В) Регулирование избытка воздуха в топке (экономичности процесса горения)

Для экономичного сжигания топлива подача воздуха должна регулироваться в строгом соответствии с коли­чеством тепла, поступающим в топку с топливом. Коэф­фициент избытка воздуха а должен быть правильно выбран и поддерживаться постоянным. Величина коэф­фициента избытка воздуха выражается содержанием С0₂ или Ог в уходящих газах. При поддержании посто­янства этих величин коэффициент избытка воздуха также будет поддерживаться постоянным. Отсутствие мало-инерционных датчиков для анализа газов долгое время не позволяло реализовать схему регулирования подачи воздуха по содержанию отдельных компонентов в топоч­ных газах. Обычно подача воздуха регулируется по кос­венным показателям, более или 'менее точно учитываю­щим подачу тепла в топку.

При схеме топливо — воздух (рис. 10-5,а) регулятор воздуха получает два импульса: по расходам топлива и воздуха — и поддерживает постоянным соотношение между этими расходами.

Точность поддержания заданного соотношения зави­сит от правильного измерения расходов воздуха и топ­лива. Расход воздуха может быть измерен с достаточ­ной точностью по перепаду давления на участке воздуш­ного тракта (например, на воздухоподогревателе).

Измерение расхода топлива сопряжено с большими трудностями. Неоднородность по механической структу­ре не позволяет надежно измерить объемный расход

14—2478

209

большинства топлив, в том числе пылевидного и недо­статочно однородного жидкого топлива.

Расход пылевидного топлива измеряется косвенными путями: по числу оборотов питателей или по положению траверсы реостата (плоского контроллера), регулирую­щего число оборотов электродвигателей питателей. При таком способе измерения расход топлива определяется весьма грубо. При одной и той же скорости вращения

Рис. 10-5. Схемы регулирования воздуха.

а — схема топливо — воздух; б — схема пар — воздух; о —схема пар — воз­дух с исчезающим импульсом по расходу топлива; г—тепло — воздух; д — схема регулирования по содержанию О, в уходящих газах.

питателей производительность их изменяется в зависи­мости от влажности пыли, запаса ее в бункере, износа питателей и других факторов. Непостоянство химиче­ского состава топлива приводит к тому, что даже точно измеренный расход не дает достаточные данных о коли­честве тепла, выделившегося в топке. При колебаниях теплотворной способности топлива система регулирова­ния, построенная по схеме топливо—воздух, не может обеспечить оптимального процесса горения. В практике часто наблюдается, что качество топлива, доставляемого на электростанции, особенно низкосортного угля и тор­фа, изменяется в значительных пределах. Так как схема регулирования воздуха по соотношению топливо—воз-

2J0

дух в практических условиях не обеспечивает экономич­ного сжигания топлива, она не может быть рекомендо­вана к применению. Ее можно рекомендовать лишь в случае сжигания газообразного топлива с постоянной теплотворной способностью.

Схема шар — воздух (рис. 10-5,6). Усовершен­ствование схемы регулирования избытка воздуха осу­ществляется по линии повышения точности измерения истинного количества тепла, выделяемого при сгорании топлива. Первой попыткой в этом направлении было создание регулятора, изменяющего расход воздуха про­порционально паропроизводительности котла (схема пар — воздух). Эта схема не дала желаемых результа­тов, так как импульс по расходу пара имеет статические и динамические погрешности. Статические погрешности, т. е. несоответствие между нагрузкой по пару и тепло­вой нагрузкой топки в установившемся режиме, зависит от ряда случайных факторов: температуры питательной водьи, влажности топлива и др.

Схема шар — воздух неприменима при сжигании теплив с высокой влажностью (например, торфа) вследствие снижения паропроизводительности за счет потерь тепла на выпаривание влаги из топлива. В этом случае увеличение влажности приведет к сокращению подачи воздуха, недожогу топлива, уменьшению паро­производительности котла и может привести к полному срыву процесса горения.

Применению схемы пар — воздух препятствуют так­же динамические погрешности импульса от паро-мера: инерционность при внутренних возмущениях и резкая реакция на внешние возмущения.

Введение в схему пар—воздух исчезающего импуль­са по расходу топлива (рис. 10-5,в) улучшает динами­ческие свойства схемы регулирования воздуха с импуль­сом по расходу пара. В этом случае по мере приближе­ния нагрузки котла к новому установившемуся значению импульс по количеству топлива снимается. В статике подача воздуха соответствует паровой нагрузке.

Схема тепло — воздух (рис. 10-5,г) получает­ся при вводе в схему пар — воздух дополнительного импульса по скорости изменения давления в барабане котла. Эта схема дает наиболее точные результаты в пе­реходном режиме работы котла. Тепло, полученное при

14*

211

горении топлива, затрачивается на образование пари и изменение содержания тепла в воде, заполняющей котел. Теплосодержание воды зависит от давления в ба­рабане. Поэтому при изменениях теплосодержания воды из-за нарушения баланса между подачей тепла и по­треблением пара давление в барабане изменяется. Ско­рость этого изменения пропорциональна величине небаланса. Поэтому сумма импульсов по расходу пара и по скорости изменения давления в барабане достаточ­но полно характеризует подачу тепла с топливом в топ­ку. Можно считать, что

где Q — подача тепла в топку;

D_T — расход тепла с паром из котла при постоян­ном теплосодержании, пропорциональный рас­ходу пара; р_б—давление пара в барабане;

k—jt величина, характеризующая количество тепла,

поглощаемого или выделяемого пароводяной эмульсией при изменении давления в бара­бане котла.

Последний импульс действует только в переходном режиме и исчезает при переходе в установившееся со­стояние. Схема тепло—воздух значительно точнее под­держивает экономичность процесса горения и примени­ма для большинства практических случаев.

Схема регулирования экономичности 'по содержанию 0₂ в продуктах сгора­ния (рис. 10-5,(5). В настоящее время в практику на­чинают внедряться схемы регулирования воздуха по со­держанию С>2 в уходящих газах. В качестве первичного прибора используется быстродействующий магнитный кислородомер. Реализация этой схемы затрудняется не­обходимостью получения представительной пробы газа из газохода, обычно имеющего большое поперечное се­чение. Импульс по содержанию кислорода может быть подан в схему автоматического регулирования как регу­лирующий или в виде корректирующего (через регуля­тор экономичности, рис. 10-10).