СПОСОБ БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ ГОРЕЛКИ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ НАГРУЗОК
METHOD OF SAFE BURNER OPERATION IN WIDE RANGE OF LOADS

Изобретение относится к технике сжигания топлив в горелочных устройствах, в частности газообразного топлива. Способ может быть применен при работе энергетических, паровых и водогрейных котлов ТЭЦ.
Известен способ работы горелки (RU №2426946 С2), заключающийся в том, что подают газ на запальник и разжигают его искроразрядником. После того, как от датчика контроля факела запальника получен сигнал о наличии факела запальника, на горелку подают воздух и газ, при этом переводят горелку в режим минимальной тепловой мощности. Разжигают факел горелки факелом запальника. После получения сигнала с датчика контроля факела горелки о наличии факела горелки выключают запальник и искроразрядник. Производят автоматическое регулирование мощности горелки, факел которой контролируют датчиком контроля факела горелки. Известный способ работы горелки не обеспечивает надежного селективного контроля факела горелки в случае ее работы на многогорелочном котле при встречном расположении горелок. Селективность контроля пламени - это реагирование устройства контроля пламени только на пламя контролируемой горелки (определение согласно ГОСТ Р 52229-2004). При включении большого числа горелок зона контролируемого факела при погасании горелки заполняется горячими газами других горелок. Следовательно, возможно наличие ложного сигнала на датчике контроля факела горелки при погасании или отрыве факела горелки.
Известен способ работы горелки (SU №953372 А1), принятый в качестве прототипа, заключающийся в том, что осуществляют раздельную подачу газа и воздуха в основную горелку с последующим смесеобразованием в камере сгорания. Для розжига топливно-воздушной смеси используют пилотную горелку с раздельной подачей газа и воздуха, горючую смесь которой, в свою очередь, поджигают с помощью запально-защитного устройства (далее ЗЗУ). При этом горелка содержит корпус, газовую трубку, воздушные каналы, завихритель, камеру сгорания, пилотную горелку, снабженную ЗЗУ. В известном способе не описаны меры по обеспечению безопасной работы горелки.
Задачей изобретения является создание безопасного и надежного способа работы горелки в широком диапазоне нагрузок.
Технический результат достигается тем, что способ безопасной работы горелки в широком диапазоне нагрузок заключается в том, что в режиме розжига горелки подают искру на запальник, подвергают розжигу запальником пилотную горелку с раздельной подачей газа и воздуха, стабильность работы которой обеспечивают постоянным расходом газовоздушной смеси, осуществляют раздельную подачу газа и воздуха в основную горелку с последующим смесеобразованием в камере сгорания, при этом выводят основную горелку в режим минимальной тепловой мощности и разжигают факел основной горелки факелом пилотной горелки, устанавливают постоянный контроль за факелом пилотной горелки ионизационным датчиком и выключают запальник, продолжают работу горелки в широком диапазоне нагрузок, при этом исключают погасание основного факела горелки, в том числе и в случае отрыва факела, посредством поджига факелом постоянно работающей пилотной горелки, контролирующей основной факел горелки.
На фигуре представлена принципиальная схема горелки и блока газового автоматического для осуществления предлагаемого способа безопасной работы горелки.
Горелка состоит из основной горелки с устройством 1 для подачи газа и воздушными каналами 2, пилотной горелки с устройством 3 для подачи газа и воздушным каналом 4 и газового запальника 5. Основная и пилотная горелки выполнены с раздельной подачей газа и воздуха. Подача газа в основную горелку осуществляется по основному газопроводу 6, на котором установлены первый запорный клапан 7 (далее первый ПЗКА), второй запорный клапан 8 (далее второй ПЗКА) и поворотный регулирующий затвор 9. Подача газа в пилотную горелку осуществляется по газопроводу 11, на котором установлен поворотный регулирующий затвор 12. В основную и пилотную горелки осуществляется принудительная подача воздуха, для регулирования количества которого, на входе в основную горелку установлен воздушный шибер 10, а на входе в пилотную горелку установлен воздушный шибер 13. Подача газа в запальник осуществляется по газопроводу 14 запальника, на котором установлен электромагнитный клапан 15. Для розжига запальника подается напряжение на устройство для электророзжига 16. Для контроля факела пилотной горелки используется ионизационный датчик 17 пилотной горелки. Для контроля факела запальника используется ионизационный датчик 18 запальника. Управление работой горелки и арматурой блока газового осуществляется в автоматическом режиме системой управления 19.
Пилотная горелка предназначена для контроля факела основной горелки. Использование пилотной горелки с принудительной подачей воздуха позволяет получить стабильный факел с гарантированными его параметрами. Расход воздуха на пилотную горелку составляет 2-5% от общего расхода воздуха.
Перед розжигом горелки запорная и регулирующая арматура должна находиться в следующем состоянии (смотри схему):
- первый ПЗКА 7 и второй ПЗКА 8 на основном газопроводе 6 должны находится в закрытом положении;
- воздушный шибер 10 перед основной горелкой должен находиться в закрытом положении;
- поворотный регулирующий затвор 9 на основном газопроводе 6 должен находиться в положении, соответствующем режиму минимальной тепловой мощности горелки;
- электромагнитный клапан 15 на газопроводе 14 запальника должен находиться в закрытом положении;
- поворотный регулирующий затвор 12 на газопроводе 11 и воздушный шибер 13 перед пилотной горелкой должны находиться в таких положениях, которые устанавливают величины расхода (давления) газа и воздуха, обеспечивающие стабильный факел пилотной горелки и ее постоянную мощность.
Работа горелки осуществляется в следующем порядке:
- После проведения подготовительных мероприятий согласно требованиям нормативной документации по подготовке системы газоснабжения горелки и воздухоснабжения (продувки газопровода и котла, опрессовки запорной арматуры и т.д.) за счет открытия соответствующей арматуры на газопроводе перед горелкой, производится розжиг газового запальника 5. Для этого открывают первый ПЗКА 7 на основном газопроводе 6, электромагнитный клапан 15 и подают напряжение на устройство 16 для электророзжига, искрой которого разжигают газовый запальник 5.
- После подтверждения наличия факела на запальнике 5 при помощи ионизационного датчика 18 запальника открывают второй ПЗКА 8 на основном газопроводе 6. Через регулирующий затвор 12 и воздушный шибер 13, расположенные перед пилотной горелкой подаются воздух и газ, образующие в камере сгорания газовоздушную смесь, которую разжигают факелом запальника 5. Подача газа на основную горелку происходит через регулирующий затвор 9, находящийся в положении, соответствующем минимальному расходу газа, а подача воздуха на основную горелку происходит через воздушный шибер 10 за счет его неплотного закрытия. Факел основной горелки разжигают факелом пилотной горелки.
- Факел пилотной горелки контролируют ионизационным датчиком 17. После получения сигнала, свидетельствующего о стабильном факеле на пилотной горелке, прекращают подачу газа к запальнику 5, закрывая электромагнитный клапан 15.
На этом процесс розжига горелки заканчивается.
В дальнейшем при работе основной горелки в широком диапазоне нагрузок регулировка величины расхода (давления) воздуха и газа на пилотную горелку не производится, т.е. величина расхода газовоздушной смеси остается постоянной. Изменение мощности горелки производится регулирующим затвором 9 и через регулятор соотношений "газ-воздух" шибером 10 основной горелки. Исключают погасание, в том числе и отрыв факела основной горелки посредством его поджига постоянно работающей пилотной горелкой. Наличие постоянного контроля за факелом постоянно действующей пилотной горелки гарантирует наличие и контроль основного факела горелки. При работе на котле нескольких горелок контроль факела каждой пилотной горелки обеспечивает селективный контроль основного факела каждой горелки.
Если ионизационный датчик пилотной горелки покажет отсутствие факела, будет прекращена подача газа на всю горелку.