Способ автоматического регулирования топочного режима пылеугольного котлоагрегата Советский патент 1984 года по МПК F23N1/02 

ff Г/П

LXJ

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОПОЧНОГО РЕЖИМА ПЫЛЕУГОЛЬНОГО КОТЛОАГРЕГАТА путем изменения соотношения топливо-воздух по сигналу концентрации золы в продуктах сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, определяют содержание железа и его магнитных фракций в топливе на входе в котлоагрегат и в зрле на выходе и корректируют соотношение топливо-воздух по этим показателям. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание железа и его магнитных фракций определяют путем измерения магнитных свойств топлива и золы, например магнитной проницаемости.

00 4

сл

4

Изобретение относится к энергетической промышленности, в частности к регулированию топочного режима мощных котлоагрегатов, сжигающих пылевидное твердое топливо.

Известны способы регулирования топочного режима в пылеугольных котлоагрегатах путем поддержания соотнощения топливо-воздух по соотношению расход водырасход воздуха с коррекцией по содержанию свободного кислорода в дымовых газах 1.

Недостаток данного способа заключается в том, что регулирование соотношения топливо-воздух ведется только-по качеству процесса сгорания топлива и не учитывается влияние топочного режима на процессы шлакования поверхностей нагрева котлоагрегатов, что существенно снижает надежность и экономичность их работы.

Кроме того, данный способ характеризуется низкой точностью определения соотношения топливо-воздух в топке, что приводит к снижению качества регулирования процесса горения, особенно при существенно инерционном сигнале по содержанию кисдорода в контуре коррекции.

Наиболее близким к предлагаемому является способ автоматического регулирования топочного режима пылеугольного котлоагрегата путем изменения соотношения топливо-воздух по сигналу концентрации золы в продуктах сгорания 2.

Использование сигнала по концентрации золы позволяет повысить точность определения соотношения топливо-воздух и тем самым добиться повышения качества регулирования процесса горения топлива. Однако собственно концентрация золы не отражает шлакующие свойства золы и поэтому при регулировании соотношения топливо воздух не учитывается влияние топочного режима на шлакование поверхностей нагрева котлов, ,что приводит к уменьшению надежности и экономичности.

Цель изобретения - повышение надеж1 ости регулирования топочного режима.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического регулирования топочного режима пылеугольного котлоагрегата путем изменения соотношения топливо-воздух по сигналу концентрации золы в продуктах сгорания дополнительнр определяют содержание железа и его магнитных фракций в топливе на входе в котлоагрегат и в золе на выходе и корректируют соотношение топливо-воздух по этим показателям.

Кроме того, содержание железа и его магнитных фракций определяют путем из мерения магнитных свойств топлива и золы, например магнитной прониц |емости.

На чертеже приведена функциональная схема системы автоматического регулирования, реализующей способ автоматического регулирования топочного режима пылеугольного котлоагрегата.

Система содержит датчик I содержания железа и датчик 2 содержания магнитных фракций железа в топливе на входе в котлоагрегат, датчик 3 содержания железа и датчик 4 содержания магнитных фракций в золе на выходе котлоагрегата. Датчики подключены к корректирующему регулятору 5, вход которого соединен с блоком

6, определяющим нагрузку котлоагрегата, через нелинейный блок 7. Выход корректирующего регулятора 5 соединен с входом основного регулятора 8, к которому подключены также датчик 9 концентрации золы и дифференциатор 10, соединенный с бло5 ком 6, определяющим нагрузку. Регулятор 8 соединен с исполнительным механизмом 11, управляющим подачей воздуха в котлоагрегат.

Способ автоматического регулироваQ ния топочного режима пылеугольного котлоагрегата осуществляется следующим образом.

Содержание железа, а также отдельных его магнитных фракций в угле и золе в значительной мере определяет шлакующие

5 свойства золы и, следовательно, уровень (степень) шлакования высокотемпературных поверхностей нагрева котлов. Для ряда месторождений угля характерно относительное постоянство состава минеральной части за исключением изменения в щироком диа0 пазоне (0,1-23,3%) содержания соединений железа и его магнитных фракций. Для таких углей именно вариации как содержания железа, так и его магнитных фракций (например, магнетита) вызывают изменения плавкостных и шлакующих свойств зо лы топлива.

Кроме того, для таких углей характерно значительное влияние топочного режима (особенно соотношения топливо-воздух) на изменение шлакующих свойств золы, в том

0 числе температурных условий начала шлакования и склоннос;ги к образованию прочности первичных отложений в большой степени (до 80%), обогащенных окислами железа при разных топочных режимах. При этом известно, что соединения железа с раз5 ной степенью окисленности обладают различными магнитными свойствами. Так, например, магнитная проницаемость магнетита (FjO йа два порядка превосходит магнитнуюпроницаемость гематита (FjOj)..

Причем анализ щлаковых отложений показывает, что пристенный слой обладает сильномагнитньш свойством за счет большого содержания FjQj. Известно, что образование Fj-Q идет в слабоокислительной среде, которая в пределах топки имеет месч

5 то, особенно при увеличении коэффициента избытка воздуха .j э|а|ерийентах. вы полненных на промыар енны}Г объектах, с уменьшением коэффициента «. избытка воздуха, характеризующего соотношение топливо-воздух, в диапазоне о(1,15 величина магнитной проницаемости золошлакового материала возрастает в 1,6 раза, причем прочность отложений существенно увеличивается, а температура начала шлакования снижается. Таким образом, измерение содержания железа и его магнитных фракций в угле и золе позволяет койтролировать и устанавливать такое соотношение топливо-воздух, при котором будет достигнуто минимально возможное шлакование поверхностей нагрева котла. Для конкретного котлоагрегата по резуль татам расчета и испытаний для каждой нагрузки получают взаимосвязь сигналов по содержанию железа и его магнитных фракци|1 в угле и золе от соотношения топливовоздух и устанавливают те значения названных показателей и соответствующее им требуемое соотношение топливо - воздух, при которых имеет место минимально возможный уровень шлакования. Эти материалы являются исходными данными при расчете статических настроек системы регулирования. При изменении содержаний железа и его магнитных фракций в угле на входе в котлоагрегат сигналь от датчиков 1 и 2 изменят свои значения и под их воздействием корректирующий регулятор 5 изменяет задание основному рагулятору 8, который. воздействуя на исполнительный механизм 11, изменяет соотношение топливо-воздух. Процесс регулирования будет продолжаться до тех пор, пока соотношение сигналов по содержаниям железа и его магнитных фракций в угле .и золе, т.е. соотношение сигналов от датчиков 1-4, не будет соответствбвать заданному при данной нагрузке значению. При этом корректирующий регулятор 5 сформирует новое задание регулятору 8, который установит новое требуемое соотношение топливо-воздух, при котором шлакование будет минимально. Если при неизменном содержании железа и его магнитных фракций в угле произойдет изменение содержания железа и его магнитных фракций в золе, т. е. изменяются сигналы от датчиков 3 и 4 при неизменных сигналах от датчиков 1 и 2 (например, за счет изменения тонины помола, распределения топлива или воздуха по ширине топки и других факторов), то под воз действием сигналов датчиков 3 и 4 регулятор 5 изменит задание регулятору 8, который установит новое соотношение топливо-воздух, при котором содержание железа и его магнитных фракций в золе на выходе из котла будет соответствовать требуемому и шлакование будет предотвращено. Сигнал по концентрации золы характеризует соотношение топливо-воздух и в системе регулирования выполняет функцию об ратной связи. Это значит, что основной регулятор 8 поддерживает соотношение сигналов «Задание от корректирующего регулятора 5 - концентрация зоны от датчика 9 и тем самым обеспечивается поддержание требуемого соотношения топливо-воздух. При изменении нагрузки котла сигнал от блока 6 (например, от регулятора нагрузки котла) через нелинейный блок 7 осуществляет неравномерное изменение задания корректирующему регулятору 5 и через дифференциатор 10 воздействует на основной регулятор 8. Тем самым повышается быстродействие системы и улучшается качество регулирования топочного режима. Предлагаемая система автоматического регулирования может быть построена на серийно выпускаемых блоках. Следует лишь отметить особенности реализации датчиков содержания железа и его магнитных фракций. В качестве таковых датчиков могут быть использованы индуктивные анализаторы, с помощью которых определяют магнитную проницаемость исследуемого материала. Конструктивно индуктивный анализатор представляет собой, например, полые цилиндры из диэлектрического материала, внутрь которого подается проба угля или золы. На каждый из цилиндров намотаны по две обмотки; генерирующая, подключенная к генератору заданной частоты. и сигнальная, выход с которой пропорционален магнитной проницаемости пробы угля или золы. Измерения проводятся на двух или „ jjgg частотах и полученные при этом сигналы по магнитной проницаемости характеризуют содержание железа и его магнитных фракций в угле или золе, Оперативный контроль содержания железа и его магнитных фракций в золе на выводе из котлоагрегата осуществляется путем применения устройства подготовки пробы, магнитного сепаратора и двух измерительных преобразователей, причем первый из них предназначен для определения содержания железа в целом и на него проба золы подаетсяДО магнитного сепаратора, а второй - для определения содержания магнитных фракций и на него проба поступает после магнитного сепаратора. Устройство подготовки пробы содержит заборную трубу, обеспечивающую отбор представительной пробы, и циклон, в котором происходит отделение золы от дымовых газов. Непосредственно на выходе циклона установлен первый измерительный преобразователь. Зола после циклона поступает в измерительный преобразователь и далее в магнитный сепаратор. После магнитного сепаратора выделенная магнитная 56

фракция золы поступает во второй измери-нием 15-20 с и постоянной времени 20-30 с,

тельный преобразователь.Учитывая, что данные сигналы используютДинамические свойства системы опера-ректирующих, можно считать динамику сигтивного контроля содержания железа вналов вполйе достаточ,ной для качественцелом и его магнитных фракций по данным ного поддержания безшлаковочного режииспытаний характеризуются запаздыва-ма работы котлоагрегата.

1084541 ся в системе регулирования в качестве кор