Регулирование разряжения в топке котла

Топки котлов должны работать под небольшим разрежением, равным 20-40 Па в верхней части топочной камеры. Этим достигаются отсутствие выбивания топочных газов в помещение котельной через неплотности в обмуровке и минимальные присосы. Поддержание разрежения в топке в заданных пределах возлагается на регулятор разрежения. Регулятор разрежения РР получает контрольное воздействие по разрежению в верхней части топки Sт и воздействует на органы, регулирующие отвод продуктов сгорания. Схема регулирования показана сплошными линиями.

При изменениях нагрузки котла изменяются расходы воздуха и топлива, соответственно изменяется и количество образующихся продуктов сгорания. Для улучшения работы регулятора разрежения на него от регулятора воздуха РЗ через устройство динамической связи ДС вводят дополнительное воздействие, возникающее лишь в момент включения регулятора воздуха.

Дополнительное воздействие от РВ на РР показано пунктиром. Если изменится нагрузка котла, то одновременно с изменением подачи воздуха подается дополнительное воздействие от регулятора воздуха через устройство динамической связи на регулятор разрешения, приводящее к соответствующему изменению отвода продуктов сгорания и уменьшению отклонений разрешения в топке в переходных режимах. Регулятор разрежения воздействует на органы, изменяющие количество отводимых продуктов сгорания, дроссельные заслонки (самый дешевый метод), направляющие аппараты, или на устройства, изменяющие частоту вращения дымососа (например, на гидромуфту).

а) б)

Рис. Схемы регулирования: а) разряжения в топке; б) подачи первичного воздуха в шахтную мельницу.

Для котлов с шахтными мельницами, когда приготовленная в мельницах пыль непосредственно вдувается в топку, регулятор тепловой нагрузки воздействует на подачу топлива в мельнице. Если нагрузка котла, например, возрастает и давление пара начинает падать, то регулятор тепловой нагрузки увеличивает подачу топлива в мельницу.

Однако если количество воздуха, вентилирующего мельницу, не изменяется, то вынос пыли из неё в топку и нагрузка котла увеличиваются медленно, так как требуется определённое время для размола дополнительно поступившего топлива. Это вызывает большие колебания давления пара и затрудняет автоматизацию процесса горения.

Если одновременно с увеличением подачи топлива увеличить расход первичного воздуха, вентилирующего мельницу, то вынос пыли из мельницы увеличится быстрее и будет более точно соответствовать расходу топлива, поступавшего в мельницу. Это улучшает динамические свойства мельницы и учитывается при построении системы регулирования.

Регулятор тепловой нагрузки РТН котла воздействует на подачу топлива в шахтные мельницы и одновременно подает импульсы на регуляторы первичного воздуха РПВ. Последний получает обратное воздействие по регулируемому им расходу первичного воздуха. Таким образом, регулятор первичного воздуха поддерживает соотношение расхода топлива и воздуха, подаваемых в мельницу. С ростом расхода топлива увеличивается скорость воздуха, вентилирующего мельницу, и тонина помола ухудшается.

Энергосбережение в котельных. Основные энергосберегающие мероприятия для промышленных котельных установок в целях уменьшения потерь теплоты с уходящими газами. Преимущества перевода паровых котлов в водогрейный режим. Определение КПЛ парового и водогрейного котлов.

Среди факторов, увеличивающих расход топлива в котельных, можно выделить:

- физический и моральный износ котельных установок; отсутствие или плохую работу системы автоматики;

- несовершенство газогорелочных устройств; несвоевременную наладку теплового режима котла;

- образование отложений на поверхностях нагрева;

- плохую теплоизоляцию;

- неоптимальную тепловую схему;

- отсутствие экономайзеров-подогревателей;

- неплотности газоходов.

В зависимости от типа котельной установки расход условного топлива на 1 Гкал отпущенной тепловой энергии составляет 0,159-0,180 т у.т., что соответствует КПД котла (брутто), равному 80-87 %. При работе котельных установок средней и малой мощности на газе КПД (брутто) может быть увеличен до 85-92 %.

Номинальный КПД (брутто) водогрейных котельных установок мощностью менее 10 Гкал/ч, используемых в том числе и в муниципальном секторе теплоэнергетики, при работе на газе составляет 89,8-94,0%, при работе на мазуте — 86,7-91,1 %.

Основные направления энергосбережения в котлах становятся очевидными при рассмотрении их тепловых балансов.

Анализ тепловых балансов существующих паровых и водогрейных кот­лов показывает, что наибольшие потери теплоты (10-25 %) происходят с уходящими дымовыми газами:

Снижению потерь с уходящими газами способствуют:

- поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха в топке котла ат (рис. 6.10) и снижение присосов воздуха по его тракту.

- поддержание чистоты наружных и внутренних поверхностей нагрева, что позволяет увеличить коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воде;

- увеличение площадей хвостовых поверхностей нагрева;

- поддержание в барабане парового котла номинального давления, обеспе-чивающего расчетную степень охлаждения газов в хвостовых поверхностях нагрева;

- поддержание расчетной температуры питательной воды, определяющей температуру уходящих после экономайзера дымовых газов;

- перевод котлов с твердого или жидкого топлива на природный газ и др.

Очевидно, что изменение температуры уходящих газов на 20 °С в рассматриваемых условиях приводит к изменению КПД котла на 1 % (рис. 6.11).

Особенности глубокой утилизации теплоты дымовых газов (с конденсацией содержащихся в них водяных паров) рассмотрены ниже (см. гл. 8), Ниже также представлены некоторые из энергосберегающих мероприятий, приводящих к снижению затрат энергии в источниках теплоты, связанные со схемными изменениями и режимами эксплуатации.

В ряде случаев является целесообразным перевод паровых котлов в водогрейный режим, что позволяет существенно повысить фактические КПД паровых котлов типов ДКВр, ДЕ и др.

Работа паровых котлов на низких (около 0,1-0,3 МПа) давлениях отрицательно сказывается на устойчивости циркуляции, из-за снижения температуры насыщения и увеличения доли парообразования в экранных трубах наблюдается интенсивное образование накипи и увеличивается вероятность пережога труб. Кроме того, если в котельной установке используется чугунный водяной экономайзер, то при работе котла на давлении 0,1-0,3 МПа из-за низкой температуры насыщения его необходимо отключать, так как в нем может наблюдаться недопустимое парообразование. Эти и другие особенности приводят к тому, что КПД этих паровых котлов не превышает 82 %, а в некоторых случаях, когда трубы сильно загрязнены, КПД котла уменьшается до 70-75 %.

Переведенные на водогрейный режим паровые котлы в эксплуатации не уступают специализированным водогрейным котлам, а по ряду показателей и возможностям превосходят их, например в отношении:

- доступности для внутреннего осмотра, контроля, ремонта, улавливания шлама и очистки, благодаря наличию барабанов;

- возможности более гибкого регулирования теплопроизводительности в допустимых пределах (качественного по температуре сетевой воды и количественного по ее расходу);

- повышения КПД при переводе на водогрейный режим на 1,5-12,0 %.

Перевод на водогрейный режим требует внесения изменений в конструкцию котла.

Перевод котлов с твердого или жидкого топлива на природный газ приводит к снижению избытка воздуха в топке и уменьшению наружного загрязнения теплопередающих поверхностей. Снижаются затраты энергии на подготовку топлива. При переводе на газ котлов, работающих на мазуте, отпадает необходимость в затратах теплоты на распыление последнего с помощью паровых форсунок. При замене твердого топлива на газ удается избежать потерь с механическим недожогом и с теплотой шлаков.

Данное мероприятие применяется, если это целесообразно по экономическим и экологическим показателям.

При эксплуатации энергосбережению способствует рациональное распределение нагрузки между несколькими одновременно работающими котлами.

В состав котельной установки, как правило, входят несколько котлов, которые могут различаться по своим характеристикам, сроку службы и физическому состоянию.

С падением нагрузки ниже номинальной уменьшается температура уходящих газов, а значит, снижаются потери теплоты с уходящими газами. При малых нагрузках уменьшаются скорости истечения газа и воздуха, ухудшается их смешение и могут возникнуть потери с химической неполнотой сгорания. Абсолютные потери теплоты через обмуровку остаются практически неизменными, а относительные (отнесенные на единицу расхода топлива), естественно, возрастают. Это приводит к тому, что существуют режимы, которым соответствует максимальное значение КПД.

Поскольку зависимости КПД котлов, расходов условного топлива от производительности индивидуальны для различных типов, конструкций котлов, сроков их эксплуатации, то рациональным распределением нагрузки между двумя и более котлами можно влиять на суммарные энергозатраты котельной.

Для водогрейной котельной в качестве нагрузки принимают часовую теплопроизводительность Q, а для паровой — часовую выработку пара D.