Optymalizacja pracy kotłów metodą sterowanego poziomu niezupełności spalania

optymalizacja, spalanie, niedopał chemiczny, kryterium energo-ekologiczne, kocioł, analizator spalin

Zasada energo-ekologicznej optymalizacji oznacza, że optymalny wynik spalania paliwa wyznaczany jest nie tylko poprzez bezpoorednią sprawność jego zużycia, lecz również przez minimalną szkodę wyrządzoną środowisku. Optymalizacje spalania paliwa poprzez regulowany poziom niedopału chemicznego uważa się za jedną z najprostszych, najtańszych i wysokoefektywnych metod takiej optymalizacji. Nieprawidłowe jest oczywiste wydawałoby się zdanie, że minimalny niedopał odpowiada maksymalnej sprawności zużycia paliwa w kotłach. Zarówno promieniowanie jak i konwekcyjne odbieranie ciepła przez powierzchnie ekranowe otaczające paleniska kotła w bardzo skomplikowany sposób zależy od wielu czynników: formy, rozmiarów i świecenia się płomienia, położenia strefy maksymalnych temperatur oraz całokształtu aerodynamiki przestrzeni paleniska. Standardowe bilansowe próby kotła pokazują, że maksymalną jego sprawność notuje się przy zauważalnej niezupełności spalania odpowiadającej steżeniu CO na poziomie 0,02-0,03% obj. (200-300 ppm). Ponadto tlenki azotu które powstają w maksymalnej temperaturze, czyli przy braku niedopału, są substancjami około 35 razy bardziej toksycznymi niż tlenek wegla. Z tego wynika, że wyznaczenie dopuszczalnego poziomu niedopału chemicznego stanowi typowe zagadnienie optymalizacyjne, mające na celu zminimalizowanie pewnej funkcji celu. Skomplikowany charakter tego zagadnienia polega na koniecznooci jego indywidualnego rozwiązania w każdym konkretnym przypadku nastawiania kotła z uwzględnieniem charakterystyk i szczegółów wszystkich składowych urządzeń całego zespołu kotłowo-paleniskowego. Dla ujednolicenia tego problemu zostało zaproponowane ekologiczne i ekonomiczne kryterium spalania paliwa, jak również uogólnione kryterium energetyczno-ekologiczne będące poszukiwaą1 funkcją celu. Jak pokazały wyniki takich badań na kotłach, optymalny tryb spalania znajduje się w zakresie stężenia tlenku wegla w granicach 200-400 ppm. Regulacja automatyczna procesu spalania z zachowaniem niezupełności spalania na takim poziomie daje stały eksploatacyjny efekt energetyczno-ekologiczny.