PL175529B1 - Sposób i układ automatycznego sterowania pracą gazodynamicznych palników mazutowych, rozpałkowo-podtrzymujących w kotłach energetycznych - Google Patents

Abstract

1 Sposób automatycznego sterowania pracą gazodynamicznych palników mazutowych. rozpałkowo-poitr^mujących w kotłach enetgetycznych, w którym mazut oraz parę wodną doprowadza się do palnika, korzystnie poprzez moduł przypalnikowy, zas powietrze poprzez przepustnicę do skrzyni powietrza zasilającego, a po uprzednim wygrzaniu palnika parą wodną rozpala się urządzenie zapłonowe i zamyka przepływ mazutu przewodem cyrkulacyjnym, znamienny tym, ze do tak przygotowanego mazurowego palnika (I) podaje się mazut o ósmemu od 0,25 MPa do 0,3 MPa, a żądaną wydajność mazutowego palnika (1) osiąga się poprzez jednoczesną zmianę ciśnienia mazutu regulacyjnoredukcyjnym zaworem (12) oraz ciśnienia pary regulacyjnym zaworem (11) poprzez mikroprocesor (3) w ten sposob aby różnica między ciśnieniem pary a ciśnieniem mazutu wynosiła stale około 0.25 MPa, przy czym po osiągnięciu nominalnej wydajności mazutowego palnika (I) optymalizuje się proces spalania mazutu ciśnieniem pary za pomocą regulacyjnego zaworu (II) wysterowując go tak długo sygnałem czujnika (21)jasnosci płomienia (22) mazutowego palnika (1) poprzez mikroprocesor (3), kdor płcmii^nia (22) będzie miesctl się między kolorem niebieskim i żółtym, podczas gdy żądany poziom CO i NOX w spalinach palnika (1) ustala się regulując przepustnica (25) dopływ powietrza z dmuchawy (26) do skrzyni (27) zasilającego powietrza, sygnałem miernika (23) zawartości CO, NOX poprzez mikroprocesor (3) sterujący napędem (24) przepustnicy (25) 2 Układ automatycznego sterowania pracą gazodynamicznych palników mazutowych, rozpałkowopxitrtyujiujących w kotłach energetycznych zawierający przypalnikowy moduł, którego dwa wyjścia są połączone z torem parowym i mazurowym mazutowego palnika zas trzecie jest połączone z przewodem recyrkulacji mazutu, a którego jedno wejście jest połączone z regulacyjno-redukcyjnym zaworem mazutu, zaś drugie wejście z regulacyjnym zaworem pary, w którym to układzie dmuchawa jest połączona poprzez przepustnicę ze skrzynią powietrza zasilającego mazutowy palnik zaooatrzony w urządzenie zapłonowe, znamienny tym, ze ma czujnik (2!) koloru płomienia (22) mazutowego palnika (1) osadzony w komorze (2) kotła, zas wyjście tego tmjnika (21)jest połączone z wejściem mikroprocesora (3) oraz analogicznie usytuowany i połączony miernik (23) zawartości CO i NOX, przy czym pomiarowe wyjścia (19, 20) ciśnienia mazutu i pary przypalnikowego modułu (8) są połączone z pomiarowymi wejściami (17 i 18) mikroprocesora (3), zaś odrębne, sterujące wyjścia (33, 32, 34) mikroprocesora (3) są połączone ze steruiącymi

Description

Przedmiotem wynalazku są sposób i układ automatycznego sterowania pracą gazodynamicznych palników mazutowych, rozpałkowo-podtrzymujących w kotłach energetycznych przeznaczone do stosowania w eksploatacji kotłów energetycznych, zwłaszcza dużej mocy, opalanych pyłem węglowym, dla wstępnego wygrzania komory kotła, na przykład do temperatury 500°C i zainicjowania stabilnego zapłonu pyłu węglowego oraz dla podtrzymywania pracy palników pyłowych przy zmniejszonym obciążeniu kotła na przykład do 70% znamionowej mocy.

Znanym i stosowanym jest sposób sterowania pracą palnika mazutowego kotłów energetycznych, w którym po przygotowaniu mazutowego palnika do pracy podaje się na jego

175 529 jeden tor mazut, zaś na drugi tor parę i po zapaleniu mazutu pomocniczym gazowym palnikiem zwiększając ciśnienie mazutu osiąga się znamionową moc palnika, zaś efektywność procesu spalania oraz dopuszczalny poziom zawartości CO i NO_X w spalinach mazutowego palnika stara się uzyskać drogą pomiarów i regulacji dopływu pary i powietrza do komory powietrznej palnika.

Z opisu patentowego Nr 162314 oraz ze zgłoszenia patentowego P-283890 znane są sposób chłodzenia i czyszczenia głowicy palnika olejowego i układ do tego sposobu a także węzeł armatury przypalnikowej do współpracy z palnikiem mazutowym umożliwiające zdalny, wygodny rozrząd pary i mazutu doprowadzonych do takiego węzła między tory mazutu oraz pary mazutowego palnika. Znane rozwiązania ułatwiają i upraszczają proces przygotowania mazutowego palnika do pracy w żądanym reżimie oraz zabezpieczają ten palnik w trakcie pracy palników pyłowych kotła energetycznego i po ich wyłączeniu.

Znane i stosowane sposoby kierowania pracą palników mazutowych rozpałkowopodtrzymujących nie pozwalają na dochodzenie do znamionowej mocy mazutowego palnika w warunkach optymalnego spalania jak również na optymalny proces spalania mazutu w warunkach normalnej pracy takiego palnika. Konsekwencją tego jest określony poziom zanieczyszczenia naturalnego środowiska, marnotrawstwo mazutu, problemy ze stabilną i niezawodną pracą mazutowego palnika, a także występujące pożary powierzchni ogrzewalnych i skrzyń powietrznych kotła.

Sposób automatycznego sterowania pracą gazodynamicznych palników mazutowych rozpalkowo-podtrzymujących w kotłach energetycznych według wynalazku charakteryzuje się tym, że do przygotowanego do pracy w znany sposób mazutowego palnika podaje się mazut o ciśnieniu od 0,25 MPa do 0,3 MPa, a żądaną wydajność mazutowego palnika osiąga się poprzez jednoczesną zmianę ciśnienia mazutu regulacyjno-redukcyjnym zaworem oraz ciśnienia pary regulacyjnym zaworem poprzez mikroprocesor w ten sposób, aby różnica między ciśnieniem pary a ciśnieniem mazutu wynosiła stale około 0,25 MPa, przy czym po osiągnięciu nominalnej wydajności mazutowego palnika optymalizuje się proces spalania ciśnieniem pary za pomocą regulacyjnego zaworu wysterowując go tak długo sygnałem czujnika jasności płomienia mazutowego palnika poprzez mikroprocesor, aż kolor płomienia będzie mieścił się między kolorem niebieskim i żółtym. Żądany poziom CO i NOx w spalinach mazutowego palnika ustala się regulując przepustnicą dopływ powietrza z dmuchawy do skrzyni zasilającego powietrza sygnałem miernika zawartości CO, ΝΟχ poprzez mikroprocesor sterujący napędem przepustnicy.

Układ automatycznego sterowania pracą gazodynamicznych palników mazutowych, rozpalkowo-podtrzymujących w kotłach energetycznych według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma czujnik koloru płomienia mazutowego palnika osadzony w komorze kotła, zaś wyjście tego czujnika jest połączone z wejściem mikroprocesora oraz ma analogicznie usytuowany i połączony miernik zawartości CO i NOx, przy czym pomiarowe wyjścia ciśnienia mazutu i pary przypalnikowego modułu są połączone z pomiarowymi wejściami 'mikroprocesora.

Odrębne, sterujące wyjścia mikroprocesora są połączone ze sterującymi wejściami regulacyjno-redukcyjnego zaworu mazutu, regulacyjnego zaworu pary i napędu przepustnicy powietrzno-zasilającej skrzyni mazutowego palnika. Inne sterujące wyjścia mikroprocesora są połączone ze sterującymi wejściami przypalnikowego modułu.

Rozwiązania według wynalazków umożliwiają optymalizację procesu spalania mazutu w trakcie dochodzenia mazutowego palnika do jego nominalnej mocy w reżimie pracy palnika rozpałkowego lub palnika podtrzymującego w warunkach niepełnego obciążenia kotła opalanego pyłem węglowym i to w warunkach dynamicznych pracy palnika, jak również na automatyczne utrzymywanie na wymaganym, założonym poziomie zawartości CO i NOx w spalinach palnika.

Najważniejszą zaletą wynalazków jest stabilna i niezawodna praca mazutowego palnika, gwarantująca zabezpieczenie komory kotła przed zalaniem mazutem i pożarem powierzchni ogrzewalnej.

Wynalazki są bliżej objaśnione w przykładach wykonania za pomocą rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu według wynalazku.

175 529

W sposobie automatycznego sterowania pracą gazodynamicznych palników mazutowych, rozpałkowo-podtrzymujących w kotłach energetycznych uruchomienie mazutowego palnika 1 osadzonego w komorze 2 kotła następuje w ten sposób, że sygnałami sterującymi z mikroprocesora 3, podawanymi z dwóch sterujących wyjść 4 i 5 tego mikroprocesora 3 na dwa sterujące wejścia 6 i 7 przypalnikowego modułu 8 tak wysterowuje się ten moduł 8, że zarówno na wejście 9 toru pary mazutowego palnika 1 jak i na wejście 10 toru mazutu palnika 1 moduł 8 podaje gorącą parę o ciśnieniu około 0,5 MPa, dostarczaną do modułu 8 poprzez regulacyjny zawór 11. Jednocześnie mazut tłoczony poprzez regulacyjno-redukcyjny zawór 12 podaje się na wejście 13 mazutu w module 8 i zawraca recyrkulacyjnym przewodem 14 do zbiornika mazutu. Po kilkuminutowym procesie wygrzewania mazutowego palnika 1 uruchamia się zapłon urządzenia zapłonowego w postaci gazowego palnika 15, zaś sygnał z czujnika 16, gazowego, zapłonowego palnika 15 o poziomie odpowiadającym ustabilizowanemu płomieniowi tego gazowego palnika 15 podaje się na mikroprocesor 3 powodując wysterowanie przez ten mikroprocesor 3 przypalnikowego modułu 8 w ten sposób, że para zostaje podawana wyłącznie na wejście 9 toru parowego mazutowego palnika 1, przepływ mazutu recyrkulacyjnym przewodem 14 zostaje w przypalnikowym module 8 zamknięty, zaś na wejście 10 toru mazutu mazutowego palnika 1 zostaje podany mazut o ciśnieniu od 0,25 MPa do 0,3 MPa. Po zapłonie podawanego mazutu, żądaną, znamionową wydajność 3t/h mazutowego palnika 1 osiąga się poprzez jednoczesną zmianę ciśnienia mazutu oraz ciśnienia pary podawanych do mazutowego palnika 1 i to w ten sposób, aby różnica między ciśnieniem pary a ciśnieniem mazutu stale wynosiła około 0,25 MPa. Proces osiągania znamionowej wydajności prowadzi się dla przykładowego mazutowego palnika 1 o wydajności znamionowej 3 t/h, az do osiągnięcia ciśnienia mazutu w wysokości około 0,6 MPa sterując regulacyjno-redukcyjnym zaworem 12 mazutu i regulacyjnym zaworem 11 pary poprzez mikroprocesor 3, na którego pomiarowe wejścia 17 i 18 podaje się z pomiarowych wyjść 19 i 20 przypalnikowego modułu 8 informacje o ciśnieniu pary na wejściu 9 toru pary mazutowego palnika 1 i na wejściu 10 toru mazutu tego palnika 1. Po osiągnięciu nominalnej wydajności mazutowego palnika 1 optymalizuje się proces spalania mazutu ciśnieniem pary za pomocą regulacyjno-redukcyjnego zaworu 12 wysterowując go tak sygnałem czujnika 21 jasności płomienia 22 mazutowego palnika 1 poprzez mikroprocesor 3, aż kolor płomienia 22 będzie mieścił się między kolorem niebieskim i żółtym. W następnej kolejności żądany poziom CO i NO_X w spalinach mazutowego palnika 1 ustala się za pomocą sygnału z miernika 23 zawartości CO i NO_X, podawanego na wejście pomiarowe mikroprocesora 3 powodując odpowiednie wysterowanie przez mikroprocesor 3 napędu 24 przepustnicy 25 regulującej dopływ powietrza z dmuchawy 26 do skrzyni 27 powietrza zasilającego mazutowy palnik 1.

Przykładowo, dopływ powietrza utrzymuje się na takim poziomie, aby zawartość CO była nie większa niż 10-:-20 mg/Nm³ a zawartość NO_X nie większa niż 200 mg/Nm³.

Mikroprocesorem 3 utrzymuje się reżym pracy palnika osiągnięty według wyżej przedstawionego sposobu, dokonując ciągłej analizy koloru płomienia 22 i poziomu NO_X i CO regulując dla uzyskania optymalnych parametrów dopływem pary i powietrza poprzez wysterowywanie regulacyjnego zaworu 11 i napędu 24 przepustnicy 25.

Układ automatycznego sterowania pracą gazodynamicznych palników mazutowych, rozpałkowo-podtrzymujących w kotłach energetycznych jest utworzony z mikroprocesora 3, którego dwa sterujące wyjścia 4 i 5 są połączone ze sterującymi wejściami 6 i 7 przypalnikowego modułu 8 usytuowanego tuż przy mazutowym palniku 1, przy czym przypalnikowy moduł 8 ma dwa wyjścia połączone odrębnymi przewodami z wejściem 9 toru pary i wejściem 10 toru mazutu mazutowego palnika 1. Jako przypalnikowy moduł 8 może być użyty węzeł armatury przypalnikowej według zgłoszenia patentowego Nr P-283890. Trzecie wyjście modułu 8 jest połączone z przewodem 14 recyrkulacji mazutu. Jedno wejście 13 modułu 8 jest połączone przewodem z regulacyjno-redukcyjnym zaworem 12 mazutu, zaś drugie wejście 28 tego modułu 8 jest połączone z regulacyjnym zaworem 11 pary, poprzez który jest dostarczana para do modułu 8. Pomiarowe wyjścia 19 i 20 modułu 8 informujące o ciśnieniu mazutu i ciśnieniu pary na wejściach 9 i 10 torów mazutowego palnika 1 są połączone z pomiarowymi wejściami 17 i 18 mikroprocesora 3. W komorze 2 kotła, przy głowicy mazutowego palnika 1

175 529 jest osadzone urządzenie zapłonowe w postaci gazowego zapłonowego palnika 15 zasilanego gazem i mającego za zadanie rozpalenie mazutowego palnika 1. Wyjście czujnika 16 stabilnego płomienia zapłonowego, gazowego palnika 15 jest połączone z przynależnym mu pomiarowym wejściem 29 mikroprocesora 3. W komorze 2 kotła, obok mazutowego palnika 1, jest osadzony czujnik 21 jasności płomienia 22 mazutowego palnika 1 oraz miernik 23 zawartości CO i NO_X, zaś wyjścia czujnika 21 i miernika 23 są połączone z pomiarowymi wejściami 30 i 31 mikroprocesora 3. Sterujące wyjścia 32, 33 i 34 są połączone ze sterującymi wejściami regulacyjnego zaworu 11 pary, regulacyjno-redukcyjnego zaworu 12 mazutu oraz napędu 24 przepustnicy 25 powietrza.

Działanie układu według wynalazku przebiega następująco.

Po rozpoczęciu procedury uruchomienia mazutowego palnika 1 mikroprocesor 3 wysterowuje przypalnikowy moduł 8 w ten sposób, ze mazut podawany na wejście 13 modułu 8 zostaje zawrócony z powrotem recyrkulacyjnym przewodem 14 do zbiornika mazutu, zaś para podawana poprzez regulacyjny zawór 11 na wejście 28 modułu 8 jest podawana jednocześnie przez moduł 8 na wejście 9 toru pary i wejście 10 toru mazutu mazutowego palnika 1. Po kilkuminutowym nagrzaniu palnika 1 mikroprocesor 3 uruchamia zapłon gazowego palnika 15 a po ustaleniu czujnikiem 16 stabilności jego palenia się, moduł 8 podaje parę na wejście 9 toru pary, zaś mazut na wejście 10 toru mazutu mazutowego palnika 1, zwiększając jednocześnie ciśnienie pary i mazutu zgodnie z opisanym sposobem i optymalizując proces spalania stosownie do opisanego wcześniej sposobu.

Po uzyskaniu rozkazu wygaszenia mazutowego palnika 1, przy pracy kotła opalanego pyłem węglowym, przy nominalnym obciążeniu, mikroprocesor 3 wysterowuje przypalnikowy moduł 8 w ten sposób, ze zabezpiecza on przepływ pary obydwoma torami mazutowego palnika 1 w ilości około 5^6 kg/h, co zabezpiecza palnik 1 przed zaszlakowaniem i spaleniem. Analogicznie obydwoma torami palnika 1 przepływa para przy wygaszaniu palnika 1 w celu wyczyszczenia go z resztek mazutu.

175 529

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób automatycznego sterowania pracą gazodynamicznych palników mazutowych, rozpałkowo-podtrzymujących w kotłach energetycznych, w którym mazut oraz parę wodną doprowadza się do palnika, korzystnie poprzez moduł przypalnikowy, zaś powietrze poprzez przepustnicę do skrzyni powietrza zasilającego, a po uprzednim wygrzaniu palnika parą wodną rozpala się urządzenie zapłonowe i zamyka przepływ mazutu przewodem cyrkulacyjnym, znamienny tym, że do tak przygotowanego mazutowego palnika (1) podaje się mazut o ciśnieniu od 0,25 MPa do 0,3 MPa, a żądaną wydajność mazutowego palnika (1) osiąga się poprzez jednoczesną zmianę ciśnienia mazutu regulacyjno-redukcyjnym zaworem (12) oraz ciśnienia pary regulacyjnym zaworem (11) poprzez mikroprocesor (3) w ten sposób, aby różnica między ciśnieniem pary a ciśnieniem mazutu wynosiła stale około 0,25 MPa, przy czym po osiągnięciu nominalnej wydajności mazutowego palnika (1) optymalizuje się proces spalania mazutu ciśnieniem pary za pomocą regulacyjnego zaworu (11) wysterowując go tak długo sygnałem czujnika (21) jasności płomienia (22) mazutowego palnika (1) poprzez mikroprocesor (3), aż kolor płomienia (22) będzie mieścił się między kolorem niebieskim i żółtym, podczas gdy żądany poziom CO i NO_X w spalinach palnika (1) ustala się regulując przepustnicą (25) dopływ powietrza z dmuchawy (26) do skrzyni (27) zasilającego powietrza, sygnałem miernika (23) zawartości CO, NO_X poprzez mikroprocesor (3) sterujący napędem (24) przepusinicy (25).

2. Układ automatycznego sterowania pracą gazodynamicznych palników mazutowych. rozpałkowo-podtrzymujących w kotłach energetycznych zawierający przypalnikowy moduł, którego dwa wyjścia są połączone z torem parowym i mazutowym mazutowego palnika, zaś trzecie jest połączone z przewodem recyrkulacji mazutu, a którego jedno wejście jest połączone z regulacyjno-redukcyjnym zaworem mazutu, zaś drugie wejście z regulacyjnym zaworem pary, w którym to układzie dmuchawa jest połączona poprzez przepustnicę ze skrzynią powietrza zasilającego mazutowy palnik zaopatrzony w urządzenie zapłonowe, znamienny tym, że ma czujnik (21) koloru płomienia (22) mazutowego palnika (1) osadzony w komorze (2) kotła, zaś wyjście tego czujnika (21) jest połączone z wejściem mikroprocesora (3) oraz analogicznie usytuowany i połączony miernik (23) zawartości CO i NO_X, przy czym pomiarowe wyjścia (19, 20) ciśnienia mazutu i pary przypalnikowego modułu (8) są połączone z pomiarowymi wejściami (17 i 18) mikroprocesora (3), zaś odrębne, sterujące wyjścia (33, 32, 34) mikroprocesora (3) są połączone ze sterującymi wejściami regulacyjno-redukcyjnego zaworu (12) mazutu, regulacyjnego zaworu (11) pary i napędu (24) przepustnicy (25) powietrznozasilającej skrzyni (27) mazutowego palnika (1), natomiast sterujące wyjścia (4 i 5) mikroprocesora (3) są połączone ze sterującymi wejściami (6 i 7) przypalnikowego modułu (8).