Повышения эффективности работы котельного агрегата позволяет свести потребление топлива к минимуму, что, в свою очередь, приводит к сокращению выбросов CO2.
Одним из способов повышения эффективности котла являться использование кислородной коррекции в уходящих дымовых газах.
Обычная горелка при нагрузке котла от 50% и выше будет работать с уровнем кислорода от 3 до 4%. Эта концентрация кислорода в уходящих газах соответствует необходимому количеству избыточного воздуха в горелке для обеспечения полного сгорания топлива.
Например, при сжигании природного газа с уровнем кислорода 3% избыток воздуха будет составлять 15%.
Во время ввода горелки в эксплуатацию необходимо установить соотношение топливо/воздух так, чтобы всегда был избыток воздуха во всем диапазоне горения горелки.
Факторы влияния на содержание кислорода
Температура сжигания воздуха
Необходимо учитывать, что окружающие условия (например, изменения температуры воздуха) влияют на плотность воздуха, что влияет на мощность воздушного потока вентилятора горелки. В холодные дни вентилятор будет пропускать больше воздуха из-за более высокой плотности воздуха, а в более жаркие дни поток будет меньше. Изменяющиеся условия воздушного потока могут отрицательно повлиять на работу горелки.
Избыточная концентрация воздуха в дымовых газах влияет на эффективность котла. Как показывает практика, увеличение избыточного воздуха на 5% снижает КПД котла на 0,5%.
Если соотношение газ/воздух в холодные дни будет такое которое было установлено при наладке в теплый период, то содержание кислорода в дымовых газах на выходе из котла может изменяться как минимум на 2%. Если нормальным значением является 3% кислорода, то при более холодной температуре воздуха содержание кислорода может увеличиться до 5%, что соответствует потере КПД котла примерно на 1%.
Колебания атмосферного давления
При изменении атмосферного давления на 10 мбар содержание кислорода изменяется примерно на 0,2%
Колебания теплотворной способности газа
Изменение теплотворной способности газа на 7,5% влечет за собой изменение содержание кислорода до 1,5%.
Колебания давления газа
Колебания давления газа на +10% может привести изменение мощности на 7%
Колебания давления в камере сгорания
02 модуль
Большинство горелок используют систему управления, при которой воздушный поток вентилятора не зависит от температуры воздуха. Как было сказано выше, количество воздуха через горелку может изменяться в зависимости от условий окружающей среды, вызывающих изменение содержания O2 в уходящих газах.
Для решения этой проблемы можно установить «O2 Модуль» в систему управления горелки. «O2 Модуль» — это система подстройки количества воздушного потока горелки в зависимости от содержания кислорода в уходящих газах с помощью датчика.
При наладке необходимо в каждой точке проводить нормирование заданного значения кислорода. Сервоприводы воздушных заслонок выводятся на запрограммированные участки характеристических кривых в соответствии с предварительно заданным значением нормирования. Мощность подачи воздуха тем самым снижается, в то время как объем подачи топлива не изменяется
Это система управления имеет обратную связь, поскольку изменения в потоке воздуха будут напрямую влиять на показания кислорода в уходящих газах, при условии, что расход топлива остался прежним. Поддерживая необходимое количество воздуха, система коррекция O2 снижает расход топлива, что в свою очередь приводит к повышению эффективность котла.
Помимо повышения эффективности котла, использование системы коррекции обеспечивает стабильный и безопасные уровни кислорода. В жаркие дни, когда плотность воздуха меньше, уровень O2 в дымовых газах может упасть до опасно низкого уровня, при этом выбросы котла могут выйти за рамки нормативных требований.
При мониторинге O2 оператору котельной будут передаваться предупредительные и аварийные сигналы. Получив сообщение, оператор котла может принять решение, либо уменьшить расход топлива, либо увеличить поток воздуха, чтобы вернуться к безопасным условиям эксплуатации.
Недостатки
- Системы относительно дороги. Быстрая окупаемость только на больших мощностях.
- Требуется монтаж и наладка только специализированными обученными сотрудниками, что делает запуск более сложным и дорогостоящим.
- Высоки затраты на техническое обслуживание.
- Медленная реакция системы, что может привести к перерегулированию. Система хорошо работает только с котлами, у которых медленное изменение нагрузки.
Окупаемость
Экономия КПД 1% за год эксплуатации может значительно сэкономить на расходах на топливо. Но необходимо учитывать, что на малых мощностях и нагрузках срок окупаемости значительно возрастает.
Так при эксплуатации парового котла PB-P10, паровой мощностью 20 000 кг/ч при увеличении к.п.д на 1%, за счет коррекции O2 экономия составит 146 кВт тепловой энергии. При работе котла при паровой нагрузке 90% 16 часов в день и 300 дней в году, экономия по газу благодаря системе коррекции O2 составит 38 400 м3. При средней стоимости газа в России 72 €/1000 м3 экономия топлива за год составит примерно 533 €. Цена комплекта системы регулирования O2 в среднем составляет 3 000…4 000 евро.
выводы
Если ваша котельная работает 24 часа в сутки круглый год, с номинальной нагрузкой, а мощность нагрузки достаточно велика, тогда можно рассматривать систему коррекции кислорода.