Способ автоматического регулирования процесса горения Советский патент 1992 года по МПК F23N1/02 

Изобретение относится к способам регулирования процесса горения при ступенчатом сжигании топлива преимущественно в парогенераторах, сжигающих твердое топливо.

Известен способ ступенчатого сжигания твердого топлива в топочной камере

парогенератора, имеющей нижние ярусы горелок (основная зона горения), верхний ярус горелок (восстановительная зона горения) и зону дожигания.

Известен также способ автоматического регулирования процесса горения при ступенчатом сжигании топлива, согласно

которому по данным пламени (например, виду или размеру пламени в каждой из обеих зон горения) определяют количество образуемых окислов азота в основной зоне горения и восстановленных в восстанови- тельной зоне горения и на основании результата регулируют расход топлива соответственно в основную и восстановительную зоны горения так, чтобы количество выделяемого NOx как разность между количеством образуемого NOx и количеством образуемого восстановителя) поддерживалась на уровне, не превышающем заданной величины.

Наиболее близким к предлагаемому является способ автоматического регулирования процесса горения преимущественно в парогенераторах, сжигающих твердое топливо и имеющих топку основного, восстано- вительного горения и зону дожигания, при котором измеряют расход топлива и общего воздуха, поддерживая заданное соотношение изменением производительности дутьевых вентиляторов с коррекцией по параметру, характеризующему экономичность процесса горения, по заданной зависимости от измеренной тепловой нагрузки регулируют расход части общего воздуха, подаваемого в основную зону горения, с ручной коррекцией этой зависимости оператором, а остальное количество воздуха перераспределяют между восстановительной зоной горения и зоной дожигания по содержанию окислов азота в уходящих га- зах до достижения суммарным количеством выбросов окислов азота значения, не превышающего заданной величины.

Однако согласно известному способу при отключениях (включениях), не связан- ных с регулированием нагрузки, одного и более питателей топлива происходит ступенчатое отклонение избытка воздуха в соответствующей зоне. Компенсация возмущения при этом осуществляется пу- тем изменения производительности оставшихся питателей топлива (обеих зон горения} по сигналу регулятора тепловой нагрузки. При этом перераспределение воздуха между зонами горения не всегда обес- печивает восстановление требуемых избытков воздуха и, как следствие, увеличиваются выбросы окислов азота. Это вызвано тем, что не устраняется различие в расходах топлива между зонами горения от- носительно установившегося значения, вызванное отключением (включением) питателей топлива.

Известно также, что суммарные выбросы окислов азота, превышающие предельно

допустимое значение, происходят при достижении котлом определенной нагрузки.

По известному способу при регулировании процесса горения корректор NOx находится в работе и при нагрузках; меньших заданного значения, реагируя при этом на различные внутренние (топочные) возмущения. Кроме того, перераспределение топлива и воздуха между зонами горения в зависимости от нагрузки котла и работа корректора NOx не связаны единым задающим сигналом, кбторым мог бы служить сигнал по заданной нагрузке котла. В результате ухудшается количество регулирования процесса горения.

Цель изобретения - повышение качества регулирования процесса горения и снижение выбросов окислов азота путем более точного регулирования расходов воздуха в зоны горения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования процесса горения в топке парогенератора, имеющего основную и восстановительную зоны горения, а также зону дожигания, измеряют тепловую нагрузку, расходы топлива и общего воздуха и поддерживают заданное значение соотношения топливо - воздух изменением производительности дутьевых вентиляторов с коррекцией по параметру, характеризующему экономичность процесса горения, по заданной зависимости от измеренной тепловой нагрузки регулируют расход части общего воздуха, подаваемой в основную зону горения, с ручной коррекцией этой зависимости оператором, а остальное количество воздуха перераспределяют междУ восстановительной зоной горения и зоной дожигания по содержанию окислов азота в уходящих газах до достижения суммарным количеством выбросов окислов азота значения, не превосходящего заданной величины, при этом дополнительно используют сигнал, пропорциональный сумме включенных питателей топлива обеих зон горения, и сигнал по заданному значению нагрузки парогенератора, при которой суммарное количество выбросов окислов азота превышает заданную величину, и при достижении котлом этой нагрузки осуществляют перераспределение топлива и воздуха между основной и восстановительной зонами горения (уменьшают подачу топлива в основную зону и увеличивают в восстановительную) и подают часть воздуха в зону дожигания, одновременно вводят в работу корректор по содержанию окислов азота в уходящих газах, а при отключении (включении) одного и более питателей топлива какой-либо из зон горения регулируют подачу топлива в соответствующую зону.

На чертеже представлена структурная схема системы для осуществления способа автоматического регулирования процесса горения при ступенчатом сжигании топлива в пылеугольном котле.

Система содержит регулятор 1 суммарного воздуха, к входам которого подключены датчики 2 и 3 расходов топлива для прямоточных пылеугольных котлов и воздуха через воздухонагреватель и корректирующее устройство 4; Последнее связано с задатчиком 5 и датчиком 6 параметра, характеризующего экономичность процесса горения. Регулятор 1 связан с направляющими аппаратами дутьевых вентиляторов.

Система содержит также регуляторы 8 - 10, соединенные с регулирующими органами 11 - 13 подачи воздуха в основную и восстановительную зоны горения и в зону дожигания, и регуляторы 14 и 15 подачи топлива в основную и восстановительную зоны горения.

Регулятор 8 связан с датчиком 3 через устройство 16 процентного деления сигнала, датчиком 17 расхода воздуха в основную зону горения и регулятором 14 подачи топлива.

Регулятор 9 связан с датчиком 3 через устройство 16 процентного деления сигнала, датчиком 18 расхода воздуха в восстановительную зону горения, корректирую- щим устройством 19 и регулятором 15 подачи топлива.

Регулятор 10 связан с датчиком 3 через устройство 20 умножения, зэдатчиком 21 нагрузки котла через нелинейное устройство 22, а также с датчиком 23 расхода воздуха в зону дожигания и корректирующим уст- ройством 19.

Корректирующее устройство 19 соединено с задатчиком 24 и датчиком 25 концентрации окислов азота в уходящих газах через суммирующее устройство 26 и задат- чиком 21 нагрузки котла через нелинейное устройство 27.

Регуляторы 14 и 15 топлива связаны с устройством 28 ручного перераспределения топлива между основной и восстановитель- ной зонами горения, регулятором 29 тепловой нагрузки и суммирующими устройствами 30 и 31 через устройство 32 и 33 деления сигнала, а также с задатчиком 21 нагрузки котла через нелинейное устройст- во 34.

Суммирующие устройства 30 и 31 соединены с концевыми выключателями 35 и 36 питателей топлива соответственно основной и восстановительной зон горения.

Регуляторы топлива подключены к системам 37 и 38 бесступенчатого регулирования подачи топлива.

Способ осуществляют следующим образом.

Регулятор 1 суммарного воздуха получает сигналы отдатчика 2 расхода топлива, датчика 3 расхода воздуха через воздухоподогреватель и корректирующего устройства 4..

Корректирующее устройство 4 получает сигналы от задатчика 5 и датчика 6 параметра, характеризующего экономичность процесса горения. Регулятор 1 суммарного воздуха воздействует на направляющие аппараты 7 дутьевых вентиляторов.

Регуляторы 8-10 осуществляют независимую подачу воздуха с помощью регулирующих органов 11-13 соответственно в основную и восстановительную зоны горения и зону дожигания. Регуляторы 14 и 15 осуществляют независимую подачу топлива в основную и восстановительную зоны горения.

Регулятор 8 получает сигналы от датчика 3 суммарного расхода воздуха через устройство 16 процентного деления сигнала, датчика 17 расхода воздуха в основную зону горения и регулятора 14 подачи топлива.

Регулятор 9 получает сигналы от датчика 3 расхода суммарного воздуха через устройство 16 процентного де ления сигнала, датчика 18 расхода воздуха в восстановительную зону горения, корректирующего ус: тройства 19 и регулятора 15 подачи топлива.

Регулятор 10 получает сигналы отдатчика 3 расхода суммарного воздуха через устройство 20 умножения, задатчика 21 нагрузки котла через нелинейное устройство 22, а также от датчика 23 расхода воздуха в зону дожигания и корректирующего устройства 19.

Корректирующее устройство 19 получает сигналы от задатчика 24 и датчика 25 концентрации окислов азота в уходящих газах через суммирующее устройство 26, а также от задатчика 21 нагрузки котла через нелинейное устройство 27.

Регуляторы 14 и 15 топлива получают сигналы от устройства 28 ручного перераспределения топлива между основной и вос- становительной зонами горения, регулятора 29 тепловой нагрузки и суммирующих устройств 30 и 31 через устройства 32 и 33 деления сигнала, а также от задатчика 21 нагрузки котла через нелинейное устройство 34.

Суммирующие устройства 30 и 31 получают сигналы от концевых выключателей

35 и 36 питателей топлива соответственно основной и восстановительных зон горения.

Регуляторы 14 и 15 воздействуют нэ системы 37 и 38 бесступенчатого регулирования топлива основной и восстановительной зон горения.

При работе регулятор 1 суммарного воздуха изменяет производительность дутьевых вентиляторов, поддерживая соотношение суммарного расхода топлива и воздуха, задаваемого задатчиком 6 корректирующего устройства 4. Изменения соотношения, вызываемые изменениями расхода топлива и воздуха, исключаются регулятором 1 за счет сигналов от датчиков 2 и 3 расхода топлива и воздуха. Под действием сигнала датчика 6 параметра, характеризующего экономичность процесса горения, корректирующее устройство 4 при отклонении величины сигнала от заданного значения изменяет воздействие на регулятор 1, который устанавливает требуемое значение избытка воздуха в топке воздействием на направляющие аппараты дутьевых вентиляторов.

При достижении котлом нагрузки, при которой суммарное количество выбросов окислов азота превышает заданную величину под действием сигнала задатчика 21 нагрузки котла, формируемого нелинейным устройством 27 и суммирующим устройством 26, корректирующее устройство 19 включается в работу. Одновременно под действием сигнала задатчика 21, формируемого устройством 20 умножения сигнала и нелинейными устройствами 22 и 34, начинает осуществляться перераспределение топ- лива и воздуха между основной и восстановительной зонами горения и подача воздуха в зону дожигания.

При этом по мере увеличения нагрузки топочной камеры расход воздуха на сопла острого дутья зоны дожигания увеличивается. . . .

В случае отклонения (включения) одного и более питателей топлива какой-либо из зо.н горения с концевого выключателя 35 (36) через суммирующее устройство 30 (31) на устройство 32 (33) деления поступает сигнал, пропорциональный сумме оставшихся включенных питателей топлива соответствующей зоны горения, в результате чего регулятор 14 (15) увеличивается (уменьшает) подачу топлива в эту зону горения.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество процесса горения, снизить выбросы окислов азота за счет более точного регулирования избытков

воздуха в зонах горения.

Формула изобретения Способ автоматического регулирования процесса горения преимущественно при ступенчатом сжигании твердого топлива в

парогенераторе, имеющем топку с зонами основного восстановительного горения и дожигания, снабженную питателями топлива для каждой зоны горения, путем измерения тепловой нагрузки и расходов топлива

и общего воздуха и поддержания заданного соотношения топливо - воздух с коррекцией суммарного расхода воздуха по параметру, характеризующему экономичность процесса горения,воздействием на направляющие аппараты дутьевых вентиляторов, регулирования расхода части общего воздуха, подаваемой в основную зону горения, по заданной зависимости от измеренной тепловой нагрузки с ручной коррекцией этой

зависимости оператором и перераспределения остального количества воздуха между восстановительной зоной горения и зоной дожигания по содержанию окислов азота в уходящих газах до достижения суммарным

количеством выбросов окислов азота значения, не превосходящего заданной величины, отличающ ийся тем, что, с целью повышения качества горения и снижения выбросов окислов азота за счет более точного регулирования расходов воздуха в зоны горения, дополнительно формируют сигнал, пропорциональный количеству включенных питателей топлива, и сигнал заданного значения нагрузки, при которой суммарное количество выбросов окислов азота начинает превышать заданную величину, и при достижении парогенератором этой ..нагрузки осуществляют перераспределение топлива и воздуха между основной и восстановительной зонами горения, корректируют по содержанию окислов азота в уходящих газах перераспределение расходов воздуха между восстановительной зоной горения и зоной дожигания, увеличивая расход воздуха

в последнюю, а при отключении или включении одного или более питателей топлива какой-либо из зон горения регулируют подачу топлива в эту зону увеличением подачи топлива оставшимися в работе питателями.

Изобретение относится к технике регулирования процесса горения преимущественно при ступенчатом сжигании твердого топлива в парогенераторе, имеющем топку основного восстановительного горения и зону дожигания. Цель изобретения - повышение качества регулирования процесса горения и снижение выбросов окислов азота в атмосферу. Способ позволяет осуществлять независимую подачу топлива и воздуха в каждую из зон горения и в зону дожигания путем измерения тепловой нагрузки парогенератора, расходов топлива и воздуха и сигнала, пропорционального сумме включенных питателей топлива, и поддержания заданного соотношения топливо - воздух с коррекцией суммарного расхода воздуха по параметру, характеризующему экономичность процесса горения. При достижении парогенератором нагрузки, при которой суммарное количество выбросов окислов азота превышает заданное значение, вводят в работу корректор по содержанию окислов азота в. уходящих газах с одновременным регулированием части общего воздуха, подаваемого в основную зону горения, по заданной зависимости от измеренной тепловой нагрузки Ј ручной коррекцией этой зависимости оператором и осуществляют перераспределение остальной части воздуха между восстановительной зоной горения и зоной дожигания по содержанию окислов азота в уходящих газах до достижения суммарным количеством выбросов окислов азота значения, не превышающего заданной величины, для уменьшения влияния топочных возмущений, вызываемых отключением (включением) питателя топлива любой из зон горения, на процесс регулирования расходов воздуха. По сигналу, пропорциональному сумме включенных питателей топлива (обеих зон горения), регулируется подача топлива в соответствующую зону горения. 1 ил. со с о V4 Ю О