Регулирование подачи воздухавпаровых котлах Воздушные системы паровых котлов

Воздушная система предназначена для подачи в топку котла воздуха в количестве, обеспечивающем качественное сгорание топлива с необходимым коэффициентом избытка воздуха.

Для обеспечения качественного сгорания топлива и экономичной работы котла коэффициент избытка воздуха в должен находиться в пределах a = 1,05¸1,15. Снижение коэффициента избытка воздуха приводит к неполноте сгорания топлива (увеличению потери от химической неполноты сгорания топлива - Q ₃), образованию сажистых

отложений на поверхностях нагрева и снижению КПД котла. Увеличение коэффициента избытка воздуха приводит к дополнительным потерям теплоты с уходящими газами - Q₂.

Принципы регулирования и построения систем подачи воздуха в котлах с вентиляторным дутьем и в высоконапорных котлах имеют свои особенности.

В котлах с вентиляторным дутьем основным элементом системы регулирования подачи воздуха является регулятор давления воздуха - РДВ (Рис. 79). В этом регуляторе суммируются сигналы по давлению атмосферного воздуха - р_А, избыточному давлению воздуха в коробе котла - р_К, и сигнал заданного значения нагрузки котла, поступающий от РДП. Результирующий сигнал усиливается струйным усилительным реле и передается на регулирующий орган. В главных котлах регулирующим органом обычно является клапан подачи пара на турбину котельного турбовентилятора - ТВК (Рис. 79.а). В котельных установках, у которых в воздушных системах используются электровентиляторы (Рис. 79. б), регулирующим органом является привод воздушной заслонки, устанавливаемой в воздуховоде за котельным вентилятором.

Для обеспечения бездымного сгорания топлива регулятор воздушной системы котла должен производить опережающую подачу воздуха при наборе нагрузки котла (включении очередной форсунки). С этой целью, при увеличении нагрузки система регулирования обеспечивает предварительный разгон турбовентилятора (или открытие воздушной заслонки), затем осуществляет открытие с помощью сервопривода регистров ВНУ соответствующей форсунки, и в последнюю очередь увеличивает подачу топлива на форсунки. При сбросе нагрузки котла сначала происходит уменьшение расхода топлива через форсунки (отключение форсунки), затем закрытие соответствующего ВНУ и, в последнюю очередь, воздействие на регулирующий орган (уменьшение подачи воздуха от котельного вентилятора).

Рис. 79. Схема регулирования подачи воздуха в котлах с вентиляторным дутьем: а – в главных котлах с турбовентилятором – ТВК; б – в главных и вспомогательных котлах с электровентилятором. РДВ – регулятор давления воздуха; ТВК – котельный турбовентилятор; ЭВК – котельный электровентилятор; К – клапан подачи пара на котельный турбовентилятор; ВЗ – регулирующая воздушная заслонка; р_А – атмосферное давление воздуха; р_К – давление воздуха в кожухе котла; р_ЗАД – заданное значение давления воздуха для данной нагрузки котла (сигнал от РДП).

В высоконапорных котлах основным элементом системы регулирования подачи воздуха является регулятор расхода воздуха – РРВ (Рис. 80). В отличие от РДВ, в РРВ измеряется перепад давлений на газовом импульсе котла – разность давления воздуха на выходе из компрессора ТНА, и давления газов в газоходе котла перед газовой турбиной. Объектом регулирования является турбокомпрессор ТНА, приводимый во вращение газовой и добавительной паровой турбинами, а регулирующими органами – клапан подачи пара на добавительную турбину ТНА – СК и заслонка перепуска воздуха из компрессора – ВЗ.

При вводе в действие ВНК первоначальная раскрутка компрессора осуществляется добавительной паровой турбиной. При этом воздействие РРВ осуществляется на сервопривод клапана подачи пара в ДПТ ТНА (сопловый клапан ТНА), воздушная заслонка при этом полностью закрыта. При увеличении нагрузки ВНК мощность газовой турбины возрастает, происходит перераспределение нагрузки между газовой турбиной ТНА и добавительной паровой турбиной: мощность газовой турбины увеличивается, вызывая прикрытие соплового клапана добавительной паровой турбины. На режиме работы ВНК, когда мощность газовой турбины сравнивается с потребной мощностью компрессора, работа компрессора осуществляется только за счет работы газовой турбины, клапан подачи пара на добавительную паровую турбину полностью закрывается, ДПТ автоматически отключается от работы ТНА. При дальнейшем увеличении нагрузки котла воздействие РРВ осуществляется на привод воздушной заслонки системы перепуска воздуха. Заслонка открывается, перепуская «лишний» воздух мимо ВНК в дымовую трубу (в некоторых схемах – на всасывание ТНА). При уменьшении нагрузки котла уменьшаются расход и температура газов, поступающих в газовую турбину, снижается мощность газовой турбины ТНА. РРВ при этом воздействует на сервопривод воздушной заслонки, обеспечивая ее закрытие и, после полного закрытия воздушной заслонки, воздействует на открытие клапана подачи пара в сопловый аппарат добавительной паровой турбины.

Рис. 80. Схема регулирования подачи воздуха в высоконапорных котлах.

ТНА – турбонаддувочный агрегат; ГТ – газовая турбина; К – турбокомпрессор; ДПТ – добавительная паровая турбина; ВЗ – воздушная заслонка; РРВ – регулятор расхода воздуха; П – подача пара на ДПТ; В – забор воздуха компрессором из атмосферы; ДГ – выброс дымовых газов в атмосферу; СК – сопловый клапан добавительной паровой турбины ТНА. D р_ЗАД – заданное значение перепада давления на газовом импульсе котла (от РДП); p_К – давление воздуха на выходе из компрессора; р_ГТ – давление газов перед газовой турбиной ТНА.

Так как режим баланса мощностей механизмов ТНА является неустойчивым, в реальных установках воздушная заслонка может открываться несколько ранее полного закрытия клапана подачи пара на ДПТ (в режиме увеличения нагрузки котла), и закрываться позже начала открытия соплового клапана ДПТ (в режиме сброса нагрузки). Это обеспечивает более устойчивую работу ТНА и системы регулирования в переходном режиме.

Так же, как и в котлах с вентиляторным дутьем, в ВНК с целью обеспечения бездымного сгорания топлива система регулирования осуществляет опережающую подачу воздуха (раскрутку ротора компрессора) при увеличении нагрузки котла, и опережающее снижение подачи топлива при сбросе нагрузки.

В последних версиях системы регулирования высоконапорных котлов вместо сигнала перепада на газовом импульсе котла используется сигнал перепада давления газа в сопловом аппарате газовой турбины ТНА (Рис. 81). При этом обеспечивается более высокая точность регулирования подачи воздуха в топку ВНК из-за того, что сигнал перепада давлений в сопловом аппарате ТНА изменяется в более широких пределах. В остальном принципы регулирования остаются прежними, рассмотренными для схемы, изображенной на Рис. 80.