19 Июл 2011
Как известно, горение материалов происходит при обязательном присутствии кислорода или воздуха (в составе которого находится кислород). В качестве топлива, как правило, используется природный газ (примерно 65% котлов в России работают на газе), мазут малосернистый (солярка), высокосернистый (20%) или уголь (10%)) При идеальном процессе топливо сгорает полностью. О полноте сгорания топлива можно судить по продуктам, которые вырабатываются в процессе горения и выбрасываются в трубу. Для анализа состава выбрасываемой смеси используются газоанализаторы.
Внутри котла топливо в определенной пропорции смешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Известно, что идеальное сгорание происходит при наличии на 1 (одну) объемную долю топлива 0,4 (нуля целых, четырех десятых) долей воздуха. Если воздуха недостаточно, топливо сгорит не полностью, если воздуха слишком много, имеет место перерасход топлива, потребляемого сжигающей установкой для нагрева излишков воздуха, при этом в отходящих газах образуется излишек кислорода. И то и другое снижает КПД котла, то есть, для достижения необходимой температуры теплоносителя (воды или пара) на выходе приходится расходовать больше топлива. Поэтому газоанализаторы, несмотря на то, что стоят недешево, окупаются достаточно быстро, так как при правильном горении экономия топлива в денежном отношении ощутима. Кроме того, в России за настройку одного котла с выдачей режимной карты* фирмы, занимающиеся наладкой, берут от 20000 руб. и выше. К примеру, газоанализатор в стандартном комплекте имеет стоимость примерно 33000 руб. Наладчики окупят затраты на приобретение прибора за два выезда на объекты.
Переносные газоанализаторы устроены следующим образом. Внутри прибора находится насос (помпа), прокачивающий пробу через датчики, каждый из которых настроен на определенный элемент (газ), находящийся в смеси отходящих газов и интересный с точки зрения анализа правильности горения. Например, при не догорании топлива (то есть при недостатке воздуха в соотношении «топливо-воздух») в отходящих газах (в трубе) образуется оксид углерода СО (угарный газ), а при горении мазута и угля еще и диоксид серы SO2. О переизбытке воздуха в горючей смеси «топливо-воздух» можно судить по высокой концентрации кислорода (О2) в отходящих газах. Кроме того, в отходящих газах содержится оксид азота NO, величина концентрации которого также зависит от правильности горения. На величину NO (а также на величину SO2) имеются экологические ГОСТы, которым все котлы должны соответствовать. Таким образом, еще одна функция газоанализатора – контроль выбросов в атмосферу вышеперечисленных токсичных газов, а значит, контроль загрязнения воздуха. Кроме того, Специнспекции аналитического контроля (бывшие комитеты природы – экологи) требуют от котловладельцев наличия либо газоанализатора, измеряющего NO (если горит газ) и SO2 (если горит мазут или уголь), либо соответствующего документа (режимной карты) о наладке котла. Их отсутствие иногда грозит штрафом.
Помимо помпы газоанализаторы имеют пробоотборный зонд, который помещается в газоход через отверстие в этом газоходе, которое имеется, как правило, на всех котлах. Конец зонда находится в точке отбора отходящих газов – примерно посередине диаметра газохода. Поскольку газоходы бывают разных диаметров, зонды, соответственно, бывают разной длины. В точке отбора пробы на зонде расположена термопара для измерения еще одного важного параметра – температуры отходящих газов. Чем ниже эта температура, тем больше тепла отдает горючая смесь «топливо-воздух» трубе с водой, тем выше КПД горения.
Соотношение «топливо-воздух» на котлах российского производства и на некоторых зарубежных котлах настраивается вручную, с помощью специальных вентилей регулируется клапан подачи воздуха. На современных импортных котлах клапан подачи воздуха регулируется программно с помощью компьютера. В этой регулировке (ручной или компьютерной), собственно, и заключается настройка (наладка) котла. При регулировке соотношения «топливо-воздух» минимизируются измеряемые газоанализаторами концентрации О2, СО в отходящих газов и их температура.
Зачастую в России импортные котлы с компьютерной регулировкой соотношения «топливо-воздух» не налаживаются вообще, хотя, если следовать рекомендациям разработчиков, и эти котлы должны быть настроены по отходящим газам с помощью газоанализатора. В России многие производители также халтурят, настраивая свои котлы «на глаз» по цвету пламени горелки, однако, этот метод неточен.
Электрохимические датчики (ячейки), установленные на газоанализаторах, имеют определенный срок службы, не зависящий от интенсивности эксплуатации прибора. Английские ячейки имеют срок службы 2,5–3 года. Замена датчиков, а также периодическая (раз в год) поверка приборов производятся в сервисных центрах.
Кроме наладки процесса горения, распространенной работой при энергоаудите котельной является определение теплопотерь от стенки котла через обмуровку. Речь идет, естественно, о довольно старых, советского еще производства котлах. Эти теплопотери вычисляются, исходя из измеренной температуры и определения нагретых и холодных участков стенки. Наиболее удобно при таких замерах пользоваться тепловизорами. Если стенка или ее участки нагреты сильно (максимальная величина теплопотерь, по идее, должна регламентироваться в паспорте котла, однако, не всегда она указана, поэтому, опытные наладчики определяют перегрев сами), можно предложить заменить или улучшить (обновить) обмуровку, скорее всего, внутри нее образовалась трещина, и часть тепловой энергии уходит через стенку в окружающий воздух, что, понятно, снижает КПД.
Большое количество природных зон России и СНГ, как известно, обуславливает различие климата между отдельными районами, поэтому зачастую задаются вопросы, связанные с измерениями в условиях отрицательных температур (ниже -5о) или температур выше +40оС. Например, при производстве работ на открытых котлах в г. Ашхабат 5 июля 2004 года температура окружающего воздуха на солнечной стороне превышала +45оС. При работе газоанализатора произошел отказ некоторых датчиков, прибор был выключен, перенесен в помещение с кондиционером, через некоторое время снова включен и вынесен на объект измерений. После кратковременных замеров (порядка 10 минут) и занесения показаний в память, прибор снова был выключен и помещен под кондиционер. При строительстве котельной на архипелаге Новая Земля ситуация была та же, только вместо помещения с кондиционером – теплая комната, а вместо плюс 45 – минус 20.
В заключение следует отметить, что котельная является важнейшим энергетическим объектом в хозяйстве промышленного предприятия или службы ЖКХ. Правильная и осмысленная ее эксплуатация поможет не только сохранить физическое и психологическое здоровье граждан, но и предотвратить саму возможность остановки важнейших стратегических линий предприятия.
Начало активности (дата): 19.07.2011
