CC BY
112
а)
б)
Рис. 3. Тепловизионные и реальные снимки: а - камина; б - верхней части газохода
Энергетическое использование биотоплива и торфа в теплогенерирующих установках малой мощности для модульного домостроения является актуальным и перспективным направлением как региональной, так и государственной политики.
Литература
1. Любое, В.К. Повышение эффективности энергетического использования биотоплив / В.К. Любов, С.В. Любо-ва. - Архангельск, 2010.
УДК 697.432
В.К. Любов, А.Н. Попов, О.Д. Мюллер
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЖИГАНИЯ ДРОВ В СТАЛЬНЫХ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛАХ
Рассмотрены основные результаты энергетического обследования водогрейных котлов, работающих на дровах.
Водогрейный котел, топка, дрова, оксиды азота и углерода, потери теплоты.
The paper considers the basic results of energy examination of hot water boilers working on woods.
Hot water boiler, furnace, fire-wood, nitrogen and carbon oxides, loss of heat.
В городах с небольшой плотностью застройки и населенных пунктах сельской местности эксплуатируется большое количество котельных малой мощности, оборудованных водогрейными котлами различных модификаций. Котлы коммунальной энергетики
часто являются немеханизированными и обслуживаются вручную. Исследования по определению технико-экономических и экологических показателей работы объектов коммунальной энергетики в Архангельской области проводились на ограниченном ко-
личестве объектов [2] - [4], поэтому работы, выполненные на стальных водогрейных котлах КВр-0,93КД, КВр-1,16КД и КВБр-1,16-95КД ООО «Ижевский котельный завод» и ЗАО «Алтайтеплоком-плект», имеют значительный научный и практический интерес.
Энергетическое обследование проводилось на двух отопительных котельных. В первой котельной функционирует семь стальных водогрейных котлов марки: КВр-0,93КД - 3 шт., КВр-1,16КД - 2 шт., КВБр-1,16-95КД - 1 шт., КВм-2,33-95 - 1 шт. При проведении обследования все котлы находились в работе. С момента установки водогрейные котлы отработали от двух до восьми лет при нормативном сроке эксплуатации 10 лет. Котлы № 1 - 6 оборудованы индивидуальными водяными экономайзерами и работали на дровах (ель+береза). При этом влажность ели (Щ = 52,88 %) имела более высокие значения, чем березы (Щ = 42,22 %). Прямоточный водогрейный котел КВм-2,33-95 № 7 оснащен механической топкой с шурующей планкой (ТШПМ-2,5) и имеет встроенный экономайзер. При проведении энергетического обследования он работал на Черемховском каменном угле марки Д.
Во второй котельной установлено пять стальных водогрейных котлов, из них два - Ижевского котельного завода (КВр-1,16 КД) и три - ЗАО «Алтайтепло-комплект» (КВБр-1,16-95КД). Все установленные котлы при проведении энергообследования находились в работе. С момента установки водогрейные котлы отработали два года. Котлы оборудованы индивидуальными экономайзерами и работали на дровах (ель + береза). Влажность ели (Щг = 53,92 %) имела более высокие значения, чем березы (Щг = 50,26 %).
Установленные котлы имеют прямоугольную форму, рассчитаны на температурный график 70/95 оС, давление теплоносителя до 0,6 МПа, сопротивление по воде при номинальной мощности не более 0,15 МПа. Продукты сгорания в котельной № 1 после индивидуальных водяных экономайзеров котлов КВр-0,93КД и КВр-1,16КД поступают в общий газоход, подключенный к батарейному золоуловителю, и с помощью дымососа ДН-11,2 направляются в металлическую дымовую трубу (0 0,82 м, Нтр = 31 м).
В котельной № 2 продукты сгорания после водяных экономайзеров поступают в индивидуальные золоуловители инерционного типа, из которых очищенный газ направляется в общий газоход котельной. Удаление продуктов сгорания в металлическую дымовую трубу (0 0,6 м, Нтр = 30 м) осуществлялось с помощью дымососа ДН-9, второй дымосос находился в резерве. Направляющий аппарат работающего дымососа был полностью открыт.
Для дополнительной подачи воздуха на котлах КВр-0,93КД, КВр-1,16КД и КВБр-1,16КД со стороны боковых стен установлено по одному вентилятору ВЦ-14-46 с электродвигателем мощностью 2,2 кВт. Регулирующими устройствами вентиляторы не оборудованы и при проведении энергообследования они были отключены. На газоходах после экономайзеров установлены шибера, которые при проведении об-
следования были полностью открыты. Водогрейные котлы оборудованы ручными топками с плитчатыми горизонтальными колосниками.
Циркуляционный контур котлов КВр-0,93КД, КВр-1,16КД и КВБр-1,16КД состоит из девяти водотрубных экранов: четырех внутренних и пяти наружных. Каждый экран представляет собой секцию-гребенку из определенного количества горизонтально-параллельных труб 0 159*4 мм с шагом 220 мм, заваренных с торцов общим листом и последовательно соединенных между собой тангенциально вваренными в них патрубками, обеспечивающими закручивание водного потока внутри труб. Спиральное движение воды в трубах уменьшает вероятность отложения солей и образования накипи на внутренней поверхности водяного тракта. При проведении энергообследования подогрев воды в экономайзере составлял 1,5...1,8 оС. Системы водоподготовки в котельных отсутствуют.
Минимально допустимая температура воды на входе в данные котлы составляет 60 оС, так как при более низких температурах происходят процессы конденсации и интенсивного отложения золовых и сажистых частиц на трубах конвективной части, что приводит к уменьшению жизненного цикла теплоге-нерирующей установки. Для уменьшения вероятности данного явления на котлах КВр-0,93КД, КВр-1,16КД и КВБр-1,16КД выполнены линии рециркуляции, обеспечивающие подачу части воды после водяного экономайзера на его вход. Однако, учитывая незначительный нагрев воды в экономайзере, данная мера в холодный период года будет недостаточной. При проведении энергетического обследования арматура на линиях рециркуляции находилась в закрытом состоянии.
На подводящей и отводящей трубах каждого котла установлены запорные устройства, обеспечивающие возможность его полного отключения от системы теплоснабжения [6], имеются манометры и термометры до и после экономайзеров, а также на выходе воды из котлов. Котлы оборудованы предохранительными клапанами.
Высокая степень экранирования топок не позволяет обеспечить условия для эффективной термической подготовки, воспламенения и выгорания влажного древесного топлива.
Котлы КВр-0,93КД, КВр-1,16КД и КВБр-1,16КД оборудованы импульсными трубками для контроля разрежения в топочных камерах, однако, тягонапо-ромеры установлены только в котельной № 2. Приборы контроля разрежения за котлами отсутствовали, что является нарушением требований п.15.34 СНиП [7]. Контроль разрежения в газовом тракте котлов при проведении энергетического обследования проводился с помощью переносного манометра.
На элементах газовых трактов котлов установлены взрывные предохранительные клапаны. Все операции по обслуживанию котлов КВр-0,93КД, КВр-1,16КД и КВБр-1,16КД выполняются вручную. Исходя из этого, их производительность составляет не более 85 % от номинальной. Дрова в котельную подаются через специальные проемы в наружной стене, что вызывает очень большие теплопотери помещени-
ем котельной. При загрузке дров температура у фронта котлов снижалась до -10 оС в котельной № 1 и до +8 оС в котельной № 2. Диаметр чурок, загружаемых в топки котлов, был очень неоднородный, на их поверхности находился снег. Для загрузки одного котла трем рабочим требовалось от 5 до 8 мин. При этом топки загружались почти до верха. Котлы КВБр-1,16КД имеют одну загрузочную дверку, что затрудняло загрузку топлива и увеличивало ее продолжительность.
Для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду котлы имеют теплоизоляцию, которая выполнена из прошивных матов базальтового волокна в два слоя. Поверх теплоизоляции на каркас навешиваются листы наружной обшивки. В процессе эксплуатации температура наружной поверхности обмуровки котла или его обшивки при номинальной теплопроизводи-тельности и средней температуре воды 80 оС не должна превышать температуру в помещении более чем на 30 оС, за исключением участков шириной 100 мм вокруг неизолированных элементов (дверцы, гляделки и др.) [6]. У обследованных водогрейных котлов данные требования для многих участков не выполнялись даже при их работе с нагрузками значительно ниже номинальных значений и при средней температуре воды ниже 80 оС.
Необходимо отметить, что на газоходах до и после экономайзеров, а также на общих газоходах котельной № 1 и корпусах дымососов тепловая изоляция отсутствует, что является нарушением требований нормативных документов [1], [5] - [7]. Теплоизоляция на трубопроводах прямой и обратной воды в пределах котельных № 1, 2 отсутствует, что увеличивает теплопотери и противоречит требованиям нормативных документов [1], [5] - [7].
На водогрейных котлах КВр-0,93КД, КВр-1,16КД и КВБр-1,16КД обеспечен контроль температуры газов перед экономайзерами, однако существующую систему следует дополнить датчиками контроля температуры газов после водяных экономайзеров. Отсутствие приборов контроля разрежения в топках котельной № 1 и в газовых трактах за котлами котельных № 1, 2 усложнило проведение исследовательских работ и обработку полученных результатов. Однако применение современного малоинерционного оборудования и обработка экспериментальных результатов с помощью многомодульного программно-методического комплекса [4] позволили получить данные, объективно отражающие состояние и эффективность работы водогрейных котлов.
Древесное топливо на территории котельных № 1, 2 хранится в поленницах. Периодический контроль качества топлива, поступающего в котельные, проводится. Организован приборный учет количества отпускаемой тепловой энергии. Ручное обслуживание котлов вызывало значительное изменение их технико-экономических и экологических показателей работы за период цикла между загрузками топлива, что усложняло проведение исследовательских работ и обработку полученных результатов.
При исследовании состава продуктов сгорания использовался газоанализатор «Testo - 350 XL». Ди-
оксид серы в дымовых газах котлов, работающих на дровах, отсутствовал во всех опытах. Влажность дров в котельной № 1 была ниже, чем в котельной № 2 (см. таблицу).
Для определения расходов дымовых газов использовалась пневмометрическая трубка системы ВТИ и микроманометр «Testo-435». Теплотехнический анализ топлива проводился с помощью калориметра IKA C2000 basic Version 2. Исследование гранулометрического состава очаговых остатков проводилось с помощью анализаторов «029» и ВС 1С-15-01. Температуры наружных поверхностей обшивки и обмуровки котлов, а также газоходов определялись с помощью пирометра.
При исследовании состояния и эффективности работы стальных водогрейных котлов были проведены: наружный осмотр элементов котлов, исследование теплотехнических характеристик топлива и очаговых остатков, балансовые опыты, анализ технико-экономических и экологических характеристик работы котлов, разработка режимных карт.
В газовых трактах котлов КВр-0,93КД, КВр-1,16КД и КВБр-1,16КД в качестве измерительных сечений были приняты сечения на вертикальных участках газоходов после водяных экономайзеров. Тарировка газоходов позволила определить значения коэффициентов неравномерности распределения скорости потока.
Анализ условий тепловой работы водогрейных котлов КВр-0,93КД №2, КВр-1,16КД № 3 котельной № 1 и КВБр-1,16КД № 3 котельной № 2 показал, что потери теплоты с уходящими газами в период цикла между загрузками топлива изменяются (см. рисунок): более высокие значения они имеют в начале и в конце цикла. При этом теплопроизводительность изменялась в диапазоне: 0,350... 0,504 МВт - для котла № 2, 0,364.0,561 МВт - для котла № 3 котельной № 1 и 0,507.0,594 МВт - для котла № 3 котельной № 2. Более высокие значения потери теплоты с уходящими газами для котлов № 3 котельных № 1, 2, в первую очередь, объясняются высокими значениями коэффициента избытка воздуха в топке и, соответственно, в уходящих газах (ах = 2,25.4,0).
Потери теплоты с химическим недожогом топлива у обследованных котлов в период цикла между загрузками топлива также изменяются (см. рисунок): более высокие значения они имеют в начале и в конце цикла. Очень высокие значения данной потери для котла № 3 котельной № 1 объясняются высокими значениями коэффициента избытка воздуха в топке и, соответственно, в уходящих газах аух = 2,74.4,0. Чрезмерное балластирование топочных камер избыточным воздухом снижает и без того низкий уровень температур в топке и скорость протекания вторичной реакции догорания: 2СО + О2 = 2СО2. Все это приводит к значительному загрязнению атмосферы вредными ингредиентами. Концентрация оксида углерода в уходящих газах, приведенная к а/ = 1,4, для котла № 3 составляла КСО = 34066. 47743 мг/нм3.
Таблица
Результаты исследования эффективности работы водогрейных котлов
Наименование величины Обозначение, размерность Марка котла
КВр-0,93КД КВр-1,16КД КВБр-1,16КД
Характеристика топлива: ель + береза % 50+50 70+30
влажность на рабочую массу % 47,55 52,82
зольность Аг, % 0,42 0,38
выход летучих веществ % 85,50 85,40
низшая теплота сгорания Оъ МДж/кг 8,74 7,61
Средняя теплопроизводительность МВт 0,43 0,46 0,55
Расход воды через котел Б, т/ч 35,7 36,7 34,0
Рабочее давление воды на выходе Рв, МПа 0,65 0,60 0,53
Температура воды на входе 4х, С 52,2 50,0 50,7
Средняя температура уходящих газов V оС 183 157 188
Потери теплоты: с уходящими газами Ъ, % 15,80 15,89 19,01
с химнедожогом 93, % 11,08 16,93 14,11
с мехнедожогом 94, % 0,33 0,35 0,36
от наружного охлаждения 95, % 11,27 10,31 8,50
Средний за цикл КПД брутто котла Пбр, % 61,50 56,50 58,00
Теплонапряжение зеркала горения Чи, кВт/м2 416,1 439,5 521,0
Теплонапряжение топочного объема Чу, кВт/м3 259,5 273,5 324,5
Эмиссия N0^ N0^ мг/МДж 132,0 83,0 114,0
Эмиссия СО СО, г/МДж 12,56 17,12 15,77
Очаговые остатки (шлак и зола) у обследованных котлов удаляются из зольников вручную. Потери теплоты с механической неполнотой сгорания имели маленькие значения (см. таблицу), что объясняются низкой зольностью древесного топлива и его крупным составом. Исследования гранулометрического состава очаговых остатков показали, что остатки имеют высокую степень полидисперсности состава (п = 0,662... 0,751) и относятся к материалам средней крупности (Ь = 0,0131.0,0214). Содержание горючих веществ в очаговых остатках составляло Сгшл+пр = = 17,58. 18,27 %. Летучая зола, уловленная в инерционных золоуловителях котлов, имела полидисперсный гранулометрический состав (п ~ 1,34; Ь ~ 0,000494), при этом в ней преобладали фракции с размером частиц 63 < 5 < 500 мкм, на которые приходилось более 87 % (по массе), что косвенно свидетельствует о невысокой степени очистки газов. Содержание горючих веществ в летучей золе составило Сгун = 17,3.17,51 %.
Потери теплоты от наружного охлаждения определялись на основании результатов замеров температуры наружной поверхности обмуровки котлов с учетом температуры окружающего воздуха. Повышенные значения данной потери (см. таблицу) объясняются работой котлов с нагрузками значительно ниже номинальной, отсутствием изоляции на газохо-
дах от котлов до водяных экономайзеров в котельной № 1, низкой температурой окружающего воздуха, а также наличием зон на наружной обшивке котлов, имевших повышенную температуру. На трубопроводах прямой и обратной воды в пределах котельных № 1, 2 тепловая изоляция отсутствует, что противоречит требованиям нормативных документов [1], [5] - [7].
Потери с физической теплотой шлака для обследованных котлов составляли д6 ~ 0,02 %. Наибольшие значения КПД брутто исследованных водогрейных котлов имел для временного интервала между загрузками топлива 0,2.0,5 (см. рисунок). Значения среднего КПД брутто за цикл между загрузками топлива приведены в таблице.
Полный расход дров в исследованном диапазоне нагрузок: для котла КВр-0,93КД составлял 239...332; для КВр-1,16КД - 278.389; а у котла КВБр-1,16-95КД - 455. 563 кг/ч. Более высокий расход топлива для котла КВБр-1,16-95КД связан с большей влажностью дров на котельной № 2 и более низкой их удельной теплотой сгорания. Средний удельный расход условного топлива на выработку 1 ГДж при проведении балансовых опытов для котла КВр-0,93КД составлял 55,44; для КВр-1,16КД - 60,34; а у котла КВБр-1,16-95КД - 58,78 кг у.т.
Пка, 92, 93, %
0,2
Пка, 92, 93, %
0,4
0,6
а)
и 0,2 0,4 0,6 0,8 1
б)
Рисунок. Изменение КПД брутто (пка), потерь теплоты с уходящими газами (92) и химическим недожогом (93) в период цикла между загрузками дров: а - котлы КВр-0,93КД №2 (♦), КВр-1,16КД № 3 (▲); б - котел КВБр-1,16КД №3 (■); -- пка;---92;------ 93
Низкий уровень эмиссии оксидов азота, особенно для котла КВр-1,16КД (см. таблицу), связан с низким уровнем температур в топке ввиду высоких значений коэффициента избытка воздуха, а также высокой степенью экранирования топки. Данные факторы, а также высокая влажность топлива явились причиной высоких значений эмиссии монооксида углерода.
Теплонапряжения топочного объема и зеркала горения обследованных котлов превысили значения, установленные их заводами изготовителями = = 200 кВт/м3, 9а= 348...531 кВт/м2). Это связано с высоким расходом топлива ввиду того, что достигнутый эксплуатационный КПД брутто имел низкие значения.
Для повышения эффективности работы котельных № 1, 2 был разработан комплекс энергосбере-
гающих мероприятий, ранжированных по сроку окупаемости вложений, и разработаны режимные карты.
Литература
1. ГОСТ 30735-2001. Котлы отопительные водогрейные теплопроизводительностью от 0,1 до 4,0 МВт. Общие технические условия. - М., 2001.
2. Любое, В.К. Исследование эффективности работы отопительных котельных / В.К. Любов, А.Ю. Романов // Известия вузов. Лесной журнал. - 2011. - № 3. - С. 142 -151.
3. Любое, В.К. Модернизация объектов коммунальной энергетики / В.К. Любов, А.Н. Попов // Вестник ЧГУ. -2011. - № 2. - Т. 2 - С. 5 - 9.
4. Любое, В.К. Повышение эффективности энергетического использования биотоплив / В.К. Любов, С.В. Лю-бова. - Архангельск, 2010.
5. Правила технической эксплуатации коммунальных отопительных котельных. - М., 1992.
6. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), водогрейных котлов и водоподогревателей с
температурой нагрева воды не выше 388 К (115 оС). - М., 1993.
7. СНиП II-35-76. Котельные установки. Нормы проектирования. - М., 1977.
УДК 004.4
ДА. Малышев
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент А А. Суконщиков
ОБЩАЯ СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИ РАЗВЕРТЫВАНИИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
В статье рассматривается упрощенная модель установки операционных систем с использованием программных средств автоматизации, базирующаяся на переосмыслении подходов к развертыванию программного обеспечения в корпоративных сетях.
Алгоритм, модель, развертывание операционных систем, программное обеспечение, корпоративные сети.
The article considers a simplified model of operating systems installation using automated software tools, based on rethinking of approaches to deploying software on corporate networks.
Algorithm, model, deployment of operating systems, software, corporate networks.
В настоящее время все более интенсивно во всех областях промышленности используются информационные технологии. Но мало кто задумывается о временных затратах на установку и поддержание работоспособности операционных систем (ОС), программ и приложений. Установка операционной системы - сложный, разветвленный процесс.
В данной статье рассмотрим упрощенную модель интенсивного подхода для установки операционных систем с использованием программных средств автоматизации [1, с. 237].
Первый этап установки операционной системы -это выбор сценария установки [1, с. 238]. Рассмотрим их более подробно.
Множество типов сценариев установки - Б^.
= ($п& Sinst'), где ne.N, Б^^, ...,Б^п - различные сценарии установки. На практике мы, в основном, используем следующие типы:
Бтщ1 - сценарий установки нового компьютера. Установка операционной системы на чистый компьютер, на котором нет операционной системы для пользователя, не имеющего существующего компьютера или пользовательского профиля в сети (рис. 1). При использовании данного сценария производится полная установка операционной системы.
^ти! - сценарий обновления операционной системы компьютера. Обновление системы с сохранением пользовательских параметров и настроек. Данный сценарий используется для перехода на новую версию программного обеспечения.
Б^? - сценарий обновления компьютера. Установка другого образа операционной системы на компьютер, с которым у пользователя возникают проблемы.
$Пт4 - сценарий замены компьютера. Установка
операционной системы на пустой компьютер для пользователей, имеющих пользовательский профиль в сети. Все параметры и данные существующего пользовательского профиля будут перемещены со старого компьютера на новый.
Рис. 1. Сценарий замены старого компьютера на новый
В свою очередь для каждого сценария установки в соответствии с определением Митча Туллоча1 су-
1 Митч Туллоч - писатель, инструктор и консультант, специализирующийся на серверных операционных системах Windows, администрировании IIS, поиске проблем в сетях и безопасности. Автор 15 книг, включая MicrosoftEncyclopediaofNetworking (Энциклопедия Сетей Microsoft) (MicrosoftPress), MicrosoftEncyclopediaofSecurity (Энциклопедия Безопасности Microsoft) (MicrosoftPress), WindowsServerHacks (Взлом Серверов Windows) (O'Reilly), WindowsServer 2003 in a Nutshell (WindowsSerber 2003 вкратце) (O'Reilly), Windows 2000 Administrationin a Nutshell (Администрирование Windows 2000 вкратце) (O'Reilly) и IIS 6 Administration (Администрирование IIS 6) (Osborne/McGraw-Hill). Митч живет в Winnipeg, Канада. Дополнительная информация о его книгах находится на web-сайте: www.mtit.com.
