Способ регулирования процесса горения и устройство для его реализации

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 23 N 1/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4908153/06 (22) 06.02.91 (46) 07.05.93. Бюл, 3Ф 17 (71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А.А.Михлевский, В,M.Äèäåíêî, E.Т.Тертышная, В.А.Дюков и С.В.Яцкевич (56) Иванов В.А. Регулирование энергоблоков, M.: Машиностроение. 1982, с.172-173.

Плетнев Г.П. Автоматическое регулирование объектами тепловых электростанций.

М,: Энергоиздат, 1981, с.238. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 0 1813990 А1 (57) Использование: управление теплоэнергетическими установками, в частности регулирования и управления работой горелочных аппаратов котельных агрегатов. Сущность изобретения: на каждой из горелок выделяют определенные наперед заданные потоки топлива и воздуха и формируют из них байпасные потоки топлива и воздуха. Создают между ними тепловой контакт. Измеряют в качестве характерных параметров перепады температур на входе и выходе каждого из байпасных потоков, вычисляют соотношение измеренных разностей температур и используют его в качестве характерной функции. В устройстве регулирования процессом горения в качестве датчиков использованы датчики температуры 10, Устройства снабжена двумя байпасными трубопроводами 6 и 8 с двумя дазирующими вставками 5 и двумя проточными камерами, имеющими между собой Общу1О перегородку 20. Перегородка 20 выполнена из теплаправаднага материала, УстрОЙствО содержит измерители перепадов температур 5 на входе и выходе каждой из проточных камер, выходы от которых подключены к вычислител1о 13 отношения измеренных перепадов температур, выход из которого подключен ко входу регулятора 15, 2 с.п.флы,3 ил, Способ и устройства относится к области управления теплазнергетическими установками, О частности к регулированию процесса горения и управлени1О работой гаралачных аг1паратав котельных агрегатов, 5

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и повышение тОчнОсти регулирования аптимальнага са отношения жидкого или газообразного топлива и воздуха, подаваемых на каждую 10 горелку.

Указанная цель достигается тем, что на каждой из горелок выделгнат определенные Пап 8рад заданные патаки топлива и воздуха и формируют из них байпасные 15 патаки топлива и воздуха, создают между ними тепловой контакт, иэмеря1ат в качестве характерных параметров перепады температур на входе и выходе каждого из

Ьаипасных floTOJ

Целью предлагаемого устройства является реализацил criocoGa управления подачей воздуха на кажду1а горелку.

Указанная U8rib достигается тем, что в 30 извес гном jctpoAOTBQ общая перегородка между проточными камерами выполнена из теплаправаднага материала, в качество датiJJJ

На фиг. 1 изображена принципиальная

cxeJ:1а редлиэации предлагаемого способа;

: ч фиг. 2 -схема предлагаемого устройства; 45 на фиг. 3 — теплагай блок предлагаемого устройства, На фиг. 1 показано: горелка 1, клапан подачи топлива 2, клапан подачи воздуха 3, тапливнаядрассельнаядиафрагма 4 и воздушная дроссельная диафрагма 7, воздушный байпасный трубопровод 8, топливный байпасный трубопровод 6, датчики температуры 10, тепловой блок 11, два измерителя перепадов температур 12, вычислитель соотношения перепадов температур 13, задатчик 1 l4, исполнительный механизм 15.

На фиг. 2 показаны: горелка 1, регулирующий топливный клапан 2, топливный дроссель 4, топливный байпас 6, дозирующая вставка 5, регулирующий воздушный клапан 3, воздушный дроссель 7, воздушный байпас 8. Тепловой поток 11, измерители температуры 10, потери перепадов температур топлива (Л tT) и воздуха (Л ta — 12, вычислитель соотношения перепадов температур Л tt/Л te — 13, эадатчик оптимального соотношения температур Л tt/

/Л tJJ — 14, исполнительный механизм подачи воздуха 15.

На фиг. 3 показано: два подводящих патрубка 17, два отводящих патрубка 18, две проточные камеры 16 и четыре измерителя температуры 10, а также теплопроводная перегородка 20 между проточными камерами 16.

Предлагаемый способ в предлагаемом устройстве реализуется следующим образом: топливо через клапан 2 подается на топливную дроссельную диафрагму 4, на которой строго определенная часть топлива формируется в байпасный топливный поток через топливный байпас 6 и затем поступает в горелку 1, Аналогично горячий воздух с температурой ТБ через регулирующий воздушный клапан 3 подается на воздушную дроссельную диафрагму 7, на которой часть воздуха формируется в байпасный воздушный поток через воздушный байпас 8 и затем поступает в горелку 1.

Тепловой контакт между топливом и воздухам реализуется в тепловом блоке 11, образованным байпасным потоком топлива

1813990

6 и воздуха 8. В процессе теплового контакта байпасных потоков топлива 6 и воздуха 8 в тепловом блоке 11 происходит изменение температур как топлива, так и воздуха, значение температур топлива и воздуха на входе и выходе из теплового блока 11 измеряются измерителями температур 10. Сигналы от измерителей температур 10 топлива и воздуха подаются на измерители перепадов температур 12, в которых вычисляются перепады температур топлива Ьст и воздуха At . Сигналы от вычислителей перепадов температур поступают на вычислитель 13, в котором вычисляется соотношение перепадов температур At>/Ль и сравнивается с наперед заданной уставкой от задатчика 14. По результатам сравнения в вычислителе 13 формируется управляющий сигнал, который подается на исполнительный механизм 15, управляющий открытием воздушного клапана 3. Реализация заданного способа обеспечивает заданное соотношение массовых расходов топлива и воздуха, подаваемых на каждую из горелок, т.к, количество (поток) топлива, передаваемого в тепловом блоке 11 определяется уравнением, теплового баланса:

0 Kt Рт(Ср)т Ьтт К2 0в(Ср)в Ьts, где Q — поток тепла через теплообменную поверхность теплообменника 10 (кДж/час);

DT — массовый расход топлива, подаваемого на данную горелку (кг/час);

Кт — доля расхода топлива, проходящего через топливный байпас;

Ь |т — перепад температур топлива на входе и выходе из теплового блока 11 — (С);

D> — массовый расход воздуха, подаваемого на данную горелку (кг/час);

lb — доля расхода воздуха, проходящего через воздушный байпас 9;

Ь t> — перепад температур воздуха на входе и выходе из теплового блока 11-(РС); (Ср)т — удельная теплоемкость топлива (кДж/кг град); (Cp)s — удельная теплоемкость воздуха (кДж/кг град), Иэ уравнения теплового баланса следует, что

От, С } К ЬЛ Лтв

Ов (Ср }т К1 Ьтт Лтт где

1 Ср}в К2 (Ср)т К1

10

20 ной топливный трубопровод и поступает на горелку 1. Одновременно воздух с темпера25 турой t> и давлением Рв через воздушный теплообмен, в результате которого температура воздуха снижается до значения

45 t в, а температура топлива повышается

Значение коэффициента в постоянно в достаточно широком диапазоне температур и давлений топлива и воздуха, принимаемых в практике эксплуатации котлов и стабильного вида топлива, определяется теплофизическими характеристиками топлива и воздуха, а также выбором сопротивления дросселей.

Предлагаемое устройство действует следующим образом.

Поток топлива с температурой tT и давлением Рт через топливный клапан поступает в топливный дроссель 4, на котором создается перепад давлений Л Рт=Рт-Р т, P — давление топлива после топливного дросселя. За счет перепада давлений топливо по топливному байпасу 6 через доэирующую вставку 5, подводящий патрубок 17, проточную камеру 16 и отводящий и атрубок

18 постоянно циркулирует с одной стороны теплопроводной перегородки 20, а затем за топливным дросселем 4 сливается в основклапан 3 поступает на воздушный дроссель

7. На воздушном дросселе 7 создается перепад давлений Л Рв = Ps Р в где Р в давление воздуха после воздушного дросселя

7. За счет этого перепада давлений воздух по воздушному байпасу 8 через вторую доэирующую вставку 5, второй подводящий патрубок 17, вторую проточную камеру 16 и второй отводящий патрубок 18 постоянно циркулирует с другой стороны теплопроводной перегородки 20, а затем эа воздушным дросселем 7 направляется в основной воздухопровод и поступает в горелку 1.

Таким образом, по разные стороны теплопроводной перегородки 20 постоянно циркулируют байпасные потоки топлива и воздуха. При этом между ними происходит до энзчсния t 8. Значения температуры байпасных потоков топлива и воздуха измеряются датчиками 10, сигналы от которых подаются на вычислители перепадов температур 12, в которых вычисляются соответственно перепады температур в проточных камерах 16 топлива — At = tт — t т и воздуха Лt - t> — t в .Сигналы от обоих вычислителей перепадов температур 12 поступают на входы вычислителя соотношения перепадов температур 13, на третий вход которого поступает сигнал от эадатчика 14. В вычислителе 13 вычисляется соотношение перепздоа температур

1813990 топлива и воздуха Ь t /Л t и вычисленная величина сравнивается с наперед заданной уставксй от задатчика.

По результатам сравнения на выходе вычислителя 13 формируется управляющий сигнал, который поступает в исполнительный механизм 15, воздействующий íà регулирующий воздушный клапан 3.

Таким образом поддерживается соотношение массовых расходов топлива и воздуха. подаваемых на каждую из горелок, Экономический эффект от реализации предлагаемых способа и устройства обусловлен экономией топлива за счет обеспечения оптимального режима горения топлива в факеле каждой из горелок, а также снижением количества вредных выбросов из котлоагрегата.

Формула изобретения

1. Способ регулирования процесса горения в топках котлов путем измерения характерных параметров потоков топлива и воздуха, подаваемых в топку котла, вычисления характерной функции, определяющей соотношение расходов топлива и воздуха, сравнения вычисленной величины с наперед заданной уставкой и управления по результатам сравнения подачей воздуха в топку котла, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, на каждой иэ горелок выделяют определенные наперед заданные потоки топлива и воздуха и формируют иэ них байпасные потоки топлива и воздуха, создают между ними тепловой кон5такт,,измеряют в качестве характерных параметров перепады температур на входе и выходе каждого из байпасных потоков, вычисляют соотношение измеренных разностей температур и используют его в

10 качестве характерной функции.

2, Устройство. для регулирования процесса горения в топках котлов, содержащее датчики параметров, характеризующих про15 цесс горения, и регулятор с задатчиком, подключенный к исполнительному механизму регулирующего клапана подачи воздуха, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что датчик параметров выполнен в виде датчиков тем20 пературы, а устройство снабжено двумя байпасными трубопроводами с двумя доэирующими вставками и двумя проточными камерами, имеющими между собой общую перегородку, выполненную из теплопро25 водного материала, и измерителями перепадов температур на входе и выходе каждой из проточных камер, выходы от которых подключены к вычислителю отношения измеренных перепадов температур, 30 подключенному к входу регулятора.

Составитель А. Михайлевский

Редактор А. Рожкова Техред М. Моргентал Корректор С. Юско

Заказ 1822 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101