Способ регулирования процесса сжигания газомазутных топлив в энергетических парогенераторах

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт технической теплофизикиАН УССР и Опытное конструкторско-технологическое бюро с экспериментальнымпроизводством теплофизического приборостроения Института технической теплофизики АН УССР(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СЖИГАНИЯ ГАЗОМАЗУТНЫХ ТОПЛИВ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРОГЕНЕРАТОРАХ(57) Изобретение может быть применено в теплоэнергетике. Цель изобретения - повышение точности регулирования. С пособ оптимизации процесса сжигания газомазутных топлив в энергетических парогенераторах осуществляется путем непрерывного изменения калорийности образующихся продуктов сгорания, пропорциональной тепИзобретение относится к способам контроля качества и регулирования процессов сжигания газомазутных топлив, например, в топочных камерах энергетических парогенераторов и других энерготехнологических агрегатов, и может быть применено в теплоэнергетике и других областях промышленности.Целью изобретения является повышение точности регулирования.На фиг. 1 приведена схема установки для реализации способа; на фиг. 2 - зависимость расхода горючих компонентов ппоЯО 1615475 А(51)5 Г 23 М 1/02 2ловому эффекту реакции окисления горючих компонентов продуктов сгорания в принудительном потоке анализируемой пробы, и минимизации значений этой величины. При этом измеряют текущее значение расхода продуктов сгорания на выходе из котлоагрегата, по измеренным величинам с использованием известной формулы вычисляют текущее значение расхода горючих компонентов продуктов сгорания, находят отношение этого значения к текущему значению калорийности продуктов сгорания, сравнивают полученную величину с аналогичной нормативной величиной, по отклонению между ними и по известным нормативным значениям расхода горючих компоненТов и калорийности продуктов сгорания для конкретной конструкции котлоагрегата и проектного топлива находят их оптимальные значения для топлива, которое поступает в текущий момент времени на сжигание, и производят оптимизацию процесса сжигания путем минимизации отклонения текущих действительных значений расхода горючих компонентов продуктов сгорания и калорийности продуктов сгорания от найденных оптимальных значений. 2 ил. дуктов сгорания П от калорийности продуктов сгорания о для конкретной конструкции котлоагрегата при изменяющемся сос таве сжигаемого топлива,Установка содержит котлоагрегат 1 с горелками 2, устройство 3 для измерения калорийности продуктов сгорания и расходомер 4 продуктов сгорания, которые подключены к аналоговому функциональному вычислителю 5, выход которого, а также выход устройства 3 подключены к аналоговому функциональному вычислителю 6, с которым связаны запоминающие устройства 7 и 8.Для пояснения предлагаемого способа рассмотрим процесс сжигания газомазутного топлива с точки зрения потерь, сопровождающих этот процесс. Одной из потерь является потеря от химического недожога топлива. Как известно, факторы, влияющие как на экономичность работы котлоагрегата, так и на эффективность процесса сжигания, взаимосвязаны и определяются конструкцией топки котла и способом сжигания топлива. Вследствие этого существует нормативная величина химического недожога проектного топлива. Она зависит от нагрузки, которую несет котлоагрегат в рассматриваемый момент времени.Поддержание химического недожога на уровне нормативного значения позволяет поддерживать текущие максимальные значения КПД котлоагрегата.Для конкретной конструкции котлоагрегата и вида топлива в зависимости от нагрузки на котлоагрегат нормируются два показателя, характеризующие химический недожог топлива: калорийность продуктов сгорания на выходе из котлоагрегата вследствие наличия в них горючих компонентов и расход этих компонентов. Предположим, что в рассматриваемый момент времени на сжигание поступает проектное и стабильное по составу топливо. Соответствующие этому случаю и фиксированной нагрузке на котлоагрегат величины показателей обозначим как П рм и д р соответственно и нанесем их на график (фиг. 2). Проведя через эти точки прямые, определяемые уравнениями П= =Пнорм и д=днорм, получаем точку А, характеризующую режим работы котлоагрегата при нормативной величине химического недожога в случае сжигания проектного и стабильного по составу топлива. Согласно способу калорийность о продуктов сгорания определяют как тепловой эффект реакции окисления, содержащихся в них горючих компонентов на каталитических чувствительных элементах, расходомером определяют расход , продуктов сгорания и вычисляют расход горючих компонентов П по формуле (учитывая, что калорийность продуктов сгорания пропорциональна суммарной массовой концентрации в них горючих компонентов, причем коэффициент пропорциональности полагается равным единице, и результат получается в условных единицах): П=о. ,. (1)Поскольку зависимость П=(д) линейна и нулевому значению д соответствует нулевое значение П, то, проведя на графике прямую из начала координат через точку А, получим характеристику топочного процесса для случая сжигания проектного и стабильного по составу топлива. Эту прямую можно характеризовать угловым коэффициентом:яа= Пмжн (2)Уферн .Значение этого коэффициента определяется в процессе выполнения пуско-наладоч ных работ на котлоагрегате и принимаетсякак нормативная величина.Если рабочая точка, например точка В,определяемая текущими значениями П и д, находится на этой характеристике, но не 1 О совпадает с точкой А, то это свидетельствуетоб отклонении режима горения от оптимального. В этом случае, показатели, характеризующие химический недожог, складываются из двух составляющих:= чно рм + Л дд Р)П Пнорм+ЛП (4)Составляющие Ло, и ЛПа характеризуютувеличение химического недожога вследствие отклонения процесса сжигания от оптималь О ного при сохранении стабильного составатоплива, подаваемого на сжигание. Оптимизация процесса сжигания топлива в этом случае будет заключаться в сведении их к нулю изменением распределения воздуха по горелкам, изменением общего коэффициента 25 избытка воздуха в топке, изменением числаработающих горелок и т.п.В случае, если кроме некачественноговедения процесса сжигания топлива имеет место и отклонение состава сжигаемого топлива от проектного, то рабочая точка, характеризующая состояние процесса горения в текущий момент времени, не находится на прямой АВ. Предположим, она занимает положение точки С. Угловой коэффициент характеристики топочного процесса в рассматриваемом случае определяется как: 15 1 да = - ф -П 7 с(5) Регулирование процесса сжигания в этом 50 случае сводится к переходу из точки С в точку Е с целью устранения составляющих Ло, и ЛП В точке Е имеют место следующие соотношения: Д=ДнормИ 55 П=Пнорм+ЛП(8) (9) Как видим, величина П в точках А и Еотличается на ЛП Это вызвано только отПроведем из начала координат прямуючерез точку С. Она пересечет прямую 4 О д=днор в точке Е, Эта точка характеризует режим работы котлоагрегата при оптимальном уровне величины химического недожога для случая сжигания топлива изменившегося химсостава. Величины О и П для точки С складываются из следующих составляющихЦс=цнорм+Лф(16) 35 40 45 50 Формула изобретения 55 клонением состава топлива от проектного.Вычислить величины ЛП и ЛП можно последующим формулам:днормЛПс= (дс - днорм) фас=( ). Пс; (10)9 с М Р днормЛ 1 с=Пс - Пнорч - ЛПс= -Пс - Пнормфс Величины д, и Пвходящие в формулы (10) и (11), определяются эксперименталь- НО, КаК ОПИСаНО ВЫШЕ, а ВЕЛИЧИНЫ д-Рч И Пнорм известны заранее (как указано, они определяются при выполнении пуско-наладочных работ на котлоагрегате). Таким образом, оптимизация процесса сжигания сводится к устранению найденой составляющей ЛП,В этом случае, если рабочая точка занимает положение точки О, то, проведя из начала координат прямую через нее, получим на пересечении с прямой П=П точку Р.Угловой коэффициент характеристики топочного процесса в этом случае определяется следующим образом:,о( Па (12) й Величины д и П можно представить как д =днорч+Лд +Лд (3)Пд = - Пнорм, (14) Чтобы перейти из точки В в точку Р, необходимо регулировкой процесса сжигания устранить составляющие Лд, и ЛП,. В точке 0 имеют место следующие соотношения: Как видим, величина д в точках А и Р отичличается на Л,. Это вызвано отклонением состава топлива от проектного. Величина Лд и Лд" можно вычислить по формулам Лд Пч 1 ЙЯю ( Пф ) д (17) ф фа 0 но 6 лЛд =д - днорм Лд Лмфн, д - днорм, (18) Величины д, и П, входящие в формулы (15) и (16), определяются эксперименталь- НО, а ВЕЛИЧИНЫ днорм И Пнорм ИЗВЕСТНЫ ЗараНЕЕ, Оптимизация процесса сжигания в этом случае сводится к устранению найденной составляющей Лд,.Все сказанное рассматривалось при условии фиксированной нагрузки на котлоагрегат. Изменение же ее ведет только к смещению прямых д=д ор и П=Пнорм, все осталь ные рассуждения остаются в силе.В котлоагрегат 1 (фиг. 1) подается в горелки 2 на сжигание совместно с воздухом 15 20 25 30 природный газ состава, отличного от проектного, с теплотворной способностью 38250 - "зф (теплотворная способность проектного топлива - 36000 -фф). Котлоагрегат работал при постоячной нагрузке 300 МВт, которая является для него номинальной. С помощью устройства 3 измерялась калорийность образующихся продуктов сгорания д=515 - "ф, а при поИомощи расходомера 4 термоанемометрического типа - расход продуктов сгорания =з=235 -ф - . Аналоговый функциональный вычислитель 5 на основании этих данных определил расход горючих компонентов продуктов сгорания П= 121000 усл.ед. Электрический сигнал об этой величине, а также величине калорийности продуктов сгорания поступал в аналоговый функциональный вычислитель 6.В вычислитель 6 с блоков запоминаю-. щих устройств 7 и 8 поступали сигналы обкДж уровне нормативных величин д рч=163 - ти Пнорч=35900 усл. ед. соответственно, определенные при пуско-наладочных работах на котлоагрегате для случая сжигания проектного топлива при нагрузке на котлоагрегат 300 МВт.Вычислитель 6 определил отношения М=2,20 1 О и=2,35 10. Поскольку Л-)+, по формулам (10) и (1) он вычислил величины ЛП и ЛП"; ЛПф=82700 усл. ед., ЛП =2400 усл.ед, Оптимальные величины д и П для сжигаемого в данном случае топлива определялись по формулам (8) и (9) : д= 163 "ф П=38300 усл.ед. Затем по полученным результатам произведена оптимизация процесса сжигания путем уменьшения расхода сжигаемого газа и увеличения коэффициента избытка воздуха, Приэтом величина ЛП и была сведена к нулю и были достигнуты оптимальные значения диП,При изменении нагрузки на котлоагрегат 0 (т) из блоков запоминающих устройств 7 и 8 в вычислитель 6 поступают сигналы об уровне нормативных величин д Рч и П Рч, соответствующих текущему значению нагрузки. Способ регулирования процесса сжигания газомазутных топлив в энергетических парогенераторах путем непрерывного контроля калорийности образующихся в котлоагрегате продуктов сгорания измерением теп1615475 4 ДУ.Ф 77 Фиг.2 Зосимов Корректор Н Подписное ям и открытиям пр ая наб., д. 4/5Составитель АТехред А. КравчукТираж 454тета по изобретенЖ - 35, Раушскомбинат Патент Редактор Н Заказ 3976 НИИПИ Госу, Рогулич ев ГКНТ СССгарина, 101 арственного ком 13035, Моске нно-издательский Производств лового эффекта реакции окисления горючих компонентов продуктов сгорания на термочувствительном элементе в принудительном потоке анализируемой пробы, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, дополнительно измеряют текущее значение расхода продуктов сгорания на выходе котлоагрегата, по измеренным значениям расхода и калорийности и известной зависимости вычисляют текущее значение расхода горючих компонентов в продуктах сгорания, определяют отношение этого значения к текущему значению калорийности продуктов сгорания, сравнивают полученную величину с нормативным значением этой величины по отношению между ними и по заданным для конкретной конструкции котлоагрегата и проектного топлива нормативным значениям расхода горючих компонентов и калорийности продуктов сгорания, определяют оптимальные значения расхода горючих компонентов и калорийности продуктов сгорания для топлива, поступающего в текущий момент времени на сжигание, и изменяют соотношение между расходами топлива и воздуха, подаваемых на сжигание в котлоагрегат, до достижения текущих измеренных значений расхода горючих компонентов и калорийности продуктов сгорания их оптимальных текущих значений.