Предварительный отчет
по испытаниям аппаратно-программного комплекса «Топогаз-02» и Преобразователя частоты «Лидер»
на котельной Вербилки в течение 2014-2015 г.г.
Паровой котел “ДКВр 10-13”, Россия, установленный в котельной
п. Вербилки. При сжигании природного газа с Qнр = 8012 ккал/нм3.
Ст. № 2. Рег. № 14705.
Основные характеристики котла, на котором проводились эксперименты, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Основные технические параметры котла.
|
№
|
Наименование показателей |
Размерность |
Значение величины |
|
|
фотография |
наладка |
|||
|
1. |
Паропроизводительность. |
т / ч |
9,0 |
9,1 |
|
2. |
Давление пара в барабане котла. |
кгс/см2 |
5,5 |
5,5 |
|
3. |
Энтальпия пара. |
ккал/кг |
659,2 |
659,2 |
|
4. |
Расход газа. |
нм3/ч |
671 |
671 |
|
5. |
Давление газа перед горелками №1,2. |
кПа |
0,63 |
0,63 |
|
6. |
Давление воздуха перед горелками №1,2. |
кПа |
0,17 |
0,13 |
|
7. |
Разрежение в топке котла. |
Па |
- 25 |
- 25 |
|
8. |
Температура воды на входе в экономайзер. |
оС |
102 |
102 |
|
9. |
Содержание в продуктах сгорания за к/эк: О2 |
% |
7,5/9,4 |
6,0/7,3 |
|
10. |
СО2 |
% |
7,65/6,57 |
8,5/7,76 |
|
|
СО |
pрm |
4,0/4,0 |
60/55 |
|
|
NO / NOx |
pрm |
51/49 |
42/39 |
|
11. |
Коэффициент избытка воздуха за к/эк. |
α |
1,56/1,81 |
1,4/1,53 |
|
12. |
Тем-ра уходящих газов за котлом. |
оС |
231 |
223 |
|
13. |
Тем-ра уходящих газов за котлоагрегатом. |
оС |
127 |
125 |
|
14. |
Температура воздуха на горение. |
оС |
24 |
24 |
|
15. |
Потери тепла с уходящими газами. |
% |
6,72 |
5,72 |
|
16. |
КПД котлоагрегата. |
% |
93,28 |
94,28 |
|
17. |
Теплопроизводительность котлоагрегата. |
Гкал/ч |
5,94 |
6,01 |
|
18. |
Удельный расход условного топлива на выработанную 1 Гкал тепла. |
кг.усл.т Гкал |
153,1 |
151,5 |
|
19. |
Удельный расход условного топлива на выработанную 1 тонну пара. |
кг.усл.т тн. пара |
98,64 |
97,59
|
Основой решения поставленной задачи является использование специально разработанного прибора «ТОПОГАЗ – 02» (рис. прилагаются), являющегося дальнейшей модификацией переносного прибора периодического контроля тсостояния отходящих дымовых газов «Топогаз – 01». Настоящий прибор предназначен для установки в постоянном стационарном режиме для оперативного управления режимом работы котла в течение всего отопительного сезона. Обладает следующими основными функциями и возможностями.
Установочная информация.
1. Минимально допустимое нормальное содержание кислорода в отходящих газах [%].
2. Максимально допустимое нормальное содержание кислорода в отходящих газах [%].
3. Другая необходимая для работы системы информация.
Входная информация.
1. Процентное содержание кислорода в отходящем домоходе (до дутьевого вентилятора) [%].
2. Давление топливного газа на входе в горелку [атм].
3. Давление воздуха на входе в горелку [атм].
4. Давление (разряжение) воздуха в топке котла [атм].
Выходная оперативная информация.
1. Оперативная информация о корректировочном управлении частотно-регулируемым приводом дутьевого вентилятора подачи воздуха на горелку.
2. Оперативная информация о корректировочном управлении частотно-регулируемым приводом дымососа.
Формируется и передается на исполнительный орган каждые 5 минут в режиме реального времени.
Техническое (конструктивное) исполнение.
Прибор ваполняется в виде 2-х основных блоков.
1. Блок пробоотборных зондов, который вставляется в дымоход с отходящимы дымовыми (топочными) газами. Содержит датчик процентного содержания кислорода.
2. Блок обработки данных и формирования управляющих воздействий. Находится в электротехническом шкафу, в удобном для персонала месте.
Содержит блок питания, интеллектуальный модуль обработки и формирования управляющих воздействий, модуль хранения данных (энергонезависимая память), средства отображения текущей информации а также элементы сопряжения различных модулей и приборов.
3. Дополнительные, отдельно стоящие датчики давления (топливный газ и воздух), а также датчик разрежения газа в топке котла.
После многочисленных доработок и совершенствований, окончательный вариант АПК «Топогаз-02» в комплексе с преобразователем частоты «Лидер» был установлен на котле 26 мая 2015 года. Проработал непрерывно до 15 июня 2015 года (14 июня включительно – были полные рабочие сутки), когда котельная была поставлена на летнюю профилактику. Параллельно с этим, с 19 мая 2015 г. по 2 июня 2015 года на дутьевом вентиляторе и дымососе были установлены контролирующие приборы, позволявшие непрерывно регистрировать их электропотребление в течение всего времени измерений.
Одновременно существующей автоматикой регистрировались ежесуточное потребление газа и электроэнергии на котельной. Т.к. в указанный период времени осуществлялось только горячее водоснабжение с использованием указанного котла, то полученные результаты однозначно определяют показатели работы данного котла с включенным прибором и без него.
По электропотреблению результаты учитывают не только потребление электроэнергии дутьевым вентилятором и дымососом, но суммарное потребление другими приемниками (циркуляционный насос, освещение, другие потребители). Однако сопоставление полученных результатов позволяет однозначно оценить получаемую при этом экономию электроэнергии от использования АПК «Топогаз_02» и частотного преобразователя «Лидер»
.
Итак по итогам проведенных экспериментов получены следующие результаты.
По электроэнергии.
По зарегистрированным входным счетчиком электроэнергии в течение мая – июня месяцев получены следующие данные.
С 1 по 31 мая 2015 года было потреблено 58 000 кВт*ч электроэнергии.
С 1 по 14 (включительно) июня 2015 г. было потреблено 13 000 кВт*ч электроэнергии.
На основе этих данных рассчитаем суточную экономию электроэнергии по котельной.
По данным электропотребления за июнь месяц (с учетом работы АПК «Топогаз-02» и ПЧ «Лидер» ) определим суточное электропотребление, которое оказывается равно
ΔЭпр = 13 000 кВт*ч / 14 суток = 930 кВт*ч/сутки
За6 суток мая месяца, с 26 мая по 30 мая было потреблено (когда АПК «Топогаз-02» и преобразователь частоты «Лидер» работал )
ΔЭ = 930 кВт*ч * 6 суток = 5 571 кВт*ч
Тогда всего за май месяц, без отсутствия приборов было потреблено
ΔЭмай = 58 000 - 5 571 = 52 430 кВт*ч
что составляет в течение суток потребление без приборов
ΔЭб.пр = 52 430 кВт*ч / (31-6) суток = 2 097 кВт*ч/сутки
Таким образом, суточная экономия (самая минимальная) при включении приборов в работу, составляет
ΔЭсут = 2 097 - 930 = 1 168 кВт*ч/сутки
Суммарная экономия электроэнергии за год составит
ΔЭΣ = 1 168 кВт*ч/сутки * (365 – 21) суток = 401 800 кВт*ч
Что в денежном выражении, при тарифе 4 руб/кВт*ч составит
ΔЗэ = 401 800 кВт*ч * 4 руб/кВт*ч = 1 600 000 руб
Следует отметить, что это самая минимальная оценка для котельной. Речь в данном случае идет о работе только одного котла в режиме горячего водоснабжения. С учетом того, что в отопительный сезон работают, как минимум, два котла, и с гораздо большей загрузкой (режим отопления и горячего водоснабжения одновременно), эта величина экономии электроэнергии буде гораздо больше.
Полученные результаты полностью подтверждаются также дополнительными инструментальными исследованиями электропотребления, которые подробно приведены в полном варианте отчета.
Газопотребление
Как указывает из опыта практической эксплуатации персонал котельной, величина потребления газа достаточно сильно зависит от температуры окружающего воздуха, т.е. от погоды. Эта зависимость достаточно заметна, как это ни странно звучит, даже для режима работы котла по горячему водоснабжению (не говоря уже о режиме обогрева). С этой целью были проведены две серии расчетов, чтобы по возможности максимально исключить (учесть) данную зависимость.
В первом случае определялась экономия потребления газа на достаточно коротком интервале времени (при одной и той же погоде), во втором случае сравнивались периоды работы за разные годы за один и тот же интервал времени.
1-й расчет.
Анализировалось потребление газа в течение 10 дней в конце мая месяца с включенным АПК «Топогаз-02» и без него. Результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Результаты эксперимента на коротком интервале времени
|
№ п/п |
Дата |
Суточное потребление природного газа (м3) |
Включение АПК «Топогаз -02» |
|
|
1 |
20.05.2015 |
7956 |
Нет |
|
|
2 |
21.05.2015 |
7727 |
Нет |
|
|
3 |
22.05.2015 |
7611 |
Нет |
|
|
4 |
23.05.2015 |
7623 |
Нет |
|
|
5 |
24.05.2015 |
7615 |
Нет |
|
|
|
Итого |
38532 - 7706 (среднесуточное) |
|
|
|
6 |
28.05.2015 |
7296 |
Да |
|
|
7 |
30.05.2015 |
7677 |
Да |
|
|
8 |
31.05.2015 |
7047 |
да |
|
|
|
Итого |
22020 – 7340 (среднесуточное) |
|
|
Соотнеся полученные среднесуточные показания потребления газа получаем величину экономии газа
Δ = ( (7706 – 7340) / 7340 ) * 100 = 5%
2-й расчет
Сопоставлялось потребление газа в течение июня месяца в 2014 году (без АПК «Топогаз-02») и за то же время в 2015 году вместе с установленным прибором. Полученные результаты приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Потребление газа в июне месяце 2014 и 2015 г.г.
|
№ п/п |
Дата |
Суточное потребление природного газа (м3) без АПК «Топогаз-02» 2014 г. |
Суточное потребление природного газа (м3) С АПК «Топогаз-02» 2015 г. |
|
1 |
1.06.2014-15 |
7 263 |
5 726 |
|
2 |
2.06.2014-15 |
6 922 |
5 668 |
|
3 |
3.06.2014-15 |
6 555 |
6 730 |
|
4 |
4.06.2014-15 |
6 481 |
6 761 |
|
5 |
5.06.2014-15 |
6 696 |
6 832 |
|
6 |
6.06.2014-15 |
4 897 |
7 046 |
|
7 |
7.06.2014-15 |
6 718 |
7 026 |
|
8 |
8.06.2014-15 |
6 744 |
6 080 |
|
9 |
9.06.2014-15 |
6 902 |
6 687 |
|
10 |
10.06.2014-15 |
6 697 |
6 844 |
|
11 |
11.06.2014-15 |
6 728 |
6 934 |
|
12 |
12.06.2014-15 |
6 688 |
6 699 |
|
13 |
13.06.2014-15 |
6 578 |
7 234 |
|
14 |
14.06.2014-15 |
6 772 |
5 557 |
|
|
Итого |
92 641 |
91 824 |
Соотнеся полученные показания потребления газа получаем величину экономии газа
Δ = ( (92 641 – 91 824) / 91 824 ) * 100 = 1%
Таким образом, во втором случае получаем величину экономии газа равную 1 %.
Очевидно, что в обоих случаях могут быть погрешности, тем более, что речь идет о режиме работы по горячему водоснабжению, а не отоплению. Представляется целесообразным и достаточно обоснованным в данном случае принять величину экономии газа, в среднем, равной 3%.
Для того, чтобы оценить получаемую экономию в денежном выражении, определим годовое потребление топливного газа целиком по котельной. Результаты приведены в таблице 4.
Таблица 4.
Ежемесячное потребление газа в 2014 - 2015 г.
|
№ п/п |
Месяц |
Месячное потребление природного газа (м3)
|
|
1 |
Июль – 2014 |
99 391 |
|
2 |
Август – 2014 |
208 839 |
|
3 |
Сентябрь -2014 |
208 155 |
|
4 |
Октябрь – 2014 |
479 501 |
|
5 |
Ноябрь – 2014 |
247 461 |
|
6 |
Декабрь – 2014 |
596 216 |
|
7 |
Январь – 2015 |
639 199 |
|
8 |
Февраль – 2015 |
532 170 |
|
9 |
Март – 2015 |
499 016 |
|
10 |
Апрель – 2015 |
437 822 |
|
11 |
Май – 2015 |
234 008 |
|
12 |
Июнь - 2015 |
91 824 |
|
|
Итого |
4 273 602 |
При различных расчетных величинах экономии газа получаем следующие результаты по величине экономии от использования предлагаемого АПК «Топогаз-02».
Δ = 5 % ΔЗг = 4 273 602 м3 * 0,05 * 5,5 руб/м3 = 1 175 240 руб
Δ = 3 % ΔЗг = 4 273 602 м3 * 0,03 * 5,5 руб/м3 = 705 144 руб
Δ = 1 % ΔЗг = 4 273 602 м3 * 0,01 * 5,5 руб/м3 = 235 050 руб
Заключение:
Полученные результаты позволяют сделать достаточно достоверное и научно – практически обоснованное заключение, что использование предлагаемого Аппаратно - программно комплекса «Топогаз-02» и Преобразователя частоты «Лидер» , применительно к рассматриваемым котельным, обеспечивает в течение одного отопительного сезона экономию энергоресурсов (электрическая энергия и топливный газ) в объеме, превышающем 2,5 миллионов рублей.
Дополнительным достоинством предлагаемого решения являются следующие:
- отсутствие необходимости изменений в уже существующих системах автоматики котельных;
- совместимость с практически любыми системами АСУ котельных;
- значительное облегчение и упрощение работы персонала котельных.
1 – Топогаз-02;
2 – динрейка;
3 – клеммная колодка;
4 – автомат;
5 – монтажная полоса;
6 – частотный преобразователь «Лидер» серии- B600;
7 – шина заземления;
8 – шкаф со стеклянной дверью.
Преобразователь частоты «Лидер»
Преобразователь частоты «Лидер»
Преобразователь частоты «Лидер»
