Применение информационных технологий к модернизации котельных установок для использования различных видов топлива

В современном мире развитие мировой экономики тесно связано с возрастанием потребления энергии – электрической и тепловой, основным ис- точником которой является природное органическое топливо. Непрерывный рост цен на традиционные энергоносители (нефть, природный газ, уголь), вследствие усиливающегося энергетического кризиса способствовал интенсификации работ в использовании альтернативных источников энергии, ведь цены на не возобновляемые источники энергии растут, а их запасы уменьшаются.

Возможно, сегодня эта проблема не слишком касается нашей страны, ведь по расчётам специалистов, запасов ископаемых ресурсов хватит еще на несколько десятилетий, но нерационально оставлять без внимания получение энергии из альтернативных источников, в том числе из биомассы. Но уже сейчас существуют, появляются, и продолжают появляться перспективные варианты биотоплива – топлива из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.

Например, пеллетные топливные гранулы – это цилиндрические спрессованные опилки от лесопиления и деревообработки, отходы производства сельского хозяйства (солома, шелуха, кукуруза и др.), торфа, древесного угля. Процесс формирования пеллет происходит под давлением около 300 атмосфер, без каких-либо добавок и клея. Размеры пеллет в среднем от 10 до 30 мм в длину и от 6 до 10 мм в диаметре. При схожем показателе тепловыделения, при сжигании пеллет в атмосферу выбрасывается столько же углекислого газа, сколько образовалось при естественном разложении древесины [4].

Существует также растущая проблема нанесения экологического ущерба. На сегодняшний день большинство используемых котельных устарели, изношены, и работают неэффективно. Используется дорогие и экологически опасные виды топлива – мазут, уголь, дизельное топливо. В этой связи вста- ет задача модернизации оборудования котельной при переводе ее на альтернативное топливо.

Ручные расчёты и мануальная работа инженеров занимает очень много времени и рискует обратиться некоторым количеством ошибок в расчетах. Таким образом, особенно на этапе проектирования целесообразно максимально автоматизировать расчеты, что приведёт к сокращению затрат времени, удешевлению комплекса трудоемких работ и повышению его эффективности. Применение информационных технологий для решения такого рода задач позволит существенно расширить возможности специалистов в этой области. Вследствие чего было принято решение разработать прототип программного обеспечения для автоматизации расчетов по оценке эффективности модернизации котельной при переводе ее на альтернативное топливо.

Прототип информационной системы разработан на языке программирования C# и базируется на основе Windows Presentation Foundation - унифицированной модель программирования для создания современных бизнес-приложений Windows для настольных систем [1], в качестве базы данных используется Microsoft SQL Server 2016 Express.

Рис. 1. Главное окно программы.

Рис. 2. Интерпретация инженерных расчетов о количестве выбросов.

Система состоит из двух ключевых модулей – модуля справочника котельных, и модуля интерпретации отображения информации. Необходимые для работы системы данные задаются в справочнике котельных, где необходимо ввести технические характеристики котлоагрегатов, а также состав используемых видов топлива. Данные загружаются в соответствующие таблицы базы данных. Информация отображается в виде двух типов графического отображения и одного типа табличного вывода. После выбора котельной и необходимого вида вывода информации, происходит расчет показателей.

На рис. 2 представлены результаты инженерных расчётов в виде графического отображения по выбросам [2].

Режим графического отображения реализуется путем вывода сравнительных диаграмм двух типов – количества выбросов в граммах на секунду по трем ключевым параметрам: масса твердых веществ (золы), двуокиси азота, двуокиси серы, значения которых отображаются в граммах на секунду, а также суммарного объема продуктов сгорания – полного и удельного, значения в данном случае отображены в кубометрах на килограмм [3].

Также в правом нижнем углу доступно отображение итогового соотношения численных параметров при использовании угля к одноименным параметрам при использовании пеллет.

Данная информационная система позволит автоматизировать процесс обработки и интерпретации инженерных расчётов, производить анализ эффективности перевода котельной на альтернативное топливо с сокращением временных затрат, строить наглядные графики по выбросам и удельному объему продуктов сгорания, получать сравнительные таблицы. Что в целом способствует формированию общего заключения об эффективности модернизации. Прототип способен работать с различными параметрами котлоагрегатов и различными видами топлива, что позволяет расширять сферы его использования.