Интеграция работы котла с потребностями паровой системы является важным шагом на пути к созданию максимально энергоэффективной паровой системы. Часто работа котла на большей мощности или в течение более длительных периодов, чем это фактически требуется для технологических процессов предприятия, приводит к значительным потерям энергии. Идеальным вариантом является планирование технологических процессов таким образом, чтобы обеспечить максимально постоянный спрос на пар в течение как можно более короткого времени. Это сократит время работы котла на низкой мощности или количество остановок и запусков котла. Использование сложных систем мониторинга и управления поможет обеспечить наиболее эффективное регулирование мощности системы при низком спросе.
Выбор систем управления и мониторинга котла
Шкаф управления котлом (ШУК) — это система, которая контролирует всю работу котла, включая систему управления потреблением энергии, систему управления уровнем воды, систему сигнализации, регуляторы давления, устройства отключения, все приборы и схемы.
Система управления горением
Характер системы управления горением зависит от типа сжигаемого топлива. Эта система управления регулирует подачу топлива в печь и корректирует соотношение воздуха и топлива при изменяющихся условиях нагрузки. Хотя её основная роль заключается в регулировании и контроле работы печи, она интегрирована с системой управления горением (BCS) и отключает подачу топлива в ответ на команду системы управления горением , если система управления горением обнаруживает потенциально опасную ситуацию или переходный режим работы.
Если система управления горением обнаруживает потенциально опасную ситуацию, она отключает и блокирует систему управления горением и не позволяет перезапустить её до тех пор, пока ситуация не нормализуется и управление не будет сброшено вручную. Этот тип события называется аварийным отключением или блокировкой и включает в себя низкий уровень воды, потерю подачи воды, отказ вентилятора подачи воздуха для горения или насоса подачи питательной воды и т. д.
Если система управления горением обнаруживает переходный, временный сбой в работе (например, высокое давление пара или высокая температура в камере сгорания), она отключает систему управления горением, но позволяет автоматически перезапустить её после того, как переходный режим самоустранится. Это называется отключением.
Котлы, работающие на жидком и газовом топливе, оснащены сложными системами управления горением, включающими запрограммированную логику запуска/остановки, регулирование подачи топлива, контроль соотношения воздуха и топлива во всем диапазоне нагрузок и обнаружение погасания пламени. В случае погасания пламени при запуске или во время нормальной работы устройство контроля пламени отключит и заблокирует горелку, предотвращая тем самым потенциально опасное накопление горючих газов в топке или газопроводах котла. При запуске горелки программируемый логический контроллер автоматически запускает последовательность событий, включающую проверку целостности газовой системы (на газовых котлах), цикл продувки топки и последовательность зажигания. Если при запуске или во время нормальной работы происходит сбой зажигания, горелка отключается и блокируется.
Тотлы, работающие на твердом топливе, оснащены топочными машинами различных типов. Точная природа системы управления горением зависит от типа используемой топочной машины, но включает в себя средства регулирования подачи топлива, подачи воздуха для горения и соотношения воздуха и топлива. Более крупные котлы, работающие на твердом топливе, могут также быть оснащены более сложными системами управления распределением воздуха для горения, позволяющими регулировать подачу воздуха в различные зоны топки. Это позволяет максимизировать эффективность топки при переменных параметрах качества и влажности топлива.
В отличие от котлов, работающих на нефти и газе, в котлах, работающих на твердом топливе, не используется программируемая логика работы горелки. Отсутствует система обнаружения погасания пламени, и топка не проходит цикл продувки при запуске. Однако система управления горением работает под управлением блока управления горением (BCS). Если BCS обнаружит потенциально опасное состояние или кратковременное изменение режима работы в другом месте котла, он отключит систему управления горением. Это, как минимум, будет включать в себя отключение подачи топлива в топку и закрытие входной воздушной заслонки.
Регулирование уровня воды
Эта система регулирует уровень воды в котле путем мониторинга уровня воды и управления подачей питательной воды. В небольших котлах это обычно достигается простым включением/выключением насоса питательной воды. Котлы мощностью более 3 МВт должны быть оборудованы системой непрерывного регулирования уровня. Высокопроизводительные котлы обычно оснащаются более сложными системами, которые регулируют подачу питательной воды на основе более чем одной переменной. Например, 3-элементная система управления, широко используемая в проволочно-трубчатых котлах, непрерывно контролирует уровень воды, потоки пара и питательной воды. Использование нескольких входов позволяет регулятору уровня в некоторой степени предвидеть изменения нагрузки.
Регулирование давления пара
Эта система регулирует систему управления горением и, следовательно, выход пара для поддержания постоянного давления в паропроводе.
Предохранительные клапаны
Предохранительный клапан(ы) является автономным элементом и не имеет никакой связи с топливной системой или обратным клапаном на выходе из котла. Некоторые котлы оснащены системой регулирования высокого давления пара, которая отключает горелку (переходный процесс). Предохранительный клапан, однако, работает полностью независимо от этого. Он должен быть установлен непосредственно на сосуде под давлением, должен регулярно проверяться и сертифицироваться под надзором сертифицированного органа и ни при каких обстоятельствах не должен подвергаться каким-либо воздействиям.
Обратные клапаны на выходе пара обычно устанавливаются только в установках с несколькими котлами. В установках с одним котлом они не являются обязательным требованием.
Системы мониторинга
В рамках системы мониторинга котла необходимо контролировать такие важные параметры, как расход топлива, расход пара и расход питательной воды. Это позволяет анализировать широкий спектр данных, оценивать эффективность котла и анализировать тенденции изменения эффективности.