Transcript оптимизация процесса сжигания топлива

Русанова Всеволода
и Давыдова Георгия,
студентов группы Т 3-2
Общие положения


Влияние топливно-энергетического
комплекса на окружающую среду
носит отрицательный характер.
Для уменьшения вредного
воздействия на окружающую среду
необходимо разрабатывать более
эффективные технологии сжигания
органического топлива и
организовать систему
экологического мониторинга на
тепловых станциях.
Проблема

При сжигании
органического
топлива в
окружающую
среду
выбрасывается
огромное
количество
окислов азота,
серы, а также
золы.
Проблема
 Усиливается
парниковый
эффект
вследствие
выбросов
углекислого
газа.
Проблема
 Разрушается
озоновый слой
Актуальность проблемы
 Необходимость
модернизации
котельных диктуется изношенностью
оборудования, мощность котлового и
насосного оборудования зачастую в
несколько раз превышает потребности
потребителей, что влечет за собой
сверхнормативные потери и
неоправданные затраты.
Состояние проблемы
 Сегодня
суммарное потребление
органического топлива в мире
составляет 36 млрд. тонн условного
топлива.
Под условным топливом
понимается топливо,
теплота сгорания которого
принимается равной 29,33 МДж/кг.
Тогда для пересчета расхода топлива
используется формула
В России
 Общее
потребление топлива
составляет около 5 % мирового
энергобаланса.
 В структуре топливно-энергетических
ресурсов России основой внутреннего
спроса является природный газ.
Динамика структуры и объёмов
внутреннего потребления первичных
топливно-энергетических ресурсов в
России
Структура потребления
первичных энергетических
ресурсов в мире
Киотский протокол
Киотский протокол — международное
соглашение, принятое в Киото (Япония) в
декабре 1997 года в дополнение к
Рамочной конвенции ООН об изменении
климата (РКИК). Оно обязывает развитые
страны и страны с переходной
экономикой сократить или
стабилизировать выбросы парниковых
газов.
Суточные концентрации
выбросов в атмосферу, мг/м3
Основные задачи
 создание
экологически чистых энерго- и
ресурсосберегающих малоотходных и
безотходных технологий, обеспечивающих
рациональное производство и
использование топливно-энергетических
ресурсов, снижение выбросов (сбросов)
загрязняющих веществ в окружающую
среду, а также парниковых газов,
сокращение образования отходов
производства и других агентов вредного
воздействия;
Основные задачи

последовательное
проведение
специальных
природоохранных
мероприятий,
строительство и
реконструкция
природоохранных
объектов, в том
числе по
улавливанию и
обезвреживанию
вредных веществ из
отходящих газов,
Основные задачи

развитие
экологически
чистых
технологий
сжигания угля
как условие
реализации
прогнозов роста
его потребления
электростанция
ми и другими
промышленным
и объектами.
Направления борьбы с
загрязнителями приземной
атмосферы




оптимизация процесса сжигания топлива;
очистка топлива от элементов, образующих
при сжигании загрязняющие вещества;
очистка дымовых газов от загрязняющих
веществ;
рассеивание загрязнителей в
атмосферном воздухе.
По составу и температуре
уходящих газов можно судить об
эффективности работы котлов
Контроль за
работой котлов
на тепловых
станциях
осуществляется
по режимным
картам
Газоанализаторы
Для оптимизации процессов
горения

на существующих и вновь
проектируемых котлоагрегатах
необходимы надежные
быстродействующие
анализаторы дымовых газов и
модуль управления дутьевым
вентилятором, т.е. необходимы
надежные (оптимальные по
соотношению
цена/качество) устройства
оптимизации горения,
включающие анализаторы
дымовых газов(O2, СO), модули
управления процессом.
Топливо-воздух

Для эффективного и качественного
сжигания топлива в котельных агрегатах
должно быть точно сбалансировано
соотношение "топливо - воздух".
Схема управления
тягодутьевыми
машинами
Зависимость
содержания основных
компонентов продуктов
сгорания (О2, СО2, СО,
NOx) и коэффициента
полезного действия (КПД)
котла от коэффициента
избытка воздуха.
Формула
 Коэффициент
избытка воздуха – это
отношение действительного расхода
воздуха к теоретическому значению.
 Уменьшение коэффициента избытка
воздуха, помимо снижения потерь
теплоты с уходящими газами, является
эффективным методом подавления
образования оксидов азота.
Направляющие аппараты
 Обычно
оптимизация процесса
сжигания реализуется правлением
направляющими аппаратами
(задвижками).
Точное регулирование
 Более
точное регулирование
соотношения «газ-воздух»
осуществляется по специальным
алгоритмам в соответствии с
показаниями датчика кислорода
(или датчика СО) в отходящих газах.
Точно и эффективно
 Но
более точным и эффективным
является применение
преобразователей частоты для
плавного управления приводными
электродвигателями вентилятора и
дымососа. Это позволяет увеличить
эффект экономии топлива и получить
экономию электроэнергии до 40-70%.
Преобразователи частоты


При установке преобразователей частоты
устройства, регулирующие подачу воздуха
(направляющие аппараты, задвижки),
полностью открываются.
При этом управление производительностью
тягодутьевых устройств осуществляется с
помощью преобразователей путем
изменения частоты вращения ротора
приводных электродвигателей от нуля до
номинальной (и выше).
Схема оптимизации процесса
сжигания с применением
преобразователей частоты ПЧ
ПЧ – преобразователь частоты, Ддв – датчик давления воздуха, Ддг – датчик
давления топлива (газа), Драз –датчик разрежения в топке,
Дга – газоанализатор, Дув – датчик уровня воды, Дт – датчик температуры
воды. Дв – датчик давления воды, НА – направляющий аппарат (задвижка)
Оптимизация режимной карты
 Система
управления с применением
ПЧ позволяет оптимизировать
режимную карту, которая обычно она
строится с большим запасом
коэффициента избытка воздуха.
Система управления
 Позволяет
поддерживать коэффициент
избытка воздуха в отходящих газах на
уровне 1,07-1,2 (или даже ниже) в
зависимости от степени совершенства
горелок и состояния котла во всех
режимах работы котельной установки
(кроме переходных).
Точность поддержания
заданных параметров
 давления
воздуха 1 мм. вод. ст.;
 разрежения в топке - 1 мм. вод. ст.;
 давления воды - 0,1 атм.;
 газоанализатора О2 - 0,1%.
Реакция на изменение
 давления
(газа, воды и проч.) - менее 1 сек.;
 состава отходящих газов - менее 10 сек.
 коэффициент увеличения мощности котла
(печи) - до 1,5 номинала.
 увеличение к.п.д. котла - на 2...5%.
Выводы

Система управления оптимизацией
работы котла с применением
преобразователей частоты обеспечивает
быструю реакцию на изменение внешних
факторов и энергетических показателей
котла (реакция на изменение давления < 1
сек, на изменение состава отходящих
газов < 10 сек), а также возможность
работы на малых давлениях топлива (газа)
на входе без остановки или отключения
автоматики, с обеспечением полной
функциональности котла.
Заключение


В своей работе мы рассмотрели лишь один
аспект охраны окружающей среды при работе
котельных и тепловых станций – оптимизация
процессов горения посредством
регулирования соотношения «газ-воздух».
Планируем продолжить исследовательскую
деятельность в этом направлении, а именно
рассмотреть вопрос установки стационарных
газоанализаторов для постоянного контроля за
составом продуктов сгорания топлива с целью
обеспечения более экономически
эффективной работы теплотехнического
оборудования.
!Спасибо за внимание!