Стабилизация подачи угольной пыли на горелочные устройства с помощью расходомера SolidFlow
Актуальность
В ближайшей перспективе прогнозируется повышение роли угля и эффективности его использования в топливно-энергетическом балансе страны. Экономичная работа котлоагрегатов тепловых электрических станций (ТЭС) во многом определяется режимами их эксплуатации. При сжигании твердого топлива в котлах энергоблоков применяется несколько видов схем авторегулирования по соотношению:
- топливо-воздух;
- пар-воздух;
- теплота-воздух;
- задание нагрузки - воздух.
Последние три схемы регулирования отличаются простотой и надежностью, но не являются точными. При использовании схемы авторегулирования по соотношению топливо-воздух (если качество топлива постоянное или имеется информация об изменении его состава) его расход и количество воздуха, необходимое для обеспечения требуемой полноты сгорания, связано прямой пропорциональной зависимостью. Следовательно, есть возможность поддерживать прямое соотношение топливо-воздух таким, которое позволит при полном сгорании топлива держать коэффициент избытка воздуха оптимальным и постоянным. Измерение точного количества воздуха, подаваемого в топку котла, в настоящее время не вызывает затруднений. Непрерывное точное измерение расхода пылевидного топлива поступающего по пылепроводам к горелкам котла в настоящее время является практически нерешенной проблемой.
Обзор методов
Для измерения массового расхода разработаны такие способы и технические средства, как тензометрические, крыльчатые, центробежные, лотковые, а также измерители расхода на основе определения электрических и геометрических параметров потока. В связи с абразивностью сыпучих материалов преимущественное применение в пневмотранспортных установках (к которым относятся пылепроводы) получили бесконтактные расходомеры. Установка таких измерительных приборов не нарушает целостность пневмопровода и структуру потока.
В известных бесконтактных методах массовый расход материалов определяется по двум измеряемым параметрам потока - его плотности и линейной скорости. Такие приборы сложны в технической реализации и не всегда обеспечивают необходимую точность измерения и быстродействия.
Поэтому для пылеугольных или двутопливных (один из видов топлива - уголь) энергоблоков остается актуальной создание системы непрерывного измерения пылевидного топлива поступающего по пылепроводам к горелкам котла, которая была бы не только надежной, простой и высокоточной, но также и экономически целесообразной. Стабилизация подачи угольной пыли обеспечивает необходимую полноту сгорания топлива, дает значительную экономию и уменьшение вредных выбросов в атмосферу.
Система должна удовлетворять следующим конструктивным и функциональным требованиям:
- простота установки измерительной части на пылепроводах к горелкам;
- измерительная часть должна не содержать двигающихся частей;
- изделие не должно реагировать на изменения давления, температуры и вибрации;
- вывод на дисплей измеренной величины расхода;
- связующий компонент изделия должен обладать набором стандартных цифровых интерфейсов для связи с удаленными объектами и с персональными переносными компьютерами, результаты измерений должны передаваться в АСУ ТП ТЭС по стандартным протоколам (набор интерфейсов и протоколов предлагается исполнителем в техническом предложении);
- безопасность эксплуатации;
- простота обслуживания при эксплуатации.
Расходомер SolidFlow
Расходомер сыпучих материалов SolidFlow, созданный в 1994 году немецкими специалистами компании SWR engineering, успешно применяется в задачах измерения расхода угольной пыли в цементной и угольной промышленности. Впервые расходомер (MyFlo KSR 100) был установлен в 1999 году на угольной электростанции Kingsnorth power station в Англии. На сегодняшний день датчик работает на множестве цементных заводах в Германии (Lafarge, Holcim, Heidelberger Zement, Portland Zement) и угольных электростанциях (Mainova AG, E.ON, RWE Energy AG, Bewag).
Прибор использует в своей работе последние достижения микроволновых технологий и используется только в металлических трубопроводах.
Измерительное поле образуется при специальном взаимодействии микроволн со стенками трубопровода. Электромагнитная энергия рассеивается частицами материала и принимается сенсором, затем этот сигнал обрабатывается по частоте и амплитуде.
Сенсор работает в режиме счетчика, который подсчитывает количество движущихся частиц в единицу времени. Благодаря частотной селекции принимаемого сигнала, измеряются только движущиеся частицы, а сигнал от неподвижных отложений подавляется.
Измерительная система измерения расхода состоит из сенсора, монтируемого в канал, и модуля обработки (трансмиттера), устанавливаемого на расстоянии до 1000 м от места монтажа. Для трубопроводов диаметром до 200 мм устанавливается один сенсор, свыше 200 мм - два или три сенсора, подключенных к одному трансмиттеру. Максимальный диаметр канала для установки прибора SolidFlow - 600 мм.
Основные преимущества расходомера SolidFlow: бесконтактный метод измерения расхода, непрерывный учет материала, легкий монтаж (не требует изменений схемы процесса), компактность системы, интеграция в систему АСУТП (стандартный сигнал 4-20 мА, открытый протокол MODBUS RS232/485).
В октябре 2014 года SWR engineering выпустила обновленную, улучшенную версию расходомера SolidFlow, специально созданную для измерения потока сыпучих материалов в пневмотранспорте.
 |
Автор статьи: ведущий инженер технической поддержки ООО "МСС-СИСТЕМС" Малышев Павел Сергеевич.