СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОСЪЕМА В КАНАЛЬНОМ ГАЗОХОДЕ ТЕПЛОВОЙ УСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F23N5/00 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к способам повышения эффективности теплоотдачи от дымовых газов к тепловоспринимающим поверхностям канального газохода. Изобретение может быть использовано на котлах коммунального хозяйства и других тепловых установках с топками малого объема.

Известны способы регулирования процессов горения топлива и теплоотдачи в тепловых установках путем изменения подачи топлива и обработки первичного воздуха электрическим полем в зависимости от теплотехнических, химических и акустических характеристик рабочих сред в тепловой установке [1,2]
Недостатками таких способов является применение сложных и дорогостоящих газоанализаторов, акустических систем и отсутствие приборов, контролирующих теплоотдачу от дымовых газов к тепловоспринимающей поверхности канального газохода по его длине.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ регулирования теплосъема в канальном газоходе тепловой установки и устройство для его осуществления [2] путем изменения параметров электрического поля, образующего в канальном газоходе электропсевдоожиженный слой продуктов сгорания по степени нагрева теплоносителя.

Устройство осуществляет контроль за содержанием кислорода и двуокиси углерода в уходящих дымовых газах, а также температуры теплоносителя на входе и выходе из установки, сравнивает значения величин сигналов с заданным и осуществляет изменение подачи топлива и напряженности электрического поля, поддерживая алгебраическую сумму сигналов приборов на максимальное значение.

Указанное устройство содержит газоанализаторы кислорода и двуокиси углерода, связанные с отборником проб уходящих дымовых газов; датчики температур на входе и выходе теплоносителя, регулирующее устройство, исполнительный механизм и блок питания, при этом регулирующее устройство выполнено в виде последовательно соединенных первого суммирующего блока, блока сравнения, регулятора подготовки сигнала и второго суммирующего блока, задатчика программы изменения напряжения, подключенного к блоку сравнения и второму суммирующему блоку, а датчики температуры подключены к первому суммирующему блоку.

Недостатками способа регулирования процесса горения в тепловой установке и устройства для его осуществления являются: невозможность контроля за качеством теплоотдачи от дымовых газов к тепловоспринимающей поверхности канальных газоходов; применение сложных и дорогостоящих газоанализаторов с сигналами датчиков температур; сложная и многоэлементная конструкция регулирующего устройства; недостаточная надежность устройства.

Задачей изобретения является повышение эффективности теплоотдачи от дымовых газов к тепловоспринимающей поверхности канальных газоходов тепловых установок и повышение их надежности.

Указанная задача достигается тем, что регулирование процесса теплоотдачи в канальных газоходах производится путем изменения параметров электрического поля, накладываемого на участок канального газохода по данным измерения теплофизических характеристик сред тепловой установки, конкретно в зависимости от степени нагрева теплоносителя и уходящих дымовых газов, от температурного поля тепловоспринимающей поверхности по длине канального газохода, а также применением устройства регулирования теплоотдачи, которое позволяет организовать в канальном газоходе эффект электропсевдоожиженного слоя (ЭПС) и содержит первый электрод-горелку, второй электрод в канальном газоходе, источник электрической энергии, датчики температуры на входе и выходе теплоносителя, датчики температуры дымовых газов на входе и выходе канального газохода, датчики температуры тепловоспринимающей поверхности в начале и конце канального газохода, регулирующее устройство и исполнительный механизм, при этом регулирующее устройство выполнено в виде последовательно соединенных блока суммирования сигналов датчиков температуры, блока сравнения последующего сигнала с предыдущим и блока подготовки сигнала для исполнительного механизма. По величине сигнала, полученного в результате сложения сигналов температур теплоносителя дымовых газов и тепловоспринимающей поверхности по формуле
Δt_Σ _→ max(Δt_т-Δt_п-Δt_г)
осуществляется регулирование теплоотдачи от дымовых газов к тепловоспринимающей поверхности канальных газоходов тепловой установки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлена схема тепловой установки с устройством внепольного регулирования теплосъема; на фиг. 2 изображена структурная схема регулирующего устройства; на фиг. 3 - график зависимости разности температур, при работе с электрическим полем и без поля и удельного расхода электроэнергии от его напряженности Е; на фиг. 4 распределение температуры тепловоспринимающей поверхности и теплоносителя, отнесенной к средней температуре газов Т_г при работе тепловой установки по обычной Т_п и Т_т и по вепольной технологии T'п

и T'т по длине газохода.

Устройство для регулирования теплосъема (фиг. 1) содержит датчики температуры теплоносителя 1 и 2 соответственно на входе и выходе из тепловой установки, датчики температуры дымовых газов 3 и 4 соответственно на входе и выходе из канального газохода, датчики температуры тепловоспринимающей поверхности 5 и 6 соответственно в начале и в конце канального газохода и последовательно соединенные регулирующее устройство 7, исполнительный механизм 8 и блок питания установки 9.

Регулирующее устройство 7 (фиг. 2) выполнено в виде последовательно соединенных суммирующего блока 10, блока сравнения 11 и блока подготовки сигнала 12, датчики температур 1, 2, 3, 4, 5 и 6 подключены к суммирующему блоку 10.

Указанное устройство установлено на тепловой установке 13, содержащей топку 14, первый электрод-горелку 15 и второй электрод в канальном газоходе 16.

В примере конкретного исполнения (на хлебопекарной печи ПХП-4, см. фото) блок сравнения 11 был выполнен на основе электронного потенциометра, пишущая головка которого передвигалась по штанге на величину, пропорциональную сигналу Δt_Σ, передвигая по штанге подвижный контакт. В случае, если при следующем измерении показателей системы по команде реле времени или другого механизма, пишущая головка вновь передвигает подвижный элемент, т. е. Δtn+1Σ

> ΔtnΣ , на блок подготовки 12 пойдет положительный сигнал, который посредством исполнительного механизма и блока питания 9 увеличит напряженность электрического поля и переведет систему в новое качественное состояние. В случае, если пишущая головка не достигнет подвижного контакта, т. е. Δtn+1Σ < ΔtnΣ на блок подготовки пойдет отрицательный сигнал и система вернется в прежнее, более экономичное состояние.

Блок подготовки 12 исполнительного механизма 8 представляет собой пакетный двухсторонний переключатель с соленоидным приводом, а сам исполнительный механизм 8 есть магнитный пускатель первичной обмотки блока питания 9.

Способ регулирования теплосъема осуществляется следующим образом.

В топке 14 тепловой установки 13 (фиг. 1) посредством горелки 15 сгорает топливо, выделяя тепло. Датчики температуры 1, 2, 3, 4, 5 и 6 подают сигналы в суммирующий блок 10 (фиг. 2), где отключаются разности сигналов температур теплоносителя Δt_т= tкт

-tнт на выходе и входе в тепловую установку, температур дымовых газов Δt_г= trг-tyг на входе и выходе из канального расхода и температур тепловоспринимающей поверхности в конце и начале канального газохода, которые затем суммируются по закону Δt_Σ= (Δt_т-Δt_п-Δt_г) Алгебраическая сумма сигналов Δt_Σ поступает на блок сравнения 11, который с заданной частотой периодически сравнивает вновь поступивший сигнал с предыдущим по закону и передает его на блок подготовки 12 для исполнительного механизма 8, изменяя тем самым параметры электрического поля, накладываемого на участок канального газохода. В случае, если Δtn+1Σ > tnΣ блок сравнения 11 дает положительный сигнал на блок подготовки 12, а значение Δtn+1Σ "откладывает" в своей "памяти", при этом напряженность электрического поля увеличивается и система переходит в новое качественное состояние, если же Δtn+1Σ < tnΣ блок сравнения 11 дает отрицательный сигнал и блок подготовки 12 и система возвращается в предыдущее, более экстремальное состояние. Контролируя работу тепловой установки с заданной частотой периодичности, устройство вепольного теплосъема заставляет ее работать в оптимальном тепловом режиме (фиг. 3).

Таким образом, способ вепольного регулирования теплосъема осуществляется по наиболее важным и доступным характеристикам рабочих сред тепловой установки, которые учитывают качество горения топлива и теплоотдачи от дымовых газов к тепловоспринимающей поверхности канального газохода по всей его длине, поддерживая оптимальный режим ее работы. ЫЫЫ2

Использование: в теплотехнике, в частности в способах повышения эффективности теплоотдачи от дымовых газов к тепловоспринимающим поверхностям канальных газоотходов. Может быть использовано с топками малого объема. Сущность изобретения: регулирование теплосъема (теплоотдачи) в канальных газоходах тепловых установок с топками малого объема осуществляется путем изменения напряженности электрического поля, накладываемого на участок канального газохода в зависимости от степени нагрева теплоносителя и уходящих дымовых газов, а также температурного поля стенки канала по длине. Для этого применяется устройство, содержащее блок питания установки 9, первый электрод-горелку 15, второй электрод 16 в канальном газоходе, датчики 1 и 2 температуры теплоносителя на входе и выходе из установки, датчики 3 и 4 температуры дымовых газов на входе и выходе из канального газохода, датчики 5 и 6 температуры стенки в начале и конце канального газохода и регулирующее устройство 7 с наполнительным механизмом 8. По величине сигналов от датчиков, складываемых регулирующим устройством по формуле Δt_Σ _→ max(Δt_т-Δt_п-Δt_г) регулируется теплоотдача от дымовых газов путем изменения напряжения между электродами. 2 с. п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ регулирования теплосъема в канальном газоходе тепловой установки путем изменения параметров электрического поля, образующего в канальном газоходе электропсевдоожиженный слой продуктов сгорания, до степени нагрева теплоносителя, отличающийся тем, что определяют степень нагрева уходящих газов и тепловоспринимающей поверхности по длине газохода тепловой установки и изменение параметров электрического поля осуществляют с учетом дополнительно определенных сигналов, поддерживая алгебраическую сумму всех измеренных сигналов на максимальном уровне. 2. Устройство регулирования теплосъема в канальном газоходе тепловой установки, содержащее датчики температуры на входе и выходе теплоносителя, последовательно соединенные регулирующее устройство, исполнительный механизм и блок питания, причем регулирующее устройство выполнено в виде последовательно соединенных суммирующего блока, блока сравнения и блока подготовки сигнала, первый электрод-горелку, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит датчики температуры дымовых газов в начале и в конце канального газохода, датчики температуры тепловоспринимающей поверхности в начале и в конце канального газохода и второй электрод в конце канального газохода.