Способ автоматического управления электрофильтром котлоагрегата

 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в электрофильтрах тепловых электростанций. В способе автоматического управления электрофильтром включение системы удаления пыли из течки бункера осуществляют по превышению установленного уровня заполнения течки бункера, а содержание пыли в дымовых газах определяют по ее концентрации в течке бункера электрофильтра. Для удаления пыли из бункера используют транспортный трубопровод, состоящий из секций, в каждой секции после псевдоожижения пыли осуществляют ее перемещения в восходящем потоке, образующемся на восходящем участке транспортного трубопровода, отвод части псевдоожижающего агента из верхней полости восходящего участка в верхнюю полость бункера и перемещение пыли по наклонному участку к следующей секции транспортного трубопровода, при этом величину установленного уровня заполнения течки бункера и эффективное сечение наклонного участка транспортного трубопровода определяют согласно расчетным выражениям. Изобретение обеспечивает повышение надежности и эффективности работы электрофильтра. 3 ил.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в электрофильтрах тепловых электростанций.

Известен способ автоматического управления работой электрофильтра путем изменения частоты интервалов встряхивания осадительных электродов в зависимости от веса осевшей на них пыли, в котором измеряют величину удельного электрического сопротивления пыли и в зависимости от измеренной величины корректируют частоту интервалов встряхивания осадительных электродов /1/.

Недостатком способа является сложность конструкции устройства, реализующего способ, которое должно включать весоизмерительные устройства каждого электрода, а также измерители электрического сопротивления пыли на каждом электроде. Возможность работы указанных измерителей на поверхности электрода под высоким питающим напряжением достаточно проблематична.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ автоматического управления электрофильтром котлоагрегата путем включения исполнительного механизма встряхивания электродов в зависимости от содержания пыли в дымовых газах на выходе электрода, в котором измерение содержания пыли в дымовых газах на выходе электрофильтра осуществляют путем пропускания через них СВЧ импульсов /2/.

Однако решение-прототип обладает недостатком - неоднозначностью контролируемого параметра, т. к. величина остаточной запыленности (содержание пыли в дымовых газах на выходе электрофильтра) не может однозначно характеризовать количество осевшей на электродах пыли, так как оно в основном зависит от процесса осаждения частиц пыли и скорости газового потока.

Предметом изобретения является способ автоматического управления электрофильтром котлоагрегата путем включения исполнительного механизма встряхивания электродов в зависимости от содержания пыли в дымовых газах, в котором содержание пыли в дымовых газах определяют по ее концентрации в течке бункера электрофильтра, а включение системы удаления пыли из течки бункера осуществляют по превышению установленного уровня заполнения течки бункера, причем для удаления пыли из бункера используют транспортный трубопровод, состоящий из секций, в каждой секции после псевдоожижения пыли осуществляют ее перемещение в восходящем потоке, образующемся на восходящем участке транспортного трубопровода, отвод части псевдоожижающего агента из верхней полости восходящего участка в верхнюю полость бункера и перемещение пыли по наклонному участку к следующей секции транспортного трубопровода, при этом величину установленного уровня заполнения течки бункера и эффективное сечение наклонного участка транспортного трубопровода определяют согласно выражениям: при S_н/S_в≤1, где H - установленный уровень заполнения течки бункера; l_н - длина наклонного участка трубы; g - ускорение свободного падения; h - высота секции; S_н и S_в - соответственно эффективное сечение наклонного и восходящего участков транспортного трубопровода; t - время транспорта пыли через бункер;
ρ^H_V - объемная плотность пыли в наклонном участке трубы;
ΔH_в - длина верхней полости восходящего участка.

Устройство для реализации способа автоматического управления электрофильтром котлоагрегата изображено на фиг.1. На фиг.2 изображена зависимость влияния длины ΔH_в верхней полости восходящего участка трубы на величину эффективного диаметра наклонного участка трубы для различных ρ^H_V и Q. На фиг. 3 изображена зависимость влияния на расход пыли Q длины ΔH_в верхней полости восходящего участка трубы для различных ρ_V и d_н. Устройство содержит электроды в электрофильтре, размещенные над бункером 2 на высоте от течки 3, в которую на установленном уровне H введен измеритель концентрации пыли или уровнемер 4 (сигнализатор уровня).

Выход течки совмещен со входным отверстием восходящего участка 5 транспортного трубопровода, в верхней полости которого установлен трубопровод отвода части псевдоожижающего агента с жиклером 6, а также выполнено отверстие для перемещения пыли по наклонному участку 7 транспортного трубопровода. В нижней части восходящего участка 5 каждой секции размещены узлы 8 для псевдоожижения пыли, к которым осуществляют подвод воздуха (псевдоожижающего агента) через электропневмоклапан 9 от источника 10 избыточного давления. Один из выходов измерителя 4 концентрации пыли подключен к приводу 11 встряхивающих элементов электродов 1 электрофильтра.

В процессе осаждения золы на электродах 1 увеличивается пылеемкость осадительного электрода (масса золы на единице поверхности). Увеличение пылеемкости электрода до предельных значений обуславливает самообрушение агрегатов золы в течку бункера. Когда концентрация золы в течке превысит установленное значение, измеритель 4 формирует управляющий сигнал на начало цикла встряхивания электродов 1. После заполнения течки пылью выше уровня Н размещения измерителя 4 последний формирует сигнал на включение электропневмоклапана 9 подачи воздуха для пневмотранспорта пыли (удаления) от бункера.

Согласно экспериментальным данным получено, что эффективное сечение нисходящего участка 7 значительно влияет на процесс транспорта пыли, так как по его верхней полости воздух из последующих секций флюидизирует в верхнюю полость предыдущей секции. Этот эффект не только увеличивает расход воздуха на транспорт пыли, но и затрудняет транспорт пыли по наклонному участку. Для выбора оптимального значения эффективного сечения наклонного участка 7 используют экспериментально определенное выражение для истечения псевдоожиженных твердых частиц при _н/d > 40:

где d_н и d - соответственно эффективный диаметр наклонного трубопровода и средний диаметр частиц пыли;
С - коэффициент расхода (С=0,5).

Выполнение условий расчета согласно приведенному выражению обязательно по следующим причинам. Экспериментально установлено, что при равенстве сечений труб восходящего и наклонного участков, по верхней полости наклонного участка происходит частичный сброс воздуха из узла псевдоожижения последующей секции. Это определяет дополнительный расход воздуха на пневмотранспорт и дополнительное сопротивление потоку твердых частиц, сливающемуся по наклонному участку только под действием гравитационных сил. Процесс пневмотранспорта в этом случае может быть неуправляемым. Для исключения описанного эффекта используется это выражение, а эффективное сечение трубы восходящего участка подбирается большим S_н.

Рассмотрим более подробно этот процесс. Для исключения обратной флюидизации воздуха по наклонным участкам потери давления на преодоление статического напора столба взвешенных частиц в восходящем участке трубы должны быть меньше потерь давления потока частиц, сливающихся по наклонному участку трубы.

ρ_V•H_B≤ρ^H_Vl_H+ρ^H_VΔH_B. (2)
В результате преобразования (2) с учетом, что l_н=H_в-ΔH_в, получим, что при определении соотношения объемных плотностей твердых частиц и эффективных сечений в наклонном и восходящем участках труб необходимо выполнять следующее условие:
S_н/S_в≤1, (3)
где S_н и S_в - соответственно эффективное сечение нисходящего и восходящего участков трубы.

Здесь не учитывались потери давления на трение о стенки и на изгибах труб, для нисходящего участка это потеря значительно больше (два изгиба труб). Поэтому даже незначительное уменьшение S_н относительно S_в должно исключить обратную флюидизацию воздуха.

Для выбора конструктивных параметров течки бункера в зависимости от динамических, напишем уравнения для расчета потери давления на преодоление статического напора столба частиц в псевдоожиженном слое течки и секции аэрогорки:
P₁-P₀=ρ_VH (4);
P₁-P₀=ρ_VH_в (5);

где P₁, P₀ - соответственно давления узла псевдоожижения у верхней полости бункера;
ρ^H_V - объемная плотность пыли в наклонном участке трубы;
H_в, l_н - длина соответственно восходящего и наклонного участков трубы;
m - масса пыли;
h - высота секции.

В результате совместного решения уравнений (4)-(6) и при получим выражение для определения установленного уровня течки H:

Для оценки достоверности полученных выражений были проведены исследования при удалении золы из бункера 1-го поля электрофильтра блока 1 Хабаровской ТЭЦ-3, через секцию аэрогорка со следующими конструктивными параметрами:
H_в=290 см;
ΔH_в=30-60 см;
d_н=76 мм;
d_в=90 мм,
где d_в - гидравлический диаметр восходящего участка трубы.

Расход золы через аэрогорку регулировался от 5 до 20 т/час при встряхивании электродов частичным перекрытием сечения шибером, установленным в верхней части течки бункера. Объемная плотность изменялась путем установки жиклеров разных диаметров через узлы псевдоожижения и в трубе сброса воздуха в верхней части восходящего участка трубы, измерения производились дискретным отбором золы в единицу времени.

Совпадение результатов исследований и расчетных зависимостей доказали правильность выбранного принципа построения системы удаления пыли из бункера.

Увеличение уровня Н выше установленного значения ограничивается только техническими условиями по эксплуатации электрофильтра, а также получением эффекта слеживаемости пыли на стенках бункера, что определяет необходимость механического воздействия на стенках бункера для обрушения сложившейся пыли. Перечисленное выше обусловливает необходимость автоматического поддержания величины установленного уровня Н, согласно приведенному выражению (4).

Необходимость включения цикла встряхивания электродов 1 по концентрации пыли в течке определяется тем, что в начале процесса обрушения пыли с электрода при достижении его максимальной пылеемкости, в течку попадает незначительное количество пыли, объем которой не достигает уровня Н. Поэтому, чтобы более точно определить начало процесса обрушения пыли с электрода (при ее накоплении на электроде), необходимо цикл встряхивания начинать по управляющему сигналу измерителя концентрации пыли. В качестве последнего целесообразно использовать сигнализатор уровня емкостного типа (СУЗ-01), который формирует сигнал по превышению установленного значения емкости в полости течки, зависящей от концентрации пыли в месте размещения электрода сигнализатора.

Таким образом, за счет определения содержания пыли в дымовых газах по ее концентрации в течке бункера, включения системы удаления пыли из течки бункера по превышению установленного уровня заполнения течки бункера и определения параметров системы удаления пыли из течки бункера согласно расчетным соотношениям, достигается повышение надежности и эффективности работы электрофильтра, за счет снижения вторичного уноса пыли с дымовыми газами и пневмотранспорта пыли из бункера электрофильтра.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1002010, В 03 С 3/74, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР 1031514, В 03 С 3/76, 1981.

Формула изобретения

Способ автоматического управления электрофильтром котлоагрегата путем включения исполнительного механизма встряхивания электродов в зависимости от содержания пыли в дымовых газах, отличающийся тем, что удаление пыли из течки бункера осуществляется по превышению установленного уровня заполнения течки бункера, выход которой совмещен со входным отверстием восходящего участка транспортного трубопровода, в котором после псевдосжижения пыли осуществляют ее перемещение в восходящем потоке до верхней полости восходящего участка, где отводят часть псевдоожижающего агента в верхнюю полость бункера и осуществляют удаление пыли через трубопровод наклонного участка, причем эффективное сечение этого трубопровода определяют согласно выражению

при S_Н/S_В≤1,
где Q - расход пыли через бункер;
ρ^H_V - объемная плотность пыли в наклонном участке трубопровода;
g - ускорение свободного падения;
ΔH_B - длина верхней полости восходящего участка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3