Оптимизация процесса горения в топках барабанных котлов с применением экстремальных систем и комплексных критериев Горбачев, Алексей Станиславович

Введение к работе

Актуальность темы : Одной из главных задач Энергетической программы Московского региона является определение путей обеспечения эффективного и надежного снабжения народного хозяйства и населения топливом, электрической и тепловой энергией при ограничении негативного воздействия топливно-энергетического комплекса на окружающую среду.

Обеспечение надежной безаварийной эксплуатации паровых котлов во многом определяется решением проблемы надежности работы теплонапряженных поверхностей нагрева. Одним из важнейших факторов, влияющих на надежность этих поверхностей нагрева, является положение ядра факела в топке котла. Неравномерность обогрева параллельно работающих труб панелей контуров циркуляции может привести к выходу их строя как вследствие нарушений характеристик циркуляции или гидродинамики, так и вследствие интенсификации процессов образования внутритрубных отложений.

С учетом всего вышесказанного особую актуальность, в плане обеспечения надежной работы поверхностей нагрева котла, имеет разработка методов, позволяющих оперативно контролировать расположение факела горящего топлива (его ядра) по ширине, глубине и высоте топки в различных режимах эксплуатации котла.

Потери энергетического топлива в значительной мере зависят от совершенства его сжигания. Наряду с конструкцией топочного устройства и режимом работы котла, эффективность процесса горения зависит от качества работы систем автоматического регулирования подачи топлива и воздуха в топку парового котла. Значительная эко-

номическая самостоятельность электростанций, сокращение централизованно выделяемых средств на ремонт оборудования и резкое увеличение цен на органическое топливо придает исключительную актуальность проблеме повышения экономичности процесса горения топлива в топках паровых котлов за счет разработки новых и усовершенствования существующих автоматических систем регулирования. Цель работы :

1. Разработка и техническая реализация экстремальной сис
темы регулирования (ЭСР) экономичности процесса горения с сигна
лом по тепловосприятию топочных экранов АР_ПС с исследованием

ЭСР в лабораторных и промышленных условиях.

2. Обоснование использования сигнала по тепловосприятию
топочных экранов ЛР_ПС для определения положения ядра факела в

топке барабанного парового котла и оценка его влияния на надежность работы экранных поверхностей нагрева.

1. Разработка и техническая реализация системы технической диагностики (СТД) положения ядра факела в топке барабанного парового котла на базе программно-технического комплекса (ПТК) «Квинт».

2. Разработка комплексного эколого-экономического критерия управления для оптимизации процесса горения в топке барабанного парового котла.

Научная новизна работы:

1. Разработана экстремальная система регулирования (ЭСР) экономичности процесса горения в топке барабанного парового котла

формированием входного сигнала по крутизне статической характеристики объекта и переменным шагом при поддержании экстремума.

2. Аналитически определена математическая модель статики, устанавливающая квадратичную функциональную зависимость между перепадом давлений на контуре естественной циркуляции и тепловым потоком соответствующей топочной панели.

3. Определены статические характеристики сигнала ЛР„_С в

зависимости от положения ядра факеле в топке. Показана возможность и разработан способ использования данного сигнала в системах технической диагностики положения ядра факела в топке.

4. Разработан комплексный эколого - экономический критерий
для регулирования экономичности процесса горения в топках бара
банных паровых котлов.

Достоверность и обоснованность научных положение, выводов и рекомендаций опирается на большой объем экспериментального материала, собранного на натурных объектах и в процессе вычислительного эксперимента, проверку основных результатов на имитационных моделях, промышленное применение разработанных систем регулирования.

Практическая значимость работы.

1. Разработан опытный образец ЭСР экономичности процесса горения с сигналом по тепловосприятию топочных экранов на базе микропроцессорных регуляторов ПРОТАР, позволяющий управлять процессом горения в топках паровых барабанных котлов с большей эффективностью.

2. Предложенный метод определения положения ядра факе-іа в топках паровых барабанных котлов по косвенным показателям

позволяет осуществлять контроль за состоянием экранных поверхностей нагрева и повысить надежность их работы.

3. Разработан промышленный образец системы технической диагностики положения ядра факела в топке с применением сигнала по тепловосприятию топочных экранов на базе ПТК «Квинт».

Внедрение результатов работы. Разработанные ЭСР экономичности процесса горения внедрены на барабанных паровых котлах ТП-108 (станционный № 1А) и ТМ-104/А (станционный № 4) ГРЗС № 5 ОАО «Мосэнерго».

Публикации. По результатам диссертации имеется четыре публикации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, состоящего из 104 наименований, трех приложений. Общий объем диссертации составляет 137 страниц, в том числе 121 страницу основного текста, включающего 38 рисунков и 11 таблиц.