elektri kogutoodang. Kuna tegemist on projekteerimisparameetriga, saab selle väärtust määrata masina sisselaskeakna projekteerimisel, lähtudes VRM-i nõutavast soojustõhususest antud katlaruumi jaoks.
Joonisel 5 on ülemisel kõveral näha uuritava seadme aastane elektritootmine nt erinevatel väärtustel. Eg maksimaalne väärtus saavutatakse = 2,15 ja on 1,98 miljonit kWh, sh kütteperioodiks 1,36 miljonit kWh ja suvehooajal 0,62 miljonit kWh.
Ülaltoodud hooajaliste graafikute analüüs näitab, et kuuma veevarustuse suvise koormuse katmiseks on soovitatav kasutada suuri väärtusi, kuna sel juhul kasutatakse VRM-i siseneva auru potentsiaalset energiat maksimaalselt. Elektrienergia kogutoodang suvehooajal suureneb aastaga.
Joonis 5 - Elektrienergia tootmine kütteks
ja katlamaja töö suveperioodid.
Kütteperioodil on kasvava soojuskoormuse katmise vajaduse tõttu soovitav kasutada madalate väärtustega masinat. Sel juhul suureneb kütteperioodi elektritootmine masinat läbiva auruvoolu suurenemise tõttu, kuna täidetud õõnsuse maht suureneb.
Eeltoodut arvesse võttes tehakse ettepanek, lähtudes iga-aastasest soojuskoormuse graafikust, konkreetse katlaruumi masina projekteerimisel ette näha sisselaskeakna vahetuse võimalus küttehooajalt suvele üleminekul ja vastupidi. . Sisselaskeakna mõõtmed määravad unikaalselt õõnsuse mahu paisumise alguses ja seega ka masinat läbiva auruvoolu.
Arvutused on näidanud, et kasutatud propelleri geomeetria puhul on suveperioodi optimaalne väärtus 3,5; Samal ajal on elektritootmine hooajal 854 tuhat kW * h. Talveperioodi optimaalne väärtus on 1,2; Samas on hooaja elektritoodang 1545 tuhat kWh. Aastane elektrienergia kogutoodang selle variandi puhul on 2400 tuhat kW * h, mis on 420 tuhat kW * h (21,2%) suurem kui optimaalse aastaringse ilma sisselaskeakna vahetamata.
Katsete ja arvutuste käigus leitud mustrid viitavad võimalusele kasutada VRM-i taga olevat vasturõhu muutust kompleksi elektrivõimsuse ja aastase elektritoodangu suurendamiseks, kattes samas tingimusteta soojusgraafiku põhiosa.
Selle ettepaneku elluviimiseks piisab, kui paigaldada VRM-i taha vasturõhuregulaator, mis töötab vastavalt küttesüsteemi temperatuurigraafikule võrguvee nõutava küttetemperatuuriga seotud programmi järgi. Eelkõige suvel saab VRM P2 taga olevat aururõhku nii palju kui võimalik vähendada, mis võimaldab kogu perioodi vältel suurendada mootori võimsust ja seega suurendada elektritootmist.
Peatüki viimases osas esitatakse 6. (d=250 mm) ja 7. (d=315 mm) aluse kruvimootoritega kaetud soojuskoormuste arvutuslikud väljad. Välja on toodud VRM-i projekteerimisparameetrite valimise metoodika konkreetse katlaruumi jaoks. Soovitused on suunatud maksimaalse aastase elektritootmise saavutamisele.
Tehniline ja majanduslik hinnang DGU-250 rakendamisele ühes katlamajas näitas, et aastane elektritoodang on 2400 tuhat kWh ja tasuvusaeg ei ületa 1,8 aastat.
PEAMISED TULEMUSED JA JÄRELDUSED
1. Teostatud on teadaolevate tehniliste lahenduste analüüs soojus- ja elektrienergia koostootmise korraldamiseks katlamajades. On kindlaks tehtud, et muutuva soojuskoormuse tingimustes on sõlmede soojusgraafiku järgi töötamine seotud nende efektiivsuse olulise halvenemisega.
2. Välja on pakutud VRM-i matemaatiline mudel, mille alusel on välja töötatud veeauru tööprotsessi arvutamise metoodika, võttes arvesse massi varieeruvust, kondenseerumisnähtust tööõõnsustes ja veeaurude esinemist. vedel faas voolus.
3. Korrigeeriti ekspanderi põhiproovi süsteeme
saadi generaatorikomplekt ja VRM-i eksperimentaalsed omadused, mis kinnitasid selle jõudlust ja masina väljatöötatud matemaatilise mudeli adekvaatsust.
4. Viidi läbi arvutuslik uuring VRM-i töö kohta veeauruga. On kindlaks tehtud, et mootori kasutegur jääb vahemikku 0,65-0,75 ja varieerub veidi laias rootori pöörlemissageduse ja algse aururõhu vahemikus, mis näitab diiselgeneraatorikomplekti tõhusa töötamise võimalust soojuskoormuse oluliste kõikumistega. .
5. On näidatud, et masina tühimike täitmine kondenseerunud niiskusega toob kaasa selle efektiivsuse märgatava tõusu, kuna lekete hulk väheneb.
6. Viidi läbi diiselgeneraatori komplekti ja soojusvarustussüsteemi ühistöö analüüs muutuva soojuskoormuse tingimustes. Analüüsitakse VRM-i töörežiimi reguleerimise võimalusi.
7. Välja on töötatud metoodika aastase elektrienergia tootmise optimeerimiseks soojuse tarbimise alusel erinevate talve- ja suviste koormuste väärtuste ja vahekordadega katlamajadele.
8. Antakse soovitused VRM-i standardsuuruse ja geomeetriliste parameetrite valimiseks, et saada maksimaalne aastane elektritoodang. On näidatud, et peaaegu kogu soojuskoormuste vahemik 4 kuni 75 GJ/h on kavandatud juhtimismeetodite kasutamisel kaetud kahe standardsuurusega VRM-iga (6. ja 7. alus).
9. Uuringu tulemused võimaldavad tõstatada küsimuse seda tüüpi paigaldiste laialdasest kasutuselevõtust tööstus- ja kütteaurukatlamajades.
1. Repini paigaldus aurukatlamajadele // V rahvusvahelise konverentsi materjalid - Novocherkassk, 2005. - S. 31-34.
2. Aurukatlamajade koostootmisjaama Repini uuring // Energiasääst ja veepuhastus nr 2, 2006.-P.71-72.
3. Repin elektri ja külma tootmine gaasiturbiinijaamades. // Neljanda Lõuna-Venemaa teaduskonverentsi materjalid. "Energiat ja ressursse säästvad tehnoloogiad ja paigaldised." Krasnodar. 2005.-S. 27-30.
4. Aurukatlamajade elektrivarustuse töökindluse suurendamise küsimusest // Neljanda Lõuna-Venemaa teaduskonverentsi materjalid. "Energiat ja ressursse säästvad tehnoloogiad ja paigaldised." Krasnodar. 2005. - lk 27-30.
5. , Repin maagaasi surveenergia kasutamine väikestes gaasijaotusjaamades / Energiasääst. nr 3, 2004.- lk 70-72.
6. Repin-arvutus kruviaurumasina tööprotsessist // V rahvusvahelise konverentsi ettekanne. Novocherkassk, 2005. - lk 28-31.
7. , Repini kompleks aurukatlamajale // Rahvusvahelise teadus- ja tehnikaseminari materjalid. Sotši, 2005
8. Katlaruumi Repini toide madala keemistemperatuuriga töövedeliku tsükliga // Rahvusvahelise konverentsi “Energiaprobleemid” materjal, Krimm, 2004
9. , Repin, aurukatlamaja elektritootmiskompleksi arvutusuuringu tulemused // Rahvusvahelise teadus- ja tehnikaseminari materjalid. Sotši, 2005
Katlamajade osakaal meie riigi kõigi soojustarbijate soojusvarustuses on ca 45%. Tulevikus suureneb katlamajade osakaal veelgi.
Selline olukord on tekkinud seoses katlajaamade tehniliste näitajate tõusuga ja sellest tulenevalt koostootmise kasutamise majanduslikult otstarbeka piirmäära tõusuga. Tööstuslikku soojusvarustust iseloomustab väga suur nõudlus auru järele: see moodustab ligikaudu 50% tööstusettevõtete kogu soojusvajadusest.
Tulevikus suureneb oluliselt võimsate katlamajade arv, mille võimsus on üle 58 MW (50 Gcal/h). Märkimisväärne osa jääb aga väikestele katlamajadele; Praegu on riigis umbes 120 tuhat malmist sektsioonkateldega katlamaja, mis katavad kuni 40% elamu- ja kommunaalmajanduse küttevajadusest. Katlamajade arv maapiirkondades suureneb oluliselt tänu maapiirkondade sotsiaalsete ja elamistingimuste paranemisele. Üheks selliseks tingimuseks on soojusvarustussüsteemide kasutamine, mis vähendaks järsult elanike tööjõukulusid nende hooldamiseks ja tagaks ruumides kõrgema soojusmugavuse.
Katlamajade võimsuse suurendamine on majanduslikult otstarbekas, kuna piisava arvu soojusenergia tarbijate olemasolul toob ühikuvõimsuse ja katlaagregaatide arvu suurendamine kaasa tootmiskulude ja personali koefitsiendi vähenemise. Tulemus võib aga olla erinev, kui katlamajad töötavad pikka aega paigaldatud soojusvõimsuse madala kasutuskoefitsiendiga – see on uutele linnadele iseloomulik nähtus, mille ehitamisel on soojuskoormus esialgu väga ebaoluline ja võimas. katlamajad saavutavad normaalsed töötingimused alles mitme aasta pärast. Sellistes töötingimustes suurenevad paljud soojusenergia maksumuse komponendid konkreetselt (rublades toodetud soojusühiku kohta): amortisatsioonitasud, elektrikulud, teeninduspersonali palgad jne.
Võimsate katlamajade ehitamise majandusliku efektiivsuse aste sõltub linnaehituse tempost: mida kõrgemad need määrad, seda kiiremini jõuavad katlamajad normaalsetesse töötingimustesse.
Arvutused on näidanud, et uutes linnades on sellega seoses otstarbekam ehitada gaasistatud ja dispetšerrühma katlamaju, kuna need tagavad oma kasutusea jooksul madalaimad kulud suhteliselt madala personali koefitsiendiga. Selliste katlamajade arv kasvab pidevalt. Loodud integreeritud katlamajade ja soojusvõrkude spetsialiseerunud ettevõtetes on ühendatud umbes 5000 katlamaja, milles malmkatelde arv moodustab üle 85% nende koguarvust.
Universaalsete malmkatelde tehnilised ja majanduslikud näitajad (tahke- või vedelkütusel töötamisel) on viimase 20 aasta jooksul oluliselt paranenud: nende ühikuvõimsus on kasvanud 0,35-lt 0,76 MW-le (0,3-0,65 Gcal/h) ning metalli erikulu vähenes 8,2-lt 4,1 t/MW-le (9,5-lt 4,8 t/Gcal). Universaalsete küttekatelde kõige tõsisem puudus on aga nende suhteliselt madal töötõhusus: toorsöel töötamisel - 0,55-0,6 ja gaasi põletamisel - 0,75-0,78. Grupikatlamajade katelde efektiivsust saab tõsta katlasõlmede konstruktsioonide täiustamise, suitsugaaside temperatuuri vähendamise, ratsionaalse põlemisrežiimi valimise, katlamajade töö automatiseerimise ja dispetšeride abil.
Peamine viis küttekatlamajade efektiivsuse tõstmiseks on toota katlaagregaate, mille konstruktsioon on kütuse põletamise efektiivsuselt efektiivsem.
Söe põletamise efektiivsust tõstab peamiselt põlemisprotsessi terviklik mehhaniseerimine. Suurim efekt (vastavalt sanitaarseadmete uurimisinstituudi TsNIIEP Engineering Equipment andmetele) saavutatakse kruvivardaga mehaanilise tulekambriga, mis on üsna lihtne ja töökindel, mis võimaldab mehhaniseerida kütuse tarnimist restile, selle liikumine piki resti piirkonda, põleva kihi kruvimine ja tekkinud räbu eemaldamine.
Sellise tulekoldega katelde katsetused on näidanud, et nende tööefektiivsus tõuseb 15-20% tänu suitsugaasidega tekkivate soojuskadude vähendamisele (suured, kui universaalkatelde konvektiivsed küttepinnad kasvavad tahma ja kaasahaaramisega, samuti koldesse siseneva õhu suurenenud liig) ning kütuse keemilise ja mehaanilise alapõlemise tagajärjel.
Sellise kaminaga varustatud mehhaniseeritud katlaploki "Bratsk-1" kasutegur ulatub 87% -ni, mis võimaldab tasuda täiendavaid kapitaliinvesteeringuid (koostootmisseade on kallim kui sama võimsusega universaalkatel) 3-4 aastat (olenevalt katlaruumi võimsusest ja töö kestusest aasta jooksul).
Katelde efektiivsuse suurendamisel on olulise tähtsusega nende gaasitihedus, mille suurenemisega pikeneb samaaegselt katelde tööaeg (kuumade gaaside vool ahjust konvektiivlõõridesse läbi sektsioonide vaheliste pilude soojendab metalli). Nagu uuringud on näidanud, ulatub GOST-i järgi lubatud pilu laiusega kuni 2 mm liigne õhukoefitsient soovitatud 1,2 asemel 1,5-1,7 ja vastavalt sellele suurenevad soojuskaod suitsugaasidega ja väheneb katelde efektiivsus.
Vahede tihendamine asbestnööriga ei taga vajalikku gaasitihedust. Soovitatav on kasutada Sanitaartehnilise Uurimise Instituudi poolt välja töötatud kuumakindlat tihendusmastiksit "Vixisant", mille tootja on
põhineb silikoonelastomeeridel koos soojust stabiliseerivate lisandite ja täiteainetega ning madala molekulmassiga kummiga. Seda mastiksit kantakse torudest ühendusribide pinnale.
Praegu on surve all töötavad malmist katlad välismaal laialt levinud. Selliste katelde eelised on üleliigse õhukoefitsiendi püsivus ja sellest tulenevalt kõrge kasutegur, kõrge soojuse eemaldamine küttepinnalt. Selliseid katlaid arendatakse ka meie riigis. Nende töö on võimatu ilma tihendusmastiksiteta, nagu Vixisant.
Väikese ja keskmise võimsusega katelde konstruktsioonide täiustused on praktiliselt välistanud väljavaated meie riigis düüsidega FNKV kontaktsoojendite kasutuselevõtuks, mille efektiivsus kontaktsoojusülekande olemasolu tõttu oli ühtsuse lähedal. Selliste seadmete miinus - elektrikulu soojendatud vee tõstmiseks vajalikule kõrgusele ja süsteemi hüdraulilise takistuse ületamiseks - ei ole põhivalikuga - suhteliselt madala efektiivsusega kateldega võrreldes määrav. Nüüd on see uus tehnika osutunud majanduslikult ebaotstarbekaks.
Suitsugaaside temperatuuri alandatakse tavaliselt katelde järele paigaldatud ökonomaiserite abil. Mida kallim on neis põletatud kütus, seda otstarbekam on gaase ökonomaiseris sügavamalt jahutada. Nende gaaside majanduslikult otstarbekas temperatuur ökonomaiseri t`` eq.cel taga peab rahuldama tingimust.
Kus t eq.cor- ökonomaiseris olev gaasi minimaalne lubatud temperatuur, mis määratakse selle pindade korrosiooni lubamatuse alusel;
t` ek- ökonomaiserisse sisenevate gaaside temperatuur.
Pinna ökonomaiserid ei vähenda suitsugaaside temperatuuri majanduslikult otstarbeka väärtuseni. Lisaks ei ole väikese võimsusega katlamajades otstarbekas paigaldada tavalisi ökonomaisereid, kuna nende paigutamine nõuab märkimisväärset lisaruumi ning tavaökonomisaatorite valmistamine suures koguses metalli. Need puudused puuduvad kontaktökonaiseritel, mis ei kasuta mitte ainult heitgaaside mõistlikku soojust, vaid ka varjatud aurustumissoojust, mis tagab nende kasutamise kõrge majandusliku efekti.
Hetkel on masstootmisel EK-BM kontaktökonomaisereid võimsusega kuni 1,22 MW (1,05 Gcal/h), mida kasutatakse tööstus- ja munitsipaalettevõtete katlamajades; Nad soojendavad vett tehnoloogiliste vajaduste jaoks. Kontaktökonomaiserite eelised: metalli kokkuhoid, gaaside vahelise soojusvahetuse kõrge intensiivsus ja keraamilise rõngastihendi kiht, suur soojusvahetuspind ruumalaühiku kohta ja katlajaamade efektiivsuse järsk tõus (10-15%). .
Samas on EK-BM ökonomaiseritel ka olulisi puudusi: agregaadi suured mõõtmed (võimsusega 1,22 MW, pikkus 2,44, laius 2 ja kõrgus 5 m; suur mass - 5 t, sealhulgas metallosade mass 2,2 t ); linna veevärgis tekkiva surve kasutamise võimatus soojendatud vee tõstmiseks tarbijateni (ökonomaiseri sees oleva veejoa purunemise tõttu); ökonoomisaatorite sobimatus sooja tarbeveevarustuseks, kuna kontaktkütmisel kanduvad vette heitgaasides sisalduvad kantserogeensed ained, lämmastik ja süsinikoksiidid.
Need puudused on kõrvaldatud T.P. välja töötatud kaheahelalises kontaktökonaiseris. Selle esimeses vooluringis soojendatakse vett heitgaaside abil, kuumutatud vesi kannab oma soojust üle tarbeveele vajadustele.
" Katlaruumi kogumisoiga gaasid sisenevad kontaktökonaiserisse ja, olles loobunud oma soojusest umbes 30°C temperatuuril, eemaldatakse suitsuärasti abil korstnasse. Vesi siseneb ökonomaiserisse veejaoturi kaudu; vee põhisoojendus toimub keraamilistest rõngastest koosnevas otsikus. Temperatuurini 65°C kuumutatud vesi siseneb seejärel soojusvahetisse, kus see loovutab oma soojuse kraaniveeks ja pumbatakse veejaoturitesse ning ligikaudu 55°C-ni kuumutatud kraanivesi juhitakse kuuma vee akumulatsioonipaaki. toitesüsteem. Soojusvaheti ja pumba kasutusiga on aga lühike, kuna primaarringi vees on suur ja pidevalt suurenev vaba süsinikdioksiidi ja hapniku kogus. Sellega seoses paigaldatakse happekindlad reoveepumbad ning kasutatakse plasttorusid ja soojusvahetiid.
Kuue Minsk-1 katla küttevõimsusega 0,93 MW (0,8 Gcal/h) iga katlamaja sellise ökonomaiseri küttevõimsuseks määrati 1 MW (0,86 Gcal/h), mis võimaldas loobuda. ühe katla paigaldus (katla kasutegur tõusis 18%). Kütusekulude suurenedes ei ületa kapitaliinvesteeringute tasuvusaeg 2 aastat.
Sellise ökonomaiseri kasutamise majanduslik efektiivsus sõltub suuresti selle düüsi veega niisutamise tihedusest, selles sisalduvate gaaside kiirusest ja düüsi vastuvõetud kõrgusest. Gaaside liikumiskiiruse kasvades ökonomaiseri maksumus väheneb ja nende soojuse ärakasutamise tase tõuseb, kuid energiakulud kasvavad. Samal ajal suurenevad need kulud ja veetase kastmistiheduse või düüsi kõrguse suurenedes.
On ilmne, et loetletud parameetrite väärtustest on teatud kombinatsioonid, mille puhul antud paigalduskulud oleksid minimaalsed. Sellise optimaalse kombinatsiooni leidmise raskus väheneb oluliselt, kui esmalt leitakse düüside kõrge termilise efektiivsusega intervall, mis on mahulise soojusülekandeteguri k v jagatis W/(m 3∙ K) [kcal/(h) ∙m 3∙ C), jagatud võimsusega N, kulutatud düüsi takistuse ületamiseks. Esiteks määratakse selle soojusülekandetegur kn N. M. Zhavoronkovi valemi abil:
. (13.2)
Mahuline soojusülekandetegur k v on k n ja düüsi pindala 1 m 3 korrutis (25x25 mm rõngaste puhul on see pindala ≈205 m 2).
Vajalik võimsus määratakse tuntud valemite abil. Gaasi keskmised kiirused ökonomaiseris ei tohiks ületada 1-1,2 m/s ja niisutustihedused ei tohi ületada 5-10 m3/(m2 ∙h). Sellistes tingimustes on võimalik soojusülekandeprotsess läbi viia üsna ökonoomselt ning vältida liiga mahuka ja kalli ökonomaiseri korpuse paigaldamist.
Ökonaiseri üksuse majanduslikku efektiivsust saab tõsta ka teist tüüpi täidiste kasutamisega, mis ühendavad suurema soojusvahetuspinna ja aerohüdrodünaamiliselt voolujoonelisema kuju. Ühe või teise düüsi valik määratakse majanduslike arvutustega.
Majanduslikult väga tõhusa skeemi kontaktsoojusvahetite kasutamiseks katlaruumides töötas välja Sanitaartehnika ja ehitusseadmete uurimisinstituut (Kiiev). Sellistes katlamajades on mitte ainult kontaktökonomaiserid, vaid ka kontaktõhusoojendid, mis võimaldavad samaaegselt vähendada kütusekulu ja välistada keemilise veetöötluse kasutamise soojusvarustussüsteemi toitmiseks. See tulemus saavutatakse tänu sellele, et kontaktökonaiseris (suitsugaasides sisalduvast veeaurust) tekkivat kondensaadi moodustumist tõhustab kontaktõhusoojendisse siseneva õhu niisutamine. Sellise skeemi kasutamine Tšeljabinski pleksiklaasitehase energiatehnoloogia kompleksi integreeritud katlaruumis (kaks katelt KV-GM-50 ja üks katel GM-50) näitas, et kateldesse siseneva õhu soojendamisel võib nii palju kondensaati tekkida. saavutatakse, et katlaruumi saab käitada ilma keemilise veetöötluseta (küttesüsteemidest naastes üle 66% kondensaadi). Lisaefektiks on mitu korda vähenenud lämmastikoksiidide emissioon (korstnast atmosfääri).
Ökonaiseris soojendatud vesi voolab dekarbonisaatorisse ja suunatakse seejärel pumba abil vahesoojusvahetisse ja soojaveevarustussüsteemi soojusvahetisse ning naaseb seejärel ökonomaiserisse. Osa sellest veest juhitakse paaki, kust see pumbatakse seejärel õhutusseadmesse ja juhitakse seejärel küttesüsteemi.
Õhusoojendis ringlev vesi segatakse kraaniveega, millest osa kompenseerib selle õhusoojendis aurustumisest tulenevad kaod ning ülejäänu juhitakse kanalisatsiooni, võttes kaasa vees sisalduvad soolad.
Sellise katlajaama töötamine Tšeljabinski pleksiklaasi tehases võimaldas sama võimsusega tavapärase katlamaja samade majandusnäitajatega võrreldes vähendada toodetud soojusenergia maksumust 15% ja spetsiifilisi kapitaliinvesteeringuid 10%.
Gruppkatlamajade efektiivsuse oluline tõus saavutatakse katelde ratsionaalse töörežiimi väljatöötamisega (nende projekteerimisel); selles režiimis peaks katelde kasutegur katlaruumi mis tahes koormusel olema antud tüüpi katla ja kütuseliigi puhul maksimaalse võimaliku lähedal.
On teada, et katla soojusvõimsuse suurenemisega vähenevad erikaod keskkonnale q 5 ja erikaod suitsugaasidega q2, keemiline alapõletus q 3 ja mehaaniline q 4 alapõletuse suurenemine. Esiteks on kadude vähenemine q 5 suurem kui kadude suurenemine q 2 + q 3+ q 4 ja katla kasutegur suureneb, kuid siis kaod q 2 + q 3+ q 4 pigem suurendada kui vähendada q 5 ja efektiivsus hakkab vähenema.
Teades katelde efektiivsuse sõltuvust nende soojuskoormusest, on võimalik kindlaks määrata nende ratsionaalne töörežiim.
AKH (kommunaalteenuste akadeemia) andmetel on gaasi põletamiseks eelkambri- või sissepritsepõletitega varustatud katelde Kch-3 ja Kch-2 ökonoomsem töö, mille efektiivsus on vähemalt 85% ja kütuse põletamisel. õli - vähemalt 82% katelde Kch-2 ja 85% Kch-3 katelde puhul. Seda arvestades koostatakse iga katla töögraafik järgmistel põhitingimustel: 1) töötavate katelde arv kogu kütteperioodi jooksul peab tagama nende töö vähemalt minimaalse lubatud kasuteguriga; 2) esmalt pannakse tööle kõrgeima kasuteguriga katlad.
Nendest tingimustest lähtuvalt on võimalik koostada nelja ühes katlaruumis paikneva Universal-5 katla töögraafik küttevõimsusega 1,58 MW (1,36 Gcal/h). Üks katel peab töötama katlaruumi koormusel kuni 0,35 (0,3), kaks katelt - koormusvahemikus 0,35 kuni 0,62 (0,3 kuni 0,53), kolm katelt - 0,62 kuni 0,87 (0,53 kuni 0,75) ja neli katelt - koormusega üle 0,87 MW (0,75 Gcal/h). Ilmselgelt, arvestades katlaruumi projekteeritud soojusvõimsust, töötavad katlad vähem ökonoomsemalt; see lühike ajavahemik tekib siis, kui koormus ületab 0,36∙4=1,44 MW (1,24 Gcal/h). Välisõhu projekteerimistemperatuuridel - 32°C ja siseõhu 18°C peab üks katel töötama välisõhu temperatuuril üle 5°C, kaks katelt - vahemikus 5 kuni -2°C, kolm boilerit vahemikus -2 kuni -10°C ja neli boilerit - temperatuuril alla -10°C. Veelgi suurem efekt saavutatakse, kui lisaks nendele arvutustele määratakse igast boilerist väljuva vee temperatuurid erinevatel t"H.
Samasugused graafikud tuleks koostada ka suuremate kateldega katlamajadele. Kõigil juhtudel säästab selliste ajakavade olemasolu vastavate katlamajade projektide osana märkimisväärsel hulgal kütust ilma täiendavate kapitaliinvesteeringuteta.
Praktika on näidanud, et katelde küttevõimsuse käsitsi reguleerimisel on nende kasutegur arvutuslikust oluliselt väiksem. Automaatselt töötavate regulaatorite kasutamisel suureneb gaasistatud katelde efektiivsus oluliselt. Sel juhul reguleeritakse katlaruumi küttevõimsust kateldest väljuva vee temperatuuri hoidmisega vastavalt arvestuslikule küttegraafikule. Samas on põlemistsooni juhitava õhuhulga muutmisega (reguleeritud gaasivooluga) tagatud kvaliteetne põlemine.
Katlajaamade efektiivsuse kasv saavutatakse ka nende töö dispetšeriga ja gaasipõletuskatelde automaatsete gaasipõlemisseadmete olemasoluga. Peterburi uurimisinstituudi AKH andmetel väheneb selliste seadmete kasutamisel gaasikulu selle arvutatud väärtusest 7% võrra, kui põlemisprotsessi käsitsi reguleerida. Katlaruumide töösaatmine annab täiendava soojussäästu, kuna võimaldab õigeaegselt avastada ja kõrvaldada kõik põlemisprotsessi rikkumised. Samal ajal on lahendamisel teine, väga oluline ülesanne - katlamaju teenindavate töötajate arvu vähendamine. Paljudel juhtudel saavutatakse see kogu operatiivpersonali eemaldamisega katlaruumidest ja perioodiliselt hooldades neid juhtimiskeskuse personali mehaanika poolt.
Seega on paljudes riigi linnades eelkõige rühmakatlamajade tööde väljasaatmine toimunud ühe- või kaheetapilise skeemi järgi. Esimesel skeemil on kõik katlamajad ühendatud otse keskjuhtimiskeskusega, keskpunkt on ühendatud kohalike juhtimiskeskustega, mis saavad signaale iga selle punktiga ühendatud katlamaja töö kohta. Üheastmeline skeem on lihtsam, kuid nõuab iga ühendatud katlaruumi jaoks sõltumatuid sideliine. Kaheetapilise skeemi puhul on nende liinide maksumus väiksem, kuid juhtimisruumide rajamise kulud suurenevad.
Katlamajade töökorralduse väljasaatmise majanduslik otstarbekus määratakse tavakatlamajade antud kulude (rublades) võrdlemise teel. P n.a. ja lähetada P d:
Kus Zko t ja Z d- väljastamata ja väljastamata katlamaju teenindava personali töötasud (koos tekkepõhiselt); K o- kapitaliinvesteeringud seadmetesse ja instrumentidesse;
K p, K zd, K l- projekteerimistööde, juhtimisruumi ruumide ja sideliinide ehituskulud;
R o, R l, R a- sideliini dispetšersüsteemi seadmete kapitaalremondi ja ruumide rentimise kulud;
∆T- nende lähetatud katlamajadega ühendatud kütte- ja soojaveevarustussüsteemides tarbitava soojuse kulude vähendamine;
U- kulutegur.
Katlamaja dispetšersüsteemi teenindustundi saab praegu kindlaks määrata ainult esialgselt, kuna tehnilise arengu väljavaated selles elamu- ja kommunaalteenuste valdkonnas on endiselt ebaselged. Küll aga võib eeldada, et see on lähedane elamute inseneriseadmete keskmisele elueale, milleks on vananemist arvestades praegu võetud 30-35 aastat; sel juhul U≈ 12.
Tööstusliku kütte katlamajade efektiivsuse olulist langust täheldatakse koormuse järsu kõikumise tõttu, suure ulatusega ja lühikese aja jooksul (juhul, kui tehnoloogiliste vajaduste soojuskoormused ületavad oluliselt kütte ja ventilatsiooni omasid ning need on ebaühtlased). Muutuva soojustarbimise tõttu muutub ahju töörežiim, mis oma inertsi tõttu ei kohane kohe muutunud koormusega ning katel töötab ebastabiilses olekus; vertikaalsete veetorukatelde kasutegur langeb samal ajal 4-8%.
Soojusakude kasutamine tagab püsiva koormusega katelde töö kõrge efektiivsusega juhtudel, kui selle kõikumine tarbijate seas on väga suur. Lisaks neelavad akud osa tippkoormusest, mis sageli võimaldab vähendada paigaldatud katelde arvu või nende ühikuvõimsust.
Kui tööstuskütte katlaruumis on aurukatlad, on soovitav kasutada muutuva rõhuga auru-vee akumulaatoreid. Kui rõhk neis väheneb, kuumeneb vesi üle ja muutub osaliselt auruks, mis tarnitakse täiendavalt tarbijatele. Koormuse vähendamisel siseneb osa tekkivast aurust akudesse, kus see kondenseerub, suurendades akudes oleva vee entalpiat.
Selliseid akusid kasutatakse laialdaselt välismaal. Nende paigaldamise otstarbekus määratakse majandusliku arvutusega, mis arvestab katlamaja efektiivsuse tõusu keskmiselt 10%. Patareide majanduslikult otstarbekas kasutusala sõltub nende salvestusmahu suhtest L, t auru, katlamaja keskmisele koormusele D avg, t/h. Yu L. Gusevi ja I. I. Pavlovi andmetel L/Dsr-ga kuni 4,2, kui võrrelda nelja gaasistatud DKVR-10 katlaga katlaruumi ja kolme sama katla ja akumulaatoriga katlaruumi.
Suurim efekt akude kasutamisest saavutatakse tahkel kütusel töötavates katlamajades, kuna sellistel juhtudel viiakse katlad ahju ja kütusekihi kõrge termilise inertsi tõttu kõrge kasuteguriga töörežiimile (pärast tipp- või järsult vähenenud koormused) pärast märkimisväärset ajavahemikku .
Paljudes ettevõtetes ulatuvad aurukaod mõnikord 15–20% -ni nende kogutoodangust. Nende kadude levinumad põhjused on aurupüüdurite talitlushäired, sekundaarse auru teke kondensaadi kogumismahutites ja aurukatelde läbipuhumine.
Kondensaadipüüduri normaalseks tööks on vajalik, et aururõhk selle sisselaskeava juures oleks vähemalt 35 kPa (0,35 kgf/cm 2) ja et see oleks võimeline pigistama kondensaadi kondensaaditorusse, kui viimane asub torust kõrgemal. kondensaadi püüdur. Kui rõhk on väiksem, paigaldatakse kinnitusseibid, kuid aururõhu muutumisel ei saa need väljavoolava kondensaadi kogust vastavalt reguleerida. Neid puudusi ei ole reguleeritaval kinnitusseibil, mille läbiva ava ristlõiget saab muuta kruvi abil.
Seib paigaldatakse kahe ääriku vahele. Selle parandamiseks, aga ka aurutorustiku töö alguses tekkinud suure koguse kondensaadi kiireks läbimiseks paigaldatakse pesuri lähedusse möödavooluliin, millel on sulgventiil.
Kirjeldus:
Energiakulud moodustavad olulise osa iga ärihoone tegevuskuludest. Insenerisüsteemide moderniseerimine võib neid kulusid vähendada. Kapitaliinvesteeringud katlaseadmete moderniseerimiseks on paljudel juhtudel lühikese tasuvusajaga.
Katlaruumi moderniseerimise majanduslik efektiivsus
Energiakulud moodustavad olulise osa iga ärihoone tegevuskuludest. Insenerisüsteemide moderniseerimine võib neid kulusid vähendada. Kapitaliinvesteeringud katlaseadmete moderniseerimiseks on paljudel juhtudel lühikese tasuvusajaga.
Väga tõhus reguleerimine
Üks parimaid viise katlamaja efektiivse töö tagamiseks on ülitõhus reguleerimine, mida saab rakendada nii auru- kui ka soojaveekatlamajadele. Ülitõhus juhtimine võimaldab säästa keskmiselt 4–5% kasutatud soojusenergiast ja tasub end ära aastaga.
Kuidas saate oma boileri efektiivsust parandada? On teada, et teatud õhu ja kütuse voolukiiruste suhte korral toimub katla sees kõige täielikum põlemine. Sel juhul on vaja põlemisprotsess saavutada minimaalse liigse õhuhulgaga, kuid kütuse täieliku põlemise tagamise kohustuslikul tingimusel. Kui koldesse suunatakse liigset õhku suuremas koguses, kui on vaja normaalseks põlemisprotsessiks, siis liigne õhk ei põle ja jahutab ainult kasutult kaminat, mis omakorda võib kaasa tuua kaod kütuse keemilise mittetäieliku põlemise tõttu.
Samuti on vaja kontrollida suitsugaaside temperatuuri. Kui suitsugaaside temperatuur katla väljalaskeava juures on liiga kõrge, väheneb seadme kasutegur oluliselt tänu liigse soojuse eraldumisele atmosfääri, mida saaks otstarbekohaselt kasutada. Samas ei tohi vedelkütustega töötamisel lasta suitsugaaside temperatuuri katla väljalaskeava juures langeda alla 140 °C, kui kütuse väävlisisaldus on kuni 1%, ja alla 160 °C, kui kütuse väävlisisaldus ei ületa 1%. väävlisisaldus kütuses ei ületa 2–3%. Need temperatuuriväärtused määratakse suitsugaaside kastepunkti järgi. Nendel temperatuuridel algab suitsutorudes ja suitsukogumiskambris kondenseerumisprotsess. Kui kütuses sisalduv väävel puutub kokku kondensaadiga, tekib keemilise reaktsiooni tulemusena esmalt väävelhape ja seejärel väävelhape. Tulemuseks on küttepindade intensiivne korrosioon.
Täpse reguleerimise suurema efektiivsuse saavutamiseks tuleb esmalt läbi viia küttekolde ja korstnate põhipuhastus. Liigse õhu vähendamiseks ja suitsugaaside temperatuuri alandamiseks on vaja:
– kõrvaldada lekked põlemiskambris;
– kontrollida korstna tõmmet ja vajadusel paigaldada korstnasse siiber;
– suurendada või vähendada katla nimisisendvõimsust;
– jälgida põlemisõhu koguse vastavust;
– optimeerida põleti modulatsiooni (kui põleti on selle funktsiooniga varustatud).
Gaasikatelde puhul saate gaasimõõturi ja stopperi abil kindlaks teha, kas põletile tarnitakse vajalik kogus kütust. Kui katlat köetakse raske õliga, siis kontrollitakse, kas vooluhulgamõõturi otsikuga mõõdetud vooluhulk ja õlipumba poolt tekitatav rõhk sobivad katla efektiivseks tööks.
Põlemise efektiivsuse hindamiseks kasutatakse heitgaasi analüsaatorit. Mõõtmised tehakse enne ja pärast reguleerimist.
Ülitõhusaks reguleerimiseks on sobivaimad täispuhutavate gaasikolletega ja õlikateldega katlad. Vähem sobivad on kombineeritud põletiga katlad kahte tüüpi kütuse jaoks, samuti atmosfääripõletiga gaasikatlad.
Kombineeritud põletite puhul on ühte tüüpi kütusega töötamine sageli kompromiss, et säilitada funktsionaalsus teist tüüpi kütusel. Ja atmosfääripõletiga gaasikatelde reguleerimine on piiratud tehniliste eeskirjade ja seadmete füüsiliste omadustega.
Reguleerimine läbipääsudega
Küttesüsteemide malmkatelde puhul saab küttesüsteemi soojusvarustuse reguleerimisel vastavalt hoone juhtimisruumi siseõhutemperatuurile (“hälberegulatsioon”) teostada süsteemi perioodilise väljalülitamisega (“ möödaviigu” reguleerimine), kasutades temperatuuriandurit. See säästab 10–15% tarbitud soojusenergiast ja tasub end ära kahe aasta jooksul.
Teraskatelde puhul on see veetemperatuuri reguleerimise meetod ebasoovitav. Terasboileri tugevusomaduste seisukohalt ei ole suur temperatuuride erinevus ohtlik, kuid boilerit ei tohiks käitada, kui vee temperatuur tagasivoolutorustikus (katla sisselaskeava juures) on alla 55 °C. Fakt on see, et sellisel katlavee temperatuuril võib suitsugaaside temperatuur suitsutoru seinaga kokkupuute kohtades olla alla kastepunkti temperatuuri, mis põhjustab suitsu seintele kondensaadi teket. torusid ja põhjustada nende enneaegset korrosiooni. Seetõttu kasutavad nad sageli vee temperatuuri reguleerimist kolmekäigulise ventiiliga koos temperatuurianduriga, selle meetodi puuduseks on pikk tasuvusaeg, alates 5 aastast ja rohkem. Alternatiivina saab vahelejätmise juhtimist kasutada koos termostaatilise tagasivooluvee temperatuurianduriga. See meetod on vähem ökonoomne ja tasub end ära 4–5 aasta jooksul.
Reguleerimine väljalülitamise teel
Tavapraktikas on nii, et sügisel, kütteperioodi alguses, käivitab hooldusteenus küttesüsteemi ja lülitab selle välja alles kevadel. See toob kaasa asjaolu, et isegi soojadel päevadel ei lülitu boiler välja ja töötab edasi.
Automaatne juhtimine väljalülitamisega, kui välistemperatuur jõuab +8 °C, võib säästa 3–5% tarbitud soojusenergiast ja tasub end ära 2–3 aastaga.
Katla tsükli reguleerimine
Kui katla tööd reguleeritakse välisõhu temperatuurist sõltuvate “läbipääsudega”, tekib sageli järgmine probleem: üleminekuperioodidel, kui välistemperatuur päeva jooksul järsult muutub, on boileri sisse/välja tsükkel tavaliselt lühike, torud ja kütteseadmed ei jõua korralikult soojeneda ja see toob kaasa hoone alakütmise; talvel, kui külm temperatuur püsib konstantsena, on katla sisse/välja tsükkel liiga pikk, mis põhjustab hoone liigset ülekuumenemist. Selle probleemi kõrvaldamiseks on soovitatav paigaldada kontroller, mis reguleerib katla sisselülitamise minimaalset ja maksimaalset aega. See säästab 3–5% tarbitud soojusenergiast ja tasub end ära ligikaudu 3 aastaga.
Artikkel koostatud N. A. Šonina, MArchI vanemõppejõud
P.B. Rosljakov, K.A. Plešanov,
Moskva energeetikainstituut (Tehnikaülikool)
MÄRKUS
Allpool käsitleme kontrollitud keemilise allpõletusega kütuse põletamise meetodit, mis võimaldab vähendada lämmastikoksiidide emissiooni 20-40% ja tõsta katla efektiivsust. Esitatakse meetodi rakendamise tulemused, eksperimentaalsed ja teoreetilised uuringud.
1. SISSEJUHATUS
Venemaa valitsuse poolt heaks kiidetud Venemaa energiastrateegia aastani 2030 seab uued ülesanded Venemaa kütuse- ja energiakompleksi kui terviku energia- ja keskkonnatõhususe parandamiseks. Need nõuded on sõnastatud uutele ja juba töötavatele jõuseadmetele ning eelkõige aurukateldele.
2. KÜTUSE PÕLEMISVIISID
2.1. Traditsioonilised ideed kütuste põletamise kohta katla ahjudes
Suurem osa Venemaa katelde tehnilisest pargist töötati välja enne 80-ndaid aastaid. Sel ajal arvati, et kütust tuleks põletada põlemiskambri ristlõike qF kõrge termilise pingega, liigse õhukoefitsiendiga a, kõrgetel temperatuuridel aktiivses põlemistsoonis (ACZ) - see võimaldab minimeerida kadusid keemiliste ja kütuse mehaaniline allapõlemine. Kuid sellistes tingimustes on lämmastikoksiidide NOX emissioon maksimaalne. Seetõttu on olemasolevate katelde keskkonnaomaduste parandamise probleem eriti terav.
2.2. Katelde keskkonnaomaduste parandamise viisid, mida rakendatakse kütuse põlemise etapis
Vanadele kateldele kahjulike ainete (HS) heitkoguste vähendamise meetmete juurutamine, nagu astmeline, astmeline põletamine, põlemisproduktide retsirkulatsioon jne. viib reeglina katla efektiivsuse vähenemiseni, nõuab märkimisväärset rekonstrueerimist ja märkimisväärseid finantskulusid.
Pärast föderaalseaduse "ÜRO kliimamuutuste raamkonventsiooni Kyoto protokolli ratifitseerimise kohta" vastuvõtmist 2004. aastal pööras riik erilist tähelepanu soojuselektrijaamade efektiivsusele ja CO2 kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamisele. õhkkond. Seetõttu kaasaegsed vahendid oksiidide vähendamiseks
lämmastik ei peaks mitte ainult parandama katla keskkonnaohutust, vaid suurendama ka selle töö efektiivsust. MPEI-s välja töötatud kütuse põletamise meetod koos kontrollitud keemilise allpõletusega ühendab endas nõuded katla keskkonna- ja majandusefektiivsuse parandamiseks.
Meetod on rakendamise seisukohast optimaalne, kuna on lihtne, odav ja kiiresti rakendatav.
3. KÜTUSE PÕLEMINE JUHITATUD KEEMILISE ALAPÕLEMISEGA
3.1. Meetodi füüsiline olemus
Mõõduka alapõletusega kütuse põletamise meetodi põhiidee on vähendada põlemiskambris lokaalset liigset õhku, vähendades ahju juhitava organiseeritud õhu hulka. Vaba hapnikusisalduse vähenemine põlemistsoonis pärsib termiliste ja kütuse lämmastikoksiidide moodustumist, samas kui kütuse mittetäieliku põlemise saaduste emissioon, mida kontrollib süsinikmonooksiidi CO sisaldus põlemisproduktides, veidi suureneb (joonis 1). .
3.2. Kütuse optimaalse põlemisrežiimi määramine
Eksperimentaalsetes uuringutes, mis viidi läbi erinevat tüüpi kütuse põletamisel erineva võimsusega kateldes, määrati katelde keskkonna- ja majandusomadused. Seetõttu sisaldavad soojuselektrijaamade suitsugaasid erinevas koguses keskkonnale kahjulikke lisandeid
Katla töö keskkonnaohutust hinnati toksilisuse summaarse ohu indikaatoriga ΠΣ, mis võtab arvesse kahjulike lisandite sisaldust ja nende toksilisust. Katlast väljuvate gaaside CO sisaldusega uuringute tulemused standardsetes piirides 300-400 mg/nm3* annavad ΠΣ vähenemise 1,5-2 korda. Samal ajal kasvas kütuse mittetäieliku põlemise produktide (benso(a)püreen (B(A)P) ja CO) osakaal vaid 2-10%ni (joonis 2).
Katla efektiivsust hinnati selle kasuteguri järgi. Maagaasi põletavate katelde uurimisel saavutatakse maksimaalne kasutegur, kui CO sisaldus suitsugaasides on 50 kuni 100 mg/Nm3 (joonis 3).
Moskva Energeetikainstituudi aurugeneraatoritehnika osakonnas välja töötatud ROSA-2 SPP-ga läbiviidud arvulised katsed näitasid, et CO sisaldus katla heitgaasides tasemel 50 mg/nm vastab gaasi põlemisele. eelnevalt segatud homogeenne kütuse-õhu segu juures<х=1. При этом КПД котла максимален, т.к. потери от недожога топлива
Maagaasi tegelikes põlemistingimustes koos alapõletusega jääb ΝΟΧ heitkoguste vähenemine vahemikku 20–40%. CO edasine suurendamine katla suitsugaasides on ebaotstarbekas, kuna katla kasutegur väheneb ja ΝΟΧ heitkogused muutuvad veidi.
bКз- /5-i.yi M; ί - arvuline katse
Meetodi efektiivsuse üldise kriteeriumina, arvestades nii keskkonnaohutust kui ka katla efektiivsust, on jaama kogumakse S^ kahjulike ainete emissiooni (HS) eest 5ВВ vastavalt kasutatud kütusele 5T: 5Σ = 5T + Sm. Kütuse hinnaks võeti 2230 rubla. 1000 m3 maagaasi kohta (hinnad kehtestatud 2009. aasta I kvartalis).
Praeguste kahjulike heitkoguste regulatiivsete tasude korral on sõltuvuse valitsev väärtus 5Σ = DSO), mis on näidatud joonisel fig. 5, on kütusetasuga (üle 99,9%). Eriti tuleb märkida, et maagaas on praegu Venemaal kõige odavam kütus. Teist tüüpi kütuse põletamisel hakkab aga ka 5Σ väärtuse määrama peamiselt kütuse maksumus, s.o. katla efektiivsus.
Eeltoodust järeldub, et katla optimaalne töörežiim mõõduka alapõletusega töötamisel on režiim, milles saavutatakse maksimaalne efektiivsus. Kahjulike ainete atmosfääri paiskamise TPP tasude ebaoluline osa tegevuskuludes viitab kallite õhukaitsemeetmete kasutuselevõtu ebakohasusele. Sageli põhjustab nende rakendamine olemasolevatel kateldel lisaks märgatavatele kapitalikuludele katla rekonstrueerimisel ka tegevuskulude suurenemist. Selline olukord on argument kahjulike ainete atmosfääri heidete kehtivate regulatiivsete tasude tõstmise poolt.
Kõik tekstis ja illustratsioonides olevad väärtused on antud standardtingimuste alusel: temperatuur 0 "C, rõhk 101,3 kPa ja liigne õhk gaasides a = 1,4.
3.3. Välisteadlaste töö tulemused
Kavandatava kontrollitud allpõletusega põletusmeetodi uurimise ja rakendamise tulemusi kinnitavad välismaiste tööde järeldused, milles käsitletakse seda põletustehnoloogiat kui kombineeritud lahendust keskkonnaohutuse ja katla tööefektiivsuse tõstmise probleemidele.
Eelkõige kateldes tahke kütuse põletamisele pühendatud töödes täheldati lämmastikoksiidi heitkoguste vähenemist 10% -lt 30% -ni. Maagaasi puhul jääb NOX-i vähendamise efektiivsus vahemikku 10–20%.
Kavandatava kütuse põletamise meetodi uurimisel viidi see läbi elektrijaamades (BKZ-75-3.9GM, TsKTI-75-3.9, TP-150, TGM-84B, TPE-430) ja veeküttejaamades ( KVGM-180-150) katlad, mille puhul saadi positiivseid tulemusi.
Uuringute tulemused võimaldavad soovitada väljapakutud meetodit mõõduka alapõletusega kütuse põletamiseks lämmastikoksiidide emissiooni vähendamiseks olemasolevates kuni 500-640 t/h auruvõimsusega alakriitilistes survekateldes (SCP), kus see on kulukate õhukaitsemeetmete rakendamine kahjumlik.
4. KÜTUSE PÕLEMISE JUHTIMINE JUHTIMISEGA KEEMILISE PÕLEMATUSEGA
Traditsioonilise põlemise korral peab kütuse lõplik põlemine toimuma ainult põlemiskambris. Kütuse täielik põlemine koldes saavutati organiseeritult koldesse juhitava õhuhulga suurendamisega ja kõrge temperatuuri hoidmisega põlemistsoonis. Selle põhjuseks oli põlemisproduktide koostise jälgimiseks vajalike instrumentide puudumine. Suurenenud õhu liig ahjus põhjustas lämmastikoksiidide suurenenud moodustumist ja liigseid kadusid katla suitsugaasides. Praegune tehnoloogilise arengu tase võimaldab paigaldada katelde gaasikanalitesse põlemisproduktide koostise jälgimise seadmeid, mis võivad parandada nii katla efektiivsust kui ka selle keskkonnaomadusi.
Kaasaegseid keskkonnasõbralikke kütuse põletamise meetodeid iseloomustab põlemisprotsessi edasilükkamine. Üsna sageli, nagu ka kütuse põletamisel kontrollitud keemilise allpõletusega, toimub keemiliste allpõlemisproduktide lõplik muundamine katla konvektiivšahtis. Kuna kontrollitud keemilise alampõletusega kütuse põletamise meetodi rakendamisel on vaja säilitada optimaalne õhu ülejääk, tuleks kateldele paigaldada põlemisproduktide pideva instrumentaalse jälgimise süsteemid, et määrata CO, O2 ja NO kontsentratsioonid põlemisproduktides.
Enamik praegu soojuselektrijaamades töötavatest kateldest võeti kasutusele rohkem kui 20 aastat tagasi, mistõttu nende tööomadused ei vasta reeglina enam täielikult projekteerimisväärtustele. See puudutab eelkõige külma õhu imemist katla põlemiskambrisse ja gaasikanalitesse, samuti kütuse ja õhu ühtlast jaotumist põletiseadmete kaudu. Seetõttu tuleb enne selliste katelde kontrollitud mõõduka alapõletusega kütuse põlemisrežiimide kasutuselevõttu ahi tihendada, kontrollida standardseid instrumente ja kõrvaldada moonutused õhk-kütusekanalites. Viimane võimaldab optimeerida kütuse põlemisprotsessi ning vähendada CO ja B(A)P saagist.
Kütuse põlemisrežiimi täielikuks tuvastamiseks on vaja paigaldada gaasi koostise jälgimisseadmed katla gaasitee mitmesse sektsiooni.
See soovitus tuleneb asjaolust, et kütuse mittetäieliku põlemise produktide muundamine katla teekonnal põhjustab suitsugaaside kahjulikkuse muutumist. Põlemisproduktide kogukahjulikkuse arvutuslikud sõltuvused töö- (pöörleva kambri taga) ja juhtsektsioonis (suitsuämmuti taga) on alapõletusega töötamisel erinevad. Seetõttu on mõõduka alapõlemisega katla jaoks optimaalsete töötingimuste valik ainult töösektsioonis gaaside koostise mõõtmise tulemuste põhjal ekslik.
Seetõttu on režiimi- ja kontrollsektsioonides vajalik O2 ja CO kontsentratsioonide kontroll. Teatavasti on lämmastikoksiidide moodustumine põlemiskambris täielikult lõppenud ja edasi mööda gaasiteed nende massivool ja kontsentratsioon (kuivade gaaside ja α = 1,4) praktiliselt ei muutu. Seetõttu saab ΝΟΧ sisalduse kontrolli põhimõtteliselt korraldada mis tahes näidatud gaasitee lõigul, kus on tagatud tulemuste suurim esinduslikkus.
Reguleerimiskatsete tegemisel jõudluskaartide koostamise eesmärgil on soovitatav läbi viia ka benso(a)püreeni sisalduse instrumentaalsed mõõtmised gaasitee režiimi- ja kontrolllõikudes. Tuleb meeles pidada, et B(a)P sisaldus annab ebaolulise panuse atmosfääri paisatavate heitgaaside kogukahjulikkusesse (vt joonis 2, kõver 4).
Eraldi tuleb märkida, et gaasi koostise pideva jälgimise süsteemi, sealhulgas Cb, CO ja NO analüüsimise vahendeid, saab kasutada mitte ainult madala mürgisusega põlemisrežiimide rakendamiseks, vaid ka seiresüsteemina tasu arvutamine atmosfääri kahjulike heitmete ja nende levimise eest külgnevatel territooriumidel.
Kaasaegsed nõuded elektrienergia tootmise protsessi automatiseerimiseks ja kütuse põlemise juhtimiseks nõuavad suitsugaaside seiresüsteemi integreerimist jaama automatiseeritud juhtimissüsteemi. Sellest lähtuvalt vaatas 2007. aasta detsembris Venemaa RAO UES teadus- ja tehnikanõukogu (STC) sektsiooni "Energiasääst ja energia keskkonnaprobleemid" koosolekul läbi ja kiitis heaks uurimistöö tulemused. ja kavandatud põlemismeetodi rakendamine. NTS tunnistas, et on võimalik võtta kasutusele kütuse põletamise meetod kontrollitud mõõduka alapõletusega soojuselektrijaamades, mis on varustatud statsionaarsete mõõtesüsteemidega heitgaaside, CO ja NOX jälgimiseks põlemisproduktides, mis töötavad katelde automatiseeritud juhtimissüsteemi osana.
KOKKUVÕTE
Eksperimentaalsed uuringud viidi läbi kateldel auruvõimsusega 75 kuni 500 t/h (BKZ-75-39GM, TsKTI-75-39, TP-150, TGM-84B, TPE-430) maagaasi põletamisel.
Katsetulemused näitavad NOX heitkoguste järjekindlat vähenemist 20–40%. Põlemissaaduste kogukahjulikkus väheneb 1,5-2 korda.
Saavutatud on katla brutoefektiivsuse tõus 1%-ni. Samal ajal vähenevad veo- ja puhumiskulud 0,1 protsendini.
Kütuse kokkuhoid ja kahjulike ainete heitkoguste tasud ulatuvad 0,5-2 miljoni rublani aastas iga 100 t/h katla auru väljundi kohta.
Kavandatava põletusmeetodi rakendamine ei nõua olulisi materjali- ja ajakulusid. Selle efektiivsuse suurendamiseks peavad katlad olema varustatud suitsugaaside (O2, CO ja NOX) koostise instrumentaalse jälgimise vahenditega.
SÜMBOLIDE LOETELU
FEC - kütuse- ja energiakompleks; Tõhusus - efektiivsustegur; PPP - rakendustarkvara pakett; ACS - automaatne juhtimissüsteem.
BIBLIOGRAAFIA
1. Venemaa energiastrateegia perioodiks kuni 2030. aastani.
http://minenergo.gov.ru/news/min_news/l 515.html
2. Maagaasi põletamine kontrollitud keemilise allpõletusega kui tõhus vahend lämmastikoksiidi heitkoguste vähendamiseks / P.V. Rosljakov, I.L. Ionkin, L.E. Egorova//Uut Venemaa elektrienergiatööstuses. 2006. nr 12. lk 23-35.
3. Kütuste tõhus põletamine kontrollitud keemilise allpõletusega / P.V. Rosljakov, I.L. Ionkin, K.A. Pleshanov // Soojusenergeetika. 2009. nr 1. lk 20-23.
4. Soojuselektrijaamade atmosfääri eralduvate kahjulike heitmete kontroll. P.V. Rosljakov, I.L. Ionkin, I.A. Zakirov ja teised; M.: MPEI kirjastus, 2004.
5. GOST 50831-95. Katlapaigaldised. Termomehaanilised seadmed. Üldised tehnilised nõuded. - M.: IPK standardite kirjastus, 1996.
6. Vene Föderatsiooni valitsuse 12. juuni 2003. a määrus nr 344 „Maksenormide kohta paiksetest ja liikuvatest allikatest atmosfääriõhku eralduvate saasteainete heitkoguste, pinna- ja maa-alustesse veekogudesse heitmise, tööstuslike ja tarbimisjäätmed” (muudetud alates 1. juulist 2005)
7. Süsinikmonooksiidi mõõtmine söeküttel töötavates kateldes. Ameerika Yokogawa Corporation, 2008.
8. NOx heitkoguste vähendamine süsinikmonooksiidi (CO) mõõtmise abil. Rosemount Analytical, 1999.
9. Heiteanalüüs. Toyota, 2001.
10. Söe/õhuvoolu mõõtmise ja kontrollimise eelised NOx emissioonile ja katla jõudlusele. S. Laux, J. Grusha, Foster Wheeler Power Group, 2003.
11. Süsinikmonooksiidi ja benso(a)püreeni muundamise protsesside uurimine katlajaamade gaasiteel / P.V. Rosljakov, I.A. Zakirov, I.L. Ionkin jt // Soojusenergia tehnika. 2005. nr 4. lk 44-50.
12. Kontrollitud keemiline allapõletamine on tõhus meetod lämmastikoksiidi heitkoguste vähendamiseks. Venemaa RAO UES teadus- ja tehnikanõukogu sektsiooni "Energiasääst ja energia keskkonnaprobleemid" 18. detsembri 2007. aasta koosoleku protokoll.
