Способ сжигания топлива в котлоагрегате и устройство регулирования процесса горения

 

Изобретение относится к регулированию процесса сжигания топлива в котлоагрегатах с низкотемпературным вихревым способом сжигания твердого топлива. Изобретение позволяет упростить регулирование процесса сжигания твердого топлива и повысить надежность работы котла. В способе низкотемпературного вихревого сжигания твердого топлива в котлоагрегате с нижним дутьем и регулировкой расхода общего воздуха по содержанию кислорода в дымовых газах расход воздуха также регулируется в соответствии со статическим давлением воздуха в канале сопла нижнего дутья. Устройство регулирования процесса горения содержит регуляторы общего воздуха и дутья, датчик содержания кислорода в дымовых газах и датчик сопла нижнего дутья, выполненный в виде датчика статического давления воздуха. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к регулированию процесса сжигания топлива в котлоагрегатах с низкотемпературным вихревым (НТВ) способом сжигания твердого топлива.

Известны способы вихревого сжигания твердого топлива в котлоагрегатах бытового и промышленного назначения с нижним дутьем и регулировкой расхода общего воздуха по содержанию кислорода в дымовых газах [1, 2]. Однако данные способы не позволяют относительно быстро перейти на другой вид топлива и обеспечить надежность работы котлоагрегата, особенно при завале сопла нижнего дутья.

В качестве ближайшего аналога выбран способ низкотемпературного вихревого сжигания твердого топлива в котлоагрегате с нижним дутьем и регулировкой расхода общего воздуха по содержанию кислорода в дымовых газах [3]. Расход воздуха при данном способе также регулируется в соответствии с замеряемыми показателями провала в сопле нижнего дутья и механического недожога в уносе. Данный способ реализован в устройстве регулирования процесса горения в котлоагрегате, содержащем регуляторы общего воздуха и дутья, датчик содержания кислорода в дымовых газах, датчик провала топлива в сопле нижнего дутья (фотодатчик) и датчик механического недожога в уносе (индикатор углерода). Недостатками известного способа и устройства являются относительная сложность процесса регулирования сжигания и как следствие снижение надежности работы котлоагрегата в целом.

Цели заявляемых технических решений - упрощение регулирования процесса сжигания твердого топлива и повышение надежности работы котла с низкотемпературным вихревым способом сжигания.

Указанные цели достигаются следующим образом.

В известном способе низкотемпературного вихревого сжигания твердого топлива в котлоагрегате с нижним дутьем и регулировкой расхода общего воздуха по содержанию кислорода в дымовых газах новым является то, что расход воздуха также регулируется в соответствии со статическим давлением воздуха в канале сопла нижнего дутья. Регулировка расхода воздуха может осуществляется регуляторами общего воздуха и нижнего дутья на основании сигналов датчиков содержания кислорода и статического давления. В этом случае давление в канале сопла поддерживают на определенном уровне, а при наличии нескольких сопел, регулировка расхода воздуха через каждое сопло осуществляется раздельно. Лучший результат достигается, когда поддержание уровня давления производят регулятором нижнего дутья, а по достижении им полного открытия - регулятором общего воздуха.

Заявляемый способ реализован в устройстве регулирования процесса горения в котлоагрегате. Устройство содержит регуляторы общего воздуха и дутья, датчик содержания кислорода в дымовых газах и датчик сопла нижнего дутья, выполненный в отличие от аналога в виде датчика статического давления воздуха. Для достижения целей изобретения датчик сопла подключен к регулятору дутья, который в свою очередь вместе с датчиком кислорода подключен к регулятору общего воздуха.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема, поясняющая принцип работы заявляемых способа и устройства; на фиг. 2 представлен график зависимости где P_ст - статическое давления перед соплом нижнего дутья; B_с - расхода топлива; G_с - расход воздуха.

Различные графики построены в зависимости от крупности частиц твердого топлива (мм).

Котлоагрегат с низкотемпературным вихревым способом сжигания твердого топлива содержит топку 1 с вводом в горелку 2 и соплом нижнего дутья 3. В воздуховоде 4 сопла 3 и соединенном с ним воздуховоде 5 общего воздуха установлены шиберы 6 и 7. Шибер 6 соединен с регулятором нижнего дутья, состоящим из исполнительного механизмами 8 и регулирующего блока 9. Шибер 7 соединен с регулятором общего дутья, состоящим из исполнительного механизма 10 и регулирующего блока 11. Блоки 9 и 11 связаны между собой и подключены соответственно к датчику 12 статического давления, установленному на входе в сопло 3, и к датчику 13 содержания кислорода в дымовых газах, установленному на выходе из топки 1.

Сжигание твердого топлива в котлоагрегате производится с измерением содержания кислорода в дымовых газах датчиком 13, согласно показаниям которого избыток кислорода за топкой 1 поддерживается на заданном уровне изменением подачи общего воздуха через воздуховод 5 блоком 11 при помощи механизма 10, управляющего шибером 7. При изменении расхода или фракционного состава поступающего топлива изменяется глубина его (топлива) проникновения в сопло 3 нижнего дутья, что соответственно изменяет аэродинамический режим работы топки 1 и может привести к росту механического недожога в провале и уносе, завалу сопла 3 и останову котлоагрегата. Для избежания этого датчиком 12 измеряется статическое давление воздуха в сопле 3 нижнего дутья. Сигнал с датчика 12 поступает на блок 9, который поддерживает статическое давление на заданном уровне с помощью механизма 8 и шибера 6 изменением расхода воздуха, подаваемого через воздуховод 4 в сопло 3. В случае полного открытия шибера 6 блок 11 открывает шибер 7 до тех пор, пока статическое давление не будет находиться в области оптимума, после чего блок 11 продолжает поддерживать кислород на заданном уровне, а блок 9 - статическое давление в сопле 3.

При экспериментальных исследованиях установлено, что работу сопла нижнего дутья однозначно характеризует его сопротивление [4]. Также выявлено, что сопротивление сопла пропорционально отношению расхода топлива (B_c) к расходу воздуха через сопло (G_с) (см. фиг. 2). Причем оптимальное значение сопротивления сопла (определяемое статическим давлением перед ним), отвечающее минимуму потерь тепла с механическим недожогом в провале и уносе, не зависит от исходной крупности топлива, а определяется лишь в соответствии с вышеуказанным соотношением. Таким образом, оптимальное регулирование процесса низкотемпературного вихревого сжигания определяется по двум параметрам - содержанию кислорода в дымовых газах и статическому давлению перед соплом. Такой подход использован в заявляемом техническом решении и позволяет упростить регулирование процесса сжигания топлива и повысить надежность работы котла с низкотемпературным вихревым способом сжигания. Одновременно предложенное решение позволяет устранить возможный завал сопла нижнего дутья, что также повышает надежность работы котлоагрегата.

Источники информации 1. Миронов В. Д. Об автоматизации процесса горения // Теплоэнергетика, 1958.- N 9.- С. 15.

2. Патент США N 3957418.

3. Заявка на а.с. СССР N 4705974.

4. Модернизация котлов ТЭЦ г.Хабаровска переводом на вихревое сжигание бурых углей. Отчет о НИР (заключительный) / ДВПИ; Руководитель А.Н. Штым. - N ГР 01870002170; Инв. N 02900023761. - Владивосток, 1989.

Формула изобретения

1. Способ низкотемпературного вихревого сжигания твердого топлива в котлоагрегате с нижним дутьем и регулировкой расхода общего воздуха по содержанию кислорода в дымовых газах, отличающийся тем, что расход воздуха также регулируется в соответствии со статическим давлением воздуха в канале сопла нижнего дутья.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулировка расхода воздуха осуществляется регуляторами общего воздуха и нижнего дутья на основании сигналов датчиков содержания кислорода и статического давления.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что давление в канале сопла поддерживают на определенном уровне.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при наличии нескольких сопел регулировка расхода воздуха через каждое сопло осуществляется раздельно.

5. Способ по пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что поддержание уровня давления производят регулятором нижнего дутья, а по достижении им полного открытия - регулятором общего воздуха.

6. Устройство регулирования процесса горения в котлоагрегате, содержащее регуляторы общего воздуха и дутья, датчик содержания кислорода в дымовых газах и датчик сопла нижнего дутья, отличающееся тем, что датчик сопла выполнен в виде датчика статического давления воздуха.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что датчик сопла подключен к регулятору дутья, который, в свою очередь, вместе с датчиком кислорода подключен к регулятору общего воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2