ОАО «Теплоэнергетик г.Витебск»
Рекомендации и замечания по эксплуатации и подстройке водогрейного котла КВ-Рм-2 зав. №122 установленного в котельной ОКЗ г.п. Оболь.
(версия 0.1)
| Главный инженер: | _______________/_______________/ |
| Инженер-наладчик: | _______________/_______________/ |
г. Витебск 2016 г.
Где у него кнопка
... положь колдобину со стоpоны загогулины и два pаза деpгани за пимпочку.
М. Задорнов "Задание выполнено!"
Эффективная, и даже приемлемая, эксплуатация котлов на местных видах топлива (щепе) с механизированной подачей иногда требует нетривиального подхода и особых навыков от обслуживающего персонала котельной. Несмотря на автоматизацию многих процессов, простота обслуживания и управления в духе эпиграфа не всегда достижима. Список рецептов и действий на различные ситуации может стать весьма объемным, малополезным и противоречивым. Хотя в разумных пределах допустим. Поэтому основная задача дальнейшего изложения - придать максимальную осмысленность и обоснованность действиям операторов котлов и лиц, делающих подстройку и наладку.
Основной материал связан с котлом КВ-Рм-2 производства НПП "Белкотломаш", но может быть применен и к другим аналогичным. Всё дальнейшее является дополнением, с некоторым переосмыслением, официальной документации:
1. Руководство по эксплуатации. Котёл водогрейный КВ-Р. КВ-Р.00.00.00 РЭ. НПП «Белкотломаш»
2. Руководство по эксплуатации на изделие: Автоматика управления твёрдотопливного котла КВ-Рм с механизированной загрузкой КВ-Рм-2М.30.01.00.00.13 РЭ ТУ BY 300145045.020-2013. НПП «Белкотломаш» ООО. Бешенковичи 2015.
То есть данные документы необходимо предварительно проштудировать, дабы понимать дальнейшее.
Эффективный диапазон тепловой мощности котлов КВ-Рм варьируется от 50 до 100% от номинальной. В некоторых источниках - от 30%. На практике -- достижим нижний порог 20-25%. За счет некоторого запаса мощности, верхний потолок может быть 110-120%, при экстремальном форсаже - 150% от номинальной. Работа в граничных режимах сильно зависит от качества щепы, чистоты котла и даже температуры воды. Субъективно - наиболее устойчиво и оптимально котел работает в середине диапазона. Во всяком случае, работа на максимуме и минимуме требует повышенного внимания и тонкой отстройки режима работы с длительным наблюдением.
Котел оборудован автоматикой, которая позволяет задать ряд режимов работы и переключаться между ними по определенной стратегии. В автоматическом (т.н. "рабочем") режиме определяющим параметром является уставка температуры воды на выходе из котла. Сам автоматический режим может быть двух видов (стратегий).
1. Циклический, при котором автоматика использует два заданных режима - условно "малое горение/огонь" и "большое". В панели управления и настройках они обозначены как "активный" и "пассивный". В зависимости от текущей температуры воды на выходе котла и заданной (уставки), котел переходит в активный или пассивный. Точность задания температуры - 1ºС. При этом переключение из одного режима в другой происходит при уходе от уставки на ±2ºС.
2. ПИД-регулирование. Включается отдельной кнопочкой в недрах настроек ПИД-регулятора. При этом отключается циклический (пункт 1). Несмотря на название, сами параметры - коэффициенты P(П), I(И), D(Д) недоступны для корректировки. А настройка регулятора сводится к заданию 4-х режимов, соответствующим 4-м уровням мощности. Причем уровни эти фиксированы и должны соответствовать 30, 50, 70 и 100% от номинальной (паспортной). При достаточно линейной зависимости параметров от мощности, регулятор работает в целом неплохо. Главное преимущество перед циклическим режимом - плавное изменение параметров устройств в переходных режимах, точное удержание заданной температуры без переключений. Время перестройки "плавающего" режима от 30 до 100% около 10-15 минут. Удобно для запуска после непродолжительных остановок.
Циклический и ПИД режимы обладают преимуществами и недостатками, которые органично противостоят друг другу.
Рис. Динамика работы двух стратегий.
Процессы, идущие в топке, отличаются большой инерцией. В сочетании с быстрыми исполнительными механизмами и автоматикой, это приводит к разным эффектам, в основном отрицательным. Инерцией обладает слой щепы в топке - его толщина, распределение по решетке, подсушенность, зона активного горения. Грубо можно считать, что стабилизация слоя наступает примерно за 10-20 подач порций топлива. Многое зависит от обстановки в топке до момента переключения режима / растопки / запуска после остановки. Температура кирпича топки серъезно влияет на общий режим горения. Он может накаляться до рабочего состояния много часов. Задора прибавляет температура котловой воды, она сильно зависит от внешних факторов. Температура внутреннего контура при остановке котла за десятки минут может почти сравняться с температурой внешнего, а после запуска - часами нагонять потерянное. К тому же, при пересечении точки росы в конвективной части, куда поступает обратная вода внутреннего контура, скачкообразно меняется характер теплосъема, что последовательно влияет на весь котёл вплоть до топки.
Исполнительные механизмы в сравнении, работают почти мгновенно. Приводы воздушных заслонок, которые дозируют подачу воздуха в разные зоны, открываются из минимального в максимальное за 20-30 секунд. Питатель, подающий топливо, отрабатывает загрузку порции примерно за 10 секунд. Движение колосниковой решетки еще меньше или 30-40 в прерывистом режиме. Т.е. механизмы котла устанавливаются в нужные позиции и начинают работать с заданной скоростью почти сразу. И это не гарантирует, что котел с такой же скоростью перейдет на заданный режим мощности. Возникает переходной процесс. Чем меньше разница между предыдущим состоянием и ожидаемым, тем оптимальнее котёл его пройдет. Например, при длительной работе котла в узком диапазоне нагрузок, в циклическом режиме можно задать для активного и пассивного близкие уровни мощности. Во многих случаях это улучшает горение и экологичность, уменьшает унос.
Рис. Узкий диапазон между режимами.
Для уменьшения переключений можно также выбрать режим для активного уровня, при котором установившаяся мощность стабильна и равна необходимой. Уставка температуры делается выше него. Т.е. котел находится в режиме вечного разгона. Другой вариант -- удержание в пассивном режиме. Уставка задается заведомо низкой и недостижимой. Удобно использовать при розжиге для длительного прогрева котла. Или в ситуациях, когда что-то пошло не так, вышло из строя, а полностью останавливаться нежелательно. Просто из-за того, что обычно в пассивном режиме горение самое спокойное и щадящее использование механизмов котла.
Рис. "Недостижимые" уставки.
Если используется ПИД-режим, то для более длительной растопки, можно постепенно повышать уставку с интервалами 30-40 минут. Особое внимание к длительности и ступенчатому разгону необходимо при плоховатой и влажной щепе. На сухой и калорийной розжиг происходит в разы быстрее и даже самовыравниваются некоторые огрехи.
Основной недостаток ПИД-регулирования -- его гораздо сложнее перенастраивать под меняющуюся ситуацию с топливом. К тому же, сильно уплывают позиции мощности и качество регулирования оказывается под вопросом. Циклический режим безусловно удобнее для коррекции, но большой размах при переключениях между "активным" и "пассивным" ухудшают работу котла. Например -- какое-то время после переключения из активного в пассивное, большая масса топлива пытается гореть с сильно уменьшенной подачей воздуха, возможно сползание зоны горения в конец решетки. При переключении с малого на большое происходит форсированное прогорание слоя топлива с уносом - оголяется решетка и сдвигается зона горения в начало топки.
Почему всё не так как надо
Топки котлов (КВ-Рм) предназначены для сжигания твердого топлива в слое. Расчетное топливо – древесное с низшей теплотой сгорания 10,2 МДж/кг (2440 ккал/кг) и влажностью 40 % (для котлов КВ-Рм - древесные отходы; фракции – 20-50 мм).
(РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ
КВ-Р.00.00.00 РЭ)
Практика показала, что составленных режимных карт недостаточно для качественной работы котла во всех режимах при больших разбросах в качестве поступающего топлива. Умелая подстройка и корректировка работы механизмов помогает выправить ситуацию, но параметры их работы находятся в сложном субоптимальном равновесии и так взаимосвязаны друг с другом и, что способны пошатнуть душевное равновесие начинающих наладчиков.
Сочетание особенностей котла и топлива требуют определенного подхода в эксплуатации. Перечислим основные факторы:
1. Слоевая топка. Предполагает сжигание древесины, измельченной до определенной фракции. Масса лежит слоем определенной толщины на наклонной колосниковой решетке. Подвижность элементов решетки и её уклон вызывает сползание слоя в сторону приямка, где производится удаление золы и шлака. Подвижность решетки также влияет на равномерность распределения топлива, его продувку воздухом, начальное просушивание.
2. Фракционность топлива. В данном случае в щепе присутствует значительное количество мелкой фракции. Приближенно можно говорить о весовой и/или объемной пропорции до 1/3.
3. Влажность щепы. Во-первых влияет на количество вырабатываемого тепла. Во-вторых, меняются механические свойства топлива.
4. Циклон. Устройство для улавливания и удаления летучих продуктов сгорания из уходящих газов. Соединен с котлом прямым участком газохода и расположен на минимальном расстоянии от него в помещении котельной.
Работа топки предполагает форсированную продувку -- подача первичного воздуха под решетку и прохождение его сквозь слой топлива. За счет этого достигается высокая тепловая мощность на небольшой площади горения. При крупнокусковом топливе во второй половине решетки происходит его полное прогорание, измельчение, шлакование и всё такое. При этом летучая зола уносится с уходящими газами и оседает в циклоне, а тяжелая спекается и смещается в золоприемник, откуда выносится устройством золоудаления.
Тут важен поиск оптимальной подачи воздуха под решетку. На грани форсажа и перефорсажа. В последнем случае за счет подъема частиц топлива воздухом возможен их унос с недогоранием. В идеале, неполнота механического сгорания 1-5%, в худшем раскладе - до 50%. В данном случае и на данной котельной при типовом подходе к регулировке воздуха, происходит повышенный вынос горящих частиц топлива. При этом короткий газоход до циклона и он сам не обеспечивают полного искрогашения. Возникает ситуация, при которой остывшие частицы несгоревшего топлива воспламеняются в накопительной тумбе циклона. Устройство водяного затвора или мокрого накопителя в циклоне по большей части решает пожарную проблему, но в любом случае, большой вынос ухудшает эксплуатационные характеристики котла. Это и механический недожог, и большое затрачиваемое время на чистку циклона, во время которого принудительно уменьшается мощность котла.
Для подавления эффекта пневмотранспорта или снижения его негативного влияния можно искусственно удлинять тракт движения частиц смещением зоны горения максимально в конец колосниковой решетки. Также используя вторичное дутьё можно добавить турбулентности в зону над слоем горения и в зону поворота уходящих газов над сводом топки. Уменьшение подачи воздуха под решетку сильно влияет на вынос, но при этом ухудшается охлаждение колосников, механизмов их привода. Чревато повышенным износом, заклиниванием, поломками. Также ухудшается прогорание слоя в целом, особенно заметно при повышении влажности щепы.
Поддержание относительно толстого слоя щепы вносит свой вклад в уменьшение уноса. Большая подача воздуха над слоем через 4 заслонку создает интенсивное горение на поверхности. Сгорание топлива в толстом слое характеризуется в большей степени выделением газообразных горючих веществ, чем окислительным процессом в нижней части, характерном для горения с преимущественно первичным воздухом.
Самый радикальный способ борьбы с плохим топливом - замена котла модели КВ-Рм на бОльшую мощность или на КВ-Рм-Т. В последних - длиннее колосниковая решетка, более длинный воздушный тракт. Также они могут оборудоваться подачей подогретого воздуха в зону сушки и механическим удалением золы из циклонов.
Рис. КВ-Рм
Рис. КВ-Рм-Т
Наиболее сложная задача, которая возникает в процессе эксплуатации котла - установка значений углов открытия воздушных заслонок и их сочетание с интервалами подачи топлива и хода колосников. При этом должно происходить эффективное сжигание топлива, достижение и поддержание заданной тепловой мощности. Также важным условием является приемлемость временных и трудовых затрат на техническое обслуживание:
1) выгрузка золоприемника. Он частично механизирован, но от котла до места складирования золы и шлака транспортируется, перегружается вручную.
2) объем, длительность и состав выгрузки накопителя циклона, который делается вручную,
3) периодическое удаление золы через люки под колосниковой решеткой и конвективной частью,
4) периодическая очистка конвективных поверхностей,
5) периодическая очистка топки и над ней, включая осмотр и возможную чистку колосниковой решетки.
Объемы выгружаемых твердых остатков сжигания древесного топлива зависят от его зольности и неполноты механического сгорания. Зольность может меняться в больших пределах - 1-10%. Где до 1-2% - это внутренная зольность древесины, а 10% - зольность коры и наружные загрязнения при производстве и транспортировке. Механическая неполнота сгорания зависит от конкретно происходящих процессов в котле и в оптимальных режимах составляет 1-5%. Вынос частиц топлива с уходящими газами значительно (в разы) увеличивает этот %. При химической неполноте сжигания может добавиться сажа. Но при нормальной работе это достаточно редкое явление для таких котлов и его вкладом можно пренебречь.
Что и как крутить
Рис. Условная схема. Движение потоков воздуха, механизмов и топлива.
Во-первых, прежде чем заниматься изменением параметров, неплохо бы их записать, чтобы если что, вернуть как было.
Во-вторых, большинство изменений надо оценивать спустя длительное время -- от получаса и более. Кратковременный эффект имеет место быть, но может ввести в заблуждение.
Для регулирования и задания режимов работы котла доступны следующие механизмы и устройства:
v Питатель. Устройство подачи топлива. Задается интервал в секундах, по которому на колосниковую решетку перемещается порция топлива из загрузочного бункера. Диапазон от 90-110 сек. для мощности ~ 100% до 350-400 сек. для мощности 30-40%. Основной и главный параметр из всех, определяющих режим работы. По уму и букварю, все остальные параметры корректируются под определенную скорость подачи топлива. Но в практическом плане, из-за колебаний качества щепы или в случае непонятного поведения котла, имеет смысл изменять именно её не трогая остальные. Потом смотреть что к чему. В основе работы конечно же составленные наладчиками режимные карты с оптимальными параметрами. Поэтому изменение интервала подачи ±10-20% от режима не приводит к сильному перекосу, но позволяет выровнять ситуацию с горением. Пример - при подаче 170 сек, отклонения при сухой щепе могут быть -10...30 сек., а при плохой/влажной +10...30 сек.
v Колосниковая решетка. Задается интервал, при котором колосник делает сдвигающий ход и возврат в начальное положение. Имеет режим мелкого шага, когда полное выдвижение и возврат делается малыми шажками. Так называемый прерывистый. В этом режиме цикл движения колосников значительно долгий и может достигать 30-50 секунд. Это надо иметь ввиду при выставлении общего интервала срабатывания - если он получится меньше, чем время хода туда-обратно, он будет молотить без остановки. Возможно придется корректировать уставку таймера, по которому определяется заклинивание гидропривода. Прерывистый режим движения колосников уменьшает перепады толщины в слое топлива (делает более равномерным) и в целом минимизирует унос. Но в некоторых случаях может потребоваться его отключение, чтобы усилить разрыхление и продвижение слоя. Например при топливе с повышенной связностью из-за влажности, смороженности, попадание нефракционного топлива типа веток, листьев, волокон. Или если топливо в упор не хочет гореть. Интервал цикла колосниковой решетки часто находится в пропорции к интервалу питателя. Типовое значение - от 2:1 до 3,5:1. (Пример: питатель - 180, колосник - 91сек). Причем пропорция не постоянная и зависит от разных параметров. При интенсивной подаче и плохой рыхлости топливо лучше шуровать почаще. Кстати, кратность интервалов полезно делать не целой, чтобы реже происходили синфазные или противофазные ходы питателя-колосника. А если бы и случались, то быстро проходили. Т.е. интервал питатель-колосник 140:70 - это плоховато, 141:70 - чуть лучше, а 144:70 или 140:67 - вполне даже терпимо.
Интервал движения колосника - один из мощнейших по последствиям параметр. Формирование слоя горения, шлакообразования, унос частиц, зона и ширина горения. Даже режимы подачи воздуха сильно зависят от работы колосниковой решетки. Изменения интервала на 1-2% по прошествии 1-2-3 часов могут здорово изменить обстановку в топке. При этом менять интервал колосников можно в широких пределах - до 15-25%. Не стоит его вертеть без возможности длительного наблюдения последствий.
Внимание! Для управления колосниками в ручном режиме требуется отключение прерывистого хода.
v Разрежение. Оно же - режим работы дымососа. Точнее - один из двух режимов. Регулируется редко. При переходе в автоматический режим котёл сам переключается в работу по разрежению (уставка в паскалях), при переходе на ручной - переключается на герцы. Если переключатель режима в герцах - частотный привод (ЧП, частотник) выдает на двигатель дымососа фиксированную частоту. В диапазоне 10-50 Гц. Что соответствует 20-100% от номинальных оборотов (см. на шильдике двигателя). В режиме паскали - частотный привод работает в связке с прибором измерения разрежения в топке котла. Обороты могут плавать и зависеть от кучи обстоятельств. Это нормально. За этим можно и нужно наблюдать, делать некоторые выводы. Например о забитости газоходного тракта или присосах (перекосы или незакрытые люки). Измеритель разрежения с импульсной трубкой тоже не безгрешны. Рекомендуется продувка трубки (прочистка штуцера) 2-3 раза в сезон или чаще. Типовая уставка разрежения 40-50 Па. 60 и более считаются повышенными значениями, имеют смысл непродолжительного применения в случае неисправностей или нештатных режимов работы котла, задымлении внутри котла и снаружи, ускорения прожигания топлива и может чего ещё. Понижение уставки до значений 20-30 снижает унос твердых частиц. Но появляется риск выброса дыма внутрь котельной. При этом снижается и мощность котла (интенсивность горения), бОльшая часть уноса может оседать в конвективной и надтопочной (над кирпичным сводом) частях котла. Субъективно, оптимальный диапазон - 35-45 (40) Па. При очень длительной работе (неделя-две) в одном режиме, и определенной щепе, можно определить разрежение, выгодное по распределению летучей золы и частиц внутри/снаружи котла.
v Воздушная заслонка №1. Основное назначение - подсушка поступающего топлива. Зона подачи - верх/начало колосниковой решетки. На малых мощностях или сухой щепе в этой зоне возможно горение. Что в общем неплохо, но интенсифицировать его не стоит. Ибо эффективность сжигания топлива прямо пропорциональна площади горения. Лучше зону горения сдвинуть и растянуть до низа колосниковой решетки. На малых мощностях (до 50%) и сухой/мелкой щепе значения первой заслонки 5-15%. При влажной щепе и/или толстом слое 10-30%. В тяжелых случаях и максимальных/форсированных режимах 40-45%. В целом, стараются придерживаться пропорции от 2й заслонки - не более 1/3-1/2 от её значения.
v Воздушная заслонка №2. Самая главная. Можно заглушить все остальные и дать воздух только в неё. И котёл будет работать. При малой мощности, и хорошем топливе. В остальных случаях лучше комбинировать с другими зонами подачи воздуха. Тем не менее, зона второй заслонки шире чем 1я и 3я, располагается примерно на середине длины колосниковой решетки и в основном определяет режим горения. Правило её регулирования - если топливо плохо горит в средней зоне (второй глазок) - прибавить воздуха во вторую заслонку. Не помогает - дело в чем-то другом (смотри 1ю заслонку, подачу, колосники). Слишком хорошо горит (голые колосники) - убавить. Бьют фонтаны и уносятся угли с воздухом - тоже убавить. Типовые значения для второй заслонки по рекомендации завода и сложившейся практике: 40-80% для полной мощности. Меньше мощность - пропорционально меньше 2я заслонка. Цифры не жесткие, по ситуации могут плавать. Но в целом где-то так. Несмотря на большие значения, реальный поток воздуха ниже из-за ширины зоны под колосниками. 2я заслонка вместе с №1 и №3 установлены на воздуховоде вентилятора №1 первичного дутья. Особенно неприятный момент, связанный с ней - оголение колосниковой решетки, бьющие фонтаны искр, неравномерный нагрев/охлаждение колосников по примерно этой причине. Идеальный вид - когда вся зона поддува накрыта равномерным слоем ровно горящей щепы. Ярким (желтым, оранжевым, белым, синим) пламенем без дыма и темно-красных оттенков.
v Воздушная заслонка №3. Дожигающая. Располагается в конце колосниковой решетки, примыкает к яме золоприемника/удаления. В глазки особо не видна, можно косвенно судить о её работе по качеству, количеству и фракции приходящей золы и шлака. Надежнее конечно открыть люк топки и проконтролировать ситуацию визуально. Значение открытия обычно в пропорции 1/3-2/3 от 2й заслонки. Но регулировка этой зоны часто делается по ситуации. Т.е. открытие может быть и больше 2й и почти закрыта. Всё зависит от того, что творится на последних 2-3 ступеньках колосниковой решетки. В результате работы этой заслонки в золоприемник не должен сползать слой углей, но и последним колосникам негоже быть голыми. Последнее означает что либо зола сдувается 3й заслонкой, либо топливо прогорело и сдулось еще раньше. Т.е. надо её уменьшать, возможно вторую тоже. Фонтанирование золы и топлива в зоне подачи от 3й заслонки не столь опасна, как в предыдущей. Это связано с удаленностью от выхода топки и большим объемом топочного пространства над зоной. Т.е. кипение горящего слоя с выбросом искр в конце решетки - почти норма. Следует добавить, что если есть сомнения в полноте химического сгорания топлива, 3я заслонка - первый кандидат на прибавку воздуха.
o Воздушная заслонка №4. Относится ко вторичному дутью. В нормальных условиях по топливу и на мощностях ниже 50% особо не нужна, можно даже выключить. В панели управления шкафом автоматики котла даже есть уставка, которая задает порог температуры в топке, при котором включается вторичное дутье. Беда в том, что гистерезис этого порога не регулируется (±30ºС). А т.к. температура в топке может колебаться более значительно как сама по себе, так и при включении/выключении вторичного дутья, этот порог несколько бесполезен. А жаль, ведь это лишние киловатты и шум. Остается только задирать уставку вручную при долговременной работе на малых мощностях (т.о. отключая второй вентилятор). При больших мощностях и мелкофракционном топливе, 4я заслонка просто необходима. Можно сказать, что это аналог турбонаддува в ДВС. Каналы подачи вторичного воздуха расположены своеобразно. Например от 4й заслонки расходятся трубки, которые выходят в топке на высоте около 40 см над колосниковой решеткой. Дутье получается вбок (с двух стенок противоположно) над горящим слоем. Воздух подаётся в топочное пространство струями со скоростью, высокой относительно скорости истечения продуктов горения слоя топлива. Такая подача воздуха называется острое дутьё. Кроме дополнительного воздуха, оно выполняет функцию перемешивания газовых потоков и интенсифицирует окислительные процессы в уходящих газах. Ряд отверстий начинается не с самого верха решетки и не до конца. По вертикали - примерно с началом зоны 2й заслонки и до 3й. Для лучшего понимания, надо заглянуть в топку и визуально убедиться где, сколько, и как расположены каналы. К тому же, по ним можно ориентировочно оценивать толщину слоя в процессе работы через гляделки. Количество воздуха (процент открытия) 4й заслонки напрямую зависит от огневой обстановки в топке. С учетом влияния заслонки на эту самую обстановку, процесс регулирования отличается некоторым творческим подходом. При слабом горении, излишний воздух охлаждает и нарушает пламя. При интенсивном горении и/или толстом слое недостаточная подача воздуха сбоку, тоже работает в минус. Отчасти такое можно наблюдать при розжиге и выводе на полную мощность. Поэтому при растопке рекомендуется начальная продолжительная (полчаса - два) работа на малой мощности с наработкой слоя углей, большой зоны воспламенившегося топлива, чтобы при переключении на режим большой мощности происходил подхват и долговременный разгон. Можно выделить два диапазона значений открытия заслонки №4:
o малый, нормальный или типовой - на уровне 1/2-1/3 или около того от среднего между заслонками №2 и №3. Конечная цифра может несколько отличаться в процессе наладки и подстройки.
o большое дутье на уровне второй заслонки или более. Применяется при мелкофракционном и влажном топливе. При этом в топочном объеме появляются турбулентности, цвет пламени может дойти до бледно-желтого и белого. При влажном топливе может образовываться смесь пара и дыма.
Эффективность работы заслонки определяется в основном по приборам и второй гляделке. Примерная оценка оптимальности положения определяется по максимуму прибавленной мощности на интервале полчаса-полтора. Относительным показателем может быть динамика температуры в топке и уходящих газов. Например - значительный средний прирост температуры (20...40 и более ºС) в топке при незначительной прибавке в уходящих (1-4ºС) - это первая предпосылка о правильной прибавке. Если в среднесрочном наблюдении эта прибавка не увеличила тепловую мощность, значит воздуха переизбыток. Точный способ нахождения верного положения - анализ состава уходящих газов по минимальному избытку кислорода. В долгосрочном наблюдении оценивается влияние заслонки на унос твердых частиц из котла.
v Воздушная заслонка №5. Дожигающая, острого дутья. Располагается на выходе из топки при повороте уходящих газов. Часто игнорируется, закрывается или держится в минимальных положениях. Как и 4я заслонка, начинает играть роль при мощностях 50% и более. Обычно открывается в диапазоне 5-20%. Точное положение определяется по газоанализатору. Имеет сильный охлаждающий эффект. Типовая пропорция от 4й заслонки - 1/4...1/2. Грубая настройка по штатным средствам измерения - максимальный подъем мощности при незначительном повышении температуры уходящих газов. Здорово влияет на состав уходящих газов, если есть подозрения на химнедожог - лучше прибавить с запасом, пусть и с некоторой потерей мощности. Нетипичное использование этой зоны - борьба с уносом. При значительном открытии заслонки близким к 4й, можно нарушить равномерное истечение потока газов (внести турбулентность). Усиливается перемешивание слоёв с избытком и недостатком кислорода. Как побочное явление - улучшается искрогашение. Отрицательная сторона большой подачи в 5ю заслонку - увеличение скорости истечения газов, повышение оборотов дымососа, увеличенное скопление и шлакование твердых частиц в углах и нишах по воздушному тракту котла. Эффективность подачи воздуха в эту зону сильно зависит от температуры газовоздушной смеси и проявляется положительно на максимальных режимах работы.
Это основные регулировки, но есть ряд других, в определенной мере влияющих на работу.
v Например -- температура обратной воды на входе в котел. За её поддержание отвечает трех- (двух-) ходовой клапан, пускающий воду в обход теплообменников. Для него в панели управления есть своя уставка и некоторые параметры, отвечающие за быстродействие. В зависимости от влажности щепы, точка росы в конвективной части котла может быть диапазоне 60-68ºС. Поэтому завод-изготовитель настоятельно рекомендует поддерживать её не ниже 70ºС.
v Количество загрузок топлива из приёмного бункера в котёл - может пригодиться в некоторых случаях. Обычно ставится такое число, чтобы после последней подачи оставался небольшой запас топлива. Скажем, при 6 ходах питателя, бункер расходуется почти полностью. Однако при таком остатке возникает серъезный подсос воздуха в топку через зазоры в механизмах подачи и бункер. Возможны даже выбросы дыма и огня. Таким образом, объем остающейся щепы работает как уплотнение. К тому же, при полной выработке бункера он дольше загружается. Оптимальное количество ходов питателя - максимальное минус один, т.е. 5. Хотя можно и меньше, если устраивает частота включения топливоподачи.
v Корректировке может подвергаться положение концевых датчиков гидроцилиндров привода питателя и колосников. Обычно их выставляют из соображений механической нормальности работы, но можно и умышленно корректировать для изменения дозировки подачи или малоразрывного движения колосников. Почти не применяется.
v Не возбраняется вертеть задвижки внутреннего и внешнего контура в пределах допустимого. В основном корректировка делается для поднятия температуры обратной воды и возможно щадящего давления. Ну и потребление электроэнергии насосами снижается.
v Золоудаление. Регулировать особо нечего, но стоит прислушаться к рекомендации завода. Не стоит выгребать зольную нишу подчистую. Хорошо, когда уровень шлака/золы примерно на высоте последней ступени колосниковой решетки. Это предохраняет механизм золоудаления от перегрева и уменьшает присосы. Имеет смысл периодически включать золоудаление с целю не столько очистки, сколько против спекания кусков шлака.
В числах.
Заводские настройки по умолчанию
| Активный (~1.8 МВт) | Пассивный (~1.1 МВт) | |
| Питатель, сек | ||
| Колосники, сек | ||
| №1, % | ||
| №2, % | ||
| №3, % | ||
| №4, % | ||
| №5, % |
* разрежение 50 Па
Здесь мы видим, что соотношение хода питателя и колосников примерно 1к 2,5. Распределение воздуха таково, что 1 и 3 заслонки в сумме около половины от второй. 3я немного больше первой. С учетом того, что вторая зона весьма широкая, распределение воздуха в целом равномерно, с некоторым упором на вторую. Вторичное дутьё (№4,5) сильно урезано, т.е. предполагается хорошее горение слоя топлива непосредственно на решетке и дальнейшее догорание топочных газов с использованием избытка первичного воздуха при прохождении через котёл. При сухой, крупной и калорийной щепе по ГОСТу, такие параметры вполне себе рабочие.
Вообще, это классический подход, характерный для слоевого сжигания твердого топлива и позонной подачи воздуха. Вот вырезка из многомудрого букваря по котлам:
Рис. Схема организации процесса горения на решетке прямого хода и графики распределения расхода воздуха по ее длине:
1 – потребный для горения расход воздуха; 2 – распределение воздуха по длине решетки без регулирования; 3 – расход воздуха при регулируемой его подаче; 4, 5 – границы, соответственно, начала и завершения выделения летучих; 6 – граница завершения горения топлива; I – зона сушки; II – зона выделения летучих; III а – окислительная зона горения кокса; III б – то же, восстановительная; IV – зона шлака.
На картинке район горба -- это наша заслонка зоны №2, в которой происходит куча всего интересного и непонятного.
Составленные режимы для щепы
нормальной влажности (~45%) с большим
содержанием мелкой фракции (до 1/3)
| Мощность, МВт | 0.77 | 1.1 | 1.3 | 1.5 | 1.9 |
| Питатель, сек | |||||
| Колосники, сек | |||||
| №1, % | 5(3) | 7(4) | 14(10) | 14(12) | 19(17) |
| №2, % | 11(8) | 10(7) | 15(12) | 14(12) | 33(29) |
| №3, % | 12(8) | 11(7) | 16(14) | 22(20) | 46(42) |
| №4, % | 25(23) | 38(37) | 67(66) | 65(64) | 56(56) |
| №5, % | 2(0) | 14(11) | 55(53) | 63(61) | 35(32) |
* разрежение 35-40 Па
** в скобках () указано вводимое значение, в реальности происходит отжим заслонки воздухом, особенно на малых значениях. Автоматика допускает несовпадение заданного и установившегося положения ±3%.
Основной критерий при такой настройке режимов - минимизация уноса. Для первых трёх он составляет 1-2 тачки золы и непрогоревшего топлива ежесуточно. Для режима 1.5МВт иногда случаются возгорания при незначительном увеличении объема улавливаемых частиц. Режим 1.9МВт скорее показательный, чем практический, потому что объем осадка раза в 2 больше и почти всегда с возгоранием. Хотя при решении последнего вопроса, этот режим применим.
Пропорции интервалов питателя и колосников индивидуальны для каждого режима и изменяются в широких пределах от 1:3,3 до 1: 1,6 с повышением сжигаемого объема. При таком подходе, с ростом мощности увеличивается толщина слоя.
В процессе наладки и длительных наблюдений было замечено, что при подаче первичного воздуха на заслонках 15% и более начинается унос несгоревшего топлива за пределы котла. При умеренной толщине слоя. Для третьей зоны этот порог несколько выше в силу удаленности. В целом, распределение воздуха характерно для сжигания фрезерного торфа. Поэтому основной воздух на горение идет через 4ю заслонку. Процент её открытия значительно превышает нижние. 5я заслонка подбиралась по эффективности дожигания. Причем на режимах 1.3МВт и 1.5МВт её влияние скорее аэродинамическое. В некотором смысле она затыкает и завихряет на месте поток дымовых газов.
При повышении влажности щепы до 55-65% ситуация сильно меняется. Она становится менее летучей, хуже возгорается и дает значительно меньше тепла. Кстати, влажность щепы можно определить наощупь. После комкания в руке, при влажности 50 и более остается влажность, 65 и более - конкретная мокрота. Если щепа выжимается как тряпка, это скорее всего 70 и более. По идее, такое не горит.
Например, в январе 2016 в период сильных холодов и подаче влажной, местами мерзлой щепы со снегом был установлен следующий режим:
| Мощность, МВт | 1,2-1,3 |
| Питатель, сек | 173±3 |
| Колосники, сек | |
| №1, % | 24(22) |
| №2, % | 25(22) |
| №3, % | 44(42) |
| №4, % | 53(51) |
| №5, % | 24(21) |
По сути, это измененный режим 1.3МВт из составленных ранее. При этом чуть замедлены колосники, удвоено количество первичного воздуха, во столько же уменьшен вторичный (суммарно), но боковое дутьё 4й заслонкой оставлено относительно большим. Основной эффект дало увеличение воздуха в подс