3.1.3. Тверді палива

Найбільш споживаним твердим паливом є вугілля, хоча у міру зростання цін на звичайні палива починають застосовувати відходи виробництва, наприклад деревну кору, жмаки цукрової тростини, відходи. Масу твердого палива потрібно виміряти, розмолоти його і відтранспортувати в паливню (зазвичай ці операції проводять саме в такому порядку). У парових котлах, що працюють на пилоподібному вугіллі, вугілля направляють в розпилювач через гравіметричну систему подачі, де вимірюють його масову витрату. Потім вугілля розмелюють в млині, і отриманий тонке мливо за допомогою потоку підігрітого повітря, потрібного при спалюванні палива, направляють в топку. Крупніші частинки відводять за допомогою циклонного сепаратора або сітки і повертають для повторного молоття.

Оскільки витрату вугілля контролюють на вході в млин, а не на виході з неї, можливе деяке запізнювання сигналу про швидкість горіння, необхідного для зміни витрати вугілля. Якщо вугілля подрібнюють в молотковому млині, цим запізнюванням можна нехтувати, оскільки ємність млина невелика. Але ємність кульових і вальцових млинів різного типу така, що вугілля може знаходитися в них від однієї до декількох хвилин, і в цьому випадку сигнал дійсної витрати пилоподібного вугілля запізнюється по відношенню до сигналу витрати на вході в млин на вказаний час.

Якщо запізнювання млина відносно невелика, наприклад складає 1 хв. або менше, то її можна в значній мірі компенсувати, вводячи еквівалентну затримку в контур регулювання витрати, як показано на рис. 2.6. Це дозволяє мати в регуляторі витрати палива вужчу зону пропорційності, ніж необхідно в протилежному випадку, щоб в значній мірі подолати запізнювання млина.

Відстежуючи сигнал збільшення необхідної кількості палива, млин швидко наповнюється завдяки повільній реакції блоку запізнювання, поки не встановиться новий стаціонарний стан. У протилежному випадку сигнал про зменшення необхідної кількості палива призводить до більшого динамічного зниження швидкості подачі, ніж це необхідно в даний момент, що знову забезпечує швидшу реакцію з боку котельного агрегату.

Коли запізнювання млина більше 1 хв., необхідно регулювати витрату первинного повітря, що транспортує пилоподібне вугілля до котла, щоб забезпечити реакцію на сигнал про необхідну кількість палива. Але, на жаль, кількість вугілля, що переноситься одиницею маси повітря непостійна, тому зниження витрати палива тільки відповідно до витрати первинного повітря недостатньо точне.

На рис. 2.7 показана схема перетворення сигналу витрати первинного повітря залежно від виділення тепла, обчисленого за виміряною витратою водяної пари. За сигналом витрати пари і сигналом швидкості зміни тиску в паровому котлі обчислюється кількість тепла, передана водяній парі паливом. Потім інтегральний регулятор вводить коректуючий коефіцієнт на повну витрату первинного повітря до тих пір, поки не буде досягнута відповідність між обчисленим виходом тепла і розрахунковим тепловиділенням. Інтегратор повинен вводити поправку поволі, оскільки він утворює коло від'ємного зворотного зв'язку через паровий котел. Збільшення витрати водяної пари під дією інтегратора приведе до зменшення витрати палива, що спричинить потім зниження витрати пари і виникне періодичний процес. Але якщо інтегратор реагує повільніше, ніж паровий котел, і якщо тиск регулюється завданням витрати палива, то можна забезпечити стійкість. Постійна часу інтегратора Т може настроюватися

незалежно. Відмітимо, що ця система враховує також зміни теплоти згоряння палива.

Рис. 2.6. ФСА млина з введенням ланки запізнювання

FC - регулятор витрати, - блок мнолсення, - блок запізнювання,

WE - давач ваги, SE - давач швидкості, 1 - Циклонний сепаратор.

Вугілля у вигляді крупних шматків і деревні відходи зазвичай подають на колосникові грати, що коливаються, де горіння підтримується повітрям, що направляється як знизу, так і зверху. Швидкість горіння регулюється швидкістю подачі. Оскільки крупні частинки згорають протягом тривалішого часу, тепловиділення змінюється залежно від витрати не так швидко, як у разі пилоподібного палива.

Теплота згоряння твердих палив, що надходять навіть із одного джерела, сильно змінюється через різний вміст вологи. Вугілля зберігається поза приміщенням, і при подачі в котлоагрегат може бути покрите снігом або льодом. Вміст вологи в деревних відходах змінюється від декількох відсотків до значень, що перевищують 100% (якщо відносити до маси сухого дерева), залежно від пори року і стану навколишнього середовища. Перед використанням як паливо деревину необхідно добре просушити.

Рис. 2. 7. Принципова схема корекції сигналу витрати повітря за сигналом витрати водяної пари в котлоагрегаті. FC - регулятор витрати.