4. Выбор типа газовой горелки для оборудования теплогенерирующих установок и агрегатов.

В промышленных ТГУ широко используются два типа газовых горелок. Инжекционные горелки среднего давления, с полным предварительным смешиванием газа с воздухом.

В горелках этого типа поступление воздуха и образование газовоздушной смеси обеспечивается путем инжекции за счет энергии движения газа. В результате хорошего предварительного смешения газа с воздухом, горелки работают с относительно небольшим коэффициентом избытка воздуха.

α=1,1÷1,2.

Горелки среднего давления с принудительной подачей воздуха.

В этих горелках воздух необходимый для горения подается в горелку вентилятором. Этот тип газовых горелок работает с минимальным коэффициентом избытка воздуха.

α=1,02÷1,05.

Применение инжекционных горелок не требует дутьевой установки, однако повышение коэффициента избытка воздуха увеличивает потери теплоты с продуктами сгорания, как следствие снижается КПД использования газа, что приводит к перерасходу газового топлива. Указанные соображения иллюстрирует таблица.

Потери тепла с уходящими продуктами сгорания при сжигании природного газа, % [5].

Температура уходящих продуктов сгорания tпс, °С	Коэффициент избытка воздуха за агрегатом, α.
	1,05	1,2	1,4	1,6	1,8
200	7,5	8,6	9,7	10,8	12,0
300	12,1	13,5	15,3	17,0	18,8
400	16,9	18,7	21,1	23,6	26,0
500	21,6	23,9	27,0	30,2	23,3

Как видно из таблицы применение горелок с принудительной подачей воздуха существенно снижает потери тепла с уходящими продуктами сгорания.

При t_п.с.=400 °С указанный теплопоток для агрегатов оборудованных газовыми инжекционными горелками (α=1,2) составляет 18,7 % против 16,9 % для агрегатов оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха (α=1,05). Таким образом, оборудование агрегатов дутьевыми горелками повышает их КПД.

Δƞ=18,7-16,9=1,8 %.

Годовая экономия газового топлива, (м³/г.) определяют по формуле:

ΔV=V_аnτΔƞ (1)

где, V_а - средне часовой расход газа одним агрегатом за год, (м³/ч.);

n – количество агрегатов;

τ – годовая продолжительность эксплуатации агрегата (ч/г);

Δƞ – разность КПД.

С учетом (1) годовая стоимость сэкономленного газа будет:

ΔТ=С_гΔV=С_гV_аnτΔƞ (2)

где, С_г – удельная стоимость газа, руб./ м³

Обозначим через К капитальные вложения в монтаж дутьевой установки.

Расходы по эксплуатации системы принудительной подачи воздуха, руб./год.

Определим по формуле эксплуатацию изделия:

И=φК+Э (3)

где, φ – 1/год, доля годовых отчислений на эксплуатацию;

Э – руб./год, годовая стоимость электроэнергии затраченной на привод вентилятора;

Э=NτC_э (4)

N – мощность вентилятора, кВт;

C_э – удельная стоимость электроэнергии, руб./кВт·ч

В качестве первого приближения к решению задачи будем считать, что капитальные вложения и годовые эксплуатационные расходы по самим горелкам одинаковы.

Определяем срок окупаемости дополнительных капитальных вложений в дутьевую установку за счет ежегодной экономии на газовом топливе:

Примем для расчета следующие исходные данные:

средний часовой расход газа;

V_а =50 м³/ч.

количество газоиспользующих агрегатов;

n=2

годовое число часов эксплуатации агрегатов;

τ=5000 ч./год

капитальные вложения в дутьевые установки;

К=7200 руб.

доля годовых отчислений на эксплуатацию системы;

φ=0,194 1/год

мощность потребляемая вентилятором;

N=1,0 кВт

удельная стоимость природного газа;

С_г=5,7 руб./ м³

удельная стоимость электроэнергии;

С_э=3,6 руб./(кВт·ч)

банковская процентная ставка;

Е=0,1 1/год (10 % годовых).

Решение:

Годовая стоимость сэкономленного газа;

ΔТ=5,7·50·2·5000·0,018=51300 руб./год

Годовая стоимость электроэнергии на привод вентилятора (4);

Э=3,6·1,0·5000=18000 руб./год

Срок окупаемости;

Предшествующий срок капитальных вложений определяем по формуле:

Примем срок службы вентиляционной установки t_сл=15 лет:

Поскольку Z меньше Z_пред. дополнительные капитальные вложения в дутьевую установку оправданы они окупаются через Z=0,00562 года, а в последующий период;

t_сл- Z=15-0,00562=14,99 года

обеспечивает ежегодную прибыль в размере;

П= ΔТ-( φК+Э)=31903,2 руб./год