Система автоматического определения углерода в золе уноса пылеугольного котла Советский патент 1990 года по МПК F23N5/24 

Изобретение относится к средствам автоматического аналитического контроля потока материала, в частности к системам автоматического определения содержания углерода в летучей золе пылеугольных котлоагрегатов тепловых электростанций.

Целью изобретения является повышеки, соединенным через блок 28 управления с электродвигателем 13 привода возвратно-поступательного перемещения сектора 10 в вертикальной плоскости.

Генераторы 18 и 19 высокой частоты соединены с измерительными блоками 29 и 30, каждый из которых выпол

Изобретение позволяет повысить точность и быстродействие системы определения углерода в золе уноса. Это достигается тем, что система снабжена промежуточным бункером 4 с датчиками 5 и 6 уровня золы, соединенными через блок 27 логики с блоком 28 управления электродвигателем 13 привода возвратно-поступательного перемещения сектора 10, на цилиндрической поверхности которого в прямоугольной канавке симметрично относительно оси симметрии и сектора 10 расположены емкостные датчики содержания углерода. При возвратно-поступательных перемещениях сектора 10 канавка заполняется золой, которая уплотняется роликом 20 или 21. После измерения содержания углерода в золе заданной плотности датчиком 14 или 15 канавка освобождается от золы с помощью одного из вытяжных патрубков 22 или 23, снабженных штырями-рыхлителями золы и соединенных с эжектором 3. В тот момент, когда канавка в месте расположения датчика (14 или 15) свободна от золы, контролируют его нулевые показания. 5 ил.

нив точности и быстродействия системы JQ нен в виде счетнорешающего и регист20

25

30

На фиг. 1 показана схема предлагаемой системы автоматического определения содержания углерода в золе пылеуголыюго котлоагрегата; на фиг. 2 - сектор в крайнем левом поло- |$ жении; на фиг. 3 - сектор в крайнем правом положении; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Система состоит из золоотборного устройства 1, встроенного в газоход котлоагрегата и соединенного с циклоном 2, труба газосброса которого соединена с эжектором 3, а золоотвод - с промежуточным бункером 4 с датчиками 5 и 6 нижнего и верхнего уровней соответственно, устройства для определения содержания углерода в золе, выполненного в виде приемного бункера 7 с вибратор-ом 8 и заслонкой 9 (фиг. 5), соединенного с выходом промежуточного бункера 4, сектора 10 из изоляционного материала с расположенными н.- его цилиндрической поверхности тремя параллельными прямоугольными канавками 11 и 12, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости от привода с электродвигателем 13, двух емкостных датчиков 14 и 15, электроды 16 и 17 которых вмонтированы (фиг. 4) в среднюю канавку 11, соединенннх соответственно с генераторами 18 и 19 высокой частоты (фиг, 2) и расположенных симметрично относительно диаметральной оси симметрии сектора 10 двух уплотняющих роликов 20 и 21, закрепленных симметрично друг другу относительно вертикальной оон приемного бункера 7, двух вытяжных патрубков 22 и 23, соединенных трубопроводами с эжектором 3 и снабженных штырями 24 для разрыхления уплотненной золы в канавке 11 и датчиках 14 и 15 (фиг. 3).

Входы датчиков 5 и 6 бункера 4 соединены с их электродами 25 и 26 соответственно (фиг. 2), а их выходы - с трехуровневым блоком 27 логи35

40

45

50

55

рирующего блоков.

Для полной очистки от золы циклон 2 оборудован вибратором 31, а его соединения с другими элементами системы выполнены гибкими.

Система работает следующим образом.

Включают подачу сжатого газа в эжектор 3 и закрывают заслонку 9 приемного бункера 7, при этом создается перепад давлений на входе в золоот- борное устройство J и эжектор 3 и входе вытяжных патрубков 22 и 23 и эжектора 3. В результате часть продуктов горения с золой из газохода котлоагрегата через золоотборное устройство 1 поступает непрерывным потоком в циклон 2, где освобождается от золы и по трубопроводу газосброса через эжектор 3 возвращается обратно в газоход. Одновременно организуются скоростные потоки атмосферного воздуха из устройства для определения содержания углерода в золе через вытяжные патрубки 22 и 23, их трубопроводы и эжектор 3 в газоход котлоагрегата.

Уловленная циклоном 2 зола заполняет под воздействием сил тяжести и вибратора 31 сначала приемный бункер 7, а затем начинает заполнять промежуточный бункер 4, и когда уровень золы в бункере 4 достигает электродов 25 датчика 5 нижнего уровня, последний выдает сигнал Единица в трехуровневый блок 27 логики. В это же время датчик 6 верхнего уровня, до электродов 27 которого не дошла зола, выдает в блок 27 сигнал Ноль . По сигналам Единица и Ноль датчиков 5 и 6, поступающим в блок 27, вырабатывается сигнал и посылаетс в блок 28 управления электродвигателем 13, который включается в работу с малой скоростью вращения, выбранной предварительно опытным путем из условия минимальной производительности циклона 2 при нормальной эксплуатации котлоагрегата. Одновременно с

0

5

0

$

5

0

5

0

5

рирующего блоков.

Для полной очистки от золы циклон 2 оборудован вибратором 31, а его соединения с другими элементами системы выполнены гибкими.

Система работает следующим образом.

Включают подачу сжатого газа в эжектор 3 и закрывают заслонку 9 приемного бункера 7, при этом создается перепад давлений на входе в золоот- борное устройство J и эжектор 3 и входе вытяжных патрубков 22 и 23 и эжектора 3. В результате часть продуктов горения с золой из газохода котлоагрегата через золоотборное устройство 1 поступает непрерывным потоком в циклон 2, где освобождается от золы и по трубопроводу газосброса через эжектор 3 возвращается обратно в газоход. Одновременно организуются скоростные потоки атмосферного воздуха из устройства для определения содержания углерода в золе через вытяжные патрубки 22 и 23, их трубопроводы и эжектор 3 в газоход котлоагрегата.

Уловленная циклоном 2 зола заполняет под воздействием сил тяжести и вибратора 31 сначала приемный бункер 7, а затем начинает заполнять промежуточный бункер 4, и когда уровень золы в бункере 4 достигает электродов 25 датчика 5 нижнего уровня, последний выдает сигнал Единица в трехуровневый блок 27 логики. В это же время датчик 6 верхнего уровня, до электродов 27 которого не дошла зола, выдает в блок 27 сигнал Ноль . По сигналам Единица и Ноль датчиков 5 и 6, поступающим в блок 27, вырабатывается сигнал и посылается в блок 28 управления электродвигателем 13, который включается в работу с малой скоростью вращения, выбранной предварительно опытным путем из условия минимальной производительности циклона 2 при нормальной эксплуатации котлоагрегата. Одновременно с

включением электродвигателя 13 привода сектора 10 открывается заслонка 9 бункера 7, в результате чего начинает работу и устройство для определения содержания углерода в золе.

Работа устройства основана на экспериментально установленной корреляционной зависимости частоты генератора высокой частоты, в схему которого включен емкостной датчик с золой, и содержанием в ней углерода и состоит в следующем.

Из исходного положения (фиг. 2) сектор 10 после включения электродвигателя 13 его привода поворачивается в вертикальной плоскости по часовой стрелке до положения, изображенного на фиг. 3, при этом из приемного бункера 7 под действием вибратора 8 и сил тяжести зола поступает на торец сектора 10 и заполняет с избытком среднюю канавку 11 и измерительные полости датчиков 15 и 14 последовательно. Под воздействием уплотняющего ролика 2I с грузом зола уплотняется в измерительной полости датчиков и канавке I1, а избыток просыпается в боковые канавки 12 сектора. При достижении крайнего положения (фиг. 3) сектором 10 половина длины его канавок 11 и 12 ц датчика 15 очищены от золы с помощью рыхлительных штырей 24 и скоростного потока атмосферного воздуха в патрубок 23, а вторая половина длины канавок сектора 10 и датчика 14 заполнены золой, прошедшей первичное уплотнение от ролика 21 с грузом. После этого приводом изменяется направление вращения сектора 10 и он совершает поворот против часовой стрелки до исходного положения (фиг. 2), зола продолжает заполнять канавку 11 и измерительные полости датчиков 14 и 15, а уплотнение ее производится с помощью уплотняющего ролика 20, при этом в половине длины канавки 11. в которой расположен датчик 14, происходит уплотнение золы уже с двойным ее расходом, что повышает плотность золы до заданного значения, обусловленного весом ролика, и обеспечивает его стабильность за счет свободного перемещения ролика по уплотняемой поверхности путем поворота конца рычага с роликом и грузом в вертикальной плоскости. Это обеспечивает возможность изменения положения рабочей поверхности

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ролика относительно основания средней канавки в случае изменения физического состояния золы, но при постоянном давлении (веса ролика). Наличие заданного давления в его стабильности при каждом определении обеспечивает повышение точности измерений. В положении датчика 14 между уплотняющим роликом 20 к патрубком 22 (фиг. 1) происходит измерение частоты генератора 18 датчика 14 с золой, по величине которой и установленной зависимости находят содержание углерода в золе. 3 этом же положении устройства (фиг. 1) происходит измерение частоты генератора 19 датчика 15 без золы, условно называемой рабочей частотой, по которой судят о стабильности рабочей емкости датчика или которую используют для построения тарировочного графика по разности частот генератора с датчиком без золы и с датчиком с золой. После замера частоты датчик 14 попадает в зону патрубка 22 и штырей 24 и в исходном положении устройства (фиг. 2) половина длины канавок сектора 10 и датчик 14 очищены от золы, а вторая половина длины канавок сектора 10 и датчик 15, проходя под разгрузочным патрубком загрузочного бункера 7 и уплотняющими роликами 20 и 21, заполняются золой, которая подвергается первичному уплотнению роликом 20, после чего сектор 10 начинает враще- ; ние снова по часовой стрелке из исходного положения, датчик 15 и половина длины канавок сектора 10 с золой дополнительно заполняются золой, которая уплотняется роликом 21, а во вторую половину длины канавок секто- . ра 10 и измерительную полость датчика 14 производится первичное заполнение золы и уплотнение ее роликом 21.

На участке пути от патрубка 22 до ролика 20 датчик 14 очищен от золы и подвергается проверке на стабильность его рабочей емкости путем измерения рабочей частоты генератора 18, в схему которого включен датчик 14. При нахождении датчика 15 на участке пути от ролика 21 до патрубка 23 производится измерение частоты генератора 19, в схему которого включен датчик 15 теперь с золой с двойным уплотнением, и по величине частоты генератора и установленной зависимости определяют содержание угле

рода в золе. Проходя под патрубком 23, датчик 15 и половина длины канавок сектора 10 очищаются от золы, в то же время, проходя под патрубком бункера 7 и роликами 20 и 21, полость датчика 14 и вторая половина длины канавок сектора заполняются золой, которая подвергается первичному уплотнению роликом 21 в канавке 11 и полости датчика 14, при этом сектор 10 достигает крайнего положения, изображенного на фиг. 3, после чего начинает вращение против часовой стрелки, при этом на участке пути от патрубка 23 до ролика 21 датчика 15 очищен от золы и подвергается проверке на стабильность его рабочей емкости путем измерения рабочей частоты генератора 19. Датчик 14, проходя под патрубком бункера 7, заполняется золой вторично, которая уплотняется роликом 20, и в положейии датчика 14 между роликом 20 и патрубком 22 (фиг, 1) происходит измерение частоты генератора 13 датчика 14, по которой определяют содержание углерода в зоне. При достижении исходного положения (фиг. 2) половина длины канавок сектора 10 и датчик 14 очищенм от золы с помощью штырей 24 и сборного патрубка 22 приспособления вакуумного удаления. Дальнейшая работа устройства повторяется по описанной схеме. Б тючение генераторов 18 и 19 высокой частоты производится автоматически с помощью бесконтактных переключателей, связанных с сектором 10. Генераторы 18 и 19 соединены с измерительными блоками 29 и 30 соответст- венно, при этом пересчет частоты генератора, в схему которого включен датчик с золой, в процентное содержание углерода в золе поручается их счетно-решающим блокам, а результаты выдаются их регистрирующими блоками в виде цифровой индикации на табло и цифропечатающее устройство или в виде регулирующего сигнала в систему автоматического регулирования горения твердого топлива в топочной камере котлоагрегата.

В ходе анализа уровень золы в бункере 4 изменяется и зависит от производительности циклона 2. И случае повышения количества золы в продуктах горения повыиается и производительность циклона 2 по золе, уровень золы в бункере 4 приближается к электро

10

15

20

25

JO

Q5342528

дам 26 датчика 6 и, когда зола занимает положение выше электродов 26, тогда в трехуровневый блок 27 логики от обеих датчиков 5 и 6 поступает сигнал Единица, который вырабатывает сигнал U2 вместо U1 и посылает его в блок 28 управления электродвигателем 13, который начинает вращаться с большей скоростью, определенной по максимальной производительности циклона 2 при нормальной работе котлоагрегата. 3 связи с этим увеличивается и скорость поворота сектора 10 анализатора, что увеличивает расход золы при анализе.

3 результате увеличения расхода золы при анализе уровень ее в промежуточном бункере 4 понижается и, когда она занимает положение ниже электродов 26 датчика 6, то в блок 27 логики выдается сигнал Нуль от датчика 6 и сигнал Единица от датчика 5, что обеспечивает выработку в блоке 27 сигнала U1 вместо U2, который выдается в блок 28 управления электродвигателем 13, и он изменяет скорость вращения с большей до меньшей величины, что сокращает расход золы при анализе.

Таким образом, удерживается уровень золы в промежуточном бункере 4 в пределах расстояния между датчиками 5 и 6 , что позволяет сократить время запаздывания определений без снижения точностных характеристик анализатора, повысить представительность определений и эффективность использования их при регулировании топливного режима котлоагрегата, снизить расход топлива и воздуха.

35

Q 5

50

5

Но в практике эксплуатации котло- агрегатов имеют место случаи резкого снижения содержания золы в продуктах горения, а также его резкого повышения, что приводит к быстрому опорожнению и переполнению промежуточного бункера 4 и даже циклона 2.

В случае понижения уровня золы в бункере 4 ниже электродов 25 датчика 5 в блок 27 логики поступают сигнал Ноль от датчика 6 и сигнал Ноль от датчика 5, который после определенной задержки прекращает выдачу сигнала U1 в блок 28 управления, и электродвигатель 13 отключается этим блоком.

Фиг.г

/5

Фиг.З

-а

16