Регулирование процесса горения

Сжигание топлива в топке котла должно быть максимально экономичным. Это может быть достигнуто строгим соответствием весового расхода воздуха в соответствии с подачей топлива (весового количества). Подача избыточного количества воздуха приводит к увеличению потерь тепла с уходящими газами, увеличению низкотемпературной коррозии 1 ступени в/подогревателя, так как при этом процент агрессивных сернистых соединений SОз в продуктах сгорания существенно увеличивается, с избыточной подачей воздуха увеличивается также расход электроэнергии на тягу и дутье.

С уменьшением подачи воздуха все происходит наоборот, однако недостаток воздуха может вызвать появление химической неполноты сгорания топлива. Поэтому задача регулирования подачи воздуха в топку котла состоит в поддержании заданного избытка воздуха, при котором обеспечиваются оптимальные условия экономичного сжигания топлива, в свою очередь оптимальный процесс горения – это надежность и безаварийность работы агрегата в целом, продление межремонтных сроков.

Коэффициент избытка воздуха определяется путем измерения содержания свободного кислорода О2 или углекислоты СО2 в дымовых газах, выраженного в процентах от объема газов αТ = 21/ (21- О2) или αТ = СО2 макс / СО2.

При сжигании газообразного топлива в топке выделяется значительное количество газообразных продуктов сгорания. Топочные газы проходят вдоль обогреваемых поверхностей котла, пароперегревателей, воздухоподогревателя и экономайзера, отдают свое тепло и удаляются наружу. Количество удаляемых газов строго соответствует расходу воздуха и топлива, а, следовательно, и расходу пара, т.е. нагрузке котла. При этом задачей регулирования является поддержание в верхней части топки постоянного заданного разрежения, необходимого по условиям эксплуатации для устойчивости факела в топочной камере.

Температура перегретого пара на выходе из котла относится также к его важнейшим параметрам, определяющим экономичность и надежность работы котлоагрегата.

В целом регулирование процесса горения сводится к поддержанию в заданных пределах следующих величин:

1. Давления перегретого пара в главном паропроводе.

2. Подачи воздуха в топку котла.

3. Разрежения в верхней части топки.

4. Температуры перегретого пара в паропроводе котла.

При наладке данных контуров регулирования следует иметь в виду, что они оказывают существенное влияние друг на друга.

- Регулятор тепловой нагрузки /РТН/ выполнен по импульсу "давление пара в главной паровой магистрали". Сигнал по давлению в главной паровой магистрали формируется в датчике типа ДМИ-16 и поступает на электронный блок РП4-У-М1, установленный на панели регуляторов ГМ-50 N3, ТП-230. С выхода блока сигнал подается на исполнительные механизмы котлов, которые, воздействуя на клапана (при работе котлов на мазуте) или заслонки (при работе котлов на газе) изменяют подачу топлива к котлам и восстанавливают заданное значение тепловой нагрузки котлоагрегатов, т.е. поддерживают заданное значение давления в главной паровой магистрали. При работе нескольких котлов одновременно, один или два котла работают в регулирующем режиме, а остальные в базовом, т.е. управление клапанами осуществляется дистанционно. Задание РТН устанавливают с помощью задатчика РЗД-12, смонтированного на панели регуляторов ГМ-50 N3, ТП-230. Включение регуляторов на автоматический режим работы осуществляется с помощью блока БУ-1/6,/БУ-21/ соответствующего котлоагрегата.

- Регулятор общего воздуха /РОВ/ или регулятор экономичности предназначен для поддержания оптимального режима расхода воздуха, необходимого для наиболее экономичного сжигания топлива.

Регулятор работает по схеме "Топливо-воздух". Импульс по топливу является заданием для регулятора, а импульс по расходу воздуха служит обратной связью. Электрический сигнал по топливу формируется в расходомерном датчике типа /ППДМ/, установленном на мазутопроводе непосредственно перед котлом при работе котла на мазуте, а при работе котла на газе сигнал по расходу газа формируется на датчике ДМ-3583М, подключенном к сужающему устройству /СУ/ по расходу газа на котел. Обратная связь - электрический сигнал, сформированный в датчике ДТ-2-100 /ДДМ 10ДИ/ по перепаду на воздухоподогревателе. РОВ, воздействуя на направляющие аппараты дутьевого вентилятора, регулируют подачу воздуха в котел в соответствии с общим расходом мазута или газа на все работающие горелки котла. При всех внутренних и внешних возмущениях, вышедших за пределы зоны нечувствительности РТН, последний перемещает регулирующий клапан и изменяет расход топлива, при этом нарушается баланс в измерительной схеме РОВ. Вступает в работу РОВ и приводит расход воздуха в соответствие с новой тепловой нагрузкой котла /по расходу мазута или газа/. Количество поданного на котел воздуха определяется статической настройкой регулятора, выполненной с учетом режимной карты котла. При отключенном РТН принцип работы РОВ остается прежним, с той лишь разницей, что задание по расходу топлива поступает не в результате работы РТН, а в результате перемещения регулирующего клапана дистанционно.

- Регулятор разрежения /РР/ поддерживает разрежение в топке котла на оптимальном значении и обеспечивает экономичность процесса горения. Благодаря работе регулятора снижается влияние присосов холодного воздуха в топку и устраняется выбивание дымовых газов в помещение котельной. Регулятор разрежения - одноимпульсный регулятор.

Регулирующий прибор типа РП4-У-М1 /Р-25-1/получает импульс по разрежению в топке от датчика типа Метран 100 ДИВ /ДТ2-50/. Заборное устройство по разрежению расположено в верхней части топки котла по обе стороны. На датчик заводится усредненный импульс. РР воздействует на направляющие аппараты дымососа, изменяя при этом расход дымовых газов из котла. При отключенном регуляторе общего воздуха РР выполняет функцию стабилизатора разрежения. С помощью задатчика можно вручную менять задание регулятору и стабилизировать величину разрежения на другом значении.

Автоматическое регулирование температуры перегретого пара.

Температура перегретого пара на выходе из котла – один из его основных параметров, определяющий надежность и экономичность работы турбины, и надежность работы пароперегревателя котла, паропроводов. Максимальное отклонение от номинальной температуры ± 5 ºC для котлов I очереди.

На котлах ТП-230-2 во входном коллекторе 1-й ступени конвективного пароперегревателя смонтирован поверхностный пароохладитель. Увеличение расхода питательной воды через пароохладитель уменьшает температуру п/пара и наоборот. Количество питательной воды регулируется клапаном с дистанционным управлением со щита управления котла. После перевода котлов на сжигание мазута с малыми избытками для увеличения температуры перегретого пара на котлах смонтированы вентиляторы рециркуляции газов ВРГ. Дымовые газы ВРГ забираются до первой ступени воздухоподогревателя и подаются в холодную воронку котла. За счет увеличения объема дымовых газов, проходящих через конвективные поверхности нагрева котла, увеличивается скорость дымовых газов и, соответственно, теплопередача, что позволяет регулировать температуру п/пара.

Регулятор температуры включен по двух импульсной схеме.

Датчиком является термопара ХК, установленная в рассечку пароперегревателя для уменьшения транспортного запаздывания. Коробка холодных спаев КХС расположена на перилах площадки водосмотра. Регулирующие шибера установлены на всасе ВРГ отм. 10 м. КДУ расположена между конвективной шахтой и топкой котла отм. 8 м. Мотор КДУ перемотан на 750 об/мин. для уменьшения скорости регулирования. При увеличении температуры регулятор прикрывает шибера на всасе, уменьшая рециркуляцию и наоборот.

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. В измерительной схеме И-Т-62 используется магнитный усилитель, который при отсутствии входного сигнала / котел остановлен, сгорела термопара / расстраивается. Для избегания этого с прибора снимается стабилизированное напряжение питания, а также не подается при растопке до выхода температуры на рабочие параметры.

2. Настройка регулятора производится на рабочую температуру согласно заводской инструкции на электронные регулирующие приборы типа РПИК-Т или РПИБ-Т.

6.4 Выбор и расчёт сужающего устройства, установленного на трубопроводе перегретого пара после котла (сопло)

В соответствии с ГОСТ-15528 измерительный прибор, служащий для измерения расхода вещества, называется расходомером, а прибор для измерения количества вещества - счетчиком количества (счетчиком). В каждом конкретном случае к этим терминам следует добавлять наименование контролируемой среды.

Существует большое разнообразие методов измерения расхода и конструктивных разновидностей расходомеров и счетчиков: 1) переменного перепада давления с сужающими устройствами (относятся к общей группе расходомеров переменного перепада); 2) постоянного перепада давления (относятся к общей группе расходомеров обтекания); 3) тахометрические; 4) электромагнитные; 5) ультразвуковые и др.

Метод измерения расхода по перепаду давления в сужающем устройстве основан на зависимости перепада давления в неподвижном сужающем устройстве, устанавливаемом на трубопроводе, от расхода измеряемой среды. Это устройство следует рассматривать как первичный преобразователь расхода. Создаваемый в сужающем устройстве перепад давления измеряется дифманометром, шкала которого градуируется в единицах расхода.

Рассматриваемый принцип измерения заключается в том, что при протекании потока через отверстие сужающего устройства повышается скорость потока по сравнению со скоростью до сужения. Увеличение скорости, а, следовательно, и кинетической энергии вызывает уменьшение потенциальной энергии и соответственно статического давления. Расход может быть определен по перепаду давления Δр, измеренному дифманометром в соответствии с градуировочной характеристикой Δр = f(Q). Использование рассматриваемого метода измерения требует выполнения определенных условий: характер движения потока до и после сужающего устройства должен быть турбулентным и стационарным; поток должен полностью заполнять все сечение трубопровода; фазовое состояние потока не должно изменяться при его течении через сужающее устройство; во внутренней полости трубопровода до и после сужающего устройства не образуются осадки и другие виды загрязнений; на поверхностях сужающего устройства не образуются отложения, изменяющие его геометрию; пар является перегретым, при этом для него справедливы все положения, касающиеся изменения расхода газа.

Дано:

Измеряемая среда: пар

Измеряемый максимальный расход: 240 т/час

Измеряемый средний расход: 230 т/час

Избыточное давление среды: 100 кгс/см²

Температура измеряемой среды: 510° С

Диаметр трубопровода внутренний: 277 мм

Диаметр суж. устройства внутренний: 193,7 мм

Перепад давления дифманометра: 250 кПа = 2,5 кгс/см²

Решение:

Таблица 6.1 - расчёт сужающего устройства

№ п/п	Определяемая величина	Расчёт
	Абсолютное давление среды перед суж. устройством	Ра=Ри+1 Ра=100+1=101 кгс/см2
	Плотность среды в рабочих условиях	ρ=1/0,0257=38,9105 кг/м3
	Поправочный множитель на тепловое расширение материала трубопровода
	То же сужающего устройства
	Внутренний диаметр трубопровода при рабочей температуре	мм
	Внутренний диаметр суж. устройства при рабочей температуре	= 194,88мм
	Динамическая вязкость среды в рабочих условиях	µ=3,25*10-6 кгс сек/м2
	Показатель адиабаты	χ=1,265
	Приближённое значение модуля	М=0,4875
	Число Рейнольдса	=19,899*106
	Минимальное допустимое число Рейнольдса	Remin=30000
	Граничное значение числа Рейнольдса	Reгр=8,6*104
	Наибольший перепад давления в суж. устройстве	ΔР=25000 кгс/м2
	Отношение	=0,012599
	Поправочный множитель на расширение пара	ξ=0,9915
	Модуль суж. устройства	m=0,4875
	Коэффициент расхода	α=1,0756
	Расход соответствующий наибольшему перепаду давлений	=500,493 т/час
	Величина К2

Таблица 6.2 - градуировочная таблица

Защита котлоагрегата при возникновении аварийных режимов является одной из основных задач автоматизации котельных устано­вок. Аварийные режимы возникают чаще всего в результате непра­вильных действий обслуживающего персонала, преимущественно при пуске котлоагрегата. Для предотвращения опасных и вредных производственных факторов при выполнении работ необходимо соблюдать мероприятия по безопасности жизнедеятельности, охране труда и взрывопожарные мероприятия.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: