CC BY
21
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО
ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
1963
Том 112
О РЕГУЛИРОВАНИИ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ГАЗОГЕНЕРАТОРА
Н. В. ПОДБОРНОВ, I Н. Н. НОРКИН";
(Представлено проф. докт. техн. наук И. В. Геблером)
Автоматическое регулирование подачи топлива в газогенератор освобождает обслуживающий персонал от необходимости вмешиваться в управление процессом газификации и способствует поддержанию оптимальных условий загрузки, а следовательно, появляется возможность увеличить производительность газогенератора. Однако в практике газификации надежно работающая система автоматического регулирования отсутствует. Существующая система автоматической загрузки газогенератора по температуре уходящих газов работает не надежно. Рассмотрим причины, вызывающие изменение температуры газа на выходе из слоя подготовки. Примем, что влажность топлива постоянна и топливо загружается малыми порциями.
Газы, нагретые в зоне основного процесса до температуры 1 вступают в теплообмен с более холодными слоями топлива зоны подготовки (рис. 1), нагревают их и сами охлаждаются. Очевидно, что чем
Рис. I. Изменение температур по высоте зоны.
выше слой топлива над зоной основного процесса, тем ниже будет температура уходящих газов, так как газу приходится прогревать слон большей толщины. Кроме высоты слоя топлива, на температуру уходящих газов будет влиять начальная температур;! газа (температура в зоне газификации) и скорость движения газа (производительность
газогенератора). Это подтверждается результатами опытов, проведенными на промышленном газогенераторе.
Газификации подвергался уголь марки СС/14 Прокопьевско-Кисе-левского месторождения. Состав угля: Сг =89,5%; Нг =4,3%; N г=2,2%; О г=3,5%; Эг ==0,5%; Vг = 14%; А с = 11—21%; Уголь подвергался отсеву от мелочи. Загрузка производилась вручную порциями в размере одной загрузочной коробки. Дутье—паровоздушное. Температура дутья регулировалась электрическим позиционным регулятором. Газостанция, состоящая из двух одинаковых генераторов, снабжена регулятором производительности. Воздействием на задатчики ь-тих регуляторов в ходе опытов изменялись температура паровоздушного дутья и производительность (скорость дутья). Кроме того, контролировались температура уходящего газа, высота слоя топлива, высота шлаковой подушки, давление газа и температура в зоне горения. Результаты опытов внесены в таблицу.
Таблица
№ опытов Давление воздуха, мм вод. ст. Давление газа, мм вод. ст. Т-ра па-ровоздуш смеси, ° С Т-ра газа, ° С Т-ра в зоне горения, ° С Н7\ ММ Нш, мм
1 310 175 47 490 1300 650 80
2 310 176 47,5 495 1270 500 70
3 280 150 48 525 1200 500 160
4 278 154 52 480 1190 600 190
5 280 152 52 455 1110 550 175
6 308 172 50 500 1260 550 120
7 290 154 54 510 1150 600 40
8 310 174 54 570 1210 500 150
9 316 190 53 550 1250 400 50
ю | 300 165 56 550 1150 500 60
11 292 154 58 560 1140 450 100
12 [ 278 150 59,5 550 1000 425 0
13 ( 278 150 62,5 570 1020 415 20
14 278 1 152 60 500 1050 400 130
Расположив опытные точки в координатах высота слоя — температура газа (рис. 2), заметим, что с увеличением высоты слоя температура газа уменьшается. Из характера расположения большинства точек можно заключить, что, кроме высоты, на температуру газа оказывают влияние температура в зоне горения и скорость дутья. Для нормальной работы генератора загрузку нужно производить таким образом, чтобы топливо в зону основного процесса поступало достаточно подготовленным, что возможно достичь, поддерживая высоту зоны подготовки оптимальной. При уменьшении высоты топливо вступает в процесс газификации недостаточно подготовленным, а при превышении создается зона, не участвующая в процессе (холостая зона), которая создает дополнительные гидравлические сопротивления, уменьшая производительность и к.п.д. генератора. Из графика (рис. 3), построенного на основе расчетов [1], видно, что с увеличением интенсивности процесса оптимальная высота зоны подготовки увеличивается. Таким образом, регулятор за-
1рузки должен работать по двухимпульсиой схеме. Основной импульс — высота зоны подготовки; корректирующий — интенсивность процесса Увеличение интенсивности процесса ведет к пропорциональному увеличению скорости газов (рис- 4). Регулятор, настроенный на определенную
Высота слой, мм
Рис. 2. Влияние высоты слоя топлива на температуру уходящих газов.
С увеличением скорости, а следовательно, и интенсивности процесса температура уходящих газов увеличивается, поэтому регулятор несколько повысит слой топлива, и наоборот, с уменьшением интенсивности— понизит. Значит, изменение температуры газов с изменением иитенснп-
Рис. 3. Высота зоны подготовки для богословского угля в зависимости от интенсивности газификации и размеров кусков. Расчетные данные.
иости — явление благоприятное. Нежелательное влияние будет оказывать колебание температуры в зоне основного процесса. Ее желательно стабилизировать еще и потому, что она является основным параметром, определяющим тепловую работу генератора. Обратив опытные данные в координатах температура в зоне основного процесса—температура паровоздушного дутья (рис. 5), замечаем, что регулирующими параметрами могут быть температура паровоздушного дутья и скорость дутья. Скорость дутья участвует при регулировании производительности. Выработка газа зависит от потребления его: чем больше потреб-150
ление, тем интенсивнее должен быть процесс, а следовательно, больше скорость дутья. Остается использовать в качестве регулирующего воздействия на температуру в зоне основного процесса температуру паровоздушного дутья (в случае применения подогретого дутья—соотношение пар—воздух). В схемах автоматизации ее не используют как
Рис. 4. Изменение скорости газов в зоне подготовки с изменением интенсивности процесса. Расчетные данные длч газогенератора диаметром 3 м.
регулятор, а стараются стабилизировать, что несколько улучшает процесс, но только за счет уменьшения хаотического воздействия на температуру в основной зоне. При резких изменениях производительности генератора, имеющих место при обслуживании мартеновских и стекловаренных печей, нужно менять температуру паровоздушного дутья в зависимости от температуры газификации. Ввиду того, что пока не найден способ надежного измерения температуры в зоне основного
Рис. 5. Зависимость температуры в зоне основного процесса от температуры паровоздушного дутья и скорости дутья.
процесса, нужно строить системы автоматической стабилизации температуры паровоздушного дутья с корректирующим импульсом от производительности.
Таким образом, для стабилизации тепловой работы газогенераторов за основной показатель следует брать температуру в зоне основного
процесса. При такой постановке вопроса должна улучшиться работа существующего регулятора загрузки.
Стабилизация температуры паровоздушного дутья хотя и несколько улучшает ведение процесса, но не стабилизирует работу генератора, особенно в условиях переменного режима. Поэтому задание регулятору температуры паровоздушного дутья нужно изменить в зависимости от температуры в основной зоне или строить систему автоматической стабилизации этой температуры с корректирующим импульсом от производительности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Б. Н. Катаев, Теплообмен в шахтных печах, Металлургиздат, 1945
