Способ определения расхода дымовых газов по содержанию в них кислорода и расходу топливного газа

Изобретение относится к способу определения расхода дымовых газов от энергетического оборудования, использующего в качестве топлива метан. Способ базируется на строгой аналитической зависимости, связывающей между собой расход дымовых газов, содержание в них кислорода и расход метана. Технический результат - повышение сходимости расчетных параметров с полученными при испытаниях данными. 1 з.п. ф-лы.

 

Заявляемое изобретение относится к расчетным способам определения технических параметров (расход дымовых газов) энергетического оборудования, использующего в качестве топлива метан.

Аналогом способа является расчетная методика определения расхода дымовых газов /1/:

Qдг=Q0дг∗(Pк/P)0,8∗(288/T1)0,5∗(Pа/0,1013),

где Qдг - расход дымовых газов [м3/с],

Q0дг - номинальный расход дымовых газов [м3/с],

Pк - абсолютное давление за компрессором газовой турбины [МПа],

P - номинальное абсолютное давление за компрессором [МПа],

T1 - абсолютная температура перед компрессором [К],

Pa - барометрическое давление [МПа].

Недостаток аналога - привязка расчета к номинальным параметрам нового оборудования. На практике параметры номинального режима изменяются с возрастом оборудования.

Наиболее близким аналогом предлагаемого расчетного способа (прототипом) является «Методика…» /2/:

Qдг=Qтг∗[1,15+200/(21-O2изм)],

где Qдг - расход дымовых газов [м3/с],

Qтг - расход метана [м3/с],

O2изм - измеренное содержание кислорода в выбросах [объемные %].

Основной недостаток этого метода - неудовлетворительная сходимость результатов расчета с реальным расходом дымовых газов.

Целью данной работы является устранение указанного недостатка путем разработки способа, базирующегося на использовании строгой аналитической зависимости расхода дымовых газов (ДГ) от расхода топливного газа (ТГ).

При использовании в качестве топлива природного газа, состоящего на 98% из метана, появляется возможность рассчитать процесс сгорания по формулам окисления метана:

Для удобства дальнейших расчетов перепишем (1) в виде:

Т.к. все вещества в (2) присутствуют в газообразной форме, а 1 моль любого газа при одинаковых условиях (P, T) занимает одинаковый объем, то для удобства перейдем к объемам: для окисления 1-го объема метана используется 2 объема кислорода, образуется 1 объем углекислого газа и 2 объема водяного пара. Суммарный объем исходных веществ (1+2=3) равен объему продуктов реакции.

Кислород берется из воздуха, содержащего 21% кислорода и 79% азота (0,3% примесей на точность расчета не влияют). Оставшийся после реакции кислород (т.к. воздух поступает в избытке) уходит с ДГ. На 100 объемов исходных газов приходится V объемов метана и (100-V) объемов воздуха. Добавим в (2) воздух и перепишем в виде:

Результат реакции (правую часть (3)) разложим по образовавшимся веществам:

Т.к. содержание кислорода в ДГ измеряется газоанализатором (в %), то из слагаемого (21O2-2,21VO2) можно вычислить исходный объем:

Теперь объем ТГ в общем объеме исходных веществ известен. Т.к. объемы исходных веществ и ДГ при одинаковых условиях (P, T) равны, то и расход исходных веществ (м3/с) равен расходу ДГ (м3/с).

Расходы ТГ и ДГ соотносятся так же, как и объемы (напомню: для удобства расчет ведется на 100 объемов):

Из (6) находим расход ДГ:

Пример

При испытаниях в станционных условиях приведенная мощность газотурбинного двигателя ПС-90ГП-2 составила 15,97 МВт (номинал - 16 МВт), расход топливного газа - 4490 нормальных м3/ч (1,247 нормальных м3/с), концентрация кислорода в дымовых газах - 15,2%.

Расход ТГ необходимо привести к стандартным условиям (для пересчета из нм3/с - умножить на коэффициент К=273/293=0,932).

Используя эти данные, способ дает расход дымовых газов 44,28 м3/с. По параметрам, полученным при испытаниях двигателя, расход дымовых газов составляет 47,04 м3/с. Погрешность определения расхода дымовых газов составила 5,9%.

«Методика…» /2/ при расчете по этим параметрам дает расход дымовых газов 41,40 м3/с, погрешность - 12,0%.

Источники информации

1. СТО Газпром 2-3.5-038-2005. Инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбинных установок на компрессорных станциях. Москва, 2005 г.

2. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час. Москва, 1999 г.

1. Расчетный способ определения расхода дымовых газов для энергетического оборудования, использующего в качестве топлива метан, отличающийся тем, что расчетный способ позволяет найти расход дымовых газов от газотурбинных двигателей по измеренному содержанию в них кислорода и известному расходу топливного газа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что приведенный в способе расчет основывается только на окислении метана без примеси других углеводородов и математическая модель основана на строгом балансе объемов топлива и продуктов сгорания и более точна по сравнению с прототипом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения газообразных и текучих сред, а также в коммерческих расчетах.

Изобретение относится к области гидрометрии и может использоваться в системе водоучета на открытых каналах оросительных систем с призматическим руслом. Сущность способа сводится к использованию двух датчиков уровня воды, оснащенных средствами дистанционной передачи показаний уровня, расположенных в уровнемерных колодцах верхнего и нижнего гидрометрических створов, определению уровней воды в створах, перепада уровней между верхним и нижним створами и вычислению расхода воды.
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерителям количества текучей среды, а также к способу определения количества текучей среды. Изобретение может быть использовано для уменьшения погрешности тахометрических преобразователей при измерении количества текучих сред, прошедших через них.

Изобретение относится к системе и способу измерения потока текучей среды. Вибрационный расходомер (5) включает в себя сборку датчика, расположенную в трубопроводе (301).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения расхода и объема сточных вод, поступающих на канализационные насосные станции (КНС), оборудованных резервуарами и работающих в режиме периодического включения (циклическом режиме).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения притока и объема сточных вод, поступающих на канализационные насосные станции.

Настоящее изобретение относится к регуляторам расхода текучей среды, таким как регуляторы расхода жидкости или газа, а более конкретно - к регулятору, имеющему модификатор потока с регистрацией давления.

Предложенное изобретение относится к процедуре контроля многофазных смесей при их транспортировке по трубопроводу, в процессе которого исключают процесс пробкообразования.

Изобретение относится к бытовым счетчикам для учета расхода холодной (горячей) воды индивидуальными потребителями в условиях изменения режимов и тарифов, а также автоматизированного согласованного с потребителем изменения режимов и тарифов, передачи информации о количестве потребленной воды и оплате за указанную услугу, а также предупреждения аварийных ситуаций.

Группа изобретений относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения расхода и количества газообразных сред. Клапан с гистерезисной характеристикой для измерения расхода газовой среды содержит корпус с закрепленной в нем втулкой, имеющей две поверхности запирания, подвижный поршень, притягивающиеся постоянные магниты, один из которых закреплен во втулке, другой в тарелке поршня, дополнительно содержит катушку индуктивности, размещенную в зоне взаимодействия магнитов.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды. Заявлен способ определения теплового потока (dQ/dt), исходящего от теплонесущей текучей среды (12), которая представляет собой смесь по меньшей мере двух различных текучих сред и которая протекает через пространство (11) потока от первого положения, где она имеет первую температуру (Т1), ко второму положению, где она имеет благодаря этому тепловому потоку (dQ/dt) вторую температуру (Т2), которая ниже, чем упомянутая первая температура (Т1). Плотность и удельную теплоемкость упомянутой теплонесущей текучей среды (12) определяют путем измерения скорости (vs) звука в упомянутой текучей среде, а упомянутые плотность и удельную теплоемкость упомянутой теплонесущей текучей среды (12) используют для определения теплового потока (dQ/dt). Также предложено устройство для реализации указанного способа, включающее средство для измерения дифференциальной температуры, средство для измерения абсолютной температуры, средство для измерения скорости звука в текучей среде, средство для измерения объемного расхода, а также блок оценки для определения теплового потока на основании полученных данных. Технический результат - повышение точности определения теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройству направления потока для использования с регуляторами текучей среды. Регулятор текучей среды включает корпус, имеющий перепускной канал, ограничивающий дроссель, который по текучей среде соединяется с впускным отверстием и выпускным отверстием. Плунжер клапана, расположенный в перепускном канале, перемещается относительно седла клапана, прилегающего к дросселю. Исполнительный механизм функционально присоединен к плунжеру клапана, и исполнительный механизм включает измерительную камеру по текучей среде, соединенную с выпускным отверстием перепускного канала. Исполнительный механизм перемещает плунжер клапана относительно седла клапана, чтобы регулировать поток текучей среды через дроссель между впускным отверстием и выпускным отверстием в ответ на давление рабочей текучей среды на выходе. Элемент направления потока присоединен к плунжеру клапана. Элемент направления потока имеет узел снижения ослабления, чтобы направлять текучую среду, проходящую через дроссель, к выпускному отверстию перепускного канала и от измерительной камеры исполнительного механизма при первом перепаде давления на дросселе и узел снижения усиления, чтобы направлять текучую среду, проходящую к измерительной камере исполнительного механизма при втором перепаде давления, где второй перепад давления больше, чем первый перепад давления. Технический результат - улучшение пропускной способности или класса точности регулятора текучей среды, осуществление корректировки как характеристики усиления потока, так и характеристики ослабления потока. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх