UA26159C2 - Спосіб регулюваhhя окремих або всіх факторів впливаючих hа згоряhhя палива hа колосhиковій решітці - Google Patents

Abstract

Спосіб регулювання окремих або всіх факторів, що впливають на згоряння палива на колосниковій решітці шляхом реєстрації розподілу температури, паливної маси що перебуває на колосниковій решітці, за допомогою, щонайменше, одного пристрою виміру температури. Реєструють тривимірний розподіл паливної маси, щонайменше, в одній зоні колосникової решітки.

Description

вьісвобождающейся при сгорании знергии. Само собой, регулирование тем точнее, чем больше зона колосниковой решетки, в которой контролируют трехмерное распределение топливной массь. Если, например, контролируют лишь узко ограниченную зону непосредственно после загрузки топлива в отношений трехмерного его распределения, то способ согласно изобретению служит в основном в качестве "аварийного тормоза", чтобьі не произошло избьточной загрузки решетки топливом при понижений теплоть его сгорания, что неизбежно приводит к снижению мощности топки. Если же, напротив в другом зкстремальном случає контролируют всю колосниковую решетку и регистрируют трехмерное распределение топливной массь на всей решетке, то можно регулировать отдельнье, влияющие на процесс сгорания, факторьі! таким образом, чтобьї мощность топки в поперечном направлений решетки бьіла по возможности равномерной, а процесс сгорания в ее продольном направлений - по возможности идеальньїм. Благодаря зтому, можно точно отрегулировать необходимую мощность топки в зависимости от нужной паропроизводительности.

Предпочтительное усовершенствование способа согласно изобретению состоит в регистрации распределения температурь находящейся на колосниковой решетке топливной массьі. Регистрация распределения температурь и распределения топливной массь! позволяет сделать очень точньсе вьІводь! о процессе сгорания и, в частности, о количестве локально виісвободившейся знергии, так что возможнь соответствующие мероприятия по регулированию в отношений влияющих на процесс сгорания факторов.

Предпочтительньїм образом распределение температурь! можно определить при помощи по меньшей мере одной направленной на слой горения инфракрасной камерьі. Благодаря известной инфракрасной камере можно определить характер вьггорания, т.е. в первую очередь излучение раскаленной топливной массь, в результате чего получают один из основньїх компонентов оценки процесса сгорания.

Трехмерное распределение топливной массьї можно определить предпочтительньім образом путем сканирования контура топливной массь! радаром. Такое сканирование контура топливной массь! радаром возможно особенно точньім образом, благодаря чему в сочетаний с регистрацией локальной температурь! топливной массьій получают оба основньїх компонента, обеспечивающих точнье данньюе о количестве локально вьісвободившейся знергии, в результате чего могут бьіть принять! соответствующие мерь! по усилению или ослаблению локально протекающего процесса сгорания.

Регистрация трехмерного распределения топливной массьй может бьть также обеспечена несколькими видеокамерами, направленньми на топливную массу под разньіми углами.

Отдельньіми влияющими на процесс сгорания факторами являются количество воздуха, а именно все количество воздуха, вводимое в процесс сгорания, распределение количества воздуха в отношений долей первичного и вторичного воздуха, состав воздуха для горения, которьій может бьїть изменен за счет примешивания кислорода или за счет возврата дьімовьх газов с прежней концентрацией кислорода в них, температура подогрева воздуха, количество загружаємого топлива, загруженное количество относительно различньїх продольньїх полотен колосниковой решетки, скорость шуровки всей колосниковой решетки, локальная скорость шуровки колосниковой решетки, скорость шуровки различньїх полотен решетки и рабочая скорость предусмотренного на конце решетки шлакосбрасьввающего устройства.

Все зти факторьі, перечисление которьх не следует рассматривать как полное, можно регулировать в нужной степени по отдельности или в их совокупности за счет признаков п.ї7 формуль и особенно предпочтительньім образом в сочетании с признаками по п.3, а именно за счет регистрации трехмерного распределения топливной массьі и распределения температурьі. Если по зкономическим соображениям приходится отказаться от особенно благоприятной оптимизации, то в первую очередь используется регистрация трехмерного распределения топливной массь.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью изображенного на чертеже примера топочной установки, схематичного сопоставления различньх взаймно воздействующих факторов и схематичного примера совокупности различньїх регулирующих величин. На чертеже представляют: фиг.1 - вертикальньй разрез схематично изображенной топочной установки; фиг.2 - диаграмма вьсоть! топливной постели относительно ширинь и длинь! колосниковой решетки; фиг.3 - моментальньйй снимок с помощью инфракрасной камерь), изображающий распределение температурь! топливной постели; фиг.4 - схематическое изображение регистрации измеренньх величин и их физико-технических зависимостей; фиг.5 - схема регулирования топочной установки.

Изображенная на фиг.1 топочная установка содержит колосниковую решетку 1, загрузочное устройство 2, топку З с примькающим к ней дьмоходом 4 и оборачивающую камеру 5, в которой отходящие газьь подаются в направленньй вниз дьімоход б, из которого они поступают в обьічньєе, подключеннье к топочной установке агрегать, в частности парогенератор и установку для очистки отходящих газов.

Колосниковая решетка 1 состоит из отдельньх ступеней 7, образованньх, в свою очередь, отдельньіми, лежащими рядом колосниками.

Каждая вторая ступень колосниковой решетки, вьіполненной в качестве обратно-переталкивающей решетки, соеєдинена с приводом 8, позволяющим установить скорость шуровки. Под колосниковой решеткой 1 предусмотреньі разделеннье как в продольном, так и в поперечном направлений камерь нижнего дутья 9 - 13, в которне первичньй воздух поступаєт отдельно по трубопроводам 14 - 18. На конце колосниковой решетки вьігоревший шлак падаєт по шлаковому валику 19 в шлакоприемную шахту 20, в которую при необходимости попадают также более тяжельсе частиць! твердьїх веществ, отделеннье от отходящих газов в нижней оборачивающей камере 21.

В топку З направлено несколько рядов сопел 22, 23, 24 для вторичного воздуха, обеспечивающих отрегулированное сгорание горючих газов и находящихся во взвешенном состояний частиц топлива.

Зти рядь! сопел для вторичного воздуха регулируются отдельно, поскольку распределеннье в топке условия различнь!.

Загрузочное устройство 2 содержит загрузочную воронку 25, загрузочньїй лоток 26, загрузочньй стол 27 и один или несколько расположенньїхх рядом, при необходимости регулируемьх отдельно друг от друга загрузочньїх поршней 28, которье толкают падающий по загрузочному лотку 26 мусор через загрузочную кромку 29 загрузочного стола 27 в топку на колосниковую решетку 1.

На своде 30, замиікающем верхнюю оборачивающую камеру 5, установленьї радарное измерительное устройство 31 и инфракрасная камера 32. С помощью радарного измерительного устройства можно определить трехмерное распределениє топлива на колосниковой решетке, тогда как инфракрасная камера 32 показьувает распределение температурьї топливной массь, находящейся на колосниковой решетке в процессе вьігорания. При зтом речь идет о распределениий температурь), находящейся на колосниковой решетке топливной массь, а не о распределении температурь дьмовьх газов. Зта инфракрасная камера регистрирует, следовательно, характер вьигорания находящейся на колосниковой решетке топливной массь.

Загруженное на колосниковую решетку 1! топливо 33 предварительно вьісушивают в зоне нижнего дутья 9 и нагревают, а также воспламеняют посредством излучения в топке. В области зон нижнего дутья и 11 находится главная зона сгорания, тогда как в области зон нижнего дутья 12 и 13 образующийся шлак вьггораеєт и падаєт в шлакоприемную шахту. Поднимающиеся от слоя сгорания газьї еще содержат горючие компоненть!, которье за счет подачи воздуха через рядь! сопел 22 - 24 для вторичного воздуха полностью сгорают. Загруженное количество топлива, количество первичного воздуха в отдельньїх зонах и его состав в отношений содержания кислорода, а также количество вторичного воздуха и его состав в отношений количества кислорода регулируют в зависимости от характера вьгорания, которьй зависит от теплоть! сгорания топлива и при сжиганимй мусора подвержен сильньм колебаниям, причем для регистрации необходимьх регулирующих величин служат радарное измерительное устройство 31 и инфракрасная камера 32. Само собой, могут бить предусмотреньї еще измерительнье устройства для регистрации содержания кислорода 34 в отходящих газах, для определения температурь! 35 отходящих газов и для определения содержания оксида углерода 36 в отходящих газах наряду с дополнительньми устройствами, например для измерения содержания оксида азота. Дополнительная регистрация данньх измерений может бьіть предусмотрена также для температурь! колосников.

На фиг.1 в схематичном виде изображеньі различнье регулирующие устройства, обозначеннье следующими позициями: 37 для регулирования скорости решетки, 38 для регулирования частоть вращения шлакового валика, 39 для регулирования скорости решетки относительно различньїх полотен, для регулирования частотьі включения и вьжлючения или скорости загрузочньх поршней, 41 для регулирования количества первичного воздуха, 42 для регулирования состава первичного воздуха в отношении содержания кислорода, 43 для регулирования количества вторичного воздуха, 44 для регулирования состава вторичного воздуха в отношений содержания кислорода и 45 для регулирования температурь! подогревателя первичного и вторичного воздуха.

Ниже с дополнительной ссьілкой на фиг.2 - 5 поясняется способ согласно изобретению.

В зависимости от исполнения радарного измерительного устройства 31, можно контролировать либо только соответствующий зоне нижнего дутья 10 участок, либо всю зону решетки, а также регистрировать и записать трехмерное распределение топливной массь!, как зто видно из фиг.2. Благодаря радарному измерительному устройству 31 при его соответственно вьісококачественном исполнениий получают, например для четьірех зон, трехмерное распределение топливной массьі, и в зависимости от вьсоть! топливной постели можно сделать вьівод о том, имеется ли перегрузка колосниковой решетки топливом, в частности в ее передних зонах. Кроме того, можно, само собой, также определить, имеется ли наклонное положение топливной постели, что, например, изображено на фиг.2 большей толщиной слоя топлива на полотне 46 по сравнению с толщиной слоя топлива на полотне 47 колосниковой решетки. Из зтих измеряемьїх величин, т.е. толщинь! слоя наклонного положения слоя сгорания, перегрузки колосниковой решетки топливом, можно вьвести регулирующие величинь! скоростей шуровки решетки, различньх скоростей шуровки полотен 47, 46 и частоть! или скорости отдельньїх загрузочньїх поршней 28. Кроме того, можно также регулировать скорость шлакового валика 19, которьій в зависимости от частоть вращения обеспечиваєт более бьістрое или более медленное удаление шлака. Если, например, толщина слоя топливной массьй над зонами 9 - 13 на фиг.2 слишком велика, то в сочетаниий с другими мероприятиями, например наряду с увеличением количестве первичного воздуха, повьішаєет скорость шуровки и частоту вращения шлакового валика, с тем, чтобьі снова уменьшить перегрузку решетки топливом. При наклонном положений топливной постели, что показано на фиг.2, большим скоплением на полотне 46 по сравнению с полотном 47, уменьшают загружаемое количество топлива для полотна 46 по сравнению с полотном 47. Измерение только толщинь! слоя, в частности, когда оно производится только для передней зоньї решетки, служит для воспрепятствования перегрузки решетки топливом, поскольку на основе зтой полученной регулирующей величиньї можно соответственно отрегулировать загрузочное устройство, скорость шуровки решетки и частоту вращения шлакового валика.

Сб помощью инфракрасной камерьі 32 на фиг.3 получают представление о характере вьгорания, причем более светлье участки позволяют заключить о более интенсивном характере вьгорания по сравнению с более темньіми. Снимок с помощью инфракрасной камерь! 32 на фиг.3З позволяєт видеть, что на полотне 47 характер вьігорания более интенсивньй, что при рассмотрений фиг.2 обьясняется тем, что на полотне 47 вьісота топливной постели меньше. Таким образом получают регулирующую величину, указьвающую на необходимость уменьшения на полотне 46 загружаемого количества топлива и увеличения подачи первичного воздуха в отношений количества и при необходимости также в отношений содержания кислорода, с тем, чтобьії и на зтом полотне достичь хорошего характера вьігорания. Из комбинации фактов на фиг.2, З можно также заключить о влажности загруженного мусора, поскольку если с помощью радара определяют меньшую вьсоту топливной постели и одновременно с помощью инфракрасной камерь в зтом месте регистрируют более темньй участок, что позволяет судить о плохом характере вьггорания, то получают тот факт, что здесь, несмотря на меньшую вьгсоту топливной постели, характер вьггорания не соответствует заданньім ориентировочньїм значениям, что позволяет заключить о влажности мусора или вьісоком содержании негорючих компонентов в нем. Негорючие компоненть! мусора ухудшают характер вьгорания, как и вьісокое содержание водь), поскольку зти компоненть! должнь! бьїть нагреть! внісовободившейся знергией горючих компонентов.

С помощью дополнительного радарного измерения можно также определить концентрацию пьли в отходящих газах и скорость частиц, из чего можно заключить о локальной скорости потока газов.

Благодаря зтому при необходимости получают дополнительную регулирующую величину для регулирования подачи первичного и/или вторичного воздуха.

При комбинирований полученньїх регулирующих величин в результате измерения радаром и контроля инфракрасной камерой можно по вьісоте топливной постели, те. толщине слоя топлива в отдельньх зонах 9 - 13, по возможному наклонному положению топливной постели, по перегрузке колосниковой решетки топливом, по влажности загруженного мусора, по. концентрации пьіли в отходящих газах и скорости частиц в отходящих газах в сочетании с установленньіми значениями яркости, видимьми на сделанном инфракрасной камерой снимке, регулировать загружаемое количество топлива и его распределение на отдельньх полотнах, скорость решетки, время пребьшвания топлива на решетке, являющееся комбинацией скорости решетки и скорости шлакового валика, температуру подаваеємого воздуха для горения как в виде первичного, так и в виде вторичного воздуха, избьточное количество воздуха и состав воздуха для горения в отношении содержания кислорода и распределение количества как первичного, так и вторичного воздуха по длине и ширине решетки в отношений первичного воздуха и в отношений распределения вторичного воздуха по топке.

Дополнительнье возможности вмешательства возникают за счет измерения содержания кислорода в отходящих газах, температурь! топки и содержания СО в отходящих газах. Если, например, содержание кислорода в отходящих газах возрастает, то, в первую очередь, можно заключить об изменений соотношения топлива и количества воздуха для горения, а тем самьм об избьтке воздуха. Однако может бьіть и так, что при достаточно большом количестве топлива, определяемом посредством радарного измерения, можно заключить о слишком малой дозе горючих веществ в мусоре. При понижений температурьі топки причиной зтого могут бьть плохой характер сгорания вследствиє перегрузки колосниковой решетки топливом и слишком вьсокая влажность. Для получения здесь более точной информации можно сравнить даннье измерений радарного измерительного устройства и даннье измерений инфракрасной камерь, чтобь затем сделать правильнье вьіводьй о соответствующем регулирующем вмешательстве. Другой измеряемой величиной для воздействия на процесс регулирования является, например, температура колосника. Если, например, температура колосника возрастет вьіше допустимого значения, то либо слишком мала вьісота слоя находящегося на решетке, в процессе интенсивного вьігорания топлива, так что происходит теплоизлучение непосредственно на колосник, либо слишком велика доля кислорода в воздухе для горения, поскольку за счет зтого сгорания происходит особенно сильно. Причиной может бьїть также слишком малая загрузка или слишком слабое перемешивание находящегося на решетке топлива. Благодаря полученньм с помощью радарного измерительного устройства и инфракрасной камерь! измеренньмм величинам можно тогда заключить об истинной причине зтой слишком вьсокой температурьї колосника и принять соответствующие мерь,, например, уменьшить подачу воздуха, понизить содержание кислорода, увеличить количество загружаєемого топлива, снизить скорость шуровки и т.д.

Если, например, в отходящих газах возрастаєт содержание СО, то зто также может иметь несколько причин, которне не всегда удавалось квалифицировать прежними методами. В качестве причинь возрастания содержания СО может рассматриваться, следовательно, слишком малое количество первичного воздуха, перегрузка решетки топливом или слишком вьсокая влажность топливной массь. За счет комбинирования измерения радаром и измерением инфракрасной камерой число причин можно существенно ограничить и соответствующие мерьі по регулированию принять зффективнее, поскольку с помощью зтих обеих возможностей измерения можно оопределить вьсоту топливной постели, концентрацию пьіли, скорость частиц и характер вьгорания, в результате чего по зтим измеренньм значениям можно установить, можно ли путем увеличения количества первичного воздуха, содержания кислорода, уменьшения количества загружаемого топлива и т.д., снова вернуть содержание СО до заданного значения.

В то время, как на фиг.4 приведеньї физико-т-ехнические зависимости между отдельньми измеряемьми величинами и возможностями воздействия с их помощью на процесс сгорания топлива на колосниковой решетке, на фиг.5 изображена принципиальная схема регулирования. Согласно ей, регулирующий блок РЕ получаєт даннье измерений от радарного измерительного устройства З1 и инфракрасной камерь 32, ообрабатьшвшаєт их и о направляеєт к соответствующим устройствам соответствующие регулирующие величинь, которне служат для воздействия на процесс сгорания и тем самьм для регулирования мощности топки в зависимости от требования к паропроизводительности. Как следует из описания, зтот регулирующий блок РЕ может получать также дополнительнье даннье измерений о температуре 35 топки, содержания кислорода 42 в отходящих газах и содержаниий СО 36 в отходящих газах, с тем, чтобьї еще более уточнить полученную от радарного измерительного устройства 31 и инфракрасной камерь! 32 информацию относительно вьідаваємьх регулирующих величин.

Как видно из фиг.5, посредством регулирующего блока РЕ можно воздействовать на устройства, регулирующие скорость 37 решетки, те. скорость шуровки решетки, частоту вращения 38 шлакового валика, скорости 39 решетки в отношений различньїх полотен, частоту включения и вьіключения или рабочую частоту 40 загрузочньїх поршней, количество 41 первичного воздуха, состав первичного воздуха в отношений содержания кислорода 42, количество вторичного воздуха 43, состав вторичного воздуха в отношений содержания кислорода 44 и температуру 45 в подогревателе первичного и вторичного воздуха. 37 си 1 30 34 : пн 4 я і ; : ше

Я в 25--- І щ

ЩЕ |: А -- 2г/ Ук 2-1 з-за " т ї с -- 45

Аля г якої,

Шене Шота и о Що 0отаз 21

Її сор "33/17 44 37 -п- св ЕВ Ка: 39-02 ЯЕ---ООЯ ода : оя- КМ, у СО і о о - и х я есе й за ут щх шик

Дн Й ух Х 20 іди 11 ОС Др нт піти 3 СУДЕН

Со 18 на шт СПЛІТ 13 42 -- і

Фиг. 1 ;Вьксота слов тораення я Ширина решетки у р ва ! ре / ге пет ра У / 44 А Полотно 2

Зона З Зона 10 Зана 11 Зона 12 Длина решетки

Фиг. 2

Направленив потока .

Полотно 1 і Полотно 2

ШИ їведіпу дієгесЧцоп і й що м 10002с що с. х В Що й | зага се й - і "НО. й Е Яр, «НЯ т ож, ко ! ік Е В й с ща Ще БО Ще: г ж й К і; " ши ою, м й 7 "НЕ бр я й . я. зи и НН з . пи значнне о. як я, Каже хх о.

Й "ж | ще ще ж

Фиг. З понентів я п пттжлж чт тр тн Кнетнс

Радзрмоєс ззмеренис

Рахзриме І родний сл Наклюююе ЩЕ в ! ; -те взеерітельниє пяшеа вооя кохоженне і Овереіужа паж ть В Концентрація ЄСаоускль величина рот пхонескй посник | 1 оуховох панк частці

УМ ї Ї

Єхіркжта сзищюєть . Зваутузка Зай ІЗ по Є Я В -Уді жука ж л

Рех упинруємиае. копосикай Ж. ялинки часкота І пром, зи, бееКактк, Накиж Нобеутк ведення змликив ризкя Пролеун 177 калгнки 010 Скоїхвсух водосняку вових яилдухла сдшнннн Й | Вромисрахєюрааковнускаиамі | сш

Й 7 ПД їнечоуза Нхбюток зоздуєя пи

Бурса периичного зозмуха.

Другне ехпютах Повним Й» миня ря Е пзмеритеньнмх. раветки те нав ов | Камера гляянай вепеінНяї кондсника. Тюжененог СИ зва скоряниє

Фиг. 4 у

Ї зв | з | 32 І

Фиг. 5