2.4. Регулирование процесса горения топлива.
Задачей регулирования процесса горения является экономичность работы парового котла, которая оценивается по его КПД.
где hohne - энтальпии перегретого пара и пит. воды.
Вт – расход топлива
QHр - низшая рабочая теплота сгорания топлива.
Дпп – количество выработанного пара
Регулирование по максимуму КПД или суммарной оценке потерь теплоты не получило пока широкого распространения из-за отсутствия надежных и точных средств их непрерывного измерения.
Одним из наиболее представительных косвенных способов оценки экономичности процесса горения служит анализ состава топочных газов, покидающих топку. На основе зависимости КПД и суммарных потерь теплоты от избытка воздуха, определяемой индивидуально для каждого агрегата, стремятся поддерживать коэффициент избытка воздуха а, при котором КПД
парового котла
Значение
и суммарные потери
избытка воздуха можно оценивать по содержанию свободного кислорода в газах, покидающих топочную камеру, по формуле
Участок регулирования экономичности процесса горения по содержанию кислорода в топочных газах конструктивно образуют: топочная камера и примыкающий к ней газоход конвективного перегревателя до места измерения содержания О2. Входным регулирующим воздействием участка служит расход воздуха, поступающего в топку QB, а выходной (регулируемой) величиной - содержание свободного кислорода в поворотной камере газохода за пароперегревателем. Оптимальное значение О2 в поворотной камере при номинальной нагрузке и сжигании пылевидного топлива находится в пределах (3-5)%; при сжигании газа и мазута - (0,5-1,5) %.
Основным способом поддержания оптимального избытка воздуха за пароперегревателем служит изменение количества воздуха, подаваемого в топку дутьевыми вентиляторами. Существуют несколько вариантов схем автоматического управления экономичностью процесса горения.
1. Регулирование по соотношению «топливо-воздух».
Схема регулирования подачи воздуха по этому соотношению представлена на рис. 1.1-1а.
1 - регулятор подачи воздуха; 2 - Регулирующий орган;
3 - дифференциатор; 4 - корректирующий регулятор воздуха 5 - корректирующий регулятор давления (регулятор задания по нагрузке)
Рис.1.1-1
Эта схема предназначена для газообразного топлива. Регулирование производится путем сравнения перепада давления на суживающих устройствах топлива ДРГ и воздухоподогревателя ДРВ. Разность перепадов давлений ДРГ - ДРВ служит входным сигналом автоматического регулятора экономичности, управляющего подачей дутьевых вентиляторов.
2. Регулирование экономичности по соотношению «теплота —воздух» (рис.
1.1-1б).
Если тепловыделение в топке, эквивалентное тепловой нагрузке котла, оценивать по расходу перегретого пара (Dпп) и скорости изменения давления
пара в барабане (Pб), т. е. по теплоте, то инерционность этого суммарного сигнала Dq=[Q'T/(hн-hп. в.)] при топочных возмущениях будет существенно меньше инерционности одного сигнала по расходу пара Дпп - Соответствующее заданному тепловыделению количество воздуха (ДРв) измеряется по перепаду
давлений воздухоподогревателя или подавлению в напорном патрубке вентилятора.
Разность этих сигналов используется в качестве входного сигнала регулятора экономичности в схемах регулирования "теплота-воздух".
3. Регулирование экономичности горения по соотношению «задание (Рм) — воздух (ДРв)» с дополнительным сигналом по содержанию О2 в дымовых газах
(рис. 1.1-1 в)
Процентное содержание О2 в продуктах сгорания топлива характеризует
избыток воздуха и слабо зависит от состава топлива.
Поэтому использование О2 в качестве входного сигнала для регулятора расхода воздуха вполне целесообразно. Однако, из-за отсутствия надежных и быстродействующих средств измерения О2 получили распространение схемы регулирования не с прямым, а с корректирующим воздействием по О2.
Поддержание избытка воздуха по соотношению «теплота – воздух» (б) отличается простотой и надежностью, но не является точным. Этот недостаток устраняется в схеме «задание – воздух» (в) с дополнительной коррекцией по О2, в которой регулятор подачи воздуха изменяет его расход по сигналу главного или корректирующего регулятора давления 5. Сигнал, пропорциональный расходу воздуха (ДРб), как и в других схемах, во-первых, устраняет возмущения по расходу воздуха, не связанные с регулированием экономичности; во-вторых, способствует стабилизации самого процесса подачи воздуха, т. к. служит одновременно сигналом жесткой отрицательной обратной связи. Введение дополнительного корректирующего сигнала по содержанию О2 повышает точность поддержания избытка воздуха в любой системе регулирования экономичности процесса горения топлива. Добавочный корректирующий регулятор 4 по О2 в схеме регулирования «задание – воздух» (в) при топочных возмущениях обеспечивает поддержание заданного избытка воздуха в зависимости от нагрузки агрегата.
2.5. Регулирование разрежения в топке.
Наличие небольшого (2-3 мм. вод. ст.) постоянного разрежения St в верхней части топки необходимо по условиям нормального топочного режима. Оно препятствует выбиванию газа из топки, способствует устойчивости факела и служит косвенным показателем баланса между нагнетаемым в топку воздухом, и уходящими газами. Участок регулирования по разрежению представляет собой топочную камеру с включенными последовательно с ней газоходами от поворотной камеры до всасывающего патрубка дымососа. Возмущающими воздействиями являются изменение подачи воздуха, а также нарушение газовоздушного режима, связанные с работой системы пылеприготовления, операциями по удалению шлака и др.
Кривая разгона сигнала ST при возмущении подачей топочных газов приведена на рис. 1.1.- 2.
Рис.1.1-2
Участок не имеет запаздывания, обладает малой инерционностью, и значительным самовыравниванием. Особенность состоит в колебаниях
регулируемой величины около среднего Sт0 с амплитудой до 30-50 Па (3-5 мм. вод. ст.) и частотой до нескольких Гц. Такие колебания затрудняют работу регулирующих приборов, вызывая частые срабатывания релейных элементов. Для сглаживания пульсаций перед первичными преобразователями
устанавливаются демпфирующие элементы: дроссельные шайбы, баллоны, импульсные трубки большого диаметра.
Регулирование разрежения осуществляют посредством изменения количества уходящих газов. Их подача регулируется поворотными заслонками, направляющими аппаратами, изменением скорости вращения рабочего колеса дымососа. Наибольшее распространение получила схема регулирования разрежения с одноимпульсным ПИ - регулятором, (рис. 1.1- 3).
Требуемое значение регулируемой величины устанавливается ручным задатчиком ЗРУ регулятора разрежения 1. Включение регулятора воздуха 2 приводит к временному нарушению баланса между поступающим воздухом и уходящими газами. При работе парового котла могут происходить частые изменения тепловой нагрузки и, следовательно, изменения расхода воздуха. Для предупреждения частого возникновения небаланса и увеличения быстродействия регулятора рекомендуется ввести в ПИ - регулятор дополнительное исчезающее воздействие от регулятора воздуха через устройство динамической связи 3. Устройством динамической связи может служить цепочка RC. Ее выходной сигнал поступает на вход регулятора разрежения лишь в момент включения регулятора воздуха.
