РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ГАЗОМАЗУТНЫХ КОТЛОВ,
РАБОТАЮЩИХ С ПЕРЕМЕНЫМ СОСТАВОМ ГОРЕЛОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

РАЗРАБОТАНО Открытым акционерным обществом "Фирма по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС"

Исполнитель Ю.Г.Метальников

УТВЕРЖДЕНО ОАО "Фирма ОРГРЭС"

Главный инженер В.А.Купченко

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ И ОБЪЕКТЕ

Системы управления процессом горения газомазутных котлов освоены достаточно хорошо. Однако обилие схемных решений в этой области не дает однозначных выводов о преимуществах того или иного варианта с позиций регулирования нагрузки котла. По этой причине обобщенную структуру системы регулирования горения можно принципиально представить в виде трех регуляторов: топлива (РТ), воздуха (РВ) и разрежения (РР). При изменении задания от регулятора нагрузки автоматически изменяется расход топлива в котел. Регулятор воздуха, воздействуя на направляющий аппарат дутьевого вентилятора, соответствующим образом изменит подачу воздуха, поддерживая соотношение "топливо - воздух". Возникшее несоответствие между образовавшимися в результате горения дымовыми газами в котле и их удалением будет устранено регулятором разрежения.

При регулировании подачи топлива и воздуха в котел можно поддерживать как расход этих параметров, так и их давление. Так как расход топлива прямо пропорционален нагрузке котла, то регулятор топлива чаще всего выполняют как регулятор расхода.

В практике автоматизации процесса горения котлов для измерения расхода воздуха применяются как прямые способы измерения с помощью установки в воздушном коробе прямоугольных диафрагм, расходомерных труб Вентури и мультипликаторов, так и косвенные. Наиболее простым по конструкции из прямых способов измерения является применение прямоугольных диафрагм. Однако установка диафрагм приводит к большой безвозвратной потере давления воздуха. В связи с этим чаще применяются расходомерные трубы Вентури, которые имеют небольшую потерю давления. Это обстоятельство весьма важно при измерении больших расходов, каковыми являются расходы воздуха, подаваемые к горелкам котла. Использование мультипликаторов, представляющих собой небольшую трубу Вентури, не нашло широкого применения на электростанциях из-за низкой надежности (забивание импульсных линий) и невысокой точности измерений (отсутствие усреднения по сечению потока).

Несмотря на то, что применение труб Вентури дает реальное представление о расходе воздуха, их использование сопряжено с большими трудностями. Для установки расходомерных труб необходимо иметь прямые участки воздухопроводов значительной длины как до расходомерного устройства, так и после него (примерно 6-8 диаметров воздуховодов). Это условие часто бывает невыполнимо. Более того, на некоторых котлах (например, БКЗ-420-140) в компоновке воздуховодов вообще практически отсутствуют прямолинейные участки, а при установке измерительных устройств в воздушном коробе, имеющем недостаточный прямой участок, не только резко ухудшается точность измерения, но и возможно появление неоднозначности в зависимости "расход воздуха - перепад давлений".

На многих котлах, оборудованных регенеративными воздухоподогревателями, наблюдаются существенные пульсации в воздушном тракте. Значение этих пульсаций сопоставимо с полезным сигналом от расходомерного устройства. После подавления пульсаций на входе регулятора точность поддержания параметра становится недопустимо низкой. На таких котлах, особенно если они работают с малыми избытками воздуха, использование труб Вентури для регулирования подачи воздуха становится невозможным [2], поэтому в большинстве случаев для определения расхода воздуха в топку котла используются косвенные показатели: перепад давлений на участке воздушного тракта или давление в какой-либо точке воздушного тракта.

Для котлов малой производительности наиболее распространено измерение перепада давлений на участке воздушного тракта. Для котлов с трубчатым воздухоподогревателем таким участком воздушного тракта обычно является воздухоподогреватель, сопротивление которого однозначно определяет расход воздуха. В то же время использование сопротивления регенеративного воздухоподогревателя, применяемого на современных мощных котлах, не дает хорошего результата, так как в этом случае не существует однозначной зависимости между расходом воздуха и сопротивлением воздухоподогревателя. При сжигании твердого и жидкого топлива происходит занос теплообменных поверхностей нагрева регенеративного воздухоподогревателя, поэтому его сопротивление изменяется в процессе эксплуатации. Кроме того, при нарушении уплотнений возникают значительные перетоки воздуха в газоход. Недостатком метода измерения расхода воздуха по сопротивлению воздухоподогревателя является также малое значение перепадов давлений на нем. При этом значение перепада давлений при низких нагрузках опять становится соизмеримым со значением пульсаций.

Другим косвенным показателем расхода воздуха, как уже указывалось, может служить давление воздуха. На сегодняшний день использование именно этого параметра во многом определяет работоспособность регуляторов воздушного режима котлов. На рис.1 показан пример типовой схемы регулирования нагрузки барабанного котла, работающего на общую паровую магистраль на ТЭС с поперечными связями. Здесь регулятор общего воздуха поддерживает давление воздуха в перемычке за регенеративным воздухоподогревателем (в общем коробе), получая задание по расходу топлива (нагрузке). Статическая характеристика давления воздуха от нагрузки, строго говоря, не является линейной. Однако ее кривизна существенна лишь при малых нагрузках, где режимная автоматика, как правило, не работает, а в регулируемом диапазоне изменения расходов воздуха (например, 50-100% номинального) может считаться линейной (рис.2).

Рис.1. Типовая схема регулирования нагрузки барабанного котла:

ГР - главный регулятор; - разрежение в топке; - расход мазута; - содержание кислорода

Рис.2. Статические характеристики давления мазута () перепада давлений "воздух - топка" ()
и расхода мазута () котла БКЗ-420-140 при работе на шести и восьми форсунках (ф)