RU2274805C1

RU2274805C1 - System for control of temperature of boiler furnace shields

Info

Publication number: RU2274805C1
Application number: RU2004126037/06A
Authority: RU
Inventors: Евгений Иванович Гаврилов (RU); Евгений Иванович Гаврилов; Александр Михайлович Грибков (RU); Александр Михайлович Грибков; Николай Алексеевич Зройчиков (RU); Николай Алексеевич Зройчиков; Юрий Владимирович Шелоков (RU); Юрий Владимирович Шелоков; ков Василий Николаевич Вол (RU); Василий Николаевич Воляков; Владимир Александрович Пантелеев (RU); Владимир Александрович Пантелеев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского"; Евгений Иванович Гаврилов; Александр Михайлович Грибков; Николай Алексеевич Зройчиков; Юрий Владимирович Шелоков
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-04-20
Also published as: RU2004126037A

Abstract

FIELD: heat power engineering.

SUBSTANCE: system comprises temperature gauges made of thermocouples and interposed between the shield pipes and linings that connect the adjacent shield pipes from the side of the furnace setting. The thermocouple is provided with protecting pipe made of refractory material. One end of the thermocouple projects out of the setting, and the other end projects out of the lining into the space defined by the lining, a part of the outer surface of the adjacent shield pipes, and locking plates that bound it from the side of the furnace and from the faces. The space receives a refractory high-conducting material.

EFFECT: simplified service.

1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике (котельной технике) и может быть использовано для контроля топочного процесса в котле.The invention relates to a power system (boiler equipment) and can be used to control the combustion process in a boiler.

Известна система контроля теплового режима топки котла, базирующаяся на измерении падающего теплового потока, включающая датчики, разработанные на основе тепловой трубы [Разработка системы технической диагностики энергетической топки как основа принятия управленческих решений / Журавлев Ю.А., Скуратов А.П., Блох А.Г., Ковалев Ю.В. / Электрические станции, №4, 2001 г.].A known control system of the thermal regime of the boiler furnace, based on the measurement of the incident heat flux, including sensors developed on the basis of the heat pipe [Development of a technical diagnostic system for the energy furnace as a basis for management decisions / Zhuravlev Yu.A., Skuratov A.P., Bloch A .G., Kovalev Yu.V. / Power stations, No. 4, 2001].

Недостатком системы является сложность определения количества тепла, отводимого от "холодного" конца тепловой трубы, для чего организуется охлаждающий контур с контролируемым расходом и температурами теплоносителя на входе и на выходе из контура.The disadvantage of the system is the difficulty in determining the amount of heat removed from the "cold" end of the heat pipe, for which a cooling circuit is organized with a controlled flow rate and temperature of the coolant at the inlet and outlet of the circuit.

Известна система стационарного контроля топки, включающая пирометрические датчики и систему их защиты от топочной среды, включающую диафрагмы, шторки, клапан для подачи воздуха [Стационарный пирометрический контроль кольцевой топки пылеугольного котла паропроизводительностью 820 т/ч / Боровский А.В., Дружинин С.А., Мядзелец Д.П., Филиппов В.Н. / Теплоэнергетика, №8, 2002 г.].A known system of stationary control of the furnace, including pyrometric sensors and a system for their protection from the combustion medium, including diaphragms, shutters, a valve for air supply [Stationary pyrometric control of the ring furnace of a coal-dust boiler with a steam capacity of 820 t / h / Borovsky A.V., Druzhinin S.A. ., Myadzelets D.P., Filippov V.N. / Heat Power Engineering, No. 8, 2002].

Недостатком системы является сложность и высокая стоимость пирометрического датчика и сложная системы его защиты от топочной среды, а также необходимость регулярного эксплуатационного контроля.The disadvantage of the system is the complexity and high cost of the pyrometric sensor and the complex system of its protection from the combustion medium, as well as the need for regular operational control.

Из известных устройств наиболее близким является система непрерывного контроля температурного режима экранов топки, включающая датчики температуры, выполненные в виде термопар, установленных в промежутке между экранными трубами на нескольких ярусах по высоте и по периметру топки, и соединенные кабелем с вторичным прибором [Система непрерывного контроля температурного режима экранов топки газоплотного котла / Грибков A.M., Щелоков Ю.В., Тараторин А.В., Тюклин В.П., Насриев A.M. / Электрические станции, №12, 2001 г.].Of the known devices, the closest is the system of continuous monitoring of the temperature conditions of the furnace screens, including temperature sensors made in the form of thermocouples installed in the gap between the screen pipes on several tiers along the height and around the furnace, and connected by a cable to the secondary device [Continuous temperature monitoring system of the mode of the firebox of a gas-tight boiler / AM Gribkov, Yu.V. Schelokov, A.V. Taratin, V.P. Tyuklin, AM Nasriev / Power stations, No. 12, 2001].

Недостатком системы является невозможность замены датчика на работающем котле, невозможность регулирования чувствительности датчика и невозможность его применения на негазоплотных экранах топки котла.The disadvantage of the system is the impossibility of replacing the sensor on a running boiler, the impossibility of regulating the sensitivity of the sensor and the impossibility of its use on non-gas-tight boiler furnace screens.

Задачей данного предложения является упрощение эксплуатации системы за счет возможности замены датчика на работающем котле, повышение чувствительности датчика за счет возможности регулирования положения горячего спая термопары, а также возможность его применения на негазоплотных котлах за счет организации защиты горячего спая от перегрева.The objective of this proposal is to simplify the operation of the system due to the possibility of replacing the sensor on a working boiler, increasing the sensitivity of the sensor due to the possibility of regulating the position of the hot junction of the thermocouple, as well as the possibility of its use on non-gas-tight boilers due to the protection of the hot junction from overheating.

В системе контроля температурного режима экранов топки котла, включающей датчики температуры, выполненные в виде термопар, установленных в промежутке между экранными трубами на нескольких ярусах по высоте и по периметру топки и соединенных кабелем с вторичным прибором, в местах размещения датчиков температуры две соседние экранные трубы со стороны обмуровки топки соединены накладкой с отверстием в центре, через которое проходит термопара, снабженная защитной трубой из жаропрочного материала и длиной, большей, чем толщина обмуровки топки, и одним концом выступающая за обмуровку, а другим соединенная с накладкой; горячий спай термопары выступает за накладку на расстояние не более, чем наружный радиус экранной трубы, в полость, образованную накладкой, частью наружной поверхности соседних экранных труб и ограниченную со стороны топки и с торцов фиксирующими пластинами, при этом полость заполнена жаропрочным материалом с высокой теплопроводностью.In the temperature control system of the boiler furnace screens, including temperature sensors made in the form of thermocouples installed in the gap between the screen pipes on several tiers in height and around the furnace and connected by a cable to the secondary device, two adjacent screen pipes with the sides of the furnace lining are connected by an overlay with a hole in the center through which a thermocouple passes, equipped with a protective tube made of heat-resistant material and a length greater than the thickness of the lining ki, and one end serving for wet construction, and the other connected to the pad; the hot junction of the thermocouple protrudes beyond the lining no more than the outer radius of the shield tube into the cavity formed by the lining, part of the outer surface of adjacent shield tubes and bounded by fixing plates from the furnace side and from the ends, while the cavity is filled with heat-resistant material with high thermal conductivity.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема системы контроля температурного режима экранов в плане, на фиг.2 - то же самое, в вертикальной плоскости, на фиг.3 - конструкция датчика температуры.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a schematic diagram of a system for controlling the temperature regime of screens in plan, figure 2 is the same in a vertical plane, figure 3 is a design of a temperature sensor.

Система содержит датчики температуры 1, выполненные в виде термопар, установленных в промежутке между экранными трубами 2, на нескольких ярусах по высоте (фиг.1) и по периметру (фиг.2) топки котла 3, ограниченной обмуровкой 4, и соединенные кабелем 5 с вторичным прибором 6.The system contains temperature sensors 1, made in the form of thermocouples installed in the gap between the screen tubes 2, on several tiers in height (Fig. 1) and around the perimeter (Fig. 2) of the boiler furnace 3, limited by wiring 4, and connected by cable 5 s secondary device 6.

Датчик 1 (фиг.3) выполнен в виде накладки 7 с отверстием 8 в центре, через которое проходит термопара 9, снабженная защитной трубой 10 из жаропрочного материала и одним концом выступающая за обмуровку 4, а другим соединенная с накладкой 7; горячий спай термопары 11 выступает за накладку 7 на расстояние не более, чем наружный радиус экранной трубы 2, в полость 12, образованную накладкой 7, частью наружной поверхности 13 соседних экранных труб 2, ограниченную со стороны топки фиксирующей пластиной 14 и с торцов фиксирующими пластинами 15, при этом полость 12 заполнена жаропрочным материалом с высокой теплопроводностью. На наружном конце термопары 11 имеется крепежное устройство 16 с прижимной гайкой 17. Кабель 5 соединяется с головкой термопары 18.The sensor 1 (Fig. 3) is made in the form of a lining 7 with a hole 8 in the center through which a thermocouple 9 passes, provided with a protective tube 10 made of heat-resistant material and protruding from the lining 4 at one end and connected to the lining 7 with the other; the hot junction of the thermocouple 11 protrudes beyond the lining 7 no more than the outer radius of the shield tube 2, into the cavity 12 formed by the lining 7, part of the outer surface 13 of the adjacent shield tubes 2, bounded on the furnace side by a fixing plate 14 and from the ends by fixing plates 15 while the cavity 12 is filled with heat-resistant material with high thermal conductivity. At the outer end of the thermocouple 11 there is a mounting device 16 with a clamping nut 17. Cable 5 is connected to the head of the thermocouple 18.

Работа системы осуществляется следующим образом.The system is as follows.

Изменение теплового потока, поступающего из центральной части топки 3, приводит к изменению температуры горячего спая 11 термопары 9 датчиков 1, расположенных по периметру и ярусами по высоте топки 3 в местах и в количестве, достаточном для анализа влияния изменения теплового потока на изменение температурного состояния топочных экранов, состоящих из экранных труб 2. Количество и места расположения датчиков определяются конструкцией и размерами топки.A change in the heat flux coming from the central part of the furnace 3 leads to a change in the temperature of the hot junction 11 of the thermocouple 9 sensors 1 located along the perimeter and in tiers along the height of the furnace 3 in places and in an amount sufficient to analyze the effect of changes in the heat flux on the change in the temperature state of the furnace screens consisting of screen tubes 2. The number and location of sensors are determined by the design and size of the furnace.

Все падающее на две соседние экранные трубы 2 из топки 3 тепло можно условно разделить на два потока. Часть тепла, воспринятого материалом, заполняющим полость 12, передается за счет плотного контакта через наружную поверхность 13 экранных труб 2 теплоносителю, протекающему в этих трубах, а вторая часть попадает на термопару 9 и накладку 7. Долю тепла, попадающего на горячий спай 11 термопары, можно изменить, выдвинув ее за пределы накладки 7 в сторону топки 3 на большее или меньшее расстояние. Увеличение расстояния приводит к увеличению рабочей температуры термопары и одновременно к увеличению ее чувствительности, а уменьшение - к снижению рабочей температуры термопары и увеличению ее срока службы, но за счет некоторой потери чувствительности.All the heat incident on two adjacent screen tubes 2 from the furnace 3 can be conditionally divided into two streams. Part of the heat received by the material filling the cavity 12 is transferred due to tight contact through the outer surface 13 of the screen tubes 2 to the coolant flowing in these pipes, and the second part enters the thermocouple 9 and the plate 7. The proportion of heat entering the hot junction 11 of the thermocouple, can be changed by sliding it out of the lining 7 towards the furnace 3 to a greater or lesser distance. An increase in the distance leads to an increase in the working temperature of the thermocouple and at the same time to an increase in its sensitivity, and a decrease leads to a decrease in the working temperature of the thermocouple and an increase in its service life, but at the expense of some loss of sensitivity.

Например, при изменении расстояния от горячего спая 11 до накладки 7 от максимального до минимального температура горячего спая может меняться от 700 до 500°С, при этом чувствительность термопары 9 на такое же тепловое воздействие снижается с 60 до 40°С, что однако превосходит примерно на порядок интервал изменения температуры лобовой части наружной стенки экранной трубы 2 при таком же тепловом воздействии.For example, when the distance from the hot junction 11 to the patch 7 is changed from maximum to minimum, the temperature of the hot junction can change from 700 to 500 ° C, while the sensitivity of the thermocouple 9 to the same thermal effect decreases from 60 to 40 ° C, which, however, exceeds approximately an order of magnitude range of changes in the temperature of the frontal part of the outer wall of the shield tube 2 with the same heat exposure.

Термопара 9 устанавливается тогда, когда жаропрочный и теплопроводный материал, в качестве которого можно использовать порошок окиси алюминия в смеси с жидким стеклом, и которым заполняется полость 12, еще имеет пастообразную консистенцию. При установке термопара вдавливается на определенное расстояние, с учетом вышесказанного, в этот материал, который при температурном воздействии твердеет. Размер отверстия 8 должен обеспечивать возможность свободной замены термопары 9.The thermocouple 9 is installed when the heat-resistant and heat-conducting material, which can be used as an alumina powder in a mixture with liquid glass, and with which the cavity 12 is filled, still has a pasty consistency. When installed, the thermocouple is pressed at a certain distance, taking into account the above, into this material, which hardens when exposed to temperature. The size of the hole 8 should allow free replacement of the thermocouple 9.

Еще часть тепла попадает на датчик 1 через зазор между экранными трубами и обмуровкой топки 4. Защиту термопары от этого теплового потока обеспечивает трубка 10 за счет перетока тепла по ее длине за пределы обмуровки 4.Another part of the heat enters the sensor 1 through the gap between the screen tubes and the lining of the furnace 4. The thermocouple is protected from this heat flow by the tube 10 due to the flow of heat along its length beyond the wiring 4.

В период, когда материал, заполняющий полость 12 находится в пастообразном состоянии, он удерживается в заданных габаритах со стороны ядра факела горения пластиной 14, а по бокам (с торцов) датчика 1 пластинами 15. В течение нескольких суток материал, заполняющий полость 12, затвердевает и фиксирует положение горячего спая термопары.During the period when the material filling the cavity 12 is in a pasty state, it is held in predetermined dimensions on the side of the core of the combustion torch by the plate 14, and on the sides (from the ends) of the sensor 1 by the plates 15. Within a few days, the material filling the cavity 12 solidifies and fixes the position of the hot junction of the thermocouple.

С наружного конца термопара фиксируется крепежным устройством 16 путем закручивания прижимной гайки 17. К головке термопары 18 подсоединен кабель 5, передающий сигнал об изменении температуры на вторичный прибор 6.From the outer end of the thermocouple is fixed by a fixing device 16 by tightening the clamping nut 17. A cable 5 is connected to the head of the thermocouple 18, which transmits a signal about the temperature change to the secondary device 6.

В связи с тем, что изменение температуры в какой-либо области экрана сопровождается изменением температуры в других областях, для анализа теплового состояния экранов требуется установка, как правило, не менее 24 датчиков, соединенных в систему, а вторичный прибор обрабатывает получаемые с датчиков сигналы в одинаковых масштабах времени и температуры.Due to the fact that a change in temperature in a certain area of the screen is accompanied by a change in temperature in other areas, to analyze the thermal state of the screens, it is necessary to install, as a rule, at least 24 sensors connected to the system, and the secondary device processes the signals received from the sensors in same time and temperature scales.

Claims

1. The temperature control system of the boiler furnace screens, including temperature sensors made in the form of thermocouples installed in the gap between the screen pipes on several tiers along the height and around the furnace, and connected by a cable to the secondary device, characterized in that in the places where the sensors are located temperature, two adjacent screen pipes from the side of the furnace lining are connected by a cover plate with a hole in the center through which a thermocouple passes, equipped with a protective pipe made of heat-resistant material and a length greater than the thickness of the furnace bricking, and one end serving for wet construction, and the other connected to the pad; the hot junction of the thermocouple protrudes beyond the lining at a distance of no more than the outer radius of the shield tube, into the cavity formed by the lining, part of the outer surface of adjacent shield tubes and bounded by fixing plates from the fire chamber and from the ends, while the cavity is filled with heat-resistant material with high thermal conductivity.

2. The control system of claim 1, characterized in that as a heat-resistant and heat-conducting material, alumina powder is used in a mixture with liquid glass.