RU1813990C - Method of and device for burning process control - Google Patents

Description

Способ и устройство относитс  к области управлени  теплоэнергетическими установками , о частности к регулированию процесса горени  и управлению работой го- релочных аппаратов котельных агрегатов.The method and apparatus relates to the field of controlling heat power plants, in particular to regulating the combustion process and controlling the operation of burner apparatuses of boiler units.

Целью изобретени   вл етс  устранение указанных недостатков и повышение точности регулировани  оптимального соотношени  жидкого или газообразного топлива и воздуха, подаваемых на каждую горелку.The aim of the invention is to remedy these drawbacks and improve the accuracy of controlling the optimum ratio of liquid or gaseous fuel and air supplied to each burner.

Указанна  цель достигаетс  тем, что на каждой из горелок выдел ют определенные наперед заданные потоки топлива и воздуха и формируют из них байпасные потоки топлива и воздуха, создают между ними тепловой контакт, измер ют в качестве характерных параметров перепады температур на входе и выходе каждого из байпасных потоков (A tT и AtB) вычисл ют соотношени  измеренных разностей температур Атт/Ати и используют его в качестве характерной функции, по результатам сравнени  которой с заранее заданной установкой управл ют подачей воздуха в каждую из горелок.This goal is achieved by the fact that predetermined predetermined flows of fuel and air are extracted on each burner and form bypass flows of fuel and air from them, create a thermal contact between them, measure the temperature differences at the inlet and outlet of each of the bypass flows (A tT and AtB), the ratios of the measured temperature differences Att / Ati are calculated and used as a characteristic function, by comparing which with a predetermined setting, the air supply to each from the burners.

Целью предлагаемого устройство  вл етс  реализаци  способа управлени  пода- чей воздуха на каждую горелку.An object of the device according to the invention is the implementation of a method for controlling the supply of air to each burner.

Указанна  цепь достигаетс  тем, что в известном устройстве обща  перегородка между проточными камерами выполнена из теплопроводного материала, в качестве датчиков использованы датчики температуры, установленные на входе и выходе из проточных камер, а выходы отдатчиков температуры .на входе и выходе из проточных камер попарно подключены к измерител м перепадов температур, выходы от которых под- ключены к вычислителю отношени  измеренных перепадов температур, выход которого подключен ко входу регул тора.This circuit is achieved in that in the known device the common partition between the flow chambers is made of heat-conducting material, temperature sensors installed at the inlet and outlet of the flow chambers are used as sensors, and the outputs of the temperature detectors. At the inlet and outlet of the flow chambers are connected in pairs temperature difference meters, the outputs of which are connected to a calculator of the ratio of the measured temperature drops, the output of which is connected to the input of the controller.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема реализации предлагаемого способа; мч фиг. 2 -схема предлагаемого устройства; кз фиг. 3 - тепловой блок предлагаемого устройства,In FIG. 1 shows a schematic diagram of the implementation of the proposed method; mch FIG. 2 is a diagram of the proposed device; KZ FIG. 3 - thermal block of the proposed device,

На фиг. 1 показано; горелка 1, клапан подачи топлива 2, клапан подачи воздуха 3, топливна  дроссельна  диафрагма1 4 и воздушна  дроссельна  диафрагма 7, воздушиый байпасный трубопровод 8, топливный байпэсный трубопровод б, датчики температуры 10, тепловой блок 11, два измерител  перепадов температур 12, вычислитель соотношени  перепадов температур 13, задатчик 1 14, исполнительный механизм 15. На фиг. 2 показаны: горелка 1, регулирующий топливный клапан 2, топливный дроссель 4. топливный байпас 6, дозирующа  вставка 5, регулирующий воздушный клапан 3, воздушный дроссель 7, воздушный байпас 8. Тепловой поток 11, измерители температуры 10, потери перепадов температур топлива (Atr) и воздуха (AtB - 12, вычислитель соотношени  перепадовIn FIG. 1 shown; burner 1, fuel supply valve 2, air supply valve 3, fuel throttle orifice 1 4 and air throttle orifice 7, air bypass pipe 8, fuel bypass pipe b, temperature sensors 10, heat block 11, two temperature difference meters 12, differential ratio calculator temperature 13, setpoint 1 14, actuator 15. In FIG. 2 shows: burner 1, regulating fuel valve 2, fuel throttle 4. fuel bypass 6, dosing insert 5, regulating air valve 3, air throttle 7, air bypass 8. Heat flow 11, temperature meters 10, loss of fuel temperature drops (Atr ) and air (AtB - 12, differential ratio calculator

температур AtT/Atu - 13, задатчик оптимального соотношени  температур A tr/ /Ate - 14, исполнительный механизм подачи воздуха 15.temperature AtT / Atu - 13, an optimum temperature ratio setter A tr / / Ate - 14, an actuator for air supply 15.

На фиг. 3 показано; два подвод щихIn FIG. 3 shown; two inlets

патрубка 17, два отвод щих патрубка 18, две проточные камеры 16 и четыре измерител  температуры 10, а также теплопроводна  перегородка 20 между проточными камерами 16.pipe 17, two outlet pipes 18, two flow chambers 16 and four temperature meters 10, as well as a heat-conducting partition 20 between the flow chambers 16.

Предлагаемый способ в предлагаемом устройстве реализуетс  следующим образом; топливо через клапан 2 подаетс  на топливную дроссельную диафрагму 4, на которой строго определенна  часть топливаThe proposed method in the proposed device is implemented as follows; fuel through the valve 2 is fed to the fuel throttle diaphragm 4, on which a strictly defined part of the fuel

формируетс  в байпасный топливный поток через топливный байпас 6 и затем поступает в горелку .1. Аналогично гор чий воздух с температурой То через регулирующий воздушный клапан 3 подаетс  на воздушнуюis formed into the bypass fuel flow through the fuel bypass 6 and then enters the burner .1. Similarly, hot air with a temperature To is supplied to the air through a control air valve 3

дроссельную диафрагму 7, на которой часть воздуха формируетс  в байпасный воздушный поток через воздушный байпас 8 и затем поступает в горелку 1.throttle diaphragm 7, on which part of the air is formed into the bypass air flow through the air bypass 8 and then enters the burner 1.

Тепловой контакт между топливом иThermal contact between fuel and

воздухом реализуетс  в тепловом блоке 11, образованным байпасным потоком топливаair is implemented in the heat block 11 formed by the bypass fuel flow

б и воздуха 8. В процессе теплового контакта байпасных потоков топлива 6 и воздуха 8 в тепловом блоке 11 происходит изменение температур как топлива, так и воздуха, значение температур топлива и воздуха на входе и выходе из теплового блока 11 измер ютс  измерител ми температур 10. Сигналы от измерителей температур 10 топлива и воздуха подаютс  на измерители перепадов температур 12, в которых вычисл ютс  перепады температур топлива Дт,ти воздуха Ate. Сигналы от вычислителей перепадов температур поступают на вычислитель 13, в котором вычисл етс  соотношение перепадов температур AtT/AtB и сравниваетс  с наперед заданной уставкой от задатчика 14. По результатам сравнени  в вычислителе 13 формируетс  управл ющий сигнал, который подаетс  на исполнительный механизм 15, управл ющий открытием воздушного клапана 3. Реализаци  заданного способа обеспечивает заданное соотношение массовых расходов топлива и воздуха, подаваемых на каждую из горелок, т.к. количество (поток) топлива, передаваемого в тепловом блоке 11 определ етс  уравнением.теплового баланса:b and air 8. In the process of thermal contact of the bypass flows of fuel 6 and air 8 in the thermal block 11, the temperatures of both fuel and air change, the values of the temperatures of the fuel and air at the inlet and outlet of the thermal block 11 are measured by temperature meters 10. The signals from the fuel and air temperature meters 10 are supplied to the temperature difference meters 12, in which the temperature differences of the fuel Dt, air type Ate are calculated. The signals from the temperature differential calculators are fed to the calculator 13, in which the ratio of the temperature differences AtT / AtB is calculated and compared with the predetermined setpoint from the setter 14. According to the results of the comparison, the control signal is generated in the calculator 13, which is supplied to the actuator 15, which controls opening the air valve 3. The implementation of the specified method provides a predetermined ratio of the mass flow rates of fuel and air supplied to each of the burners, because the amount (flow) of fuel transmitted in the heat block 11 is determined by the equation of thermal balance:

Q - Ki От(Ср)т Атт - К2 Ов(Ср)в A tB,Q - Ki From (Cp) t Att - K2 Ov (Cp) in A tB,

где Q - поток тепла через теплообменную поверхность теплообменника 10 - (кДж/час);where Q is the heat flux through the heat exchange surface of the heat exchanger 10 - (kJ / hour);

DT - массовый расход топлива, подаваемого на данную горелку (кг/час);DT - mass flow rate of fuel supplied to this burner (kg / h);

Кт - дол  расхода топлива, проход щего через топливный байпас;Kt is the fraction of fuel flowing through the fuel bypass;

A tT - перепад температур топлива на входе и выходе из теплового блока 11 - (°С);A tT is the temperature difference of the fuel at the inlet and outlet of the thermal block 11 - (° C);

DB - массовый расход воздуха, подаваемого на данную горелку (кг/час);DB - mass flow rate of air supplied to this burner (kg / h);

Ка-дол  расхода воздуха, проход щего через воздушный байпас 9;The amount of air flowing through the air bypass 9;

AtB - перепад температур воздуха на входе и выходе из теплового блока 11 - (РС);AtB - temperature difference at the inlet and outlet of the thermal block 11 - (PC);

(Ср)т - удельна  теплоемкость топлива (кДж/кг град);(Cf) t - specific heat of fuel (kJ / kg deg);

(Ср)в - удельна  теплоемкость воздуха (кДж/кг град).(Ср) в - specific heat of air (kJ / kg deg).

Из уравнени  теплового баланса следует , чтоFrom the heat balance equation it follows that

От (СР)в . К2 DB (СР KiFrom (SR) c. K2 DB (CP Ki

Ats .m At8 AtTAtTAts .m At8 AtTAtT

mm

(Cp)B . K2(Cp) B. K2

(Cp)n(Cp) n

KiKi

Значение коэффициента m посто нно в достаточно широком диапазоне температур и давлений топлива и воздуха, принимаемых в практике эксплуатации котлов и ста- 5 бильного вида топлива, определ етс  теплофизическими характеристиками топлива и воздуха, а также выбором сопротивлени  дросселей.The value of the coefficient m is constant over a wide range of temperatures and pressures of the fuel and air adopted in the practice of operation of boilers and a stable type of fuel, determined by the thermophysical characteristics of the fuel and air, as well as by the choice of resistance of the chokes.

Предлагаемое устройство действуетThe proposed device is valid

0 следующим образом:0 as follows:

Поток топлива с температурой tr и давлением Рт через топливный клапан поступает в топливный дроссель 4, на котором создаетс  перепад давлений . А Рт Рг-Р т,The fuel flow with a temperature tr and pressure Pt through the fuel valve enters the fuel throttle 4, which creates a pressure differential. And Rt Rg-R t

5 Р т - давление топлива после топливного дроссел . За счет перепада давлений топливо по топливному байпасу 6 через дозирующую вставку 5, подвод щий патрубок 17, проточную камеру 16 и отвод щий патрубок5 R t - fuel pressure after fuel throttle. Due to the pressure difference, the fuel in the fuel bypass 6 through the metering insert 5, the inlet pipe 17, the flow chamber 16 and the outlet pipe

0 18 посто нно циркулирует с одной стороны теплопроводной перегородки 20, а затем за топливным дросселем 4 сливаетс  в основной топливный трубопровод и поступает на горелку 1. Одновременно воздух с темпера5 турой тв и давлением Рв через воздушный клапан 3 поступает на воздушный дроссель 7. На воздушном дросселе 7 создаетс  перепад давлений А Рв Рв-Р в где Р в давление воздуха после воздушного дроссел 0 18 constantly circulates on one side of the heat-conducting partition 20, and then it is discharged behind the fuel throttle 4 into the main fuel pipe and enters the burner 1. At the same time, air with a temperature of TV and pressure Рв through the air valve 3 enters the air throttle 7. On the air throttle 7 creates a pressure differential A Rv Rv-R in where P is the air pressure after air throttle

0 7. За счет этого перепада давлений воздух по воздушному байпасу 8 через вторую дозирующую вставку 5, второй подвод щий патрубок 17, вторую проточную камеру 16 и второй отвод щий патрубок 18 посто нно0 7. Due to this pressure differential, air through the bypass 8 through the second metering insert 5, the second inlet pipe 17, the second flow chamber 16 and the second outlet pipe 18 is constantly

5 циркулирует с другой стороны теплопроводной перегородки 20, а затем за воздушным дросселем 7 направл етс  в основной воздухопровод и поступает в горелку 1.5 circulates on the other side of the heat-conducting partition 20, and then behind the air inductor 7 is directed to the main air duct and enters the burner 1.

Таким образом, по разные стороны теп0 лопроводной перегородки 20 посто нно циркулируют байпасные потоки топлива и воздуха. При этом между ними происходит теплообмен, в результате которого температура воздуха снижаетс  до значени Thus, bypass flows of fuel and air are constantly circulating on opposite sides of the heat barrier 20. In this case, heat exchange occurs between them, as a result of which the air temperature decreases to

5 t e, а температура топлива повышаетс  до значени  tV Значени  температуры байпасных потоков топлива и воздуха измер ютс  датчиками 10, сигналы от которых подаютс  на вычислители перепадов5 t e, and the temperature of the fuel rises to tV. The temperature values of the bypass flow of fuel and air are measured by sensors 10, the signals from which are fed to the differential calculators

0 температур 12, в которых вычисл ютс  соответственно перепады температур в проточных камерах 16 топлива - AtT tT - t r и воздуха Ate ta-t e .Сигналы от обоих вычислителей перепадов температур 12 по5 ступают на входы вычислител  соотношени  перепадов температур 13, на третий вход которого поступает сигнал от задатчика 14. В вычислителе 13 вычисл етс  соотношение перепадов температур0 temperatures 12, in which respectively the temperature differences in the flowing chambers 16 of the fuel - AtT tT - tr and air Ate ta-t e are calculated. The signals from both temperature difference calculators 12 are sent to the inputs of the temperature difference ratio calculator 13, the third input of which a signal is received from the setter 14. In the calculator 13, the ratio of the temperature differences is calculated

топлива и воздуха А гт/А Те и вычисленна  величина сравниваетс  с наперед заданной уставксй от задатчика.fuel and air A gt / A Te and the calculated value is compared with a predetermined set point from the setpoint.

По результатам сравнени  на выходе вычислител  13 формируетс  управл ющий сигнал, который поступает в исполнительный механизм 15, воздействующий на регулирующий воздушный клапан 3.Based on the results of the comparison, the control signal is generated at the output of the calculator 13, which enters the actuator 15, which acts on the control air valve 3.

Таким образом поддерживаетс  соотношение массовых расходов топлива и воз- духа, подаваемых на каждую из горелок.In this way, the ratio of the mass flow rates of fuel and air supplied to each burner is maintained.

Экономический эффект от реализации предлагаемых способа и устройства обусловлен экономией топлива за счет обеспечени  оптимального режима горени  топлива в факеле каждой из горелок, а также снижением количества вредных выбросов из котлоагрегата.The economic effect of the implementation of the proposed method and device is due to fuel economy by ensuring the optimal mode of fuel combustion in the torch of each burner, as well as by reducing the amount of harmful emissions from the boiler.

Фор-мула изобретени Formula of the invention

1. Способ регулировани  процесса го- рени  в топках котлов путем измерени  характерных параметров потоков топлива и воздуха, подаваемых в топку котла, вычислени  характерной функции, определ ющей соотношение расходов топлива и воздуха, сравнени  вычисленной величины с наперед заданной уставкой и управлени  по результатам сравнени  прдач ей воздуха в топку котла, от л ича ющийс  тем, что, с целью повышени  точности, на каждой из 1. A method of regulating the combustion process in boiler furnaces by measuring the characteristic parameters of the fuel and air flows supplied to the boiler furnace, calculating a characteristic function that determines the ratio of fuel and air consumption, comparing the calculated value with the predetermined set point and controlling it by the results of comparison air into the furnace of the boiler, which consists in the fact that, in order to increase accuracy, on each of

горелок выдел ют определенные наперед заданные потоки топлива и воздуха и формируют из них байпасные потоки топлива и воздуха, создают между ними тепловой кок- такт, измер ют в качестве характерных параметров перепады температур на входе и выходе каждого из байпасных потоков, вычисл ют соотношение измеренных разностей температур и используют его в качестве характерной функции.burners extract predetermined predetermined flows of fuel and air and form bypass flows of fuel and air from them, create a thermal contact between them, measure the temperature differences at the inlet and outlet of each bypass stream as characteristic parameters, calculate the ratio of the measured differences temperatures and use it as a characteristic function.

2. Устройство дл  регулировани  процесса горени  в топках котлов, содержащее датчики параметров, характеризующих процесс горени , и регул тор с задатчиком, подключенный к исполнительному механизму регулирующего клапана подачи воздуха, отличающеес  тем, что датчик параметров выполнен в виде датчиков температуры , а устройство снабжено двум  байпасными трубопроводами с двум  дозирующими вставками и двум  проточными камерами, имеющими между собой общую перегородку, выполненную из теплопроводного материала, и измерител ми перепадов температур на входе и выходе каждой из проточных камер, выходы от которых подключены к вычислителю отношени  измеренных перепадов температур, подключенному к входу регул тора.2. A device for controlling the combustion process in boiler furnaces, comprising sensors of parameters characterizing the combustion process, and a regulator with a setpoint connected to the actuator of the air supply control valve, characterized in that the parameter sensor is made in the form of temperature sensors, and the device is equipped with two by-pass pipelines with two metering inserts and two flow chambers having a common partition made of heat-conducting material between each other and differential pressure meters temperature at the inlet and outlet of each flow chamber, the outputs of which are connected to a calculator of the ratio of the measured temperature drops, connected to the input of the controller.

iPi/8. 3iPi / 8. 3