Способ автоматической оптимизации процесса горения в топке барабанного парового котла Советский патент 1983 года по МПК F23N1/02 

Вт

khfns

(Л

ДРм

&%

/

чх

Ф

00

- fifi.y Изобретение относится к теплоэнергетике и касается автоматизации барабанных паровых котлов, а именно экономичности процесса горения в топке. Известен способ автоматической оптимизации процесса горения а топKie барабанного парового котла, имеющего топочные экраны, путем измерени параметров, характеризующих КПД котла и соотношение топливо - воздух соответственно, определения отклонений измеренных сигналов от своих заданных значений, соответствующих . максимальному КПД котла, и последую,merb измерения с помощью регулятора поиска расхода воздуха по сумме этих Отклонений l. Недостаток этого способа с одной стороны состоит в том, что в качестве параметра, характеризующего соотношение топливо - воздух,.используется содержание р в дьмовых газах. В то же 1врёмя оптимальное содержание ©2 не является постоянным в процессе эксплуатации, его значение зависит от многих факторов (паровой нагрузки, качественного состава и сорта топлива и др.). С другой стороны, в качестве параметра, характеризующего КПД котла, в известном способе используют величину химического недожога Поэтому рассматриваемый способ не учитывает потерь теплоты от механического недо жога, которые могут увеличиваться с Ростом скорости газовоздушной смеси. на выходе топки, обусловленным поддержанием заданного значения Oj.. Указанные Недостатки снижают точност поддержания максимального КПД. Цель изобретения - повышение точности оптимизации. Поставленная цель достигается тем что согласно способу автоматической оптимизации процесса горения в топке барабанного парового кОтла, имоиаегЬ топочные экраны, путем измерения параметров, характеризующих КПД котла и соотношение топливо - воздух соответственно, определения отклонений измеренных сигналов от своих заданных значений, соответствуиадих максимальному КПД котла, и последующего изменения с помощью регулятора поиска расхода воздуха, по сумме этих отклонений, в качестве параметров, характеризунадих КПД котла и ссютношение топливо - воэдУх, используют тепловосприятие топочных экранов и разность расходов пара и воздуха соответственно.., В отличие от прототипа в качестве сигнала, инициирующего поисковые изменения расхода вторичного воздуха, измеряют сигнал .по тепловосприятию топочных экранов (аРпс которому осуществляют экстремальное регулирование.. На фиг.1 изображена функциональная схема экстремальной автоматической системы регулирования; на фиг.2 сопоставление статических характеристик igp f (ot-l и ( пьшеугольного napoBoi o котла типа ТП-87 ( 2 потери с уходящими газами; с - потери с химическим недожогом; потери с механическим недожоrc i; с{,у - потери, от наружного охлаждения через обмуровку; « - потери с физическим теплом удаляемых из топки шлаков; Ч. ер КПД брутто котла; oL- коэффициент избытка воздуха; лРр - зона поиска экстремума). Система (фиг.1) состоит из двух контуррв, Внутренний (стабилизирующий) контур образуют объект 1 регулирования и автоматический регулятор 2 подачи общего воздуха, действующий по упрежденной схеме пар Гп воздух Бр. ВнесЛий (поисковый) контур составляет объект 1 регулирования и экстремальное устройство 3 с входным сигналом по усредненному перепаду да.вления на циркуляционном контуре парового котла йРрсПроцесс автоматической поисковой оптимизации процесса горения в топке барабанного парового котла осуществляется следующим образом, Автоматический регулятор 2 п.одачи воздуха (фиг.1) действует как регулятор соотношения расход пара . Df, - расход воздуха Gg и обеспечивает в перовом приближений оптимум этого соотношения в статике в соответствии с режимной картой парового котла при постоянном расходе топлива, Далее экстремальное устройство 3, действующее по принципу запоминания и оценки экстремума по приращению, устраняет возможную статическую неточность регулятора 2 при действии на экономичность процесса горения изменяющихся во времени факторов и выводит систему регулирования в область экстремума сигнала по лРпс путем принудительного изменения в заданных пределах расхода воздуха, поступающего в топку барабанного парового котла. Сигнал по тепловосприятию топочных экранов uPfjc получают путем намерения разности между полным напором среды в опускной и статическим напором среды в подъемной трубах средних боковых или задних противоположных панелей,суммирования полученных сигналов с заданными весовыки коэффициентами и введения коррекции по давлению пара в барабане парового, котла Численное значение сигнала по др. определяется выражением Рпс--Исм(Роп-Рсм).

где Hj. - длина участка контура с

пароводяной смесью fon Рсм усредненные плотности котловой воды в опускной и пароводяной смеси в прдътемной трубах на участке измерения перепада; WP - скорость циркуляции среды; л Р.. - гидравлическое сопротивление onycijHHX и подъемных , труб. . . . Сигнал по дРр малоинерционен,пропорционален тепловыделению Й в топке и имеет ярко выраженную экстремальную статическую характеристику в зависимости от расхода воздуха (Jg в широком диапазоне паровых нагрузок .

Экстремальное устройство может быть реализовано на базе специального регулятора с элементом вьщеления максимума, а в современных условиях с помрщью ЭВМ.

Из графика {фиг.2) следует, что, максимизируя сигнал (по показаниям измерительного прибора или с помощью специального автоматического .устройства), можно максимизировать КПД брутто парового котла.

Задача, отыскания максимума КПД В зависимости от коэффициента избытка воздуха oi. в условиях эксплуатации упрощается, так как находится не сам максимум, а некоторая его окрестность, численное значение которой обусловлено максимально допустимой погрешностью определения КПД по обратному тепловому.балансу всоответствии с общепринятой.методикой.

С другой стороны, совпадение зон .поиска максимумов сигналов по КПД И тепловоеприятию можно объяснить физически.

Положение экстремумов (полезно использованное тепло) и Qf/up (тепловыделение) вдоль координаты оС. или Рр авление воздуха (фиг.2) , а следов,ательно,бз р/dp или (тепловосприятие) для исследуемого типа паровых котлов с камерной -топ-/ кой зависит-ЛИШЬ от соотношения.

двух составлякядих и (так как irj и ц, близки к нулю, а 4,5 не зависит от с )

)- 2 макс- Р - П макс ( H(i«W-c j4.((Jp..ooJ , (3)

где доля тепла, вно- . симого в топку воздухсм.

В данном случае, например, приросты ife окрестности экстремума значений (,) в диапазоне (uoL iOfOl) линейны в зависимости от сС, приблизительно равны и малы по значению (не превышают tO,l%}.

6 то же время изменение основной

потери тепла tj, одинаково влияющей на 61 и Q и весьма сядутимой в общем балансе потерь парового котла, носит ярко выраженный экстремальный

характер, чем и объясняется совпадение экстремумов ) и ЛР U)

с ошибкой, н.е превышающей допустимой погрешности определения КПД. Совпадение максимумов соотношеНИИ (2) и (3) с ошибкой, не превышающей потерь на поиск, является практическим условием реализуемости экстремального регулирования эконо-мичностИ процесса .горения по косвенному сигналу, характериэующему тепловыделение Я , в данном случае ЛРпс .

По сравнению о известным предлааемый способ позволяет, во-первых, овысить точность оптимизации и.

следовательно, повысить КПД брутто парового котла за счет сокращения тепловых потерь от химического и механического недожогов, во-вторых,

упростить нахождение максимума КПД . в зависимости от oi , так как используется косвенный сигнал ЛРпсf который легко измерить, преобразовать и. подать на вход непрерывнодействую1дей автоматической системы поиска оптимума экономичности процесса горения в темпе с изменениями тепловыделения в топке котла вследствие малой инерционности этого сигнала.

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В ТОПКЕ БАРАЙДННОГО ПАТОВОГО КОТЛА, имеющего топочные экраны, путем измерения параметров, характеризукяцих КПД котла и соотношение топливо - воздух соответственно, определения отклонений измеренных сигналов от своих заданных значений и последующего изменения с помощью регулятора поиска расхода воздуха пЬ сумме этих отклонений, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыатения точности оптимизации в качестве параметров, характеризующих КПД котла и соотношение топливо воздух, используют тепловосприятие /топочных экранов и разность расходов пара и воздуха соответственно.