4.6. Системы тяги и дутья котла

При работе котла требуется непрерывный подвод воздуха к горелкам и удаление продуктов сгорания. Это обеспечивается за счет:

• естественной тяги;

• уравновешенной тяги;

• работы котла под наддувом.

Естественная тяга (самотяга) ( ; Па, мм.в.ст.) создается за счет разности статических давлений атмосферного воздуха и столба дымовых газов в вертикальной или наклонной дымовой трубе:

где - высота дымовой трубы, м;

- плотности атмосферного воздуха и дымовых газов, соответственно, кг/м³.

Самотяга всегда направлена вверх. В дымовой трубе при разности температур воздуха и дымовых газов в 120⁰С самотяга составляет 0,4 мм.в.ст. на 1 м. высоты дымовой трубы. При высоте трубы, например, в 100 м = 40 мм.в.ст. Для современных котлов при больших объемах, выбрасываемых газов, такая тяга недостаточна.

Современные котлы работают с уравновешенной тягой, когда подача воздуха в котел осуществляется дутьевым вентилятором, а удаление газов - дымососом. В этом случае весь газовый тракт котла находится под разряжением (рис.4.8)

Рис.4.8. Моделирование работы систем дутья и тяги.

1 – входное устройство для воздуха из атмосферы; 2 – дутьевой вентилятор (воздуходувка); 3 – воздухоподогреватель; 4 – котел; 5 - золоуловитель; 6 – газоуловитель; 7 – дымосос; 8 – дымовая труба; 9 – график изменения давлений в системах дутья и тяги при работе котла под наддувом; 10 - график изменения давлений в системах дутья и тяги при работе котла с уравновешенной тягой.

При работе котла под наддувом в системе тяги не работает дымосос. Он может устанавливаться только для резерва. В этом случае практически все оборудование систем дутья и тяги котельной установки находится под давлением и поэтому должно быть герметичным, чтобы не было выбросов пылевидной золы и уходящих газов в окружающую среду.

4.7. Автоматическое регулирование рабочих параметров котла

Автоматическое регулирование котлоагрегата предназначено для:

• поддержания в оптимальном режиме эксплуатационных, рабочих параметров;

• обеспечения режимов пуска и останова котла;

• предотвращения аварийных ситуаций на котельной установке;

Рабочее автоматическое регулирование предназначено для поддержания эксплуатационных характеристик котла и энергоблока в целом. Оно состоит из следующих регуляторов:

• температуры перегретого пара;

• питания котла питательной водой и уровня в барабане;

• питания котла топливом;

• дутья и тяги.

Регулирование температуры перегретого пара на выходе из котла выполняется различными способами:

• впрыском котловой воды в коллекторы пароперегревателя; этот способ чаще всего применяется для регулирования температуры перегретого пара;

• б айпасированием части пара меньшей температуры; применяется для регулирования температуры пара промежуточного перегрева;

• паропаровым теплообменником;

• газовым регулированием; например, рециркуляцией уходящих газов.

При регулировании впрыском необходимо чтобы температура перегретого пара была выше заданной. Тогда регулирующий орган (впрыск) снижает температуру пара до требуемой величины. Впрыск может осуществляться в выходном коллекторе (3, рис.4.9), в рассечку (2) и до пароперегревателей (1).

К аждый из этих способов регулирования имеет свое запаздывание при регулировании параметров. Самое большое запаздывание при регулировании впрыском до пароперегревателей (1). Оно составляет до 150 с. Наименьшую инерционность имеет схема с впрыском после пароперегревателей – до 10 ÷ 15 с. Однако в этом случае температура пара в последнем пароперегревателе должна быть выше заданной и может при этом колебаться, что нежелательно для металла труб, из которых выполнен пароперегреватель. Поэтому наиболее рационально применять регулирование температуры пара впрыском в рассечку. Запаздывание при таком способе регулирования составляет 50 ÷ 70 с.

На рис.4.10 схематично показана система регулирования температуры перегретого пара впрыском воды в рассечку. Температура перегретого пара

и змеряется термопарами 3 до и после выходного пароперегревателя 4. Сигналы по температуре направляются на регулятор 7. Однако один из них (перед пароперегревателем) проходит через дифференциатор 5, который преобразует сигнал в скорость изменения температуры dT/dτ. Регулятор 7 посылает сигнал на исполнительный механизм (электродвигатель) 8, который открывает или закрывает регулирующий орган (задвижку) 9. Задвижка изменяет расход воды, подаваемой на впрыск 2. Значение регулируемой температуры перегретого пара задается ручным задатчиком 6.

Описанное (рис.4.10) автоматическое регулирование температуры пара применяется на барабанных котлах. При регулировании температуры перегретого пара на прямоточных котлах используются более сложные регуляторы. Как правило для прямоточных котлов применяются два и более регулятора с 2 ÷ 3 сигналами на входе.

Регулирование тепловой нагрузки особенно прямоточных котлов требует совместного и согласованного регулирования расходов топлива и питательной воды. Наиболее распространенный способ такого регулирования по соотношению «вода – теплота», показанный на рис.4.11. Датчики измеряют расходы питательной воды D_п.в и пара D_п , а также давление пара р_п. Регулирующим органом при этом регулировании являются питатели топлива.

Регулирование подачи воздуха осуществляется по соотношениям:

• топливо – воздух;

• теплота – воздух;

• нагрузка - воздух

Рис.4.12. Схемы регуляторов дутья (а) и тяги (б).

1 – 9 – обозначения такие же как и на рис.4.10; 10 – корректирующий регулятор воздуха по содержанию кислорода в уходящих газах; 11 – корректирующий регулятор по давлению перегретого пара.

На рис.4.12,а представлена схема автоматического регулирования дутья. Регулятор воздуха 7 получает три сигнала на входе: входные импульсы по содержанию кислорода в уходящих газах (О₂) и давлению свежего пара в магистрали (р_м) приходят на регулятор через соответствующие корректирующие регуляторы 10 и 11; третий импульс поступает на регулятор 7 по перепаду давлений на воздухоподогревателе (h_в.п.). Регулирующим органом 9 регулирования дутья являются поворотные направляющие лопатки вентилятора.

Регулирование тяги (рис.4.12,б) осуществляется еще проще. Здесь на входе имеется только один сигнал. Входным импульсом является разряжение в конвективном газоходе котла (S_г). Регулирующим органом здесь являются поворотные лопатки направляющие или рабочие) на дымососе.