1388457485

11. Przykład wykorzystania wyników - sterowanie kotłem rusztowym

Ostatecznym celem prowadzonych badań numerycznych czy eksperymentalnych jest wykorzystanie ich wyników w warunkach przemysłowych. W tej części pracy przedstawiono możliwości zastosowania osiągniętych wyników do sterowania kotłem z przesuwnym rusztem mechanicznym. Niezbędne badania przemysłowe przeprowadzono w jednej elektrociepłowni centralnej Polski [65], Na podstawie analizy wyników badań zaproponowano algorytm sterowania kotłem rusztowym, którego celem jest minimalizacja zużycia paliwa. W tego typu kotłach emisja większości substancji szkodliwych jest w przybliżeniu proporcjonalna do zużycia paliwa. Zatem ograniczenie zużycia paliwa prowadzi jednocześnie do zmniejszenia ekologicznej uciążliwości kotłów.

Opracowany algorytm umożliwił poprawę sprawności kotła o 5 punktów procentowych podczas prób ręcznego sterowania kotłem według wyników obliczeń modelu. Niestety, algorytm nie doczekał się wdrożenia do układu automatyki wspomnianej elektrociepłowni, co wynikało ze zmiany polityki modernizacyjnej władz elektrociepłowni. W następnych rozdziałach opisano

problemy sterowania kotłami rusztowymi oraz zarys algorytmu sterowania kotłem.

11.1. Problemy sterowania kotłami rusztowymi

Niska sprawność kotłów rusztowych wynika z niewłaściwego doboru parametrów eksploatacyjnych, wynikającego z niedostatecznego poznania procesów spalania paliw stałych na ruszcie. Taki stan rzeczy w połączeniu z wielką liczbą kotłów rusztowych pracujących w Polsce [17] powoduje znaczne zwiększenie zużycia paliwa w skali kraju, przyczyniając się jednocześnie do

pogorszenia stanu środowiska naturalnego. W praktyce stosowane są następujące metody sterowania kotłami z rusztem mechanicznym:

•    Metoda ’na oko’ polega na doborze prędkości posuwu rusztu w zależności od wymaganej wydajności cieplnej oraz doborze strumienia powietrza tak, by strefa spalania rozciągała się na 2/3 długości rusztu. W metodzie tej sprawność średnioroczna rzadko kiedy przekracza 60%, a mimo to stosowana jest jeszcze dość powszechnie, szczególnie w kotłowniach zakładowych. Metodę tę zalecają do tej pory niektóre podręczniki. W przypadku braku aparatury kontrolno-pomiarowej jest to jedyna możliwa do zastosowania metoda. Niestety, nadal wiele zakładów przemysłowych wykorzystuje kotły rusztowe nie stosując żadnych przyrządów pomiarowych.

•    Metoda ’według składu spalin’ polega na doborze prędkości posuwu rusztu w zależności od wymaganej wydajności cieplnej oraz na doborze strumienia powietrza tak, by stężenie O2 lub CO2 zawierało się w określonych granicach. Metoda ta jest powszechnie stosowana i uważana za najlepszą z możliwych. Tymczasem przyczynia się ona jedynie do nieznacznej poprawy sprawności w stosunku do metody ’na oko¹. Sprawność osiągana dzięki zastosowania sterowania według składu spalin wynosi około 70%. Tak nieznaczne podniesienie sprawności wynika ze stosunkowo małej wrażliwości składu spalin na ilość powietrza podmuchowego [39] oraz z faktu, że optymalny skład spalin jest różny dla różnych obciążeń cieplnych, co uwzględniane jest jedynie sporadycznie. Jest to cecha odróżniająca kotły rusztowe od kotłów na paliwa płynne czy kotłów pyłowych. Dodatkowym zakłóceniem tej metody jest dość znaczny błąd pomiarowy analizatorów cyrkonowych tlenu, które są powszechnie stosowane do analizy składu spalin kotłowych .