Принципы построения информационно-измерительной системы для энергоэкологической оптимизации процесса горения в котлоагрегатах

• Автор: Окатьев, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 131 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
1. Анализ ИИС оптимизации процесса горения.
1.1 Обзор направлений энергоэкологической оптимизации и постановка задачи.
1.2 Классификация ИИС оптимизации процесса горения.
КЗ Основные результаты и выводы.
2. Анализ объекта измерения и выбор информативных параметров для ИИС оптимизации процесса горения.
2.1 Анализ объекта измерения.
2.2 Определение критерия энергоэкологической оптимизации процесса горения.
2.3 Требования к метрологическим характеристикам газоанализаторов.
2.4. Выбор информативных параметрЬв для ИИС оптимизации процесса горения.
2.5 Основные результаты и выводы.
3. Разработка и исследование газоанализаторов для ИИС оптимизации процесса горения.
3.1 Обзор промышленных газоанализаторов для измерения концентрации кислорода и оксида углерода в дымовых газах.
3 .2 Анализ методов измерения концентрации кислорода в дымовых газах.
3.3 Анализ методов измерения концентрации оксида углерода в дымовых газах.
3.4 Исследования метрологических характеристик датчиков газового анализа.
3.5 Исследование метрологических характеристик разработанных газоанализаторов оксида углерода и кислорода.

3.6 Выбор и обоснование места установки датчиков 83 газоанализаторов.
3.7 Основные результаты и выводы
4. Синтез ИИС оптимизации процесса горения
4.1. Требования к ИИС оптимизации процесса горения
4.2. Алгоритм работы системы оптимизации процесса горения на 89 основе газового анализа.
4.3 Архитектура ИИС контроля и оптимизации процесса горения
4.4 Пример реализации системы для котла ДКВР-20/13
4.5 Основные результаты и выводы
Заключение
Список литературы
Приложение
Газоанализатор кислорода в дымовых газах. О2-АДГ
Приложение
Газоанализатор оксида углерода в дымовых газах. СО-АДГ-1 Приложение
Материалы о внедрении.

ВВЕДЕНИЕ
В связи со значительным и непрерывным удорожанием топлива и ужесточением требований по защите окружающей среды от загрязнения, особенно актуальным становится вопрос об эффективном и качественном сжигании топлива в котельных агрегатах.
Мероприятия, направленные на повышение эффективности использования топлива и снижение выбросов вредных веществ в атмосферу, особенно актуальны для топливосжигающих установок средней и малой мощности, где из-за традиционно невысокого уровня эксплуатации сжигание топлива часто происходит недостаточно полно, а сами установки работают с относительно низким КПД и с повышенным уровнем выброса загрязняющих веществ.
Существует два основных подхода к повышению КПД котлов и печей и снижению уровня загрязнения атмосферного воздуха токсичными компонентами их отходящих газов. Первый способ сводится к конструктивному усовершенствованию оборудования, устройств и технологических узлов, второй - к различного рода режимным и технологическим мероприятиям. В настоящей работе рассматриваются методы и алгоритмы реализации второго направления, ориентированные на построение информационно-измерительной системы (далее ИИС) для оптимизации процесса горения посредством регулирования соотношения “топливо - воздух” Недостаток воздуха при горении вызывает образование оксида углерода и других токсичных продуктов неполного горения, многие из которых имеют повышенную канцерогенную активность, а чрезмерный избыток воздуха увеличивает потери теплоты с отходящими газами, при определенных условиях приводит к увеличению выхода оксидов азота. При этом в обоих случаях происходит перерасход топлива.
Для организации качественного и эффективного сжигания топлива необходимо точное управление соотношением “топливо - воздух”, которое, по

2.2 Определение критерия энергоэкологической оптимизации процесса горения.
Рассмотренные в первой главе системы оптимизации процесса сжигания топлива, основываются только на одном критерии оптимизации - критерии экономичности.
Объективным критерием экономичности, может служить среднегодовой КПД брутто котлоагрегата [65]. Он учитывает перерасход топлива, вызванный снижением или повышением надежности работы оборудования. Однако существуют определенные сложности аналитического расчета среднегодового КПД на стадии проектирования, связанные с различием технического состояния оборудования, разным уровнем обслуживания сложных технических устройств персоналом котельной. Это вынуждает использовать значение текущего КПД брутто как количественный критерий экономичности и надежность оборудования как качественный критерий.
Максимальное значение текущего КПД наблюдается при минимуме суммы тепловых потерь:
42 = 42 + 4з + 45 + 4т.о (2.1),
где Ц2 - потери теплоты с уходящими газами;
4з - потери теплоты от химической неполноты сгорания;
4т д - потери теплоты на тягу и дутье;
45 - потери теплоты в окружающую среду.
42=0.01 *(Тут-Тв)*г, (2.2)
где Туг, Тв - температура уходящих газов и окружающего воздуха;
Ъ - коэффициент учитывающий вид топлива.
4з=(3*СО+2.5*Н2+8.5*СН4)*11, (2.3)
Ь=С02тах/(С02-С0=СН4), (2.4)
где С02шах - максимальная для данного типа топлива концентрация диоксида углерода.