Регулирование процесса горения топлива.

Задачей регулирования процесса горения является экономичность работы парового котла, которая оценивается по его КПД.

,

где: - энтальпии перегретого пара и пит. воды.

- низшая рабочая теплота сгорания топлива.

D_nn – количество выработанного пара.

Регулирование по максимуму КПД или суммарной оценке потерь теплоты не получило пока широкого распространения из-за отсутствия надежных и точных средств их непрерывного измерения.

Одним из наиболее представительных косвенных способов оценки экономичности процесса горения служит анализ состава топочных газов, покидающих топку. На основе зависимости КПД и суммарных потерь теплоты от избытка воздуха, определяемой индивидуально для каждого агрегата, стремятся поддерживать коэффициент избытка воздуха α, при котором КПД парового котла и суммарные потери . Значение избытка воздуха можно оценивать по содержанию свободного кислорода в газах, покидающих топочную камеру, по формуле

.

Участок регулирования экономичности процесса горения по содержанию кислорода в топочных газах конструктивно образуют: топочная камера и примыкающий к ней газоход конвективного перегревателя до места измерения содержания О₂. Входным регулирующим воздействием участка служит расход воздуха, поступающего в топку Q_В, а выходной (регулируемой) величиной – содержание свободного кислорода в поворотной камере газохода за паропрегревателем. Оптимальное значение О₂ в поворотной камере при номинальной нагрузке и сжигании пылевидного топлива находится в пределах (3-5)%; при сжигании газа и мазута – (0,5-1,5) %. Для угля номинальное значение α = 1,2. Из-за присосов воздуха в газоходах α надо снизить до 1,2 –1,5. Это способствует снижению низкотемпературной коррозии и повышению к.п.д. котла.

Основным способом поддержания оптимального избытка воздуха за пароперегревателем служит изменение количества воздуха, подаваемого в топку дутьевыми вентиляторами. Существуют несколько вариантов схем автоматического управления экономичностью процесса горения.

1. Регулирование по соотношению “топливо-воздух”.

Схема регулирования подачи воздуха по этому соотношению представлена на рис. 5-1а.

1 – регулятор подачи воздуха; 2 – Регулирующий орган;

3 – дифференциатор; 4 – корректирующий регулятор воздуха

5 - корректирующий регулятор давления (регулятор задания по нагрузке)

Рис.5-1

Эта схема предназначена для газообразного топлива. Регулирование производится путем сравнения перепада давления на суживающих устройствах подачи топлива ΔР_г и воздухоподогревателя ΔР_в. Разность перепадов давлений ΔР_г - ΔР_в служит входным сигналом автоматического регулятора экономичности, управляющего подачей дутьевых вентиляторов.

2. Регулирование экономичности по соотношению“теплота –воздух” (рис. 5-1б).

Если тепловыделение в топке, эквивалентное тепловой нагрузке котла, оценивать по расходу перегретого пара (D_ПП) и скорости изменения давления пара в барабане (Р_б¹), т.е. по теплоте, то инерционность этого суммарного сигнала D_{q =} Q’т/(hп-hп.в) при топочных возмущениях будет существенно меньше инерционности одного сигнала по расходу пара Д_ПП. Соответствующее заданному тепловыделению количество воздуха (ΔР_в) измеряется по перепаду давлений воздухоподогревателя или подавлению в напорном патрубке вентилятора.

Разность этих сигналов используется в качестве входного сигнала регулятора экономичности в схемах регулирования “теплота-воздух”.

3. Регулирование экономичности горения по соотношению “задание (Р_м ) – воздух (ΔР_в)” с дополнительным сигналом по содержанию О₂ в дымовых газах(рис. 5-1в)

Процентное содержание О₂ в продуктах сгорания топлива характеризует избыток воздуха и слабо зависит от состава топлива. Поэтому использование О₂ в качестве входного сигнала для регулятора расхода воздуха вполне целесообразно. Однако, из-за отсутствия надежных и быстродействующих средств измерения О₂ получили распространение схемы регулирования не с прямым, а с корректирующим воздействием по О₂.

Поддержание избытка воздуха по соотношению “теплота – воздух” (б) отличается простотой и надежностью, но не является точным. Этот недостаток устраняется в схеме “задание – воздух” (в) с дополнительной коррекцией по О₂, в которой регулятор подачи воздуха изменяет его расход по сигналу главного или корректирующего регулятора давления 5. Сигнал, пропорциональный расходу воздуха (ΔР_в), как и в других схемах, во-первых, устраняет возмущения по расходу воздуха, не связанные с регулированием экономичности; во-вторых, способствует стабилизации самого процесса подачи воздуха, т.к. служит одновременно сигналом жесткой отрицательной обратной связи. Введение дополнительного корректирующего сигнала по содержанию О₂ повышает точность поддержания избытка воздуха в любой системе регулирования экономичности процесса горения топлива. Добавочный корректирующий регулятор 4 по О₂ в схеме регулирования “задание – воздух” (в) при топочных возмущениях обеспечивает поддержание заданного избытка воздуха в зависимости от нагрузки агрегата.