Способ автоматического регулирования подачи воздуха в топку котла

 

Изобретение относится к автоматизации процесса горения в топке котлоагрегата и позволяет повысить .точность регулирования. Расходы топлива , воздуха и избытка воздуха определяются датчиками 7, 10, 11 и 8, 9. Регулирование подачи воздуха осуществляется регулятором 3 общего воз- .духа. Измерение сигналов по расходам топлива, воздуха и остаточного кислорода производится на двух топочных режимах котла. С учетом полученных сигналов по определенному алгоритму определяют параметры, косвенно харак-. теризующие теоретически необходимое количество воздуха для сжигания топлива . Учитываются изменения состава топлива и присосов воздуха в топку. Оптимальное значение кислорода в ухо- .дящих газах поддерживается в соответствии с. заданием автоматического задатчика 1 оптимального кислорода, динамически преобразованным с помощью корректирующего регулятора 3 общего воздуха, воздействующего на направляющий аппарат 4 дутьевого вентилятора . 1 ил, а S сл с: оо 00 ьо Операпюр

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

do 4 Г 23 И 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»

Т»»», Г»», r

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3877294/24-06 (22 ) 10. 04, 85 (46) 23.08.87. Б . ¹ 31 (71) Белорусский политехнический институт (72) Г.Т.Кулаков, А.А.Москаленко, В.В.Тимошенко, А.Н.Вексин, О.М.Левшов и В,А,Рыбкин . (53) 621.182.26 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 840587, кл, F 23 N 3/00, 1981, (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ВОЗДУХА В ТОПКУ КОТЛА (57) Изобретение относится к автоматизации процесса горения в топке котлоагрегата и позволяет повысить .точность регулирования. Расходы топлива, воздуха и избытка воздуха определяются датчиками 7, 10 11 и 8, 9. Регулирование подачи воздуха осуÄÄSUÄÄ 1332104 ществляется регулятором 3 общего воздуха. Измерение сигналов по расходам топлива, воздуха и остаточного кислорода производится на двух топочных режимах котла. С учетом полученных сигналов по определенному алгоритму определяют параметры, косвенно харак-. теризующие теоретически необходимое количество воздуха для сжигания топлива, Учитываются изменения состава топлива и присосов воздуха в топку.

Оптимальное значение кислорода в ухо,дящих газах поддерживается в соответствии с заданием автоматического за- датчика 1 оптимального кислорода, динамически преобразованным с помощью корректирующего регулятора 3 общего воздуха, воздействующего на направ- ляющий аппарат 4 дутьевого вентилятора ° 1 ил.

32104

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки равен отношению всего воздуха, поступившего в топку, к теоретически необходимому для сжигания поданного в топку топлива

G+ Gap

В ° Ч

13

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к автоматизации процесса горения в топке котлоагрегата.

Цель изобретения — повышение точности регулирования.

На чертеже представлена схема системы, реализующей предпагаемый способ.

Система содержит последовательно соединенные автоматический задатчик

1 оптимального кислороца, корректирующий регулятор 2 кислорода, регулятор 3 общего воздуха, направляю.щий аппарат 4, дутьевой вентилятор

5 и объект-котел б, содержащий датчики. 7 расхода топлива, 8 и 9 содержания остаточного кислорода в уходящих газах по сч оронам топки и 10 и

1 расхода воздуха по сторонам топки. Выход датчика 7 расхода топлива

1 подключен к входу автоматического задатчика 1. Блок 12 выделения мини,мального значения соединен с датчиками 8 и 9 содержания остаточного кислорода в уходящих газах по сторонам топки и с вторым входом корректирующего регулятора 2. Первый сумматор 13 подключен к выходам датчиков

10 и !1 расхода воздуха по сторонам топки.

Кроме того, система содержит второй сумматор 14, последовательно соединенные третий сумматор 15, первый блок 16 деления и второй блок 17 деления, подключенный выходом к второму входу регулятора 3 общего воздуха, логический блок 18 и блок 19 коррекции коэффициента избытка воздуха °

Выход первого сумматора 13 подключен к первым входам третьего сумматора l5, логического блока 18 и блока 19 коррекции коэффициента избытка воздуха. Выход датчика 7 расхода топлива соединен с вторыми выхоцами второго блока 17 деления, логического блока 18 и блока 19 коррекции коэффициента избытка воздуха, третий вход которого подключен к выходу вто,рого сумматора 14, четвертый вход— к выходу логического блока !8, первый выход — к второму входу третьего сумматора 15, второй выход — к второму входу первого блока 16 деления, третий выход — к третьему входу логического блока 18.

Система, реализующая предлагаемый способ автоматического регулирования, работает следующим образом.

1ð где С вЂ” расход организованно поданного воздуха в топку через горелки, С „ — расход воздуха, неорганизованно, поступившего в топку в

15 виде присосов (учитывается только для Котлов с уравновешенной тягой);

 — расход топлива,,поданного в топку", 2р U — теоретически необходимое количество воздуха для сжигания единицы топлива, зависящее от элементарного состава топлива.

25 Присосы воздуха в топку и элементарный состав топлива в течение довольно длительного промежутка времени можно считать практически постоянными, поэтому преi,ставим 7, и G.

30 в виде постоянных коэффипиентов соответственно А и С, Тогда формулу (1) можно представить

А "В (2)

Коэффициент избытка воздуха может .

35 быть определен по результатам газового анализа дымовых газов на содержание свободного кислорода 0 по кислородной формуле для условия полного

4р сгорания топлива (нормальный эксплуатационный режим) г -о (3)

Приравняв правые части уравнений (2) и (3) получим

21 G+C (4)

21-0 А В

Уравнение (4) является уравнением с двумя неизвестными величинами А и С °

Тогда на основании (4) для двух топочных режимов можно составить сйстему двух уравнений а двумя неизвестными, решив которую относительно А и

С, получим

55 (21-0 ) — — (21-0 ) — ,!-, (5) в, 1332104 (1) G1+Ñ

А = (21-0 г ) 21 В„ (6) где G,, B „, О," — расходы воздуха, топлива и содержание кислорода в дымовых газах при первом и втором топочных режимах соответственно, Необходимым и достаточным условием нетождественности системы составленных уравнений является неравенство нулю знаменателя формулы (5), т.е.

2i — 02 21 02 и) (ту

В2 В1 (7) 21 А 21 А

С2+С G1+С

Из (8) следует (8) (9) С,ФС„.

Для повышения точности расчетов по формулам (5) и (6) необходимо, чтобы разность расходов воздуха при двух выбранных топочных режимах была не ниже первой заданной величины (йС„„ ),т.е чтобы выполнялось ус— ловие С„- С2! РСмин1 . (10) Для исключения ошибки за счет динамического изменения параметров во время переходного процесса необходимо А и С определять при установившемся топочном режиме работы котлоагрегата, Критерием стационарности топочного режима может быть условие, когда скорость изменения расхода топлива окажется меньше второй заданной величины (V „„j, т.е, (— 1 < (х„„,) Учитывая, что для расчета коэффициентов А и С по формулам (5) и (6) необходимо выполнение условий (10) и (11), процесс уточнения этих коэффициентов. может происходить как автоматически при эксплуатационном изменении режима работы котлоагрегата, Заменим правые и левьче части неравенства (7) равными им выражениями, полученными из уравнения (4) для двух ,топочных режимов, получим

l0

25 так и по желанию оператора, путем увеличения расхода воздуха на величину Л G»„

Величины jdG„«) и (U»„j выбираются индивидуально для каждого конкретного котлоагрегата, исходя из требований точности и оперативности корректировки коэффициентов А и С, Чем меньше величина(2С„, ), тем чаще мuн создаются условия для корректировки коэффициентов A и С, но при этом погрешность расчетов выше. Для практической реализации предлагаемого способа в качестве оптимальной можно тфинять величину (АС „„), равную мин одной третьей эксплуатационного диапазона изменения расхода воздуха..

Это обеспечивает уточнение коэффициентов А и С при изменении нагрузки котлоагрегата с максимума до минимума четыре раза, а в течение суток по крайней мере один раэ, Величина (V j выбирается из условия стабилизации основных топочных параметров.

Оптимальное значение кислорода в уходящих газах поддерживается в соответствии с заданием автоматического задатчика 1 оптимального кислоЗО рода, динамически преобразованным с помощью корректирующего регулятора

2 кислорода, и отработанным регулятором 3 общего воздуха путем воздействия на направляющий аппарат 4 ду35 тьевого вентилятора 5 с целью соответствующего изменения расхода воздуха в объекте-котле 6, Автоматический задатчик 1 оптимального кислорода изменяет задание по содержа40 нию кислорода в дымовых газах в зависимости от расхода топлива в соответствии с оптимальной режимнойркартой котла. Корректирующий регулятор

2 кислорода формирует задание регуля45 тору 3 общего воздуха так, чтобы привести содержание кислорода в дымовых газах по сторонам топки в соответст вие с заданием автоматического задатчика 1. Регулятор 3 общего возду50 ха, воздействуя на направляющий аппарат дутьевого вентилятора, поддерживает коэффициент избытка воздуха в ,дымовых газах в соответствии с заданием, полученным от корректирующего регулятора 2. Коэффициент избытка воздуха рассчитывается по сигналам

1 расхода топлива (выход датчика 7) и воздуха (выход первого сумматора 13) с учетом качества сжигаемого топлиФормула изобретения

Составитель А,Булкин

Редактор И.Горная Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Заказ 8789/34 Тираж 494 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, рл, Проектная, 4

В 133 ва и присосов воздуха в топку, оцениваемым с помощью коэффициентов

Аи С.

КоэФФициенты А и С периодически уточняются блоком 19 коррекции коэффициента избытка воздуха по Формулам (5) и (6) . При этом значения содержания кислорода, расходов топлива и воздуха первого топочного режима хранятся непосредственно в блоке 19, а аналогичные значения второго топочного режима поступают от второго сумматора 14, датчика 7 и первого сумматора 13.

Коррекция коэффициентов А и С производится при поступлении сигнала "Разрешение", который при выполнении условий (10) и (11) подается с выхода, логического блока 18.

Время действия сигнала "Разрешение" прекращается после запоминания параметров второго топочного режима в блоке 19 коррекции коэффициента избытка воздуха, так как при этом нарушается условие (11). Очередное уточнение коэффициентов А и С происходит при изменении топочного ре1 жима котла оператором в соответствии с условиями (10) и (11) .

Таким образом в системе формируется передающий сигнал коэффициента избытка воздуха, учитывающий все изменения расхода топлива и воздуха, а также изменения состава топлива и присосов воздуха в топку.

Следовательно, быстродействующий регулятор 3 общего воздуха поддерживает оптимальный расход воздуха в топке котла со значительно более вы2104

6 сокой динамической точностью. Это и свою очередь приводит к тому, что корректирующий регулятор 2 практически не участвует в устранении возмущений по содержанию избыточного кислорода в дымовых газах, вызванных колебаниями расходов воздуха и топлива. В функции корректирующего ре10 гулятора 2 входит формирование задания регулятору 3 общего воздуха, а также устранение возмущений по содержанию кислорода в дымовых газах, вызванных резким нарушением плотнос15 ти топочной камеры и качества сжигаемого топлива„

20 Способ автоматического регулиро- вания подачи воздуха в топку котла путем измерения сигналов по расходам топлива, воздуха и избытка воздуха, определяемого по содержанию кислоро25 да в уходящих газах, и воздействия на направляющий аппарат дутьевого вентилятора, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности, измерение сигналов по расЗ0 ходам топлива, воздуха и содержанию кислорода производят на двух топочных режимах работы котла и с учетом полученных сигналов определяют параметры, косвенно характеризующие тео35 ретически необходимое количество воздуха для сжигания топлива и количество поступившего в топку в виде присосоа неорганизованно поданного воздуха, и по последним корректируют

40 сигнал по избытку воздуха.