Экспериментальное исследование новой технологии повышения эффективности сжигания топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экспериментальное исследование новой технологии повышения эффективности сжигания топлива

Д.т.н. В.В. Бухмиров, профессор,

заведующий кафедры «Теоретические основы теплотехники»,

А.К. Гаськов, инженер,

А.В. Данилов, инженер

Внедрение новой технологии всегда связано с различными трудностями и необходимостью подтверждения заявленных эффектов не только в лабораторных условиях и на экспериментальных образцовых установках, но и на реальных объектах. Такие исследования были проведены сотрудниками кафедры «Теоретические основы теплотехники» ИГЭУ в отношении технологии «XPlate», разработанной специалистами одной из зарубежных компаний (Великобритания) и предлагаемой к внедрению в различных странах, в том числе и в России.

По данным разработчиков технология направлена на повышение энергоэффективности котлов средней и большой мощности [1]. Технология основана на разрушении кластерированных молекул воздуха путем снятия с них заряда статического электричества, образующегося за счет трения при движении в трубопроводах и при прохождении через дутьевой вентилятор перед горелками, что приводит к улучшению сгорания топлива за счет участия в процессе горения дополнительного количества свободных молекул кислорода (рис. 1). Качественное улучшение процесса горения приводит к повышению температуры факела.

Применение рассматриваемой технологии не требует вмешательства в технологические схемы котельных установок. Реализация мероприятий по внедрению технологии предусматривает наложение (установку) специальных пластин на улитки дутьевых вентиляторов (рис. 2), воздухопроводы и газопроводы. По данным разработчиков средняя экономия топлива от внедрения технологии составляет от 5 до 12% расхода топлива на горение при сохранении теплопроизводительности котлоагрегата.

котел кластерированный мощность

Экспериментальное исследование данной технологии было проведено в 2011 г. в котельной санатория «Зеленый городок» Ивановской области на базе двух котлов КВа-1,0 Гн «Факел-Г». Котельная предназначена для обеспечения ГВС хозяйственно-бытовых помещений и корпусов санатория. Котлы оборудованы системами контрольно-измерительных приборов (для измерения давления газа перед горелками котла, давления газа в коллекторе, разрежения в топке, давления воздуха перед горелкой) и автоматики для контроля работы котла и автоматического отключения при возникновении аварийной ситуации. Для контроля температуры теплоносителя используются ртутные термометры. Контрольно-измерительные приборы, установленные на котлах, поверены и имеют класс точности 1,5. Ртутные термометры, используемые для измерения температуры воды, не поверяются.

Котлы КВа-1,0 Гн «Факел-Г» оборудованы горелочными устройствами, состоящими из горелки, дутьевого вентилятора, приводимого в действие электродвигателем, закрепленном на одной станине с горелкой, запорной арматуры и датчиков КИПиА. Регулирование подачи газа проводится при помощи газового вентиля, установленного перед горелкой, а подачи воздуха - изменением оборотов двигателя дутьевого вентилятора при помощи тумблера выбора режима горения на панели управления котла.

Дутьевой вентилятор одного из котлов оборудован самодельным шибером на улитке вентилятора для тонкой ручной настройки давления воздуха перед горелкой. Котлы работают под разряжением в топке, которое обеспечивают дымососы. Дымососы должны быть оборудованы шиберами для возможности изменения значения разрежения газов в топке, однако, на котлах КВа-1,0Гн «Факел-Г» шиберы дымососов заварены, что не позволяет изменять разрежение газов в топке. В газовых трактах котлов между котлом и дымососом установлены калориферы для предварительного подогрева воды, поступающей в котлы. Котлы оборудованы смотровыми щелями, расположенными на фронтальной части котла, для визуального контроля пламени в топке.

Во время эксперимента были проведены измерения состава уходящих газов после котла переносным газоанализатором и измерения расхода теплоносителя через котельные агрегаты портативным ультразвуковым расходомером. Были определены следующие параметры уходящих газов:

¦ концентрация кислорода;

¦ содержание CO;

¦ содержание NOx (в пересчете на NO);

¦ содержание SO;

¦ температура газов.

Также был определен коэффициент избытка воздуха в точке замера и КПД котельного агрегата.

В ходе выполнения научно-исследовательской работы была проведена статистическая обработка экспериментальных данных, заключающаяся в нахождении средних значений измеряемых параметров до и после установки (снятия) специальных пластин, составляющих основу технологии. Перед каждой установкой или снятием пластин также проводилось визуальное исследование пламени факела через смотровые щели котлов. Было отмечено, что при наложении пластины на улитку дутьевого вентилятора цвет пламени менялся с тусклого голубого на яркий белый, что свидетельствует об изменении температуры факела, а, следовательно, и теплового режима работы котлоагрегата [2, 3]. Для анализа данного явления необходимы дополнительные исследования.

На основе экспериментального исследования по определению эффективности применения рассматриваемой технологии можно сделать следующие выводы.

1. Обработка и анализ результатов измерений не выявили однозначной зависимости влияния рассматриваемой технологии на параметры, измеряемые в ходе экспериментов. Это может быть объяснено тем, что во время проведения экспериментов обнаружены значительные присосы воздуха в газовый тракт котла в стыковых швах газоходов котельных агрегатов.

2. Присосы воздуха вносят существенную погрешность в измерение коэффициента избытка воздуха в топке котла и, соответственно, содержания кислорода в уходящих газах, а также влияют на температуру уходящих газов. В условиях проведения экспериментов отсутствовала возможность оценки величины присосов воздуха в газовый тракт через неплотности газохода.

3. Отсутствие шиберов на всасе дутьевых вентиляторов горелок котлов и заваренные шиберы дымососов не позволили изменять соотношение «газ-воздух» в горелках и варьировать уровень разрежения в топке с целью уменьшения содержания свободного кислорода, участвующего в процессе горения.

4. Наложение пластины на улитку дутьевого вентилятора приводит к изменению цвета пламени.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что необходимо продолжить исследования предлагаемой к внедрению технологии для проверки эффективности ее применения.

Литература

1. http://www.qexplate.com/

2. ВулисЛ.А., ЯринЛ.П. Аэродинамика факела. Л.: Изд-во «Энергия», 1978. 216 с.

3. Вулис Л.А., Ершин Ш.А., Ярин Л.П. Основы теории газового факела. Л.: Изд-во «Энергия», 1968. 205 с.

Размещено на Allbest.ru