Система автоматического регулирования процесса горения в топке с высокотемпературным кипящим слоем котла малой мощности

Полезная модель относится к области теплоэнергетики. Система автоматического регулирования процесса горения в топке котла с высокотемпературным кипящим слоем состоит из регуляторов подачи топлива, воздуха, разряжения, удаления шлака и золы с датчиками и исполнительными механизмами, приборами контроля и безопасности. Вентилятор, дымосос, питатель топлива и подвижной решетки для удаления шлака и золы оснащены частотно-регулируемыми приводами. Регулятор подачи воздуха обеспечен дополнительными каналами регулирования позонного дутья первичного и вторичного воздуха с использованием шиберов и исполнительных механизмов с электроприводами. В схему системы автоматического регулирования включены программируемый контроллер для управления работой всех регуляторов, а также газоанализатор, датчики температуры кипящего слоя, температуры и давления воды на входе и выходе из котла.

Полезная модель относится к области теплоэнергетики.

Известна система автоматического регулирования параметров котла с топкой низкотемпературного кипящего слоя (НТКС), разработанная специалистами треста «Донецкуглеавтоматика» [1]. Она состоит из регуляторов разряжения, уровня, выпуска шлака, воздуха, топлива. Работа всех регуляторов осуществляется с использованием исполнительных механизмов МЭО. В данной схеме предусмотрен контроль следующих параметров: температуры уходящих дымовых газов, давления дутьевого воздуха, температуры кипящего слоя, температуры и давления пара (воды) на выходе из котла, параметры электродвигателей дутьевого вентилятора и дымососа.

Известна система регулирования отдельных параметров котла «Братск-ВТКС» [2, 3]. Она включает в себя вариатор, регулирующий подачу топлива, преобразователь напряжения с двигателем постоянного тока для привода подвижной решетки. Регулирование производительности дымососа и вентилятора осуществляется посредством исполнительных механизмов МЭО.

Данные аналоги обладают рядом недостатков:

- регулирование разряжения в топке котла и подачи воздуха осуществляется при помощи шиберов с электроприводами МЭО, что приводит к потерям при дросселировании воздуха и газов;

- отсутствуют преобразователи частоты для привода вентилятора и дымососа, что увеличивает расход электроэнергии;

- отсутствует позонное регулирование первичного воздуха, что приводит к увеличению потерь от химического недожога и с механической неполнотой сгорания топлива;

- нет канала регулирования давления вторичного воздуха, вследствие чего снижается эффективность выгорания топлива и возрастает доля уноса твердых частиц из слоя;

- для регулирования подачи топлива используется вариатор, для привода подвижной решетки для удаления шлака и золы преобразователь напряжения, которые характеризуются низкой надежностью. Задачей полезной модели является повышение эффективности управления процессом горения на переходных режимах и увеличение надежности работы приводных механизмов, снижение расхода электроэнергии.

Указанная задача решается за счет того, что:

1. Приводные механизмы вентилятора, дымососа, питателя топлива и подвижной решетки для удаления шлака и золы оснащены частотно-регулируемыми приводами. Это позволяет освободиться от исполнительных механизмов МЭО, потерь на дросселирование в шиберах, приводного механизма подвижной решетки для удаления шлака и золыв виде двигателя постоянного тока, ручного регулирования подачи топлива с помощью вариатора. Применение частотно-регулируемых приводов позволяет автоматически регулировать производительность приводных механизмов в пределах 0-120% от номинальной величины, а также снизить расход электроэнергии.

2. В схему системы автоматического регулирования включен программируемый контроллер (ПК), который обеспечивает регулирование работы всех регуляторов, приборов контроля и безопасности, что позволяет полностью автоматизировать процесс горения в топке котла, повысить управляемость котлом с применением текстовой панели, которая входит в состав ПК, уменьшить количество обслуживающего персонала.

3. Применено позонное регулирование первичного воздуха. Оно позволяет корректировать давление первичного воздуха по дутьевым зонам, что позволяет организовать более качественно процесс сгорания топлива и уменьшить потери от химического недожога и механической неполноты сгорания топлива.

4. В схему системы автоматического регулирования включен канал регулирования вторичного воздуха. Посредством исполнительного механизма с электроприводом МЭО осуществляется управление давлением вторичного воздуха, вследствие чего повышается эффективность выгорания топлива и снижается унос твердых частиц из слоя.

Предложенная конструкция котла не выявлена из существующего уровня развития техники. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизны».

Предложенная конструкция котла поясняется чертежом, изображенным на фиг.1. Система автоматического регулирования включает в себя программируемый контроллер (23), регуляторы разряжения, удаления шлака и золы, подачи топлива и воздуха с частотно-регулируемыми приводами (13-16), датчики и исполнительные механизмы, приборы контроля и безопасности.

Устройство работает следующим образом. При изменении тепловой нагрузки на котлоагрегат от датчиков температур прямой (2) и обратной сетевой воды (1) подается сигнал в ПК, где сравниваются текущие значения температур в прямом и обратном трубопроводах с заданными значениями, из режимной карты котла. При возникновении сигнала рассогласования указанных величин из ПК подается сигнал на регуляторы подачи топлива и воздуха. Сигналы, подающиеся на данные регуляторы, имеют дискретные значения. После каждого изменения величины подачи топлива и воздуха, с определенной выдержкой времени заново происходит сравнение текущих значений температур в прямом и обратном трубопроводах с заданными значениями. Этот

процесс продолжается по тех пор, пока сигнал рассогласования не войдет в заданный диапазон значений.

Регулирование давления первичного воздуха осуществляется с помощью шиберов позонного регулирования, датчиков давления (5-8), исполнительные механизмы с электроприводом МЭО (18-21). Регулирование вторичного воздуха организовано следующим образом. Сигнал об изменении концентрации СО и О₂ в дымовых газах поступает от газоанализатора (12), и после сравнения в ПК преобразованный сигнал поступает на исполнительный механизм МЭО (22), установленный на линии подачи вторичного воздуха.

Регулятор разряжения в топке котла работает в режиме постоянного опроса датчика разряжения (11). Сигнал о разрежении в топочной камере сравнивается в ПК и при отклонении от заданного значения появляется сигнал рассогласования, который в ПК преобразуется в управляющий сигнал на изменение частоты вращения частотно-регулируемого привода дымососа (15). Ее изменение прекращается при отсутствии сигнала рассогласования.

Регулятор удаления шлака и золы предназначен для оптимального распределения материала слоя и удаления твердых продуктов горения. Входными сигналами для данного регулятора являются расход топлива. ПК выдает управляющий сигнал согласно режимной карте котла на изменение частоты вращения частотно-регулируемого привода подвижной решетки для удаления шлака и золы (15).

В схему системы автоматического регулирования также включены приборы контроля и безопасности: датчики давления общего (10) и вторичного воздуха (9), датчик температуры кипящего слоя (17), датчики давления прямой (4) и обратной (3) сетевой воды.

Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленное применение».

Литература.

1. Бочаров А.А., Вискин Ж.В. Методика реконструкции и эксплуатации топок для сжигания высокозольных углей в кипящем слое. Донецк: Донецкуглеавтоматика, 1989, с.80-91.

2. Смирнов А.В., Юферев Ю.В., Воронов В.Ю., Макаров В.П. Технология сжигания угля в высокотемпературном кипящем слое в коммунальных котельных малой мощности. СПб: Стройпрофиль, 2004, №4/1, с.108-110.

3. Юферев Ю.В., Воронов В.Ю. Опыт реконструкции и эксплуатации котла «Братск» с топкой ВТКС. // Сборник работ докторантов и адъюнктов. СПб: ВИТУ, 1998, №2, с.56-58.

Система автоматического регулирования параметров процесса горения в топке с высокотемпературным кипящим слоем (ВТКС) котла малой мощности, состоящая из регуляторов подачи топлива, воздуха, разряжения, удаления шлака и золы с датчиками и исполнительными механизмами, приборами контроля и безопасности, отличающаяся тем, что вентилятор, дымосос, питатель топлива и подвижная решетка для удаления шлака и золы оснащены частотно-регулируемыми приводами, регулятор подачи воздуха обеспечен каналами регулирования позонного первичного дутья и вторичного воздуха, в схему системы автоматического регулирования включен программируемый контроллер для управления работой всех регуляторов.