УДК 543.271.3

Бороздін П.В., Тарасюк В.П.

ДонНТУ (Донецьк, Україна)

Удосконалення системи автоматизації зпалюваннi газового палива на ТЕЦ за рахунок використання приладу контролю температури пламенi

Тезиси 16 межнародної конференцiї з автоматичного управлiння "Автоматика/ Automatics - 2009" Чернiвцi, 22 – 25 ВЕРЕСНЯ, 2009

В данной статье рассматривается автоматизацированная система управления топочным устройством и исследование его характеристик. Разработана модельтеплообмену топочной камеры, для нахождения температуры в одной из объемных зон,которые участвуют в рассчете. Тем самым получена информация о нахождення висоты точек измерения температуры. Главною целью разработки явялется более экономичное использование газомазутного топлива.

Питання автоматичного регулювання процесу горіння газомазутних казанів, що спалюють два види палива, є одним з найбільш важливих питань при автоматизації казанового обладнання теплових електростанцій. Незважаючи на існуюче різноманіття й якісну простоту схемних рішень у цій області, все більша увага приділяється питанням економічної ефективності систем автоматизації, пов'язане з узгодженням кількості одержуваного тепла й витратою вхідного палива. Котельні, що використовуються нині не обладнані датчиками, які могли б визначати поля температур усередині топкової камери. [1]

При забезпеченнi контролю розподілу температур усередині важливим є визначення абсолютних пірометричних температур смолоскипа в топковій камері, що дозволить контролювати правильність процесу спалювання газового палива. Якщо відповідність градуювальним характеристикам  не виконується, і відповідає критичному відхиленню температури , то  аналізуються 3 причини хибної роботи 1) неповне згорання, 2) відсутність смолоскипа, 3) забруднення стінок казана.

Побудова градуювальник характеристик і подальший контроль ураховує  рівномірність розподілу смолоскипа по топковій камері (осесиметрчнiсть) у масштабі реального часу

На даний момент на існуючих ТЕЦ у кожусі казана передбачене спеціальне віконце для візуального контролю наявності полум'я. Контроль за полум'ям здійснюється персоналом, і не є автоматизованим. За рахунок використання приладу, що розробляється, у його наявності не буде необхідності.

Теплообмін у топці уявляє собою складний і дотепер ще недостатньо вивчений процес. Складність його пов'язана з тією обставиною, що перенос енергії від полум'я до теплосприймаючих поверхонь нагрівання відбувається в процесі хімічних реакцій у рухомій селективній випромінюючій, що поглинає й анизотропного середовища, що розсіює.

Т_ФАКЕЛА=f(R_ГАЗА,R_{ВОЗДУХА}), H_ФАКЕЛА=f(R_ГАЗА,R_{ВОЗДУХА})

З урахуванням з того[2], що B – витрата палива, визначимо модель

Н_ФАКЕЛА=f(B), Т_ФАКЕЛА=f(B)

гдеН_ФАКЕЛА - висота смолоскипа; Т_ФАКЕЛА температура смолоскипа

R_ГАЗА,R_{ВОЗДУХА}витрата газу, повітря відповідно

Таким способом математична модель зонального теплообміну в першу чергу враховує основні особливості локального теплообміну, пов'язані з умовами вигоряння палива, характером руху топкових газів і геометрією системи. Всі ці характеристики топкового процесу при розрахунках завжди розглядаються як задані. Заданими є також спектральні радіаційні характеристики топкового середовища й теплосприймаючих поверхонь нагрівання. На границях системи розглядаються сполучені умови теплообміну, що визначаються радiацiйно-конвективним переносом енергії від топкового середовища до поверхні нагрівання й переносом теплоти теплопровідністю через забруднену стінку до середи. Топкова камера розбивається на m об'ємних й n поверхневих зон. У межах кожної зони приймаються постійними температура, а також оптичні й теплофiзичнi характеристики середовища. Для кожної зони записуються рівняння теплового балансу й теплообміну. У цих рівняннях поряд з радіаційним теплообміном між зонами враховується також конвективний перенос енергії із середовищем, що рухається. Ураховується тепловиділення, пов'язане з вигорянням палива, і теплопередача через забруднену стінку екранних труб. Умови теплообміну в різних зонах топкової камери описуються наступною системою рівнянь  для об'ємних зон [2]

Тут ν и F - обсяг і площа відповідно об'ємних і поверхневих зон, м³, м²;

α_iλ(T_i)- спектральний коефіцієнт поглинання середовища в об'ємній зоні  i м^-1

I₀(λ,T_i) - спектральна щільність потоку випромінювання абсолютно чорного тіла при  температурі T_i , Вт/м²мкм;

f_i/λ - спектральний наведений розв'язний кутовий коефіцієнт випромінювання із зони i в зону j, що враховує в загальному випадку перевипромінювання енергії від поверхневих зон і розсіювання в об'ємних зонах

g_ij - коефіцієнт конвективного теплообміну між зонами i и j , Вт/К;

Q_i - внутрішнє тепловиділення в об'ємних зонах у результаті вигоряння палива, або величина, що враховує теплопередачу від зовнішнього середовища для поверхневих зон, Вт.

Рисунок 1 – Схема установки системи вимiру температури

Висновок: Розроблювальний прилад з комплектом датчиків буде недорогим і надійним, здатним працювати без обслуговування тривалий час, і у відсутності на більшості ТЭЦ комп'ютерних інформаційних систем реального часу, спроможних обробляти й архівувати показання датчиків

Лiтература

1. Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования.—М.: Энергия, 1973

    2. Блох А. Г. Теплообмен в топках парових котлов. Ленинград.: Энергоатомиздат - 1984

3. // Пирометрический измерительный комплекс для стационарного контроля пылеугольной топки; Боровский А., Герасимов Л., и др. http://cta.ru/cms/f/366691.pdf