Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ВНЕДРЕНИЕ ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ АПК

Глухих В.Г. Сабуров Е.И.
Россия, в частности северо-запад ее европейской части, богата лесами. Энергетические потребности расположенных там небольших городов и поселков сравнительно невелики. Источниками тепла являются по большей части мелкие котельные, работающие на привозном угле или мазуте. Их технический уровень, экономичность и экологические показатели не соответствуют современным представлениям. Во многих случаях лучшим решением было бы использование в котельных имеющегося поблизости древесного топлива, относящегося к возобновляемому источнику биологического топлива. По экономическим причинам и вследствие состояния окружающей среды количество энергии, получаемой от использования биологического топлива в западной Европе, увеличивается.

В Мурманской области имеются огромные неиспользованные ресурсы биотоплива. Россия имеет слабые традиции использования биотоплива. Проекты по использованию биотоплива в посёлке Верхнетуломский могут стать важными демонстрационными проектами, способствующими увеличению объёмов использования биотоплива в регионе. В котельной поселка были установлены три паровых котла типа ДКВР-4/13, которые использовали в качестве топлива привозной мазут. В посёлке имеется лесопильный завод, обладающий большими объёмами древесных отходов производства. За счёт строительства котельной, работающей на биотопливе, произошла замена в потреблении нефтепродуктов и нашли решение практические проблемы охраны окружающей среды, связанные с размещением и утилизацией древесных отходов.

При реализации проекта было предусмотрено подключение оборудования котельной для сжигания древесных отходов по сетевой воде в существующую технологическую схему котельной с выводом в резерв двух котлов и подогревателей сетевой воды. Оборудование для сжигания древесных отходов было приобретено в Швеции.

При проектировании котельной, с целью оптимизации структуры системы управления и определения параметров регуляторов, были разработаны математические модели многосвязной системы. Объект управления - водогрейный котёл, является сложным, имеющим шесть контуров управления. Наибольший интерес представляет контур управления производительности котла.

Древесные отходы, используемые как топливо, доставляются на котельную автотранспортом и ссыпаются в бункер опилок. На дне бункера находятся толкатели, которые ворошат опилки и продвигают их к шнекам бункера. Привод этих толкателей - гидравлический. Шнеки отбирают необходимое количество топлива и подают его в систему дымоходов для предварительной сушки дымовыми газами. После прохождения топлива по дымоходу производиться его отделение от газов в циклоне и передача на транспортные шнеки. Топливо через дозаторы поступает в камеру сгорания по двум шнекам подачи, которые вращаются постоянно. Уровень топлива в камере сгорания держится постоянным посредством разработанных измерителей уровня и контура ситуационного управления дозаторами подачи топлива. Воздух в камеру сгорания подается от двух вентиляторов: первичного - в нижнюю часть и вторичного в верхнюю часть. Регулирование производительности котла производится управлением шиберов вентиляторов. Дымовые газы из камеры сгорания поступают в жаротрубный водогрейный котел. Котел имеет три хода газов и оборудован системой обдува трубок от сажи. На выходе из котла установлен регулятор разряжения в топке. Этот регулятор также распределяет дымовые газы в дымовую трубу и систему сушки топлива. Дымосос установлен на участке дымохода после циклонов. Зола из нижней части камеры сгорания удаляется с помощью скребков с гидроприводом и трёх последовательных шнеков. Котел оборудован системой аварийного останова при потери воды в трубопроводе на выходе из котла, системой спринклеров, заливающей водой участки системы сушки при аварийном повышении температуры на этих участках, а также системами автоматического контроля и управления технологическим процессом.

Температура воды на выходе котла измеряется с помощью первичных преобразователей TE. С выхода преобразователей сигналы подаются на вход регулятора TC. При отклонении указанного параметра, с выхода TC поступают сигналы на приводы шиберов вентиляторов. Структурная схема САУ производительности котла приведена в докладе. Математическая модель контура автоматического регулирования производительности котельной установки была реализована в пакете Matlab+Simulink. С помощью данного ППМ можно осуществлять аналитическое, имитационное, и аналитико-имитационное моделирование систем управления. Он позволяет строить модели и исследовать с их помощью переходные и установившиеся процессы любых реальных САУ: детерминированных и стохастических, линейных и нелинейных, стационарных и нестационарных, непрерывных, дискретных, дискретно-непрерывных, в том числе систем прямого цифрового управления и адаптивных САУ.

Микропроцессорная система распределённого управления котельной реализована на модулях серии ADAM-4000. Эти модули предназначены для построения распределенных систем сбора данных и управления, представляют собой компактные и интеллектуальные устройства обработки сигналов датчиков, специально разработанные для применения в промышленности. Наличие встроенных микропроцессоров позволяет им осуществлять нормализацию сигналов, операции аналогового и дискретного ввода/вывода, отображение данных и их передачу (или прием) по интерфейсу RS-485. Все модули имеют гальваническую развязку по цепям питания и интерфейса RS-485, программную установку параметров, командный протокол ASCII и сторожевой таймер.

Информация, собираемая об объекте управления, используется, как для решения задач организации управления, так и для её представления оператору на рабочей станции.

Данный проект является первым и показывает возможности использования в Мурманской области альтернативных и экологически безопасных источников энергии.

Ввод в эксплуатацию данного проекта позволил:

  1.  Снизить расход мазута на 2000 тонн.
  2. Снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу:
  • диоксида серы - на 180 т/год,
  • золы мазутной - на 1 т/год,
  • двуокиси азота - на 4 т/год,
  • бенз(а)пирена - на 0,00082 т/год.

Использование биологического топлива, вместо нефтяного, оказывает позитивное влияние на окружающую среду в следующих аспектах:

  • решение проблем охраны окружающей среды, связанных с хранением древесных отходов;
  • улучшение качества воздуха за счет снижения использования жидкого топлива;
  • исключение выбросов парниковых газов СО2, вследствие сжигания жидкого топлива, и СН4 в результате распада органических веществ в хранилищах;
  • уменьшение закисления почвы и воды.

Общая стоимость проекта составляет 11,4 млн. руб., из них стоимость оборудования - 4,2 млн. руб.; срок окупаемости проекта 4 - 4,5 года.

Опыт эксплуатации котельной показал, что для энергообеспечения многопрофильных сельскохозяйственных производств и предприятий АПК целесообразна установка котельных, работающих на биологическом топливе.


Библиографическая ссылка

Глухих В.Г., Сабуров Е.И. ВНЕДРЕНИЕ ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ АПК // Современные наукоемкие технологии. – 2004. – № 5. – С. 86-87;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=21996 (дата обращения: 15.04.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674