Регулирование расхода воздуха

Регулирование расхода воздуха может быть общим (на парогенератор), групповым (на группу горелок) или погорелочным (на каждую горелку). Как уже отмечалось ранее, прямое регулирование расхода воздуха по результатам газового анализа не нашло практического применения из-за значительной инерционности и запаздывания промышленных датчиков газоанализаторов. В связи с этим применяют сочетание прямых и косвенных методов оценки качества процесса горения. В переходных режимах оптимальность процесса горения обеспечивают с помощью косвенных методов, а в установившемся режиме оптимальный коэффициент избытка воздуха корректируется с помощью импульса по содержанию свободного кислорода в уходящих газах.

К качеству работы АСР расхода общего воздуха предъявляются следующие требования [8]:

  • • при 10%-м возмущении нагрузкой котла от исходной номинальной, максимальное отклонение содержания [02] в дымовых газах от не должно превышать для газомазутных котлов с малыми АаТ - 0,3 % 02, для пылеугольных - 1,0 % 02;
  • • в стационарном нормальном режиме максимальное отклонение содержания [07] не должно превышать ±0,2 % для газомазутных котлов, ±0,5 % для пылеугольных котлов;
  • • при исходной номинальной нагрузке и 10%-м возмущении с постоянной времени кислородомера Т < 1,5 мин АСР должна обеспечить величину интегральной квадратичной оценки качества переходного процесса для газомазутных котлов - <10(%О2)2.с, для пылеугольных котлов - <200(%02)2.с.

Выбор схемы АСР расхода общего воздуха определяется применяемой схемой АСР тепловой нагрузки, видом сжигаемого топлива, режимом работы парогенератора и его конструктивными характеристиками, способом косвенной оценки качества процесса горения. Наиболее простой схемой является схема АСР расхода общего воздуха при сжигании жидкого или газообразного топлива. Поскольку расходы топлива и воздуха могут быть измерены достаточно точно, то становится возможным прямое регулирование соотношения между расходом топлива и расходом воздуха. Схема системы регулирования, в которой расход воздуха пропорционален расходу топлива (схема «топливо-воздух»), приведена на рис. 2.28.

Схема регулирования экономичности по соотношению «топливо-воздух»

Рис. 2.28. Схема регулирования экономичности по соотношению «топливо-воздух»

В этой схеме сигналы с датчика расхода топлива 1 и датчика расхода воздуха 2 подаются на регулирующее устройство 3 регулятора воздуха. Регулирующее устройство управляет исполнительным механизмом, изменяющим положение направляющего аппарата дутьевого вентилятора 4, и тем самым изменяет расход воздуха в топку в соответствии с расходом топлива. Расход воздуха может быть измерен разными способами, например с использованием перепада давления на воздухоподогревателе или его части, с использованием давления на всасе и напоре дутьевых вентиляторов (с применением или без применения мультипликаторов).

При изменении свойств топлива схема системы регулирования экономичности процесса горения дополняется корректирующим сигналом, поступающим на вход регулятора воздуха от корректирующего регулятора 5. В свою очередь, на вход корректирующего регулятора поступает сигнал по содержанию кислорода в уходящих дымовых газах от газоанализатора 6. Структурная схема АСР, соответствующая принципиальной схеме рис. 2.28 представлена на рис. 2.29. По своему построению эта схема регулирования является схемой каскадной системы с корректирующим И^кор и стабилизирующим Wp с регуляторами. Как правило, эти регуляторы формируют ПИ-закон регулирования. Стабилизирующий регулятор (регулятор воздуха) вместе с объектом Wo6 j и отрицательной обратной связью образует внутренний малоинерционный контур.

Структурная схема АСР воздуха с корректирующим регулятором по содержанию кислорода

Рис. 2.29. Структурная схема АСР воздуха с корректирующим регулятором по содержанию кислорода

Инерционность объекта регулирования Wo6 | (канал передачи входного воздействия в виде положения направляющего аппарата дутьевого вентилятора р в выходную величину - расход воздуха Кв через воздухоподогреватель) мала, что обеспечивает высокое быстродействие и качество стабилизации расхода воздуха при отработке внешнего воздействия /в - сигнала по изменению расхода топлива. Сигнал fB совместно с корректирующим сигналом ркор от регулятора WKOp формирует задание регулятору воздуха.

Во время работы парогенератора может произойти нарушение качества топочного процесса в силу ряда причин, например при изменении свойств топлива, температуры и давления воздуха, работы форсунок и др. В этих случаях необходимо корректировать соотношение «топливо-воздух» по содержанию О-, в уходящих дымовых газах. Эту задачу выполняет внешний контур, осуществляющий коррекцию задания малоинерционному контуру. Нужно отметить, что внешний контур обладает значительной инерционностью вследствие инерционности объекта 2 (канал расход воздуха - содержание свободного кислорода в уходящих газах с учетом динамики датчика газоанализатора на 02 и газозаборного устройства).

По отношению к внешнему контуру внутренний контур является практически безынерционным. Поэтому переходные процессы, возникшие во внутреннем контуре, при изменении расхода топлива заканчиваются быстро и не успевают оказать влияние на выходную величину внешнего контура.

При сжигании пылеугольного топлива, а также при сжигании жидкого и газообразного топлива при значительных изменениях их теплотворной способности для регулирования экономичности процесса горения применяется схема «тепло-воздух». Известны две разновидности схемы «тепло-воздух» - с последовательным и параллельным воздействием на воздух.

Схема системы регулирования экономичности процесса горения «тепло-воздух» с последовательным воздействием на воздух приведена на рис. 2.30.

Схема регулирования экономичности но соотношению «тепло-воздух» с последовательным воздействием на воздух

Рис. 2.30. Схема регулирования экономичности но соотношению «тепло-воздух» с последовательным воздействием на воздух

В этой схеме в отличие от схемы «топливо-воздух» вместо импульса по расходу топлива применяется импульс по «теплу» косвенно характеризующий расход топлива. Импульс по «теплу» формируется на входе регулирующего устройства 5 регулятора воздуха в виде суммы двух сигналов. Один сигнал поступает от датчика расхода пара 7, а второй от дифференциатора 2, на вход которого, в свою очередь, поступает

импульс от датчика давления пара в барабане 3. Расход воздуха Ув, измеряемый датчиком 4 с помощью регулирующего органа б, приводится в соответствии с импульсом по «теплу», который является сигналом задания для регулятора воздуха.

К недостаткам рассматриваемой схемы можно отнести то, что при внешних возмущениях регулирование расхода воздуха происходит только при изменении тепловосприятия парогенератора. Поэтому при значительных и частых внешних возмущениях не обеспечивается экономичность процесса горения. К недостаткам следует отнести и то, что при внутренних возмущениях при относительно быстродействующем регуляторе тепловой нагрузки регулирующие органы топлива и воздуха перемещаются в противоположных направлениях.

Схема системы регулирования экономичности процесса горения «тепло-воздух» с параллельным воздействием на воздух приведена на рис. 2.31.

Принцип работы системы регулирования экономичности процесса горения «тепло-воздух» с параллельным воздействием на воздух заключается в следующем. Регулирование тепловой нагрузки осуществляется по схеме «ЭКП-тепло». Импульс по «теплу», поступающий на регулирующее устройство 7 регулятора тепловой нагрузки, формируется обычным образом с помощью датчика расхода пара 7, датчика давления пара в барабане 3 и дифференциатора 2. Корректирующий регулятор б, получая сигнал по давлению пара от датчика 5, вырабатывает сигнал задания для регуляторов топлива и воздуха. Регулирующее устройство 8 регулятора воздуха воздействует с помощью исполнительного механизма на регулирующий орган подачи воздуха. Для стабилизации расхода воздуха на вход регулятора воздуха в качестве отрицательной обратной связи поступает импульс по расходу воздуха от датчика 4. В стационарном режиме работы парогенератора импульс от корректирующего регулятора равен импульсу по «теплу» и, таким образом, расход воздуха соответствует нагрузке парогенератора. Следовательно, эта схема регулирования является схемой «тепло-воздух». При внешнем возмущении регуляторы тепловой нагрузки и воздуха, получая сигнал от корректирующего регулятора, одновременно вступают в работу, изменяя расходы топлива и воздуха. При внутреннем возмущении расход воздуха не изменяется. Возникшее несоответствие между расходами топлива и воздуха устраняется регулятором тепловой нагрузки.

Схема регулирования экономичности по соотношению «тепло-воздух» с параллельным воздействием на воздух

Рис. 2.31. Схема регулирования экономичности по соотношению «тепло-воздух» с параллельным воздействием на воздух

К недостатку рассматриваемой схемы регулирования экономичности процесса горения можно отнести зависимость работы регулятора воздуха от работы регулятора тепловой нагрузки. При выходе из строя регулятора тепловой нагрузки сигнал от корректирующего регулятора уже не будет соответствовать тепловой нагрузке парогенератора и поэтому регулятор воздуха придется отключить. В то же время нужно отметить, что при работе парогенератора в регулирующем режиме, при глубоких и частых внешних возмущениях схема регулирования «тепло- воздух» с параллельным воздействием на воздух является предпочтительней, чем схема регулирования «тепло-воздух» с последовательным воздействием на воздух.

В приведенных схемах систем автоматического регулирования экономичности процесса горения «тепло-воздух» используются косвенные оценки качества процесса горения, зависящие от ряда технологических параметров. Поэтому во время работы парогенератора, процесс горения топлива может отличаться от оптимального. Для оптимизации процесса горения, гак же как и в схеме «топливо-воздух», применяется корректирующий импульс по содержанию свободного кислорода 02 в уходящих дымовых газах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >