Full Text

Задачи повышения экономичности сжигания топлива, уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу и снижения капитальных затрат на их реализацию не только очень сложны, но и часто противоречат друг другу. Одновременное успешное решение этих задач принято называть энергоэкологической оптимизацией использования топлива или управлением качеством его сжигания [1]. В большинстве случаев при промышленном сжигании топлива основным принципом повышения эффективности является максимально возможное использование располагаемой (низшей) теплоты сгорания Qнр. Основными составляющими потерь теплоты при этом являются потери с отходящими газами q2 и от так называемого химического недожога q3. Оба этих показателя тесно связаны с коэффициентом избытка воздуха α в факеле горящего топлива. От него же зависит и количество вредных выбросов в атмосферу. Наиболее распространенным способом автоматизации котельной техники в настоящее время является параллельное управление. При параллельном управлении система воспринимает информацию о давлениях регулируемых потоков и настраивается на оптимальное соотношение «топливо-воздух» при номинальной нагрузке, принимаемое за эталонное на момент пусконаладочных испытаний. Найденное таким образом соотношение поддерживается постоянным при любых нагрузках котла. Результатом применения такой системы является существенное падение коэффициента полезного действия (КПД) котла на малых нагрузках. К факторам, влияющим на эффективность работы, относятся колебания теплоты сгорания топлива, нагрузки агрегата, температуры и влажности топлива и воздуха, техническое состояние горелок и всего агрегата, состояние тягодутьевого оборудования, а также износ направляющих аппаратов и исполнительных механизмов. На рис. 1 приведена разработанная в результате исследований схема, определяющая причины снижения технико-экономических показателей (ТЭП) работы теплоэнергетического оборудования [2]. Изменение параметров работы газовой арматуры и газовых регуляторов горелочных устройств при проведении ежегодных и внеочередных ТО и ТР Изменение параметров работы газовой арматуры и газовых регуляторов ГРПШ и ГРУ при проведении ежегодных и внеочередных ТО и ТР Изменение параметров работы газовой арматуры узлов учета газа на собственные нужды при проведении ежегодных и внеочередных ТО и ТР Нестабильная работа установок ХВО, допускающих проскок солей жесткости в бак запаса подпиточного теплонос-ля отсутствие журнала хим. контроля Проведение режимно-наладочных испытаний на газоиспользующем оборудовании 1 раз в 3 года согласно Правилам технической эксплуатации тепловых энергоустановок [1] п.7.4.5, п.7.1.38ж, Правилам пользования газом в РФ п.34 Снижение эксплуатационных характеристик теплоэнергетического оборудования, образование нагара, накипи, сажи. Изменение параметров газовоздушной смеси, увеличение выбросов СО в атмосферу Отсутствие системы оперативного контроля за работой оборудования Снижение коэффициента полезного действия эксплуатируемого оборудования, снижение энергетической эффективности, отклонения от режимных карт [1] п. 7.4.7 Рис. 1. Схема влияния работ, проводимых на оборудовании, обеспечивающем комплексную работу промышленных котлоагрегатов, на технико-экономические показатели работы котельных установок В ходе исследований, проводимых на топливосжигающем теплоэнергетическом оборудовании, установленном на объектах газотранспортных систем, выявлено, что основными причинами отклонений в режимах работы оборудования являются [2, 3]: - ухудшение эксплуатационных показателей ввиду образования накипи, нагара/сажи, нестабильные режимы работы установок химводоочистки (ХВО); - конструктивные изменения, такие как прогорание турбулизаторов, дымогарных трубок, что ведет к их заглушению; - изменение параметров работы газовых регуляторов горелочных устройств при проведении ежегодных технических обслуживаний (ТО) и текущих ремонтов (ТР); - изменение параметров работы типовых газовых регуляторов газораспределительных шкафных пунктов (ГРПШ) и газораспределительных узлов (ГРУ), а также газовой арматуры узлов учета газа при проведении ТО и ТР. Изменение параметров работы газовой арматуры обусловлено наличием абсолютной, относительной и приведенной погрешности, учитываемых при ежегодных калибровке, поверке и настройке оборудования, обеспечивающего работу котельных установок при его демонтаже/монтаже. Исследования показали, что выполнение работ по обслуживанию газовой и теплосетевой арматуры производится 2 раза в год: до начала отопительного сезона и по его окончании. Режимно-наладочные испытания согласно Правилам технической эксплуатации тепловых энергоустановок [4] п. 7.4.5, п. 7.1.38ж и Правилам пользования газом в РФ п. 34 на газоиспользующем оборудовании производятся 1 раз в 3 года. Таким образом, было выявлено, что в промежутке между режимно-наладочными испытаниями на оборудовании, обеспечивающем работу котельных установок, прочие сервисные работы производились до 8 раз чаще. Результатами промежуточных сервисных работ являются: - отклонения от режимов работы, установленных режимными картами; - снижение КПД от 3 до 13 % (по результатам исследований). Следствиями данных изменений являются: - перерасход топливного газа; - увеличение выбросов СО в атмосферу; - образование нагара и накипи; - отклонения от требований правил технической эксплуатации; - отклонения от требований надзорных организаций; - несоответствие требованиям программ по энергосбережению и энергоэффективности и в целом несоответствие экологическим нормам. Отследить данные изменения представляется возможным только при проведении плановых наладочных испытаний или при проверке органами государственного надзора, что влечет за собой получение эксплуатирующей организацией предписания об устранении нарушений, внеочередные режимно-наладочные испытания и, как следствие, внеплановые материальные затраты. Для решения данной проблемы продолжается разработка программы для осуществления корректирующего мониторинга режимов топливосжигания теплоэнергетического оборудования. Для осуществления такого вида контроля разработан алгоритм и на основе одного из языков программирования в настоящее время продолжается разработка исходного кода программного продукта экспертной системы «THERMAL CONTROL» («ТС»). «THERMAL CONTROL» - это разработка, представляющая многофункциональный автоматизированный программный комплекс, в настоящее время включающий в себя следующие модули: 1. Котлоагрегат промышленный. Модуль разработан для проведения режимно-наладочных испытаний и оперативного контроля за работой промышленных водогрейных котлоагрегатов. 2. Котлоагрегат бытовой. Модуль разработан для проведения режимно-наладочных испытаний и оперативного контроля за работой бытовых водогрейных котлоагрегатов. 3. Подогреватель магистрального газа. Модуль разработан для проведения режимно-наладочных испытаний и оперативного контроля за работой подогревателей магистрального газа. Данные модули имеют разноуровневую аутентификацию для эксплуатирующих и сервисных организаций и предоставляют возможность качественно проводить режимно-наладочные испытания и оперативно производить расчеты и получать данные по работе оборудования. На основании работы данных модулей в настоящее время в индивидуальном порядке разрабатывается функционал экспертной системы. В данном программном продукте экспертная система - это комплекс, который оперирует со знаниями в области наладки и эксплуатации теплоэнергетического оборудования с целью выработки рекомендаций по вопросам эксплуатации или решения проблем. В алгоритм работы экспертной системы помимо логической структуры выполнения вычислительных операций заложен функционал формирования определенных соображений и выводов, основанных на тех знаниях, которыми она будет располагать. В некотором виде экспертная система комплекса «TC» для эксплуатационного персонала будет являться службой поддержки принятия решений, а для сервисного персонала будет являться инструментом анализа параметров работы оборудования [5-10]. Кроме того, на основании данных модулей продолжается разработка функций оперативного контроля за работой оборудования ГТС, систематизации и формирования годовых и трехлетних планов работы. Рис. 2. THERMAL CONTROL Принцип работы требует на эксплуатирующем оборудовании зафиксировать необходимые параметры работы и получить анализ дымовых газов, необходимый для расчетов. P’’ Pв/гор После получения анализа дымовых газов и внесения полученных данных в базу с помощью программы «ТС» эксплуатирующая организация получает возможность обратиться к специализированному персоналу Инженерно-технического центра (ИТЦ) для анализа и оценки качества работы теплоэнергетического оборудования. В свою очередь, специализированный персонал ИТЦ дает заключение о возможности дальнейшей эксплуатации оборудования или о необходимости внесения корректировок. Перспективой развития данного продукта является полная автоматизация процесса получения данных. С помощью установки современных автоматизированных контроллеров, используя имеющееся оборудование и каналы связи, через «THERMAL CONTROL» появится возможность получать данные, находясь на рабочем месте, возле компьютера в офисе, что предоставит возможность применения полностью автоматизированного процесса оперативного контроля за оборудованием. В целях получения предварительного результата и анализа рентабельности проводимых исследований данное направление продолжает параллельно прорабатываться на базе приложения MS Office Excel. Для этого создана база данных производственных объектов, по каждому из объектов собраны все необходимые данные, проработан удобный и понятный интерфейс, который загружает соответствующие значения для выбранного места работ и позволяет задать необходимые параметры работы для оборудования, размещенного в выбранном объекте работ, а также прописан код, который формирует пакет документов по необходимым формулярам.

About the authors

N. S Konkov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: sibtherm@gmail.com

References

Statistics

Views

Abstract - 18

PDF (Russian) - 7

Refbacks

• There are currently no refbacks.