Особенности автоматического регулирования прямоточных паровых котлов

В отличие от барабанных котлов, имеющих четко выраженную границу между водоводяной и пароперегревательной частью в виде аккумулирующей емкости (барабана котла), у прямоточных котлов такая граница отсутствует. Действительно, процесс преобразования воды в пар и выделение солей из питательной воды у прямоточных котлов осуществляется в так называемой переходной зоне, вынесенной в область низких температур. Указанное конструктивное различие и приводит к тому, что на регулирование процессом парообразования прямоточных котлов должны накладываться более жесткие требования. В частности, если у барабанных котлов регулирование процесса горения, уровня в барабане, температуры перегрева пара и непрерывной продувки развязаны за счет аккумулирующей емкости барабана, то в прямоточных котлов все эти параметры жестко связаны через объект регулирования, то есть влияние этих параметров друг на друга чрезвычайно велико. Это и обусловило особенности построения систем регулирования прямоточных котлов, основные из которых заключаются в следующем.

Автоматическое регулирование подачи топлива в топку котла и питание его водой должны быть взаимосвязаны друг с другом. Это вызвано тем, что с увеличением подачи топлива в топку при неизменном расходе питательной воды переходная зона смещается в область экранных поверхностей нагрева, что приводит к опасности пережога труб. С другой стороны, уменьшение подачи топлива (при постоянном расходе питательной воды) приводит к смещению переходной зоны в область пароперегревателя, что ведет к пережогу труб пароперегревателя и забросу воду в турбину. Аналогичная картина будет наблюдаться и в том случае, если изменение расхода питательной воды осуществляется при неизменном расходе топлива.

Первичное регулирование температуры по тракту котла, обеспечивающее поддержание в заданных пределах переходной зоны, осуществляется путем стабилизации расхода питательной воды и топлива.

Это обеспечивается за счет того, что регуляторы топлива и питания котла водой получают одни и те же сигналы по расходу топлива (или по «теплу» вносимого в топку пылеугольным топливом). Так при работе на газомазутном топливе, первичная стабилизация температуры по пароводяному тракту представлена на рис. 3 – 14.

Здесь регулятор топлива – 1 получает сигналы по расходу топлива – 2, давлению пара за котлом – 3 и сигнал от корректирующего регулятора – 4, обеспечивающего поддержание нагрузки котла.

Регулятор расхода питательной воды на котел получает сигналы по расходу питательной воды – 7 и расходу топлива – 8, обеспечивая требуемый расход питательной воды на котел, соответствующий расходу топлива.

Регулирование экономичности процесса горения, разряжения в топке прямоточного котла и температуры перегрева пара осуществляется по схемам, аналогичным рассмотренным схемам регулирования этих участков в барабанных котлах. На рис. 3 – 15 представлена принципиальная схема регулирования пароводяного тракта прямоточного котла, работающего на пылеугольном топливе и отражающая основные особенности автоматического регулирования котлов подобного типа. ПТЭ

Изменение давления – 2 паровой магистрали воспринимается корректирующим регулятором – 1, воздействующим на изменение задания регуляторам топлива - 3 отдельных котлов. Регулятор топлива – 3, кроме этого получающий сигнал по теплу, то есть суммарный сигнал по расходу пара за котлом – 4 и скорости изменения давления пара – 6 после верхней радиационной части (ВРЧ) котла и воздействующий на изменение количества топлива, подаваемого в топку котла.

Изменение подачи топлива в топку котла приводит к изменению количества тепла, вносимого в топку, и воспринимается регулятором питания – 7, получающим, как и регулятор топлива, сигнал по теплу - , а также сигнал по расходу питательной воды – 8 (схема тепло-вода) и воздействующим на изменение расхода питательной воды. Таким образом, осуществляется поддержание заданного соотношения «тепловая нагрузка – расход питательной воды», обеспечивающее первичное грубое регулирование температуры по тракту котла.

При произвольных изменениях подачи топлива (или воды) регуляторы топлива и питания вступают в работу одновременно, приводя в соответствие расход топлива – расход питательной воды.

В связи с тем, что в переходной зоне (ПЗ₁ и ПЗ₂) должно быть обеспечено выпадение солей, в схеме регулирования предусмотрен регулятор впрыска – 9, поддерживающий требуемую температуру или влажность пара в области переходной зоны. Стабилизирующими параметрами для регулятора впрыска – 9 являются либо влажность пара в начале переходной зоны – 10, либо температура пара за переходной зоной, при отклонении, которых от заданного значения регулятор воздействует на изменение впрыска питательной воды, отбираемой из тракта котла после водяного экономайзера (ВЭ).

Поддержание температуры перегретого пара на выходе из котла осуществляется, как и в схемах регулирования температуры перегрева пара барабанных котлов.

В заключение необходимо отметить, что с изменением типа прямоточного котла схемы регулирования пароводяного тракта в основном остаются без изменения, за исключением путей стабилизации температуры пара по тракту котла с помощью регуляторов впрыска первых ступеней - 9, выбор которых определяется конструктивными особенностями котлов (сепараторный или безсепараторный).