21. Регулирование сжигания твердого топлива. Регулирование дожигания в факеле. Регулирование горения при использовании различных топлив. Расчет требуемого количества топлива.

Наиболее употребительным твердым топливом является уголь, хотя по мере роста цен на обычные топлива начинают применять отходы производства, например древесную кору, жом сахарного тростника, отбросы. Массу твердого топлива нужно измерить, размолоть его и переправить в топку. В паровых котлах, работающих на пылевидном угле, уголь направляют в распылитель через гравиметрическую систему подачи, где измеряют его массовый расход. Затем уголь размалывают в мельнице, и полученный гонкий помол с помощью потока подогретого воздуха, требуемого при сжигании топлива, направляют в топку. Более крупные частицы отводят с помощью циклонного сепаратора или сетки и возвращают для повторного размола.

Так как расход угля контролируют на входе в мельницу, а не на выходе из нее, возможно некоторое запаздывание сигнала о скорости горения, необходимого для изменения расхода угля. Если уголь измельчают в молотковой мельнице, этим запаздыванием можно пренебречь, так как емкость мельницы невелика. Но емкость шаровых и вальцовых мельниц различного типа такова, что уголь может находиться в них от одной до нескольких минут, и в этом случае сигнал истинного расхода пылевидного угля запаздывает по отношению к сигналу расхода на входе в мельницу на указанное время.

Регулирование горения при использовании различных топлив.

Промышленность вынуждена использовать в качестве топлива отходы производства как для того, чтобы реализовать заключенную в них теплотворную способность, так и для того, чтобы избежать загрязнения окружающей среды. Во многих случаеях, эти продукты являются плохим топливом с низкой теплотворной способностью, и поэтому они мало применяются.

Смешивать отработавшие газы с природным газом, не рекомендуется, так как в результате получается топливо с непостоянными теплотворной способностью и количеством воздуха, требуемым для сжигания. Отработавшее топливо нужно сжигать отдельно как для того, чтобы обеспечить более равномерную работу и регулирование котельного агрегата, так и для того, чтобы уменьшить потребление добавочного топлива. Прежде чем использовать добавочное топливо, необходимо с максимальной эффективностью сжечь отработавшее топливо, хотя когда его теплотворная способность столь низка, что пламя может погаснуть, приходится добавлять некоторое количество высококачественного топлива. Важно также обеспечить постоянное реагирование системы регулирования нагревателя, когда топливо сжигается независимо от нее или сжигается в определенном соотношении. Таким образом, необходимо усилить ограничения на применимость отработавшего топлива.

21. Регулирование расхода воздуха на сжигание.

Чтобы происходило полное сгорание, необходимо обеспечить постоянный контакт избыточного количества воздуха с топливом. В прошлом воздух подавали в значительном избытке, чтобы обеспечить полное сгорание всего топлива и таким образом избежать образования дыма и опасности взрыва. Однако избыток воздуха ослабляет процесс горения, уменьшая температуру пламени и увеличивая потери тепла с отходящими газами. Тепло, потерянное с отходящими газами, легко вычислить в зависимости от температуры в дымовой трубе и процентного содержания кислорода в дымовом газе, и этот расчет показывает, что необходимо максимально уменьшать количество избыточного воздуха.

Соотношение между содержанием кислорода в дымовом газе и избытком воздуха приобретает следующий вид:

у = х/(а + 4,76* х).

Число 4,76 представляет собой величину, обратную относительной концентрации кислорода в воздухе.

Требуемое количество воздуха на 1 кДж при сжигании топлив и соотношение между содержанием кислорода в дымовом газе и избытком воздуха хорошо согласуются друг с другом. Это позволяет связать расход воздуха непосредственно с требуемым количеством тепла и контролировать избыток воздуха, измеряя содержание кислорода в дымовом газе, почти не обращая внимания на вид сжигаемого топлива. Для различных смесей легких углеводородных газообразных топлив эти параметры почти не изменяются, и присутствие небольших количеств водорода и окиси углерода также оказывает малое влияние.

Регулирование систем загрязнения и очистки от твердых частиц

Проблема частиц возникает только при сжигании твердых топлив. Частицы могут быть твердыми, острыми и пористыми, способными поглощать кислоты и влагу. Если температура дымового газа падает ниже 150° С, кислоты, содержащиеся в дымовом газе, сконденсируются и вызовут сильную коррозию. Но при удалении частиц с помощью мешочного фильтра для предохранения большинства тканевых материалов требуется, чтобы температуры были ниже 230 °С.

Электрофильтры можно устанавливать либо до, либо после воздухоподогревателя, в зависимости от удельного сопротивления частиц. Электрофильтры оснащают контрольно-измерит. приборами, поддерживающими напряженность поля и препятствующими образованию коронного разряда.

Мокрые скрубберы обычно используют в сочетании с мокрой системой удаления серы. Частицы отбираются более эффективно, когда, поток воды движется в одном направлении с дымовым газом.

Устройства типа трубы Венгури или циклона чувствительны к изменению скорости, что осложняет их использование для очистки дымового газа. Чтобы приспособить их к переменному расходу газа, который можно ожидать при работе энергоустановки, некоторые трубы Венгури оборудуют регулируемым узким сечением. Площадь узкого сечения автоматически регулируется так, чтобы сохранить постоянным перепад давления на этом сужении и, постоянную скорость.

Системы обеспечения безопасности управления.

Если в горячей топочной камере накопится взрывоопасная смесь топлива с воздухом, возможны тяжелые повреждения, поэтому оправдано введение тщательно разработанной системы блокировок. Прежде чем подавать топливо, приходится довольно долго продувать топку воздухом, чтобы исключить возможность сохранения взрывоопасной концентрации топлива. Затем нужно зажечь пусковой факел и проверить зажигание с помощью сигнализатора пламени, и только после этого можно открыть кран подачи основного топлива.

Таким образом, топка должна быть защищена от поступления избыточного количества топлива в случае повреждения системы регулирования или оборудования.

Регулирование давления и расхода в топке.

Обычно нефть и газ сжигают при небольшом положительном давлении 2,5 - 5 кПа, создаваемым дутьевым вентилятором. Если поступающий воздух предварительно нагревается дымовым газом. или если имеется оборудование для уменьшения загрязнения, например осадитель, фильтр или очиститель дымового газа, то необходим также и вытяжной вентилятор. Уголь и древесное топливо сжигают при небольшом отрицательном давлении, меньшем 0,25 кПа, при котором требуется вытяжной вентилятор в дымовой трубе. Ясли воздух, требуемый при сжигании, предварительно подогревается, го обычно необходим дутьевой вентилятор. Поэтому в большинстве современных топок значительного размера имеются оба типа вентиляторов с заслонками.

Между расходом воздуха и давлением в топочной камере существует взаимодействие, аналогичное взаимодействию между расходом горючего газа и давлением. Но две заслонки в воздушной системе обычно имеют одинаковые размеры, и перепад давления на заслонках одинаков. В этом случае существующее взаимодействие нельзя устранить изменением характеристик контура регулирования.

В такой системе для регулирования расхода воздуха приводятся в действие обе заслонки. Если характеристики заслонок подобраны правильно и они согласованы, его одновременное и одинаковое движение заслонок не окажет влияния на результирующее давление в топочной камере. Однако регулятор давления в топочной камере может воздействовать на нижнюю (по потоку) заслонку, чтобы ввести поправку на любое отклонение, которое может возникнуть из- за рассогласования.