Общество с ограниченной ответственностью

Производственная компания «Спецгазпром»

Есть вопросы? Свяжитесь с нами: +7 (343) 380 23 40
Россия, г.Екатеринбург, ул.Чернышевского, д.16, оф.719 тел. (343) 380 23 40, факс (343) 380 23 40, моб. +7 982 63 17 611 Мы работаем: ПН-ПТ, 09:00-18:00
Главная Статьи Статьи по ЖКХ и котельному оборудованию Технология сжигания – определяющий фактор эффективности!

Технология сжигания – определяющий фактор эффективности!

Обострившиеся топливно-энергетический, а затем и экономический кризисы заставляют человечество задуматься о развитии энергетики с точки зрения энергоэффективности технических решений и экономической целесообразности их внедрения. Для стран постсоветского пространства ситуация усугубляется тем, что оборудование физически изнашивается и морально устаревает, и уже много лет на поддержание ТЭК выделяется крайне недостаточное количество ресурсов.

Руководители теплогенерирующих компаний стоят перед непростым выбором: либо менять старое оборудование на новое (например, котлы НИИСТУ, ТВГ, ДКВР и др. с незаэкранированным подом на КВГМ, ДЕ, ПТВМ и т.д. с высокой степенью экранированности), либо переходить на электрокотлы, либо закупать импортное, красиво оформленное, со сложной современной автоматикой и якобы очень эффективное оборудование, либо начать широкомасштабное внедрение возобновляемых источников энергии, являющихся альтернативными (тепловые насосы, энергию ветра, солнечные коллектора, биомассу).

К сожалению, принять взвешенное решение очень трудно из-за отсутствия достоверных научно обоснованных данных о новых технологиях, подкрепленных опытом эксплуатации. На конференциях и семинарах, посвященных энергоэффективности, озвучивается противоречивая, часто взаимоисключающая информация, цель которой, как правило, обеспечить продвижение на энергетический рынок оборудования определенного типа. Системный анализ топливно-энергетического комплекса отсутствует не только из-за острой конкуренции, но и в виду резко снижающегося уровня профессионализма в науке, технике, производстве и эксплуатации.

Особо следует отметить программу внедрения тепловых насосов. Тепловой насос может быть весьма эффективен в ряде частных случаев, когда есть проблемы с отоплением, например, поселка или предприятия достаточно удаленного от централизованного топливоснабжения (отсутствие газопровода, отсутствие дорог для подвоза жидкого или твердого топлива) и где приходится отапливать электроэнергией. В этом случае действительно, тепловой насос может в 2-4 раза эффективней (в зависимости от реальных условий) выдавать на 1КВт затрачиваемой электроэнергии энергию тепловую. Но говорить о том, что при этом экономится газ – нельзя, т.к. значительная часть электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях, где в качестве топлива используется, в том числе, и природный газ, причем на производство 1 КВт электроэнергии уходит минимум 4-5 КВт энергии топлива (учитывая все потери на станциях и при транспортировке). При этом стоимость такого оборудования (тепловых насосов), а оборудование, как правило, только импортное, стоит столько, что только декларируемая окупаемость таких проектов составляет от 10 до 20 лет без учета дисконтирования. Эффективный вариант их применения – использование тепла канализационных коллекторов. При этом уменьшается тепловое загрязнение водоемов.

Безусловно, рост цен на энергоносители будет продолжаться, по мере выхода мировой экономики из кризиса и дешевого топлива уже не будет. В этой связи важнейшую роль для развития экономики играют энергосберегающие технологии, которые так широко внедряются на Западе. По удельным затратам топлива на выработку тепла страны постсоветского пространства в несколько раз уступают ведущим Европейским странам. А денег на закупку нового оборудования требуется много, т.к. долгие годы оборудование не обновлялось.

Что же делать? Где выход? Выход, методом проб и ошибок, определили думающие хозяйственники. Необходимо сохранить существующую инфраструктуру (оборудование, кадры, систему обслуживания и т.д.), органичную для нашего общества, и разработать мероприятия по повышению ее энергоэффективности. На сегодняшний день существует ряд традиционных подходов для снижения расходов энергоносителей. Это снижение потерь тепла в жилых и производственных помещениях и в сетях транспортировки тепла и электроэнергии, утилизация тепла уходящих газов, применение конденсационных установок на выходе огнетехнических объектов, замена существующих технологических процессов на новые, более современные и др.

На сегодняшний день сфера применения горения в огнетехнических устройствах (ОУ) очень широка: котлы, печи, сушила, камеры сгорания и т.д.; в различных сферах (ракетостроение, авиация, промышленность, отопление, горячее водоснабжение, сельское хозяйство и т.д.).

Конструктивно современные ОУ практически перестали совершенствоваться. В настоящее время устоялись значения: диаметров экранных труб, степени экранированности топочного пространства, соотношений размеров топки, степени крутки потока воздуха в ГУ и т.д. Отдельные попытки их изменения, как правило, не приводят к положительным результатам. Например, уменьшение диаметра экранных труб (что пытаются делать некоторые котлостроительные предприятия) с одной стороны увеличило их количество и тепловоспринимающую поверхность, а с другой стороны увеличило гидравлическое сопротивление по тракту рабочего тела. Основные энергоэффективные мероприятия по улучшению показателей экономичности, экологической безопасности и надежности в настоящее время связаны с организацией топочных процессов, утилизацией тепла уходящих газов, улучшением теплоизоляции, частотными преобразователями и т.д.

На основе огромного мирового опыта сжигания различных видов топлива для широкого спектра нужд появились сотни типов горелочных устройств (ГУ) и определились основные составляющие рабочего процесса при техническом горении: смесеобразование, поджиг, стабилизация горения, выгорание топливной смеси. Институты с мировыми именами: ОАО «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова» (НПО ЦКТИ), Всероссийский теплотехнический институт, Центральный институт авиационного моторостроения, Киевский политехнический институт, Казанский авиационный институт, Куйбышевский авиационный институт и др. интенсивно исследовали элементы рабочего процесса ГУ, который является сложнейшим физико-химическим процессом. Поэтому на сегодняшний день существует более 1000 типов ГУ и общепризнанной является только одна методика расчёта ГУ – методика Иванова Ю.В., которая не получила широкого распространения, т.к. в ней присутствует только один бесспорный постулат о необходимости рационального распределения горючего в потоке окислителя, не подкреплённый исследованиями структуры течения и смесеобразования. К сожалению, можно констатировать факт, что на сегодня серьезные работы по исследованию рабочего процесса ГУ и созданию технологии сжигания свернуты не только в странах бывшего СССР, но и за рубежом. Основной упор делается на дорогую экспериментальную доводку и мощную автоматизацию. Так же неоправданно большие надежды возлагаются на математическое моделирование этого сложного процесса. Однако в ближайшем будущем ощутимых успехов для создания высокоэффективной технологии в этом направлении не предвидится.

Вопреки бытующему мнению, газ очень трудно сжечь высокоэффективно, т.к. он имеет высокую температуру воспламенения – 650-750°С, узкий диапазон горючих объемных концентраций – 5-15% и очень низкие значения нормальной скорости распространения пламени (менее 0,5 м/с). Это наряду со сложностью аэротермохимии данного процесса затруднило создание универсальной технологии сжигания, удовлетворяющей всем требованиям по экономичности, экологической безопасности и надежности работы огнетехнического объекта. И только с начала 80-х годов методологически правильно построенные исследования сложных реагирующих течений в ближнем следе за системой струй в сносящем потоке позволили выявить фундаментальные закономерности рабочего процесса ГУ, ранее не известные. На основе системы возвратно-вихревого смешивания, объединяющей систему струй горючего в сносящем потоке окислителя и нишевую полость, расположенную ниже по потоку, удалось создать ГУ с устойчивой аэродинамической структурой и автомодельной к скоростным и концентрационным полям области стабилизации горения.

В начале 90-х годов Струйно-Нишевая Технология (технология возвратно-вихревого смешивания) успешно проходила апробацию на печах, котлах, камерах сгорания ГТУ, подогревателях и т.д. В это время проводились интенсивные экспериментальные и аналитические исследования, что позволило сформулировать основные пастулаты технологии (рациональная раздача горючего в потоке окислителя, создание устойчивой аэродинамической структуры, автомодельность процессов смесеобразования, термическая подготовка топливной смеси, самоохлаждение и т.д.). На сегодняшний день технология возвратно-вихревого смешивания является единственной универсальной технологией сжигания широко апробированной на всех типах ОУ.

При этих условиях обеспечивается полное сгорание газа (СО – отсутствует). Состав топливной смеси, проходящей через ГУ близкий к стехиометрии, что при высоком качестве смесеобразования обеспечивает эмиссию NOx в пределах существующих норм. Такие результаты – показатель определяющей роли эффективной организации топочных процессов в ОУ.

Котлы ДКВР, отработавшие по 20-40 лет и снизившие свои экологотеплотехнические показатели, после модернизации на основе нашей технологии, разжигаются при давлении газа 0,5-2 мм в.ст., устойчиво работают на нагрузках 5-10% от номинальной, КПД в широком диапазоне 93-96%. Котлы надежно работают в безвентиляторном режиме за счет разрежения в топке. При этом эмиссия NOx, приведенная к a=1, снижается до 100 мг/нм3. Так как ГУ SF прямоточного типа, то в топочном пространстве отсутствуют огромные вихри и соответственно наброс факела на экранные трубы, поэтому по согласованию с заводом-изготовителем убираются защитные стенки около боковых экранов, что улучшает термосостояние труб и уменьшает коррозийный износ стыков труб с коллекторами.

Универсальность технологии возвратно-вихревого смешивания проявляется при решении целого ряда технических и технологических проблем в энергетике. Одной из таких задач является сушка футеровки после ремонта амбразур, боровов и т.д. При этом требуется выдерживать необходимый температурный уровень и равномерность температурного поля газов, омывающих осушаемую поверхность, иначе влага вскипает внутри футеровки и нарушает ее целостность. На практике для сушки в котлы загружаются дрова в виде метровых плах. Такой регламентированный способ неудобен, объект высыхает длительное время (несколько недель) и качество сушки оставляет желать лучшего. В г.Севастополе впервые сушка котлов ПТВМ-30 осуществлена при помощи ГУ СНГ (ГУ SF). Все 6 горелок разожглись при давлении газа 2-3 мм в.ст., что обеспечило средний температурный уровень в топке (около 100°С) и 3 котла были высушены за 3 дня.

В настоящее время для эффективной модернизации ОО нужны компании, объединяющие весь комплекс работ от научных исследований до сдачи под ключ объекта с последующим сервисным обслуживанием. Примером является Производственная компания “Спецгазпром”, которая располагает специалистами в области организации топочных процессов, обеспечивает весь цикл модернизации огнетехнического объекта!