Очистка поверхностей нагрева как фактор обеспечения бесшлаковочного топочного режима

Современные подходы к очистке поверхностей нагрева

Возможности организации топочного процесса для целенаправленного воздействия на шлакование и загрязнения не безграничны. Только одними конструктивными и режимными мероприятиями в большинстве случае не удается обеспечить длительную бесшлаковочную кампанию таких котлов. По замечанию А. С. Заворина [5], это обстоятельство способствовало формированию одной из главных тенденций преодоления натрубных отложений — оснащение котлов средствами очистки, которая развивалась в самостоятельное направление в совершенствовании топочной технологии.

В использовании этих технологических средств наиболее эффективным методом контроля и управления системой очистки поверхностей нагрева является метод «интеллектуальной» очистки. Этот метод осуществляет режим очистки по программам искусственного интеллекта. В работе по прямому принципу компьютерная программа воспроизводит действия опытного оператора. В косвенных системах используется набор (с учетом исходных данных по качеству топлива) методов трехмерного математического моделирования, математики нечеткой логики, общих теоретических представлений, экспертных систем. Такие системы обладают свойством самоусовершенствования, «обучаются» на основе опыта предшествующих действий. Компьютерная программа вырабатывает алгоритм действий оператора с максимальным ограничением роста отложений с учетом конкретной конструкции топочной камеры, свойств топлива, режима работы топки.

Функционирование очистительной системы в рабочем режиме котла оказывает значительное влияние на общую работоспособность парогенератора. Необходимо обеспечить повышение надежности и производительности станций при наименьших затратах, а также снижение негативного влияния на состояние оборудования и окружающую среду. Такая задача определяет потребность в избирательной и высокоэффективной очистке котлов. Это означает проведение очистки поверхностей нагрева:

• — на самой ранней стадии загрязнения;
• — по принципу «ровно столько, сколько необходимо»;
• — только в требуемых зонах;

настолько эффективно, насколько необходимо.

Полностью исключить процессы шлакования и загрязнения поверхностей нагрева представляется невозможным. Для проведения минимально необходимого объема и оптимальной периодичности очистки эффективным средством может послужить оперативный контроль за протеканием этих процессов и своевременная техническая диагностика с целью определения оптимального управляющего воздействия [10; 11].

В оптимальном использовании этих технологических средств наиболее эффективным методом контроля и управления системой очистки поверхностей нагрева является метод «интеллектуальной» очистки.

Комплекс интеллектуальной очистки ISB (SmartClean ISВ Platform) компании «Клайд Бергеманн» [12] включает четыре основных элемента:

• — диагностика;
• — адаптивный модуль;
• — средства управления;
• — оборудование — исполнительные механизмы.

Блок диагностики определяет текущее состояние отложений на поверхностях нагрева, степень зашлаковывания в различных зонах парогенератора с помощью набора измерительных устройств. Система диагностики состояния поверхностей нагрева позволяет иметь в режиме рабочего времени картину распределения загрязнения и шлаковых отложений. Наиболее характерные методы диагностики, применяемые в настоящее время в энергетике:

• — компьютерная видеодиагностика с использованием камер, работающих в инфракрасном диапазоне, а также оптическая система непрерывного контроля температуры газов на выходе из топки в комплексе с видеосистемой;
• — для характеристики локального загрязнения экранов на основе сопоставления падающего потока (термозонды, оптические пирометры) и воспринимаемого теплового потока (температурные вставки, которые дают достаточно точное представление об уровне и динамике нарастания толщины начальных отложений, но не позволяют судить о процессах нарастания шлаковых отложений значительной толщины).

Адаптивный модуль, получая соответствующую диагностическую информацию, определяет оптимальный режим очистки (где, когда, как). При этом сопоставляются такие показатели процесса очистки раздельно по радиационным поверхностям топки, конвективной части котла, воздухоподогревателю:

• — количество операций по очистке обслуживаемой зоны;
• — эффективность очистки (по влиянию на состояние котла);
• — затратность.

На основе сопоставления этих показателей осуществляется интеграция различной диагностики, оценки затрат и эффективной очистки. Формируется в режиме реального времени наиболее эффективный порядок очистки поверхностей нагрева.

Для автоматизированной разработки и визуального проектирования схем водяной обдувки топочных экранов с применением дальнобойных, малои глубоковыдвижных аппаратов создана экспертная компьютерная система программ VisualJETS2 [13]. Программа позволяет: определить оптимальное расположение, количество и типы обдувочных аппаратов; определить конфигурацию и размеры зон обдувки отдельных аппаратов и общей очищаемой зоны; выбрать оптимальные параметры обдувочных аппаратов.

Программа позволяет определять:

• — наибольшие углы вертикальной и горизонтальной разверток струи дальнобойного аппарата в зависимости от глубины топки, давления воды;
• — эффективную длину струи дальнобойного аппарата в зависимости от давления воды и интенсивности шлакования;
• — границы зон эффективной очистки дальнобойного маловыдвижного аппарата;
• — схему расположения дальнобойного аппарата на экранах топочной камеры.

Программа позволяет определять оптимальное расположение, количество и типы аппаратов, конфигурацию и размеры зон обдувки аппаратов и общей очищаемой зоны топочной камеры, выбрать оптимальные параметры аппаратов и рабочего агента.

Блок управления

Обеспечивает визуальную, возможность поддержки и обновления программного обеспечения, устранения неисправностей, сбоя, а также контроль состояния исполнительного оборудования систем очистки.

Оборудование очистки

Осуществляет необходимые операции в требуемой зоне, в требуемом режиме. Для реализации этих операций используются:

• — водяные пушки, маловыдвижные и глубоководные обдувочные аппараты для очистки топочной части котла;
• — выдвижные паровые обдувочные аппараты;
• — пароводяные обдувочные аппараты;
• — сажеобдувочные аппараты выдвижные (пар, воздух, вода) для селективной очистки заданных зон конвективных теплообменных поверхностей.