Способ регулирования процесса сжигания газомазутных топлив в энергетических парогенераторах

 

Изобретение может быть применено в теплоэнергетике. Цель изобретения - повышение точности регулирования. Способ оптимизации процесса сжигания газомазутных топлив в энергетических парогенераторах осуществляется путем непрерывного изменения калорийности образующихся продуктов сгорания, пропорциональной тепловому эффекту реакции окисления горючих компонентов продуктов сгорания в принудительном потоке анализируемой пробы, и минимизации значений этой величины. При этом измеряют текущее значение расхода продуктов сгорания на выходе из котлоагрегата, по измеренным величинам с использованием известной формулы вычисляют текущее значение расхода горючих компонентов продуктов сгорания, находят отношение этого значения к текущему значению калорийности продуктов сгорания, сравнивают полученную величину с аналогичной нормативной величиной, по отклонению между ними и по известным нормативным значениям расхода горючих компонентов и калорийности продуктов сгорания для конкретной конструкции котлоагрегата и проектного топлива находят их оптимальные значения для топлива, которое поступает в текущий момент времени на сжигание, и производят оптимизацию процесса сжигания путем минимизации отклонения текущих действительных значений расхода горючих компонентов продуктов сгорания и калорийности продуктов сгорания от найденных оптимальных значений. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4425710/24-06 (22) 17.05.88 (46) 23.12.90. Бюл. № 47 (71) Институт технической теплофизики

АН УССР и Опытное конструкторско-технологическое бюро с экспериментальным производством теплофизического приборостроения Института технической теплофизики АН УССР (72) В.В. Платонов, С.А. Филь, А.А. Юхимюк, П.Е. Петров и Х.П. Пенев (53) 621.182.26 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 402790, кл. F 23 N 5/14, 1971. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СЖИГАНИЯ ГАЗОМАЗУТНЫХ

ТОПЛИВ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРОГЕНЕРАТОРАХ (57) Изобретение может быть применено в теплоэнергетике. Цель изобретения — повышение точности регулирования. С пособ оптимизации процесса сжигания газомазутных топлив в энергетических парогенераторах осуществляется путем непрерывного изменения калорийности образующихся продуктов сгорания, пропорциональной тепИзобретение относится к способам контроля качества и регулирования процессов сжигания газомазутных топлив, например, в топочных камерах энергетических парогенераторов и других энерготехнологических агрегатов, и может быть применено в теплоэнергетике и других областях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности регулирования.

На фиг. 1 приведена схема установки для реализации способа; на фиг. 2 — зависимость расхода горючих компонентов пРо„„Я0„„1615475 A ) (51)5 F 23 N 1/02

2 ловому эффекту реакции окисления горючих компонентов продуктов сгорания в принудительном потоке анализируемой пробы, и минимизации значений этой величины.

При этом измеряют текущее значение расхода продуктов сгорания на выходе из котлоагрегата, по измеренным величинам с использованием известной формулы вычисляют текущее значение расхода горючих компонентов продуктов сгорания, находят отношение этого значения к текущему значению калорийности продуктов сгорания, сравнивают полученную величину с аналогичной нормативной величиной, по отклонению между ними и по известным нормативным значениям расхода горючих компонентов и калорийности продуктов сгорания для конкретной конструкции котлоагрегата и проектного топлива находят их оптимальные значения для топлива, которое поступает в текущий момент времени на сжигание, и производят оптимизацию процесса сжигания путем минимизации отклонения текущих действительных значений расхода горючих компонентов продуктов сгорания и калорийности продуктов сгорания от найденных оптимальных значений. 2 ил. дуктов сгорания П от калорийности продуктов сгорания q для конкретной конструкции котлоагрегата при изменяющемся сос таве сжигаемого топлива.

Установка содержит котлоагрегат 1 с горелками 2, устройство 3 для измерения калорийности продуктов сгорания и расходомер 4 продуктов сгорания, которые подключены к аналоговому функциональному вычислителю 5, выход которого, а также выход устройства 3 подключены к аналоговому функциональному вычислителю 6, с которым связаны запоминающие устройства 7 и 8.

1615475

Для пояснения предлагаемого способа рассмотрим процесс сжигания газомазутного топлива с точки зрения потерь, сопровождающих этот процесс. Одной из потерь является потеря от химического недожога топлива. Как известно, факторы, влияющие как на экономичность работы котлоагрегата, так и на эффективность процесса сжигания, взаимосвязаны и определяются конструкцией топки котла и способом сжигания топлива. Вследствие этого существует нормативная величина химического недожога проектного топлива. Она зависит от нагрузки, которую несет котлоагрегат в рассматриваемый момент времени.

Поддержание химического недожога на уровне нормативного значения позволяет поддерживать текущие максимальные знач ен и я К ПД котлоа гре гат а.

Для конкретной конструкции котлоагрегата и вида топлива в зависимости от нагрузки на котлоагрегат нормируются два показателя, характеризующие химический недожог топлива: калорийность продуктов сгорания на выходе из котлоагрегата вследствие наличия в них горючих компонентов и расход этих компонентов. Предположим, что в рассматриваемый момент времени на сжигание поступает проектное и стабильное по составу топливо. Соответствующие этому случаю и фиксированной нагрузке на котлоагрегат величины показателей обозначим как

П p и кнор. соответственно и нанесем их на график (фиг. 2). Проведя через эти точки прямые, определяемые уравнениями П=

=П «.» и д=д рм, получаем, точку А, характеризующую режим работы котлоагрегата при нормативной величине химического недожога в случае сжигания проектного и стабильного по составу топлива. Согласно способу калорийность q продуктов сгорания определяют как тепловой эффект реакции окисления, содержащихся в них горючих компонентов на каталитических чувствительных элементах, расходомером определяют расход продуктов сгорания и вычисляют расход горючих компонентов П по формуле (учитывая, что калорийность продуктов сгорания пропорциональна суммарной массовой концентрации в них горючих компонентов, причем коэффициент пропорциональности полагается равным единице, и результат получается в условных единицах):

П= . .. (1)

Поскольку зависимость П= (д) линейна и нулевому значению q соответствует нулевое значение П, то, проведя на графике прямую из начала координат через точку А, получим характеристику топочного процесса для случая сжигания проектного и стабильного по составу топлива. Эту прямую можно характеризовать угловым коэффициентом: да=П ю (2)

У/ерн.

Значение этого коэффициента определяется в процессе выполнения пуско-наладочных работ на котлоагрегате и принимается как нормативная величина.

Если рабочая точка, например точка В, определяемая текущими значениями П и q, находится на этой характеристике, »о не

1О совпадает с точкой А, то это свидетельствует об отклонении режима горения от оптимального. В этом случае, показатели, характеризующие химический недожог, складываются из двух составляющих:

/ / — — Днорм+ Л (8)

П =Пнорм+ЛП (4)

Составляющие Лд, и ЛП характеризуют увеличение химического недожога вследствие отклонения процесса сжигания от оптимально ного при сохранении стабильного состава топлива, подаваемого на сжигание. Оптимизация процесса сжигания топлива в этом случае будет заключаться в сведении их к нулю изменением распределения воздуха по горелкам, изменением общего коэффициента

25 избытка воздуха в топке, изменением числа работающих горелок и т.п.

В случае, если кроме некачественного ведения процесса сжигания топлива имеет место и отклонение состава сжигаемого топлива от проектного, то рабочая точка, характеризующая состояние процесса горения в текущий момент времени, не находится на прямой АВ. Предположим, она занимает положение точки С. Угловой коэффициент характеристики топочного процесса в рас35 сматриваемом случае определяется как:

tga,= вЂ”â€”

П

fc (5) Регулирование процесса сжигания в этом

50 случае сводится к переходу из точки С в точку Е с целью устранения составляющих

Лд, и ЛП,. В точке E имеют место следующие соотношения:

//=Днорм

II.

55 П=Пнорм+ЛП (8) (9) Как видим, величина П в точках A и Е и отличается на ЛП,. Это вызвано только отПроведем из начала координат прямую через точку С. Она пересечет прямую

4О q=qHop. в точке Е: Эта точка характеризует режим работы котлоагрегата при оптимальном уровне величины химического недожога для случая сжигания топлива изменившегося химсостава. Величины q и П для точки С складываются из следующих составляющих

Ц =цнорм+Лд, / (6)

П =П" рм+ЛП+ЛП (7) 1615475 клонением состава топлива от проектного.

Вычислить величины ЛП и ЛП можно по следующим формулам:

I анорм

ЛПс= (qc — днорм) фас=(1 ). Пс; (10)

9с у I анорм

QJ 1с=Пс — Пнорч — ЛПс= ° Пс — Пнорм. фс

,(Пю (12)

О

Величины q и П можно представить как ам — Днорм+ЛД +Лд (1 3)

Пв = — П ор». (14) Чтобы перейти из точки D в точку F, необходимо регулировкой процесса сжигания устранить составляющие Лд и ЛП,,. В точке

D имеют место следующие соотношения: (15) (16) д=днорм+Лд

П=П рм.

Как видим, величина q в точках А и F оти н личается на Ла . Это вызвано отклонением состава топлива от проектного. Величина

Лд и Ла" можно вычислить по формулам

Л n n (1 ц и л

Лд =q — днорм — Ла = — nM+ q — днорм . (18) Величины q„и П, входящие в формулы (15) и (16), определяются экспериментально, а величины quot M и П"р. известны заранее, Оптимизация процесса сжигания в этом случае сводится к устранению найденной составляющей Лд,.

Все сказанное рассматривалось при условии фиксированной нагрузки на котлоагрегат. Изменение же ее ведет только к смещению прямых q=q рм и П=П-рм, все осталь ные рассуждения остаются в силе.

В котлоагрегат 1 (фиг. 1) подается в горелки 2 на сжигание совместно с воздухом

Величины q, и П„входящие в формулы (10) и (11), определяются экспериментально, как описано выше, а величины д-рм и

Пнорм известны заранее (как указано, они определяются при выполнении пуско-наладочных работ на котлоагрегате). Таким образом, оптимизация процесса сжигания сводится к устранению найденой составляющей ЛП .

В этом случае, если рабочая точка занимает положение точки D, то, проведя из начала координат прямую через нее, получим на пересечении с прямой П=П, точку F.

Угловой коэффициент характеристики топочного процесса в этом случае определяется следующим образом: о5

Формула изобретения

Способ регулирования процесса сжигания газомазутных топлив в энергетических парогенераторах путем непрерывного контроля калорийности образующихся в котлоагрегате продуктов сгорания измерением теп55

15 20

30 природный газ состава, отличного от проектного, с теплотворной способностью

38250 — "з-"- (теплотворная способность проект ного топлива — 36000 „).

Котлоагрегат работал при постоячной нагрузке 300 МВт, которая является для него номинальной. С помощью устройства

3 измерялась калорийность образующихся продуктов сгорания q=515 — "ф, а при помо мощи расходомера 4 термоанемометрического типа — расход продуктов сгорания = з

=235 -ф —. Аналоговый функциональный вычислитель 5 на основании этих данных определил расход горючих компонентов продуктов сгорания П=121000 усл.ед. Электрический сигнал об этой величине, а также величине калорийности продуктов сгорания поступал в аналоговый функциональный вычислитель 6.

В вычислитель 6 с блоков запоминаю-щих устройств 7 и 8 поступали сигналы об кДж уровне нормативных величин д =163 — -уй H«p" =35900 усл. ед. соответственно, определенные при пуско-наладочных работах на котлоагрегате для случая сжигания проектного топлива при нагрузке на котлоагрегат 300 МВт.

Вычислитель 6 определил отношения М-=2,20 10 и =2,35 10 . Поскольку )+ Ф, по формулам (10) и (11) он вычислил величины ЛП и ЛП"; ЛП =82700 усл. ед., ЛП =2400 усл.ед. Оптимальные величины q и П для сжигаемого в данном случае топлива определялись по формулам (8) и (9): q=163 Q П=38300 усл.ед. Затем по полученным результатам произведена оптимизация процесса сжигания путем уменьшения расхода сжигаемого газа и увеличения коэффициента избытка воздуха. При

I этом величина ЛП и была сведена к нулю и были достигнуты оптимальные значения

q и П.

При изменении нагрузки на котлоагрегат D (т) из блоков запоминающих устройств

7 и 8 в вычислитель 6 поступают сигналы об уровне нормативных величин дн р и П рм, соответствующих текущему значению нагрузки.

1615475

Фиг.2

Составитель А. Зосимов

Редактор Н. Рогулич Техред А. Кравчук Корректор Н. Ревская

Заказ 3976 Тираж 454 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 лового эффекта реакции окисления горючих компонентов продуктов сгорания на термочувствительном элементе в принудительном потоке анализируемой пробы, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, дополнительно измеряют текущее значение расхода продуктов сгорания на выходе котлоагрегата, по измеренным значениям расхода и калорийности и известной зависимости вычисляют текущее значение расхода горючих компонентов в продуктах сгорания, определяют отношение этого значения к текущему значению калорийности продуктов сгорания, сравнивают полученную величину с нормативным значением этой величины по отношению между ними и по заданным для конкретной конструкции котлоагрегата и проектного топлива нормативным значениям расхода горючих компонентов и калорийности продуктов сгорания, определяют оптимальные значения расхода горючих компонентов и калорийности продуктов сгорания для топлива, поступающего в текущий момент времени на сжигание, и изменяют соотношение между рас1О ходами топлива и воздуха, подаваемых на сжигание в котлоагрегат, до достижения текущих измеренных значений расхода горючих компонентов и калорийности продуктов сгорания их оптимальных текущих значений.