Способ автоматического регулирования подачи воздуха в топку котла Советский патент 1987 года по МПК F23N1/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к автоматизации про цесса горения в топке котлоагрегата.

Цель изобретения - повышение точности регулирования.

На чертеже представлена схема системы, реализующей предлагаемый способ.

Система содержит последовательно соединенные автоматический задатчик 1 оптимального кислорода, корректирующий регулятор 2 кислорода, регу- :лятор 3 общего воздуха, направляю- :.щий аппарат 4, дутьевой вентилятор 5 и объект-котел 6, содержащий дат

20

25

ики.7 расхода топлива, 8 и 9 содер- а:ния остаточного кислорода в уходяих газах по сторонам топки и 10 и Г расхода воздуха по сторонам топи. Выход датчика 7 расхода топлива одключен к входу автоматического задатчика 1. Блок 12 вьщеления мини- ального значения соединен с датчиами 8 и 9 содержания остаточного кислорода в уходящих газах по стоонам топки и с вторым входом корректирующего регулятора 2. Первый сумматор 13 подключен к выходам датчиков 10 и 11 расхода воздуха по сторонам топки.

Кроме того, система содержит второй сумматор 14, последовательно соединенные третий сумматор 15, первый блок 16 деления и второй блок 17 деления, подключенный выходом к второму входу регулятора 3 общего воздуха, логический блок 18 и блок 19 коррекции коэффициента избытка воздуха.

Выход первого сумматора 13 подключен к первым входам третьего сумматора 15, логического блока 18 и блока 19 коррекции коэффициента избытка воздуха. Выход датчика 7 расхода топлива соединен с,вторыми выходами второго блока 17 деления, логического блока 18 и блока 19 коррекции коэффициента избытка воздуха, третий вход которого подключен к выходу вто- ;рого сум 1атора 14, четвертый вход - к выходу логического блока 18, первый выход - к второму входу третьего сумматора 15, второй выход - к второму входу первого блока 16 деления, третий выход - к третьему входу логи- 55 ческого блока 18.

Система, реализующая предлагаемый способ автоматического регулирования, работает следующим образом.

Зо«

35

40

45

Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки равен отношению всего воздуха, поступившего в топку, к теоретически необходимому для сжигания поданного в топку топлива

G + Gnp

d

B-V

(1)

где G - расход организованно поданного воздуха в топку через горелкиJ

- расход воздуха, неорганизованно .поступившего в топку в виде присосов (учитывается только для Котлов с уравновешенной тягой) -, В - расход топлива,, поданного в

топку; Vg - теоретически необходимое

количество воздуха для сжигания единицы топлива, зависящее от элементарного состава топлива.

Присосы воздуха в топку и элемен- тарньш состав топлива в течение довольно длительного промежутка времени можно считать практически посто

янными, поэтому представим V и G

лр

в виде постоянных, коэффициентов соответственно А и G. Тогда формулу

(1)можно представить

,. . (2)

А-В

Коэффициент избытка воздуха может . ыть определен по результатам газового анализа дымовых газов на содержа- ние свободного кислорода 0 по кислоодной формуле для условия полного сгорания топлива (нормальный эксплу- атационньй режим) 2 1-0i . Приравняв правые части уравнений

(2)и (3) получим

d

(3)

(4)

55

Уравнение (4) является уравнением с двумя неизвестными величинами Аи С, Тогда на основании (-4) для двух топочных режимов можно составить систе- ,му двух уравнений е двумя неизвестными, решив которую относительно А и

(5)

(21-0 : )

3

GI+C

21 В,

13

(6)

где

и.

т п (ll

в,, о г , О /

расходы воздуха, топлива и содержание кислорода в дымовых газах при первом и втором топочных режимах соответственно.

Необходимым и достаточным условием нетождественности системы составленных уравнений является неравенство нулю знаменателя формулы (5), т.е.

21

- Ог

В.

(7)

Заменим правые и левше части неравенства (7) равными им вьгражениями, полученными из уравнения (4) для двух .топочных режимов, получим

21 А G,+C

Из (8) G

, 21 А С,+С

следует G.

1 1 Дпя повьшения

(8)

(9)

точности расчетов по формулам (5) и (6) необходимо, чтобы разность расходов воздуха при двух выбранных топочных режимах была не ниже первой заданной величины т.е. чтобы выполнялось условие

IG, -GJ 7,G,j.

(10)

Для исключения ошибки за счет динамического изменения параметров во время переходного процесса необходимо А и С определять при установившемся топочном режиме работы котлоагре- гата. Критерием стационарности топочного режима может быть условие, когда скорость изменения расхода топлива окажется меньше второй заданной величины . т.е.

Ш v...

(11)

Учитывая, что для расчета коэффи- цие нтов А и С по формулам (5) и (6) необходимо выполнение условий (10) и (11), процесс уточнения эти54 коэффициентов, может происходить как автоматически при эксплуатационном изменении режима работы котлоагрегата,1332104

0

5

0

так и по желанию оператора, путем увеличения расхода воздуха на величину .

Величины . J и v, выбираются индивидуально для каждого конкретного котлоагрегата, исходя из требований точности и оперативности корректировки коэффициентов А и С. Чем меньше величина , тем чаще создаются условия для корректиров- ки коэффициентов А и С, но при этом погрешность расчетов выше. Для практической реализации предлагаемого : ; способа в качестве оптимальной можно принять величину 4G , равную одной третьей эксплуатационного диапазона изменения расхода воздуха. . Это обеспечивает уточнение коэффициентов А и С при изменении нагрузки котлоагрегата с максимума до минимума четыре раза, а в течение суток по крайней мере один раз. Величина V,j выбирается из условия стабилизации 5 основных топочных параметров.

Оптимальное значение кислорода в уходящих газах поддерживается в соответствии с заданием автоматического задатчика 1 оптимального кислорода, динамически преобразованным с помощью корректирующего регулятора 2 кислорода, и отработанным регулятором 3 общего воздуха путем воздействия на Направляющий аппарат 4 дутьевого в ентилятора 5 с целью соответствующего изменения расхода воздуха в объекте-котле 6. Автоматический задатчик 1 оптимального кислорода изменяет задание-по содержа- Q нию кислорода в дымовых газах в зависимости от расхода топлива в соответствии с оптимальной режимной картой котла. Корректирующий регулятор 2 кислорода формирует задание регуля- 5 тору 3 общего воздуха так, чтобы привести содержание кислорода в дьмовых газах по сторонам топки в соответствие с заданием автоматического задатчика 1. Регулятор 3 общего возду- jj ха, воздействуя на направляющий аппарат дутьевого вентилятора, поддерживает коэффициент избытка воздуха в .дымовых газах в соответствии с заданием, полученным от корректирующего 5 регулятора 2. Коэффициент избытка воздуха рассчитывается по сигналам расхода топлива (выход датчика 7) и воздуха (выход первого сумматора 13) с учетом качества сжигаемого топли0

5

а и присосов воздуха в топку, оцениваемым с помощью коэффициентов и С.

Коэффициенты А и С периодически уточняются блоком 19 коррекции коэффициента избытка воздуха по формуам (5) и (6). При этом значения содержания кислорода, расходов топлива и воздуха первого топочного режима хранятся непосредственно в блоке 19, а аналогичные значения второго топочного режима поступают от второго сумматора 14, дйтчика 7 и первого сумматора 13.

Коррекция коэффициентов А и С производится при поступлении сигнала Разрешение, который при выполнении условий (10) и (11) подается с выхода, логического блока 18. Время действия сигнала Разрешение прекращается после запоминания параметров второго топочного режима в блоке 19 коррекции коэффициента избытка воздуха, так как при этом нарушается условие (11), Очередное уточнение коэффициентов А и С происходит ,при изменении топочного режима котла оператором в соответствии с условиями (10) и (11).

Таким образом в системе формируется передающий сигнал коэффициента избытка воздуха, учитывающий все изменения расхода топлива и воздуха, а также изменения состава топлива и присосов воздуха в топку. Следовательно, быстродействзтащий регулятор 3 общего воздуха поддерживает оптимальный расход воздуха в топке котла со значительно более вы Составитель А.Булкин Редактор И.Горная Техред Л.Сердюкова . Корректор А.Тяскр

Заказ 3789/34 Тираж 494Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, зйп. Проектная, 4

сокой динамической точностью. Это а свою очередь приводит к тому, что корректирующий регулятор 2 практически не участвует в устранении возмущений по содержанию избыточного кислорода в дымовых газах, вызванных колебаниями расходов воздуха и топлива. В функции корректирующего регулятора 2 входит формирование задания регулятору 3 общего воздуха, а также устранение возмзпцений по содержанию кислорода в дымовьк газах, вызванных резким нарушением плотности топочной камеры и кач-естба сжигаемого топлива,,

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования подачи воздуха в топку котла путем измерения сигналов по расходам топлива, воздуха и избытка воздуха, определяемого по содержанию кислорода в уходящих газах, и воздействия на направляющий аппарат дутьевого вентилятора, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности, измерение сигналов по расходам топлива, воздуха и содержанию кислорода производят на двух топочных режимах работы котла и с учетом полученных сигналов определяют параметры, косвенно характеризующие теоретически необходимое количество воздуха для сжигания топлива и количество поступившего в топку в виде присосов неорганизованно поданного воздуха, и по последним корректируют .

сигнал по избытку воздуха.

Изобретение относится к автоматизации процесса горения в топке кот- лоагрегата и позволяет повысить .точность регулирования. Расходы топлива, воздуха и избытка воздуха определяются датчиками 7, 10, 11 и 8, 9. Регулирование подачи воздуха осуществляется регулятором 3 общего воз- .духа. Измерение сигналов по расходам топлива, воздуха и остаточного кислорода производится на двух топочных режимах котла. С учетом полученных сигналов по определенному алгоритму определяют параметры, косвенно харак-. теризующие теоретически необходимое количество воздуха для сжигания топлива. Учитываются изменения состава топлива и присосов воздуха в топку. Оптимальное значение кислорода в ухо- .дящих газах поддерживается в соответствии с. заданием автоматического за- датчика 1 оптимального кислорода, динамически преобразованным с помощью корректирующего регулятора 3 общего воздуха, воздействующего на направляющий аппарат 4 дутьевого вентилятора . 1 ил, а S сл с: оо 00 ьо Операпюр