Котлы с объемно-охлаждаемой топкой низкотемпературного кипящего слоя. Особенности управления

Аннотация

Воинов А. П., Воинова С. А. Котлы собъемно-охлаждаемой топкой низкотемпературного кипящего слоя. Особенности управления.
Представлены достоинства котлов с объемно-охлаждаемой топкой низкотемпературного кипящего слоя, а также особенности их управления.

Котельно-топочная технология объемного охлаждения топочной среды получила признание, благодаря достижению в них важного позитивного эффекта:
• возможности осуществлять факельное сжигание топлива любого вида в низкотемпературной области с обеспечением низкой концентрации оксидов азота в образующихся топочных газах;
• сокращения удельного расхода металла на топочные по верхности нагрева, обусловленного существенным увеличением коэффициента эффективности котельных труб, расположенных в объеме топочной камеры.

Указанные положительные свойства котлов с объемно-охлаждаемыми топками (ООТ) открыли им широкую перспективу применения в станционной и промышленной энергетике при сжигании топлива широкой гаммы свойств разных видов и сортов.

Котельно-топочная технология низкотемпературного кипящего слоя (КС) получила широкое признание и приобрела приоритетное положение. Причиной этого является свойственная ей уникально высокая экологическая эффективность и универсальность по виду и сорту сжигаемого топлива. Указанные свойства технологии КС сделали ее наиболее перспективной в п рограмме развития энергетики Украины, ориентированной на широкое использование низкокачественного твердого топлива в режиме высокой экологической эффективности.

Анализ свойств котельно-топочных технологий ООТ и КС показывает высокие потенциальные возможности феномена сочетания этих технологий в одной котельно-топочной системе. Целью подобного приема является стремление создать новую высокоэффективную комбинированную котельно-топочную систему, в которой аддитивно сочетались бы достоинства исходных систем и антагонистически взаимодействовали бы недостатки.

Кроме предложенной идеи сочетания общеизвестных технологий ООТ и КС, большой интерес представляет применение разных вариантов реализации каждой из этих «корневых» технологий, особенно их новых вариантов.

Прогноз, доступный на настоящем этапе развития идеи, показывает высокий потенциал котельно-топочных систем, действующих по технологии «ООТ+КС». Данное положение касается как технологической эффективности этих систем в целом, так и ее составляющих: экологической, экономической и общетехн ической. Отметим то, что общетехническая эффективность, ее с оставляющие – надежность и приемистость – в сильной степени подвержены воздействию ряда случайных факторов, особенно, текущего уровня тепловой нагрузки и качества сжигаемого топлива. При создании новых котельных установок анализу уровня общетехнической эффективности следует уделить повышенное внимание.

Анализ, на уровне эскизного проекта, свойств предлагаемой технологии «ООТ+КС» показывает, что новизна научно-технических решений коснется ряда вопросов, в частности, по меньшей мере, следующих:
• конструктивно-компоновочные решения по котельному агрегату;
• место и технология ввода в топку участников технологического процесса котла (топлива и воздуха);
• место и технология вывода из топки продуктов этого процесса (золы и газов);
• объемно-планировочные решения по котельной установке и по зданию котельной;
• технология, регламент и режим работы котла при пуске, штатном несении нагрузки и останове;
• принципиальная схема и алгоритм системы автоматического управления (САУ) котельной установкой в разных режимах функционирования ее.

Запас положительных технологических свойств рассматриваемой технологии позволяет считать, что даже при удовлетворительном решении поставленных задач возможно получение значительного положительного эффекта [1, 2].

Известно, что потенциальные возможности технического объекта могут быть реализованы только при надлежащем, высоком качестве процесса управления им. Технологический процесс котла с ООТ и КС содержит ряд новых существенных элементов. Это обстоятельство необходимо учесть при создании САУ подобным объектом.

Анализ свидетельствует о необходимости постановки перед САУ новой котельной установки новых задач, в частности, следующих:
• управление разделением потока дутьевого воздуха на два потока разного назначения;
• управление отметкой расположения в топке центра тепловыделения;
• управление массой работающего инерта;
• управление котельной установкой в нештатных режимах пуска и останова;
• управление фактором формы (степенью обкатанности) частиц инерта.

Отдельные из перечисленных задач или их сочетания подлежат решению в котельных установках разных вариантов.

Как известно, одной из научно-технических задач, подлежащих решению на пути широкого применения технологии КС, является снижение интенсивности внешней эрозии. [3] Перспективным методом решения этой задачи является уменьшение эрозионной агрессивности инерта, путем повышения содержания в нем частиц пониженной эрозионной агрессивности [4, 5]. Для реализации этого метода, необходимо поручить САУ котельной установкой решение новой задачи – управление степенью эрозионной агрессивности частиц инерта.

Для САУ новых котельных установок должно быть предоставлено надлежащее алгоритмическое и техническое обеспечение.

Изложенное характеризует значение проблемы широкого внедрения котлов с ООТ и КС в энергетику Украины, важность решения одной из ее задач – обеспечения высокого качества процесса управления указанными котлами.

Выводы:

1. Котельно-топочным системам, действующим по технологии «ООТ+КС» , предстоит внедрение в отечественной энергетике.

2. Высокие технологические показатели функционирования указанных котлов, можно обеспечить при высоком качестве процесса автоматического управлении ими во всех режимах использования их.

3. Предстоит разработка ряда новых задач управления котлами с ООТ и КС.

4. Научно-техническая разработка задач автоматического управления котлами с ООТ и КС приобрела актуальность.

Список использованной литературы

1. Воинов А.П., Воинова С.А. Особенности автоматического управления котлами с низкотемпературным пузырьковым кипящим слоем // Вісник Інженерної академії України. – 1997. – No 2.– с. 33-34.
2. Воинов А.П., Воинова С.А. Задача перевода газомазутных котельных на твердое топливо и управление ими // Мат. Международ. науч.-техн. конф. «Новые и нетрадиционные технологии в ресурсо– и энергосбережении». – К.: АТМ Украины, 2007. – с. 29-33.
3. Воинов А.П. Положение трубы в кипящем слое и ее внешняя эрозия // Теплоенергетика. – 2003. – No 8. – с.59-61.
4. Воинов А.П., Воинова С.А. Возможность управления внешней эрозией в котлах с кипящим слоем // Теплоэнергетика. – 2008. – No 9. – С. 29-32.
5. Voinov A.P., Voinova S.A. The Possibility of Con trolling External Erosion in Fluidized-Bed Boilers // Thermal Engineering. – 2008. – Vol. 55, No. 9. – Р. 749-754.