ПРОММОНТАЖНАЛАДКА

Мікродифузійна технологія спалювання газів – шлях до зниження собівартості продукції

       Мікродифузійна (МД) технологія спалювання газу – це технологія універсального призначення. На сьогодні вона є найефективнішою серед застосовуваних у промисловості і теплоенергетиці. Порівняно з існуючими газовими пальниками, в яких використовується дифузійний механізм горіння або часткове попереднє змішування, пальники, що працюють за МД-технологією, дають змогу поліпшити всі характеристики горіння, а також технологічні й екологічні показники об’єктів, у складі яких вони експлуатуються.

       Мікродифузійні газові пальники (МДГГ) забезпечують значний позитивний ефект при заміні ними діючих пальників будь-яких типів, особливо при використанні на нових об’єктах, оскільки вони проектуються з максимальним врахуванням вимог до умов їх роботи.

       Пальники МДГГ – прямоточного типу. Вони характеризуються зниженою масою, легкістю монтажу, простотою і надійністю експлуатації, підвищеним ресурсом роботи, низьким рівнем шуму, широким діапазоном зміни навантаження, повним згоранням палива при коефіцієнті надлишку повітря в печі α = 1,03…1,05, коротким факелом. Конструкція пальників МДГГ дозволяє керувати розподілом температури і теплового навантаження в об’єкті. Їх застосування дає істотну економію палива (газу). Абсолютний економічний ефект визначається конкретними умовами. Залежно від об’єкта й сфери застосування економія газу при використанні пальників МДГГ складає 4 - 20%.

       За останні 20 років вироблені певні загальні підходи розв’язання проблем енергозбереження (економії газу), скорочення питомих витрат експлуатації котлів і печей. Ці технології спрямовані насамперед на скорочення теплових витрат з продуктами згорання й оптимізацію температурного поля в печах для зниження теплових втрат через кладку.

       Вирішення цих завдань пов’язане передусім із зменшенням коефіцієнта надлишку повітря в котлах і печах та зі зменшенням довжини факела, особливо в сушарках.

       Як відомо, ідеально дані умови реалізуються в кінетичному процесі горіння, який визначає межу інтенсифікації технічних процесів горіння [1].

       Характеристики МД-технології горіння і самих факелів пальників максимально близькі до характеристик кінетичного горіння.

      Підвищення ефективності використання палива за рахунок зниження коефіцієнта надлишку повітря можна визначити за відомою методикою [2].

       Згідно з наявними даними і режимними картами котлів з дифузійними пальниками типу ГМП на номінальному режимі мають місце такі показники: коефіцієнт надлишку повітря в топці α ≈ 1,3; температура відхідних газів t_в.г.= 200°С.

Тоді відповідно [2] втрати тепла з відхідними газами визначаються залежністю

q₂ =0,01Z(t_в.г – tх.п.), % (1)

де Z – коефіцієнт, що визначається параметрами продуктів згорання на виході з котла; приймається за таблицею для даних α, і tх.п. – температури зовнішнього повітря.

За таблицями [2] знаходимо: Z=5,17.

Підставляючи в (1), для дифузійного пальника ГМП при температурі холодного повітря tх.п = 15°С, маємо

q₂ ^{д (н)} = 0,01 х 5,17 х (200-15)=9,56%

Після модернізації для пальників МДГГ маємо наступні значення

α_т = 1,05; tyx = 135°С

За таблицями знаходимо Z=4,28.

У результаті одержуємо для модернізованого котла

q₂ ^{мд (н)} = 0,01 х 4,28 х (135-15) = 5,13%

       Таким чином, за інших рівних умов очікуване підвищення економічності буде дорівнювати різниці у втратах з відхідними газами; для режиму номінального навантаження маємо

Δq₂ ⁼ q₂ ^{д (н)} _- q₂ ^{мд (н)} ₌ 9,56 – 5,13 = 4,43 %

Другою складовою підвищення ефективності теплових агрегатів при використанні пальників МДГГ є короткий факел.

       Вплив даного фактора можна оцінити на основі розрахунків від факела [3]. Спосіб базується на використанні залежності критерію Нуссельта для оцінки тепловіддачі:

Nu_{∑ =} 0,56 х ( (1-0,35 х (Vф/Vп) ) x (lп/lг) ) х Re ^0,65 (2)

де V_ф - об’єм факела, у якому відбувається повне згорання палива; V_п - об’єм печі;

l_п і l_{г –} характеристичні розміри печі і пальника.

       Якщо пальники працюють на одній і тій самій печі, характеристичні розміри по повітряному тракту пальника, а також витрата й параметри повітря та газу не змінюються, то відносна зміна тепловіддачі в печі залежить тільки від характеристик наявного і нового пальника. Для печей з постійним поперечним перерізом відношення V_ф/V_п замінюється на L_ф/L_п, де L_ф і L_п – довжина факела і печі.

       В такому разі відношення Nu_∑ ^мд до Nu_∑ ^д пропорційне співвідношенню кількості тепла, переданого розплаву при роботі пальника МДГГ і дифузійного пальника отриманого в печі:

Nu_∑ ^мд Qu_∑ ^мд

-------- = --------- (3)

Nu_∑ ^д Qu_∑ ^д

Підставляючи в рівність (3) значення Nu_∑ з рівняння (2) і використовуючи

V_ф/V_п = L_ф і L_п, після скорочень одержуємо:

Qu_∑ ^мд L_п – 0,315 х L_ф ^мд

^{------------ = ---------------------------------} (4)

Qu_∑ ^д Lп – 0,315 х Lф ^д

Традиційно в печах, наприклад у скловарних, застосовуються пальники з довжиною факела L_ф не набагато менше довжини печі L_п. При L_п = 10м для дифузійного факела приймається L_ф ^д = 9м. Для МД-факела з врахуванням умов роботи його в печі, довжина пальника не перевищує 2,5 м. Тоді зміна тепловіддачі в печі при встановленні пальників МДГГ становитиме:

Q_п ^мд 10 – 0,315 х 2,5

δQп = ^{------------ = -----------------------------------} = 1,22

Q_п ^д 10 – 0,315 х 9

тобто кількість тепла, переданого розплаву, зростає на 22%.

Даний ефект пов’язаний з підвищенням рівномірності температурного поля і відповідно питомого теплового потоку в робочому просторі печі, що сприяє, з одного боку, збільшенню поглинання розплавом тепла, а з іншого боку – відчутному зменшенню втрат тепла з відхідними газами.

Аналогічні процеси спостерігаються в котлових агрегатах, особливо в сушарках, де довжина МДГГ факела 0,4…1,2м.

На цей час ДП«Завод Промгазапарат» опанував випуск мікродифузійних газових пальників серії МДГГ потужністю 0,35…8МВт, призначених для високоекономічного й екологічно чистого спалювання природного газу, а також технологічних газів різних виробництв, синтетичних газів, коксодоменних газів, тощо. Пальники МДГГ застосовуються в котлах серій Е, ДЕ; ДКВР, КВГМ, ПТВМ і т.п., у печах випалу будівельних матеріалів і керамічних виробів, сушарках, у термічних нагрівальних і технологічних печах тощо.

Використання пальників типу МДГГ, завдяки новій технології спалювання газу, що вдало поєднує переваги кінетичного і дифузійного механізмів горіння, дозволяє в різних галузях застосування знизити витрату газу до 5…10% порівняно з існуючими нині пальниками інших типів.

Технічні характеристики пальників МДГГ

       Підприємство постійно працює над підвищенням рівня автоматики і моніторингу автоматичних блочних пальників. Застосовані автоматичні регулюючі пристрої витрат газу та повітря із зворотним R – зв’язком, керованих мікропроцесорним блоком управління, який дає змогу постійно вдосконалювати програмне забезпечення. Зокрема, автоматика дозволяє роздільно тестувати всі механізми і датчики, у режимі налагодження записати режимну карту горіння, внести температурні і часові параметри процесу управління агрегатом. В автоматичному режимі - вести процес управління і моніторинг його параметрів, у тому числі ККД, витрату газу, тощо. Є можливість диспетчеризації управління групою агрегатів з центрального комп”ютера.