1.3. Анализ технологического процесса как объекта автоматизации

Блок-модульная котельная № 46.3 предназначена для нагрева воды, которая поступает в систему теплоснабжения и ГВС жилых домов. Нагрев воды производится посредством сжигания топлива (газа) в топочной камере водогрейного котла

Горение топлива – сложный химический процесс, это – соединение горючих веществ топлива с кислородом воздуха, сопровождающееся выделением тепла и продуктов горения.

Для полного горения топлива необходимо достаточное количество воздуха и хорошее перемешивание его с летучими горючими веществами и достаточно высокая температура топочного пространств. Отсутствие одного или нескольких из этих факторов влечет за собой неполное сгорание топлива и значительную потерю тепла. Основным условием правильного ведения процесса горения является поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха. По величине избытка воздуха можно определить, насколько совершенно ведется процесс горения и как полно идет выделение теплоты из топлива.

Как известно, при недостатке воздуха имеет место неполное сгорание топлива с образованием угарного газа и потерей соответствующего количества теплоты. При слишком большом избытке воздуха, хотя и будет полное сгорание топлива, но часть теплоты бесполезно тратится на нагрев избыточного воздуха.

Поэтому, чтобы судить о правильной работе топки, необходимо, прежде всего, знать, с каким коэффициентом избытка воздуха ведется процесс горения. Величину избытка воздуха в продуктах сгорания можно определить, если известен состав продуктов сгорания.

Оптимальный коэффициент избытка воздуха определяется только при наладке котлоагрегата, при помощи специальных приборов, называемых газоанализаторами. Эти приборы применяются для определения содержания в газе RO₂ (СО₂ и SО₂), О₂ и СО.

Непосредственное измерение КПД котлоагрегата – задача технически сложная и поэтому в практике применяют различные показатели, характеризующие экономичность технологического процесса. К таким показателям относятся: содержание кислорода или углекислого газа в дымовых газах, отношение расходов топлива и воздуха или отношение расходов пара и воздуха.

В себестоимость электроэнергии на котельных предприятиях 60-70% составляют затраты на топливо. Потребление топлива, расходуемого на выработку пара и горячей воды для теплоснабжения промышленных предприятий, жилых домов и других объектов составляет значительную долю. В связи с этим важнейшей задачей является снижение удельного расхода топлива.

Топливом для блок-модульной котельной № 46.3 является природный газ. Регулирование экономичности процесса горения должно обеспечиваться поддержанием оптимальных избытков воздуха, заданных режимной картой, а так же расходом топлива.

Комплексная автоматизация котельной может быть наиболее успешно осуществлена при наличии недорогих высоконадежных, по возможности универсальных средств автоматизации, серийно освоенных промышленностью.

В последнее время все большее внимание уделяется вопросам комплексной автоматизации промышленных котельных. Это не случайно, так как в “малой энергетике” сжигается свыше 50% всего топлива, добываемого или закупаемого Россией.

Автоматизация технологических процессов в общем случае выполняет следующие функции: регулирование (в частности, стабилизация) параметров, контроль и измерение параметров, управление работой оборудования и агрегатов (местное, дистанционное), защита и блокировка оборудования и агрегатов, учёт расхода производимых и потребляемых ресурсов, тепломеханизация контроля, измерения, управления.

Все указанные функции автоматизации получили в той или иной степени своё развитие в системе автоматизации блок-модульной котельной. Цель автоматизации котельной состоит в наиболее эффективном управлении параметрами теплоносителя, регулировании перепада давления воды в котловом и отопительном контурах, регулировании подпитки контуров, управлении процессом водоподготовки, управлении работой насосов, измерении параметров системы с сигнализацией предельных значений, учёте количества отданного тепла, потребляемой воды и электроэнергии. Система автоматизации должна обеспечивать высокое качество, экономичность и надёжность теплоснабжения. Также система автоматизации должна выполнять следующие задачи:

- обеспечение отпуска теплоты на отопление здании в соответствии с отопительной кривой

- устойчивость работы системы при возмущениях со стороны тепловой сети и потребителей, в том числе и при аварийных режимах

- обеспечение возможности быстрого изменения температуры воды в подающей линии тепловой сети в качестве манёвренного параметра, повышающего резервирующую способность системы теплоснабжения без нарушения теплового режима отапливаемых зданий.

Точность поддержания заданного значения температуры воды на выходе из котла существенно влияет на экономичность его работы. Отклонение температуры ограничено уставками технологической защиты и технологической сигнализации.

На температуру воды оказывает влияние большое количество факторов, из них наиболее существенными являются: нагрузка котла, загрязнение поверхностей нагрева, температура питательной воды, избыток воздуха в горючей смеси.

Загрязнение поверхностей нагрева (например, при заносе их сажей) снижает их тепловосприятие и температуру пара.

При неизменной подаче топлива с уменьшением температуры питательной воды теплопроизводительность котла падает, а с увеличением – возрастает.

Рост избытка воздуха в топке уменьшает долю теплоты, передаваемой радиацией в топке. В результате понижается температура нагреваемой воды и снижается КПД котла.