Способ автоматической оптимизации процесса горения в топке барабанного парового котла

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В ТОПКЕ БАРАЙДННОГО ПАТОВОГО КОТЛА, имеющего топочные экраны, путем измерения параметров , характеризукяцих КПД котла и соотношение топливо - воздух соответственно , определения отклонений измеренных сигналов от своих заданных значений и последующего изменения с помощью регулятора поиска расхода воздуха пЬ сумме этих отклонений, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыатения точности оптимизации в качестве параметров, характеризующих КПД котла и соотношение топливо воздух, используют тепловосприятие /топочных экранов и разность расходов пара и воздуха соответственно.

„.Su„„3064078 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUHIIN и

РЕСПУБЛИК

З(ю 2 я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ (21) 3495197/24-06 (22) 24.09.82 (46) 30.12.83. Бюл. Ф 48 (72) Г.П. Плетнев, A.Н. Лесничук и В,С. Мухин (71) Московский ордена Ленина и ордена .Октябрьской Революции энергетический институт (53) 62l 182.261(088.8) (56) 1..Авторское свидетельство СССР

Р 735869, кл. F 23 N 1/02, .1980. (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИ.МИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ: В ТОПКЕ БА РАБАННОГО ПАРОВОГО КОТЛА, имеющего топочные экраны, путем измерения параметров, характеризуюцих КПД котла и соотношение топливо - воздух соответственно, определения отклонений измеренных сигналов от своих заданных значений и последую@его изменения с помоцью регулятора поиска расхода воздуха по сумме этих отклонений, отличающийся тем, .что, с целью повьааения точности оптимизации в качестве параметров, характеризующих КПД котла и соотношение топливо воздух, используют тепловосприятие топочных экранов и разность расходов пара и воздуха соответственно.

1064078

Изобретение относится к теплоэнергетике и касается автоматизации барабанных паровых котлов, а именно экономичности процесса горения в топке.

Известен способ автоматической оптимизации процесса горения в топке барабанного парового котла, имеющего топочные экраны, путем измерения параметров, характеризующих КПД котла и соотношение топливо -. воздух соответственно, определения отклонений измеренных сигналов от своих заданных значений ° соответствующих максимальному КПД котла, и последую,щего измерения с помощью регулятора поиска расхода воздуха по сумме этих отклонений fl) .

Недостаток этого способа с одной стороны состоит в том, что в качестве параметра, характеризующего соотношение топливо - воздух,,используется содержание .0 в дымовых газах.

В то же время оптимальное содержание

О2 не является постоянным в процессе эксплуатации,.его значение зависит от многих факторов (паровой нагрузки, качественного состава и сорта топлива и др.) .

С другой стороны, в качестве параметра, характеризующего КПД котла, в известном способе. используют величину химического недожога. Поэтому рассматриваемый способ не учитывает потерь теплоты от механического недожога, которые могут увеличиваться с ростом скорости газовоздушной смеси. на выходе топки, обусловленным под-. держанием заданного значения 02, Указанные недостатки снижают точность поддержания максимального КПД.

Цель изобретения — повышение точности оптимизации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматической оптимизации процесса горения в топке барабанного парового котла, имеющего топочные экраны, путем измерения параметров, характеризующих КПД котла и соотношение топливо — воздух соответственно, определения отклонений измеренных сигналов от своих заданных значений, соответствующих макси мальному КНД котла, и последующего изменения с помощью регулятора поиска расхода воздуха по сумме этих отклонений, в качестве параметров, характеризующих КПД котла и соотношение топливо — воздух, используют тепловосприятие топочных экранов и разность расходов пара и воздуха соответственно.

В отличие от прототипа в качестве сигнала, инициирующего поисковые из.менения расхода вторичного воздуха, измеряют сигнал,по тепловосприятию топочных экранов (дР„С ), по котерому осуществляют экстремальное регулиро ванне.

На фиг.1 изображена функциональная схема экстремальной автоматической системы регулирования; на фиг.2 сопоставление статических характеристик y< = f (аЬ) и Я P„ =f (Q) пылюугольного парового котла типа ТП-87

Юр (2- потери с уходящими газами; - потери с химическим недожогом;

10 $ - потери с механическим н едожогом; - потери, от наружного охлаждения через обмуровку; q,6 - потери с физическим теплом удаляемых из топки шлаков; (д — КПД брутто котла1 о — коэффициент избытка воздуха; дРз - эона поиска экстремума).

Система (фиг .1) состоит из двух контуров. Внутренний (стабилизирующий) контур образуют объект 1 регулирования и автоматический регулятор

2 подачи общего воздуха, действующий по упрощенной схеме пар 3„ — воздух (C8. Внезйий (поисковый) контур составляет объект 1 регулирования и

25 экстремальное устройство 3 с входным сигналом по усредненному перепаду давления на циркуляционном контуре парового котла hPnc

Процесс автоматической поисковой оптимизации процесса горения в топке барабанного парового котла осуществляется следующим образом, Автоматический регулятор 2 подачи воздуха (фиг.l) действует как регулятор соотношения расход пара .

))ä — расход воздуха Ga и обеспечивает в первом приближении оптимум этого соотношения в статике в соответствии с режимной картой парового котла при постоянном расходе топлива. Далее

4р экстремальное устройство 3, действую- щее по принципу запоминания и оценки экстремума по приращению, устраняет возможную статическую неточность регулятора 2 при действии на экономич45 ность процесса горения изменяющихся во времени факторов и выводит систему регулирования в область экстремума сигнала по дРя путем принудительного изменения в заданных пределах расхода воздуха, поступающего в топку барабанного парового котла, Сигнал по тепловосприятию топочных экранов дРд„ получают путем измерения разности между. полным напором среды в опускной и статическим

55 напором среды в подъемной трубах средних боковых или задних противоположных панелей, суммирования полученных сигналов с заданными весовыми коэффициентами и введения коррекции по дав60 лению пара в барабане парового. котла.

Численное значение сигнала по.дР . определяется выражением

2 др н -®о Pol

"- Chh (..- .„)

1064078 где Н - длина участка контура с см пароводяной смесью; р „ ир - усредненные плотности котловой воды в опускной и пароводяной смеси в подь-. емной трубах на участке измерения перепада;

Юо - скорость циркуляции среды;

aP - гидравлическое сопротивлеГС ние опускных и подъемных, руб. . О

Сигнал по ДР„ малоинерционен,пропорционален тепловыделению Й в топке и имеет ярко выраженную экстремальную статическую характеристику в зависимости от расхода воздуха 4 5 в широком диапазоне паровых нагрузок.

Экстремальное устройство может быть реализовано на базе специального регулятора с элементом выделения максимума, а в современных .условиях с помощью ЭВИ.

Из графика (фиг.2) следует, что, максимизируя сигнал ЬР„С (по показаниям измерительного прйбора или с помощью специального автоматического.устройства), можно максимизировать КПД брутто парового котла.

Задача. отыскания максимума КПД в зависимости от коэффициента избытка воздуха о(.в условиях эксплуатации упрощается, так как находится не сам максимум, а некоторая его окрестность, численное значение которой обусловлено максимально допустимой погрешностью определения КПД по обратному тепловому. балансу в соответ- . ствии с общепринятой методикой.

С другой стороны, совпадение зон поиска максимумов сигналов по КПД и тепловосприятию можно обьяснить 40 физически.

Положение экстремумов 91/ 6Р (полезно использованное тепло) и Q /Qp: (тепловыделение) вдоль координаты сК или Р„ давление воздуха (фиг.2), 45 а следовательно,Я „ /Йр или ьР! (тепловосприятие) для йсследуемого типа паровых котлов с камерной .топ-. кой зависит лишь от соотношения. двух составляющих с и с (так как

4), и Я ь близки к нулю р а q 5 ие зази сит От С1, ) ((100-.% 1-% ) „(Е /!! 160=11 „(й! где g =Из/й "100 доля тепла, вно-. симого в опку воздухом.

В данном случае, например, приросты д 2И йф в окрестности экстремума значений (100-q+) в диапазоне (дЫ=+0,01) линейны в зависимости от 8, приблизительно равны и ма» лы.по значению (не превышают 0,1%), В то же время изменение основной потери тепла +4 одинаково влияющей на Я и Я„ и весьма ощутимой в общем балансе потерь парового котла, носит ярко выраженный экстремальный характер, чем и объясняется совпадение экстРемУмов 1 =f(oL) и аР„,С=Е(аЦ с ошибкой, не превышающей допустимой погрешности определения КПД.

Совпадение максимумов соотношений (2) и (3) с ошибкой, не превышающей потерь на поиск, является практическим условием реализуемости экстремального регулирования эконо-. мичности процесса .горения по косвенному сигналу, характеризующему тепловыделение Я, в данном случае Ряс °

По сравнению е известным предлагаемый способ позволяет, во первых повысить точность оптимизации и, следовательно, повысить КПД брутто парового. котла за счет сокращения тепловых потерь от химического и механического недожогов, во-вторых, упростить нахождение максимума КПД в зависимости от ot., так как используется косвенный сигнал ЛРпс, который легко измерить, преобразовать и.подать на вход непрерывнодвйствующей автоматической системы поиска оптимума экономичности процесса горения в темпе с изменениями тепловыделения в топке котла вследствие малой инерционности этого сигнала. !.

1064078

-А2 — 1i5

2iS

2,У к Па

2,3

Фаз.2

Тираж 583 ПодпИсное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Закаэ 10501/39

Филиал. ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Наэаров

Редактор Н. Руднева ТехредТ. Фанта Корректор И, Эрдейи