Регулирование разряжения в топке котла

Обновлено: 17.05.2024

Что создает тягу в кирпичном дымоходе?

Прежде чем рассматривать особенности конструкции топки, нужно понять, что такое разряжение в топке. Разряжение или тяга – это уменьшение давления продуктов сгорания, воздуха, благодаря которому обеспечивается приток среды по каналам сооружения в зону низкого давления. Принято различать два вида тяги: (См. также: Ремонт топки печи своими руками)

естественная – осуществляется под воздействием Архимедовой силы. В печь или котел воздух поступает непосредственно на горелку или колосник. В ходе горения образуются горячий воздух. Частично он охлаждается за счет притока нового воздуха, частично за счет соприкосновения со стенами топки. Горячий воздух будет подниматься вверх по трубе. Чем длиннее труба, тем более сильная тяга.

Чтобы контролировать процесс можно перекрывать отверстие, через которое поступает новый воздух. Очень часто в небольших домашних котлах и печах тяга естественная тяга настолько хороша, что даже требует уменьшения. Единственный недостаток в том, что чем выше температура окружающей среды, тем меньше разряжение. А также при плохой регулировке холодного воздуха будет так много внутри, что печь, не будет прогреваться;

(См. также: Брикеты для топки печей)

Дымосос требует достаточно много электроэнергии, шумит при работе. Для небольших печей и котлов лучше выбирать варианты с вентиляторами. Обычно вместе с принудительной тягой в любой системе будет присутствовать и естественная, но они не всегда сонаправленны.

Автоматическая система регулирования разряжения

1.1. Характеристика участка регулирования

Динамические свойства объекта регулирования характеризуются отсутствием запаздывания, малой инерционностью (постоянная времени порядка 5-10 сек), самовыравниванием. Особенностью являются колебания регулируемой величины около среднего значения с амплитудой 3-4 мм. вод. ст.(30-40 Па) с частотой несколько герц. Такие низкочастотные колебания обусловлены, в частности, пульсациями расходов топлива и воздуха, кроме того, процесс горения сам является источником высокочастотных колебаний(100-150 Гц), отдельные низкочастотные моды которых могут резонировать.

1.2. Способы регулирования

Регулирующее воздействие можно осуществлять путем изменения производительности дымососа:

изменением положения многоосных дроссельных заслонок (на Рис.1 кривая 1);
изменением положения направляющих аппаратов (на Рис.1 кривая 2);
скоростным регулированием (на Рис.1 кривая 3);

Из графиков видно, что при нагрузках отличных от 100%-ной наиболее экономичным является скоростной способ реализации регулирующего воздействия.

С точки зрения структуры контура регулирования наибольшее распространение получила одноконтурная схема с импульсным регулирующим блоком, который совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости реализует ПИ-закон в импульсном режиме.

Однако стоит отметить, что контуры регулирования соотношения топливо-воздух и разряжения физически связаны через объект регулирования, поэтому при работе котла в регулирующем режиме (т.е.при частом изменении нагрузки котла) изменение расхода воздуха для поддержания соотношения с топливом нарушает баланс материальных потоков и для предотвращения такой ситуации вводят упреждающий исчезающий сигнал от регулятора воздуха (реальное дифференцирования выходного сигнала регулятора воздуха).

1.3. Существующие технические средства регулирования разряжения

Как правило для котлов малой и средней мощности используются следующие средства автоматизации:

В случае необходимости осуществить динамическую связь между контурами соотношения топливо-воздух и разряжения используется комплект динамической связи КДС (МЗТА).

Как видим весь комплекс технических средств производится в России. Живучесть такого комплекса обусловлена не только консервативностью эксплуатационников, но и наличием мощного рынка так называемых «неликвидов», сроки существования которого предопределены.

Если ориентироваться на реальные цены новых средств автоматизации, то получим следующее:

ДТ-2-50- около 500 грн.;
РС29- около 1500 грн.
МЭО-250- около 4500 грн.

Таким образом замена приборов(а они рано или поздно выйдут из строя окончательно) в рамках старой схемы регулирования обойдется примерно в 7000 грн., при этом ни шагу не будет сделано в сторону получения каких либо экономических дивидендов.

Габариты топки для отличного горения

При самостоятельной выкладке печи нужно знать, как правильно устроить топку. Также эти знания могут потребоваться при выборе топки. Топливник – это прямоугольная камера, внутри которой сгорает топливо. Там всегда очень высокие температуры, а потому нужно использоваться специальные материалы. Стандартными размерами считаются габариты 25х38 см. Высота около 80 см. Чаще всего камера используется для сжигания дров, торфа, угля.

Конструкция такова, чтобы разряжение в топке котла было равномерным. Топка имеет обязательную часть – колосниковая решетка, а также поддувало. Решетка располагается немного ниже дверцы для закладки топлива. На ней будут лежать дрова, торф, горючие материалы. В ней проделаны отверстия, чтобы обеспечить приток воздуха. Поддувало – это отверстие в печи ниже топки, которое нужно для улучшения тяги. Нижняя часть топки под колосниковой решеткой – зольник, где будут собираться отходы. (См. также: Как увеличить тягу в дымоходе)

Есть три тонкости, определяющие размеры топки печи:

Создание максимальной температуры. Чем выше температуры в топке, тем более продуктивным будет горение. Температура очень сильно зависит от размера. Широкая топка плоха тем, что продукты горения в виде сажи будут быстро подниматься вверх и оседать на стенках трубы, ухудшая тягу, также она не успеет прогреться. КПД рассчитывают и для печей, и для котлов. Современные конструкции позволяют достигать 90% для дровяных топок. Чтобы воспроизвести такие условия, нужно ширину топки сделать примерно 25 см, а длину такой, какая необходима для полена. Обычно глубина колеблется в пределах от 50 до 63 см.
Использование огнеупорного кирпича для внутренней части топки. Из этого материала легко создать конструкцию любых габаритов, а также материал хорошо выдерживает большие температуры.
Высота топливника. Она должна быть такой, какой высоты возможно пламя. Обычно пламя от дров выше пламени угля. Если печь используется в качестве плиты, то высота топки не превышает 40 см, а для обогрева помещения лучше выбрать 70 см.

Что такое разрежение в топке котла

Разрежение в топке котла – это снижение в ней давления под влиянием разницы температур, вследствие чего в топочную камеру естественным путем осуществляется приток свежих воздушных масс, а продукты сгорания вытесняются через дымоход.

Схематическое изображение процесса разрежения в топке котла.

Простыми словами, плотность воздуха зависит от температуры: чем она выше, тем плотность воздуха меньше. Отсюда и термин «разрЕжение«, который часто путают с «разрЯжением«. Соответственно, к зоне низкой плотности (топке котла) осуществляется приток воздуха из зоны более высокой плотности (помещения), поскольку давление там выше. Нагретые воздушные массы и продукты сгорания стремятся вверх и дополнительно вытесняются свежими воздушными массами через дымоход. Иными словами явление называют естественной тягой котла.

Способы и единицы измерения

Единицы измерения разряжения в топке котла – Паскали (Па). Измеряется показатель приборами, принцип работы которых основан на чувствительности жидкостного или пружинного датчика давления: манометром или вакуумметром. Также применяются анемометры, измеряющие непосредственно силу естественной тяги.

Для бытового водогрейного котла с традиционным вертикальным дымоходом нормой считаются показатели 10-20 Па.

Измерение разряжения

В котельных аварийные ситуации крайне нежелательны, так как от них многое зависит, могут быть жертвы среди обслуживающего персонала. Но даже в небольшом доме печь или котел должны работать исправно. Множество датчиков постоянно отслеживают работу устройства. Существует датчик разряжения в топке. Есть несколько разных конструкций датчика, главное, чтобы он исправно работал.

Датчик может измерять разрешение, или реагировать на превышение определенного значения. На предприятиях от датчика сигнал передается на устройство оповещения: световое, звуковое, электромагнитное. И сотрудники или автоматика принимают меры для стабилизации ситуации. Например, может быть уменьшен приток воздуха или топлива. Принимаемые меры зависят от конструкции конкретного котла или топки.

Введение

Призывы правительства к бережному отношению к энергоресурсам и внедрению энергосберегающих технологий выглядят по меньшей мере странными для страны, ставшей на рельсы рыночной экономики. Рыночная экономика, основанная на жесткой конкуренции, предполагает такой подход «по умолчанию». Однако братья славяне, упорно придерживаясь принципа «пока гром не грянет:», ждут своего часа. Наконец, он настал («не было бы счастья :»). Сразу появились призывы к срочным действиям, уже организовываются летние семинары в Ялте и т.д. Однако, некоторые решения лежат на поверхности. Как говорил мой давний знакомый — изобретатель: «Когда я хожу по территории завода (цеха…), то мне кажется, что я хожу по ассигнациям». Быстрого результата в сфере теплоэнергетики можно достичь, уделив должное внимание контуру регулирования разряжения в топке котельного агрегата.

Еще в технической литературе 30-летней давности в качестве одного из возможных способов регулирования разряжения в топке котла предлагалось скоростное регулирование либо изменением числа оборотов дымососа с помощью гидравлических муфт, либо посредством изменения частоты вращения электропривода. Показано, что такой способ наиболее экономичен.

Появление на рынке частотных преобразователей-инверторов создали условия для реализации давней технической идеи в жизнь.

Первая топка печи и проверка тяги

После того как была сложена печь, нужно сделать две вещи: дать ей просохнуть и определить качество тяги. Для просушки печи должна пройти неделя. На этот период оставляют открытыми все дверцы, поддувало печи. Можно жечь бумагу и щепки в небольшом количестве. Если не дать ей качественно высохнуть, возможно, растрескивание материала в дальнейшем.

Чтобы узнать, сколько тепла даст печь, проводят проверку тяги. Она зависит от:

гладкости внутренних стенок, включая стенки топки и дымохода;
высоты трубы – не менее 5-ти метров. Обычно пользуются рекомендацией, что чем она выше, тем лучше.

Пробные топки проводят не спеша. Сначала всегда жгут бумагу и щепки, а после уже поджигают дрова. Может возникнуть задымление помещения. Это свидетельствует о не очень хорошей тяге. Иногда проблему решает сжигание в дымоходе бумаги или щепок. Багровое пламя свидетельствует о неполном сгорании топлива. Будет образовываться много копоти, оседающей в дымоходе и сужающей отверстие.

Если же огонь соломенно-желтого цвета и дым бесцветных, то печь сложена правильно. Проверить тягу можно с помощью специального устройства. Если его нет в наличии, то можно использовать обычную бумагу. Лист или полоску бумаги аккуратно подносят к открытой дверце топке. Если она потоком воздуха отклониться к топке, будет затягиваться внутрь, то проблем нет. Хорошо сложенную печь могут украсить часы каминные. Она будет не только нагревать помещение, но и быть эстетически привлекательной.

Причины падения разрежения в топке котла и способы решения проблемы

Критическим считается падение ниже минимального порога 9-10 Па, при нем могут наблюдаться проблемы с горением, попадание в помещение недожженного топлива, продуктов его сгорания. Если исключить ошибки в конструкции топочной камеры и самого котла, причины падения разрежения в топке котла обычно просты и легко исправимы:

Засорение дымохода. Перекрывать отвод продуктов сгорания, усиливать трение и сужать диаметр дымохода могут как крупные объекты попавшие в дымоход с улицы, так и естественное сажеобразование, присущее не только твердотопливным, но и любым другим (газовым, жидкотопливным, комбинированным) котлам. Для устранения проблемы нужно хорошо очистить дымоход от сажи и золы с помощью металлического ерша на длинной проволоке, любых подходящих скребков, окружностей, практически соответствующих диаметру дымохода и других подходящих инструментов. Даже при нормальном техническом состоянии отопительного оборудования и благоприятных условиях эксплуатации, рекомендуется проводить ежегодную очистку дымохода перед началом отопительного сезона.
Проблемы с теплоизоляцией. Недостаточная теплоизоляция дымохода или ее отсутствие приводят к сильному снижению разницы в температурах атмосферы и отходящих газов, что, соответственно, снижает и разницу в плотности воздуха (разрежении).
Ошибки в проектировании дымохода. Чаще всего допускаются ошибки в определении высоты дымохода (общей и его уличной части). Для обеспечения нормальной тяги общая высота дымохода должна быть не менее 5 метров. Нормы по отношению к конку крыши дома указаны на фото ниже.

Оптимальная высота дымохода согласно СНиП 41-01-2003.

Также важно понимать, что разрежение может быть нестабильным и недостаточным, если разница температур в топочной камере и атмосфере не столь существенна, например, в относительно теплые времена вне отопительного сезона при работе котлоагрегата в минимальном температурном режиме.

От группы МЕТА

Целых четыре варианта топок для каминов выпускает компания МЕТА:

ARDENFIRE – чугунные топки МЕТА, изготавливаемые во Франции. У данной модели имеются термоустойчивые стекла для наблюдения за процессом. Они обладают хорошей теплоотдачей, долговечны. Все разъемы дополнительно уплотняются специальным шнуром.
EUROKAMIN – все модели собираются из деталей, изготовленных в Европе. Они также оснащаются специальными стеклами. Печь отличает хорошая теплоотдача, устойчивость к высоким температурам.
METAFIRE – топки, разработанные для каминов. Основа изготавливается из стали, камера дополнительно выкладывается огнеупорными плитами. Топки в этих моделях можно регулировать по высоте, также встроены стекла. Цена и качество у этих моделей хорошо сбалансированы.
Каминетти – это одна из новинок. Чугунная топка изнутри облицована высококачественной сталью. Имеет термоустойчивые стекла. Характеризуется быстрым нагревом помещения, обладает небольшими габаритами, эстетически красивы.

От компании Keddy

Шведские инженеры славятся свое способностью работать с чугуном. Топки Кедди отличает качество используемого чугуна в первую очередь. Технологии его производства и обработки засекречены. Уже очень давно они освоили тонкости работы с этим материалом. По этой причине каждое их изделие отличает:

Что такое разрежение в топочной камере котла и как его нормализовать

Разрежение в топочной камере является основным и наиболее важным явлением, на котором строится функционирование котлов с естественной тягой через дымоход. При недостаточном разрежении горение сильно затрудняется или прекращается вовсе, в помещение попадают токсичные продукты сгорания. При чрезмерном – происходит перерасход топлива.

Читайте в статье

Что такое разрежение в топке котла

Схематическое изображение процесса разрежения в топке котла.

Способы и единицы измерения

Для бытового водогрейного котла с традиционным вертикальным дымоходом нормой считаются показатели 10-20 Па.

Причины падения разрежения в топке котла и способы решения проблемы

Засорение дымохода. Перекрывать отвод продуктов сгорания, усиливать трение и сужать диаметр дымохода могут как крупные объекты попавшие в дымоход с улицы, так и естественное сажеобразование, присущее не только твердотопливным, но и любым другим (газовым, жидкотопливным, комбинированным) котлам. Для устранения проблемы нужно хорошо очистить дымоход от сажи и золы с помощью металлического ерша на длинной проволоке, любых подходящих скребков, окружностей, практически соответствующих диаметру дымохода и других подходящих инструментов. Даже при нормальном техническом состоянии отопительного оборудования и благоприятных условиях эксплуатации, рекомендуется проводить ежегодную очистку дымохода перед началом отопительного сезона.
Проблемы с теплоизоляцией. Недостаточная теплоизоляция дымохода или ее отсутствие приводят к сильному снижению разницы в температурах атмосферы и отходящих газов, что, соответственно, снижает и разницу в плотности воздуха (разрежении).
Ошибки в проектировании дымохода. Чаще всего допускаются ошибки в определении высоты дымохода (общей и его уличной части). Для обеспечения нормальной тяги общая высота дымохода должна быть не менее 5 метров. Нормы по отношению к конку крыши дома указаны на фото ниже. Оптимальная высота дымохода согласно СНиП 41-01-2003.
Повреждение дефлектора. Дефлектор на оголовье дымохода способствует более оптимальному направлению потоков ветра и отходящих газов, соответственно, при нарушении его конструкции свойства теряются.

Также важно понимать, что разрежение может быть нестабильным и недостаточным, если разница температур в топочной камере и атмосфере не столь существенна, например, в относительно теплые времена вне отопительного сезона при работе котлоагрегата в минимальном температурном режиме.

Регулирование с помощью датчика

В бытовых целях постоянный контроль тяги не оправдан в виду дороговизны контрольно-измерительных устройств. В современных отопительных котлах для контроля показателя применяются представляющие собой несколько иное устройство датчики тяги . Однако в промышленных масштабах устанавливаются специальные датчики разрежения: АДР-0,125.4.1 или АДР-0,25.4.1; Метран-100-ДИВ-1310. Стоимость датчиков начинается от 5 тыс. руб.

Регулирование разряжения в топке котла

В статье рассматривается вопрос построения системы автоматического регулирования разряжения в топке котла на базе современных микропроцессорных средств автоматизации с использованием в контуре регулирования частотного преобразователя-инвертора. Предлагается способ поэтапного перехода от существующей системы к предлагаемой.

Реализация данной системы позволит значительно снизить потребление электроэнергии на привод дымососа котельного агрегата, работающего большую часть времени в регулирующем режиме.

Данное решение предлагается для внедрения на котельных агрегатах малой и средней мощности.

Введение

Призывы правительства к бережному отношению к энергоресурсам и внедрению энергосберегающих технологий выглядят по меньшей мере странными для страны, ставшей на рельсы рыночной экономики. Рыночная экономика, основанная на жесткой конкуренции, предполагает такой подход "по умолчанию". Однако братья славяне, упорно придерживаясь принципа "пока гром не грянет:", ждут своего часа. Наконец, он настал ("не было бы счастья :"). Сразу появились призывы к срочным действиям, уже организовываются летние семинары в Ялте и т.д. Однако, некоторые решения лежат на поверхности. Как говорил мой давний знакомый - изобретатель: "Когда я хожу по территории завода (цеха. ), то мне кажется, что я хожу по ассигнациям". Быстрого результата в сфере теплоэнергетики можно достичь, уделив должное внимание контуру регулирования разряжения в топке котельного агрегата.

1. Автоматическая система регулирования разряжения

1.1. Характеристика участка регулирования

1.2. Способы регулирования

Регулирующее воздействие можно осуществлять путем изменения производительности дымососа:

изменением положения многоосных дроссельных заслонок (на Рис.1 кривая 1);
изменением положения направляющих аппаратов (на Рис.1 кривая 2);
скоростным регулированием (на Рис.1 кривая 3);

1.3. Существующие технические средства регулирования разряжения

Как правило для котлов малой и средней мощности используются следующие средства автоматизации:

датчик -дифференциальный тягомер ДТ-2-50(-100,-200,-300) производства "Московский завод тепловой автоматики",Россия(МЗТА);
регулирующий блок РПИБ(снят с производства МЗТА),Р25.1.2(снят с производства МЗТА),РС29.1.12(МЗТА) и другие его модели с диф. трансформаторным входом (выпускаются) или украинский аналог УКР01.1.12;
исполнительный механизм МЭО-250/25-0.25-Р-87 с трехфазным двигателем(могут быть и другие модели в зависимости от производительности дымососа)-производитель Чебоксарский завод исполнительных механизмов, Россия (ЗЭиМ).

Как видим весь комплекс технических средств производится в России. Живучесть такого комплекса обусловлена не только консервативностью эксплуатационников, но и наличием мощного рынка так называемых "неликвидов", сроки существования которого предопределены.

Если ориентироваться на реальные цены новых средств автоматизации, то получим следующее:

ДТ-2-50- около 500 грн.;
РС29- около 1500 грн.
МЭО-250- около 4500 грн.

1.4. Предлагаемые технические средства регулирования разряжения

Модернизированный контур регулирования разряжения представлен на Рис.2

Для быстрой модернизации существующей схемы можно использовать датчик ДТ-2-,который уже использовался в контуре. Для преобразования сигнала с ДТ-2 в унифицированный токовый используется блок преобразования взаимной индуктивности БПВИ-1-Л с встроенным узлом линеаризации сигнала (производства "Микрол"). Первичная обмотка ДТ-2 запитывается с БПВИ-1Л.

Токовый сигнал с БПВИ-1Л подается на аналоговый вход микропроцессорного ПИД-регулятора МИК-21-05("Микрол").Аналоговый выход МИК-21 соединен с аналоговым входом частотного преобразователя -инвертора, например SJ300 "Hitachi". Трехфазный выход инвертора соединен с клеммами питания трехфазного асинхронного двигателя дымососа(на схеме не представлены дополнительные устройства инвертора, такие, как сетевой фильтр и др. необходимость в которых зависит от мощности электропривода ). При наличии рассогласования на входе МИК-21 между текущим и заданным разряжением регулятор по ПИД-закону изменяет частоту и напряжение питания электропривода до устранения рассогласования. Тип характеристики частота/ напряжение задается при настройки инвертора(для дымососа "скалярная квадратичная").

Наличие программируемых дискретных входов-выходов у МИК-21 и инвертора позволяет конфигурировать различные варианты режимов "Ручной/Автомат". Например, ручное управление "по месту" может осуществляться потенциометром инвертора, смена состояния дискретного входа инвертора передает управление приводом регулятору МИК-21 в режим "Ручной" или "Автомат". На второй вход МИК-21 можно подать сигнал с аналогового выхода инвертора (либо ток нагрузки , либо текущая частота питания нагрузки).

Для поэтапного перехода от старой к новой схеме регулирования разряжения можно творчески использовать конструктивные особенности МИК-21 - наличие в структуре как импульсного, так и аналогового ПИД-регуляторов. Если дискретные выходы МИК-21 Д1("Больше") и Д2 ("Меньше") подключить ко входам пускателя ПБР-3А (ПБР-2М для однофазных МЭО) используя внутренний источник питания 24 В ПБР, то в любой момент можно перейти к старой схеме регулирования на базе МИК-21. Для этого достаточно переконфигурировать структуру ПИД-регулятора МИК-21 кнопками с панели управления (и изменить настройки ). Таким образом, в переходной период регулятор МИК-21 будет одновременно подключен к обоим контурам регулирования.

Выбор в качестве регулятора МИК-21 обусловлен следующими взаимосвязанными причина-ми;

современное средство автоматизации с коммуникационными функциями(ОРС-сервер, Modbus RTU протокол) для связи с верхним уровнем АСУТП;
наличие 16-разрядного АЦП и 12-разрядного ЦАП позволяет при реализации аналогового ПИД-закона максимально приблизиться к теоретическому ПИД-закону регулирования (совместно с инвертором в качестве исполнительного устройства);
"коммуникабельность" регулятора по отношению к оператору технологического процесса. Не секрет ,что в малой и средней теплоэнергетике есть проблемы с квалификацией обслуживающего персонала. В этом смысле регуляторы "Микрол" максимально схожи с со старыми моделями регуляторов по функциям управления предназначенным для оператора(режим "Ручной/Автомат",установка "Задание",ручное управление исполнительным механизмом и т.д.);
возможность настройки фильтра входного сигнала с панели регулятора , например, для устранения влияния низкочастотных пульсаций разряжения в топке котла, упомянутых выше;
стоимость МИК-21 практически равна стоимости нового РС29.1.12М;

По поводу использования частотного преобразователя можно повторить фразу взятую из Интернет : "если есть веские основания, то не используют частотный преобразователь, если оснований нет, то используют частотный преобразователь "по умолчанию".Для управления дымососом достаточно скалярной характеристики напряжение/частота. При выборе инвертора на этот факт следует обратить внимание, так разница в цене для векторного и скалярного типов около 30% и не все фирмы ,представленные на рынке Украины поставляют инверторы, например, на 30 Квт только с скалярным типом характеристики ("Hitachi"-поставляет). Инверторы "Hitachi" занимают лидирующие позиции на рынке Украины по соотношению цена/качество.

Еще более совершенная система регулирования котлоагрегатом может быть реализована с помощью контроллера МИК-51 "Микрол".Выше упоминалась связь контуров регулирования соотношения и разряжения. Конфигурируя схему соотношения топливо-воздух и схему регулирования разряжения в одном устройстве можно организовать динамическую связь между изменением расхода воздуха и контуром разряжения путем соединения выхода регулятора расхода воздуха с входом регулятора разряжения через звено реального дифференцирования. Один из вариантов такой системы, реализованной в редакторе FBD-программ АЛЬФА (используется для конфигурации МИК-51 с ПК) представлен на Рис.3 (часть схемы соотношения не показана).

МИК-21-05 -1440 грн. плюс стоимость клеммно-блочного соединителя КБЗ-25-11-- 120 грн. без реле ,КБЗ-28Р-11 --360 грн.с реле(можно своими силами коммутировать МИК-21 с внешними устройствами не используя КБЗ);
блок БПВИ-1Л - 552 грн;
инвертор на 30кВт,например, L300P "Hitachi" - около 12000 грн.(малые котлы);
инвертор на 110 кВт(котел ДКВР-20-13-250,дымосос Д-13,5),L300P-около 45000 грн.

Поскольку стоимость МИК-21 равна стоимости нового РС29, а сумма стоимости ДТ-2-50 и БПЛ-1Л меньше стоимости нового преобразователя "Сапфир"(тем более "Метран"),то основные затраты связаны с приобретением инвертора. Многочисленные публикации в Интернет о внедрении инверторов показывают, что срок окупаемости составляет примерно 1 год. Наибольший экономический эффект можно получить на котлах, работающих в режимах с переменной нагрузкой.

Заключение

Использование микропроцессорных регуляторов "Микрол" и частотных преобразователей в контурах регулирования является современным подходом к проблемам автоматизации и позволяет получить значительный экономический эффект за счет:

Регулирование разряжения в топке котла

Топки котлов должны работать под небольшим разрежением, равным 20-40 Па в верхней части топочной камеры. Этим достигаются отсутствие выбивания топочных газов в помещение котельной через неплотности в обмуровке и минимальные присосы. Поддержание разрежения в топке в заданных пределах возлагается на регулятор разрежения. Регулятор разрежения РР получает контрольное воздействие по разрежению в верхней части топки Sт и воздействует на органы, регулирующие отвод продуктов сгорания. Схема регулирования показана сплошными линиями.

При изменениях нагрузки котла изменяются расходы воздуха и топлива, соответственно изменяется и количество образующихся продуктов сгорания. Для улучшения работы регулятора разрежения на него от регулятора воздуха РЗ через устройство динамической связи ДС вводят дополнительное воздействие, возникающее лишь в момент включения регулятора воздуха.

Дополнительное воздействие от РВ на РР показано пунктиром. Если изменится нагрузка котла, то одновременно с изменением подачи воздуха подается дополнительное воздействие от регулятора воздуха через устройство динамической связи на регулятор разрешения, приводящее к соответствующему изменению отвода продуктов сгорания и уменьшению отклонений разрешения в топке в переходных режимах. Регулятор разрежения воздействует на органы, изменяющие количество отводимых продуктов сгорания, дроссельные заслонки (самый дешевый метод), направляющие аппараты, или на устройства, изменяющие частоту вращения дымососа (например, на гидромуфту).

Рис. Схемы регулирования: а) разряжения в топке; б) подачи первичного воздуха в шахтную мельницу.

Для котлов с шахтными мельницами, когда приготовленная в мельницах пыль непосредственно вдувается в топку, регулятор тепловой нагрузки воздействует на подачу топлива в мельнице. Если нагрузка котла, например, возрастает и давление пара начинает падать, то регулятор тепловой нагрузки увеличивает подачу топлива в мельницу.

Однако если количество воздуха, вентилирующего мельницу, не изменяется, то вынос пыли из неё в топку и нагрузка котла увеличиваются медленно, так как требуется определённое время для размола дополнительно поступившего топлива. Это вызывает большие колебания давления пара и затрудняет автоматизацию процесса горения.

Если одновременно с увеличением подачи топлива увеличить расход первичного воздуха, вентилирующего мельницу, то вынос пыли из мельницы увеличится быстрее и будет более точно соответствовать расходу топлива, поступавшего в мельницу. Это улучшает динамические свойства мельницы и учитывается при построении системы регулирования.

Регулятор тепловой нагрузки РТН котла воздействует на подачу топлива в шахтные мельницы и одновременно подает импульсы на регуляторы первичного воздуха РПВ. Последний получает обратное воздействие по регулируемому им расходу первичного воздуха. Таким образом, регулятор первичного воздуха поддерживает соотношение расхода топлива и воздуха, подаваемых в мельницу. С ростом расхода топлива увеличивается скорость воздуха, вентилирующего мельницу, и тонина помола ухудшается.

Энергосбережение в котельных. Основные энергосберегающие мероприятия для промышленных котельных установок в целях уменьшения потерь теплоты с уходящими газами. Преимущества перевода паровых котлов в водогрейный режим. Определение КПЛ парового и водогрейного котлов.

Среди факторов, увеличивающих расход топлива в котельных, можно выделить:

- физический и моральный износ котельных установок; отсутствие или плохую работу системы автоматики;

- несовершенство газогорелочных устройств; несвоевременную наладку теплового режима котла;

- образование отложений на поверхностях нагрева;

- неоптимальную тепловую схему;

В зависимости от типа котельной установки расход условного топлива на 1 Гкал отпущенной тепловой энергии составляет 0,159-0,180 т у.т., что соответствует КПД котла (брутто), равному 80-87 %. При работе котельных установок средней и малой мощности на газе КПД (брутто) может быть увеличен до 85-92 %.

Основные направления энергосбережения в котлах становятся очевидными при рассмотрении их тепловых балансов.

Анализ тепловых балансов существующих паровых и водогрейных котлов показывает, что наибольшие потери теплоты (10-25 %) происходят с уходящими дымовыми газами:

Снижению потерь с уходящими газами способствуют:

- поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха в топке котла ат (рис. 6.10) и снижение присосов воздуха по его тракту.

- поддержание чистоты наружных и внутренних поверхностей нагрева, что позволяет увеличить коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воде;

- увеличение площадей хвостовых поверхностей нагрева;

- поддержание в барабане парового котла номинального давления, обеспе-чивающего расчетную степень охлаждения газов в хвостовых поверхностях нагрева;

- поддержание расчетной температуры питательной воды, определяющей температуру уходящих после экономайзера дымовых газов;

- перевод котлов с твердого или жидкого топлива на природный газ и др.

Очевидно, что изменение температуры уходящих газов на 20 °С в рассматриваемых условиях приводит к изменению КПД котла на 1 % (рис. 6.11).

Особенности глубокой утилизации теплоты дымовых газов (с конденсацией содержащихся в них водяных паров) рассмотрены ниже (см. гл. 8), Ниже также представлены некоторые из энергосберегающих мероприятий, приводящих к снижению затрат энергии в источниках теплоты, связанные со схемными изменениями и режимами эксплуатации.

В ряде случаев является целесообразным перевод паровых котлов в водогрейный режим , что позволяет существенно повысить фактические КПД паровых котлов типов ДКВр, ДЕ и др.

Работа паровых котлов на низких (около 0,1-0,3 МПа) давлениях отрицательно сказывается на устойчивости циркуляции, из-за снижения температуры насыщения и увеличения доли парообразования в экранных трубах наблюдается интенсивное образование накипи и увеличивается вероятность пережога труб. Кроме того, если в котельной установке используется чугунный водяной экономайзер, то при работе котла на давлении 0,1-0,3 МПа из-за низкой температуры насыщения его необходимо отключать, так как в нем может наблюдаться недопустимое парообразование. Эти и другие особенности приводят к тому, что КПД этих паровых котлов не превышает 82 %, а в некоторых случаях, когда трубы сильно загрязнены, КПД котла уменьшается до 70-75 %.

Переведенные на водогрейный режим паровые котлы в эксплуатации не уступают специализированным водогрейным котлам, а по ряду показателей и возможностям превосходят их, например в отношении:

- доступности для внутреннего осмотра, контроля, ремонта, улавливания шлама и очистки, благодаря наличию барабанов;

- возможности более гибкого регулирования теплопроизводительности в допустимых пределах (качественного по температуре сетевой воды и количественного по ее расходу);

- повышения КПД при переводе на водогрейный режим на 1,5-12,0 %.

Перевод на водогрейный режим требует внесения изменений в конструкцию котла.

Перевод котлов с твердого или жидкого топлива на природный газ приводит к снижению избытка воздуха в топке и уменьшению наружного загрязнения теплопередающих поверхностей. Снижаются затраты энергии на подготовку топлива. При переводе на газ котлов, работающих на мазуте, отпадает необходимость в затратах теплоты на распыление последнего с помощью паровых форсунок. При замене твердого топлива на газ удается избежать потерь с механическим недожогом и с теплотой шлаков.

Данное мероприятие применяется, если это целесообразно по экономическим и экологическим показателям.

При эксплуатации энергосбережению способствует рациональное распределение нагрузки между несколькими одновременно работающими котлами.

В состав котельной установки, как правило, входят несколько котлов, которые могут различаться по своим характеристикам, сроку службы и физическому состоянию.

С падением нагрузки ниже номинальной уменьшается температура уходящих газов, а значит, снижаются потери теплоты с уходящими газами. При малых нагрузках уменьшаются скорости истечения газа и воздуха, ухудшается их смешение и могут возникнуть потери с химической неполнотой сгорания. Абсолютные потери теплоты через обмуровку остаются практически неизменными, а относительные (отнесенные на единицу расхода топлива), естественно, возрастают. Это приводит к тому, что существуют режимы, которым соответствует максимальное значение КПД.

Поскольку зависимости КПД котлов, расходов условного топлива от производительности индивидуальны для различных типов, конструкций котлов, сроков их эксплуатации, то рациональным распределением нагрузки между двумя и более котлами можно влиять на суммарные энергозатраты котельной.

Для водогрейной котельной в качестве нагрузки принимают часовую теплопроизводительность Q, а для паровой — часовую выработку пара D.

Способы и схемы регулирования разряжения в топке

Наличие небольшого (20-30 Па) постоянного разряжения S_т в верхней части топки необходимо по условиям нормального топочного режима. Оно препятствует выбиванию газов из топки, способствует устойчивости факела и является косвенным показателем материального баланса между нагнетаемым в топку воздухом и уходящими газами.

Регулирование разряжения обычно осуществляется посредством изменения количества уходящих газов, отсасываемых дымососами. Регулирование производительность дымососов осуществляется следующими способами:

· дросселирование потока на всосе машины с помощью многоосных поворотных заслонок или шиберов – дроссельное регулирование;

· дросселированием и одновременным изменением направления потока с помощью направляющих аппаратов – смешанное регулирование;

· изменением частоты вращения машины с помощью гидравлических муфт или посредством изменения частоты вращения электропривода – скоростное регулирование.

Наиболее надежны и просты по конструкции поворотные заслонки. С точки зрения затрат электроэнергии на привод при одинаковой производительности наиболее экономичным является скоростное регулирование, наименее экономичным – дроссельное.

Наибольшее распространение получила схема регулирования разряжения с одноимпульсным ПИ – регулятором, реализующая принцип управления по отклонению (рис. 38).

Регулятор разряжения (РР) получает сигнал от задатчика (ЗРУ) о требуемом значении регулируемой величины, сравнивает его с сигналом по разряжению и в случае их несоответствия воздействует на дымосос (ДС). При работе котла в регулирующем режиме могут происходить частые изменения тепловой нагрузки и, следовательно, изменения расхода воздуха.

Работа регулятора воздуха (РВ) приводит к временному нарушению материального баланса между поступающим воздухом и уходящими газами. Для предупреждения этого нарушения и увеличения быстродействия регулятора разряжения вводят на его вход дополнительное исчезающее воздействие от регулятора воздуха. Причем сигнал от регулятора воздуха поступает на вход регулятора разряжения лишь в моменты перемещения исполнительного механизма регулятора воздуха.

В соответствии с выше сказанным расчетная схема регулирования разряжения будет выглядеть следующим образом (рис. 39).

Регулирование разрежения в топке

Небольшое (до 20 – 30 кПа) постоянное разрежение Sт в верхней части топки котла обуславливает нормальный режим работы котла. В нижней части – разряжение велико из-за присосов воздуха.

- препятствует выбиванию газов из топки;

- способствует устойчивости факела;

- является косвенным показателем материального баланса между нагнетаемым в топку воздухом и уходящими газами.

Объект регулирования по разрежению представляет собой топочную камеру с включенными последовательно с ней газоходами от поворотной камеры до всасывающих патрубков дымососов.

К внешним возмущающим воздействиям относится изменение расходавоздуха в зависимости от тепловой нагрузки агрегата.

К внутренним относятся нарушения газовоздушного режима, связанные с работой систем пылеприготовления, операциями по удалению шлака и т.п.

«+» Участок по разрежению не имеет запаздывания, обладает малой инерционностью и значительным самовыравниванием.

«–» Отрицательным свойством участка являются колебания регулируемой величины около среднего значения с амплитудой до 30–50 Па и частотой до нескольких герц.

Регулирование разрежения обычно осуществляется посредством изменения количества уходящих газов, отсасываемых дымососами.

Разрежение ниже заданного значения приводит к выбиванию д.г. в котельные помещения. Повышение разряжения приводит к увеличению присосов холодного воздуха, т.е. к снижению экономичности работы КА.

Наибольшее распространение получила схема регулирования разряжения с одноимпульсным ПИ-регулятором, реализующая принцип регулирования по отклонению.

2-регулирующее уст-во регулятораразрежения;

3 – регулирующее уст-во регулятора воздуха;

4 – устройство динамическойсвязи.

При срабатывании РУВ(3), сразу же срабатывает РУ(2), не дожидаясь, когда начнет изменяться разрежение. Реализуется фундаментальный принцип компенсации разрежения.

КА обладает благоприятными свойствами как объект регулирования, обладая маленькой инерционностью.

Читайте также: