Способ управления процессом горения

Способ управления процессом горения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам управления процессами горения путем регулирования подачи воздуха в топку и предназначено для использования в топливосжигающих агрегатах при совместном сжигании двух и более видов с произвольно изменяющимся соотноше- , кием расходов топлива каждого вида и с рециркуляцией дымовых газов в зону горения. Цель изобретения - повьшение точности управления процессом горения. При предварительном смешении рециркулирующих газов с воздухом дополнительно в топочных газах измеряют содержание кислорода, оксида углерода и суммарное содержание диоксидов углерода и серы, в смеси рециркулирующих газов с воздухом измеряют содержание кислорода. Измерения производят или в предварительно осушенных пробах анализируемых газов, или с дополнительным измерением содержания водяных паров в пробах газов . По результатам измерений вычисляют отношение удельных, терретических объемов сухих продуктов сгорания и расходуемого на горение, воздуха и фактический коэф. рециркуляции дымовых газов. По вычисленному отношег нию определяют оптимальное значение коэф. пропорциональности между тепло- ;выделением в топке и расходом первичного воздуха. По этому отношению и вычисленному коэф. рециркуляции дымовых газов определяют оптимальное значение содержания кислорода в топочных газах. Оптимальные значения коэф. пропорциональности и.содержания кислорода используют в качестве заданных при регулировании и коррекции расхода первичного воздуха.. С использованием предварительно построенной регулировочной характеристики корректирующего регулятора, было проведено дополнительное воздействие на регулирующий орган с. уменьшением расхода первичного воздуха, что .позволило повысить КПД котлоагрегата. Q & (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) 51) 4 F 23 N 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4193745/24-06 (22) 11.02.87 (46) 28.02.89. Бюл. Ф 8 (71) Производственно-техническое предприятие Специализированного треста "Укрэнергочермет" (72) Е.А.Данилин и В.Н.Клочков (53) 621. 182.26 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1213314, кл. F 23 N 3/00, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГО.РЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам управления процессами горения путем регулирования подачи воздуха в топку и предназначено для использования в топливосжигающих агрегатах при совместном сжигании двух и более видов с произвольно изменяющимся соотноше. нием расходов топлива каждого вида и с рециркуляцией дымовых газов в зону горения. Цель изобретения — повьппение точности управления процессом горения. При предварительном смешении рециркулирующих газов с воздухом дополнительно в топочных .газах измеряют содержание кислорода, оксида углерода и суммарное содержание диоксидов углерода и серы, в смеси ре1

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к способам управления процессами горения путем регулирования подачи воздуха в топку, и предназначено для использовациркулирующих газов с воздухом измеряют содержание кислорода. Измерения производят или в.предварительно осушенных пробах анализируемых газов, или с дополнительным измерением содержания водяных паров в пробах газов. По результатам измерений вычисляют отношение удельных. терретических объемов сухих продуктов сгорания и расходуемого на горение. воздуха и фактический коэф. рециркуляции дымовых газов. По вычисленному отноше= нию определяют оптимальное значение коэф. пропорциональности между тепло,выделением в топке и расходом первичного воздуха. По этому отношению и вычисленному коэф. рециркуляции дымовых газов определяют оптимальное зна= чение содержания кислорода в топочных газах. Оптимальные значения коэф. пропорциональности и. содержаний кислорода используют в качестве заданных при регулировании и коррекции расхода первичного воздуха. С использованием предварительно построенной регулировочной характеристики корректирующего регулятора. было проведено дополнительное воздействие на регулирующий орган с. уменьшением расхода первичного воздуха, что.позволило повысить КПД котлоагрегата.

2 ния в топливосжигающих агрегатах при совместном сжигании топлив двух и более видов с произвольно изменяющимся соотношением расходов топлива каждого вида и с рециркуляцией

1462067 (2) а=А, +А (r+1) (20 9 On см )

l (a, +y) (O г,,„- O,ð ) R0Rzp+ COZ + М, 45 (4) дымовых газов в зону горе ния.

Цель изобретения — повышение точности регулирования процесса горения.

В общем случае способ осуществляют следующим образом.

Определяют тепловыделение в топке.

Операция может быть выполнена одним

10 из известных методов, например измерением расходов топлив, умножением теплоты сгорания на величину расхода и суммированием слагаемых, полученных для отдельных видов топлива. Измеря15

1 ют содержание оксида углерода (СО ) в топочных газах с выражением резуль1 татов измерений относительно объема сухих продуктов сгорания. Измеряют содержание кислорода (О,р), оксида углерода (СО ) и суммарное содержа20

P ние диоксидов углерода и серы (RO,ð) в рециркулирующих дымовых газах также с выражением результатов измерений относительно объема сухих продуктов

25 сгорания. Измеряют содержание кислорода (О, см) в смеси рециркулирующих дымовых газов с воздухом на входе в топку, причем результат измере-. ния выражается относительно объема

30 смеси, не содержащего водяных паров.

Вычисляют для конкретно имеющего место соотношения расходов всех видов одновременно сжигаемых топлив в момент выполнения измерений обобщенное значение топливной характеристики, 35 отнесенное к теоретическому горению при стехиометрическом соотношении расходов сжигаемых топлив и окислителя, по формуле

20,9- О,р + 0,4 СОр + М, где — обобщенная топливнан характеристика, по,.физическому мыслу представляющая со 50 бой отношение удельных тео-, ретических объемов сухих продуктор сгорания и расходуемого на горение воздуха;

Ч и у — инвариантные характеристики сжигаемой топливной смеси;

20, 9 — объемное содержание кислорода в атмосферном воздухе, %;

М вЂ” экспериментально устанавливаемая поправка на прочие (кроме СО) компоненты химического и механического недожога топлива

Определяют задаваемый коэффициент пропорциональности соотношения тепловыделение-воздух как линейную функцию топливной характеристики по формуле где а — коэффициент пропорциональности, по физическому смыслу представляющий собой отношение средней теплоты сгорания сжигаемой топлив" ной смеси к удельному теоретическому объему расходуемого на горение воздуха

А „ и А — инвариантные характеристики сжигаемой рециркуляции смеси.

Вычисляют фактический коэффициент рециркуляции дымовых газов (r) по формуле где оС„,— балансовый коэффициент избытка воздуха в зоне горения, принимаемый по конструктивным характеристикам горелочных устройств или топки в целом.

Вычисляют фактический коэффициент избытка воздуха в рецнркулирующих дымовых газах (о .) по формуле. у о, О р

20,9-0 +0,4 СО + М

Вычисляют величину задаваемого содержания кислорода в топочных ra, ар, зах (О ) по формуле

20,9 + 0,4 СО + М

О

,т

20 9 - О о

1+ ---- (1+г I. ).

20э9 О р +Оэ4СОр+М

62067

5

20 (6) 25

5 .гдеоС - эффективный коэффициент

r избытка воздуха в контролируемом сечении газохода за топкой, устанавливаемый при испытаниях топливосжигающего агрегата по условию обеспечения максимального КПД.

Определяют требуемый расчетный расход первичного воздуха (Чь) по формуле (0(<+1 — г о р )

Ь а

Э где Я вЂ” тепловыделение в топке.

Измеряют фактический расход первичного воздуха.

Изменяют положение регулирующего органа расхода первичного воздуха до совпадения значений требуемого расчетного и фактического расходов (операция "грубого" регулирования) первичного воздуха.. Измеряют фактическое содержание кислорода в топочных газах и вычисляют разность между измеренным и задаваемым содержанием кислорода. Дополнительно корректируют положение регулирующего органа расхода первичного воздуха таким образом, чтобы получаемые значения указанной разности стремились к нулю (операция "тонкого" регулирования).

Оговоренное выражение результатов измерения относительно объема сухих продуктов сгорания (по объему газов, остающемся после удаления иэ них водяных паров) объясняется следующим: удельный. выход сухих продуктов сгорания для каждого вида сжигаемых топлив является, .как правило, стабильной величиной, в то время как удельный выход водяных паров, а следовательно, и суммарный удельный объем продуктов сгорания нередко подвержены существенным колебаниям. Соответственно выражение содержания кислорода и других компонентов по объему сухих продуктов сгорания менее подвержено флуктуациям, что способствует достижению поставленной цели изобретения ; в большинстве известных, используемых в промьппленности и.вновь разрабатываемых приборах-газоанализаторах по принципу действия предусмотрено удаление водяных паров из анализируемого газа и выражение результата ана лиза непосредственно относительно объема осушенных газов. Это согласуется с требованиями оптимизации управления процессом горения по составу продуктов сгорания; газоанализаторы, например определители содержания кислорода в газах с датчиками на основе избирательной чувствительности к кислороду окиси циркония, представляют результат измерения относительно естественного объема анализируемых газов. Преимуществом таких газоанализаторов является непрерывность действия, однако условию оптимизации управления процессом горения они соответствуют при строго стабильном составе сжигаемого топлива. Применение таких газоанализаторов для повышения экономичности процесса горения при совместном сжигании топлив двух и более. видов с произвольно изменяющимся соотношением расходов топлива каждого вида и с рециркуляцией дымовых газов в зону горения согласно цели изобретения возможно при условии дополнительного измерения содержания в анализируемом газе водяных паров, что позволяет путем пересчета выразить результаты измерения содержания кислорода и других компонентов относительно объема сухих продуктов сгорания.

Способ в режиме неавтоматизированного управления горением опробован в котельных установках предприятий черной металлургии. Содержание кислорода и оксида углерода в топочных газах, содержание кислорода, оксида углерода и суммарное содержание диоксидов углерода и серы в рециркулирующих дымовых газах, а также содержание кислорода в смеси рециркулирующих дымовых газов с воздухом измеряют стандартными газоанализаторами.

Пример. В топке промышленного котлоагрегата, оборудованного рециркуляцией дымовых газов в зону горения, совместно сжигают природный газ, доменный газ и мазут. Предварительно определяют инвариантные характеристики данной топливной смеси, которые составляют: ) = 2,2S; q

= 0,73; А, = 625 ккал/м ; А

= 300 ккал/м . Топка котлоагрегата оборудована плоскофакельныьи горелочными устройствами, для которых установлен коэффициент избытка воздуха ос равный 0,05. Механический недожог топлива М равен нулю. Эффектив7 1462067

Формула иэ обре тения

Составитель А.Зосимов

Техред M.Äèäûê Корректор О. Кравцова

Редактор С.Лисина

Заказ 659/35

Тираж 488

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 ный коэффициент избытка воздуха в контролируемом сечении гаэохода эа топкой установлен равным 0,12. Измеренная величина тепловыделения в топке (с. вычетом тепла, привнесенного рециркулирующими газами) составляет Я- = 71,4 ° 10 ккал/ч. Измерениями определены, : СО = 0,05 ; 0

3,75; СО = 0,03; .Ю г = 18,4;, 0 18,35. По формуле (1) вычисле, но у = 1,292; по формуле (2) вичисле-! но а = 1012 ккал/м ; по формуле (3)

;. вычислено г 0,137;.по формуле (4) вычцслеио р = 0,2823; по формуле (5) Эад вычислено 0 = 1,58%; по формуле (6) определено Ч < 7 1350 м /ч. Из.:меренный фактический расход первич. ного воздуха (с приведением к нор . мальным условиям) составляет

71500 м /ч. Воздействием на регули, рующий ррган расход первичного воз: духа снижен до 71350 м /ч, после

: чего измеряют фактическое содержание кислорода в топочных газах 0, ко- 25 торое составляет 1,61, и вычисляют разность 0 — 0 = 0,03 . ЗФ Д ! I

С использованием предварительно построенной регулировочной характе. ристики корректирующего регулятора проводят дополнительное воздействие на регулирующий орган с уменьшением расхода первичного воздуха таким образом, что указанная разность достигает нулевого значения, что позволяет: повысить КПД котлоагрегата на

0,15 .

Способ управления процессом горе40 ния путем. регулирования расхода первичного воздуха пропорционально теплов6щелению в топке с заданным коэф" . фициентом пропорциональности и коррекции расхода первичного воздуха

\ до достижения нулевого значения отклонения измеренного содержания кислорода в топочных газах от заданного значения содержания кислорода в топочных газах, о т.л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности управления. процессом горения при сжигании нескольких видов топлива с произвольно изменяющимся соотношением их расходов и с рециркуляцией дымовых газов в зону горения, при предварительном смешении рециркулирующих газов с воздухом дополнительно в топочных газах измеряют.содержание оксида углерода, в рециркулирующих дымовых газах измеряют содержание кислорода, оксида углерода и суммарное содержание диоксидов углерода и серы, в смеси рециркулирующих газов с воздухом измеряют содержание кислорода, упомянутые измерения производят или в предварительно осушенных пробах анализируемых газов, или с дополнительным измерением со; держания водяных паров в пробах газов, по результатам измерений вычисляют отношение удельных теоретических объемов сухих. продуктов сгорания и расходуемого на горение воздуха и фактический коэффициент рециркуляции дымовых газов, по упомянутому вычисленному отношению определяют оптимальное значение коэффициента пропорциональности между тепловыделением в топке и расходом первичного воздуха, по этому отношению и вычисленному фактическому коэффициенту рециркуляции дымовых газов определяют on" тимальное значение содержания кислорода в топочных газах и упомянутые оптимальные значения коэффициента пропорциональности и содержания кислорода используют в качестве заданных при регулировании и коррекции расхода первичного воздуха.