Энергосберегающая система Факел 3

НАЗНАЧЕНИЕ
 Проектно-компонуемая встраиваемая система «Факел-3» предназначена для непрерывного контроля концентрации остаточного кислорода, температуры отходящих дымовых газов и дутьевого воздуха, расчета КПД горения и автоматического корректирования соотношения «топливо-воздух» с целью экономии топлива и снижения выбросов вредных веществ в атмосферу. Целесообразно использование её в автоматике блочных горелок с жесткой связью заслонок топлива и воздуха для оптимального регулирования процессов сжигания топлива в котлоагрегатах и промышленных печах малой и средней мощности, работающих на различных видах топлива: газообразном, жидком или твердом.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
 Теплоэнергетика, металлургия, нефтехимия, производство строительных материалов, коммунально-бытовой сектор и другие отрасли, где используются топливосжигающие установки с блочными горелочными устройствами.

ЭФФЕКТИВШСТЬ
 Экономический эффект от применения системы автоматического управления «Факел-3» с оптимизацией сжигания топлива обусловлен экономией 5-8% топлива, снижения на 20-35% потребления электроэнергии и снижение на 30-40 % выбросов в атмосферу оксидов азота за счет уменьшения избытков воздуха при горении. Срок окупаемости прибора по этому показателю 6-12 месяцев.

ОПИСАНИЕ:
  Эффективное и качественное сжигание топлива в котельных агрегатах и промышленных печах достигается при точно сбалансированном соотношении «топливо-воздух». Недостаток воздуха при горении способствует образованию токсичных продуктов неполного сгорания, что вызывает перерасход топлива. Избыток воздуха также приводит к перерасходу топлива на нагрев лишнего воздуха в составе отходящих газов. В обоих случаях сжигание топлива сопровождается повышенным выбросом в атмосферу токсичных оксидов углерода и азота.
Устранить эти негативные последствия можно путем внедрения надежных и быстродействующих систем контроля продуктов сгорания топлива и корректирующих регуляторов, воздействующих на штатную автоматику горелочных устройств.
На (Рис. 1) показан пример зависимости содержания основных компонентов продуктов сгорания (О₂, СО₂, СО, NO_X и КПД топливосжигающего агрегата (котла) от коэффициента избытка воздуха (а). Из графиков следует, что уменьшение избытка воздуха, помимо снижения потерь теплоты с отходящими газами, является эффективным методом подавления образования оксидов азота.
Появление химического недожога (оксида углерода) определяет границу допустимого воздействия на уменьшение подачи воздуха на горение. Эта граница является гибкой и зависит, помимо характеристик горелочных устройств, от нагрузки котла, состава топлива (теплоты его сгорания), климатических условий, температуры топлива и воздуха, технического состояния оборудования и многих других факторов.
Положительный результат может быть достигнут, без реконструкции горелочных и топочных устройств, за счет установки дополнительных приборов (комплект показан на заглавном рисунке), обеспечивающих регулирование соотношение «топливо-воздух».

Область экономически выгодного режима сжигания топлива, обеспечиваемого автоматически при работе системы «Факел-3», выделена на (Рис. 1) штриховкой. На(Рис. 2) показаны кривые зависимости оптимального избытка воздуха от нагрузки котла для различных условий: при отсутствии контроля состава дымовых газов - эксплуатационный (фактический) режим; при наличии контроля и ручной коррекции работы - режимная карта (теоретический режим); с контролем и автоматической коррекцией анализатором КАКГ - зона оптимальной работы (с автокоррекцией).Графики показывают, что избыточное содержание кислорода в дымовых газах и, соответственно, потери теплоты с отходящими газами при автоматической коррекции соотношения «топливо-воздух» могут быть снижены на 5...15%, а выбросы окислов азота - на 30...50%.

Пример функциональной схемы системы «Факел-3», с подключенным к ней штатным технологическим оборудованием, приведен на (Рис. 3) и наглядно показывает принцип ее работы.

Данная система имеет один контур регулирования мощности, содержащий регулятор РМ, датчик выходного технологического параметра (Рп или Тв) и исполнительный механизм ИМ, воздействующий механически сразу на обе заслонки топлива и воздуха. Эту систему регулирования называют - «механически-связанной». Между заслонками имеется функциональный преобразователь ФП (лекальное устройство), согласующий регулировочные характеристики заслонок и обеспечивающий необходимый избыток воздуха для сжигания топлива.

Лекальное устройство настраивается при наладке на определенное топливо, путем изменения конфигурации профиля, и обычно (через три года) перестраивается при наладке. Поддержание избытка воздуха этим способом отличается простотой и надежностью, но не является точным, так как подвержено негативному влиянию изменяющихся параметров топлива (калорийности, температуры, давления и др.) и воздуха. Все это, в конечном счете, приводит к не экономичному сжиганию топлива и выбросам токсичных газов. Этого недостатка лишена система регулирования «Факел-3» экономичности горения с дополнительной коррекцией по О₂, в которой используется корректор-анализатор КАКГ. Выходной корректирующий сигнал КАКГ воздействует через преобразователь частоты (ЧРП), электродвигатель на скорость вентилятора, подбирая такую его производительность, чтобы достигнуть нужных значений остаточного О₂ в дымовых газах, соответствующих данной нагрузке агрегата, и обеспечить требуемую экономичность горения. Зависимость «кислород - нагрузка» заносится в память КАКГ после наладочных испытаний агрегата. В качестве фактора нагрузки, характеризующего загрузку агрегата, можно использовать значения какого-либо расхода: пара, тепла, топлива. Анализатор КАКГ, в данной конфигурации, может быть использован для других блочных горелок со ступенчатым (позиционным) регулированием («большое - малое» горение). Корректор-анализатор качества сжигания топлива КАКГ устанавливается в газоходе за котлом (Рис.4).

 С выходов КАКГ сигналы о содержании кислорода и расчетном КПД поступают на индикаторы для отображения и регистрации, а корректирующий сигнал на преобразователь частоты, управляющий скоростью вращения двигателя вентилятора. Для расчета корректирующего сигнала и КПД на входы КАКГ дополнительно поступают сигналы: от датчика расхода пара (или топлива), характеризующий нагрузку котла, и от датчика температуры дутьевого воздуха. Система «Факел-3» проектно-компонуемая и конструктивно выполняется из отдельных блоков (корректора-анализатора качества горения - КАКГ; преобразователя частоты - ERMAN; показывающих приборов - АДН; датчиков нагрузки и температуры), встраиваемых по месту в технологическое оборудование котла и шкаф КИПиА. Объем поставки необходимого оборудования зависит от укомплектованности штатной системы автоматики и определяется условиями договора. В системе имеется возможность подключения персонального компьютера.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ «ФАКЕЛ-3»

УСЛОВИЯ ПОСТАВКИ И ГАРАНТИИ РАЗРАБОТЧИКА
Поставка, монтаж и пуско-наладочные работы осуществляются научно- производственной фирмой «УРАН-СПб» по прямым договорам. В комплект поставки входят: оборудование с техническими паспортами;        техническое описание и инструкция по эксплуатации системы; Работы выполняются Исполнителем «под ключ». При этом на договорной основе предлагаются любые сопутствующие работы по проектной привязке поставляемого оборудования, монтажу, наладке, сервисному обслуживанию и ремонту. Дополнительно на высоком уровне могут быть выполнены работы по режимной наладке котлоагрегатов, по ремонту и наладке штатной системы автоматики.