RU2212586C1

RU2212586C1 - Method of and device to control combustion in steam- generating plant

Info

Publication number: RU2212586C1
Application number: RU2002106487/06A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Бойко; Д.Г. Дидичин; П.В. Шишмарев
Original assignee: Красноярский государственный технический университет
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-09-20

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: in proposed method of control of combustion in steam-generating plant at which spatial distribution of temperature and profile of concentration of at least one of products participating in combustion reaction are determined, to provide stable generation of steam at high efficiency and low emission of harmful matter, content of reaction mixture of fuel, air and additional fuel, depending on distribution of temperature and profile of concentration in combustion chamber, is controlled. Thermocoal is used as additional fuel to compensate for "falls" of steam generation. Thermocoal is formed by heat of combustion of main fuel in the same burning devices where main fuel is combusted. Prior to delivering fuel and thermocoal for combustion, they are subjected to complex thermal analysis. Amount of main fuel, thermocoal and air is accurately calculated basing on data on quality of initial fuel and thermocoal and parametric information obtained from sensors of combustion chamber. Device for producing thermocoal is combined with burner for combustion main fuel and thermocoal obtained at destruction from part of main coal owing to heat generated at its combustion. EFFECT: provision of preset generation of steam and regulated harmful matter emission within the limits of range of rated loads of steam generator at changes of quality of supplied fuel. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть применено на тепловых электрических станциях. The invention relates to a power system and can be applied at thermal power plants.

Известна система автоматического управления тепловым режимом агрегата (РФ патент 2141604, кл. F 23 N 5/00, F 23 Q 13/00, опубл. БИ 32 от 20.11.99), содержащая исполнительные органы с датчиками положения и приводами, установленными на трактах подачи топлива и воздуха в топочное устройство, соединенные с вычислительном блоком, а также систему диагностики параметрической информации топки, подсоединенную к вычислительному блоку, рассчитывающему подачу топлива и воздуха и регулирующему ее через исполнительные органы в зависимости от показателей датчиков параметрической информации топочного устройства. A known system for automatic control of the thermal regime of an aggregate (RF patent 2141604, class F 23 N 5/00, F 23 Q 13/00, publ. BI 32 of 11/20/99), containing actuators with position sensors and drives mounted on the tracts supply of fuel and air to the combustion device connected to the computing unit, as well as a diagnostic system for the parametric information of the furnace connected to the computing unit that calculates the supply of fuel and air and regulates it through the actuators depending on the parameters of the sensors to the pairs Metric information of the combustion device.

Недостатком известной системы является отсутствие предварительной информации о качестве поступающего на сжигание топлива, что не позволяет своевременно оптимизировать процесс сжигания топлива с учетом этих данных и, как следствие, приводит к инерционности и запаздыванию оптимизационных решений, так как процесс оптимизации проводится для уже сгоревшего топлива по температуре продуктов его сгорания. A disadvantage of the known system is the lack of preliminary information on the quality of the fuel entering the combustion, which does not allow timely optimization of the fuel combustion process taking into account these data and, as a result, leads to inertia and delay of optimization solutions, since the optimization process is carried out for already burned fuel by temperature products of its combustion.

Известен способ регулирования процесса сжигания топлива в энергетических парогенераторах (патент РФ 1615475, кл. F 23 N 1/02, опубл. БИ 47 от 23.12.90) путем непрерывного контроля калорийности образующихся продуктов сгорания измерением теплового эффекта реакции окисления горючих продуктов сгорания топлива и оптимизации значения расхода горючих компонентов топлива, поступающего в текущий момент времени на сжигание. A known method of regulating the process of burning fuel in energy steam generators (RF patent 1615475, class F 23 N 1/02, publ. BI 47 from 12.23.90) by continuously monitoring the calorific value of the resulting combustion products by measuring the thermal effect of the oxidation reaction of combustible products of fuel combustion and optimization the values of the flow rate of the combustible components of the fuel currently being burned.

Недостатком известного способа регулирования является запаздывание решений по оптимизации режима работы топливосжигающего устройства, так как эти решения поступают на исполнительные органы на момент полного выгорания поступающего топлива. The disadvantage of this method of regulation is the delay in decisions to optimize the operating mode of the fuel-burning device, since these decisions are received by the executive bodies at the time of the complete burn-out of the incoming fuel.

Известен способ и устройство для регулирования режима горения паропроизводительной установки (RU, патент 2134379, кл. F 23 N 5/00, N 5/08, опубл. БИ 22 от 29.02.96), при котором определяют пространственное распределение температуры и профиль концентрации по меньшей мере одного возникающего в процессе сжигания продукта реакции и регулируют состав подводимой к процессу сжигания реакционной смеси, состоящей из основного топлива, воздуха и дополнительного топлива. Регулирование режима горения осуществляют с помощью соединенной с параметрическими датчиками из камеры сгорания системы обработки данных, подключенной к устройству регулирования, соединенному с приборами визуальной индикации для отображения текущей параметрической информации и подключенному через модули регулирования к устройствам подачи основного топлива, воздуха и дополнительного топлива. A known method and device for regulating the combustion mode of a steam generating unit (RU, patent 2134379, class F 23 N 5/00, N 5/08, publ. BI 22 of 02.29.96), in which the spatial temperature distribution and concentration profile are determined by at least one reaction product occurring during the combustion process and regulate the composition of the reaction mixture supplied to the combustion process, consisting of primary fuel, air and additional fuel. The control of the combustion mode is carried out using a data processing system connected to the parametric sensors from the combustion chamber, connected to a control device connected to visual display devices to display the current parametric information and connected via the control modules to the main fuel, air and auxiliary fuel supply devices.

Недостатком известного способа является запаздывание решений оптимизации процесса, так как решение производится по результатам анализа продуктов сгорания топлива. Кроме того, из-за инерционности исполнительных органов и отсутствия предварительных данных о качестве поступающего топлива снижение паропроизводительности установки при поступлении топлива ухудшенного качества не может быть скомпенсировано работой системы регулирования камеры сгорания, так как необходимость обеспечения нормативных показателей выводит паропроизводительную установку из номинального (проектного) режима по причине отсутствия запаса или резерва маневренности и производительности вспомогательного оборудования (например, дутьевых вентиляторов, дымососов, мельничных устройств и др.). The disadvantage of this method is the delay in the optimization of the process, since the decision is made according to the analysis of the products of combustion of fuel. In addition, due to the inertia of the executive bodies and the lack of preliminary data on the quality of the incoming fuel, a decrease in the steam capacity of the installation upon receipt of fuel of impaired quality cannot be compensated by the operation of the control system of the combustion chamber, since the need to ensure regulatory indicators takes the steam production unit out of its nominal (design) mode due to lack of stock or reserve of maneuverability and productivity of auxiliary equipment (e.g. Emer, blowing fans, exhausters, milling devices, etc.).

Недостатком устройства является необходимость использования дополнительного высокореакционного дорогостоящего топлива (газ, мазут) и связанного с этим наличия технологической цепи и дополнительных затрат по его хранению, подготовке, транспортировке и подаче. Кроме того, предусмотренные в устройстве приборы индикации позволяют контролировать только массовые расходы компонентов реакционной смеси, а не их физико-химические свойства, что, как следствие, приводит к возникновению искажения параметрической информации интегральных показателей теплообмена. The disadvantage of this device is the need to use additional highly reactive expensive fuel (gas, fuel oil) and the associated presence of the technological chain and additional costs for its storage, preparation, transportation and supply. In addition, the display devices provided in the device allow controlling only the mass flow rates of the components of the reaction mixture, and not their physicochemical properties, which, as a result, leads to distortion of the parametric information of the integral heat transfer indices.

В основу изобретения положена задача обеспечения нормативной паропроизводительности в режиме номинальных нагрузок работы при изменяющихся характеристиках качества поступающего топлива. The basis of the invention is the task of providing normative steam production in the mode of rated work loads with changing quality characteristics of incoming fuel.

Относительно способа эта задача решается тем, что в способе регулирования режима горения паропроизводительной установки, при котором определяют температуру и концентрацию продуктов, участвующих в процессе сжигания, и управляют составом подводимой к процессу сжигания реакционной смеси в зависимости от пространственного распределения температуры и профиля концентраций продуктов сгорания в камере сгорания посредством заданных значений подводимого к процессу сжигания топлива, воздуха и добавки к основному топливу дополнительного топлива, при этом пространственное распределение температуры и пространственный профиль концентрации компонента продуктов сгорания топлива реконструируют томографически по параметрическим данным, согласно изобретению в качестве добавки к основному топливу в виде дополнительного топлива используют термоуголь, получаемый на этой же паропроизводительной установке из основного топлива при подаче основного и дополнительного топлива на сжигание, с предварительным параллельным их термическим анализом в условиях, идентичных условиям камеры сгорания по температуре и газовой среде, сопровождающимся определением на приборах индикации технических, теплофизических и реакционных характеристик поступающего на сжигание топлива, а также состава и количества образующихся газообразных продуктов горения. Regarding the method, this problem is solved by the fact that in the method of controlling the combustion mode of the steam production plant, in which the temperature and concentration of the products involved in the combustion process are determined, and the composition of the reaction mixture supplied to the combustion process is controlled depending on the spatial temperature distribution and the concentration profile of the combustion products in the combustion chamber by means of the set values of the fuel, air and additives to the main fuel supplied to the main fuel additional top livin, while the spatial temperature distribution and the spatial concentration profile of the component of the fuel combustion products are reconstructed tomographically according to parametric data, according to the invention, thermal coal obtained from the main fuel at the same steam production unit when main and additional is supplied is used as an additive to the main fuel in the form of additional fuel fuel for combustion, with a preliminary parallel thermal analysis of them under conditions identical to those of kame 's combustion temperature and gas environment, accompanied by the definition for indicating technical devices, and thermophysical characteristics of the reaction to the incoming fuel combustion, as well as the composition and amount of generated combustion gas.

Сжигание основного топлива и получение термоугля производят в результате совмещенного процесса, реализованного в рамках горелочного устройства. Дополнительное топливо в виде термоугля получают одновременно со сжиганием основного топлива за счет тепла, выделяющегося при сгорании последнего. Тепло, выделяющееся при сгорании основного угля, передается через стенку муфеля, внутри которого происходит сжигание основного топлива, а снаружи - образование термоугля. The burning of the main fuel and the production of thermal coal is carried out as a result of a combined process implemented in the framework of the burner device. Additional fuel in the form of thermal coal is obtained simultaneously with the burning of the main fuel due to the heat released during the combustion of the latter. The heat released during the combustion of the main coal is transferred through the wall of the muffle, inside of which the main fuel is burned, and outside - the formation of thermal coal.

Относительно устройства поставленная задача решается тем, что в устройстве для регулирования режима горения паропроизводительной установки с камерой сгорания, горелочным устройством и соединенной с параметрическими датчиками из камеры сгорания системой обработки данных, подключенной к устройству регулирования, соединенному с приборами визуальной индикации для отображения текущей параметрической информации и подключенному через модули регулирования к устройствам подачи основного топлива, воздуха и дополнительного топлива, согласно изобретению в качестве приборов индикации, которые установлены на линиях подачи основного и дополнительного топлива на сжигание, используются приборы комплексного термического анализа, а горелочное устройство, оснащенное газоходом отвода из горелки газового балласта, образующегося при получении термоугля, выполнено в виде муфеля, в котором снаружи происходит образование термоугля, а внутри совместно сжигается основное топливо и полученный термоуголь. Regarding the device, the problem is solved in that in a device for controlling the combustion mode of a steam generating unit with a combustion chamber, a burner device and a data processing system connected to parametric sensors from the combustion chamber, connected to a control device connected to visual display devices for displaying current parametric information and connected via control modules to the main fuel, air and auxiliary fuel supply devices, according but according to the invention, as an indication device, which are installed on the supply lines of the main and additional fuel for combustion, complex thermal analysis devices are used, and a burner device equipped with a flue gas outlet from the burner of gas ballast formed during the production of thermo-coal is made in the form of a muffle in which the outside Thermal coal is formed, and inside, the main fuel and the resulting thermal coal are burned together.

Использование в качестве добавки к основному топливу дополнительного топлива в виде термоугля позволяет, не выходя из диапазона номинальных нагрузок, обеспечить регламентируемые показатели работы парогенератора при снижении качества поступающего топлива, так как компенсация "провала" паропроизводительности путем увеличения подачи основного топлива может привести к увеличению объема газов и эмиссии вредных веществ, в то время как подача термоугля незначительно влияет на изменение этих показателей, так как газовый балласт при получении термоугля сбрасывается выше зоны активного горения. При этом термоуголь в несколько раз калорийней и реакционней основного топлива и его подача не связана с включением резервных мощностей и может быть произведена на том же оборудовании при резерве по сушильной и размольной производительности мельничного оборудования, так как термоугля требуется меньше, чем при сжигании проектного топлива. The use of additional fuel in the form of thermal coal as an additive to the main fuel allows, without leaving the range of nominal loads, to provide regulated performance of the steam generator while reducing the quality of incoming fuel, since compensation for the “failure” of steam production by increasing the supply of main fuel can lead to an increase in gas volume and emissions of harmful substances, while the supply of thermal coal slightly affects the change in these indicators, since gas ballast during ii termouglya discharged above the active burning zone. At the same time, thermal coal is several times more caloric and reactive than the main fuel and its supply is not connected with the inclusion of reserve capacities and can be produced using the same equipment with a reserve for drying and grinding capacity of mill equipment, since thermal coal is required less than when burning project fuel.

Реализация перед основным сжиганием комплексного термического анализа топлива в условиях, идентичных условиям в камере сгорания, сопровождающегося определением технических, теплофизических и реакционных характеристик топлива при его сжигании, позволяет прогнозировать с большой точностью дозировку топлива, воздуха и термоугля в камеру сгорания и исключает непредсказуемые ситуации, так как топливо отбирается на анализ предварительно до основного сжигания, что обеспечивает принятие решения о вводе в эксплуатацию при ухудшении качества поступающего топлива резервного оборудования по сушке, размолу, подаче и т.д. Таким образом, в случае ухудшения качества поступающего топлива возникающие при этом негативные последствия могут быть скомпенсированы путем запуска в работу резервного оборудования. The implementation before the main combustion of a comprehensive thermal analysis of the fuel under conditions identical to the conditions in the combustion chamber, accompanied by the determination of the technical, thermophysical and reaction characteristics of the fuel during its combustion, allows predicting with high accuracy the dosage of fuel, air and thermal coal into the combustion chamber and eliminates unpredictable situations, so how fuel is pre-selected for analysis prior to the main combustion, which ensures a decision on commissioning when quality deteriorates Wa incoming fuel backup equipment for drying, grinding, feeding, etc. Thus, in the event of a deterioration in the quality of the incoming fuel, the resulting negative consequences can be compensated by putting backup equipment into operation.

Совместное сжигание основного и дополнительного топлива исключает установку дополнительных горелок и позволяет на горелочных устройствах, подающих основное топливо, сжигать и термоуголь, что приводит к экономии и снижению затрат за счет получения термоугля в той же горелке, где сжигается основное топливо. Использование тепла, выделяющегося при сжигании основного топлива, позволяет обеспечить компактные и простые схемы получения термоугля, что в свою очередь приводит к уменьшению капитальных вложений, так как отпадает потребность в изготовлении отдельного аппарата для получения термоугля. Его получение осуществляется на том же оборудовании, которое используется для сжигания основного топлива, что приводит к снижению себестоимости единицы продукции. Co-burning of the main and additional fuel eliminates the installation of additional burners and allows the burner to burn thermal coal on the burner devices that supply the main fuel, which leads to savings and lower costs due to the production of thermal coal in the same burner where the main fuel is burned. The use of heat generated during the burning of the main fuel allows for compact and simple schemes for producing thermal coal, which in turn leads to a decrease in capital investments, since there is no need to manufacture a separate apparatus for producing thermal coal. Its receipt is carried out on the same equipment that is used to burn the main fuel, which leads to a reduction in unit costs.

Передача тепла через стенку муфеля из зоны основного сжигания в зону получения термоугля обеспечивается разделением зон стенкой муфеля и организацией встречного движения горячих потоков аэросмеси, что позволяет увеличить время термохимической обработки, так как траектория движения угольной пыли проходит сначала снаружи разделяющей стенки, а затем внутри, что приводит к увеличению времени пребывания (0,1-0,2 с) угольной пыли в зоне высоких температур, обеспечивающих получение термоугля при скорости потока 15-20 м/с и длине муфеля 1-2 м. Heat transfer through the muffle wall from the main combustion zone to the heat-coal receiving zone is ensured by the separation of the zones by the muffle wall and the organization of the oncoming movement of hot air mixtures, which allows to increase the time of thermochemical treatment, since the trajectory of coal dust passes first outside the dividing wall, and then inside, which leads to an increase in the residence time (0.1-0.2 s) of coal dust in the high-temperature zone, providing thermo-coal at a flow rate of 15-20 m / s and a muffle length of 1-2 m.

Установка приборов комплексного термического анализа на линиях подачи основного топлива и термоугля на сжигание позволяет осуществить для реализации способа предварительную оценку качества поступающего топлива и получаемого термоугля, что в свою очередь гарантирует точность дозировки топлива в камеру сгорания. The installation of complex thermal analysis instruments on the supply lines of the main fuel and thermal coal for combustion allows for the implementation of the method to carry out a preliminary assessment of the quality of the incoming fuel and the resulting thermal coal, which in turn guarantees the accuracy of the dosage of fuel into the combustion chamber.

При значительном отклонении регламентируемых показателей работы паропроизводительной установки меняется соотношение подачи основного топлива и термоугля для обеспечения необходимых параметров. При этом избыток топочных газов может быть сброшен через газоход из горелочного устройства выше зоны активного горения, что исключает образование химического и механического недожогов топлива и, как следствие, повышает кпд паропроизводительной установки в целом. With a significant deviation of the regulated performance indicators of the steam generating unit, the ratio of the supply of the main fuel and thermal coal changes to ensure the necessary parameters. In this case, an excess of flue gases can be discharged through the flue from the burner above the active combustion zone, which eliminates the formation of chemical and mechanical underburning of fuel and, as a result, increases the efficiency of the steam generating plant as a whole.

Примеры осуществления изобретения поясняются более подробно с помощью чертежей, на которых представлены:
Фиг. 1. - функциональная схема реализации способа регулирования режима горения паропроизводительной установки; фиг. 2. - продольный разрез горелочного устройства для реализации способа; фиг.3. - разрез А-А фиг.2.Examples of the invention are explained in more detail using the drawings, which show:
FIG. 1. - functional diagram of the implementation of the method of regulating the combustion mode of the steam generating installation; FIG. 2. - a longitudinal section of the burner device for implementing the method; figure 3. - section aa of FIG. 2.

Устройство для осуществления способа содержит для приема параметрических данных из камеры 1 сгорания датчики 2 и 3 и связанную с ними систему 4 обработки данных, которая соединена с устройством 5 регулирования, снабженным прибором 6 визуальной индикации текущей информации. Устройство 5 соединено через модули регулирования 7, 8 и 9 с устройствами подачи 10, 11 и 12 камеры 1 сгорания, осуществляющими подачу соответственно основного топлива, воздуха и дополнительного топлива, которое идет на получение термоугля из основного топлива. При этом на линиях 13 и 14 подачи основного топлива и термоугля установлены приборы 15 и 16 индикации технических, теплофизических и реакционных характеристик, а также состава и количества образующихся газообразных продуктов горения при условиях, идентичных камере 1 сгорания. Приборы 15 и 16 подключены к устройству 5 регулирования через регулирующие модули 17, 18. The device for implementing the method comprises, for receiving parametric data from the combustion chamber 1, sensors 2 and 3 and a data processing system 4 connected thereto, which is connected to a control device 5 equipped with a device 6 for visual indication of current information. The device 5 is connected via control modules 7, 8 and 9 to the supply devices 10, 11 and 12 of the combustion chamber 1, supplying, respectively, the main fuel, air and additional fuel, which is used to produce thermo-coal from the main fuel. At the same time, devices 15 and 16 for indicating technical, thermophysical and reaction characteristics, as well as the composition and quantity of the resulting gaseous products of combustion under conditions identical to the combustion chamber 1, are installed on the main fuel and thermal coal supply lines 13 and 14. The devices 15 and 16 are connected to the control device 5 through the control modules 17, 18.

Работа приборов основана на предварительном параллельном сжигании навески топлива в условиях, идентичных условиям камеры 1 сгорания, сопровождаемом оценкой технических и теплофизических характеристик, реакционной способности поступающего на сжигание топлива, а также состава и количества образующихся газообразных продуктов горения. Приборы индикации 15 и 16, работающие на основе комплексного термического анализа, объединяющего в рамках единой установки дериватограф, газовый хроматограф и газовый ИК-спектрограф. Совместное использование этих серийно выпускаемых приборов позволяет наряду с суммарными характеристиками процесса нагрева навески угля (убыль массы - TG, скорость убыли массы - DTG, изменение температуры - Т и тепловые эндо- и экзоэффекты - DTA) получить также и динамику выделения газообразных продуктов (СО, СО₂, H₂, СH₄ и др. в зависимости от типа газоанализатора) в неизотермических условиях и в различных газовых средах (окислительная или инертная) со скоростью изменения температуры от 5 до 20^oС в диапазоне температур до 1600^oС. Масса угольной навески может варьироваться от 10 мг до 2 г; инертный материал - Аl₂O₃; тигель - керамический или платиновый; чувствительность записи (μV) TG-500, DTA-500, DTG -1; расход газа - от 10 до 200 см³/мин.The operation of the devices is based on preliminary parallel combustion of a portion of the fuel under conditions identical to the conditions of the combustion chamber 1, accompanied by an assessment of the technical and thermophysical characteristics, the reactivity of the fuel supplied to the combustion, as well as the composition and amount of the resulting gaseous products of combustion. Indication devices 15 and 16, operating on the basis of a comprehensive thermal analysis, combining a derivatograph, a gas chromatograph, and a gas infrared spectrograph in a single installation. The joint use of these commercially available devices allows, along with the total characteristics of the heating process of a coal sample (mass loss - TG, mass loss rate - DTG, temperature change - T and thermal endo- and exoeffects - DTA), to obtain the dynamics of the release of gaseous products (СО, CO ₂ , H ₂ , CH ₄ and others, depending on the type of gas analyzer) under non-isothermal conditions and in various gas environments (oxidizing or inert) with a temperature change rate of 5 to 20 ^o C in the temperature range up to 1600 ^o C. Coal mass nav eski can vary from 10 mg to 2 g; inert material - Al ₂ O ₃ ; crucible - ceramic or platinum; recording sensitivity (μV) TG-500, DTA-500, DTG -1; gas consumption - from 10 to 200 cm ³ / min.

На линии 13 подачи основного топлива размещено устройство 19 получения термоугля из основного топлива. Регулирование подачи основного топлива из источника топлива в виде бункера 20, соединенного модулем 21 управления с устройством 5 регулирования, в устройство 19 осуществляется устройством подачи 12, соединенным через модуль 9 управления с устройством 5 регулирования, к которому также подсоединено через модуль 22 управления устройство 19 получения термоугля. On the main fuel supply line 13 a device 19 for producing thermal coal from the main fuel is placed. The regulation of the main fuel supply from the fuel source in the form of a hopper 20 connected to the control unit 21 to the control device 5 is carried out in the device 19 by the feed device 12 connected through the control module 9 to the control device 5, to which the receiving device 19 is also connected via the control module 22 thermal coal.

Горелка содержит муфель 23 в виде жаровой трубы, присоединенной к камере 1 сгорания, заключенный в корпус 24, выполненный в свою очередь из двух полуцилиндров с торцевой крышкой 25. С открытого торца 26 муфеля 23 в него с кольцевым зазором 27 заведены сопла 28 и 29 подачи соответственно основного топлива и воздуха, размещенные коаксиально одно в другом, при этом на торцевой крышке 25 корпуса 24, установленной в плотном контакте с соплом 29, размещен отборник 30 термоугля из горелки для анализа технических, теплофизических характеристик и реакционной способности на приборе 16. The burner contains a muffle 23 in the form of a flame tube attached to the combustion chamber 1, enclosed in a housing 24, made in turn of two half-cylinders with an end cap 25. From the open end 26 of the muffle 23, nozzle 28 and 29 are introduced into it with an annular gap 27. respectively, the main fuel and air, placed coaxially one in the other, while on the end cover 25 of the housing 24, installed in tight contact with the nozzle 29, there is a thermo-coal sampler 30 from the burner for analysis of technical, thermophysical characteristics and reaction Features on the device 16.

Полуцилиндры 31 корпуса 24 установлены с вертикальным смещением относительно друг друга с образованием продольных щелевых зазоров 32 на всю длину корпуса 24, в которых установлены вертикальные перегородки 33, разделяющие зазоры на регулируемые регистры 34 и 35 подачи основного топлива и сброса газового балласта через сбросную горелку 36 с воздушным соплом 37, соединенную с регистром 35 через коллектор 38 газоходом 39. Регистр 34 через коллектор 40 соединен с тангенциальным соплом 41 ввода основного топлива для получения термоугля, количество которого регулируется устройством подачи 12 посредством пересчета в устройстве 5 расхода основного топлива на термоуголь по данным комплексного термического анализа, реализованного в приборе 16. The half cylinders 31 of the housing 24 are installed with vertical displacement relative to each other with the formation of longitudinal slotted gaps 32 over the entire length of the housing 24, in which vertical partitions 33 are installed, dividing the gaps into adjustable registers 34 and 35 for supplying the main fuel and discharging the gas ballast through a relief burner 36 s an air nozzle 37 connected to the register 35 through the manifold 38 by the gas duct 39. The register 34 through the collector 40 is connected to the tangential nozzle 41 of the input of the main fuel to obtain thermal coal, the amount of which regulated by the feed device 12 by means of conversion in the device 5 of the main fuel consumption to thermo-coal according to complex thermal analysis data implemented in the device 16.

Реализация способа регулирования режима горения паропроизводительной установки осуществляется следующим образом. The implementation of the method of regulating the combustion mode of the steam production plant is as follows.

Пылеугольная взвесь подается из источника топлива в виде бункера 20 в линию 13 подачи основного топлива. На основании данных комплексного термического анализа, проводимого в приборе 15, регулируемым через модуль 17 устройством регулирования 5, контролирующим всю информацию паропроизводительной установки, вычисляется необходимое количество пыли, которую надо подать в камеру 1 сгорания, чтобы обеспечить заданную паропроизводительность. Далее выдается команда на устройство подачи 10 для подачи пыли в камеру 1 сгорания через промежуточный регулирующий модуль 7. The pulverized coal suspension is supplied from the fuel source in the form of a hopper 20 to the main fuel supply line 13. Based on the data of a comprehensive thermal analysis carried out in the device 15, adjustable through the module 17 control device 5, controlling all the information of the steam production unit, the required amount of dust is calculated, which must be supplied to the combustion chamber 1 to provide a given steam production. Next, a command is issued to the feeder 10 for supplying dust to the combustion chamber 1 through an intermediate control module 7.

По данным параметрической информации с датчиков 2 и 3 камеры 1 сгорания, поступающим через систему 4 обработки данных на устройство 5 регулирования, выясняется, соответствует ли заданная программа для устройства подачи 10 регламентируемой паропроизводительности. Если не соответствует, то с помощью регулирующего модуля 7 подача пыли через устройство подачи 10 корректируется для обеспечения заданной паропроизводительности. Если вследствие низкого качества поступающего угля невозможно достичь регламентируемой паропроизводительности из-за выхода паропроизводительной установки из диапазона номинальных нагрузок, то с помощью устройства подачи 12 расчетная часть подаваемой основной пыли направляется в устройство 19 для получения термоугля, режим работы которого задается устройством 5 регулирования через регулирующий модуль 22, а технические, теплофизические и реакционные характеристики образующегося термоугля контролируются прибором 16, режим работы которого задается через регулирующий модуль 18. According to the parametric information from the sensors 2 and 3 of the combustion chamber 1, coming through the data processing system 4 to the control device 5, it is determined whether the predetermined program for the feeding device 10 of the regulated steam production corresponds. If it does not match, then with the help of the control module 7, the dust supply through the feeder 10 is adjusted to ensure a given steam production. If, due to the low quality of the incoming coal, it is impossible to achieve regulated steam production due to the steam production unit coming out of the range of rated loads, then using the supply device 12, the calculated part of the supplied main dust is sent to the thermal coal device 19, the operation mode of which is set by the control device 5 through the control module 22, and the technical, thermophysical, and reaction characteristics of the resulting thermal coal are controlled by a device 16, the operating mode of which th is set via a control unit 18.

По данным технических, теплофизических и реакционных свойств термоугля рассчитывается количество подачи основного топлива в устройство 19 получения термоугля устройством подачи 12, сигнал к которому поступает из устройства 5 регулирования через модуль 9 регулирования. По параметрической информации датчиков 2, 3 камеры 1 сгорания определяется соответствие текущей паропроизводительности регламентируемым данным. Если имеется несоответствие, то изменяется количество термоугля, подаваемого в камеру 1 сгорания. Так как качество термоугля существенно выше качества основного топлива, то его подача предотвращает снижение паропроизводительности парогенератора без отклонения от диапазона номинальных нагрузок. Если все основное топливо перерабатывать на термоуголь, то парогенератор не снижает заданной паропроизводительности при подаче основного топлива при существенном ухудшении его качества по сравнению с проектным. В связи с этим количество перерабатываемого топлива на термоуголь в установке 19 зависит от качества поступающего основного топлива. According to the technical, thermophysical and reaction properties of thermal coal, the amount of supply of the main fuel to the thermal coal receiving device 19 is calculated by the feeding device 12, the signal to which is supplied from the regulation device 5 through the regulation module 9. According to the parametric information of the sensors 2, 3 of the combustion chamber 1, the compliance of the current steam production with the regulated data is determined. If there is a mismatch, then the amount of thermal coal supplied to the combustion chamber 1 changes. Since the quality of thermal coal is significantly higher than the quality of the main fuel, its supply prevents the steam generator from reducing steam output without deviating from the range of nominal loads. If all of the main fuel is processed to thermo-coal, then the steam generator does not reduce the specified steam capacity when supplying the main fuel with a significant deterioration in its quality compared to the design one. In this regard, the amount of processed fuel for thermal coal in the installation 19 depends on the quality of the incoming main fuel.

При длительной работе парогенератора устанавливается диапазон изменения качества основного топлива. В пределах пульсаций качества топлива определяется необходимое количество термоугля, получаемого в устройстве 19. Если пульсации качества основного топлива не превышают 20% от проектного, то устройство 19 настраивается на переработку 20% основной пыли в термоуголь, что обеспечивает работу парогенератора в режиме номинальных нагрузок с регламентированной паропроизводительностью. During prolonged operation of the steam generator, a range of changes in the quality of the main fuel is established. Within the limits of pulsations of the fuel quality, the required amount of thermocoal obtained in the device 19 is determined. If the pulsations of the quality of the main fuel do not exceed 20% of the design, then the device 19 is configured to process 20% of the main dust into thermal coal, which ensures the operation of the steam generator in the nominal load mode with regulated steam production.

Аналогичный расчет выполняется при решении задачи снижения эмиссии вредных веществ, в частности оксидов азота (NO_x). Использование термоугля позволяет в 2-3 раза снизить интенсивность образования NO_x. При превышении эмиссии NO_x выше регламентируемых показателей включается переработка основного топлива на термоуголь в таком количестве, чтобы обеспечить регламентируемые показатели.A similar calculation is performed when solving the problem of reducing the emission of harmful substances, in particular nitrogen oxides (NO _x ). The use of thermal coal allows reducing the intensity of NO _x formation by a factor of 2–3. If the excess of NO _x emissions is higher than the regulated indicators, the conversion of the main fuel to thermal coal is included in such an amount as to ensure regulated indicators.

Подобным образом рассчитывается необходимое количество термоугля для решения задачи уменьшения объема дымовых газов, связанного с ухудшением качества поступающего на сжигание топлива. При получении термоугля часть газового негорючего и низкокалорийного балласта сбрасывается, минуя камеру 1 сгорания, что позволяет привести объемный поток дымовых газов к норме. Аналогичный расчет выполняется для обеспечения высокого кпд парогенератора и снижения выбросов золовых частиц в атмосферу. In a similar way, the required amount of thermal coal is calculated to solve the problem of reducing the volume of flue gases associated with a deterioration in the quality of the fuel supplied to the combustion. Upon receipt of thermal coal, part of the gas non-combustible and low-calorie ballast is discharged bypassing the combustion chamber 1, which allows to bring the volumetric flow of flue gases to normal. A similar calculation is carried out to ensure high efficiency of the steam generator and reduce emissions of ash particles into the atmosphere.

Реализация способа возможна при использовании в качестве устройства 19 специального горелочного устройства, в котором за счет тепла сжигания основного топлива происходит термообработка поступающего топлива и образование термоугля при тангенциальной подаче основного топлива через сопло 41, распределяемого равномерно регулирующими регистрами 34 по всей длине муфеля 23. При этом сброс газового балласта осуществляется через регистры 35 в сбросную горелку 36 камеры 1 сгорания. Горелка может быть установлена непосредственно на камере 1 сгорания. The implementation of the method is possible when using a special burner device as a device 19, in which, due to the heat of combustion of the main fuel, the incoming fuel is heat treated and the coal is formed during the tangential supply of the main fuel through the nozzle 41 distributed evenly by the registers 34 along the entire length of the muffle 23. The discharge of gas ballast is carried out through the registers 35 into the exhaust burner 36 of the combustion chamber 1. The burner can be installed directly on the combustion chamber 1.

При аксиальной подаче основного топлива через сопло 28 горелочное устройство полностью работает на основном топливе. При подаче части основного топлива устройством подачи 12 в тангенциальное сопло 41 горелочное устройство работает одновременно на основном угле и термоугле. Режим работы горелочного устройства через модуль 22 регулирования устанавливается устройством 5 регулирования. When the axial supply of the main fuel through the nozzle 28, the burner device is fully powered by the main fuel. When part of the main fuel is supplied by the feed device 12 to the tangential nozzle 41, the burner device operates simultaneously on the main coal and thermo-coal. The operation mode of the burner device through the regulation module 22 is set by the regulation device 5.

Для обеспечения равномерной подачи основного топлива на переработку в горелочное устройство корпус 24 его выполнен в виде двух полуцилиндров 31, вертикально смещенных относительно друг друга, что позволяет использовать образовавшиеся щелевые зазоры 32 для подачи пыли и отвода газового балласта. To ensure uniform supply of the main fuel for processing to the burner, the casing 24 is made in the form of two half-cylinders 31 vertically offset from each other, which allows the use of slotted gaps 32 to be used for dust supply and removal of gas ballast.

Угольная пыль подается на раскаленную поверхность муфеля, деструктирует (в течение 0,1-0,2 с) с образованием газового балласта и высокореакционного термоугля (нелетучего остатка) с развитой удельной поверхностью. Это способствует его быстрому выгоранию, что существенно снижает шлакование камеры 1 сгорания и повышает кпд паропроизводительной установки в целом. Coal dust is fed to the hot surface of the muffle, it degrades (within 0.1-0.2 s) with the formation of gas ballast and highly reactive thermal coal (non-volatile residue) with a developed specific surface. This contributes to its rapid burnout, which significantly reduces the slagging of the combustion chamber 1 and increases the efficiency of the steam generating plant as a whole.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет достичь задачи изобретения - обеспечения заданной паропроизводительности и регламентированных показателей эмиссии вредных веществ в диапазоне номинальных нагрузок парогенератора при изменении качества поступающего топлива. Thus, the proposed technical solution allows to achieve the objective of the invention - to ensure a given steam production and regulated indicators of emissions of harmful substances in the range of nominal loads of the steam generator when changing the quality of the incoming fuel.

Claims

1. A method of controlling the combustion mode of a steam production plant, in which the temperature and concentration of products involved in the combustion process are determined, and the composition of the reaction mixture supplied to the combustion process is controlled depending on the spatial temperature distribution and the concentration profile of the combustion products in the combustion chamber by means of the set values the process of burning fuel, air and additives to the main fuel of additional fuel, with the spatial distribution of the pace The temperature and spatial profile of the concentration of the component of the products of fuel combustion are reconstructed tomographically from parametric data, characterized in that as an additive to the main fuel in the form of additional fuel, thermo-coal is used, obtained from the main fuel in the same steam production unit when the main and additional fuel are supplied for combustion, with a preliminary parallel thermal analysis of them under conditions identical to the conditions of the combustion chamber in temperature and gas medium, authorizing the definition for indicating technical devices, and thermophysical characteristics of the reaction to the incoming fuel combustion, as well as the composition and amount of generated combustion gas.

2. The method according to p. 1, characterized in that the combustion of the main fuel and the production of thermal coal is carried out as a result of a combined process implemented in the framework of the burner device.

3. The method according to p. 1, characterized in that the additional fuel in the form of thermal coal is obtained simultaneously with the combustion of the main fuel due to the heat released during the combustion of the latter.

4. A device for controlling the combustion mode of a steam generating unit with a combustion chamber and a burner and a data processing system connected to parametric sensors from the combustion chamber, connected to a control device connected to visual display devices for displaying current parametric information, and connected via control modules to the devices supply of primary fuel, air and additional fuel, characterized in that as indicators, which are installed The valves on the supply lines of the main and additional fuel for combustion use complex thermal analysis devices, and the burner device equipped with a flue gas outlet from the burner of the gas ballast resulting from the production of thermo-coal is made in the form of a muffle in which thermo-coal is formed outside and co-burned inside main fuel and thermo-coal obtained.