RU2686130C1 - Boiler of low power of high-temperature boiler layer with a system of automatic regulation of the combustion process - Google Patents
Boiler of low power of high-temperature boiler layer with a system of automatic regulation of the combustion process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686130C1 RU2686130C1 RU2018117788A RU2018117788A RU2686130C1 RU 2686130 C1 RU2686130 C1 RU 2686130C1 RU 2018117788 A RU2018117788 A RU 2018117788A RU 2018117788 A RU2018117788 A RU 2018117788A RU 2686130 C1 RU2686130 C1 RU 2686130C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boiler
- temperature
- fluidized bed
- air
- gate
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 9
- 239000012895 dilution Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 13
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 12
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 12
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- -1 level Substances 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/20—Systems for controlling combustion with a time programme acting through electrical means, e.g. using time-delay relays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Description
Техническое решение относится к области теплоэнергетики, а именно к котлу малой мощности высокотемпературного кипящего слоя с системой автоматического регулирования процесса горения. Как правило, такие котлы работают на древесных отходах и торфе, имеющих большую влажность.The technical solution relates to the field of power engineering, namely to the low-power boiler of high-temperature fluidized bed with a system of automatic control of the combustion process. As a rule, such boilers work on wood waste and peat, having a high humidity.
Работа котла малой мощности с топкой высокотемпературного кипящего слоя осуществляется в диапазоне 1100…1200°С. Данные котлы малой мощности с топкой высокотемпературного кипящего слоя устанавливаются в различных климатических зонах со значительными температурными перепадами от -50°С до +50°С. Основным видом топлива для данных котлов являются древесные отходы и торф, которые имеют большую влажность. Это влияет на возможность быстрого изменения нагрузки котла в зависимости от потребителя, а также регулированием его мощности в диапазоне от 30% до 100%. Соответственно при работе котла это приводит к неравномерному горению (кратерному горению), а также уменьшению коэффициента полезного действия.The operation of a low-power boiler with a furnace of a high-temperature fluidized bed is carried out in the range of 1100 ... 1200 ° С. These low-capacity boilers with a high-temperature fluidized bed furnace are installed in various climatic zones with significant temperature differences from -50 ° C to + 50 ° C. The main fuel for these boilers is wood waste and peat, which have high humidity. This affects the ability to quickly change the load of the boiler depending on the consumer, as well as regulation of its power in the range from 30% to 100%. Accordingly, when the boiler is working, this leads to uneven burning (crater burning), as well as a decrease in efficiency.
В настоящей заявке на предполагаемое изобретение ниже представлены технические решения, которые позволили стабилизировать температуру в топке котла и равномерность горения, а также привели к уменьшению влажности в подаваемом топливе и к увеличению коэффициента полезного действия.In the present application for the proposed invention, the technical solutions are presented below, which allowed to stabilize the temperature in the furnace of the boiler and the uniformity of combustion, as well as led to a decrease in humidity in the supplied fuel and to an increase in efficiency.
Аналогом заявленного изобретения является система автоматического регулирования параметров котла с топкой низкотемпературного кипящего слоя (НТКС), разработанная специалистами треста «Донецкуглеавтоматика» по статье Бочаров А.А., Вискин Ж.В. Методика реконструкции и эксплуатации топок для сжигания высокозольных углей в кипящем слое. Донецк: Донецкуглеавтоматика, 1989, с. 80-91 - [1]. Система состоит из регуляторов разрежения, уровня, выпуска шлака, воздуха, топлива. Работа всех регуляторов осуществляется с использованием исполнительных механизмов электрических однооборотных (МЭО). В данной схеме предусмотрен контроль следующих параметров: температуры уходящих дымовых газов, давления дутьевого воздуха, температуры кипящего слоя, температуры и давления пара (воды) на выходе из котла, параметры электродвигателей дутьевого вентилятора и дымососа.The analogue of the claimed invention is the automatic control system of the parameters of the boiler with a furnace of low-temperature fluidized bed (NTCS), developed by specialists of the trust Donetskgleautomatika under the article Bocharov AA, Viskin Zh.V. Methods of reconstruction and operation of furnaces for burning high-ash coal in a fluidized bed. Donetsk: Donetskgleautomatica, 1989, p. 80-91 - [1]. The system consists of regulators of dilution, level, slag, air, fuel. The work of all regulators is carried out using electric single-turn actuators (MEO). This scheme provides control of the following parameters: flue gas temperature, pressure of the blast air, temperature of the fluidized bed, temperature and pressure of steam (water) at the outlet of the boiler, parameters of electric motors of the blower fan and smoke exhauster.
Так же известны способы сжигания угля в высокотемпературном кипящем слое по литературным источникам:Also known methods of burning coal in a high-temperature fluidized bed according to literary sources:
- Смирнов А.В., Юферев Ю.В., Воронов В.Ю., Макаров В.П. Технология сжигания угля в высокотемпературном кипящем слое в коммунальных котельных малой мощности. СПб: Стройпрофиль, 2004, №4/1, с. 108-110 - [2];- Smirnov A.V., Yuferev Yu.V., Voronov V.Yu., Makarov V.P. The technology of burning coal in a high-temperature fluidized bed in low-power utility boilers. St. Petersburg: Stroyprofil, 2004, №4 / 1, p. 108-110 - [2];
- Юферев Ю.В., Воронов В.Ю. Опыт реконструкции и эксплуатации котла «Братск» с топкой ВТКС. // Сборник работ докторантов и адъюнктов. СПб: БИТУ, 1998, №2, с. 56-58 - [3];- Yuferev Yu.V., Voronov V.Yu. Experience in the reconstruction and operation of the boiler "Bratsk" with the furnace VTKS. // Collection of works of doctoral candidates and adjuncts. St. Petersburg: BITU, 1998, №2, p. 56-58 - [3];
Устройства их реализующие способы сжигания угля по [2] и [3] включают в себя вариатор, регулирующий подачу топлива, преобразователь напряжения с двигателем постоянного тока для привода подвижной решетки для удаления шлака и золы. Регулирование производительности дымососа и вентилятора осуществляется посредством исполнительных МЭО.The devices that implement the methods of burning coal [2] and [3] include a variator that regulates the flow of fuel, a voltage converter with a DC motor for driving a movable grid to remove slag and ash. Regulation of the performance of the exhauster and fan is carried out through the executive MEO.
Данные аналоги [1], [2] и [3] обладают рядом недостатков:These analogues [1], [2] and [3] have a number of disadvantages:
- регулирование разрежения в топке котла и подачи воздуха осуществляется при помощи шиберов с электроприводами МЭО, что приводит к потерям при дросселировании воздуха и газов;- the regulation of the vacuum in the boiler furnace and the air supply is carried out with the help of gate valves with MEO electric drives, which leads to losses during throttling of air and gases;
- отсутствуют преобразователи частоты для привода вентилятора и дымососа, что увеличивает расход электроэнергии;- there are no frequency converters for driving the fan and the smoke exhauster, which increases the power consumption;
- отсутствует позонное регулирование первичного воздуха, что приводит к увеличению потерь от химического недожога и с механической неполнотой сгорания топлива;- there is no zone control of the primary air, which leads to an increase in losses due to chemical underburning and with mechanical incomplete combustion of fuel;
- нет канала регулирования давления вторичного воздуха, вследствие чего снижается эффективность выгорания топлива и возрастает доля уноса твердых частиц из слоя;- there is no channel for regulating the pressure of secondary air, as a result of which the efficiency of fuel combustion decreases and the fraction of entrainment of solid particles from the layer increases;
- не предназначены для использования торфа и древесных отходов;- are not intended for the use of peat and wood waste;
- для регулирования подачи топлива используется вариатор, для привода подвижной решетки для удаления шлака и золы преобразователь напряжения, которые характеризуются низкой надежностью.- a variator is used to regulate the fuel supply, and a voltage converter for driving the mobile grid to remove slag and ash, which are characterized by low reliability.
Выполнение указанных недостатков частично устранены в «Системе автоматического регулирования процесса горения в топке с высокотемпературным кипящим слоем котла малой мощности» по патенту на полезную модель РФ: RU 49603 U1 от 27.11.2005, МПК F23N 1/00 - [4], которая является прототипом заявленного технического решения.The implementation of these shortcomings partially eliminated in the "Automatic control system of the combustion process in a furnace with a high-temperature fluidized bed of a low-power boiler" according to the utility model patent of the Russian Federation: RU 49603 U1 of 11/27/2005, IPC
Прототип [4] состоит из собственно котла и системы автоматического регулирования с программируемым контроллером, блоками управления регуляторов, исполнительных механизмов и частотно-регулируемых приводов к которым кабелями подсоединены: газоанализатор, датчики температуры кипящего слоя, температуры и давления воды на входе и выходе из котла; исполнительные механизмы регулирования подачи топлива, шиберов входящего воздуха с каналами регулирования позонного первичного и вторичного воздуха, разрежения, удаления шлака и золы с датчиками, приборами контроля и безопасности; частотно-регулируемые приводы вентилятора, дымососа, питателя топлива и подвижной решетки для удаления шлака и золы. При этом программируемый контроллер (ПК) системы автоматического регулирования обеспечивает регулирование работы всех регуляторов, приборов контроля и безопасности, что позволяет полностью автоматизировать процесс горения в топке котла, повысить управляемость котлом с применением текстовой панели, которая входит в состав ПК, уменьшить количество обслуживающего персонала.The prototype [4] consists of the boiler itself and the automatic control system with a programmable controller, controllers for the regulators, actuators and frequency-controlled drives to which the cables are connected: a gas analyzer, boiling layer temperature sensors, temperature and pressure of water at the boiler inlet and outlet; executive mechanisms for regulating the supply of fuel, gates of incoming air with channels for regulating post-primary and secondary air, vacuum, removing slag and ash with sensors, control devices and safety; frequency-controlled drives of the fan, exhaust fan, fuel feeder and a movable grill to remove slag and ash. At the same time, a programmable controller (PC) of the automatic regulation system provides regulation of all regulators, control and safety devices, which allows to fully automate the combustion process in the boiler furnace, increase boiler controllability using a text panel that is included with the PC, and reduce the number of service personnel.
Система по прототипу [4] обладает рядом недостатков:The system of the prototype [4] has a number of disadvantages:
- отсутствием подогрева воздуха для обеспечения устойчивого горения топлива (торф, древесные отходы);- the absence of air heating to ensure sustainable combustion of fuel (peat, wood waste);
- отсутствие возможности автоматического регулирования процесса горения в топке с высокотемпературным кипящим слоем котла малой мощности при сжигании других видов топлива (торфа, древесных отходов), что снижает эффективность, универсальность и надежность работы данного котла.- the inability to automatically control the combustion process in a furnace with a high-temperature fluidized bed of a low-power boiler when burning other types of fuel (peat, wood waste), which reduces the efficiency, versatility and reliability of this boiler.
Недостатки аналогов и прототипов ставят задачу совершенствования котла малой мощности высокотемпературного кипящего слоя и его системы автоматического регулирование процесса горения торфа и древесных отходов обеспечивающих повышение эффективности сжигания торфа и древесных отходов путем регулирования расходов воздуха и перепуска уходящих газов в воздухоподогреватель, для организации оптимального режима горения.The disadvantages of analogs and prototypes set the task of improving the low-power high-temperature fluidized bed boiler and its system to automatically control the combustion of peat and wood waste to improve the efficiency of burning peat and wood waste by controlling the flow of air and bypassing flue gases to the optimum combustion mode.
Данная задача решается за счет того, что в заявленное устройство (котел малой мощности высокотемпературного кипящего слоя с системой автоматического регулирования процесса горения) для сжигания торфа и древесных отходов установлены воздухоподогреватель, щиберы с электроприводами, которые регулируют расход уходящих газов из газохода котла в атмосферу и в воздухоподогреватель.This task is solved due to the fact that in the claimed device (low-power boiler of high-temperature fluidized bed with a system of automatic control of the combustion process) an air heater is installed for burning peat and wood waste, electric drive chippers that regulate the flow of flue gases from the gas flue of the boiler to the atmosphere and air heater
Сущность заявленного изобретения состоит в том, котел малой мощности высокотемпературного кипящего слоя с системой автоматического регулирования процесса горения состоит из собственно котла и системы автоматического регулирования с программируемым контроллером, блоками управления регуляторов, исполнительных механизмов и частотно-регулируемых приводов к которым кабелями подсоединены: газоанализатор, датчики температуры кипящего слоя, температуры и давления воды на входе и выходе из котла; исполнительные механизмы регулирования подачи топлива, шиберов входящего воздуха с каналами регулирования позонного первичного и вторичного воздуха, разрежения, удаления шлака и золы с датчиками, приборами контроля и безопасности; частотно-регулируемые приводы вентилятора, дымососа, питателя топлива и подвижной решетки для удаления шлака и золы. Котел малой мощности высокотемпературного кипящего слоя дополнительно снабжен воздухоподогревателем входящего воздуха уходящими горячими газами из котла, при этом выходной патрубок уходящих горячих газов из котла разделен на два патрубка, на которых установлены соответственно первый и второй регулируемые шибера уходящих горячих газов, выход первого шибера соединен с дымовой трубой, выход второго шибера соединен со входом в воздухоподогреватель, выход которого соединен с дымовой трубой, регулируемые первый и второй шибера соединены кабелями с соответствующими блоками управления регуляторов системы автоматического регулирования.The essence of the claimed invention is that the low-power boiler of high-temperature fluidized bed with a system of automatic control of the combustion process consists of the boiler itself and the automatic control system with a programmable controller, controllers for the regulators, actuators and frequency-adjustable drives to which the cables are connected: a gas analyzer, sensors fluidized bed temperature, temperature and pressure of water at the inlet and outlet from the boiler; executive mechanisms for regulating the supply of fuel, gates of incoming air with channels for regulating post-primary and secondary air, vacuum, removing slag and ash with sensors, control devices and safety; frequency-controlled drives of the fan, exhaust fan, fuel feeder and a movable grill to remove slag and ash. The low-power boiler of high-temperature fluidized bed is additionally equipped with an inlet air heater by the outgoing hot gases from the boiler, while the outlet of the outgoing hot gases from the boiler is divided into two nozzles, on which the first and second adjustable gates of the outgoing hot gases are installed, the output of the first gate is connected to the flue pipe, the output of the second gate is connected to the entrance to the air heater, the output of which is connected to the chimney, adjustable first and second gate are connected cables with appropriate control units of regulators of the automatic regulation system.
Техническим результатом является повышение эффективности заявленного технического решения, путем повышения КПД котла малой мощности и повышения уровня автоматизации такого котла.The technical result is to increase the efficiency of the claimed technical solution, by increasing the efficiency of a low-power boiler and increasing the level of automation of such a boiler.
Ограничительные признаки изобретения «котел малой мощности высокотемпературного кипящего слоя с системой автоматического регулирования процесса горения», состоящий из собственно котла и системы автоматического регулирования с программируемым контроллером, блоками управления регуляторов, исполнительных механизмов и частотно-регулируемых приводов к которым кабелями подсоединены: газоанализатор, датчики температуры кипящего слоя, температуры и давления воды на входе и выходе из котла; исполнительные механизмы регулирования подачи топлива, шиберов входящего воздуха с каналами регулирования позонного первичного и вторичного воздуха, разрежения, удаления шлака и золы с датчиками, приборами контроля и безопасности; частотно-регулируемые приводы вентилятора, дымососа, питателя топлива и подвижной решетки для удаления шлака и золы», описывают общие элементы конструкции котла малой мощности высокотемпературного кипящего слоя с системой автоматического регулирования процесса горения для прототипа и заявленного технического решения.Restrictive features of the invention "low power boiler of high temperature fluidized bed with a system of automatic control of the combustion process", consisting of the boiler itself and the system of automatic control with a programmable controller, control units of regulators, actuators and variable frequency drives to which cables are connected: gas analyzer, temperature sensors fluidized bed, temperature and pressure of water at the inlet and outlet from the boiler; executive mechanisms for regulating the supply of fuel, gates of incoming air with channels for regulating post-primary and secondary air, vacuum, removing slag and ash with sensors, control devices and safety; variable-frequency drives of a fan, a smoke exhauster, a fuel feeder and a movable grate for removing slag and ash ”describe the common design elements of a low-power high-temperature fluidized bed boiler with a system for automatically controlling the combustion process for the prototype and the claimed technical solution.
Отличительный признак «котел малой мощности высокотемпературного кипящего слоя с системой автоматического регулирования процесса горения дополнительно снабжен воздухоподогревателем входящего воздуха уходящими горячими газами из котла», позволит повысить эффективность сгорания топлива в топке котла, из-за того, что подогретый на входе в топку воздух обеспечит лучшее сжигание такого топлива, как торф и древесные отходы, в которых содержится много влаги.The distinctive feature "a low power boiler of high temperature fluidized bed with a system of automatic control of the combustion process is additionally equipped with an incoming air heater by the outgoing hot gases from the boiler", will improve the efficiency of fuel combustion in the boiler furnace, because the air heated at the furnace inlet will provide the best burning fuels such as peat and wood waste, which contain a lot of moisture.
Отличительные признаки «выходной патрубок уходящих горячих газов из котла разделен на два патрубка, на которых установлены соответственно первый и второй регулируемые шибера уходящих горячих газов, выход первого шибера соединен с дымовой трубой, выход второго шибера соединен со входом в воздухоподогреватель, выход которого соединен с дымовой трубой», позволят повысить эффективность котла, путем возможности задания первым и вторым шиберами оптимальных режимов подогрева входящего воздуха в топку котла высокотемпературного кипящего слоя.Distinctive signs "the outlet pipe of the outgoing hot gases from the boiler is divided into two nozzles, on which the first and second adjustable gates of the outgoing hot gases are installed, the outlet of the first gate is connected to the chimney, the outlet of the second gate is connected to the entrance to the air preheater, the outlet of which is connected to the flue pipe, will improve the efficiency of the boiler, by the possibility of setting the first and second valves of the optimal modes of heating the incoming air into the furnace of the high-temperature boiling boiler with oya.
Отличительные признаки «регулируемые первый и второй шибера соединены кабелями с соответствующими блоками управления регуляторов системы автоматического регулирования», позволят повысить эффективность котла и его системы автоматического регулирования, путем автоматизации управления первым и вторым шиберами, для оптимального подогрева входящего в топку котла воздуха, то есть, позволяют повысить эффективность автоматизации котла с повышенным КПД для работы на торфе и древесных отходах. Повышается эффективность выгорания топлива, вследствие чего повышается КПД установки при сжигании разных видов твердого топлива (торф, древесные отходы и др.).Distinctive signs "adjustable first and second gates are connected by cables with appropriate control units of regulators of the automatic control system", will increase the efficiency of the boiler and its automatic control system by automating the control of the first and second gates for optimal heating of the air entering the furnace; allow to increase the efficiency of boiler automation with increased efficiency for work on peat and wood waste. The efficiency of fuel burnup increases, as a result of which the efficiency of the plant increases when different types of solid fuels are burned (peat, wood waste, etc.).
Также известен «Подогреватель воздуха топочным газом, способ установки, а также воздушный трубный компонент для подогревателя воздуха топочным газом» по патенту на полезную модель РФ: RU 2554679 С2 от 25.06.205, МПК F28D 7/16 - [5], содержащий топочную камеру котла, в которой происходит сгорания топлива, на выходе горячих газов из топочной камеры установлен циклон (возврата уноса несгоревших продуктов горения) и дымоход. В дымоходе после циклона установлен воздухоподогреватель входящего в топочную камеру воздуха. Применение в котле воздухоподогревателя входящего в топочную камеру воздуха существенно повышает его КПД.Also known is “Air heater with flue gas, installation method, as well as air pipe component for air heater with flue gas” according to the patent for a useful model of the Russian Federation: RU 2554679 C2 of 06/25/05, IPC F28D 7/16 - [5], containing the combustion chamber the boiler in which the combustion of the fuel takes place, a cyclone (return of the ash of unburned combustion products) and a chimney are installed at the exit of the hot gases from the combustion chamber. In the chimney after the cyclone air heater is installed entering the combustion chamber air. The use of an air heater in the boiler and air entering the combustion chamber significantly increases its efficiency.
Однако неизвестно применение такого воздухоподогревателя входящего в топочную камеру воздуха для котлов малой мощности с топкой высокотемпературного кипящего слоя. Дополнительно недостатком известного аналога [5], является то, что он не снабжен системой автоматического регулирование процесса горения, что не позволяет автономно его эксплуатировать.However, the use of such an air heater entering the combustion chamber of the air for low-power boilers with a furnace of a high-temperature fluidized bed is unknown. Additionally, a disadvantage of the known analogue [5] is that it does not have an automatic control system for the combustion process, which does not allow it to be operated independently.
Предложенная система автоматического управления котла поясняется фигурой на листе графических материалов, где:The proposed automatic control system of the boiler is illustrated by a figure on a sheet of graphic materials, where:
1 - программируемый контроллер;1 - programmable controller;
2, 3, 4 и 5 - блоки управления, включающие в себя регуляторы разрежения, удаления шлака и золы, подачи топлива и воздуха с частотно-регулируемыми приводами;2, 3, 4 and 5 - control units, which include vacuum regulators, slag and ash removal, fuel and air supply with variable frequency drives;
6, 7 - датчики давления общего и вторичного воздуха;6, 7 — common and secondary air pressure sensors;
8 - датчик температуры кипящего слоя;8 - fluidized bed temperature sensor;
9, 10 - датчики давления прямой и обратной сетевой воды;9, 10 - direct and reverse mains water pressure sensors;
11, 12 - датчики температуры прямой и обратной сетевой воды;11, 12 - direct and reverse mains water temperature sensors;
13 - вентилятор;13 - the fan;
14 - дымосос;14 - exhauster;
15 - питатель топлива;15 - fuel feeder;
16 - подвижная решетка для удаления шлака и золы;16 - mobile grid for the removal of slag and ash;
17 - воздухоподогреватель;17 - air heater;
18, 19, 20, 21 - дутьевые зоны первичного воздуха с каналами регулирования позонного первичного дутья;18, 19, 20, 21 - primary air blowing zones with channels for adjusting the zone primary air blow;
22, 23, 24, 25 - шиберы позонного регулирования первичного воздуха;22, 23, 24, 25 - gates of zonal regulation of primary air;
26, 27, 28, 29 - датчики давления первичного воздуха;26, 27, 28, 29 — primary air pressure sensors;
30, 31, 32, 33 - исполнительные механизмы с электроприводом МЭО;30, 31, 32, 33 - actuators with electric drive MEO;
34 - шибер регулирования вторичного воздуха;34 - gate control of secondary air;
35 - сопла вторичного дутья;35 - secondary blast nozzles;
36 - исполнительный механизм с электроприводом МЭО;36 - actuator with electric actuator MEO;
37, 39 - запорно-регулирующая арматура;37, 39 - valves and fittings;
38, 40 - электроприводы МЭО;38, 40 - MEO electric drives;
41 - датчик температуры воздуха;41 - air temperature sensor;
42 - датчика разрежения;42 - vacuum sensor;
43 - газоанализатор;43 - gas analyzer;
44 - дымовая труба.44 - chimney.
Заявленное техническое решение включает в себя собственно котел малой мощности высокотемпературного кипящего слоя и систему автоматического регулирования с программируемым контроллером (1), которые содержат блоки управления регуляторов (2), (3), (4) и (5) исполнительных механизмов и частотно-регулируемых приводов к которым кабелями подсоединены: газоанализатор (43), датчики температуры кипящего слоя (8), температуры (12), (11) и давления воды (10), (9) на входе и выходе из котла; исполнительные механизмы регулирования подачи топлива (15), шиберов входящего воздуха с каналами регулирования позонного первичного (22), (23), (24), (25) и вторичного (34) воздуха, разрежения (42), удаления шлака и золы с датчиками, приборами контроля и безопасности; частотно-регулируемые приводы вентилятора (13), дымососа (14), питателя топлива (15) и подвижной решетки (16) для удаления шлака и золы. При этом котел малой мощности высокотемпературного кипящего слоя дополнительно снабжен воздухоподогревателем (17) входящего воздуха уходящими горячими газами из котла, при этом выходной патрубок уходящих горячих газов из котла разделен на два патрубка, на которых установлены соответственно первый и второй регулируемые шибера уходящих горячих газов (39) и (37), выход первого шибера (39) соединен с дымовой трубой (44), выход второго шибера (37) соединен со входом в воздухоподогреватель (17), выход которого соединен с дымовой трубой (44), регулируемые первый и второй шибера (39) и (37) соединены кабелями с соответствующими блоками управления регуляторов системы автоматического регулирования.The claimed technical solution includes the actual boiler of low power high-temperature fluidized bed and the automatic control system with a programmable controller (1), which contain control units for the regulators (2), (3), (4) and (5) actuators and frequency-controlled actuators to which the cables are connected: gas analyzer (43), fluidized bed temperature sensors (8), temperatures (12), (11) and water pressure (10), (9) at the inlet and outlet from the boiler; executive mechanisms for regulating the supply of fuel (15), inlet air dampers with control channels for pozon primary (22), (23), (24), (25) and secondary (34) air, vacuum (42), removal of slag and ash with sensors control and safety devices; variable frequency drives of the fan (13), the smoke exhauster (14), the fuel feeder (15) and the movable grill (16) for removing slag and ash. At the same time, the low-power boiler of high-temperature fluidized bed is additionally equipped with an air heater (17) of incoming air with outgoing hot gases from the boiler, while the outlet nozzle of the outgoing hot gases from the boiler is divided into two nozzles, on which the first and second adjustable nozzles of the outgoing hot gases are installed, respectively (39 ) and (37), the output of the first gate (39) is connected to the chimney (44), the output of the second gate (37) is connected to the inlet to the air heater (17), the output of which is connected to the chimney (44), adjustable by The first and second gates (39) and (37) are connected by cables with the corresponding control units of the regulators of the automatic regulation system.
Работа котла малой мощности высокотемпературного кипящего слоя с системой автоматического регулирования процесса горения организована следующим образом.The operation of the low power boiler of high temperature fluidized bed with a system of automatic control of the combustion process is organized as follows.
При изменении тепловой нагрузки на котле от датчиков температур прямой (11) и обратной сетевой воды (12) подается сигнал в программируемый контроллер (1), где сравниваются текущие значения температур в прямом и обратном трубопроводах с заданными значениями из режимной карты котла. При возникновении сигнала рассогласования указанных величин, из ПК подается сигнал на регуляторы с частотными приводами подачи топлива (4) и воздуха (5). Сигналы, подающиеся на данные регуляторы, имеют дискретные значения. После каждого изменения величины подачи топлива и воздуха, с определенной выдержкой времени заново происходит сравнение текущих значений температур в прямом и обратном трубопроводах с заданными значениями. Этот процесс продолжается до тех пор, пока сигнал рассогласования не войдет в заданный диапазон значений.When the heat load on the boiler changes, the signal from the direct (11) and return network water temperature sensors (12) sends a signal to the programmable controller (1), which compares the current temperatures in the direct and return pipelines with the specified values from the boiler mode map. When an error signal of the specified values occurs, a signal is sent from the PC to the regulators with frequency drives for fuel supply (4) and air (5). Signals fed to these regulators have discrete values. After each change in the amount of fuel and air supply, with a certain time delay, the current values of temperatures in the forward and reverse pipelines are compared with the specified values. This process continues until the error signal enters the specified range of values.
Регулирование давления первичного воздуха осуществляется с помощью шиберов позонного регулирования (22…25), по датчикам давления (26…29), исполнительными механизмами с электроприводами МЭО (30...33). Регулирование вторичного воздуха организовано следующим образом. Сигнал об изменении концентрации СО и O2 в дымовых газах поступает от газоанализатора (43), и после сравнения в ПК (1) преобразованный сигнал поступает на исполнительный механизм МЭО (36), установленный на линии подачи вторичного воздуха.Primary air pressure control is carried out with the help of shaking valves of zone regulation (22 ... 25), according to pressure sensors (26 ... 29), by actuators with MEO electric drives (30 ... 33). The regulation of secondary air is organized as follows. The signal about the change in the CO and O 2 concentration in the flue gases comes from the gas analyzer (43), and after comparing it to the PC (1), the converted signal goes to the actuator MEO (36) installed on the secondary air supply line.
Регулятор разрежения в топке котла работает в режиме постоянного опроса датчика разрежения (42). Сигнал о разрежении в топочной камере сравнивается в ПК (1) и при отклонении от заданного значения появляется сигнал рассогласования, который в ПК (1) преобразуется в управляющий сигнал на изменение частоты вращения частотно-регулируемого привода дымососа (2). Ее изменение прекращается при отсутствии сигнала рассогласования.The vacuum regulator in the boiler furnace operates in the continuous poll mode of the vacuum sensor (42). The vacuum signal in the furnace chamber is compared in PC (1) and if there is a deviation from the specified value, a mismatch signal appears, which in PC (1) is converted into a control signal to change the frequency of rotation of the variable-speed drive of the exhauster (2). Its change is terminated in the absence of a mismatch signal.
Регулятор удаления шлака и золы предназначен для оптимального распределения материала слоя и удаления твердых продуктов горения. Входными сигналами для данного регулятора являются расход топлива. ПК (1) выдает управляющий сигнал согласно режимной карте котла на изменение частоты вращения частотно-регулируемого привода (3) подвижной решетки (16) для удаления шлака и золы.The slag and ash removal regulator is designed for optimal distribution of the bed material and removal of solid combustion products. The inputs for this regulator are fuel consumption. The PC (1) generates a control signal according to the boiler mode map to change the frequency of rotation of the frequency-controlled drive (3) of the movable grid (16) to remove slag and ash.
В установившемся режиме часть уходящих газов из котла поступает по газоходу в воздухоподогреватель (17), подогревая воздух идущий далее в трубопровод подачи первичного и вторичного дутья. При этом, оставшаяся часть уходящих газов выбрасывается в атмосферу.In the steady state mode, part of the flue gas from the boiler enters the air heater (17) through the flue duct, heating the air that goes further into the primary and secondary air supply pipe. In this case, the remaining part of the flue gas is released into the atmosphere.
В переходных режимах работы котла, при изменении температуры подаваемого нагретого воздуха в трубопроводы первичного и вторичного дутья от установившегося значения, согласно режимной карты котла, сигнал о изменении температуры от датчика температуры (41) подается в ПК (1), где сравниваются текущие значения температур в трубопроводе подачи воздуха с заданными значениями.In transient modes of operation of the boiler, when the temperature of the heated air supplied to the primary and secondary blast pipelines is from the steady-state value, according to the boiler mode map, a signal about the temperature change from the temperature sensor (41) is sent to PC (1), where the current temperatures in air supply line with the specified values.
При возникновении сигнала рассогласования указанных величин, из ПК (1) подается сигнал на исполнительные механизмы с электроприводом МЭО (38, 40), который регулируют расход уходящих газов из газохода котла в атмосферу и в воздухоподогреватель (17). При этом изменяется положение шиберов (37, 39) и соотношение расхода уходящих газов выбрасываемых напрямую в атмосферу и в воздухоподогреватель (17).When an error signal of these values occurs, the PC (1) sends a signal to actuators with an MEO electric actuator (38, 40), which regulate the flow of flue gases from the boiler duct into the atmosphere and into the air heater (17). This changes the position of the gates (37, 39) and the ratio of the flow rate of flue gases emitted directly into the atmosphere and into the air heater (17).
Сигнал имеет дискретные значения. После каждого изменения величины температуры воздуха, с определенной выдержкой времени заново происходит сравнение текущих значений температур в трубопроводе подачи воздуха с заданными значениями. Этот процесс продолжается до тех пор, пока сигнал рассогласования не войдет в заданный диапазон значений.The signal has discrete values. After each change in the value of air temperature, with a certain time delay, the current values of temperatures in the air supply pipeline are compared anew with the given values. This process continues until the error signal enters the specified range of values.
Предложенный котел малой мощности высокотемпературного кипящего слоя с системой автоматического регулирования процесса горения для сжигания торфа и древесных отходов не выявлен из существующего уровня развития техники, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизны».The proposed low-power boiler of high-temperature fluidized bed with a system of automatic control of the combustion process for burning peat and wood waste is not identified from the existing level of technological development, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."
Выше приведенная совокупность отличительных признаков заявленного технического решения, а именно дополнительное снабжение котла малой мощности с топкой высокотемпературного кипящего слоя с системой автоматического регулирования процесса горения воздухоподогревателем входящего воздуха с регулируемыми шиберами уходящих газов, снабженными электроприводами, не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил известных устройств, технологий (способов), что доказывает соответствию критерию «изобретательский уровень».The above set of distinctive features of the claimed technical solution, namely the additional supply of a low-power boiler with a furnace of high-temperature fluidized bed with a system of automatic control of the combustion process by an in-air heater with adjustable flue-gas dampers equipped with electric drives, is not known at this level of engineering development and does not follow from well-known rules of known devices, technologies (methods), which proves compliance with the criterion "inventor ьский level ".
Конструктивная реализация заявленного технического решения с указанной совокупностью признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленное применение».Constructive implementation of the claimed technical solution with the specified set of features does not present any constructive-technical and technological difficulties, whence follows the criterion "industrial application".
Кроме того, заявленный «котел малой мощности высокотемпературного кипящего слоя с системой автоматического регулирования процесса горения» позволяет повысить уровень автоматизации котла. Достигнутый технический результат дополнительно приведет к повышению:In addition, the claimed "low power boiler of high-temperature fluidized bed with a system of automatic control of the combustion process" allows to increase the level of automation of the boiler. The achieved technical result will additionally increase:
- эффективности выгорания топлива;- fuel burnout efficiency;
- универсальности и стабильности работы котла;- universality and stability of the boiler;
- коэффициента полезного действия;- coefficient of performance;
- уровня теплоснабжения потребителей;- level of heat supply to consumers;
- надежности.- reliability.
Литература.Literature.
1. Бочаров А.А., Вискин Ж.В. Методика реконструкции и эксплуатации топок для сжигания высокозольных углей в кипящем слое. Донецк: Донецкуглеавтоматика, 1989, с. 80-91.1. Bocharov A.A., Viskin J.V. Methods of reconstruction and operation of furnaces for burning high-ash coal in a fluidized bed. Donetsk: Donetskgleautomatica, 1989, p. 80-91.
2. Смирнов А.В., Юферев Ю.В., Воронов В.Ю., Макаров В.П. Технология сжигания угля в высокотемпературном кипящем слое в коммунальных котельных малой мощности. СПб: Стройпрофиль, 2004, №4/1, с.108-110.2. Smirnov A.V., Yuferev Yu.V., Voronov V.Yu., Makarov V.P. The technology of burning coal in a high-temperature fluidized bed in low-power utility boilers. St. Petersburg: Stroyprofil, 2004, No. 4/1, pp.108-110.
3. Юферев Ю.В., Воронов В.Ю. Опыт реконструкции и эксплуатации котла «Братск» с топкой ВТКС. // Сборник работ докторантов и адъюнктов. СПб: БИТУ, 1998, №2, с. 56-58.3. Yuferev Yu.V., Voronov V.Yu. Experience in the reconstruction and operation of the boiler "Bratsk" with the furnace VTKS. // Collection of works of doctoral candidates and adjuncts. St. Petersburg: BITU, 1998, №2, p. 56-58.
4. Патент на полезную модель РФ: RU 49603 U1 от 27.11.2005, МПК F23N 1/00, «Система автоматического регулирования процесса горения в топке с высокотемпературным кипящим слоем котла малой мощности» - прототип.4. Patent for utility model of the Russian Federation: RU 49603 U1 of November 27, 2005,
5. Патент на полезную модель РФ: RU 2554679 С2 от 25.06.205, МПК F28D 7/16, «Подогреватель воздуха топочным газом, способ установки, а также воздушный трубный компонент для подогревателя воздуха топочным газом».5. Patent for utility model of the Russian Federation: RU 2554679 C2 of June 25, 205,
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117788A RU2686130C1 (en) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | Boiler of low power of high-temperature boiler layer with a system of automatic regulation of the combustion process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117788A RU2686130C1 (en) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | Boiler of low power of high-temperature boiler layer with a system of automatic regulation of the combustion process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686130C1 true RU2686130C1 (en) | 2019-04-24 |
Family
ID=66314736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018117788A RU2686130C1 (en) | 2018-05-14 | 2018-05-14 | Boiler of low power of high-temperature boiler layer with a system of automatic regulation of the combustion process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686130C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4442797A (en) * | 1983-01-24 | 1984-04-17 | Electrodyne Research Corporation | Gas and particle separation means for a steam generator circulating fluidized bed firing system |
| RU49603U1 (en) * | 2005-03-02 | 2005-11-27 | Ооо "Тепломех" | SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF THE COMBUSTION PROCESS IN A HEATER WITH A HIGH-TEMPERATURE BOILING LAYER OF A BOILER OF SMALL POWER |
| RU2415339C2 (en) * | 2008-05-29 | 2011-03-27 | Мартин ГмбХ Фюр Умвельт-Унд Энергитехник | Combustion plant and control method of combustion plant |
| RU2460939C1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-09-10 | Учреждение Российской академии наук Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук (ИВМ СО РАН) | Operating method of tangential furnace |
| RU2554679C2 (en) * | 2010-05-28 | 2015-06-27 | Валмет Текнолоджиз, Инк. | Air heater with flue gas, installation method, air pipe component for air heater with flue gas |
| EP3106747A1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-12-21 | Improbed AB | Control method for the operation of a combustion boiler |
| RU170747U1 (en) * | 2016-02-20 | 2017-05-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕПЛОМЕХ" | Fluidized bed solid fuel boiler |
-
2018
- 2018-05-14 RU RU2018117788A patent/RU2686130C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4442797A (en) * | 1983-01-24 | 1984-04-17 | Electrodyne Research Corporation | Gas and particle separation means for a steam generator circulating fluidized bed firing system |
| RU49603U1 (en) * | 2005-03-02 | 2005-11-27 | Ооо "Тепломех" | SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF THE COMBUSTION PROCESS IN A HEATER WITH A HIGH-TEMPERATURE BOILING LAYER OF A BOILER OF SMALL POWER |
| RU2415339C2 (en) * | 2008-05-29 | 2011-03-27 | Мартин ГмбХ Фюр Умвельт-Унд Энергитехник | Combustion plant and control method of combustion plant |
| RU2554679C2 (en) * | 2010-05-28 | 2015-06-27 | Валмет Текнолоджиз, Инк. | Air heater with flue gas, installation method, air pipe component for air heater with flue gas |
| RU2460939C1 (en) * | 2011-06-15 | 2012-09-10 | Учреждение Российской академии наук Институт вычислительного моделирования Сибирского отделения Российской академии наук (ИВМ СО РАН) | Operating method of tangential furnace |
| EP3106747A1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-12-21 | Improbed AB | Control method for the operation of a combustion boiler |
| RU170747U1 (en) * | 2016-02-20 | 2017-05-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕПЛОМЕХ" | Fluidized bed solid fuel boiler |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5626085A (en) | Control of staged combustion, low NOx firing systems with single or multiple levels of overfire air | |
| US8515582B2 (en) | Control system for operation of a fossil fuel power generating unit | |
| RU2692854C1 (en) | Automatic control system of low-power boiler combustion process with low-temperature fluidised bed and method of its operation | |
| WO2020015694A1 (en) | Combustion air volume control system and method for biomass boiler | |
| CN101551103A (en) | Automatic boiler combustion control system of circulating fluid bed | |
| RU49603U1 (en) | SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF THE COMBUSTION PROCESS IN A HEATER WITH A HIGH-TEMPERATURE BOILING LAYER OF A BOILER OF SMALL POWER | |
| CN104141958A (en) | Tail flue gas afterheat recycling system of mechanical waste incineration grate boiler and automatic control method thereof | |
| CN203810367U (en) | Automatic excess-air-coefficient adjusting system of industrial coal-fired boiler | |
| RU2650018C1 (en) | Power plant with the active recovery boiler of the high-temperature boiling bed | |
| RU2680778C1 (en) | System of automatic regulation of combustion process in boiler for burning solid fuel in fluidized bed | |
| RU2682787C1 (en) | System for automatic control of combustion process of boiler unit for combustion of solid fuel in fluidised bed with burner of liquid fuel | |
| CN102538489A (en) | Afterheat utilization flue after-burning device and after-burning method thereof | |
| RU2686238C1 (en) | Automatic control system of power plant combustion process with active high-temperature fluidized bed waste heat boiler | |
| RU2686130C1 (en) | Boiler of low power of high-temperature boiler layer with a system of automatic regulation of the combustion process | |
| CN203273907U (en) | Combustion air system of large-scale household garbage incinerator | |
| CN202902291U (en) | Device and system for controlling three-driving inverse push type incinerator grate and feeding device | |
| RU2693350C1 (en) | Automatic control system of combustion process of power plant with active boiler-utilizer of high-temperature fluidized bed with air heater | |
| CN101617170B (en) | Batch waste gasification process | |
| CN208703906U (en) | A kind of biomass combustion continuous regulating mechanism | |
| RU169930U1 (en) | BOILER INSTALLATION | |
| RU105714U1 (en) | BOILER INSTALLATION | |
| RU2694715C1 (en) | System for automatic control of boiler low-power combustion process of high-temperature fluidized bed with device and water flow rate tank for emergency modes | |
| RU92152U1 (en) | HEATING BOILER | |
| RU2534920C1 (en) | Method of automatic regulation of fuel-air ratio in boiler furnace | |
| RU56969U1 (en) | GAS TURBINE INSTALLATION |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200515 |