Воздушный баланс. Управление подачей воздуха в топку

3.1. При составлении воздушного баланса в зависимости от нагрузки котла требуется определить:

общий расход воздуха, организованно подаваемого в топку. В свою очередь для этого необходимо определить значение избытка воздуха на выходе из топки при разных нагрузках и значения присосов в топку холодного воздуха;

для пылеугольных котлов долю первичного воздуха в зависимости от количества работающих систем пылеприготовления и нагрузки котла;

долю воздуха, организованно подаваемого в топку через сбросные горелки, задние шлицы, сопла в холодную воронку, сопла второй ступени сжигания, расположенные над основными горелками, в зависимости от нагрузки, количества работающих горелок;

долю воздуха, подаваемого на охлаждение неработающих горелок, сопл и т.п.;

оставшуюся долю воздуха, поступающего в основные горелки (вторичного воздуха), с распределением между ярусами или каналами горелок (при наличии различий), а также между горелками, работающими на разных топливах;

значение избытка воздуха, организованно подаваемого в основные горелки (включая воздух газов рециркуляции или сушильных газов при их наличии);

скоростной режим горелок, скорость пылевоздушной смеси в пылепроводах.

3.2. На рис. 3 приведен график, относящийся к наиболеепростому случаю определения воздушного режима - режимагазоплотного котла с молотковыми мельницами энергоблока 500 МВт,работающего на экибастузском угле. Для этого котла благодарябесприсосной топке при условии высокой готовности системпылеприготовления (практически 0,97 - 0,98) можно обеспечить вдиапазоне нагрузок 100 - 60% Д приемлемый режим работы горелок номна 8 системах пылеприготовления без отключения какого-либо ихколичества. В свою очередь использование практическиневзрывоопасного топлива позволяет обеспечить сушку топливагорячим воздухом без разбавления его менее нагретым. В результателучше используется воздухоподогреватель для охлаждения дымовыхгазов. p В рассматриваемом примере - сухой уголь W ~ 6%, отсутствиеограничений по снижению вентиляции молотковых мельниц -сравнительно невелика доля первичного воздуха - 30 - 38% (приснижении нагрузки расход первичного воздуха изменяется 1/2пропорционально (B / B). Благодаря этому и отсутствию м2 м1присосов холодного воздуха в топку удается при неизменном избыткевоздуха альфа" = 1,15 сохранить приемлемые значения скоростей твторичного воздуха и их соотношения к первичному - при Д номw / w = 1,8, при 0,6 Д w / w = 1,2. Оптимальна и вт перв ном вт первскорость в пылепроводах - при Д она (26 м/с) не вызывает номинтенсивного абразивного износа, а при 0,6 Д w = 20 м/с, что ном п.писключает отложение пыли.

3.3. Применение в указанном примере вместо 8 молотковых мельниц 6 среднеходных (котел П-57Р) с жестко регламентированным в связи с возможными провалом топлива минимальным расходом первичного воздуха существенно меняет воздушный баланс. Здесь доля первичного воздуха при работе всех мельниц составляет в том же диапазоне нагрузок 39 - 56%. Это противоречит условиям устойчивого воспламенения и экономичного сжигания каменных углей, не позволяет сохранить в горелках приемлемые скорости и соотношения скоростей, требует присадки к горячему воздуху больших количеств холодного для снижения температуры за мельницами. В этих условиях следует рекомендовать работу с неполным количеством мельниц - 5 в диапазоне нагрузок 100 - 85% и 4 при нагрузках 85 - 70% номинальной. Доля первичного воздуха при таких условиях сократится на 35 - 39%. Очевидно, что работа котла с неполным количеством горелок приведет к увеличению потерь тепла с механической неполнотой сгорания, а необходимость изменения количества работающих систем пылеприготовления отрицательно повлияет на маневренные характеристики котла и блока.

3.4. Выше рассмотрен воздушный баланс газоплотного котла. При наличии присосов холодного воздуха в топку соответственно их значениям сокращается доля вторичного воздуха, что препятствует при снижении нагрузки сохранению приемлемых соотношений скоростей первичного и вторичного воздуха в горелках. Последнее требует сокращения количества работающих систем пылеприготовления или горелок, что так же, как и в описанном выше случае, снижает экономичность котла и отрицательно влияет на его маневренные характеристики. В свою очередь при работе всех горелок с заведомо малыми скоростями вторичного воздуха могут иметь место еще большие потери тепла топлива с механической неполнотой сгорания.

3.5. Основой для составления воздушного баланса являются избыток воздуха на выходе из топки и присосы холодного воздуха в топку.

Для этого для каждого котла или типа котла требуется экспериментально определить оптимальный избыток воздуха в зависимости от нагрузки. С некоторым приближением можно исходить из имеющегося опыта, согласно которому примерно половина присосов в топку в полной мере участвует в процессе сжигания топлива, т.е. можно принять:

альфа = альфа + 0,5 ДЕЛЬТА альфа, (1) д орг т где: альфа - действующий (условный) избыток воздуха на выходе из дтопки; альфа - избыток воздуха, организованно подаваемого в топку; орг ДЕЛЬТА альфа - присосы в топке. т Значение альфа для пылеугольных котлов согласно опыту можно дпринять равным 1,15; для котлов, работающих на газе, - 1,05 и намазуте - 1,03. Соответственно изложенному альфа" = альфа + 0,5 ДЕЛЬТА альфа. (2) т д к.п В контрольном сечении (за промежуточным пароперегревателем илиза водяным экономайзером) избыток воздуха должен быть выше назначение присосов (ДЕЛЬТА альфа) в конвективных поверхностях к.пнагрева, расположенных в газоходах от выходного окна топки доэтого сечения, т.е. альфа = альфа" + ДЕЛЬТА альфа. к.с т к.п 3.6. Структура воздушного баланса для различных топочныхустройств и схем пылеприготовления рассмотрена в разд. 9.Исходным при сведении воздушного баланса является общий расходвоздуха при разных нагрузках котла. Основой для определения этогорасхода является величина альфа. Очевидно, что при сохранении дпринятых нами допущений значение альфа остается неизменным при двсех нагрузках, а альфа" = альфа + 0,5 ДЕЛЬТА альфа. т д т Полученное значение избытка воздуха следует корректировать,когда при снижении нагрузки наблюдается увеличение содержаниягорючих в уносе. В этом случае возможно потребуется некотороеувеличение альфа по мере снижения нагрузки. д

3.7. Воздушный баланс газомазутного котла при одноступенчатой схеме сжигания предельно прост - весь воздух подается на горелки. При организации двухступенчатого сжигания для уменьшения образования оксидов азота (обычно в диапазоне нагрузок 100 - 80%) часть воздуха (третичного) подается на сопла. Причем при неизменном количестве доля последнего при снижении нагрузки увеличивается. Требуется это для обеспечения приемлемых выходных скоростей и соответственно приемлемой дальнобойкости струй воздуха (выравнивание концентрации кислорода по сечению топки).

При одноступенчатой схеме сжигания и равномерной подаче воздуха во все горелки (или подаче с постоянной относительной неравномерностью) управление сосредоточено на н.а. ДВ и авторегуляторе общего воздуха. Нужна лишь предварительная настройка с помощью концевых выключателей "полного открытия" равномерного или желаемого распределения воздуха между горелками или горелками разных ярусов. При организации ступенчатого сжигания в силу сказанного выше требуется увеличение степени открытия шиберов на сопла (когда сопротивление этой ветви тракта меньше сопротивления тракта к горелкам). Соответственно на этой ветви тракта требуется установка общих шиберов с дистанционным управлением, индикатора расхода воздуха на сопла и авторегулятора, поддерживающего расход этого воздуха в зависимости от нагрузки котла.

3.8. На пылеугольный котел, оснащенный системами пылеприготовления прямого вдувания с МВ и сушкой топлива дымовыми газами, распространяются положения п. 1.3.1. Отключение при необходимости отдельных мельниц при снижении нагрузки из-за избытка тепла сушильного агента не вносит каких-либо изменений - требуется лишь при необходимости прикрыть шиберы вторичного воздуха на горелки остановленной системы пылеприготовления. Не вносит изменений в управление и присадка части горячего воздуха к дымовым газам ради расширения диапазона возможных нагрузок котла при неизменном количестве работающих МВ. Отдельного управления требует подача части воздуха в холодную воронку для дожигания сепарирующихся крупных фракций пыли.

3.9. Положения п. 3.8 распространяются и на системы пылеприготовления с газовой сушкой и промбункером при транспортировании пыли в топку по схеме с высокой концентрацией, поскольку транспортирование пыли осуществляется не от напора ДВ. Аналогично при транспортировании пыли в топку горячим воздухом от напора ВГД также неизменным остается управление оставшимся воздухом с помощью ДВ.

3.10. В пылеугольных котлах, оснащенных системами пылеприготовления с промбункером и ШБМ, при сушке топлива горячим воздухом могут возникнуть трудности с управлением. Так при малых нагрузках, т.е. пониженных давлениях воздуха за воздухоподогревателем, перед мельницами при большом сопротивлении воздуховодов к ним возникает значительное разрежение. А это в свою очередь ведет к увеличению присосов холодного воздуха через течку топлива, снижению сушильной производительности систем пылеприготовления. В этой ситуации (если нельзя снизить сопротивление воздуховодов к мельницам) оптимальным было бы прикрытие общих шиберов вторичного воздуха в зависимости от разрежения перед мельницами.

3.11. Для пылеугольных котлов, оснащенных системами пылеприготовления прямого вдувания с ММ или СМ и сушкой топлива горячим воздухом, применяются различные схемы воздушного тракта - рис. 4 <*>.

--------------------------------

<*> Для СМ используются лишь схемы 4, б и 4, в.

В схеме рис. 4, в подача первичного воздуха при достаточном напоре ВГД не требует вмешательства в положение н.а. ДВ. Однако при низких нагрузках котла, когда часть систем пылеприготовления может быть отключена, а сопротивление оставшихся в работе будет близко их сопротивлению при полных нагрузках, подпора ДВ на стороне всасывания ВГД может быть недостаточно. В этих условиях при полностью открытом направляющем аппарате одного или нескольких ВГД может возникнуть ограничение в подаче воздуха в мельнице и в некоторых случаях их перегрузка. Для того, чтобы ввести в диапазон регулирования н.а. ВГД требуется прижать шиберы вторичного воздуха. Оптимальным решением является установка общих подпорных шиберов на тракте вторичного воздуха (шибер Б) и использование их в описанной ситуации. В этом случае в отличие от использования шиберов перед горелками не нарушается равномерность распределения вторичного воздуха <1>, уменьшается количество шиберов, используемых в управлении.

--------------------------------

<1> Индивидуальные шиберы вторичного воздуха используются для выравнивания распределения при предварительной наладке. Положение, соответствующее равномерному распределению, фиксируется концевыми выключателями "полного открытия". Положение "полного закрытия" шиберов устанавливается по значению пропуска воздуха, достаточного для охлаждения горелок.

Аналогично изложенному шибер Б может оказаться необходимым и для схемы рис. 4, б в тех случаях, когда напор ВПВ при малых нагрузках котла может быть недостаточен. В свою очередь в схеме рис. 4, а шибер Б, очевидно, необходим во всех случаях.

3.12. Управление подачей воздуха в сложных схемах с параллельными ветвями может быть упрощено при использовании авторегулятора, поддерживающего в желаемом диапазоне н.а. параллельно работающих ВГД или шиберы первичного воздуха мельниц. Согласно рис. 5 дополнительный регулятор, получая сигнал о том, что один или несколько шиберов вышли из заданного диапазона (например, 40 - 70% полного открытия), подает команду на изменение степени открытия шибера Б. В свою очередь регулятор общего воздуха, изменяя положение н.а. ДВ, восстанавливает заданный для данной нагрузки котла расход воздуха.

Применительно к схеме рис. 4, б дополнительный регулятор вначале действует аналогично описанному, изменяя степень открытия н.а. ВПВ. Если же степень открытия этого н.а. превысит, например, 80%, подается команда на прикрытие подпорного шибера Б. Регулятор общего воздуха должен при этом увеличить степень открытия н.а. ДВ и восстановить заданный расход общего воздуха.

Для схемы рис. 4, в дополнительный регулятор вступает в действие при степени открытия н.а. одного из ВГД, например, более 80%, прижимая подпорный шибер Б.

МЕТОДИКА ТЕПЛОХИМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ПАРОВЫХ СТАЦИОНАРНЫХ КОТЛОВ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

РД 153-34.1-37.313-00