Файл: Тракта котельной установки квтк100150.doc

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация технологических процессов является одним из главных направлений технического прогресса, повышения производительности труда и создания материально-технической базы.

Средства автоматизации в настоящее время все шире внедряются в отрасли народного хозяйства. Рабочим и инженерно-техническим работникам приходится иметь дело с проектами, материалами и чертежами схем автоматизации. Это связано с тем, что на современном этапе развития энергетического производства проявляются тенденции к развитию теплоэнергетических установок, а это значит повышение уровня автоматизации.

Данный проект предполагает один из вариантов схем автоматизации газовоздушного тракта для котельной установки малой мощности КВТК–100–150, установленного на Тындинской специализированной узловой дистанции тепловых сетей.

Систему автоматизации предлагается реализовать на новых микропроцессорных регуляторах, типа ''Ремиконт'', вместо устаревшего комплекса ''Контур''.

В связи с внедрением новых технических средств, появляется большой выигрыш в затратах на эксплуатацию и приобретение оборудования, а также в потреблении электорэнергии, что тоже является немаловажным фактором.

Новый комплекс позволяет более точно регулировать теплотехнический процесс и имеет большее число выполняемых функций, чем ''Контур''.

1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ ГАЗОВОЗДУШНОГО

ТРАКТА КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ КВТК-100-150


Одной из основных задач, возникающих при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой энергией с учетом потерь. Следовательно, задачи регулирования технологического процесса котлоагрегата сводится в основном к необходимости поддержания материального и энергетического баланса в нем. При наличии материального и энергетического баланса котлоагрегат будет работать в постоянном (стационарном) режиме. Стационарный ре­жим характеризуется постоянством во времени давления, температур, уровней, расходов и других показателей работы котлоагрегата.

---

Переменные, или переходные, режимы возникают при различных нарушениях стационарного режима. В этом случае материальный и энергетический баланс нарушается. Изменения режима могут произойти в ре­зультате различных внешних или внутренних возму­щающих воздействий.

К внешним возмущающим воздействиям, например, относятся: изменение нагрузки потребителя, изменение давления и температуры питательной воды и др. Наи­более существенным внутренним возмущающим воздей­ствием является изменение качества или количества сжигаемого топлива, изменение тяго-дутьевого режима.

При изменении режима меняются все или некото­рые показатели работы котлоагрегата. При этом на котлоагрегат необходимо подать такие регулирующие воздействия, чтобы в возможно более короткий срок вос­становить в нем материальный и энергетический баланс. Управление работой котлоагрегата при нарушении ре­жима его работы сводится к принудительному воздейст­вию на соответствующие органы и осуществляется вруч­ную или с помощью специальных автоматических устройств.

На экономичность работы котлоагрегата в наибольшей степени сказывается режим работы топ­ки, т. е. организация процесса горения топлива. Топливо, поступающее в топку, должно сгорать по возможности полностью, а потери выделившегося тепла при его передаче поверхностям нагрева должны быть минимальными. Экономичность процесса горения в топке котельного агрегата достигается не только при поддержании соот­ветствия между расходом топлива и расходом воздуха, но и при поддержании разрежения в верхней части топ­ки на оптимальном значении. При оптимальном значении разрежения снижаются присосы холодного воздуха в топку и выбивание дымовых газов из топки в про­странство котельного цеха.

В современных котлоагрегатах осуществляется факельный способ сжигания топлива. Косвенным показателем устойчивости факела в топочной камере является постоянство разрежения в ее верхней части. В целом регулирование процессов горения сводится к поддержанию заданных значений следующих величин:

1. 
   экономичности процесса горения, т.е. избытка воздуха в топке , определяемого содержанием О₂ в уходящих газах;
   
2. 
   разрежения в верхней части топки Sт.
   

Постоянство разрежения в топочной камере характе­ризует материальный баланс топки

---

, т. е. баланс между количеством дымовых газов, эвакуируемых из топки, и количеством газов, образующихся при сгорании топлива в подводимом воздухе.

Непосредственное измерение к. п. д. котлоагрегата — задача технически сложная и поэтому в практике при­меняют различные косвенные показатели, характери­зующие экономичность технологического процесса. К та­ким косвенным показателям относятся: содержание кис­лорода или углекислого газа в дымовых газах, отноше­ние расходов топлива и воздуха.

Регулируемые параметры — к. п. д. котлоагрегата и разрежение в топке — тесно связаны между собой. Регулирование этих параметров производится воздействием соответственно на подачу топлива, воздуха и на эвакуацию продуктов сгорания.

Таким образом, одна из основных задач, свя­занных с автоматизацией котлоагрегата - автоматическое регулирование экономичности процесса горения.

Задача регулирования экономичности состоит в под­держании максимального значения к. п. д. парогенерато­ра или сведении к минимуму тепловых потерь, сопровож­дающих процесс сжигания топлива и передачи выделив­шегося тепла воде и пару.

Регулирование экономичности работы парогенератора непосредственно по к. п. д. или суммарной оценке потерь не получило пока широкого распространения из-за отсут­ствия надежных и точных способов и средств их непре­рывного измерения.

Одним из наиболее представительных косвенных спо­собов оценки экономичности процесса горения является анализ состава топочных газов, покидающих топку. На основе зависимости к. п. д. и суммарных потерь от из­бытка воздуха, определяемой индивидуально для каж­дого агрегата, стремятся поддерживать коэффициент из­бытка воздуха , при котором к. п. д. парогенератора _пг^макс_пг и суммарные потери _q_qi^мин.

Значение избытка воздуха можно оценить по содер­жанию свободного кислорода в газах, покидающих то­почную камеру, по формуле [1, стр.179]:

(1)

Величина  в основном влияет на q₂ (потери тепла с уводящими газами), q3 и q4 (потери тепла от химиче­ского и механического недожога топлива); качественные зависимости q_i=f() и _пг=f() можно представить в виде графиков, изображенных на рисунке 1. Уча­сток регулирования экономичности процесса горения по содержанию кислорода в топочных газах конструктивно образуют топочная камера и примыкающий к ней газо­ход конвективного перегревателя до места измерения содержания О

---

₂. Входным регулирующим воздействием участка будет расход воздуха, поступающего в топку, Qв, а выходной регулируемой величиной—содержание свободного кислорода в поворотной камере газохода за пароперегревателем ( рисунок 1).

Оптимальное значение О₂ в поворотной камере при номинальной нагрузке и сжигании пылевидного топлива лежит в пределах 3—5%; при сжигании мазута и газа оптимальное значение О₂ значительно ниже (от 0,2 до 2%).



Рисунок 1- Графики зависимости q_i=f() и _пг=f()

Следует отметить, что оп­тимальный избыток воздуха в общем случае определяется не только экономичностью, но и рядом других факторов, таких как интенсивность коррозии по­верхностей нагрева, образова­ния вредных соединений (окис­лов серы и азота) и другое.

Кривые переходного процесса участка по содержанию кислорода О₂ в дымовых газах за пароперегревателем при нанесении возмущения в сторону увеличения расхо­да воздуха Qв (м³/ч) и газового топлива Вт (м³/ч), приведены на рисунке 2 [2, стр.271]. Инерционность участка объяс­няется влиянием объема топочной камеры и примыкаю­щего к ней газохода, а также запаздыванием в измери­тельном устройстве. При математическом описании ди­намических свойств этот участок можно представить в виде последовательного соединения двух звеньев: звена транспортного запаздывания  и инерционного звена пер­вого порядка с постоянной времени Т.


Рисунок 2- Временные харак­теристики по содержанию кис­лорода в дымовых газах

а — при возмущении расходом воз­духа;

б — при возмущении расхо­дом топлива (газа).
Наличие небольшого по величине (до 2 — 3 мм вод. ст.) постоянного разрежения Sт в верхней ча­сти топки необходимо по условиям нормального топоч­ного режима. Оно препятствует выбиванию газов из топ­ки, свидетельствует об устойчивости факела и является косвенным показателем материального баланса между регулирования по разрежению представляет со­бой топочную камеру с включенными последовательно с нею газоходами от поворотной камеры до всасываю­щих патрубков дымососов. Выходным регулирующим воз­действием этого участка служит расход отсасываемых дымовых газов, определяемый производительностью ды­мососов. К внешним возмущающим воздействиям следу­ет отнести изменение расхода воздуха в зависимости от тепловой нагрузки агрегата, к внутренним — нарушения газовоздушного режима, связанные с работой систем пы-леприготовления, операциями по удалению шлака.

---

Кривая изменения сигнала по разрежению в верхней части топки Sт при возмущении расходом топочных га­зов приведена на рисунке 3 [2, стр.275]. Рассматриваемый участок не имеет запаздывания, обладает малой инерционностью и значительным самовыравниванием. Особенностью уча­стка являются колебания регулируемой величины около среднего значения Sт с амплитудой до 30—50 Па (3—5 мм вод. ст.) и частотой до нескольких герц. Такие колебания (пульсации), зависящие от большого числа факторов, в частности от пульсаций расходов топлива и воздуха, затрудняют работу регулирующих приборов, в особенности снабженных релейными усилительными элементами, вызывая слишком их частые срабатывания. Для сглаживания пульсаций перед первичными измери­тельными приборами устанавливаются специальные демпфирующие устройства: дроссельные шайбы, им­пульсные трубы повышенного диаметра или баллоны (емкости). Для этого может быть использован также электрический демпфер, имеющийся в электрических схемах измерительных блоков регулирующих приборов.


Рисунок 3 - Переходный процесс по разрежению вверху топки

при воз­мущении расходом газа
Скорости аэросмеси в пылепроводах к горелкам паро­генераторов с промбункером должны быть постоянными независимо от паровой нагрузки и суммарного расхода воздуха. Это условие необходимо соблюдать из-за опас­ности забивания пылепроводов.

Регулирование подачи первичного воздуха в пылепроводы осуществляется с помощью регулятора давле­ния, получающего сигнал по давлению воздуха в коробе первичного воздуха и воздействующего на производи­тельность вентилятора первичного воздуха или на дрос­сельные заслонки, установленные на отводах общего воздуха в короб первичного воздуха.

2 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

Газоплотный водогрейный котел типа КВТК-100-150 с тепловой производительностью 100 Гкал/час предназначен для снабжения горячей водой промышленных и жилищно-бытовых объектов. Котлы типа КВТК-100-150 изготавливаются для работы в основном режиме. Предусмотрена возможность перевода котла для работы в пиковом режиме путем реконструкции внешних трубопроводов.

Котел выполнен однокорпусным П-образной компановки и предназначен для работы на угле. Растопочное топливо – мазут.

---