Автоматическое регулирование и контроль барабанных паровых котлов

Автоматическое регулирование паровых котлов

13.2.1.1 Барабанный паровой котел как объект управления

Принципиальная схема технологического процесса, протекающего в барабанном паровом котле, показана на Рисунке 13.7. Топливо поступает через горелочные устрой­ства в топку 1, где сжигается обычно факельным способом. Для поддержания процесса горения в топку по­дается воздух в количестве Q_в. Он нагнетается с по­мощью вентилятора ДВ и предварительно нагревается в воздухоподогревателе 9.

Рисунок 13.7 - Принципиальная технологическая схема барабанного котла. ГПЗ - главная паровая задвижка; РПК - регулирующий питательный клапан.

Образовавшиеся в процессе горения дымовые газы Q_г отсасываются из топки дымососом ДС. Попутно они проходят через поверхности нагрева пароперегревателей 5, 6, водяного экономайзера 8, воздухоподогревателя 9 и удаляются через дымовую трубу в атмосферу. Процесс парообразования протекает в подъемных трубах циркуляционного контура 2, экранирующих камерную топку и снабжаемых водой из опускных труб 3. Насыщенный пар D_б из барабана 4 поступает в пароперегреватель, где нагревается до установленной температуры за счет радиации факела и конвективного обогрева топочными газами. При этом температура перегрева пара регулируется в пароохладителе 7 с помощью впрыска воды D_впр.

Основными регулируемыми величинами котла являются расход перегретого пара D_п.п..и, его давление P_п.п. и температура T_п.п.. Расход пара является переменной величиной, а его давление и температура поддерживаются в пределах допустимых отклонений, что обусловливается требованиями заданного режима работы турбины или иного потребителя тепловой энергии.

Кроме того, следует поддерживать в пределах допустимых отклонений значения следующих величии:

- уровня воды в барабане H_б - регулируется изменением подачи питательной воды D_п.в.;

- разрежения в верхней части топки S_т - регулируется изменением производительности дымососов, отсасывающих дымовые газы из топки;

- оптимального избытка воздуха за пароперегревателем α(О₂) – регулируется изменением производительности дутьевых вентиляторов, нагнетающих воздух в топку;

- солесодержания котловой воды (в пересчете на NaCl)-регулируется изменением расхода воды D_пр. выпускаемой из барабана в расширитель непрерывной продувки.

Перечисленные величины изменяются в результате регулирующих воздействий и под действием внешних и внутренних возмущений, носящих детерминированный или случайный характер. Котел в целом, например, по каналу топливо - расход или давление пара, является системой направленного действия. Однако выходные регулируемые величины некоторых участков являются одновременно входными по отношению к другим. Например, расход перегретого пара D_п.п, являясь выходной величиной по отношению к расходу топлива В_т, служит входным воздействием по отношению к давлению и температуре перегретого пара; давление пара в барабане Р_б, являясь выходной величиной по отношению к расходу топлива, является также одним из входных воздействий участка регулирования уровня воды в барабане Н_б.

Следовательно, котел как объект управления представляет собой сложную динамическую систему с несколькими взаимосвязанными входными и выходными величинами. Однако явно выраженная направленность отдельных участков по основным каналам регулирующих воздействий, таким как расход воды на впрыск D_впр – перегрев Т_п.п., расход топлива В_Т - давление Р_п.п. и др., позволяет осуществлять стабилизацию регулируемых величин с помощью независимых одноконтурных систем, связанных лишь через объект управления. При этом регулирующее воздействие того или иного участка служит основным способом стабилизации его выходной величины, а другие воздействия (пунктирные линии) являются по отношению к этому участку внутренними или внешними возмущениями.

Рисунок 13.8 – Схема взаимосвязей между выходными и входными величинами в барабанном котле

Система управления барабанным котлом включает автономные АСР процессов горения и парообразования, температур перегрева пара, питания и водного режима.

13.2.1.2 Регулирование процессов горения и парообразования

Процессы горения и парообразования тесно связаны. Количество сжигаемого топлива, а точнее, тепловыделение в топке в установившемся режиме должно соответствовать количеству вырабатываемого пара D_б. Косвенным показателем тепловыделения Q^’_Тслужит тепловая нагрузка D_q. Она характеризует количество теплоты, воспринятое поверхностями нагрева в единицу времени и затраченное на нагрев котловой воды в экранных трубах и на парообразование. Количество пара, вырабатываемого котлом, в спою очередь должно соответствовать расходу пара на турбину D_п.п.. Косвенным показателем этого соответствия служит давление пара перед турбиной. Оно должно поддерживаться вблизи заданного значения с высокой точностью по условиям экономичности и безопасности работы теплоэнергетической установки в целом.

Процесс сжигания топлива должен осуществляться с максимальной экономичностью, а потерн теплоты при ее передаче поверхностям нагрева должны быть минимальными.

В современных энергетических котлах осуществляется факельный способ сжигания топлива. Косвенным по­казателем устойчивости факела в топочной камере явля­ется постоянство разрежения в ее верхней части S_Т. Регулирование процессов горения и парообразования о це­лом сводится к поддержанию вблизи заданных значений следующих величин;

- давления перегретого пара Р_п.п. и тепловой нагрузки D_q;

- избытка воздуха в топке (содержания О₂, %) за пароперегревателем, влияющего на экономичность про­цесса горения;

- разрежения в верхней части топки S_Т.

Дата добавления: 2015-03-29