СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЭКРАНОВ ТОПКИ КОТЛА Российский патент 2006 года по МПК F23N5/10 

Изобретение относится к теплоэнергетике (котельной технике) и может быть использовано для контроля топочного процесса в котле.

Известна система контроля теплового режима топки котла, базирующаяся на измерении падающего теплового потока, включающая датчики, разработанные на основе тепловой трубы [Разработка системы технической диагностики энергетической топки как основа принятия управленческих решений / Журавлев Ю.А., Скуратов А.П., Блох А.Г., Ковалев Ю.В. / Электрические станции, №4, 2001 г.].

Недостатком системы является сложность определения количества тепла, отводимого от "холодного" конца тепловой трубы, для чего организуется охлаждающий контур с контролируемым расходом и температурами теплоносителя на входе и на выходе из контура.

Известна система стационарного контроля топки, включающая пирометрические датчики и систему их защиты от топочной среды, включающую диафрагмы, шторки, клапан для подачи воздуха [Стационарный пирометрический контроль кольцевой топки пылеугольного котла паропроизводительностью 820 т/ч / Боровский А.В., Дружинин С.А., Мядзелец Д.П., Филиппов В.Н. / Теплоэнергетика, №8, 2002 г.].

Недостатком системы является сложность и высокая стоимость пирометрического датчика и сложная системы его защиты от топочной среды, а также необходимость регулярного эксплуатационного контроля.

Из известных устройств наиболее близким является система непрерывного контроля температурного режима экранов топки, включающая датчики температуры, выполненные в виде термопар, установленных в промежутке между экранными трубами на нескольких ярусах по высоте и по периметру топки, и соединенные кабелем с вторичным прибором [Система непрерывного контроля температурного режима экранов топки газоплотного котла / Грибков A.M., Щелоков Ю.В., Тараторин А.В., Тюклин В.П., Насриев A.M. / Электрические станции, №12, 2001 г.].

Недостатком системы является невозможность замены датчика на работающем котле, невозможность регулирования чувствительности датчика и невозможность его применения на негазоплотных экранах топки котла.

Задачей данного предложения является упрощение эксплуатации системы за счет возможности замены датчика на работающем котле, повышение чувствительности датчика за счет возможности регулирования положения горячего спая термопары, а также возможность его применения на негазоплотных котлах за счет организации защиты горячего спая от перегрева.

В системе контроля температурного режима экранов топки котла, включающей датчики температуры, выполненные в виде термопар, установленных в промежутке между экранными трубами на нескольких ярусах по высоте и по периметру топки и соединенных кабелем с вторичным прибором, в местах размещения датчиков температуры две соседние экранные трубы со стороны обмуровки топки соединены накладкой с отверстием в центре, через которое проходит термопара, снабженная защитной трубой из жаропрочного материала и длиной, большей, чем толщина обмуровки топки, и одним концом выступающая за обмуровку, а другим соединенная с накладкой; горячий спай термопары выступает за накладку на расстояние не более, чем наружный радиус экранной трубы, в полость, образованную накладкой, частью наружной поверхности соседних экранных труб и ограниченную со стороны топки и с торцов фиксирующими пластинами, при этом полость заполнена жаропрочным материалом с высокой теплопроводностью.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема системы контроля температурного режима экранов в плане, на фиг.2 - то же самое, в вертикальной плоскости, на фиг.3 - конструкция датчика температуры.

Система содержит датчики температуры 1, выполненные в виде термопар, установленных в промежутке между экранными трубами 2, на нескольких ярусах по высоте (фиг.1) и по периметру (фиг.2) топки котла 3, ограниченной обмуровкой 4, и соединенные кабелем 5 с вторичным прибором 6.

Датчик 1 (фиг.3) выполнен в виде накладки 7 с отверстием 8 в центре, через которое проходит термопара 9, снабженная защитной трубой 10 из жаропрочного материала и одним концом выступающая за обмуровку 4, а другим соединенная с накладкой 7; горячий спай термопары 11 выступает за накладку 7 на расстояние не более, чем наружный радиус экранной трубы 2, в полость 12, образованную накладкой 7, частью наружной поверхности 13 соседних экранных труб 2, ограниченную со стороны топки фиксирующей пластиной 14 и с торцов фиксирующими пластинами 15, при этом полость 12 заполнена жаропрочным материалом с высокой теплопроводностью. На наружном конце термопары 11 имеется крепежное устройство 16 с прижимной гайкой 17. Кабель 5 соединяется с головкой термопары 18.

Работа системы осуществляется следующим образом.

Изменение теплового потока, поступающего из центральной части топки 3, приводит к изменению температуры горячего спая 11 термопары 9 датчиков 1, расположенных по периметру и ярусами по высоте топки 3 в местах и в количестве, достаточном для анализа влияния изменения теплового потока на изменение температурного состояния топочных экранов, состоящих из экранных труб 2. Количество и места расположения датчиков определяются конструкцией и размерами топки.

Все падающее на две соседние экранные трубы 2 из топки 3 тепло можно условно разделить на два потока. Часть тепла, воспринятого материалом, заполняющим полость 12, передается за счет плотного контакта через наружную поверхность 13 экранных труб 2 теплоносителю, протекающему в этих трубах, а вторая часть попадает на термопару 9 и накладку 7. Долю тепла, попадающего на горячий спай 11 термопары, можно изменить, выдвинув ее за пределы накладки 7 в сторону топки 3 на большее или меньшее расстояние. Увеличение расстояния приводит к увеличению рабочей температуры термопары и одновременно к увеличению ее чувствительности, а уменьшение - к снижению рабочей температуры термопары и увеличению ее срока службы, но за счет некоторой потери чувствительности.

Например, при изменении расстояния от горячего спая 11 до накладки 7 от максимального до минимального температура горячего спая может меняться от 700 до 500°С, при этом чувствительность термопары 9 на такое же тепловое воздействие снижается с 60 до 40°С, что однако превосходит примерно на порядок интервал изменения температуры лобовой части наружной стенки экранной трубы 2 при таком же тепловом воздействии.

Термопара 9 устанавливается тогда, когда жаропрочный и теплопроводный материал, в качестве которого можно использовать порошок окиси алюминия в смеси с жидким стеклом, и которым заполняется полость 12, еще имеет пастообразную консистенцию. При установке термопара вдавливается на определенное расстояние, с учетом вышесказанного, в этот материал, который при температурном воздействии твердеет. Размер отверстия 8 должен обеспечивать возможность свободной замены термопары 9.

Еще часть тепла попадает на датчик 1 через зазор между экранными трубами и обмуровкой топки 4. Защиту термопары от этого теплового потока обеспечивает трубка 10 за счет перетока тепла по ее длине за пределы обмуровки 4.

В период, когда материал, заполняющий полость 12 находится в пастообразном состоянии, он удерживается в заданных габаритах со стороны ядра факела горения пластиной 14, а по бокам (с торцов) датчика 1 пластинами 15. В течение нескольких суток материал, заполняющий полость 12, затвердевает и фиксирует положение горячего спая термопары.

С наружного конца термопара фиксируется крепежным устройством 16 путем закручивания прижимной гайки 17. К головке термопары 18 подсоединен кабель 5, передающий сигнал об изменении температуры на вторичный прибор 6.

В связи с тем, что изменение температуры в какой-либо области экрана сопровождается изменением температуры в других областях, для анализа теплового состояния экранов требуется установка, как правило, не менее 24 датчиков, соединенных в систему, а вторичный прибор обрабатывает получаемые с датчиков сигналы в одинаковых масштабах времени и температуры.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для контроля топочного процесса в котле. В системе контроля температурного режима экранов топки котла датчики температуры, выполненные в виде термопар, установленных в промежутке между экранными трубами, проходят через накладки, соединяющие две соседние экранные трубы со стороны обмуровки топки. Термопара снабжена защитной трубой из жаропрочного материала. Один конец термопары выступает за обмуровку, другой за накладку в полость, ограниченную накладкой, частью наружной поверхности соседних экранных труб и фиксирующими пластинами, ограничивающими ее со стороны топки и с торцов. Внутри полости размещен жаропрочный материал с высокой электропроводностью. Такое выполнение системы позволит упростить ее эксплуатацию, повысить чувствительность датчика и обеспечить возможность применения датчика на негазоплотных котлах. 3 ил.

1. Система контроля температурного режима экранов топки котла, включающая датчики температуры, выполненные в виде термопар, установленных в промежутке между экранными трубами на нескольких ярусах по высоте и по периметру топки, и соединенные кабелем с вторичным прибором, отличающаяся тем, что в местах размещения датчиков температуры две соседние экранные трубы со стороны обмуровки топки соединены накладкой с отверстием в центре, через которое проходит термопара, снабженная защитной трубой из жаропрочного материала и длиной, большей, чем толщина обмуровки топки, и одним концом выступающая за обмуровку, а другим соединенная с накладкой; горячий спай термопары выступает за накладку на расстояние не более чем наружный радиус экранной трубы, в полость, образованную накладкой, частью наружной поверхности соседних экранных труб и ограниченную со стороны топки и с торцов фиксирующими пластинами, при этом полость заполнена жаропрочным материалом с высокой теплопроводностью.2. Система контроля п.1, отличающаяся тем, что в качестве жаропрочного и теплопроводного материала используется порошок окиси алюминия в смеси с жидким стеклом.