Регулирование производительности паровых котлов

#WORK_AREA#

Регулирование производительности паровых котлов

Определение ограничения избыточного давления и производительности паровых котлов


1. Вступление

Регулирование производительности паровых котлов происходит, как правило, через ведущую величину давление посредством оказания влияния на тепловую мощность подведённую горелкой. Возрастающая редукция пара приводит к падению парового давления, вследствие этого, через регулирование мощности повышается энергоприток и наоборот. При равномерном понижении мощности стабилизируется режим работы горелок с плавным переключением и правильно установленной регулировкой, при этом давление поддерживается постоянным в пределах приемлемых границ. Быстрые изменения мощности ведут, в зависимости от конструкции котла и конструкции горелки, а также регулировки, к более или менее сильнoму понижению (ниже мин.) или повышению (выше макс.) давления. У ступенчато отрегулированных горелок могут тогда наступать неопределённые рабочие состояния. На достижение безаварийного, энергосберегающего, экологичного и низкоизносного и поэтому мало затратного режима работы котла, а также его компонентов, большое влияние имеет выбор правильного расчётного давления котла и его мощность. В последующем будут раскрыты компетентность, критерии выбора расчётного давления и мощность котла, а также последствия ошибочного выбора давления и мощности.

2. Задача проектировщика

Проектировщик котельной установки должен быть проинформирован клиентом о потребительских критериях или сам являются специализированным проектировщиком для соответствующих областей применения. Тогда, в согласовании с квалифицированным производителем котлов, в соответствующем случае использования возможно, учитывая покупателей, а также регулировку горелки, оптимальное установление расчётного давления и мощности котла. При этом нужно учитывать также обусловленные конструкцией котла критерии, так что уже при выборе котла нужно принимать предварительное решение о его конструкции, напр. прямоточный паровой котёл или котёл с большим водяным объёмом. Если предварительный выбор конструкции котла не желается, из-за особенностей прямоточных паровых котлов с самого начала должна предусматриваться ещё значительно более высокая ступень компрессии, а также по возможности производиться более точное определение мощности. Это конечно же абсолютно безвредно для котла с большим водяным объёмом, тем не менее обуславливает, как правило, повышенные капиталовложения. Однако, благодаря более выгодному способу эксплуатации, эти издержки амортизируются в большинстве случаев после 2 - 3 лет. Позже, это будет рассмотрено более подробно.

3. Выбор расчётного давления (давление срабатывания защитного клапана)

3.1. В потребителе необходимо только смешанное давление с толерантностью наверх и вниз (среднее рабочее избыточное давление)

  • Котёл с большим водяным объёмом с двухступенчатой топочной камерой: Давление срабатывания защитного клапана должно составлять минимум 130% необходимого среднего рабочего избыточного давления.
  • Котёл с большим водяным объёмом с трёхступенчатой топочной камерой: Давление срабатывания защитного клапана должно составлять минимум 128% необходимого среднего рабочего избыточного давления.
  • Котёл с большим водяным объёмом с плавной топочной камерой:
  • Давление срабатывания защитного клапана должно 4. составлять минимум 120% необходимого среднего рабочего избыточного давления.
  • Прямоточный паровой котёл с двухступенчатой топочной камерой: 
  • Давление срабатывания защитного клапана должно составлять минимум 150% необходимого среднего рабочего избыточного давления.

3.2. Потребитель нуждается в минимальном давлении

Соблюдение минимального давления требует выбора значительно более высокой ступени компрессии при определении котла. Среднее рабочее избыточное давление и, в последствии, давление срабатывания защитного клапана должно класться настолько выше минимального давления, что также при внезапных пиках нагрузки не происходило бы понижение требующегося минимального давления. Для таких требований общее высказывание невозможно и установление расчётного давления должно происходить в зависимости от ситуации.

3.3. Прочие требования

Точная регулировка давления в котле для потребителя не возможна и должна происходить через подключённый дополнительный регулятор (преимущественно непосредственно перед потребителем) с необходимой точностью регулировки давления. Тем не менее, сам котёл должен всегда предоставлять в распоряжение этому регулятору давления завышенное соответствующим образом паровое давление, причем потери давления в трубопроводе между котлом и потребителем учитываются дополнительно. В отношении определения мощности отдельных котлов котельных установок должны учитываться дополнительные критерии, которые описываются в отдельной статье (литературная ссылка: Спец. Доклад LOOS INTERNATIONAL „Комбинировать с умом“). Дополнительное влияние на определение расчётного давления, а также установление разделения мощности среди котлов оказывает требование последовательного соединения в котельные установки с несколькими котлами, в особенности если управление должно производиться через сетевое давление.

4. Последствия ошибочного расчёта давления

При слишком низком расчёте давления в котле возникают следующие проблемы:

  • Минимальное давление не выдерживается, что ведёт к понижению(ниже мин.) Давления с возможными проблемами у потребителей.
  • Среднее рабочее избыточное давление не достигается или образуется слишком большое отклонение от среднего рабочего избыточного давления.
  • Для достижения по возможности малых отклонений от заданных величин техник по вводу в эксплуатацию вынужден выполнить тесную установку диапазона регулировки, которая ведёт к высокому коэффициенту вкл./перекл. и колебания горелки.

В результате из этого образуется высокий потенциал помех посредством слишком частого зажигания и потенциального прерывания зажигания, а также повышенного износа котла и компонентов горелки со значительными финансовыми последствиями.
Особенно высокий износ в области горелки имеют зависимые от соединения компоненты как трансформатор зажигания, электроды зажигания, магнитный клапан, серводвигатель и их конечный выключатель, а также отопительный автомат. Потребление энергии повышается при ненужным потерях продувки. Повторные сварочные ремонты на корпусе под давлением становятся необходимыми из за постоянной термопеременной нагрузки. Прочность котла частично драматически уменьшается. Наряду со всеми этими факторами чисто экономического вида, также с вышеупомянутыми способами эксплуатации связаны повышенные загрязнения окружающей среды, так как в стартовой и регулировочной фазе релевантные для окружающей среды величины - в особенности, CО и NOx - отчётливо повышены до тех пор, пока пламя не стабилизируется.

5. Последствия слишком высоко запланированной мощности в сравнении с фактическим использованием

Также здесь снова и снова выявляются грубые ошибки, а именно, что для отдельного котла или целой установки очень часто выбраны слишком большие размеры. Вследствие чего горелка не может больше транспортировать минимальные нагрузки через свой диапазон регулировки, что ведёт к частым переключениям, экскурсиям давления и остальным упомянутыми недостаткам. Также здесь особенно прямоточный паровой котёл по сравнению с котлом с большим объёмом воды имеет недостатки и должен прежде всего по возможности более точное выяснение спроса и связанное с использованием выяснение мощности котла.

6. Практический пример

На следующем примере отчетливо показано, какие отягчающие экономические недостатки приносит ошибочный расчёт или ошибочная установка давления: в диаграмме 1 документируется изменение давления до и в диаграмме 2 после коррекции техником сервиса.
диаграмма 1.jpg

диаграмма 2.jpg

В принципе выбраны для установленного котла слишком большие размеры и имеет двухступенчатую отрегулированную горелку. Перед коррекцией регулятора (диаграмма 1) разница давления переключения с большой на малую нагрузку и наоборот составляла 1,6 бар. Горелка переключалась между большим и малым грузом туда-сюда 54 раза в час.
После коррекции регулятора (диаграмма 2) переключение хотя и не было устранено по причине слишком большой мощности горелки, однако отчетливо было понижено до 18 переключений в час. Ожидаемая средняя прочность фиктивной части этой горелки при допущении 4000 рабочих часов в год и ожидания прочности 175.000 циклов переключения составляла при способе использования по диаграмме 1 меньше чем один год и продлилась способом использования согласно диаграмме 2 на прим. 2,5 года. Конечно эта прочность еще не удовлетворительна, но изменениямив регуляторе давления больше почти не улучшаема. Дальнейшие улучшения могут быть достигнуты только сокращением мощности котла. Для достижения лучшего диапазона регулирования в примере нужно заменить горелку на меньшую горелку.

7. Последствия издержек

В диаграмме 3 прочность конструктивного элемента представлена в зависимости от количества ежечасных циклов переключения. Отчетливо видно влияние количества переключений на прочность. В практическом примере это значит, что электромагнитная катушка газового магнитного клапана с ценой запасной части в размере приблизительно 300,- евро при способе использования как на диаграмме 1 приносит ежегодные издержки на ремонт включая зарплаты рабочим и служащим (при самостоятельной замене клиентом) примерно 500,- евро, при способе использования как на диаграмме 2 примерно 200,- евро без учёта последующих издержек для других заменяемых частей, а также для техников сервиса, производственной аварии, потери клиентов.

8. тов. и т. Д. Резюме

Вышеупомянутые модели показывают, что определению ограничения давления и мощности котла нужно отмеривать очень большое значение. Проектировщикам соответствующих устройств рекомендуется заблаговременно согласовывать эти вопросы с квалифицированным производителем. LOOS INTERNATIONAL серийно поставляет с произведёнными ей паровыми котлами счётчик, который регистрирует перемещения горелки и заблаговременно показывает неблагоприятный для владельца способ использования. Регулярное обслуживание (преимущественно поквартально) котельной установки квалифицированным техником сервиса и соответствующая адаптация регулировки к производственным требованиям клиента так же является важным элементом в сохранении материальных ценностей и минимизации издержек. Тем не менее ошибки, которые делаются уже в фазе планирования, как правило необратимы и частично значительно ограничивают оптимальное использование котельных установок.

диаграмма 3.jpg

Возврат к списку