способ определения расхода дымовых газов
Классы МПК: | F22B37/38 определение или индикация условий работы паровых котлов, например определение направления или скорости потока воды в водяных трубах |
Автор(ы): | Свидченко А.П., Калмыков Г.И., Кузьменко Е.Б. |
Патентообладатель(и): | ИЧП "Селена-Дон", Свидченко Анатолий Петрович, Калмыков Геннадий Иванович, Кузьменко Евгений Борисович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-01-14 публикация патента:
10.07.2000 |
Способ может быть использован в области энергетики. Способ заключается в том, что измеряют суммарную концентрацию оксида и диоксида азота в сечениях газовоздушного тракта, в которых завершено горение, и измеряют расход дымовых газов, текущую нагрузку котла, по которой вычисляют расход воздуха, его избыток в сечении, где завершено горение, присосы воздуха в топку котла и в воздухоподогреватель, измеренные в оптимальных режимах котла при его теплотехнических испытаниях. При этом присосы измеряют на номинальной нагрузке котла, а по разности суммарных концентраций оксида и диоксида азота вычисляют степень разбавления дымовых газов присосным воздухом между упомянутыми сечениями тракта, включая воздухоподогреватель, а расход дымовых газов, приведенный к нормальным условиям, вычисляют по формуле, приведенной в изобретении. Такой способ позволит повысить точность определения расхода дымовых газов в котлоагрегате и его оптимальное состояние режима работы на разных нагрузках. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ определения расхода дымовых газов, выбрасываемых котельным агрегатом, снабженным регенеративным вращающимся воздухоподогревателем, путем измерения влажности топлива, температуры и избыточного статического давления воздуха во всасывающей линии дутьевых вентиляторов, присосов воздуха в топку котла до сечения конвективной шахты, в котором уже завершено горение топлива, коэффициента избытка воздуха в упомянутом сечении, разности коэффициентов избытка воздуха в дымовых газах на входе и выходе из воздухоподогревателя, расхода воздуха во всасывающей линии дутьевых вентиляторов, приведенного к нормальным условиям по измеренной температуре и избыточному статическому давлению, и расчета расхода дымовых газов с использованием измеренных параметров и коэффициентов, характеризующих элементарный состав топлива, отличающийся тем, что дополнительно измеряют суммарную концентрацию оксида и диоксида азота в ближайшем по ходу дымовых газов сечения конвективной шахты котла, в котором уже завершено горение топлива, и в сечении газовоздушного тракта, в котором определяют расход дымовых газов, и текущую нагрузку котла по расходу пара на выходе из конвективного пароперегревателя, по ней вычисляют значения расхода воздуха, его избытка в ближайшем по ходу движения дымовых в упомянутом сечении, присосов воздуха в топку котла до упомянутого сечения конвективной шахты и в воздухоподогреватель, измеренных в оптимальных режимах котла при его теплотехнических испытаниях, при этом присосы измеряют на номинальной нагрузке котла, а по разности суммарных концентраций оксида и диоксида азота вычисляют степень разбавления дымовых газов присосным воздухом между упомянутыми сечениями тракта, включая воздухоподогреватель, а расход дымовых газов, приведенный к нормальным условиям, - по соотношению![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-30t.gif)
где Dном, D - соответственно номинальная и текущая нагрузка котла;
Qг; Qв - соответственно расходы дымовых газов и воздуха при текущей нагрузке котла, приведенные к нормальным условиям;
Qв(о) - расход воздуха при теплотехнических испытаниях, приведенный к нормальным условиям, соответствующий текущей нагрузке котла;
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
cNOxт; cNOxс - суммарная концентрация оксида и диоксида азота соответственно в сечениях конвективной шахты котла, в котором завершено горение, и газовоздушного тракта, в котором определяется расход дымовых газов;
F - степень разбавления дымовых газов присосным воздухом между упомянутыми сечениями тракта;
А - относительный коэффициент выхода продуктов сгорания из подаваемого на горение 1 нм3 воздуха;
С - относительный коэффициент выхода сухих дымовых газов из подаваемого на горение 1 нм3 воздуха.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам определения сигнала об условиях работы паровых котлов, снабженных регенеративными вращающимися воздухоподогревателями, и может быть использовано в энергетике. Известен способ определения расхода дымовых газов, выбрасываемых котельным агрегатом, снабженным воздухоподогревателем, путем измерения влажности топлива, температуры воздуха подаваемого в топочную камеру, коэффициента избытка воздуха в сечении газовоздушного тракта, в котором определяют расход дымовых газов, присосов воздуха в топку котла на участке газовоздушного тракта до упомянутого сечения и расчета расхода дымовых газов с использованием измеренных значений параметров и коэффициентов, характеризующих элементарный состав топлива, измеряют, кроме того, и избыточное статическое давление, и расход воздуха, подаваемого в топку, коэффициент избытка воздуха в ближайшей по ходу дымовых газов зоне конвективной шахты котла, в которой завершено горение топлива, и разность коэффициентов избытка воздуха в дымовых газах на входе и выходе из воздухоподогревателя, по измеренным значениям температуры и избыточного статического давления определяют расход воздуха, приведенный к нормальным условиям, а расход дымовых газов, приведенный к нормальным условиям вычисляют по соотношению:![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-2t.gif)
где Qг; Qв - соответственно расходы дымовых газов и воздуха, приведенных к нормальным условиям;
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
a, b, Kв, Kг - коэффициенты для подсчета приведенных объемов воздуха и дымовых газов, определяемые по элементарному составу сжигаемого топлива;
Wп - приведенная влажность сжигаемого топлива. Недостатками такого способа являются низкая точность определения расхода дымовых газов в котельном агрегате из-за периодичности определения присосов воздуха в топку котла при испытаниях, например, для ТЭС /ТЭЦ/ один раз в 1,5 - 2 месяца, в то время, когда в процессе работы котельного агрегата происходит постоянное изменение величины присосов, что вносит погрешность в формулу расчета расхода дымовых газов, не учитывается изменение присосов воздуха на разных нагрузках котла, то есть измерение производится на одной нагрузке котла, а практически не исключено частое изменение нагрузок, а значит и частое изменение величины присосов воздуха, что влияет на точность определения расхода дымовых газов и оптимального состояния режима работы котельного агрегата. Сущность изобретения заключается в том, что в способе определения расхода дымовых газов, выбрасываемых котельным агрегатом, снабженным регенеративным вращающимся воздухоподогревателем, путем измерения влажности топлива, температуры и избыточного статического давления воздуха во всасывающей линии дутьевых вентиляторов, присосов воздуха в топку котла до сечения конвективной шахты, в котором уже завершено горение топлива, коэффициента избытка воздуха в упомянутом сечении, разности коэффициентов избытка воздуха в дымовых газах на входе и выходе из воздухоподогревателя, расхода воздуха во всасывающей линии дутьевых вентиляторов, приведенного к нормальным условиям по измеренной температуре и избыточному статическому давлению, и расчета расхода дымовых газов с использованием измеренных параметров и коэффициентов, характеризующих элементарный состав топлива, дополнительно измеряют суммарную концентрацию оксида и диоксида азота в ближайшем по ходу дымовых газов сечении конвективной шахты котла, в котором уже завершено горение топлива, и в сечении газовоздушного тракта, в котором определяют расход дымовых газов, и текущую нагрузку котла по расходу пара на выходе из конвективного пароперегревателя, по ней вычисляют значения расхода воздуха, его избытка в ближайшем но ходу движения дымовых газов упомянутом сечении, присосов воздуха в топку котла до упомянутого сечения конвективной шахты и в воздухоподогреватель, измеренных в оптимальных режимах котла при его теплотехнических испытаниях, при этом присосы измеряют на номинальной нагрузке котла, а по разности суммарных концентраций оксида и диоксида азота вычисляют степень разбавления дымовых газов присосным воздухом между упомянутыми сечениями тракта, включая воздухоподогреватель, а расход дымовых газов, приведенный к нормальным условиям, - по соотношению:
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-3t.gif)
Технический результат предлагаемого способа выражается в повышении точности определения расхода дымовых газов в котлоагрегате и его оптимального состояния режима работы на разных нагрузках, так как величина присосов воздуха в топку котла вычисляется на разных нагрузках котла, а их изменение в процессе работы котла учитывается в измеренном расходе воздуха, в совместном измерении избытка воздуха и суммарной концентрации оксида и диоксида азота в дымовых газах, определяющих вместе с вычисленным расходом дымовых газов оптимальное состояние работы котла на разных нагрузках по совокупной информации. На чертеже изображена схема котлоагрегата с воздухоподогревателем регенеративного вращающегося типа, на котором осуществляют способ определения расхода дымовых газов. На схеме представлен котел 1 с конвективной шахтой 2 и конвективным пароперегревателем с выходным паропроводом 3. Воздух в топочную камеру котла 1 подается дутьевыми вентиляторами 4 через всасывающие трубопроводы 5, воздухоподогреватель 6, воздухопроводы 7, систему пылеподачи 8, трубопроводы 9, 10 соответственно первичного и вторичного воздуха, горелки 11. Дымовые газы из конвективной шахты 2 котла 1 отсасываются дымососом 12 через газоходы 13, конвективный пароперегреватель 3, воздухоподогреватель 6, золоуловитель 14 и удаляются через дымовую трубу 15 в атмосферу. Места измерения расходов дымовых газов и воздуха, температуры и статического избыточного давления среды в газовоздушном тракте обозначены на схеме соответственно символами Qг, Qв, Tв, Pст, место измерения коэффициента избытка воздуха и присосов воздуха в топку котла 1 в сечении I конвективной шахты 2 соответственно символами
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-4t.gif)
или
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-5t.gif)
В числителе зависимости (2) выносим за скобку VВПО, получим:
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-6t.gif)
где Qг; Qв - соответственно расходы дымовых газов и воздуха, приведенные к нормальным условиям;
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-7t.gif)
VгПО; VвПО - теоретические объемы соответственно продуктов сгорания и сухого воздуха;
a; b; Kв, Kг - коэффициенты для подсчета приведенных объемов воздуха и дымовых газов, определяемых по элементарному составу сжигаемого топлива;
Wп - приведенная влажность сжигаемого топлива. Приведение измеренного значения к нормальным условиям осуществляется по известной зависимости:
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-8t.gif)
где ТВ oK; Рст кПа - измеренные температура и избыточное статическое давление в газовоздушном тракте;
Рбар - барометрическое давление. Расход дымовых газов можно записать и в иной форме:
Qг= [Vпго+1,016(
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152055/215.gif)
или
Qг= [A+1,016(
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152055/215.gif)
где В - расход топлива на котел;
Из сопоставления зависимостей (3) и (6) находим, что:
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-9t.gif)
Давая отклонение режимным параметрам
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-10t.gif)
или
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-11t.gif)
где
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152013/948.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152013/948.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152013/948.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-12t.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-13t.gif)
где
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
Dном; D - паровая номинальная и текущая нагрузка котла. Составим уравнение воздушного баланса по измеренным расходам воздуха при работе котла и при проведении его теплотехнических испытаний:
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-14t.gif)
где
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-15t.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-16t.gif)
Qв; Qв(о) - измеренные расходы воздуха соответственно при работе котла и при проведении его теплотехнических испытаний. После деления обеих частей равенства (12) на значение В
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-17t.gif)
Подставив зависимости (10), (11), (13) в выражение (9), после несложных преобразований находим, что:
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-18t.gif)
Исходя из равенства суммарного количества оксида и диоксида азота в дымовых газах в зоне конвективной шахты, где завершено горение, и в сечении газовоздушного тракта, где требуется определить расход дымовых газов, по известным соотношениям:
МNOxT = B
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152001/183.gif)
MNOxс =B
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152001/183.gif)
где MNOxT; cNOxT; Vс.г.T - соответственно суммарное количество оксида и диоксида азота /NO+NO2= NOx/, их концентрация при 273,15oК, 101,3 кПа и удельный объем сухих дымовых газов в зоне конвективной шахты, где завершено горение топлива;
MNOxc; cNOxc; Vс.гc - то же, в сечении газовоздушнго тракта, где требуется определить расход дымовых газов. Так как MNOxт = MNOxC, то Vс.гт
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-19t.gif)
Пo известным зависимостям определяем объем сухих дымовых газов в вышеназванных зонах котла:
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-20t.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-21t.gif)
Откуда
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-22t.gif)
или
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-23t.gif)
где
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-24t.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-25t.gif)
Подставим значение
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-26t.gif)
получим:
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-27t.gif)
а после подстановки зависимостей (14) и (22) в (6) получим соотношение, по которому вычисляют расход дымовых газов, приведенный к нормальным условиям:
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-28t.gif)
где Dном; D - соответственно номинальная и текущая нагрузка котла;
Qв(о) - расход воздуха при теплотехнических испытаниях, приведенных к нормальным условиям, соответствующий текущей нагрузке котла;
Qг; Qв - соответственно расходы дымовых газов и воздуха при текущей нагрузке котла, приведенные к нормальным условиям;
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152006/945.gif)
cNOxт; cNOxс - суммарная концентрация оксида и диоксида азота соответственно в сечениях конвективной шахты котла, в котором завершено горение, и газовоздушного тракта, в котором определяется расход дымовых газов;
F - степень разбавления дымовых газов присосным воздухом между упомянутыми сечениями тракта;
A - относительный коэффициент выхода продуктов сгорания из подаваемого на горение 1 нм3 воздуха;
C - относительный коэффициент выхода сухих дымовых газов из подаваемого на горение 1 нм3 воздуха;
E - относительный коэффициент выхода водяных паров в продуктах сгорания из подаваемого на горение 1 нм3 воздуха. Для котлов под наддувом, в которых присосы воздуха в топку отсутствуют, а присосы воздуха в воздухоподогреватель на всех нагрузках котла постоянны, зависимость /24/ примет вид:
![способ определения расхода дымовых газов, патент № 2152557](/images/patents/319/2152557/2152557-29t.gif)
Источник информации
Авторское свидетельство СССР N 1663310, кл. F 22 В 37/38, 1989.
Класс F22B37/38 определение или индикация условий работы паровых котлов, например определение направления или скорости потока воды в водяных трубах