СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ СРЕДСТВ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА ТОПКИ КОТЛА
CONTROL METHOD OF OPERATION OF CLEANING DEVICES OF BOILER FURNACE HEATING SURFACES

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.д. для очистки поверхностей нагрева топок котлов от золовых и шлаковых отложений.
В процессе сжигания сильношлакующих углей в топке котла происходит налипание золовых и шлаковых частиц на его поверхности нагрева. Образуются слои отложений, которые значительно ухудшают теплообмен котла и снижают его эксплуатационные и технико-экономические показатели. При этом уменьшается отпуск тепла и электроэнергии потребителям, снижается ресурс работы котла. Поэтому необходимо своевременно обнаруживать участки нагрева котла с критической зашлакованностью и оперативно удалять эти отложения.
Известен способ водяной очистки поверхностей нагрева котла и устройство для его осуществления, заключающийся в том, что внутрь котла вводят обмывочный аппарат и в процессе работы котла производят подачу воды на очищаемую поверхность под рабочим давлением (SU №1464031, МПК F28G 1/16, В08В 1/00, 1986). При нарушении режима работы обмывочного аппарата производят понижение расхода подаваемой воды в течение 0,1-1,0 с до величины, составляющей 10-25% от расхода воды, подаваемой под рабочим давлением, осуществляя при этом вывод обмывочного аппарата из котла.
Недостатком этого способа и устройства является неэффективная очистка поверхностей нагрева котлов от золовых и шлаковых отложений вследствие одинаковой обработки водными струями всех участков поверхности отложений независимо от толщины их слоя. Это приводит к повышенному расходу среды очистки - воды. При этом в отдельных местах отложения не будут полностью удалены, а в других местах это может привести к недопустимым термическим напряжениям металла поверхностей нагрева котла, а также к уменьшению КПД котла.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и максимальному количеству сходных признаков является способ управления работой средств очистки поверхностей нагрева парогенератора (SU №1320589, МПК F22B 37/42, 1986). В этом способе во время работы парогенератора измеряют спектральную интенсивность излучения от поверхностей нагрева в двух диапазонах длин волн. По полученным сигналам определяют температуру поверхности и величину спектральной интенсивности излучения от незашлакованной поверхности, вычисляют отношение величин спектральных интенсивностей излучения от зашлакованной и незашлакованной поверхностей при одной и той же температуре и длине волны. При достижении величины соотношения равной 1,18 включают средства очистки поверхностей нагрева парогенератора, а при 1,00 отключают.
Недостатком этого способа является определение критической зашлакованности сразу всей поверхности нагрева котла парогенератора. Это связанно с измерением параметров процесса горения, косвенно характеризующих шлакование, и которое сложно осуществить в практических условиях. Этот способ не позволяет оценивать степень зашлакованности по отдельным участкам нагрева. Это приводит к повышенному расходу среды очистки - воды. При этом в отдельных местах отложения не будут полностью удалены, а в других местах это может привести к недопустимым термическим напряжениям металла поверхностей нагрева котла, а также к уменьшению КПД котла.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности и достоверности обнаружения критически зашлакованных поверхностей нагрева топки котла, а также повышение эффективности их очистки.
Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения. Поэтому можно считать, что предложенное техническое решение соответствует условию изобретательского уровня.
Поставленная задача решается тем, что в способе управления работой средств очистки поверхностей нагрева топки котла, включающем сканирование электромагнитным излучением стенок котла и экранных трубок топки котла, определение критической зашлакованности его поверхностей нагрева и включение и выключение средств очистки. Новым, согласно изобретению, является сканирование стенок топки котла через противолежащие им лючки электромагнитным излучением с диаграммой направленности в виде узкого луча, причем ширина диаграммы направленности должна быть меньше угловых расстояний между экранными трубками, сканирование стенок топки котла осуществляют линейным перемещением узкого луча в горизонтальной плоскости и поперек экранных трубок, первоначальное сканирование стенок топки котла производят перед началом эксплуатации топки котла, из принятого отраженного электромагнитного сигнала выделяют переменную составляющую, обусловленную регулярной структурой поверхности стенки топки котла, и передают в фильтр-обнаружитель, который настраивают под параметры сигнала, последующие сканирования этих же стенок топки котла осуществляют во время эксплуатации топки котла, эти отраженные сигналы принимают и также подают на фильтр-обнаружитель, по величине электромагнитного сигнала с выхода фильтра-обнаружителя определяют степень зашлакованности каждого участка поверхности нагрева.
На фиг.1 представлено сечение топки котла в горизонтальной плоскости на уровне лючков в его стенках перед началом его эксплуатации; на фиг.2 представлено сечение по А-А вертикальной стенки топки котла с экранными трубками и схема метода сканирования - построчная с линейным перемещением узкого луча в горизонтальной плоскости и поперек экранных трубок; на фиг.3 представлено горизонтальное сечение одной из стенок топки котла с экранными трубками (чистый участок нагрева котла перед началом его эксплуатации); на фиг.4 представлено горизонтальное сечение одной из стенок топки котла с экранными трубками (малозашлакованный участок нагрева котла в начале его эксплуатации); на фиг.5 представлено горизонтальное сечение одной из стенок топки котла с экранными трубками (сильнозашлакованный участок нагрева котла после его длительной эксплуатации - зашлакованность превышает критическую).
Способ управления работой средств очистки поверхностей нагрева топки котла осуществляют следующим образом.
Перед началом эксплуатации топки котла 1, его стенки 2 с расположенными на них экранными трубками 3 сканируют сканером 4 через противолежащие им лючки 5 электромагнитным излучением с диаграммой направленности в виде узкого луча. Причем ширина диаграммы направленности должна быть меньше угловых расстояний между экранными трубками 3, что позволяет ей распознать каждую отдельную экранную трубку 3. Угловое расстояние между экранными трубками 3 - это угол, под которым видятся две соседние экранные трубки 3 из лючка 5 (точки их сканирования). Угловое расстояние измеряется в угловых градусах. Диаграмма направленности (излучателя или антенны) - это график зависимости излучения от направления излучения. Ширина диаграммы направленности - есть угол между направлением максимального излучения и направлением, в котором интенсивность уменьшается на 3 децибела. Ширина диаграммы направленности измеряется в угловых градусах. Сканирование стенок 2 топки котла 1 осуществляют построчным линейным перемещением узкого луча в горизонтальной плоскости и поперек экранных трубок 3, чем достигается высокое качество сканирования всей поверхности нагрева. К поверхности нагрева котла 1 относятся экранные трубки 3 и части стенок 2 между ними. Они многократно и регулярно чередуются между собой и представляют собой регулярную структуру. Отраженный в процессе сканирования от экранных трубок 3 и участков стенки 2 топки котла 1 электромагнитный сигнал принимают посредством приемного устройства 6, расположенного в том же лючке 5, откуда происходило сканирование. Из принятого отраженного электромагнитного сигнала выделяют переменную составляющую, обусловленную регулярной структурой поверхности стенки 2 топки котла 1, и передают в фильтр-обнаружитель (не показан), который настраивают под параметры сигнала. При этом параметры фильтра-обнаружителя настраивают на частоту и амплитуду переменной составляющей этого отраженного электромагнитного сигнала. Наличие частоты переменной составляющей принятого отраженного электромагнитного сигнала с выхода фильтра-обнаружителя является достоверным свидетельством отсутствия зашлакованности.
С началом эксплуатации топки котла 1 сканирование его стенок 2 осуществляют непрерывно. Отраженные электромагнитные сигналы принимают посредством приемного устройства 6 и также подают на фильтр-обнаружитель для выделения переменной составляющей сигнала. По величине амплитуды переменной составляющей электромагнитного сигнала с выхода фильтра-обнаружителя определяют степень зашлакованности каждого участка поверхности нагрева, необходимость и степень воздействия на него средствами очистки. На начальной стадии эксплуатации, при отсутствии зашлакованности на поверхностях нагрева частота переменной составляющей отраженного электромагнитного сигнала последовательно (по ходу сканирования) обнаруживается фильтром-обнаружителем на всех их участках. Очистка поверхностей нагрева в этом случае не производится.
При дальнейшей эксплуатации топки котла 1 зашлакованность поверхностей нагрева увеличивается. При этом амплитуда переменной составляющей отраженного электромагнитного сигнала с выхода фильтра-обнаружителя уменьшается. Когда же зашлакованность на отдельных участках поверхностей нагрева достигает критической или уже превышает ее, амплитуда переменной составляющей отраженного электромагнитного сигнала при сканировании этих участков уменьшается ниже некоторого порогового уровня. Условно принято, что критической зашлакованностью считается объединение зашлакованных поверхностей нескольких экранных трубок 3 в одну. Это служит основанием для обязательной и срочной очистке этой поверхности нагрева топки котла 1.
Критическая зашлакованность служит сигналом для проведения очистки сильнозашлакованного участка. При этом точных измерений какого-либо параметра (параметров) в данном способе не требуется, что значительно упрощает осуществление способа очистки. Это исключает необходимость учитывать случайные и систематические ошибки измерения и в конечном итоге повышает достоверность обнаружения зашлаковывания. Величина амплитуды переменной составляющей отраженного электромагнитного сигнала с выхода фильтра-обнаружителя определяет степень зашлакованности каждого участка поверхности нагрева, необходимость и степень воздействия на него средствами очистки. Чем меньше амплитуда переменной составляющей отраженного электромагнитного сигнала, тем сильнее и продолжительнее надо обрабатывать средствами очистки этот участок поверхности нагрева.
Для очистки сильнозашлакованного участка поверхности нагрева котла через лючок 5 вводят сопло (не показано) средства очистки, через которое направляют струю охлаждающего агента на этот участок. Чем сильнее зашлакован участок, тем дольше он обрабатывается струей охлаждающего агента. При этом не обрабатываются те участки поверхности нагрева, где слоя отложений нет или он невелик. Этим самым устраняется термическое напряжение металла поверхностей экранных трубок 3 на незашлакованных участках, что повышает ресурс работы топки котла 1. Уменьшается также расход агента очистки и снижается износ средств очистки.
Настоящий способ управления работой средств очистки поверхностей нагрева топки котла 1 позволяет с высокой точностью определить:
- где находятся сильнозашлакованные участки поверхности нагрева котла;
- когда необходимо начать очистку сильнозашлакованных участков поверхности нагрева котла;
- как интенсивно необходимо очищать сильнозашлакованные участки поверхности нагрева котла.
Предлагаемый способ повышает точность и достоверность обнаружения критически зашлакованных поверхностей нагрева топки котла, что позволит своевременно осуществить процесс их очистки. При этом повышается эффективность очистки топки котла и увеличивается ресурс ее работы.