КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области производства тепловой энергии на тепловых электрических станциях в виде перегретого пара путем камерного сжигания газообразного и жидкого топлива в топке при помощи горелочных устройств.
Известна котельная установка ТГМ-84А для получения перегретого пара, содержащая экранированную топку, в которой на фронтальной стороне установлены горелки, барабан, горизонтальный газоход, в котором размещены ступени пароперегревателя соединенные с межступенчатыми пароохладителями, датчик температуры перегрева пара, опускной газоход и экономайзер (Мейкляр М.В. Современные котельные агрегаты ТКЗ. - М.: Энергия, 1978, с.86). Необходимая величина перегрева пара при повышении температуры пара поддерживается путем впрыска конденсата в пароохладители, а при падении перегрева - за счет снижения избытка воздуха, подаваемого в горелки, и увеличения тяги дымососа.
Недостатки известной котельной установки:
1. Перерасход топлива при поддержании необходимой температуры перегретого пара за счет работы пароохладителей.
2. Перерасход электроэнергии, связанный с работой при низком коэффициенте полезного действия (КПД) дутьевого вентилятора и дымососа, при поднятии перегрева пара.
Перерасход топлива связан с работой пароохладителей при впрыске конденсата в перегретый пар. Впрыск конденсата в перегретый пар производят для снижения высокой температуры пара, которая может вызвать термическое разрушение металла лопаток паровой турбины. Низкая температура перегретого пара приводит к снижению КПД паровой турбины и, как следствие, к перерасходу топлива при выработке электроэнергии.
Перерасход электроэнергии связан с регулированием производительности, в частности, с уменьшением производительности дутьевого вентилятора и дымососа при повороте лопаток входного направляющего аппарата. Поворот лопаток изменяет расход воздуха и дымовых газов через котельную установку при изменении нагрузки. Увеличение угла поворота лопаток по отношению к всасываемому потоку газа приводит к уменьшению расхода воздуха или дымовых газов через дутьевой вентилятор или дымосос. Одновременно с увеличением угла поворота лопаток снижается КПД дутьевого вентилятора и дымососа. Энергетические котлы являются котлами с уравновешенной тягой. Поэтому, помимо всего прочего, необходимо согласовать количество воздуха, подаваемого в горелки, с количеством отсасываемых продуктов сгорания. В противном случае, пламя будет выбивать через смотровые лючки и неплотности или же, наоборот, будут сверхнормативные присосы воздуха в топку.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции котельной установки, позволяющей устранить перерасход топлива путем исключения применения пароохладителей для понижения температуры перегретого пара и устранить потери электроэнергии за счет исключения регулирования производительности дутьевого вентилятора и дымососа.
Технический результат достигается тем, что в котельной установке, содержащей топку с экранной испарительной поверхностью, в которой на фронтальной стене установлены горелки первого и второго яруса, барабан, горизонтальный газоход, в котором размещен пароперегреватель, ступени которого соединены с первым и вторым межступенчатым пароохладителем, опускной газоход, экономайзер, систему контроля температуры перегретого пара, включающую основной датчик температуры перегрева пара, соединенный электрической связью с первым и вторым межступенчатьтм пароохладителем, согласно предлагаемой полезной модели, каждая горелка первого и второго яруса выполнена с возможностью регулирования и управления теплопроизводительностью в зависимости от температуры перегретого пара и имеет возможность раздельной подачи топлива и раздельной подачи воздуха, при этом система контроля температуры перегретого пара снабжена дополнительным датчиком температуры перегрева пара, соединенным электрической связью с дополнительно введенным регулятором перегрева пара, причем каждая горелка первого и второго яруса соединена с дополнительно введенными регуляторами подачи топлива соответственно первого и второго яруса, регуляторами подачи воздуха соответственно первого и второго яруса, которые, в свою очередь, соединены с дополнительно введенными регуляторами подачи смеси топлива и воздуха соответственно первого и второго яруса, которые соединены с регулятором перегрева пара.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показано продольное сечение предлагаемой котельной установки с ее основными элементами и их функциональными связями; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (горизонтальное сечение экранированной топки на уровне горелок первого яруса); на фиг.3 показан вид Б на фиг.1 (вид фронтальной стенки экранированной топки на уровне горелок первого и второго ярусов).
Цифрами на чертежах обозначены следующие позиции:
1-топка;
2-горелки первого яруса;
3-горелки второго яруса;
4-экранная испарительная поверхность;
5-барабан;
6-горизонтальный газоход;
7, 8, 9, 10-соответственно первая, вторая, третья, четвертая ступени пароперегревателя;
11, 12-соответственно первый и второй межступенчатые пароохладители;
13-основной датчик температуры перегрева пара; 14-опускной газоход;
15-экономайзер;
16-дополнительный датчик температуры перегрева пара;
17-регулятор перегрева пара;
18-регулятор подачи смеси топлива и воздуха второго яруса;
19-регулятор подачи воздуха второго яруса;
20-регулятор подачи топлива второго яруса;
21-регулятор подачи смеси топлива и воздуха первого яруса;
22-регулятор подачи воздуха первого яруса;
23-регулятор подачи топлива первого яруса.
Котельная установка содержит топку 1 с экранными испарительными поверхностями 4, в которой на фронтальной стене установлены горелки 2, 3 соответственно первого и второго яруса, барабан 5, горизонтальный газоход 6, в котором размещены четыре ступени соответственно 7, 8, 9, 10 пароперегревателя, соединенные с первым 11 и вторым 12 межступенчатым пароохладителем, опускной газоход 14, экономайзер 15, систему контроля температуры перегретого пара, включающую основной датчик 13 температуры перегрева пара, соединенный электрической связью с первым 11 и вторым 12 межступенчатым пароохладителем.
Котельная установка отличается тем, что каждая горелка 2 и 3 соответственно первого и второго яруса выполнена с возможностью регулирования и управления теплопроизводительностью в зависимости от температуры перегретого пара и имеет возможность раздельной подачи топлива и раздельной подачи воздуха.
Для этого система контроля температуры перегретого пара снабжена дополнительным датчиком 16 температуры перегрева пара, соединенным электрической связью с регулятором 17 перегрева пара. Котельная установка дополнительно содержит регуляторы 23 и 20 подачи топлива соответственно первого и второго яруса, регуляторы 22 и 19 подачи воздуха соответственно первого и второго яруса, регуляторы 21 и 18 смеси топлива и воздуха соответственно первого и второго яруса, регулятор 17 перегрева пара.
Каждая горелка 2 и 3 соответственно первого и второго яруса связана с регуляторами 23 и 20 подачи топлива соответственно первого и второго яруса, а также с регуляторами 22 и 19 подачи воздуха соответственно первого и второго яруса. Регуляторы 23, 22 и 20, 19, в свою очередь, соединены с регуляторами 21 и 18 смеси топлива и воздуха соответственно первого и второго яруса.
Регуляторы 21 и 18 смеси топлива и воздуха связаны с регулятором 17 перегрева пара.
Таким образом, для каждой горелки установлены регулятор подачи смеси топлива и воздуха, и регуляторы раздельной подачи топлива, а также регуляторы раздельной подачи воздуха, соединенные электрической связью регулирования и управления теплопроизводительностью каждой горелки в зависимости от температуры перегретого пара по программе регулятора перегрева пара согласно электрическому сигналу, поступающему с дополнительного датчика температуры перегрева пара.
Котельная установка работает следующим образом.
При одной и той же паропроизводительности при изменении температуры перегретого пара электрический сигнал с датчика 16 поступает на регулятор 17 перегрева пара, от которого по программе передаются два электрических сигнала. Один из них идет на регуляторы 18 подачи смеси топлива и воздуха второго яруса, которые имеют раздельное управление задвижками с электроприводом регуляторов 20 подачи топлива и регуляторов 19 подачи воздуха каждой горелки 3 второго яруса.
При повышении температуры перегретого пара происходит прикрытие с помощью электроприводов задвижек регуляторов 20 подачи топлива и регуляторов 19 подачи воздуха в каждой горелке 3 второго яруса. Одновременно с регулятора 17 перегрева пара по другой линии поступает электрический сигнал на регуляторы 21 подачи смеси топлива и воздуха первого яруса и происходит открытие задвижек с электроприводом регуляторов 23 подачи топлива и регуляторов 22 подачи воздуха в каждой горелке 2 первого яруса,. За счет смещения зоны наибольшего тепловыделения вниз к поду котельной установки экранные испарительные поверхности 4 топки получают больше тепловой энергии. Повышается количество вырабатываемого влажного пара в экранных испарительных поверхностях 4, которое поступает в барабан 5 котельной установки. Пар с повышенным влагосодержанием из барабана 5 идет последовательно в ступени 7, 8, 9, 10 пароперегревателя и температура перегретого пара понижается.
В случае снижения температуры перегретого пара при одной и той же нагрузке котельной установки с помощью регулятора 17 перегрева пара происходит увеличение доли подаваемого топлива и воздуха на горелки 3 второго яруса. При этом температура, уходящих из топки продуктов сгорания, повышается, увеличивается количество тепловой энергии, воспринимаемое ступенями 7, 8, 9, 10 пароперегревателя и температура перегретого пара в результате повышается.
Датчик 13 и пароохладители 11 и 12 служат для аварийного снижения температуры перегрева пара.
Использование предлагаемой полезной модели позволит устранить перерасход топлива путем исключения применения пароохладителей для понижения температуры перегретого пара и устранить потери электроэнергии за счет исключения регулирования производительности дутьевого вентилятора и дымососа.