Abstract
In Ukraine today there are more than 6000 boiler plants with a heating capacity of up to 1 Gcal/h with an efficiency of about 70 %, requiring replacement or modernization, 40 % of boilers are operated with an efficiency of less than 82 %, about 11000 boilers with a capacity of 100 kW to 1 MW have been in operation for over 20 years. Although the part of these boilers in the municipal heat power system of Ukraine does not exceed 14 %, the projected savings in natural fuel in these boilers is more than 130 million cubic meters per year. Thus, increasing the efficiency of the fuel combustion process in small and medium power boilers is an urgent task at the present time.
 The article presents the results of creating a method and hardware that implements it, to increase the speed and reliability of monitoring the process of fuel combustion in boiler units based on measuring the concentration of residual oxygen in exhaust gases. The developed method is implemented by stepwise correction of the ratio of the air-fuel mixture entering to the furnace of the boiler for combustion, according to feedback signals from a broadband oxygen sensor manufactured by Bosch, located in the outgoing channel.
 The air-fuel ratio control with automatic adjustment of the blower fan speed depending on the amount of fossil fuel supplied for combustion ensures low-toxic combustion of fuel with low emissions of nitrogen oxides and carbon monoxide, and high efficiency. Additional use of a variable frequency drive in the combustion control system allows to reduce energy consumption by 30-40 %, eliminate starting currents and motor overloads, reduce mechanical wear of equipment, increase the service life of contact switching equipment. In general, the developed fuel combustion control system allows to optimize the fuel combustion mode, taking into account the actual conditions, operating modes of the boiler unit and fuel characteristics; to reduce specific fuel consumption by at least 10%; to reduce the level of emissions of nitrogen oxides up to 40 % and carbon monoxide up to 50 %; to increase the efficiency by at least 5 %; qualitatively to simplify the work of the boiler maintenance personnel.
Highlights
В Україні на теперішній час налічується більше 6000 котельних установок теплопродуктивністю до 1 Гкал/год з коефіцієнтом корисної дії (ККД) близько 70 %, що потребують заміни чи модернізації, 40 % котлів експлуатуються з ККД менше 82 %, близько 11000 котлоагрегатів потужністю від 100 кВт до 1 МВт знаходяться в експлуатації більше 20 років
В цілому, розроблена система надає змогу оптимізувати режим спалювання палива із врахуванням фактичних умов, режимів роботи котлоагрегату та характеристик палива; знизити питомі витрати палива мінімум на 10%; зменшити рівень викидів оксидів азоту до 40 % та монооксиду вуглецю до 50 %; підвищити ККД мінімум на 5 %; якісно спростити роботу обслуговуючого персоналу котлоагрегату
Вступ Проблеми підвищення ефективності спалювання палива та зниження викидів шкідливих речовин особливо актуальні в теперішній час, і в тих галузях промисловості, де спалювання великої кількості палива відбувається з недостатньою повнотою та з порівняно низьким коефіцієнтом корисної дії (ККД)
Summary
Мета роботи – розроблення способу та апаратних засобів для досягнення необхідної швидкодії і достовірності контролю та керування процесом спалювання палива в котлоагрегатах малої та середньої потужності на основі вимірювання концентрації кисню у відхідних газах та ступінчастої корекції складу ППС, що надходить в зону спалювання, за сигналами зворотного зв’язку від сенсора кисню. Корекція подачі палива до пальника за сигналом зворотного зв’язку від сенсора кисню дає змогу підтримувати стехіометричне співвідношення «повітря-паливо» у топці котла [9, 10], знизити рівень викидів токсичних речовин в атмосферу та підвищити ККД котла недопущенням нестачі повітря чи його надлишку у відхідних газах. Застосування широкосмугового сенсора кисню в системі контролю та керування процесом спалювання палива має низку переваг перед традиційними газоаналізуючими пристроями: відсутність системи відбору та підготовки проби, швидке вимірювання концентрації кисню (0,1-0,2 с), безперебійна робота, тривалий термін експлуатації, легка інсталяція на різні види теплових агрегатів. В Відгук (затримка часу індикації) для 50 % ступінчатого збурювання, с
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
