Ускоренная наладка неэнергетических газовых котлов

Ускоренная наладка неэнергетических газовых котлов

Как известно, целью режимно-наладочных испытаний (РНИ) является определение и достижение совокупности параметров, обеспечивающих эксплуатацию котла с максимальным КПД.

Балансовые испытания (БИ) проводятся с целью максимально точного или на уровне заданной точности определения КПД котла и соответствующих тепловых потерь тепла в выявленных при РНИ оптимальных режимах.

В условиях рынка удельные, т. е. отнесенные к единице мощности цены на РНИ для малых котлов значительно выше, чем для энергетических. Поэтому необходимо найти способ резкого снижения трудозатрат на РНИ, что должно выразиться в суммарном эффекте топливосбережения. Генеральным направлением такого снижения является научно обоснованное сокращение продолжительностей опытов и переходных режимов, а также приемов их перестройки.

Методика испытаний и наладки паровых котлов впервые была создана ОРГРЭС в 1939 г., переработана, дополнена и издана в 1964 г., а наиболее полные рекомендации опубликованы в 1991 г., и опирались они на продолжительность переходного режима и собственно опыта 3 и 2 ч. соответственно. При этом чистая продолжительность осуществления наладки одного котла (без балансовых испытаний) составляла около 136 ч., а с учетом непредвиденных сбоев реальные затраты времени были значительно больше.

наладка газовый котел топливосбережение.

При разработке технологии наладки (ТН) для малых котлов нами были учтены их специфические особенности, специально поставленные исследования, а также новые возможности, открываемые при использовании электрохимических средств газового анализа, что в совокупности позволило на порядок снизить трудозатраты наладочных работ. Основным средством такого снижения было мотивированное сокращение продолжительности опытов и переходных режимов.

Следует отметить, что в технической литературе очень мало специальных исследований, обосновывающих продолжительность переходных режимов и их связи с другими факторами.

Ввиду многочисленности измеряемых при испытаниях параметров и их комбинаций устанавливать какие-то единые нормы на время стабилизации было бы ошибочно. В каждом случае экспериментатор должен изучить объект и опытным или аналитическим путем установить необходимую длительность переходного режима.

Для оценки влияния динамики изменения температуры продуктов сгорания за котлом и за водяным экономайзером котла ДКВР-10/13 авторы резко нанесли возмущение в режим горения избытком воздуха на величину Аа=±0,25. Возмущение сопровождалось ростом потерь с q₂ на 1,34%, из которых на температуру уходящих газов (+6 ОС) приходилось 0,313% (абс) и за счет роста, а — 1,025%. Отсюда, в частности, видно, что ошибка от незавершения стабилизации за 15 мин. составила бы 1,5 ОС или Aq₂=0,06% (абс). Полученные результаты можно перестроить в условную петлю гистерезиса, дав зеркальное отображение процессу возврата к исходному режиму, как это показано на рисунке. Петля гистерезиса тем шире, чем инертнее объект. Необнаружение петли гистерезиса свидетельствует о том, что процесс, если и не равновесный, то стабилизируется в периоды времени, не выявляемые конкретными измерениями, т. е. является условно стационарным или равновесным.

Критерий «гистерезиса» был использован нами при оценке скорости стабилизации процесса сгорания природного газа.

Прямое доказательство малой инерционности процесса горения природного газа показано опытами, в которых коэффициент избытка воздуха в течение 10−15 сек. изменялся в обоих направлениях. Измерения проводились на разных котлах электрохимическим газоанализатором «testo». При прямом и обратном ходе избытка воздуха значения химического недожога ложились на одну и ту же кривую q₃=f (a). Очевидно, что всякое проявление запаздывания или нестабильности процесса привело бы к разбросу точек и появлению петли «гистерезиса». Так как этого не происходило, приходится признать, что процесс стабилизации горения газа завершился в сроки, соизмеримые со сроками перестройки режима, т. е. времени, затрачиваемого на изменение положения направляющих аппаратов дымососа и вентилятора.

Добавим к этому, что сам факт осуществления автоматизации горения и закладываемые при этом требования к запаздыванию сигнала газоанализаторов свидетельствует о том, что инерция горения не выше инерции работы газоанализаторов.

Продолжительность опыта определяется только отрезком времени, необходимого для записи показаний штатных приборов и измерений состава продуктов сгорания электрохимическим газоанализатором. Число таких измерений должно исключать возможность промахов и, как показал опыт, укладывается в несколько минут.

В классическую программу РНИ обычно входит выявление оптимального для достижения минимума q₂+q3 избытка воздуха при разных нагрузках или разных комбинациях горелок, положениях завихривающих устройств и т. п.

Как уже указывалось автором ранее, введенное понятие «критический избыток воздуха» в условиях применения высокоточных электрохимических газоанализаторов, например, «testo», без добавочных ограничений, уже не является синонимом а_опт, поскольку оксид углерода (СО) в дымовых газах обнаруживается этим классом приборов при избытках воздуха, значительно превышающих оптимальные.

Возникает противоречие, состоящее в том, что продолжительность стабилизации потерь с физическим теплом уходящих газов на два порядка превышает таковую для стабилизации потерь с химическим недожогом. Иными словами, если представительные измерения химического недожога во всем интересующем нас диапазоне избытков воздуха могут быть получены очень быстро, то для представительных измерений по физическому теплу уходящих газов требуется значительно больше времени. В этом случае оптимальный избыток воздуха определялся по признаку равенства нулю первой производной суммы (q₂+q3), ^что эквивалентно равенству (с обратным знаком) самих производных q₂ и q₃ по a.

ТН включает в себя приемы оперативного управления нагрузкой, а также подачей воздуха и тягой по аэродинамическим факторам. Принципы и практическое использование этих приемов подробно изложены в монографии А. К. Внукова «Экспериментальные работы на парогенераторах», Энергия 1971 г. и в рамках этой статьи опускаются. Продолжительность вывода котла на заданные нагрузку и избыток воздуха определяется, в основном, квалификацией оператора и чувствительностью органов управления топливным (газовым) клапаном, вентилятором и дымососом.

Для выявления достоверных значений КПД и удельных расходов топлива, при БИ достаточно по найденным выше аэродинамическим параметрам оптимумов поочередно установить реперные нагрузки и отвечающие им оптимальные избытки воздуха и выждать до появления стабильной температуры уходящих газов (10−20 мин.), по которой и произвести необходимые расчеты.

Читатель, знакомый с историей развития РНИ и БИ, знает, что на протяжении десятилетий рекомендуемые первоисточниками длительности опытов и переходных режимов сокращаются, так сказать, волевым способом. Эта же тенденция наблюдается и в практике некоторых наладчиков. Настоящая работа предлагает тепло-химическое обоснование и пределы этих сокращений.

В условиях реально сложившегося спроса и предложения на рынке РНИ выиграют те, кто перестроит соответствующие технологии и сможет сделать свои услуги дешевле. Соответственно выиграют государство и котловладельцы, т.к. число охваченных РНИ объектов увеличится, а затраты на местах сократятся.