СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В ТОПКЕ С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМ КИПЯЩИМ СЛОЕМ КОТЛА МАЛОЙ МОЩНОСТИ

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.
2
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 О 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.