Воздушная система предназначена для подачи в топку котла воздуха в количестве, обеспечивающем качественное сгорание топлива с необходимым коэффициентом избытка воздуха.
Для обеспечения качественного сгорания топлива и экономичной работы котла коэффициент избытка воздуха в должен находиться в пределах α = 1,05 ÷ 1,15. Снижение коэффициента избытка воздуха приводит к неполноте сгорания топлива (увеличению потери Q3), образованию сажистых отложений на поверхностях нагрева и снижению КПД котла.
Увеличение коэффициента избытка воздуха приводит к дополнительным потерям теплоты с уходящими газами – Q2 .
Принципы регулирования подачи воздуха в котлах с вентиляторным дутьем и в высоконапорных котлах имеют свои особенности.
В котлах с вентиляторным дутьем основным элементом системы подачи воздуха является регулятор давления воздуха – РДВ (рис. 35). В этом регуляторе суммируются сигналы по давлению атмосферного воздуха – рА , избыточному давлению воздуха в коробе котла – рК , и сигнал заданного значения нагрузки котла, поступающий от РДП. Суммарный сигнал выдается на регулирующий орган. В главных котлах регулирующим органом обычно является клапан подачи пара на турбину котельного турбовентилятора – ТВК (рис. 35.а). В котельных установках, у которых в воздушных системах используются электровентиляторы, регулирующим органом является привод воздушной заслонки, расположенной за котельным вентилятором (рис. 35.б).
Для обеспечения бездымного сгорания топлива регулятор воздушной системы котла должен производить опережающую подачу воздуха при наборе нагрузки котла (включении очередной форсунки). С этой целью при увеличении нагрузки система регулирования обеспечивает предварительный разгон турбовентилятора (открытие воздушной заслонки), затем осуществляет открытие с помощью сервопривода регистров ВНУ соответствующей форсунки, и в последнюю очередь увеличивает подачу топлива на форсунки. При сбросе нагрузки котла сначала происходит уменьшение расхода топлива через форсунки (отключение форсунки), затем закрытие соответствующего ВНУ, и в последнюю очередь – воздействие на регулирующий орган (уменьшение подачи воздуха от котельного вентилятора).
В высоконапорных котлах основным элементом воздушной системы является регулятор расхода воздуха – РРВ (рис. 36). В отличие от РДВ, в РРВ измеряется перепад давлений на газовом импульсе котла: разность давления воздуха на выходе из компрессора ТНА, и давления газов в газоходе котла перед газовой турбиной. Объектом регулирования является турбокомпрессор ТНА, приводимый во вращение газовой и добавительной паровой турбинами. На режиме работы ВНК, когда мощность газовой турбины равна потребной мощности компрессора, работа компрессора осуществляется только за счет работы газовой турбины. При уменьшении нагрузки котла уменьшаются расход и температура газов, поступающих в газовую турбину, снижается мощность газовой турбины, и в работу автоматически включается добавительная паровая турбина, которая компенсирует недостаток мощности газовой турбины для привода компрессора. При увеличении нагрузки котла регулятор РРВ воздействует на сопловые клапаны добавительной паровой турбины, прикрывая их. После полного закрытия клапанов подачи пара на добавительную паровую турбину и дальнейшем наборе нагрузки, воздействие РРВ осуществляется на воздушную регулирующую заслонку, стравливающую часть «лишнего» воздуха на выходе из компрессора в атмосферу или на всасывание турбокомпрессора.
Как и в котлах с вентиляторным дутьем, в ВНК с целью обеспечения бездымного сгорания топлива система регулирования осуществляет опережающую подачу воздуха при наборе нагрузки и опережающее снижение подачи топлива при сбросе нагрузки котла.
Литература
Судовые энергетические установки. Котлотурбинные энергетические установки. Болдырев О.Н. [2004]
