3. Регулювання витрати твердого 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. Це дозволяє мати в регуляторі витрати палива вужчу зону пропорційності, ніж необхідно в протилежному випадку, щоб в значній мірі подолати запізнювання млина.

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.

Рис. 2.6. ФСА млина з введенням ланки запізнювання

FC - регулятор витрати, - блок множення, - 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, тому перед використанням паливо необхідно добре просушити.

4. Системи регулювання витрати з одночасним використання кількох видів палива.

Усюди, де це можливо, промисловість повинна використовувати як паливо відходи виробництва як для того, щоб використати їх теплотворну здатність, так і для того, щоб уникнути забруднення навколишнього середовища. У багатьох, якщо не в більшості випадків, ці продукти є поганим паливом з низькою теплотворною здатністю, і тому вони мало застосовуються. На нафтоочисних заводах водень і етан, що є побічними продуктами процесів реформінга і крекінга, зазвичай скидають в загальний збірник горючого газу. Гарячий оксид вуглецю, отриманий при каталітичній регенерації, зазвичай подають в окремий котлоагрегат, призначений саме для цього; може бути потрібно її спалювання з добавкою газу, оскільки це паливо має низьку теплотворну здатність, особливо якщо воно значною мірою перетворилося на вуглекислий газ. На сталеплавильних заводах зазвичай виділяється колошниковий газ¹, який також має низьку теплотворну здатність, і його необхідно спалювати з додаванням іншого газу.

Змішувати ці відпрацьовані гази з природним газом, як це роблять на нафтоочисних заводах, не рекомендується, оскільки в результаті виходить паливо з непостійними теплотворною здатністю і кількістю повітря, потрібною для спалювання. Відпрацьоване паливо потрібно спалювати окремо як для того, щоб забезпечити більш рівномірну роботу і регулювання котельного агрегату, так і для того, щоб зменшити споживання додаткового палива. Перш ніж використовувати додаткове паливо, необхідно з максимальною ефективністю спалити відпрацьоване паливо, хоча у тому випадку, коли його теплотворна здатність настільки низька, що полум'я може згаснути, доводиться додавати деяку кількість високоякісного палива. Важливо також забезпечити постійне реагування системи регулювання нагрівача, коли паливо спалюється незалежно від неї або спалюється в певному співвідношенні. Таким чином, необхідно підсилити обмеження на застосовність відпрацьованого палива. Показана на рис. 2.8 система враховує всі ці чинники.

Сигнал, відповідний необхідній кількості тепла, проходить через задавач відношення, де оператор задає значення К, тобто максимальну відносну кількість відпрацьованого палива, що направляється в паливню. Якщо прийняти К = 100% і немає інших обмежень на витрату відпрацьованого палива, то вона відповідатиме необхідній кількості тепла. Тому два сигнали, що приходять на пристрій добування різниці, будуть однаковими. В цьому випадку додаткове паливо не потрібне. Якщо прийняти К = 80%, то витрата відпрацьованого палива буде на 20% менша величини, необхідної для забезпечення повної потреби в теплі, і пристрій добування різниці передасть різницю цих значень на регулятор витрати додаткового палива. Шкала пристрою добування різниці повинна бути проградуйована з коефіцієнтом підсилення, рівним відношенню повної витрати відпрацьованого палива до витрати додаткового палива через витратомір. Крім того, інтервал значень теплового потоку, відповідний повній необхідній кількості тепла, повинен бути, ідентичний діапазону витратоміра відпрацьованого палива.

На рисунку 2.8. зображена система настроювання на максимальну відносну частку відпрацьованого палива, що встановлює ліміт на його споживання і забезпечує постійне реагування на необхідну кількість тепла незалежно від частки спалюваного відпрацьованого палива.

Якщо діапазон значень витрат відпрацьованого палива відповідає тільки деякій частині повної необхідної кількості тепла, необхідне додаткове градуювання. Тоді К є похідною відносної кількості спалюваного відпрацьованого палива і відношення діапазону значень повного теплового потоку до діапазону значень теплового потоку, що забезпечується відпрацьованим паливом. Крім того, від'ємний вхідний сигнал, що поступає на віднімальний пристрій, потрібно множити на відношення діапазону значень теплового потоку, забезпечуваного відпрацьованим паливом, до діапазону значень теплового потоку, що створюється додатковим паливом; додатний вхідний сигнал потрібно множити на відношення діапазону значень повного теплового потоку до діапазону значень теплового потоку, що створюється додатковим паливом. Якщо додаткове паливо може забезпечити повне теплове навантаження то останній коефіцієнт рівний одиниці.

Рис. 2.8. Принципова схема CAP співвідношення відпрацьованого і додаткового палива. FC —регулятор витрати; PC —регулятор тиску, РЕ — давач тиску, PDE — давач різниці тиску.

Регулятор тиску в колекторі накладає обмеження на використання відпрацьованого палива. При надлишку відпрацьованого палива тиск буде високим, і вихідний сигнал регулятора тиску переривається компаратором нижнього рівня. Але якщо тиск в колекторі падає нижче за номінальне значення, регултор тиску знизить витрату відпрацьованого палива до значення, меншого ніж номінальне значення для регулятора витрати. Тоді ця зміна витрати

відпрацьованого палива відразу перетвориться в еквівалентне зростання витрати додаткового палива, і тому режим нагрівана не порушиться. Оскільки тиск відпрацьованого палива може змінюватися, витратомір цього палива повинен мати компенсацію по тиску.