196490. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gáztüzelésű berendezések égési instabilitásának diagnosztizálására
3 196490 4 A találmány tárgya eljárás és berendezés gáztüzelésű berendezések égési instabilitásának diagnosztizálására, továbbá célszerű befolyásolására. A találmány szerinti megoldás segítségével gáztüzelésű ipari tüzelőberendezésekben az égő(k) keverékképzésének egyenletessége az égőik) áramlástechnikai szempont szerinti megfelelő beállítása ellenőrizhető. Égők beállítására alkalmazott ismert megoldás a füstgáz-elemzés és a tüzelőberendezésből kilépő füstgáz-hőmérséklet alapján számított tüzelési hatásfok figyelembevételével történik. Ismeretes, hogy hőerőművek blokkjainak váratlan kiesését, azok túlnyomó részét a gőzkazánok meghibásodása, üzemkiesése okozza. Egy-egy ilyen üzemkiesés a villamosenergia termelésében jelentős csökkenést eredményez, amely Magyarország közismerten feszített villamosenergia termelésében mindig komoly gondot jelent. A gőzkazánok meghibásodása többnyire váratlan forrcsöszakadás, szerkezeti elem-törés. Ezek előrejelzése nem megoldott, mivel a kazánszerkezet igénybevételének a vezénylőbe épített műszerek segítségével csak a hosszúciklusú, illetve a közepes ciklusú igénybevételek regisztrálhatók. Hosszúciklusú igénybevételnek a kazán hideginditásétól a következő hideginditásig eltelt időtartam alatt fellépő, változó üzemmódból adódó igénybevételt nevezik. Közepes ciklusú igénybevétel: a kazán terhelésváltoztatása során fellépő termikus és mechanikai igénybevétel. Korábban mások által alkalmazott mérési eljárások a tüztérben állandó nyomást tételeznek fel, dinamikai hatásfokot figyelmen kívül hagynak. Az ismert megoldások ezért csak hötani szempontból vizsgálják a tüzelőberendezést, nem pedig komplex módon hötani, áramlástani és tüzelésdinamikai szempontból. A tüzelés stabilitásának vizsgálatakor ezért csak a lángleszakadás, illetve a visszagyulladás jelenségét vizsgálták. Sokéves eröraűvi tapasztalatok azt mutatják, hogy a tüzelés feltételeinek változása a tüzelés stabilitásának romlását, ezen keresztül az u.n. tüztéri pulzáció, vagy másnéven égési pulzáció kialakulását eredményezi. Általunk kidolgozott megoldás szerint szénportüzelésü berendezésekben a lángstabilitás nagyságának, az égési pulzáció mértékének a jellemzésére a tüztérben fellépő nyomásingadozás mértékéből következtetni lehet. Az égési pulzálás u.i. a tüzelésben fellépő, többé-kevésbé periodikus, kis frekvenciájú - általában 0,1-5 Hz - nyomásingadozásban is jelentkezik. Ez a nyomasingadozás a tüzelőberendezés hőátadó felületeinek ugyancsak periodikus hajlító igénybevételét okozza. Ez az igénybevétel idézi elő a esősorok, szerkezeti elemek kifáradásos törését. Az általunk kidolgozott szénportüzelésű berendezésekre vonatkozó megoldás szerint mérjük a lángstabilitás nagyságára jellemző paraméterként a tüztéri nyomást és meghatározott időtartam alatt mért nyomásértékekből meghatározzuk a nyomásamplítúdó-eloszlás összgyakoriság-függvériyt. A szénportüzelésű berendezéseknél a tüzeléstechnikai paraméteriekéit pedig oly módon befolyásoljuk, hogy a mért nyomásamplitúdók összgyakorisága a szénportüzelésű berendezésre jellemző kritikus érték alá csökkenjen, vagy az alatt maradjon. Megoldásunk azonban olyan lángst.abilitás nagyságát befolyásoló tényezők kiszűrésére alkalmas, amelyek az égést megelőző keveredési, elgözölgési, illetve kigázosodisi paraméterek következményei. A találmány célja gáztüzelésű berendezések égési instabilitásának oly módon történő diagnosztizálása, amely a tüzelőberendezésekben fellépő, égés útján gerjesztett pulzálási jelenségeknek nemcsak meghatározott részét veszi figyelembe. Vizsgálataink szerint ugyanis a szénportüzelésü berendezéseknél fellépő égési pulzáció u.n. nem akusztikai lengések eredménye. Ennél az ismert lengéstípusnál a tüztóri nyomáslengés frekvenciáját nem a tüzelőberendezés akusztikai tulajdonsága, hanem a már ismertetett, az égést megelőző keveredési, elgözölgési, illetve kigázosodási időszükséglet vezérli. Elsősorban gáztüzelésű berendezéseknél (és esetleg olajtüzelésűnél is) az égés útján gerjesztett pulzálási jelenségeknek másik típusa, az u.n. akusztikai lengések fordulnak ető. Ezeknek, tapasztalataink szerint jellegzetességük, hogy a kialakuló nyomóslengések frekvenciája a tüzelőberendezés jellemzó geometriai méretétől függő akusztikai saját frekvenciával közel megegyezik. Ebben az esetben viszont a rezonanciafrekvencia környékén erős hanghatással kisért nagy rezgések lépnek fel, amelyek miatt a beépített teljesítménynek csak egy része, legfeljebb 60- -70%-a, hasznosítható. Felismertük, hogy a gáztüzelésű berendezések égési instabilitásának vizsgálatához elegendő a tüztéri nyomásingadozás vizsgálata, amely jól jellemzi a lángbeli hőfelszabadulés ingadozásét és a nyomésingadozás negfelelö jelfeldolgozása alapján egyértelműen megállapítható az égés stabilitása. Rájöttünk ari'a, hogy gáztüzelésű berendezések esetén a nyomásingadozás időbeli átlagértékére, valamint csúcsértékére is szükség van a láng stabilitásának megítéléséhez. Ezeken a paramétereken túl az akusztikus őnlengés elkerülésének érdekében feltétlenül ismerni keJl a nyomásingadozás frekvenciáját is. Méréseink szerint ugyanis abban az esetben, iia a nyomásingadozásban nem lelhető fel karakterisztikus frekvencia, - sztochasztikus nyomásingadozás esetén - a tüzelőberendezés keverékképzésének megváltoztitásával csökkenthetjük a riyomásingadozés amplitúdóját. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
