Технико-экономическое сопоставление управления горением газа в котле по аэродинамическим параметрам и кислородомеру
Определение относительной ошибки задания избытка воздуха погрешностями измерений соответствующих сопротивлений. Экономический эффект применения кислородомера по сравнению с использованием соотношения "газ-воздух", основные факторы его рентабельности.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.02.2017 |
| Размер файла | 157,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Технико-экономическое сопоставление управления горением газа в котле по аэродинамическим параметрам и кислородомеру
Д.т.н. А.К. Внуков, к.т.н. Ф.А. Розанова, БелНИПИЭнергопром, г. Минск
Объектом настоящего рассмотрения являются относительно малые котлы промышленных предприятий и коммунального хозяйства.
На протяжении десятилетий в Советском Союзе формировались два принципа управления горением газа:
по аэродинамическим параметрам «газ-воздух»;
по показаниям кислородомеров.
Для придания конкретности дальнейшим расчетам примем следующие исходные данные. Номинальная мощность котла - 10 Гкал/ч, использование каждой ступени мощности - 4000 ч/год, удельный расход топлива - 0,16 т у.т./Гкал, цена природного газа - 40 долл. США/т у.т. Отклонение а от оптимального на 1% оборачивается пережогом 0,03% топлива.
Для аэродинамического управления рассмотрены тягомеры типа НМП-52, ТИМП-52 и т.п., класс 2,0% стоимостью по 50 долл. США/шт. и входящие в число штатных КИП. В качестве кислородомера рассмотрены российские газоанализаторы ТДК-ЗМ, КГА-8Ф со шкалой 5% О2 и точностью 0,1 % О2. Стоимость прибора, монтажа и наладки - 2500+800+800=4100 долл. США.
Стоимость более качественных аналогов ABB достигает 15000 долл. США и в дальнейших расчетах не рассматривается. Система «газ-воздух» практикуется уже более 50 лет, т.е. была освоена еще до появления серийных кислородомеров. В основу этой системы управления положена зависимость избытка воздуха от сопротивления горелок по воздуху Рв и по газу Рг, имеющая вид:
сопротивление кислородомер рентабельность воздух
В связи с наличием присосов топки и другими причинами коэффициент К незначительно меняется вместе с нагрузкой, «прямая» давлений «газ-воздух» не проходит через начало координат и слегка изогнута. Однако многолетний опыт эксплуатации показывает, что кривые «газ-воздух» достаточно стабильны во времени и в отдельных случаях воспроизводились в РНИ, выполненных с интервалом в 3 года.
В нашей статье речь пойдет о малых котлах, не имеющих подогрева воздуха. Характеристика нарушается при очевидных повреждениях горелок, например, их пережоге. Погрешность избытка воздуха, реализуемого на базе соотношения «газ-воздух», зависит от погрешностей измерения соответствующих сопротивлений, т.е. давления перед горелкой плюс разрежения в топке. В соответствии с законами вероятностей относительная ошибка задания избытка воздуха определяется погрешностями измерений соответствующих сопротивлений по выражению:
После выполнения соответствующих действий и несложных преобразований это выражение приобретает вид:
где АРв(г) и Аа - абсолютные погрешности измерения величин соответствующих сопротивлений и избытка воздуха, со - относительная ошибка соответствующей величины.
Для измерения давлений чаще всего используются приборы с относительной погрешностью сор=АРв(г)/АРв(г) макс, равной 2%, т.е. с абсолютной ошибкой ДРв(г)=0,02-Рмакс. Как известно, абсолютная погрешность прибора есть величина неизменная, в то время, как относительная ошибка, равная АРв(г)/АРв(г), на разных участках шкалы существенно меняется - от 2% при 100% шкалы до 100% при 2% шкалы.
В качестве примера рассмотрим 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 избытка воздуха а при полной нагрузке составит:
При половинной нагрузке неточность задания а возрастет до значения
В свою очередь, это эквивалентно 0,03.2,8=0,084% пережога топлива, а в случае полной нагрузки и 0,03.11,3=0,339% топлива при половинной нагрузке.
Таким образом, обусловленная методом «газ-воздух» погрешность регулирования избытка воздуха а зависит как от класса приборов, 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% указанная выше погрешность кислородомера ±0,1% О2 дает погрешность определения избытка воздуха 0,6% или всего 0,03-0,6=0,018% пережога топлива.
На рисунке сопоставлены пережоги топлива при управлении горением по принципу «газ-воздух» и с помощью кислородомера. Как видно, при аэродинамическом управлении относительный пережог топлива стремительно нарастает с падением нагрузки. При управлении по кислородомеру с уменьшением нагрузки относительный пережог не меняется. Размеры пережога в несколько раз меньше, чем при управлении по соотношению «газ-воздух». При очевидных технических преимуществах управления по газоанализатору окончательное решение требует учета совокупности экономических факторов.
Экономический эффект применения кислородомера по сравнению с использованием соотношения «газ-воздух» выражается разностью пережогов топлива и окупаемостью инвестиций. Как показали 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. целесообразность использования кислородомера бесспорна.
Таким образом, определяющим фактором рентабельности использования кислородомеров становится количество сожженного в течение года топлива, т.е. мощность котла и число часов ее использования, а также соотношение цены кислородомеров и топлива. Приведенные методы оценки следует осторожно применять к апробированию головных образцов газоанализаторов нового поколения.
Как видно из сказанного, малые котлы следует ориентировать на управление по принципу «газ-воздух».
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет теоретического объёма расхода воздуха, необходимого для горения природного газа и расчет реального объёма сгорания, а также расчет теоретического и реального объёма продуктов сгорания. Сопоставление расчетов, используя коэффициент избытка воздуха.
лабораторная работа [15,3 K], добавлен 22.06.2010Понятие абсолютной, относительной влажности воздуха и влагоемкости. Давление водяного пара атмосферы при различных температурах. Краткая характеристика основных методов оценки влажности и температуры воздуха. Аспирационный и простой психрометры.
лабораторная работа [331,0 K], добавлен 19.11.2011Эффект появления незеркальных отражений и соответствующих пиков интенсивностей в преломленных пучках. Рассмотрение результатов прохождения нейтронной волны через границу раздела двух доменов. Методика обработки результатов рефлектометрических измерений.
реферат [311,5 K], добавлен 19.06.2010Изучение различных изопроцессов, протекающих в газах. Экспериментальное определение СP/СV для воздуха. Расчет массы газа, переходящего в различные состояния. Протекание изотермических процессов, определение состояния газа как термодинамической системы.
контрольная работа [28,0 K], добавлен 17.11.2010Анализ источников радиоактивного фона. Определение естественного радиоактивного фона с использованием радиометрической лабораторной установки. Исследование изменения радиоактивности воздуха с течением времени. Определение периода радиоактивного распада.
методичка [188,0 K], добавлен 30.04.2014Определение влагосодержания и энтальпии воздуха, поступающего в калорифер и выходящего из сушильной камеры, температуры воздуха, поступающего в сушильную камеру. Определение удельных расходов воздуха и теплоты, требуемых для испарения 1 кг влаги.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 17.01.2015Определение инерционных свойств средств измерений. Построение временных (переходных) характеристик СИ. Конструкция и динамические свойства термометра сопротивлений. Экспериментальное определение динамических характеристик звена первого и второго порядка.
контрольная работа [106,4 K], добавлен 01.02.2013Основные свойства воздуха, влияющие на движение самолета, строение атмосферы Земли. Особенности движения газовых потоков в аэродинамике. Законы движения воздуха, ламинарный и турбулентный воздушный поток. Статическое давление, уравнение Бернулли.
лекция [1,2 M], добавлен 23.09.2013Вычисление равновесной относительной влажности над поверхностями дистиллированной воды и капель насыщенного раствора поваренной соли. Факторы, определяющие фазовые переходы в атмосфере. Условия образования и роста облачной капли. Основные формулы расчета.
курсовая работа [125,3 K], добавлен 10.01.2013Анализ методов и перспектив использования твёрдых бытовых отходов в системах энергоснабжения. Добыча и утилизация свалочного газа. Технико-экономическое сопоставление вариантов энергоснабжения. Оптимизация работы установки по обогащению биогаза.
дипломная работа [719,7 K], добавлен 01.03.2009Расчетная схема газового тракта. Данные из теплогидравлического расчета котла-утилизатора. Состав сухого природного газа, его характеристики. Расчет объемов воздуха, продуктов сгорания и приведенной плотности газов. Определение сопротивлений по участкам.
контрольная работа [281,3 K], добавлен 14.02.2015Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания котельной установки. Определение коэффициентов избытка воздуха, объемных долей трехатомных газов и концентрации золовых частиц. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Расчет поверхностей нагрева котла.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 04.05.2015Сравнительная характеристика централизированной и децентрализированной систем воздухоснабжения. Управление системой сжатого воздуха и политика повышения эффективности её использования. Неправильное использование и основные случаи потерь сжатого воздуха.
реферат [528,8 K], добавлен 12.03.2016Определение расхода воздуха и количества продуктов горения. Расчет состава угольной пыли и коэффициента избытка воздуха при спекании бокситов во вращающихся печах. Использование полуэмпирической формулы Менделеева для вычисления теплоты сгорания топлива.
контрольная работа [659,6 K], добавлен 20.02.2014Статистика атмосферы и простейшее приложение. Уравнение состояние сухого воздуха и его использования для расчёта плотности воздуха. Виртуальная температура и запись уравнения влажного воздуха в компактной универсальной форме. Основные const термодинамики.
краткое изложение [43,8 K], добавлен 19.11.2010Схема опытной установки и описание принципа её действия. Порядок выполнения опыта и составление диаграммы влажного воздуха. Расчёт плотности воздуха на выходе из калорифера, массового расхода воздуха, проходящего через установку, расхода сухого воздуха.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 23.01.2014Определение коэффициента теплопроводности воздуха при атмосферном давлении и разных температурах по теплоотдаче нагреваемой током нити в цилиндрическом сосуде. Особенности оценки зависимости теплопроводности воздуха от напряжения тока, заданного в цепи.
лабораторная работа [240,1 K], добавлен 11.03.2014Описание конструкции и технических характеристик котельного агрегата ДЕ-10-14ГМ. Расчет теоретического расхода воздуха и объемов продуктов сгорания. Определение коэффициента избытка воздуха и присосов по газоходам. Проверка теплового баланса котла.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 23.01.2014Определение присосов воздуха и коэффициентов избытка воздуха по отдельным газоходам. Тепловой баланса котла. Метод расчета суммарного теплообмена в топке с пневмомеханическим забрасывателем и цепной решеткой обратного хода. Расчет топочной камеры.
курсовая работа [203,9 K], добавлен 18.01.2015Содержание водяных паров в воздухе. Приборы для определения абсолютной и относительной влажности. Устройство конденсационного гигрометра и гигрометра Ламбрехта. Принцип действия простейшего психрометра и психрометра Августа. Ощущение влажности человеком.
презентация [214,8 K], добавлен 13.11.2013
