3.3.1. Схеми регулювання економічності процесу горіння парових барабанних котлів.

У зв'язку з більшою конструктивною розмаїтістю топкових пристроїв і систем подачі палива для котлів, що працюють на різних видах палива, істотно розрізняються й схеми регулювання процесу горіння, що забезпечують задане теплове навантаження котельного агрегату.

Найпоширенішими є системи регулювання процесу горіння для котлів з пилеживильниками, шахтно-мірошницькими топками й для котлів, що працюють на рідкому й газоподібному паливі.

У перших найпростіших схемах регулювання процесу горіння як критерій теплового навантаження було використане положення органа, що регулює подачу палива, (мал. ,а). Цей імпульс був зворотним зв'язком для регулятора палива, до якого надходив сигнал, що задає, від регулятора тиску при виході з котела або від головного (коригувального) регулятора, що діє по тиску в магістралі, при паралельній роботі декількох котлів на загальний паропровід. Сигнал по положенню регулювального органа подачі палива, у якості що задає, подавався на регулятор повітря, до якого надходив також сигнал зворотного зв'язка по витраті повітря (V). Розрідження в топленні ( ) підтримувалося незалежним регулятором тяги. Така схема регулювання процесу горіння, коли витрата повітря приводиться у відповідність із витратою палива, зветься « паливо-повітря».

Недоліком описаної вище схеми регулювання процесу горіння в першу чергу є непоказність прийнятого методу оцінки фактичного теплового навантаження котела, у першу чергу для котлів, що спалюють тверде паливо, через можливу зміну якості палива, нестабільності характеристик пилеживильників і т.д. Ці фактори приводили до різкого порушення економічності топкового процесу й відхиленню дійсного навантаження від заданої. Недоліки схеми привели до відмови від схеми « паливо-повітря» з використанням сигналу по положенню регулювального органа подачі палива для котлів, що спалюють вугільний пил.

Структурні схеми регулювання процесу горіння.

Р_Т – тиск у загальному паропроводі, Р₀ – тиск первинної пари, D_зд – завдання, h_топ – положення регулювального органа подачі палива, D_п – витрата первинної пари, V – витрата повітря, S_Т– розрідження в топленні котела, – швидкість зміни тиску пари, ДС – динамічний зв'язок.

Схему « паливо-повітря» перемінила схема, організована за принципом « пар-повітря» (мал.,б), що де задає сигналом регулятору повітря служить витрата пари при виході з котела (D_п).

При сталості температури живильної води, тепломісткості пари, КПД котлоагрегату й при спалюванні односортного палива витрата пари в статиці практично однозначно задає теоретично необхідний для горіння витрата повітря. Тому при сталих режимах схема « пара-повітря» забезпечує задовільну точність підтримки заданого коефіцієнта надлишку повітря, що визначає фактора економічності топкового процесу.

Однак у перехідних режимах, пов'язаних зі зміною акумульованого в котлі тепла, витрата пари не погодиться з фактичним тепловим навантаженням котла, і оптимальне співвідношення між подачами палива й повітря порушується.

Корисним удосконаленням схеми « пара-повітря» є використання динамічного зв'язку (зникаючого імпульсу) від регулятора палива до регулятора повітря (рис .в). Динамічний зв'язок діє тільки в перехідних режимах і не робить залишкового впливу на вимірювальну схему регулятора повітря.

Загальною проблемою створення оптимальної схеми регулювання горіння для котлів, що працюють на твердому паливі, є вимір витрати палива. Неоднорідність состава твердого палива уможливлює зміна тепловиділення при постійній подачі палива. Тому для котлоагрегатів, що працюють на твердому паливі, у схемах регулювання процесу горіння доцільно використовувати сигнал, пов'язаний з тепловиділенням у топленні. Таким сигналом є сигнал по «теплу» - тепловому навантаженню.

Сигнал по тепловому навантаженню запропонований З.Я. Бейрахом і В.М. Добкинным у ЦКТИ (м. Ленінград, 1953г). Тепловим навантаженням котела називають витрата пари, що був би отриманий, якби сприйняте поверхнями нагрівання котельного агрегату тепло було витрачено на паротворення, а не акумулювалося частково водою, парою й металом парообразующей частини котла.

Економічність топкового процесу в перехідних режимах залежить від погодженості в змінах подачі палива й повітря, тому визначається не тільки схемою регулювання витрати палива, але й схемою регулювання подачі повітря.

Перевага в АСР процесів горіння на котлах одержала комбінація регулятора палива, що діє по теплу, з регулятором повітря, виконаним за схемою «задане навантаження-повітря» (мал,г).

Розробка й впровадження в АСР котла швидкодіючого газоаналізатора, що безупинно вимірює зміст ПРО₂ у димових газах, привела до створення схем регулювання, заснованих на безпосередньому контролі економічності топкового процесу. У цьому випадку регулятор повітря працює від сигналу по змісту ПРО₂ у димових газах, а крім того, сприймає сигнал динамічного зв'язку, що зникає в статиці, від регулятора палива для поліпшення якості перехідних процесів.