Eficiența de funcționare a cazanelor. Creșterea eficienței unităților de cazane E. K. Safonova, conferențiar, D. L. Bezborodov, asociat, A. V. Studennikov, masterand. descrierea generală a muncii

Departamentul de Inginerie Termoenergetică Industrială

Eseu
„Creșterea eficienței unităților de cazane și a camerelor de cazane”

Completat de: Bondareva P.M.
Acceptat de: V.I. Dozhdikov

Lipetsk 2011
Conţinut
Introducere

Auditul energetic al cazanului…………………………………………………………….3
Monitorizarea temperaturii gazelor de ardere și a excesului de aer din acestea. 9
Întocmirea hărților de regim……………………………………………………….12
Reglementare foarte eficientă……………………………………………14
Utilizarea emițătorilor secundari…………………………………………..18
Instalarea unui arzător cu fantă inferioară modernizat în pâlnia rece a cazanului (pentru cazanele PTVM-100 și PTVM-50 ……………………20
Tehnologii integrate pentru creșterea eficienței cazanelor utilitare……………………………………………………………………….22
Bibliografie…………………………………………………………...28

Introducere
Problemele economisirii combustibilului și resurselor energetice primesc o mare importanță în toate sectoarele economiei naționale și în special în sectorul energetic - principala industrie consumatoare de combustibil. La fiecare stație și în camera cazanelor se dezvoltă măsuri organizatorice și tehnice pentru îmbunătățirea proceselor tehnologice, modernizarea echipamentelor și îmbunătățirea calificării personalului.
Mai jos vom lua în considerare câteva modalități de a crește eficiența unității cazanului și a cazanului în ansamblu.

Audit energetic al cazanelor

Indicatorii efectivi de performanță ai echipamentului cazanelor.
Compararea indicatorilor de performanță existente ai cazanelor cu valorile standardizate.
Identificarea și analizarea cauzelor discrepanței dintre valorile efective ale randamentului cazanelor și cele standardizate.
Modalități de a obține o funcționare eficientă energetic a unei cazane.

colectarea și documentarea informațiilor - determinarea principalelor caracteristici ale obiectului de cercetare: informații despre dotarea cazanelor, dinamica consumului de energie, informații despre consumatorii de căldură etc. Se determină și volumele și punctele de măsurare a căldurii și energiei electrice;
sondaj instrumental - completează informațiile lipsă cu privire la caracteristicile cantitative și calitative ale consumului de energie și vă permite să evaluați eficiența energetică actuală a cazanului;
examinarea și prelucrarea rezultatelor, precum și analiza acestora - măsurători folosind unități de măsurare existente, sau în lipsa acestora, dispozitive portabile specializate.;
elaborarea de recomandări pentru măsuri de economisire a energiei și întocmirea unui raport.

Analizor de produse de ardere
Camera termică (imagistica termică)
Contor digital de temperatură
Termometru cu infrarosu fara contact
Analizor de putere trifazat
Debitmetru de lichid cu ultrasunete
Indicator de grosime cu ultrasunete

Măsuri de economisire a energiei în cazanele de apă caldă pe gaz

Efectuați RNI în mod regulat.
În perioada de interpunere în funcțiune, efectuați periodic teste și analize accelerate ale gazelor de ardere pentru conformitatea cu hărțile de regim.
Furnizarea de căldură trebuie efectuată în conformitate cu programele de temperatură.
Reduceți puterea pompelor de rețea ca urmare a ajustării rețelei.
Reduce pierderile prin defecte de izolație.
Înlocuirea echipamentului cu unul mai economic.
Eliminarea schemelor de scurtături și reduceri de program prin îmbunătățirea schemei de alimentare cu căldură.
Combaterea scurgerilor.
Contabilitate si analiza a tot.
Conversia cazanelor de abur în modul de încălzire a apei.
Aplicarea variatorului de frecvență.
Utilizarea arzătoarelor care funcționează cu un exces de aer scăzut.
Admisia aerului suflat din camera cazanului.
Eliminarea aspirației în cazanele care funcționează cu vid în cuptor.
Instalarea unui economizor sau schimbător de căldură.
Aplicarea dezaerarii apei.
Creșterea temperaturii apei de alimentare.
Curățarea suprafețelor de încălzire pe ambele părți.

creşterea eficienţei energetice a unităţilor cazanului când
utilizarea cazanelor de joasă temperatură și în condensare;
utilizarea noilor principii de ardere a combustibilului în cazane
unități;
creșterea fiabilității unităților de cazane;
utilizarea arzătoarelor moderne;
automatizarea unităților de cazane;
automatizarea distribuției lichidului de răcire între sarcini;
tratarea chimică a apei a lichidului de răcire;
izolarea termică a conductelor;
instalarea economizoarelor pe cosuri de fum;
controlul circuitului sensibil la vreme;
unități moderne de cazane cu tub gaz de foc.

2. Monitorizarea temperaturii gazelor de evacuare și a excesului de aer din acestea.

Întocmirea hărților de regim

Reglementare foarte eficientă

Ca manuscris

CREȘTEREA EFICIENȚEI MOTOARELOR CU ABUR

CASELE DE CADANIE CÂND SE UTILIZAȚI UNITĂȚI DE COGENERARE CU MOTOR Șurub

Specialitatea 14.05.04- Inginerie termoenergetică industrială

dizertații pentru o diplomă academică

candidat la științe tehnice

Krasnodar-2006

Lucrarea a fost efectuată la Universitatea Tehnologică de Stat Kuban.

Conducător științific: Dr. Tech. stiinte, profesore

Adversari oficiali:

Dr. Tech. stiinte, profesore

Dr. Tech. stiinte, profesore

Organizație principală:

Centrul de Inginerie Energetică”, Krasnodar

Secretar științific al consiliului de disertație

Ph.D. tehnologie. Științe, conferențiar

DESCRIEREA GENERALĂ A LUCRĂRII

Relevanța lucrării . Schimbările care au avut loc în economia rusă ne obligă să aruncăm o privire nouă asupra problemelor energiei la scară mică. Potrivit diverselor estimări, între 50 și 70% din teritoriul Rusiei, unde locuiesc peste 20 de milioane de oameni, nu este acoperit de surse centralizate de energie și electricitate. În acest teritoriu vast, mijloacele de trai ale oamenilor sunt asigurate în principal prin intermediul energiei la scară mică: alimentarea cu energie electrică - din centralele autonome pe motorină (DPP-uri), alimentarea cu căldură - din centralele locale de cazane care funcționează cu combustibili solizi, lichizi și, mai rar, gazoși.

Analiza modurilor de funcționare și a stării tehnice a surselor de energie termică existente indică eficiența și fiabilitatea energetică scăzută a acestora. Acesta din urmă este confirmat de cazurile tot mai frecvente de opriri de urgență ale cazanelor cauzate de o pierdere a alimentării cu energie electrică, de exemplu, din cauza unor linii electrice întrerupte. Ca urmare a unor astfel de accidente, circulația lichidului de răcire se oprește, ceea ce în condiții de temperatură scăzută poate duce la dezghețarea conductelor și a întregului sistem în ansamblu.

În acest sens, problema organizării producției de energie electrică în cazane de abur pentru a-și acoperi nevoile proprii și pentru distribuția către consumatorii terți este foarte relevantă. În majoritatea cazanelor municipale și industriale sunt instalate cazane de tip DKVR, DE, KE etc., producând abur cu o presiune de 1,3 MPa. În același timp, consumatorii îl folosesc, de regulă, la o presiune de 0,3-0,4 MPa. Reducerea presiunii se efectuează în dispozitivele de reducere prin throttling, fiecare tonă de abur pierzând 40-50 kWh de energie. Diferența de presiune specificată poate fi utilizată pentru a produce energie electrică într-o instalație autonomă de generare a energiei constând dintr-un motor cu abur și un generator electric.

Acest lucru nu numai că va reduce semnificativ costul căldurii generate, dar va asigura și alimentarea fiabilă cu energie a cazanului.

Scopul lucrării. Scopul lucrării este de a crește eficiența de funcționare a cazanelor cu abur prin utilizarea presiunii diferențiale libere a aburului pentru a genera energie electrică într-o centrală de cogenerare cu motor cu șurub.

Pentru a atinge acest obiectiv, trebuie rezolvate următoarele sarcini:

Dezvoltați un model matematic al unui motor cu șurub și efectuați un studiu computațional al modurilor sale de funcționare;

Verificați experimental performanța motorului și adecvarea modelului matematic dezvoltat;

Să optimizeze caracteristicile unui motor cu șurub pentru condițiile sale de funcționare conform programului termic în cazanele cu abur;

Elaborați o metodologie de calcul și selectare a parametrilor geometrici ai motorului și a modurilor de funcționare ai centralei de cogenerare în funcție de puterea termică variabilă a camerei cazanelor pentru a obține producția anuală maximă posibilă de energie electrică.

Noutate științifică.

Lucrarea de disertație a obținut noi rezultate științifice:

A fost dezvoltat un model matematic al unui motor cu șurub care funcționează pe diverse fluide de lucru, inclusiv cu abur de apă;

S-a efectuat o verificare experimentală a adecvării modelului matematic al unui expandor cu șurub;

S-au obținut caracteristicile de funcționare ale unui motor cu șurub atunci când funcționează pe abur de apă;

Se propune o metodologie de selectare a parametrilor geometrici ai motorului și a modurilor de funcționare ale acestuia în funcție de puterea termică variabilă a cazanului pentru a obține producția anuală maximă de energie electrică.

Metode și mijloace de realizare a cercetării .

Pentru rezolvarea problemelor puse în lucrarea de disertație s-au folosit metode general acceptate de calcule termodinamice ale proceselor cu masă variabilă a fluidului de lucru. La elaborarea metodologiei de calcul au fost utilizate metode de analiză matematică, pachete de aplicații (Excel, Mathcad), precum și ecuații de aproximare pentru aria utilizată a diagramei h-s a vaporilor de apă. Testarea experimentală a modelului matematic a fost efectuată pe complexul generator electric DGU-250.

Următoarele prevederi principale sunt prezentate pentru apărare :

Model matematic al unui motor cu șurub care funcționează pe diverse fluide de lucru, inclusiv cu abur de apă;

Rezultatele cercetării computaționale și experimentale ale unui motor cu șurub;

Rezultatele optimizării caracteristicilor geometrice și de funcționare ale unui motor cu șurub;

Metodologie de selectare a parametrilor geometrici ai motorului și a modurilor de funcționare ale acestuia în funcție de puterea termică variabilă a cazanului pentru obținerea unei producții anuale maxime de energie electrică;

Semnificație practică.

Introducerea centralelor de cogenerare cu motor cu șurub în cazanele cu abur este o măsură de economisire a energiei, deoarece va elimina pierderile de energie la reducerea aburului.

Refuzul energiei electrice achiziționate va reduce semnificativ costul căldurii generate, va crește fiabilitatea alimentării cu energie la sursă și, de asemenea, va reduce daunele mediului cauzate de emisiile în atmosferă.

Recomandările elaborate pe baza unei analize a modurilor de funcționare comune a sistemelor de alimentare cu căldură și a unui motor cu abur fac posibilă alegerea rațională a parametrilor geometrici și a performanței unui motor cu șurub, precum și a modului său de funcționare, în funcție de mărime. și natura sarcinii termice conectate. Metodele propuse fac posibilă determinarea cantității de producție anuală de energie electrică, rentabilitatea, eficiența economică și perioada de amortizare a acestei instalații.

Implementarea rezultatelor .

Rezultatele studiilor computaționale și experimentale efectuate folosind metodologia dezvoltată stau la baza actualizării documentației tehnice a unității de expansiune-generator în vederea punerii în producție.

Eșantionul industrial pilot fabricat și testat al unui motor cu șurub ca parte a centralei de cogenerare DGU-250 este planificat pentru instalare într-una dintre cazanele cu abur.

Metodologia de selectare a parametrilor geometrici și a performanței motorului pentru a maximiza acoperirea programului anual de încărcare termică a camerei cazanelor a fost transferată pentru a fi utilizată în proiectarea complexelor expansor-generator.

Aprobarea lucrării .

Rezultatele cercetării prezentate în lucrarea de disertație au fost raportate și discutate la Seminarul internațional științific și tehnic „Economisirea energiei și energie regenerabilă - 2005” (Soci), a V-a Conferință internațională științifică și tehnică „Creșterea eficienței producției de energie electrică” (Novocherkassk, 2005), Conferința științifică și tehnică internațională „Energia secolului 21” (Crimeea, 2005), seminarul științific și tehnic al întreprinderii „Centrala termică Krasnodar” a SA „Kubanenergo” (Krasnodar, 2005), reuniunea departamentul „Inginerie industrială a energiei termice și centrale termice” al Universității Tehnice de Stat Kuban (Krasnodar, 2006), a patra conferință științifică a Rusiei de Sud. „Tehnologii și instalații care economisesc energie și resurse.”

Publicații . Pe baza rezultatelor cercetării efectuate au fost publicate 9 lucrări.

Structura și scopul disertației.

Teza constă dintr-o introducere, patru capitole, o concluzie și o listă de referințe. Lucrarea este prezentată pe 118 pagini, inclusiv 36 de figuri, 5 tabele. Lista literaturii folosite include 117 titluri.

În introducere relevanța lucrării este justificată. Se remarcă prezența pierderilor de energie în cazanele la reducerea debitelor de abur și este indicată nefiabilitatea surselor de căldură în cazul unor accidente în sistemele de alimentare cu energie, care duc la întreruperea furnizării de căldură. Sunt formulate scopurile și obiectivele studiului.

Primul capitol Lucrarea de disertație este dedicată unei revizuiri a literaturii interne și străine în domeniul creșterii eficienței surselor de căldură atunci când se organizează producția de energie electrică în acestea, adică la reconstrucția cazanelor în mini-CHP.

Sunt revizuite și analizate metodele cunoscute de organizare a producției combinate de energie termică și electrică în cazanele existente, inclusiv utilizarea unităților cu turbine cu gaz (GTU), motoare cu ardere internă și unități cu turbine cu abur (STU). Se notează avantajele și dezavantajele fiecăreia dintre aceste soluții tehnice.

Este fundamentată fezabilitatea utilizării motoarelor cu șurub în domeniul energiei electrice a complexelor de cogenerare de până la 500 kW.

Este analizată experiența internă și străină în utilizarea mașinilor de expansiune cu șurub în diverse industrii.

Ținând cont de cele de mai sus, au fost formulate obiectivele cercetării.

În al doilea capitol Se arată că pentru a implementa funcționarea în comun a cazanului, a complexului generator electric și a sistemului de alimentare cu căldură, este necesar să se poată prezice cu un grad suficient de acuratețe caracteristicile motorului cu șurub și parametrii de fluidul de lucru în timpul procesului de expansiune.

Pentru a rezolva această problemă, în acest capitol este dezvoltat un model matematic al procesului de operare a expandorului. Principalele aspecte complicate au fost variabilitatea masei de abur care se extinde în cavitatea de lucru, scurgerea aburului din cavitățile de înaltă presiune în cavitățile cu presiuni mai mici, precum și apariția procesului în regiunea aburului umed în apropierea curbei de limită. .

Modelul matematic al unui motor cu șurub se bazează pe ecuația primei legi a termodinamicii sub forma

dQsub=d(Gh)-Vdp=hdG+Gdh-Vdp, (1)

unde dG este modificarea sarcinii masei din cavitate;

dh – modificarea entalpiei specifice a aburului din cavitate în timpul rotației

acţionarea rotorului prin unghi dφ.

Căldura furnizată cavității dQin este compusă algebric din îndepărtarea căldurii prin pereții carcasei BRM în mediul înconjurător dQext, furnizarea de căldură cu abur care curge în cavitatea i din cavitățile din spate dGi-4, dGi-1, precum și îndepărtarea căldurii cu scurgeri în cavitățile de rulare frontale dGi+1,dGi+4,dGi+5.

dQin = dQext + dGi-4*hi-4+dGi-1*hi-1-(dGi+1+dGi+4+dGi+5)*hi, (2)

Potrivit altor cercetători, îndepărtarea căldurii către mediu dQext se ridică la până la 0,5% din puterea VRM și este posibil să nu fie luată în considerare.

Luând în considerare (1), modificarea presiunii în cavitate atunci când șurubul de antrenare este rotit printr-un unghi dφ va fi:

Integrarea ecuației 3 poate fi efectuată numai folosind metode numerice din cauza lipsei de relații analitice între mărimile incluse în ea

Modificarea presiunii în cavitatea de abur atunci când rotorul de antrenare este rotit printr-un unghi în diferențe finite

Modificarea rezultată a masei de abur din cavitate;

Creșterea entalpiei în cavitate, care este

valoarea rezultată a trei componente:

Creșterea volumului în timpul expansiunii izoentropice de la până

Modificarea masei de abur din cauza scurgerilor și scurgerilor

De la amestecarea cu aburul care curge în cavitate.

Pe baza ecuației (4), au fost elaborate programe pentru calcularea procesului de lucru al VRM pe abur uscat, supraîncălzit și umed.

Pentru a calcula procesul de funcționare al unui motor folosind abur umed, am elaborat o descriere matematică a diagramei hS în zona proceselor studiate sub forma unui set de ecuații aproximative.

Una dintre principalele caracteristici ale funcționării unui motor cu șurub este eficiența adiabatică, care poate fi reprezentată ca un produs al coeficienților parțiali.

, (5)

unde sunt, respectiv, coeficienți ținând cont de pierderi datorate scurgerilor, abateri ale regimului de la cel de proiectare, și pierderi hidraulice.

Lucrarea propune ecuații pentru calcularea acestor indicatori.

Fluxul de fluid de lucru prin VRM

. (6) Putere VRM internă . (7)

Puterea electrică la bornele generatorului se determină ținând cont de pierderile mecanice din motor, cutie de viteze și generator.

Materialele obținute în calculele utilizând metoda propusă fac posibilă prezicerea performanței instalațiilor de expansor-generator cu VRM și optimizarea parametrilor geometrici ai acestora pentru a maximiza acoperirea sarcinii termice a unei anumite surse de căldură, precum și a performanțelor tehnice și economice. calcule pentru evaluarea eficacității soluțiilor tehnice propuse.

În al treilea capitol se oferă o descriere a proiectării și diagramei unui eșantion industrial pilot al unității de expansoare-generator DGU-250 cu un motor cu șurub, precum și rezultatele unui studiu computațional și experimental al funcționării acestuia în aer comprimat și o comparație. a caracteristicilor experimentale cu date calculate este dat.

Unitatea de cogenerare DGU-250 constă dintr-un motor cu șurub, o cutie de viteze, un generator electric și un panou de control. Standul pe care a fost testată instalația este echipat cu instrumente pentru măsurarea și înregistrarea temperaturilor, presiunilor, debitului fluidului de lucru, precum și a vitezei de rotație a rotoarelor mașinii de expansiune cu șurub.

La testarea VRM-ului în aer comprimat în condițiile fabricii producătorului, s-a confirmat operabilitatea complexului și a tuturor sistemelor și s-au obținut dependențe experimentale.

Folosind modelul matematic dezvoltat al VRM, aceleași dependențe au fost obținute prin calcul.

Rezultatele unei comparații între indicatori experimentali și calculati (discrepanța nu depășește 7%) ne permit să concluzionam că modelul matematic propus este suficient de adecvat.

În plus, în condițiile de funcționare ale VRM în cazanele cu abur incluse în sistemul de alimentare cu căldură, principalul factor care determină modul de funcționare al complexului este sarcina termică în schimbare a sursei de căldură și, în consecință, modificarea presiunea aburului de intrare Pin. Acest lucru a necesitat luarea în considerare a influenței Рвх și n asupra principalelor indicatori ai instalației Fig (1,2,3)

Un avantaj important al VRM față de alte tipuri de mașini de expansiune este efectul pozitiv al prezenței unei faze lichide în fluxul de gaz în expansiune asupra performanței motorului.

Când lucrați cu abur de apă, condensul se poate forma nu numai în cavitatea de lucru atunci când presiunea scade, ci și intră în mașină împreună cu aburul. Ca urmare, sub influența forțelor centrifuge, pe suprafața orificiului carcasei și pe suprafețele laterale ale dinților apare o peliculă de condens, a cărei grosime, în funcție de cantitatea de condens, poate fi comparabilă cu dimensiunea. a golurilor din mașină. Umplerea golurilor cu o peliculă lichidă reduce semnificativ scurgerea dintre cavități, ceea ce crește semnificativ eficiența șurubului

Figura 1 - Dependența consumului de abur de viteza de rotație a rotorului principal la diferite valori ale Pvx.

Figura 2 - Dependența puterii setului generator diesel de viteza de rotație a șurubului și diferite valori ale Pvx.

motor. Calculele folosind programul dezvoltat au arătat că atunci când dimensiunea golurilor este redusă de 2 ori, eficiența mașinii crește cu 8%.

Capitolul patru este dedicat luării în considerare a condițiilor pentru cea mai eficientă funcționare comună a sistemelor VRM și de alimentare cu căldură sub sarcina termică variabilă a consumatorilor. Figura 4 prezintă o diagramă schematică a includerii unui complex generator de electricitate în circuitul termic al unei camere de cazane. Acoperirea părții de vârf a curbei termice este asigurată prin regulatorul de presiune 5.

Figura 4 - Schema schematică a unei cazane cu abur cu VRM

1 - cazan de abur, 2 - dezaerator, 3 - mașină de expansiune, 4 - generator, 5 - supapă de reducere a presiunii, 6 - regulator de presiune, 7 - încălzitor de rețea, 8 - pompă de alimentare, 9 - pompă de rețea, 10 - consumator.

La exploatarea complexului, sarcina este nu numai de a asigura fluxul de abur prin VRM corespunzător sarcinii termice în schimbare, ci și de a obține maximul posibil de generare anuală de energie electrică.

Puterea de căldură a VRM (prin acest indicator vom înțelege condiționat cantitatea de căldură transferată de fluxul de abur care părăsește VRM către instalația de încălzire a rețelei) este exprimată prin ecuația binecunoscută

Din ecuația (9) rezultă că reglarea puterii termice a VRM în funcție de sarcina termică în schimbare este posibilă în două moduri:

· modificarea fluxului de abur prin VRM, care poate fi efectuată prin reglarea vitezei rotorului și a Рвх;

· reglarea presiunii finale, care duce la modificarea entalpiei la sfârşitul expansiunii izoentropice şi, în consecinţă, a valorii.

De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că atunci când ambele , și oscilează, are loc o schimbare, în principal din cauza apariției pierderilor din discrepanța dintre gradele interne și externe de reducere a presiunii, care este luată în considerare de eficiența de funcționare a motorului. .

Acest capitol discută posibilitățile de reglare a fluxului de abur prin VRM prin modificarea vitezei rotorului, precum și prin presiunea aburului la intrarea și la ieșirea mașinii.

S-a stabilit că cele mai largi posibilităţi de schimbare

debitul de abur se realizează prin reglarea vitezei rotorului, totuși, atunci când funcționează în paralel cu sistemul de alimentare cu energie, nu este posibilă utilizarea acestei opțiuni de control.

Determinarea dependenței performanței termice a BRM de presiunea înainte și după mașina de expansiune a arătat că o modificare a Pinului duce la o modificare aproape liniară a fluxului de abur prin motor, iar variarea presiunii de ieșire P2 are un efect extrem de nesemnificativ. (2-3%) asupra valorii lui Q. În consecință, reglarea performanței termice a BRM în funcție de sarcina termică variabilă a camerei cazanului este practic posibilă numai datorită presiunii variabile a aburului la intrarea în mașinărie.

În acest caz, limita superioară a capacității de încălzire este determinată de valoarea maximă a presiunii aburului care intră în mașină. Când presiunea de intrare scade, debitul masic al aburului și, în consecință, capacitatea de încălzire și puterea VRM scade în mod corespunzător.

Se propune determinarea capacității minime de încălzire a VRM de la condiția de egalitate a puterii electrice Ne generate de generatorul electric la valoarea nevoilor proprii ale cazanului Nсн. Evident, dacă puterea generată nu acoperă nevoile proprii ale sursei, utilizarea unei centrale de cogenerare devine lipsită de sens.

Pentru a asigura utilizarea pe tot parcursul anului a centralei de cogenerare, este, de asemenea, necesară îndeplinirea condiției.

O extindere semnificativă a gamei de reglare a performanței termice a mașinii poate fi obținută prin modificarea gradului geometric de expansiune al motorului, unde Vнр este volumul cavității de abur în momentul începerii expansiunii.

O creștere a performanței termice a VRM este posibilă prin reducerea gradului geometric de expansiune, deoarece aceasta crește fluxul de abur prin mașină. Acest lucru va crește semnificativ acoperirea sarcinii termice cu abur evacuat în VRM. În același timp, producția totală anuală de energie electrică crește. Deoarece este un parametru de proiectare, valoarea acestuia poate fi specificată la proiectarea ferestrei de admisie a mașinii, pe baza performanței termice necesare a VRM pentru o anumită cameră de cazane.

În Fig. 5, curba superioară afișează producția anuală de energie electrică, de exemplu, pentru unitatea studiată la diferite valori. Valoarea maximă a lui Eg este atinsă la = 2,15 și se ridică la 1,98 milioane kWh, inclusiv 1,36 milioane kWh pentru perioada de încălzire și 0,62 milioane kWh pentru sezonul estival.

Analiza graficelor sezoniere de mai sus arată că pentru a acoperi sarcina de vară a furnizării de apă caldă, este recomandabil să aveți valori mari de , deoarece în acest caz energia potențială a aburului care intră în VRM va fi utilizată la maximum. Producția totală de energie electrică în timpul sezonului estival crește cu .

Figura 5 - Producerea de energie electrică pentru încălzire

și perioadele de vară de funcționare a cazanelor.

In timpul sezonului de incalzire, datorita nevoii de acoperire a incarcarii termice in crestere, este indicat sa ai un utilaj cu valori mici. În acest caz, producția de energie electrică în timpul sezonului de încălzire crește datorită creșterii fluxului de abur prin mașină, deoarece volumul cavității umplute crește.

Ținând cont de cele de mai sus, se propune, pe baza programului anual de încărcare termică, la proiectarea unei mașini pentru o anumită cameră de cazane, să se prevadă posibilitatea înlocuirii ferestrei de admisie la trecerea de la sezonul de încălzire la vara și invers. . Dimensiunile ferestrei de admisie determină în mod unic volumul cavității la începutul expansiunii și, prin urmare, fluxul de abur prin mașină.

Calculele au arătat că pentru geometria elicei adoptată, valoarea optimă pentru perioada de vară este de 3,5; În același timp, se asigură generarea de energie electrică pe sezon în valoare de 854 mii kW * h Valoarea optimă pentru perioada de iarnă este de 1,2; În același timp, generarea de energie electrică pentru sezon este de 1545 mii kWh. Producția totală anuală de energie electrică în această opțiune este de 2.400 mii kW * h, ceea ce este cu 420 mii kW * h (21,2%) mai mare decât la cea optimă pe tot parcursul anului fără înlocuirea fereastra de admisie.

Modelele găsite în procesul de experimente și calcule indică posibilitatea utilizării modificării contrapresiunii din spatele VRM pentru a crește puterea electrică și producția anuală de electricitate a complexului, acoperind necondiționat partea de bază a graficului termic.

Pentru a implementa această propunere, este suficient să instalați un regulator de contrapresiune în spatele VRM, care funcționează conform unui program legat de temperatura de încălzire necesară a apei din rețea în conformitate cu programul de temperatură al sistemului de încălzire. În special, vara, presiunea aburului din spatele VRM P2 poate fi redusă cât mai mult posibil, ceea ce va face posibilă creșterea puterii motorului pe întreaga perioadă și, prin urmare, creșterea producției de energie electrică.

Partea finală a capitolului prezintă câmpurile calculate ale sarcinilor termice acoperite de motoarele cu șurub de bazele a 6-a (d=250 mm) și a 7-a (d=315 mm). Este prezentată metodologia de selectare a parametrilor de proiectare ai VRM pentru o anumită cameră de cazane. Sunt date recomandări care vizează obținerea unei producții anuale maxime de energie electrică.

O evaluare tehnică și economică a implementării DGU-250 într-una dintre casele de cazane a arătat că producția anuală de energie electrică este de 2.400 mii kWh, iar perioada de rambursare nu depășește 1,8 ani.

PRINCIPALELE REZULTATE ȘI CONCLUZII

1. S-a realizat o analiză a soluțiilor tehnice cunoscute pentru organizarea producției combinate de energie termică și electrică în cazane. S-a stabilit că, în condiții de schimbare a sarcinii termice, funcționarea unităților conform programului termic este asociată cu o deteriorare semnificativă a eficienței acestora.

2. S-a propus un model matematic al VRM, pe baza căruia a fost elaborată o metodologie de calcul a procesului de lucru pentru vaporii de apă, ținând cont de variabilitatea masei, de fenomenul de condensare în cavitățile de lucru și de prezența o fază lichidă în flux.

3. Au fost ajustate sistemele eșantionului principal de expansor

s-au obținut grupul electrogen și caracteristicile experimentale ale VRM, confirmând performanța acestuia și adecvarea modelului matematic dezvoltat al mașinii.

4. A fost realizat un studiu computațional al funcționării VRM pe vapori de apă. S-a stabilit că randamentul motorului este în intervalul 0,65-0,75 și variază ușor pe o gamă largă de turații ale rotorului și presiunea inițială a aburului, ceea ce indică posibilitatea de funcționare eficientă a grupului generator diesel cu fluctuații semnificative ale sarcinii termice. .

5. S-a demonstrat că umplerea golurilor dintr-o mașină cu umiditate condensată duce la o creștere vizibilă a eficienței sale prin reducerea cantității de scurgeri

6. A fost efectuată o analiză a funcționării în comun a grupului generator diesel cu sistemul de alimentare cu căldură în condiții de schimbare a sarcinii termice. Sunt analizate posibilitățile de reglare a modului de funcționare al VRM-ului.

7. A fost elaborată o metodologie de optimizare a producției anuale de energie electrică pe baza consumului de căldură pentru casele de cazane cu diferite valori și rapoarte ale sarcinilor de iarnă și de vară.

8. Se fac recomandări pentru selectarea dimensiunilor standard și a parametrilor geometrici ai VRM în vederea obținerii unei producții anuale maxime de energie electrică. Se arată că aproape întreaga gamă de sarcini termice de la 4 la 75 GJ/h atunci când se utilizează metodele de control propuse este acoperită de două dimensiuni standard ale VRM (baza a 6-a și a 7-a).

9. Rezultatele studiului ne vor permite să punem problema introducerii pe scară largă a instalațiilor de acest tip în cazane industriale și de încălzire cu abur.

1. Instalare Repin pentru casele de cazane cu abur // Materiale ale conferinței internaționale a V-a - Novocherkassk, 2005. - S. 31-34.

2. Cercetare Repin a unei centrale de cogenerare pentru cazane cu abur // Economie de energie si tratare a apei Nr. 2, 2006.-P.71-72.

3. Reprenarea producției de energie electrică și frig la stațiile cu turbine cu gaz. // Materialele celei de-a patra conferințe științifice din Rusia de Sud. „Tehnologii și instalații care economisesc energie și resurse.” Krasnodar. 2005.-S. 27-30.

4. Cu privire la problema creșterii fiabilității alimentării cu energie electrică a cazanelor cu abur // Materiale ale celei de-a patra conferințe științifice din Rusia de Sud. „Tehnologii și instalații care economisesc energie și resurse.” Krasnodar. 2005. - p. 27-30.

5. , Repin folosirea energiei sub presiune a gazelor naturale la stațiile mici de distribuție a gazelor / Economie de energie. Nr. 3, 2004.- p. 70-72.

6. Repin calcul al procesului de lucru al unui motor cu abur cu șurub // Proceedings of the V international Conference. Novocherkassk, 2005. - p. 28-31.

7. , Complex Repin pentru o centrală de cazane cu abur // Materiale Seminarului Științific și Tehnic Internațional. Soci, 2005

8. Reconectați alimentarea cu energie a unei camere de cazane folosind un ciclu pe un fluid de lucru cu punct de fierbere scăzut // Proceedings of the international Conference „Problems of Energy”, Crimeea, 2004

9. , Repin, rezultatele unui studiu computațional al unui complex generator de energie electrică pentru o centrală de cazane cu abur // Materiale ale Seminarului Științific și Tehnic Internațional. Soci, 2005

Ponderea cazanelor în furnizarea de căldură a tuturor consumatorilor de căldură din țara noastră este de aproximativ 45%. În viitor, ponderea cazanelor va crește în continuare.

Această situație a apărut ca urmare a creșterii performanței tehnice a centralelor de cazane și, în consecință, a creșterii limitei fezabile din punct de vedere economic pentru utilizarea furnizării combinate de căldură. Furnizarea de căldură industrială se caracterizează printr-o cerere foarte semnificativă de abur: acesta reprezintă aproximativ 50% din cererea totală de căldură a întreprinderilor industriale.

În viitor, numărul cazanelor puternice cu o capacitate de peste 58 MW (50 Gcal/h) va crește semnificativ. Cu toate acestea, casele mici de cazane vor avea în continuare o pondere semnificativă; În prezent, în țară există aproximativ 120 de mii de cazane cu cazane secționale din fontă, care asigură până la 40% din nevoile de încălzire ale sectorului locuințelor și serviciilor comunale. Numărul cazanelor din mediul rural va crește semnificativ datorită îmbunătățirii condițiilor sociale și de viață din mediul rural. Una dintre aceste condiții este utilizarea sistemelor de alimentare cu căldură care să reducă drastic costurile cu forța de muncă ale locuitorilor pentru întreținerea acestora și să ofere un nivel mai ridicat de confort termic în incintă.

Creșterea capacității cazanelor este fezabilă din punct de vedere economic, deoarece dacă există un număr suficient de consumatori de energie termică, o creștere a capacității unității și a numărului de unități de cazane duce la reducerea costurilor de producție și a coeficientului de personal. Cu toate acestea, rezultatul poate fi diferit dacă cazanele funcționează pentru o perioadă lungă de timp cu un coeficient scăzut de utilizare a puterii termice instalate - un fenomen caracteristic noilor orașe și orașe, în timpul construcției cărora sarcina termică este inițial foarte nesemnificativă și puternică. cazanele ajung în condiții normale de funcționare abia după o serie de ani. În astfel de condiții de funcționare, multe componente ale costului energiei termice cresc în mod specific (în ruble per unitate de căldură generată): taxe de amortizare, costuri cu energia electrică, salariile personalului de serviciu etc.

Gradul de eficiență economică a construcției de cazane puternice depinde de ritmul construcției orașului: cu cât aceste rate sunt mai mari, cu atât cazanele vor ajunge mai repede în condiții normale de funcționare.

Calculele au arătat că în orașele noi, în acest sens, este mai indicat să se construiască cazane de grup gazeificate și expediate, deoarece acestea asigură cele mai mici costuri reduse pe durata de viață cu un coeficient de personal relativ scăzut. Numărul acestor cazane este în continuă creștere. În întreprinderile specializate înființate de cazane integrate și rețele de încălzire sunt unite circa 5.000 de cazane, în care numărul cazanelor din fontă este mai mare de 85% din numărul lor total.

Performanța tehnică și economică a cazanelor universale din fontă (când funcționează cu combustibili solizi sau lichizi) s-a îmbunătățit semnificativ în ultimii 20 de ani: puterea lor unitară a crescut de la 0,35 la 0,76 MW (de la 0,3 la 0,65 Gcal/h), iar consumul specific de metal a scăzut de la 8,2 la 4,1 t/MW (de la 9,5 la 4,8 t/Gcal). Cu toate acestea, cel mai serios dezavantaj al cazanelor de încălzire universale este eficiența lor relativ scăzută de funcționare: atunci când funcționează pe cărbune brut - 0,55-0,6 și la arderea gazului - 0,75-0,78. Eficiența cazanelor în cazane de grup poate fi crescută prin îmbunătățirea designului unităților de cazane, reducerea temperaturii gazelor de ardere, alegerea unui mod de ardere rațional, automatizarea și dispecerizarea funcționării cazanelor.

Principala modalitate de a crește eficiența încălzirii cazanelor este de a produce unități de cazane care au un design mai eficient în ceea ce privește eficiența arderii combustibilului.

Eficiența arderii cărbunelui este crescută în principal prin mecanizarea completă a procesului de ardere. Cel mai mare efect (conform Institutului de Cercetare a Echipamentelor Sanitare Echipamente de Inginerie TsNIIEP) este obținut cu o cutie de foc mecanică cu o bară de înșurubare, care este destul de simplă și fiabilă în funcționare, care vă permite să mecanizați alimentarea cu combustibil a grătarului, deplasarea de-a lungul zonei grătarului, înșurubarea stratului de ardere și îndepărtarea zgurii formate.

Testele cazanelor cu o astfel de focar au arătat că eficiența lor de funcționare crește cu 15-20% datorită reducerii pierderilor de căldură cu gazele de ardere (mari atunci când suprafețele de încălzire convectivă ale cazanelor universale devin acoperite cu funingine și antrenare, precum și cu un exces crescut de aer care intră în focar) și ca urmare a arderii chimice și mecanice insuficiente a combustibilului.

Eficiența unității de cazan mecanizat „Bratsk-1”, echipată cu o astfel de cutie de foc, atinge 87%, ceea ce face posibilă recuperarea investițiilor de capital suplimentare (o unitate de cogenerare este mai scumpă decât un cazan universal de aceeași putere) în doar 3-4 ani (în funcție de puterea cazanului și de durata de funcționare pe parcursul anului).

O importanță semnificativă pentru creșterea eficienței cazanelor este densitatea gazului acestora, cu o creștere în care durata de funcționare a cazanelor crește simultan (fluxul de gaze fierbinți din cuptor în coșurile convective prin golurile dintre secțiuni încălzește metalul). După cum au arătat studiile, cu o lățime a golului de până la 2 mm admisă conform GOST, coeficientul de aer în exces ajunge la 1,5-1,7 în loc de 1,2 recomandat și, în consecință, pierderile de căldură cu gazele de ardere cresc și eficiența cazanelor scade.

Etanșarea golurilor cu cordon de azbest nu asigură etanșeitatea necesară la gaz. Se recomandă utilizarea masticului de etanșare termorezistent „Vixisant” dezvoltat de Institutul de Cercetări Științifice de Instalații, fabricat de

pe bază de elastomeri siliconici cu aditivi de stabilizare termică și umpluturi și cauciuc cu greutate moleculară mică. Acest mastic este aplicat din țevi pe suprafața nervurilor de îmbinare.

În prezent, cazanele din fontă care funcționează sub presiune sunt răspândite în străinătate. Avantajele unor astfel de cazane sunt constanța coeficientului de aer în exces și, în consecință, eficiența ridicată, îndepărtarea ridicată a căldurii de pe suprafața de încălzire. Astfel de cazane se dezvoltă și la noi în țară. Lucrarea lor este imposibilă fără mastice de etanșare precum Vixisant.

Îmbunătățirile în proiectarea cazanelor de putere mică și medie au eliminat practic perspectivele introducerii în țara noastră a încălzitoarelor de contact cu duze FNKV, a căror eficiență, datorită prezenței transferului de căldură prin contact, a fost aproape de unitate. Dezavantajul unor astfel de dispozitive - costul energiei electrice pentru a ridica apa încălzită la înălțimea necesară și pentru a depăși rezistența hidraulică a sistemului - nu este decisiv în comparație cu opțiunea de bază - cazane care au un randament relativ scăzut. Acum, această nouă tehnică s-a dovedit a fi nepractică din punct de vedere economic.

Temperatura gazelor de ardere este de obicei redusă cu ajutorul economizoarelor instalate după cazane. Cu cât combustibilul ars în ele este mai scump, cu atât este mai oportun să răcești gazele mai profund în economizor. Temperatura fezabilă din punct de vedere economic a acestor gaze în spatele economizorului t`` eq.cel trebuie să satisfacă condiția.

Unde t eq.cor- temperatura minimă admisă a gazului în economizor, determinată în funcție de inadmisibilitatea coroziunii suprafețelor acestuia;

t` ek-temperatura gazelor care intră în economizor.

Economizoarele de suprafață nu reduc temperatura gazelor de ardere la o valoare fezabilă din punct de vedere economic. În plus, în cazanele de capacitate mică, nu este practic să instalați economizoare convenționale, deoarece amplasarea lor necesită spațiu suplimentar semnificativ, iar fabricarea economizoarelor convenționale necesită o cantitate mare de metal. Aceste dezavantaje sunt absente în economizoarele de contact, care folosesc nu numai căldura sensibilă a gazelor de eșapament, ci și căldura latentă de vaporizare, ceea ce asigură un efect economic ridicat al utilizării lor.

În prezent, economizoarele de contact EK-BM cu o putere de până la 1,22 MW (1,05 Gcal/h) sunt produse în serie, utilizate în cazanele întreprinderilor industriale și municipale; Acestea încălzesc apa pentru nevoi tehnologice. Avantajele economizoarelor de contact: economii de metale, intensitate mare a schimbului de căldură între gaze și un strat de garnitură inel ceramic, o suprafață mare de schimb de căldură pe unitate de volum și o creștere bruscă a eficienței centralelor de cazane (cu 10-15%) .

Cu toate acestea, economizoarele EK-BM au și dezavantaje semnificative: dimensiuni mari ale unității (cu o putere de 1,22 MW, lungimea sa este de 2,44, lățime 2 și înălțime 5 m; masa mare - 5 t, inclusiv masa pieselor metalice 2,2 t ); imposibilitatea utilizării presiunii create în rețeaua de alimentare cu apă a orașului pentru a ridica apa încălzită către consumatori (din cauza unei ruperi a fluxului de apă din interiorul economizorului); neadecvarea economizoarelor pentru alimentarea cu apă caldă menajeră, deoarece substanțele cancerigene, azotul și oxizii de carbon conținute în gazele de eșapament sunt transferate în apă în timpul încălzirii prin contact.

Aceste dezavantaje sunt eliminate într-un economizor de contact cu dublu circuit dezvoltat de T.P Kalashnikova. În primul său circuit, apa este încălzită prin contact cu gazele de evacuare, apa încălzită își transferă căldura într-un schimbător de căldură de suprafață are nevoie.

" Gazele din porcul de colectare a cazanului intră în economizorul de contact și, după ce au renunțat la căldură la o temperatură de aproximativ 30°C, sunt îndepărtate de un evacuator de fum în coș. Apa intră în economizor printr-un distribuitor de apă; încălzirea principală a apei are loc într-o duză formată din inele ceramice. Apa încălzită la o temperatură de 65°C intră apoi în schimbătorul de căldură, unde își renunță căldura apei de la robinet și este pompată în distribuitoare de apă, iar apa de la robinet încălzită la aproximativ 55°C este evacuată în rezervorul de acumulare al apei calde. sistem de alimentare. Cu toate acestea, durata de viață a schimbătorului de căldură și a pompei este scurtă datorită prezenței în apa circuitului primar a unei cantități mari și în continuă creștere de dioxid de carbon și oxigen liber. În acest sens, se instalează pompe de canalizare rezistente la acid și se folosesc țevi din plastic și schimbătoare de căldură.

Capacitatea de încălzire a unui astfel de economizor pentru o centrală cu șase cazane Minsk-1 cu o capacitate de încălzire de 0,93 MW (0,8 Gcal/h) fiecare a fost determinată a fi de 1 MW (0,86 Gcal/h), ceea ce a făcut posibilă abandonarea. instalarea unui cazan (eficiența cazanului a crescut cu 18%). Odată cu creșterea costurilor cu combustibilul, perioada de rambursare a investițiilor de capital nu depășește 2 ani.

Eficiența economică a utilizării unui astfel de economizor depinde în mare măsură de densitatea de irigare a duzei sale cu apă, de viteza gazelor din acesta și de înălțimea adoptată a duzei. Pe măsură ce viteza gazelor crește, costul economizorului scade și nivelul de utilizare a căldurii acestora crește, dar costurile cu energia cresc. În același timp, aceste costuri și nivelul apei cresc odată cu creșterea densității de irigare sau a înălțimii duzei.

Este evident că există unele combinații ale valorilor parametrilor enumerați la care costurile de instalare date ar fi minime. Dificultatea de a găsi o astfel de combinație optimă este semnificativ redusă dacă se găsește mai întâi un interval de eficiență termică ridicată a duzelor, care este un coeficient al coeficientului volumetric de transfer termic k v , W/(m 3∙ K) [kcal/(h) ∙m 3∙ C), împărțit la putere N, cheltuită pentru depășirea rezistenței duzei. În primul rând, coeficientul său de transfer de căldură kn este determinat folosind formula lui N. M. Zhavoronkov:

. (13.2)

Coeficientul volumetric de transfer de căldură kv este produsul dintre k n și aria suprafeței de 1 m 3 a duzei (pentru inele 25X25 mm această zonă este ≈205 m 2).

Puterea necesară este determinată folosind formule binecunoscute. Vitezele medii ale gazului în economizor nu trebuie să depășească 1-1,2 m/s, iar densitățile de irigare să nu depășească 5-10 m3/(m2 ∙h). În astfel de condiții, este posibil să se efectueze procesul de transfer de căldură destul de economic și să se evite instalarea unei carcase de economizor prea voluminoase și costisitoare.

Eficiența economică a unei unități de economisire poate fi crescută și prin utilizarea altor tipuri de ambalaj care combină o suprafață mai mare de schimb de căldură cu o formă mai aerohidrodinamic aerodinamică. Alegerea uneia sau alteia duze este determinată de calcule economice.

O schemă foarte eficientă din punct de vedere economic pentru utilizarea schimbătoarelor de căldură de contact în casele de cazane a fost dezvoltată de Institutul de Cercetare a Ingineriei Sanitare și Echipamente de Construcție (Kiev). Prezența în astfel de cazane nu numai a economizoarelor de contact, ci și a încălzitoarelor de aer de contact face posibilă reducerea simultană a consumului de combustibil și eliminarea utilizării tratamentului chimic al apei pentru alimentarea sistemului de alimentare cu căldură. Acest rezultat este atins datorită faptului că procesul de formare a condensului care are loc în economizorul de contact (din vaporii de apă conținuti în gazele de ardere) este îmbunătățit prin umidificarea aerului care intră în încălzitorul cu aer de contact. Utilizarea unei astfel de scheme în camera de cazane integrată a complexului tehnologic energetic al Uzinei de plexiglas din Chelyabinsk (două cazane KV-GM-50 și un cazan GM-50) a arătat că la încălzirea aerului care intră în cazane, poate atât de mult condens. se obține ca camera cazanului să poată fi funcționată fără tratare chimică a apei (la întoarcerea din sistemele de încălzire mai mult de 66% condens). Un efect suplimentar îl reprezintă emisiile de oxizi de azot (din coșul de fum în atmosferă) reduse de mai multe ori.

Apa încălzită în economizor curge în decarbonizator și apoi, folosind o pompă, este trimisă la schimbătorul de căldură intermediar și la schimbătorul de căldură al sistemului de alimentare cu apă caldă, iar apoi se întoarce la economizor. O parte din această apă este furnizată în rezervor, de unde este apoi pompată în dezaerator și apoi introdusă în sistemul de încălzire.

Apa care circulă în încălzitorul de aer este amestecată cu apa de la robinet, o parte din care compensează pierderile datorate evaporării în încălzitorul de aer, iar restul este îndepărtat în canalizare, luând cu ea sărurile conținute în apă.

Funcționarea unei astfel de centrale de cazane la Uzina de plexiglas din Chelyabinsk a făcut posibilă reducerea costului energiei termice generate cu 15% și a investițiilor de capital specifice cu 10% față de aceiași indicatori economici pentru o centrală convențională de aceeași capacitate.

O creștere semnificativă a eficienței cazanelor de grup se realizează prin dezvoltarea (în timpul proiectării acestora) a unui regim de funcționare rațional pentru cazane; în acest mod, eficiența cazanelor la orice sarcină din camera cazanelor ar trebui să fie aproape de maximul posibil pentru un anumit tip de cazan și tip de combustibil.

Se știe că odată cu creșterea puterii termice a cazanului, pierderile specifice pentru mediu q 5 scad și pierderile specifice cu gazele de ardere. q2, subardere chimică q 3 şi mecanică q 4 creșterea subardere. În primul rând, scăderea pierderilor q 5 este mai mare decât creșterea pierderilor q 2 + q 3 + q 4 iar randamentul cazanului creste, dar apoi pierderi q 2 + q 3 + q 4 crește mai degrabă decât descrește q 5 și eficiența începe să scadă.

Cunoscând dependența eficienței cazanelor de sarcina termică a acestora, este posibil să se stabilească un mod rațional de funcționare a acestora.

Potrivit AKH (Academia de Utilități Publice), cea mai economică funcționare a cazanelor Kch-3 și Kch-2, echipate cu arzătoare precamerale sau cu injecție pentru arderea gazelor, cu o eficiență de cel puțin 85%, și la arderea combustibilului ulei - cel puțin 82% pentru cazanele Kch-2 și 85% pentru cazanele Kch-3. Ținând cont de acest lucru, programul de funcționare pentru fiecare cazan este întocmit sub următoarele premise de bază: 1) numărul de cazane de funcționare pe toată perioada de încălzire trebuie să asigure funcționarea acestora cu un randament cel puțin minim admis; 2) cazanele cu cel mai mare randament sunt puse mai întâi în funcțiune.

Pe baza acestor condiții, este posibil să se întocmească un program de funcționare a patru cazane Universal-5 situate într-o cameră de cazane cu o capacitate de încălzire de 1,58 MW (1,36 Gcal/h). Un cazan trebuie să funcționeze la o sarcină a cazanului de până la 0,35 (0,3), două cazane - în intervalul de sarcină de la 0,35 la 0,62 (0,3 la 0,53), trei cazane - de la 0,62 la 0,87 (de la 0,53 la 0,75) și patru cazane - cu o sarcină mai mare de 0,87 MW (0,75 Gcal/h). Evident, având în vedere puterea termică de proiectare a cazanului, centralele vor funcționa mai puțin economic; această perioadă scurtă de timp va apărea când sarcina depășește 0,36∙4=1,44 MW (1,24 Gcal/h). La temperaturi de proiectare ale aerului exterior - 32°C și aerului interior 18°C, un cazan trebuie să funcționeze la o temperatură a aerului exterior peste 5°C, două cazane - în intervalul de la 5 la -2°C, trei cazane - în interval de la -2 până la -10°C și patru cazane - la temperaturi sub -10°C. Un efect și mai mare se va obține dacă, pe lângă aceste calcule, se determină temperaturile apei care iese din fiecare cazan la diferite t"H.

Programe similare ar trebui întocmite pentru casele de cazane cu cazane mai mari. În toate cazurile, prezența unor astfel de programe ca parte a proiectelor cazanelor corespunzătoare va economisi o cantitate semnificativă de combustibil fără investiții de capital suplimentare.

Practica a arătat că atunci când se reglează manual puterea de încălzire a cazanelor, eficiența acestora este semnificativ mai mică decât cea calculată. La utilizarea regulatoarelor care funcționează automat, eficiența cazanelor gazificate crește semnificativ. În acest caz, puterea de încălzire a cazanului este reglată prin menținerea temperaturii apei care iese din cazane în conformitate cu programul de încălzire calculat. În același timp, prin modificarea cantității de aer furnizată zonei de ardere (cu un debit de gaz reglat), se asigură arderea de înaltă calitate.

O creștere a eficienței centralelor de cazane se realizează și prin dispecerizarea funcționării acestora și prezența dispozitivelor de control automat al arderii gazelor în cazanele gazificate. Potrivit Institutului de Cercetare din Sankt Petersburg AKH, atunci când se utilizează astfel de dispozitive, consumul de gaz este redus cu 7% din valoarea sa calculată la reglarea manuală a procesului de ardere. Expedierea funcționării cazanelor oferă economii suplimentare de căldură, deoarece permite detectarea și eliminarea în timp util a tuturor încălcărilor procesului de ardere. În același timp, se rezolvă o a doua sarcină foarte importantă - reducerea numărului de lucrători care deservesc casele de cazane. În multe cazuri, acest lucru se realizează prin îndepărtarea întregului personal de exploatare din încăperile cazanelor și întreținerea periodică a acestora de către mecanicii din personalul de la centrul de control.

Astfel, într-un număr de orașe din țară, în special, s-a efectuat dispecerizarea lucrărilor cazanelor de grup, organizate după o schemă în una sau două etape. În prima schemă, toate cazanele sunt conectate direct la centrul de control central, în a doua schemă, punctul central este conectat la centrele de control locale, care primesc semnale despre funcționarea fiecărei case de cazane conectate la acest punct. Schema cu o singură etapă este mai simplă, dar necesită linii de comunicație independente pentru fiecare cazan conectată. Cu o schemă în două etape, costul acestor linii este mai mic, dar costurile amenajării sălilor de control cresc.

Fezabilitatea economică a expedierii funcționării cazanelor este determinată prin compararea costurilor date, ruble, pentru cazanele convenționale P n.a. iar la expediat P d:

Unde Zko t si Z d- salariile personalului care deservesc casele de cazane nedispecerate si expediate (cu angajamente); K o- investiții de capital în echipamente și instrumente;

K p, K zd, K l- costurile lucrărilor de proiectare, construcție a încăperii camerei de control și a liniilor de comunicație;

R o, R l, R a- costuri pentru reparații majore ale echipamentelor pentru sistemul de dispecerat al liniei de comunicații și pentru închirierea spațiilor;

∆T- reducerea costurilor pentru căldura consumată în sistemele de încălzire și alimentare cu apă caldă racordate la aceste centrale termice expediate;

U– factorul de cost.

Lecția de service a sistemului de expediere a cazanelor poate fi determinată în prezent doar provizoriu, deoarece perspectivele de progres tehnic în acest domeniu al locuințelor și serviciilor comunale sunt încă neclare. Cu toate acestea, se poate presupune că va fi aproape de durata medie de viață a echipamentelor inginerești ale clădirilor rezidențiale, care este considerată în prezent a fi de 30-35 de ani, ținând cont de uzură; în acest caz U≈ 12.

O scădere semnificativă a eficienței cazanelor de încălzire industrială se observă datorită fluctuațiilor bruște ale sarcinilor, mari ca amploare și scurte în timp (în cazurile în care sarcinile termice pentru nevoi tehnologice le depășesc semnificativ pe cele de încălzire și ventilație și sunt inegale). Datorită consumului variabil de căldură, se modifică modul de funcționare al cuptorului, care, datorită inerției sale, nu se adaptează imediat la sarcina modificată, iar centrala funcționează într-o stare instabilă; în același timp, randamentul cazanelor cu tuburi verticale de apă scade cu 4-8%.

Utilizarea acumulatorilor termici asigura functionarea cazanelor cu sarcina constanta la randament ridicat in cazurile in care fluctuatiile acestuia in randul consumatorilor sunt foarte semnificative. În plus, bateriile absorb o parte din sarcina de vârf, ceea ce face adesea posibilă reducerea numărului de cazane instalate sau a puterii unității acestora.

Dacă în camera cazanelor de încălzire industrială există cazane de abur, este recomandabil să folosiți acumulatori abur-apă cu presiune variabilă. Când presiunea din ele scade, apa se va supraîncălzi și se va transforma parțial în abur, care este furnizat suplimentar consumatorilor. Când sarcina este redusă, o parte din aburul generat intră în baterii, unde se condensează, crescând entalpia apei din baterii.

Astfel de baterii sunt utilizate pe scară largă în străinătate. Fezabilitatea instalării acestora este determinată de un calcul economic, care ia în considerare o creștere a eficienței cazanului cu o medie de 10%. Zona de utilizare economică fezabilă a bateriilor depinde de raportul dintre capacitatea lor de stocare L, t abur, la sarcina medie a cazanului D avg, t/h. Potrivit lui Yu L. Gusev și I. I. Pavlov, cu L/Dsr până la 4,2, când se compară costurile date pentru o cameră de cazane cu patru cazane gazificate DKVR-10 și o cameră de cazane cu trei cazane din aceleași și un acumulator.

Cel mai mare efect din utilizarea bateriilor se obține în cazanele care funcționează pe combustibil solid, deoarece în astfel de cazuri, datorită inerției termice mari a cuptorului și a stratului de combustibil, cazanele sunt aduse în regim de funcționare cu randament ridicat (după vârf sau sarcini reduse brusc) după un interval de timp semnificativ .

La multe întreprinderi, pierderile de abur ajung uneori la 15-20% din producția lor totală. Cele mai frecvente cauze ale acestor pierderi sunt funcționarea defectuoasă a sifonelor, formarea de abur secundar în rezervoarele de colectare a condensului și purjarea cazanelor de abur.

Pentru funcționarea normală a sifonului de condens, este necesar ca presiunea aburului la racordul de admisie să fie de cel puțin 35 kPa (0,35 kgf/cm2) și să fie capabil să stoarce condensul în conducta de condens dacă aceasta din urmă este situată deasupra sifon pentru condens. Dacă este mai puțină presiune, sunt instalate șaibe de reținere, dar când presiunea aburului se modifică, acestea nu pot ajusta în mod corespunzător cantitatea de condens evacuată. Șaiba de reținere reglabilă nu prezintă aceste dezavantaje, a cărei secțiune transversală a găurii traversante poate fi schimbată cu ajutorul unui șurub.

Saiba este instalata intre doua flanse. Pentru a-l repara, precum și pentru a trece rapid o cantitate mare de condens format la începutul funcționării conductei de abur, în apropierea mașinii de spălat este instalată o linie de bypass cu o supapă de închidere.

Descriere:

Costurile cu energia reprezintă o parte semnificativă din costurile de exploatare pentru orice clădire comercială. Modernizarea sistemelor de inginerie poate reduce aceste costuri. Investițiile de capital în modernizarea echipamentelor cazanelor au în multe cazuri o perioadă scurtă de amortizare.

Eficiența economică a modernizării cazanelor

Costurile cu energia reprezintă o parte semnificativă din costurile de exploatare pentru orice clădire comercială. Modernizarea sistemelor de inginerie poate reduce aceste costuri. Investițiile de capital în modernizarea echipamentelor cazanelor au în multe cazuri o perioadă scurtă de amortizare.

Reglementare foarte eficientă

Una dintre cele mai bune modalități de a garanta funcționarea eficientă a unei centrale termice este reglarea extrem de eficientă, care poate fi aplicată atât în ​​cazanele cu abur, cât și în cazanele de apă caldă. Controlul extrem de eficient vă permite să economisiți în medie 4 până la 5% din energia termică utilizată și se amortiza în decurs de un an.

Cum poți îmbunătăți eficiența cazanului tău? Se știe că la un anumit raport dintre debitele de aer și combustibil, arderea cea mai completă are loc în interiorul cazanului. În acest caz, este necesar să se realizeze procesul de ardere cu o cantitate minimă de aer în exces, dar cu condiția obligatorie de a asigura arderea completă a combustibilului. Dacă surplusul de aer este furnizat focarului în cantități mai mari decât este necesar pentru procesul normal de ardere, atunci excesul de aer nu arde și doar răcește inutil focarul, ceea ce poate duce, la rândul său, la pierderi din cauza arderii chimice incomplete a combustibilului.

De asemenea, este necesar să se controleze temperatura gazelor de ardere. Când temperatura gazelor de ardere la ieșirea cazanului este prea mare, eficiența unității este redusă semnificativ datorită eliberării de căldură în exces în atmosferă, care ar putea fi utilizată în scopul propus. În același timp, atunci când se lucrează la combustibili lichizi, temperatura gazelor de ardere la ieșirea cazanului nu trebuie lăsată să scadă sub 140 °C atunci când conținutul de sulf în combustibil nu este mai mare de 1% și sub 160 °C când conținutul de sulf din combustibil nu este mai mare de 2–3%. Aceste valori de temperatură sunt determinate de punctul de rouă al gazelor de ardere. La aceste temperaturi, procesul de condensare începe în conductele de fum și în camera de colectare a fumului. Când sulful conținut în combustibil intră în contact cu condensatul, o reacție chimică are ca rezultat formarea mai întâi a acidului sulfuros și apoi a acidului sulfuric. Rezultatul este coroziunea intensă a suprafețelor de încălzire.

Pentru a obține o eficiență mai mare a ajustării de înaltă precizie, este necesar să se efectueze mai întâi o curățare de bază a focarului și a coșurilor de fum. Pentru a reduce excesul de aer și a reduce temperatura gazelor de ardere este necesar:

– elimina scurgerile din camera de ardere;

– verificați tirajul coșului de fum și, dacă este necesar, montați un clapete în coș;

– cresterea sau scaderea puterii nominale de intrare a cazanului;

– monitorizarea conformității cantității de aer de ardere;

– optimizați modularea arzătorului (dacă arzătorul este echipat cu această funcție).

Pentru cazanele pe gaz, puteți utiliza un contor de gaz și un cronometru pentru a determina dacă arzătorului este furnizată cantitatea necesară de combustibil. Dacă centrala este alimentată cu ulei greu, se verifică dacă debitul măsurat de duza debitmetrului și presiunea generată de pompa de ulei sunt adecvate pentru funcționarea eficientă a cazanului.

Un analizor de gaze de eșapament este utilizat pentru a evalua eficiența arderii. Măsurătorile sunt luate înainte și după ajustare.

Cele mai potrivite pentru o reglare foarte eficientă sunt cazanele cu focare gonflabile pe gaz și focare cu ulei. Mai puțin potrivite sunt cazanele cu arzătoare combinate pentru două tipuri de combustibil, precum și cazanele pe gaz cu arzătoare atmosferice.

Pentru arzătoarele combinate, funcționarea cu un tip de combustibil este adesea un compromis pentru a menține funcționalitatea pe alt tip de combustibil. Iar reglarea cazanelor pe gaz cu arzător atmosferic este limitată de reglementările tehnice și de caracteristicile fizice ale echipamentului.

Reglementarea prin treceri

Pentru cazanele din fontă din sistemele de încălzire, atunci când se reglează alimentarea cu căldură a sistemului de încălzire în funcție de temperatura internă a aerului din camera de control a clădirii (reglarea „abaterii”), aceasta poate fi efectuată prin oprirea periodică a sistemului („ reglare bypass”) folosind un senzor de temperatură. Acest lucru va economisi 10 până la 15% din energia termică consumată și se va amortiza în doi ani.

Pentru cazanele din oțel, această metodă de reglare a temperaturii apei este nedorită. Din punct de vedere al caracteristicilor de rezistență pentru un cazan din oțel, o diferență mare de temperatură nu este periculoasă, dar cazanul nu trebuie să fie exploatat cu o temperatură a apei în conducta de retur (la intrarea cazanului) sub 55 °C. Faptul este că la această temperatură a apei din cazan, temperatura gazelor de ardere în punctele de contact cu peretele conductei de fum poate fi sub temperatura punctului de rouă, ceea ce va determina formarea condensului pe pereții fumului. conductelor și conduc la coroziunea prematură a acestora. Prin urmare, folosesc adesea controlul temperaturii apei folosind o supapă cu trei căi cu un senzor de temperatură, dezavantajul acestei metode este o perioadă lungă de amortizare, de la 5 ani și mai sus. Ca alternativă, controlul skip poate fi utilizat în combinație cu un senzor termostatic de temperatură a apei de retur. Această metodă este mai puțin economică și se va amortiza în 4-5 ani.

Reglare prin oprire

În practica obișnuită, toamna, odată cu debutul sezonului de încălzire, serviciul de întreținere pornește sistemul de încălzire și îl oprește abia primăvara. Acest lucru duce la faptul că, chiar și în zilele calde, centrala nu se oprește și continuă să funcționeze.

Controlul automat prin oprire când temperatura exterioară atinge +8 °C poate economisi de la 3 până la 5% din energia termică consumată și se va amortiza în 2-3 ani.

Reglarea ciclului cazanului

Dacă funcționarea cazanului este reglată prin „passări” în funcție de temperatura aerului exterior, apare adesea următoarea problemă: în perioadele de tranziție, când temperatura exterioară se modifică brusc în timpul zilei, ciclul de pornire/oprire a cazanului este de obicei scurt, conductele și dispozitivele de încălzire nu au timp să se încălzească corespunzător și acest lucru duce la subîncălzirea clădirii; iarna, când temperatura rece rămâne constantă, ciclul de pornire/oprire a cazanului este excesiv de lung, ceea ce duce la supraîncălzirea excesivă a clădirii. Pentru a elimina această problemă, se recomandă instalarea unui controler care să regleze timpul minim și maxim de pornire a centralei. Acest lucru economisește de la 3 până la 5% din energia termică consumată și se va amortiza în aproximativ 3 ani.

Articolul a fost pregătit N. A. Shonina, lector superior la MARchI

P.B. Roslyakov, K.A. Pleşanov,
Institutul Energetic din Moscova (Universitatea Tehnică)

ADNOTARE

Mai jos avem în vedere o metodă de ardere a combustibilului cu subardere chimică controlată, care permite reducerea emisiilor de oxizi de azot cu 20-40% și creșterea randamentului cazanului. Sunt prezentate rezultatele implementării metodei, studii experimentale și teoretice.

1. INTRODUCERE

Strategia energetică a Rusiei pentru perioada de până în 2030, aprobată de guvernul rus, stabilește noi sarcini de îmbunătățire a eficienței energetice și de mediu a complexului de combustibil și energie din Rusia în ansamblu. Aceste cerințe sunt formulate pentru echipamentele de putere noi și deja în funcțiune și în special pentru cazanele cu abur.

2. METODE DE ARDEREA COMBUSTIBILULUI

2.1. Idei tradiționale despre arderea combustibililor în cuptoarele cazanelor

Cea mai mare parte a parcului tehnic de cazane din Rusia a fost dezvoltată înainte de anii 80. În acele vremuri, se credea că combustibilul ar trebui să fie ars cu o tensiune termică ridicată a secțiunii transversale a camerei de ardere qF, coeficient de aer în exces a, la temperaturi ridicate în zona de ardere activă (ACZ) - Acest lucru permite reducerea la minimum a pierderilor cu arderea subcombustibilă chimică și mecanică. a combustibilului. Dar în astfel de condiții, emisia de oxizi de azot NOX este maximă. Prin urmare, problema îmbunătățirii caracteristicilor de mediu ale cazanelor existente este deosebit de acută.

2.2. Modalități de îmbunătățire a caracteristicilor de mediu ale cazanelor, implementate în etapa de ardere a combustibilului

Introducerea unor măsuri de reducere a emisiilor de substanțe nocive (HS) la cazanele vechi, cum ar fi arderea în trepte, în etape, recircularea produselor de ardere etc. duce, de regulă, la o scădere a eficienței cazanului, necesită o cantitate semnificativă de reconstrucție și costuri financiare semnificative.

După adoptarea în 2004 a Legii federale „Cu privire la ratificarea Protocolului de la Kyoto la Convenția-cadru a Națiunilor Unite privind schimbările climatice”, țara a acordat o atenție deosebită eficienței centralelor termice și reducerii emisiilor de gaze cu efect de seră de CO2 în atmosfera. Prin urmare, mijloace moderne de reducere a oxizilor

azotul nu ar trebui doar să îmbunătățească siguranța de mediu a cazanului, ci și să sporească eficiența de funcționare a acestuia. Metoda de ardere a combustibilului cu subardere chimică controlată, dezvoltată la MPEI, combină cerințele pentru îmbunătățirea eficienței ecologice și economice a cazanului.

Metoda este optimă din punct de vedere al implementării, deoarece este simplu, ieftin și rapid implementat.

3. ARDEREA COMBUSTIBILULUI CU SUBARDERE CHIMICĂ CONTROLATĂ

3.1. Esența fizică a metodei

Ideea principală a metodei de ardere a combustibilului cu ardere moderată este de a reduce excesul de aer local în camera de ardere prin reducerea cantității de aer organizat furnizat cuptorului. O scădere a oxigenului liber în zona de ardere suprimă formarea de oxizi de azot termic și de combustibil, în timp ce emisia de produse de ardere incompletă a combustibilului, controlată de conținutul de monoxid de carbon CO din produsele de ardere, crește ușor (Fig. 1) .

3.2. Determinarea modului optim de ardere a combustibilului

În studiile experimentale efectuate la arderea diferitelor tipuri de combustibil în cazane de diferite capacități au fost determinate caracteristicile de mediu și economice ale cazanelor. Prin urmare, gazele de ardere de la centralele termice conțin cantități variate de impurități dăunătoare mediului

Siguranța de mediu a funcționării cazanului a fost evaluată prin indicatorul de pericol toxic total ΠΣ, care ia în considerare conținutul de impurități nocive și toxicitatea acestora. Rezultatele studiilor cu conținutul de CO din gazele care ies din cazan în limitele standardizate de 300-400 mg/nm3* dau o scădere a ΠΣ de 1,5-2 ori. În același timp, creșterea contribuției produselor de ardere incompletă a combustibilului (benzo(a)piren (B(A)P) și CO) a crescut la doar 2-10% (Fig. 2).

Eficiența cazanului a fost evaluată după randamentul acestuia. În studiul cazanelor care ard gaze naturale, randamentul maxim apare atunci când conținutul de CO din gazele de ardere este de la 50 la 100 mg/Nm3 (Fig. 3).

Experimentele numerice efectuate folosind ROSA-2 SPP, dezvoltat la Departamentul de Inginerie Generatoare de Abur al Institutului de Inginerie Energetică din Moscova, au arătat că conținutul de CO din gazele de evacuare a cazanului la nivelul de 50 mg/nm corespunde arderii unui amestec omogen preamestecat combustibil-aer la<х=1. При этом КПД котла максимален, т.к. потери от недожога топлива

În condiții reale de ardere a gazelor naturale cu ardere insuficientă, reducerea emisiilor de ΝΟΧ se încadrează în intervalul de la 20 la 40%. O creștere suplimentară a CO în gazele de ardere din cazan este nepractică, deoarece randamentul cazanului scade, iar emisiile ΝΟΧ se modifică ușor.

bКз- /5-i.yi M; ί - experiment numeric

Ca criteriu general pentru eficacitatea metodei, ținând cont atât de siguranța mediului, cât și de eficiența cazanului, plata totală a stației S^ pentru emisia de substanțe nocive (HS) 5ВВ în conformitate cu combustibilul utilizat 5T: 5Σ = 5T + Sm. Prețul pentru combustibil a fost luat egal cu 2230 de ruble. la 1000 m3 de gaze naturale (prețuri stabilite în primul trimestru al anului 2009).

Cu taxele de reglementare actuale pentru emisiile nocive, valoarea predominantă de dependența 5Σ = DSO), prezentată în Fig. 5, are o taxă de combustibil (mai mult de 99,9%). Trebuie remarcat în special că gazul natural este în prezent cel mai ieftin combustibil din Rusia. Cu toate acestea, la arderea altor tipuri de combustibil, valoarea lui 5Σ va fi determinată în principal de costul combustibilului, adică. randamentul cazanului.

Din cele de mai sus rezultă că modul optim de funcționare al cazanului atunci când funcționează cu subardere moderată este modul în care se atinge randamentul maxim. Ponderea nesemnificativă a taxelor TPP pentru emisiile de substanțe nocive în atmosferă în costurile totale de exploatare indică inadecvarea introducerii unor măsuri costisitoare de protecție a aerului. Adesea, implementarea lor pe cazanele existente, pe lângă costurile de capital vizibile pentru reconstrucția cazanului, duce la o creștere a costurilor de exploatare. Această stare de fapt este un argument în favoarea creșterii taxelor de reglementare existente pentru emisiile de substanțe nocive în atmosferă.

Toate valorile din text și ilustrații sunt date pe baza condițiilor standard: temperatură 0 "C, presiune 101,3 kPa și exces de aer în gaze a = 1,4.

3.3. Rezultatele muncii cercetătorilor străini

Rezultatele cercetării și implementării metodei de ardere propuse cu subardere controlată sunt confirmate de concluziile lucrărilor străine, în care această tehnologie de ardere este considerată o soluție combinată la problemele de creștere a siguranței mediului și a eficienței de funcționare a cazanului.

În special, în lucrările dedicate arderii combustibilului solid în cazane, sa observat o scădere a emisiilor de oxizi de azot de la 10 la 30%. Pentru gazele naturale, eficiența reducerii NOX variază de la 10 la 20%.

În timpul studiului metodei propuse de ardere a combustibilului, implementarea acesteia a fost efectuată la centralele electrice (BKZ-75-3.9GM, TsKTI-75-3.9, TP-150, TGM-84B, TPE-430) și centralele de încălzire a apei ( KVGM-180-150) cazane la care s-au obținut rezultate pozitive.

Rezultatele studiilor ne permit să recomandăm metoda propusă de ardere a combustibilului cu subardere moderată pentru reducerea emisiilor de oxizi de azot în cazanele de presiune subcritică (SCP) existente cu o capacitate de abur de până la 500-640 t/h, unde este neprofitabil să pună în aplicare măsuri costisitoare de protecție a aerului.

4. INTRODUCEREA ARDEREI COMBUSTIBILULUI CU NEARDERIE CHIMICĂ CONTROLATĂ

La arderea tradițională, arderea finală a combustibilului trebuie să aibă loc exclusiv în camera de ardere. Arderea completă a combustibilului în focar a fost realizată prin creșterea cantității de aer furnizată în focar într-un mod organizat și menținerea temperaturilor ridicate în zona de ardere. Acest lucru a fost cauzat de lipsa instrumentelor necesare pentru monitorizarea compoziției produselor de ardere. Un exces crescut de aer în cuptor a dus la o formare crescută de oxizi de azot și la pierderi excesive în gazele de ardere din cazan. Nivelul actual de dezvoltare tehnologică face posibilă instalarea de dispozitive de monitorizare a compoziției produselor de ardere în conductele de gaz ale cazanelor, care pot îmbunătăți atât eficiența cazanului, cât și caracteristicile sale de mediu.

Metodele moderne ecologice de ardere a combustibilului se caracterizează prin întârzierea procesului de ardere. Destul de des, ca și în cazul arderii combustibilului cu subardere chimică controlată, conversia finală a produselor chimice cu ardere insuficientă are loc în arborele convectiv al cazanului. Deoarece la implementarea unei metode de ardere a combustibilului cu ardere chimică controlată este necesar să se mențină un exces optim de aer, sistemele de monitorizare instrumentală continuă a produselor de ardere ar trebui instalate pe cazane pentru a determina concentrațiile de CO, O2 și NO din produsele de ardere.

Majoritatea cazanelor care funcționează în prezent la centralele termice au fost puse în funcțiune în urmă cu mai bine de 20 de ani, prin urmare, de regulă, caracteristicile lor de funcționare nu mai corespund pe deplin valorilor de proiectare. Aceasta se referă în primul rând la aspirarea aerului rece în camera de ardere și în conductele de gaz ale cazanului, precum și la distribuția uniformă a combustibilului și a aerului prin dispozitivele arzătorului. Prin urmare, înainte de a introduce moduri de ardere a combustibilului cu ardere moderată controlată pe astfel de cazane, este necesar să se etanșeze cuptorul, să se verifice instrumentele standard și să se elimine distorsiunile în conductele aer-combustibil. Acesta din urmă vă permite să optimizați procesul de ardere a combustibilului și să reduceți randamentul de CO și B(A)P.

Identificarea completă a modului de ardere a combustibilului necesită instalarea unor dispozitive de monitorizare a compoziției gazelor în mai multe secțiuni ale traseului gazului cazanului.

Această recomandare se datorează faptului că conversia produselor de ardere incompletă a combustibilului de-a lungul traseului cazanului duce la o modificare a nocivității gazelor de ardere. Dependența calculată a nocivității totale a produselor de ardere în secțiunile de operare (în spatele camerei rotative) și de control (în spatele evacuatorului de fum) vor diferi atunci când se lucrează cu ardere insuficientă. Prin urmare, alegerea condițiilor optime de funcționare pentru un cazan cu subardere moderată numai pe baza rezultatelor măsurării compoziției gazelor în secțiunea de funcționare va fi eronată.

De aceea este necesar controlul concentrațiilor de O2 și CO în secțiunile de regim și control. Se știe că formarea oxizilor de azot este complet completă în camera de ardere și mai departe de-a lungul traseului gazului, debitul lor de masă și concentrația (în termeni de gaze uscate și α = 1,4) practic nu se modifică. Prin urmare, controlul conținutului de ΝΟΧ poate fi, în principiu, organizat în oricare dintre secțiunile indicate ale traseului gazului, unde este asigurată cea mai mare reprezentativitate a rezultatelor.

Atunci când se efectuează teste de reglare în scopul întocmirii hărților de performanță, este de asemenea recomandabil să se efectueze măsurători instrumentale ale conținutului de benzo(a)piren în secțiunile de regim și control ale traseului gazului. Trebuie avut în vedere faptul că conținutul de B(a)P are o contribuție nesemnificativă la nocivitatea totală a gazelor de eșapament emise în atmosferă (vezi Fig. 2, curba 4).

Separat, trebuie remarcat faptul că un sistem de monitorizare continuă a compoziției gazelor, inclusiv instrumente pentru analiza Cb, CO și NO, poate fi utilizat nu numai pentru implementarea modurilor de ardere cu toxicitate scăzută, ci și ca sistem de monitorizare pentru calcularea taxelor pentru emisiile nocive în atmosferă și dispersarea acestora în teritoriile adiacente.

Cerințele moderne pentru automatizarea procesului de generare a energiei electrice și controlul arderii combustibilului necesită integrarea unui sistem de monitorizare a gazelor arse în sistemul de control automat al stației. Pe baza acestui fapt, în decembrie 2007, Consiliul științific și tehnic (STC) al RAO ​​UES din Rusia, la o reuniune a secțiunii „Economisirea energiei și problemele de mediu ale energiei”, a revizuit și a aprobat rezultatele lucrărilor de cercetare. și implementarea metodei de ardere propuse. NTS a recunoscut că este posibilă introducerea unei metode de ardere a combustibilului cu subardere moderată controlată la centralele termice echipate cu sisteme staționare de măsurare pentru monitorizarea gazelor de eșapament, CO și NOX în produsele de ardere care funcționează ca parte a sistemului de control automat al cazanelor.

CONCLUZIE

S-au efectuat studii experimentale pe cazane cu debit de abur de la 75 la 500 t/h (BKZ-75-39GM, TsKTI-75-39, TP-150, TGM-84B, TPE-430) la arderea gazelor naturale.

Rezultatele testelor arată o reducere consistentă a emisiilor de NOX de 20-40%. Nocivitatea totală a produselor de ardere este redusă de 1,5-2 ori.

S-a realizat o creștere a randamentului brut al cazanului la 1%. În același timp, există o reducere a costului de tracțiune și suflare la 0,1%.

Economiile de combustibil și taxele pentru emisiile de substanțe nocive se ridică la 0,5-2 milioane de ruble/an pentru fiecare 100 t/h producție de abur din cazan.

Implementarea metodei de ardere propusă nu necesită costuri semnificative de material și timp. Pentru a-i crește randamentul, cazanele trebuie să fie echipate cu mijloace instrumentale de monitorizare a compoziției gazelor de ardere (O2, CO și NOX).

LISTA SIMBOLURILOR

FEC - complex de combustibil și energie; Eficiență - factor de eficiență; PPP - pachet software de aplicație; ACS - sistem de control automat.

BIBLIOGRAFIE

1. Strategia energetică a Rusiei pentru perioada până în 2030.

http://minenergo.gov.ru/news/min_news/l 515.html

2. Arderea gazelor naturale cu subardere chimică controlată ca mijloc eficient de reducere a emisiilor de oxizi de azot / P.V. Roslyakov, I.L. Ionkin, L.E. Egorova//Nou în industria energiei electrice din Rusia. 2006. Nr. 12. pp. 23-35.

3. Arderea eficientă a combustibililor cu subardere chimică controlată / P.V. Roslyakov, I.L. Ionkin, K.A. Pleshanov // Ingineria energiei termice. 2009. Nr. 1. pp. 20-23.

4. Controlul emisiilor nocive de la centralele termice în atmosferă. P.V. Roslyakov, I.L. Ionkin, I.A. Zakirov și alții; M.: Editura MPEI, 2004.

5. GOST 50831-95. Instalatii de cazane. Echipamente termomecanice. Cerințe tehnice generale. - M.: Editura IPK Standards, 1996.

6. Decretul Guvernului Federației Ruse din 12 iunie 2003 nr. 344 „Cu privire la standardele de plată pentru emisiile de poluanți în aerul atmosferic din surse staționare și mobile, deversările de poluanți în corpurile de apă de suprafață și subterane, eliminarea apelor industriale și deșeuri de consum” (modificată de la 1 iulie 2005)

7. Măsurarea monoxidului de carbon în cazane electrice pe cărbune. Yokogawa Corporation of America, 2008.

8. Reducerea emisiilor de NOX folosind măsurarea monoxidului de carbon (CO). Rosemount Analytical, 1999.

9. Analiza emisiilor. Toyota, 2001.

10. Beneficiile măsurării și controlului debitului de cărbune/aer asupra emisiilor de NOx și performanței cazanului. S. Laux, J. Grusha, Foster Wheeler Power Group, 2003.

11. Studiul proceselor de conversie a monoxidului de carbon și benzo(a)pirenului de-a lungul traseului gazelor din centralele de cazane / P.V. Roslyakov, I.A. Zakirov, I.L. Ionkin și colab. // Ingineria energiei termice. 2005. Nr. 4. pp. 44-50.

12. Arderea chimică controlată este o metodă eficientă de reducere a emisiilor de oxid de azot. Procesul-verbal din 18 decembrie 2007 al ședinței secțiunii „Economisirea energiei și probleme de mediu ale energiei” a Consiliului științific și tehnic al RAO ​​UES din Rusia.