Технико-экономическое сравнение управления горением газа в котле по аэродинамическим характеристикам и кислородомеру

Объектом реального рассмотрения являются относительно малые котлы промышленных компаний и коммунального хозяйства.

В протяжении десятилетий в Русском Союзе формировались два принципа управления горением газа:

— по аэродинамическим характеристикам «газ-воздух»;

— по свидетельствам кислородомеров.

Для придания конкретности предстоящим расчетам примем последующие начальные данные. Номинальная мощность котла — 10 Гкал/ч, внедрение каждой ступени мощности — 4000 ч/год, удельный расход горючего — 0,16 т у.т./Гкал, стоимость природного газа — 40 долл. США/т у.т. Отклонение а от рационального на 1% оборачивается пережогом 0,03% горючего.

Для аэродинамического управления рассмотрены тягомеры типа НМП-52, ТИМП-52 и т.п., класс 2,0% ценой по 50 долл. США/шт. и входящие в число штатных КИП. В качестве кислородомера рассмотрены русские газоанализаторы ТДК-ЗМ, КГА-8Ф со шкалой 5% О2 и точностью 0,1 % О2. Цена прибора, монтажа и наладки — 2500+800+800=4100 долл. США.

Цена более высококачественных аналогов ABB добивается 15000 долл. США и в последующих расчетах не рассматривается. Система «газ-воздух» практикуется уже более 50 лет, т.е. была освоена еще до возникновения серийных кислородомеров. В базу этой системы управления положена зависимость излишка воздуха от сопротивления горелок по воздуху Рв и по газу Рг, имеющая вид:

Технико-экономическое сравнение управления горением газа в котле по аэродинамическим характеристикам и кислородомеру

В связи с наличием присосов топки и другими причинами коэффициент К некординально изменяется совместно с нагрузкой, «прямая» давлений «газ-воздух» не проходит через начало координат и немного изогнута. Но долголетний опыт эксплуатации указывает, что кривые «газ-воздух» довольно размеренны во времени и в отдельных случаях воспроизводились в РНИ, выполненных с интервалом в 3 года.

В нашей статье пойдет речь о малых котлах, не имеющих обогрева воздуха. Черта нарушается при тривиальных повреждениях горелок, к примеру, их пережоге. Погрешность излишка воздуха, реализуемого на базе соотношения «газ-воздух», находится в зависимости от погрешностей измерения соответственных сопротивлений, т.е. давления перед горелкой плюс разрежения в топке. В согласовании с законами вероятностей относительная ошибка задания излишка воздуха определяется погрешностями измерений соответственных сопротивлений по выражению:

Технико-экономическое сравнение управления горением газа в котле по аэродинамическим характеристикам и кислородомеру

После выполнения соответственных действий и легких преобразований это выражение приобретает вид:

Технико-экономическое сравнение управления горением газа в котле по аэродинамическим характеристикам и кислородомеру

где АРв(г) и Аа — абсолютные погрешности измерения величин соответственных сопротивлений и излишка воздуха, со — относительная ошибка соответственной величины.

Для измерения давлений в большинстве случаев употребляются приборы с относительной погрешностью сор=АРв(г)/АРв(г) макс, равной 2%, т.е. с абсолютной ошибкой ДРв(г)=0,02-Рмакс. Как понятно, абсолютная погрешность прибора есть величина постоянная, в то время, как относительная ошибка, равная АРв(г)/АРв(г), на различных участках шкалы значительно изменяется — от 2% при 100% шкалы до 100% при 2% шкалы.

В качестве примера разглядим работу котла с номинальной и половинной нагрузкой. При полной нагрузке давления воздуха и газа составляют Рв=Рвмакс, и Рг=Ргмакс. При половинной нагрузке, соответственно, Рв=0,25Рв макс, и Рг=0,25Рг макс. Тогда относительная ошибка задания излишка воздуха а при полной нагрузке составит:

Технико-экономическое сравнение управления горением газа в котле по аэродинамическим характеристикам и кислородомеру

Технико-экономическое сравнение управления горением газа в котле по аэродинамическим характеристикам и кислородомеруПри половинной нагрузке некорректность задания а вырастет до значения

В свою очередь, это эквивалентно 0,03.2,8=0,084% пережога горючего, а в случае полной нагрузки и 0,03.11,3=0,339% горючего при половинной нагрузке.

Таким макаром, обусловленная способом «газ-воздух» погрешность регулирования излишка воздуха а зависит как от класса устройств, измеряющих давление, так и от абсолютных величин сопротивления горелки, т.е. от нагрузки котла.

Опуская расчеты, вытекающие из (2), покажем, что для реально практикуемых избытков воздуха 5-10% обозначенная выше погрешность кислородомера ±0,1% О2 дает погрешность определения излишка воздуха 0,6% либо всего 0,03-0,6=0,018% пережога горючего.

На рисунке сопоставлены пережоги горючего при управлении горением по принципу «газ-воздух» и при помощи кислородомера. Как видно, при аэродинамическом управлении относительный пережог горючего быстро наращивается с падением нагрузки. При управлении по кислородомеру с уменьшением нагрузки относительный пережог не изменяется. Размеры пережога в пару раз меньше, чем при управлении по соотношению «газ-воздух». При тривиальных технических преимуществах управления по газоанализатору окончательное решение просит учета совокупы экономических причин.

Экономический эффект внедрения кислородомера по сопоставлению с внедрением соотношения «газ-воздух» выражается разностью пережогов горючего и окупаемостью инвестиций. Как проявили расчеты для котла 10 Гкал/ч, даже без дисконтирования окупаемость кислородомеров составляет 24,2 года при номинале и 7,8 года при 0,4 номинальной нагрузки. Для котла 100 Гкал/ч окупаемость снизилась бы до 2,4 года и 0,78 года соответственно, т.е. необходимость использования кислородомера безусловна.

Технико-экономическое сравнение управления горением газа в котле по аэродинамическим характеристикам и кислородомеру

Таким макаром, определяющим фактором рентабельности использования кислородомеров становится количество сожженного в течение года горючего, т.е. мощность котла и число часов ее использования, также соотношение цены кислородомеров и горючего. Приведенные способы оценки следует осторожно использовать к апробированию головных образцов газоанализаторов последнего поколения.

Как видно из произнесенного, малые котлы следует ориентировать на управление по принципу «газ-воздух».

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru