1.2. Типові причини зниження енергетичної ефективності пристроїв

Аналіз літературних джерел, а також результати ЕО деяких промислових підприємств дозволяють зробити висновок, щодо основних причин, які знижують енергетичну ефективність пристроїв для спалювання палива, відносяться наступні:

• моральний та фізичний знос пристроїв;

• низька ступінь автоматизації процесу роботи пристроїв;

• низький рівень утилізації теплоти відхідних газів;

• робота при частковому навантаженні.

На підприємствах України використовуються пристрої застарілої конструкції. Для спалювання природного газу рідко застосовуються такі сучасні типи пальників:

• «радіаційного» або поверхневого горіння;

• каталітичного горіння;

• «радіантні» трубчаті горілки;

• горілки з низьким рівнем виділення оксидів азоту.

Керування роботою пристроїв для регулювання співвідношення газ–повітря з метою забезпечення оптимального навантаження та режиму горіння здійснюється переважно пневматичним або механічним способами. В основному це робиться вручну.

Підтримання необхідної температури в печах різних типів звичайно здійснюється за допомогою датчиків, які в свою чергу регулюють тиск газу і повітря, що подаються в піч. Управління, регулювання за допомогою мікроелектронної апаратури та коп’ютерних моніторів використовується рідко.

2. Основні розрахункові залежності для оцінка енергетичної ефективності пристроїв

2.1. Вихідні дані для розрахунків

Для визначення повноти згорання палива в пристроях та коефіцієнту надлишку повітря, яке використовується для здійснення процесу горіння, потрібні наступні ви-хідні дані:

• тип пристрою та його технічні характеристики;

• вид палива та його склад;

• числові значення вищої та нижчої теплоти згорання палива і – для твердого та рідкого палива, кДж/кг; – для газових палив, кДж/м³;

• хімічний склад продуктів згорання за паливовикористовуючим обладнанням (в процентах);

• витрата палива, кг/с (тверде і рідке паливо), м³/с (газове паливо);

• температура палива і повітря перед пристроєм, С;

• витрата повітря, м³/с.

2.2. Оцінка повноти згорання палива

Згорання палива може бути повним і неповним. Повним вважається згорання, при якому всі горючі елементи палива повністю окислюються до кінцевих продуктів.

При повному згоранні мазуту газоподібні продукти згорання палива складаються з вуглекислого газу , сірчастого ангідридута водяної пари. Крім того в продуктах згорання міститься надлишок киснюта азот повітря і палива.

При неповному згоранні палива, що відбувається при недостачі повітря та поганому перемішуванні палива і повітря, в димових газах, крім вказаних складових можуть бути ще горючі гази: окис вуглецю , а інколи воденьі метан. Неповне згорання – це наслідок хімічного та механічного недопалу.

Механічний недопал при спалюванні мазуту невеликий і в розрахунках його не враховують.

Неповне згорання природного газу характеризується наявністю в продуктах згорання і других вуглеводнів типу С_mH_n.

Ефективність роботи пристроїв для спалювання палива в котлах, печах та іншому обладнанні оцінюється по величині коефіцієнту використання палива:

– для мазуту та твердого палива

(2.1)

де B_к і В_ф корисні і фактичні витрати палива (мазут, тверде паливо), кг/с;

– для газу

(2.2)

де V_к і V_ф – корисні і фактичні витрати газу, м³/с.

Через нижчу теплоту згорання палива КВП визначається так:

– для мазуту

(2.3)

• для природного газу

(2.4)

де Q_з.і і – втрати теплоти від хімічної неповноти згорання, 1 кг мазуту і 1 м³ природного газу; МДж/кг і МДж/м³; – нижча теплота згорання мазуту і природного газу, МДж/кг і МДж/м³.

Втрати теплоти від хімічної неповноти згорання палива визначаються за формулами

(2.5)

де та інші – об’єми горючих компонентів в продуктах згорання мазуту і природного газу, м³/кг і м³/м³;– нижчі теплоти згоряння горючих газів, кДж/м³.

Нижчі теплоти згорання мають наступні значення

Q_СО = 12,7 МДж/м³, = 10,8МДж/м³, = 35,9 МДж/м³.

Склад горючих компонентів в продуктах згорання палива визначається на основі хімічного аналізу газів на виході з топки паливовикористовуючого обладнання, який виконується за допомогою газоаналізаторів.

Об’єм сухих газів за складом продуктів згорання палива визначається за формулами:

• для твердого і рідкого палива

;

(2.6)

• для газового палива

,

(2.7)

де С^r і S^r – вміст вуглецю та сірки на робочу масу палива, %; СО₂, СО, Н₂S, С_mН_n – вміст вуглекислого газу, окису вуглецю, сірководню та різних вуглеводнів за об’ємом в газовому паливі, %; – вміст вуглекислого газу, сірчастого ангедриду та окису вуглецю по об’єму в продуктах згоряння палива, %.

Хімічний склад різних палив визначається за даними таблиць.