Алгоритм оперативного контролю чистоти трубних систем водогрійних котлів

Abstract

Метою роботи є розробка алгоритму контролю стану трубних систем (ТС) котла, що ґрунтується на вимірюванні температури вихідних газів, їх витрати та величини перевитрати палива, зв’язаної з утворенням відкладень на ТС котла для визначення економічно-обґрунтованого моменту виводу котла на очистку ТС. Методика. Розглядаються водогрійні жаротрубні котли, що використовуються в мережах теплопостачання. В таких котлах, навіть, при штатній роботі водопідготовчої установки з водяної сторони на ТС творюються відкладення, переважно карбонату кальцію. Теплопровідність матеріалу ТС знаходиться в межах 54…130 Вт/м∙К, а відкладень 1…3 Вт/м∙К, тобто в десятки раз менша. Це означає, що шар відкладень товщиною ≈2мм зменшує коефіцієнт теплопередачі системи майже у два рази, що призводить до підвищення температури вихідних газів в жарових трубах, зниження температури вихідної води та росту втрат тепла з вихідними газами і, відповідно, до зменшення коефіцієнту корисної дії (ККД) котла. Оскільки система теплопостачання працює за сталим температурним графіком, то для компенсації зниження температури вихідної води доводиться додатково спалювати паливо і таким чином знижувати економічність роботи котельної установки. Результати. На підставі припущення про сталість подачі теплоти в мережу незалежно від стану чистоти ТС, встановлюється зв'язок між зменшенням коефіцієнту теплопередачі (КТП) ТС котла та температурою вихідних газів, їх витратою та величиною перевитрати палива. Розраховано зменшення ККД котла залежно від вказаних величин. Показано, що при початковому КТП рівному ≈154 Вт/м2К, теплопровідності відкладень ≈ 1.5 Вт/мК, КТП ТС зменшується на 17 %, а відносна зміна ККД на 25 % при товщині відкладень меншій за 2 мм. Отримано явну залежність збільшення швидкості згорання палива від відносної зміни ККД котла. Пропонується алгоритм контролю стану ТС котла, який ґрунтується на вимірюванні вказаних величин. Наукова новизна. Отримано вирази, що встановлюють зв'язок між відносною зміною ККД котла, КТП ТС і температурою вихідних газів, їх витратою та величиною перевитрати палива. Згадані вирази дозволяють сформулювати алгоритм контролю стану ТС котла, який ґрунтується на вимірюванні вказаних величин. Практична цінність. Сформульований алгоритм контролю стану ТС щодо відкладень дозволяє визначити момент виводу котла на очистку ТС на підставі порівняння затрат на перевитрату палива з затратами на очистку ТС, за умови, що затрати на очистку стають меншими від вартості втрат палива.