СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА ГОРЕНИЯ В УСТАНОВКАХ ДЛЯ СЖИГАНИЯ, В ЧАСТНОСТИ В УСТАНОВКАХ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ОТХОДОВ Российский патент 1998 года по МПК F23N1/02 

Изобретение относится к способу регулирования режима горения в установках для сжигания, в частности в установках для сжигания отходов, при котором получающаяся от сжигания температура отдельно или в сочетании с другими регулируемыми величинами используется в качестве непосредственного или косвенного регулируемого параметра.

В известных способах регулирования, при которых температура сжигания, будь то непосредственно или косвенно, используется в качестве регулируемого параметра, эта температура устанавливается в топке с помощью термоэлементов. Однако это не только неточно, но и медленно. Намного лучший способ регистрации температуры в топке представляет собой измерение с помощью термографической камеры, с помощью которой, например, можно регистрировать распределение температуры по всему горящему слою. Так как термографическая камера в сочетании с программируемыми вычислительными устройствами требует больших технических затрат, следствием чего являются высокие расходы, часто от использования этого технического средства, в частности, когда речь идет о дооборудовании старых установок, отказываются.

Задачей изобретения является обеспечение по возможности технически простой и тем самым дешевой регистрации температуры и тем самым простого, но тем не менее еще более эффективного способа регулирования с целью воздействия на режим горения, который, в частности, пригоден для дооборудования более старых установок для сжигания. Таким образом, стремятся предоставить в распоряжение зависимую непосредственно от температуры сжигания регулируемую величину простым и надежным способом для регулирования режима горения.

В соответствии с изобретением эта задача решается благодаря тому, что с целью регистрации этой зависящей от температуры регулируемой величины измеряется температура отработавших газов в экранированном от излучения слоя горения и/или излучения факела месте непосредственно или косвенно с помощью инфракрасного измерительного устройства. Таким образом исключаются воздействия излучения твердых тел, которое исходит от слоя горения, или воздействия, которые являются следствием излучения факела, так что получается регулируемая величина, которая весьма точно пропорциональна образующейся при сжигании температуре. Благодаря использованию этой регулируемой величины можно воздействовать почти без замедления на все регулируемые до сих пор в непосредственной или косвенной зависимости от температуры сжигания процессы, базируясь на точной основе.

Для косвенного измерения температуры отработавших газов в другом варианте выполнения изобретения с помощью инфракрасного измерительного устройства измеряется температура тела сравнения, непосредственно пропорционально находящегося под воздействием только температуры отработавших газов. Зависящее от температуры отработавших газов тело сравнения может быть выполнено в виде керамического тела. На практике предлагается, например, оснащать рабочее окно в канале отходящих газов керамической пластиной, которая служит в качестве тела сравнения. Этот вариант выполнения имеет преимущество, заключающееся в том, что на это тело сравнения оказывает влияние только температура отходящих газов, в то время как остальные части стенок газового канала, через которые проходят охладительные трубы котельной установки, не пригодны для такого расположения тела сравнения, потому что охлаждение осуществляется с помощью охладительных труб. Само собой разумеется, что рабочее окно свободно от таких охладительных труб. Таким образом, тело сравнения заделано в стенку канала для отвода отходящих газов, не подвергая его другим воздействиям отходящих газов.

Однако можно также закреплять тело сравнения в канале для отвода отходящих газов таким образом, чтобы его полностью обтекая поток отходящих газов, что может быть достигнуто, например, путем подвешивания тела сравнения в канале для отвода отходящих газов.

Особенно хорошее экранирование относительно мешающих воздействий излучения при регистрации зависящей от температуры регулируемой величины достигается в установке для сжигания с повышающимся и затем понижающимся на отклоняющей кромке каналом для отвода отходящих газов благодаря тому, что измерение температуры отходящих газов или тела сравнения осуществляется в восходящем канале для отвода отходящих газов. В этой зоне в значительной степени исключены воздействия излучений, которые исходят от слоя горения или пламени.

Измерение температуры отходящих газов может осуществляться с помощью измеряющего в спектральном диапазоне примерно 4,5 мкм инфракрасного измерительного устройства. Измерение температуры тела сравнения может осуществляться с помощью измеряющего в спектральном диапазоне примерно 1,4 мкм инфракрасного измерительного устройства. На практике для измерения температуры отходящих газов используется инфракрасный редакционный пирометр KT 19.61 и KT 19.62 производства фирмы "Хейманн", а для измерения температуры тела сравнения радиационный пирометр PB 51 производства фирмы "Каллер".

После того как выяснилось, что обычного до сих пор измерения температуры сжигания было явно недостаточно и таким образом это приводило к неудовлетворительным результатам регулирования, указанное вначале развитие пошло в том направлении, что была установлена с необходимыми техническими затратами термографическая камера. Хотя это и привело к очень хорошим результатам, однако расходы часто оказывались слишком большими.

Теперь на основании поясненного выше основного способа в соответствии с изобретением способа можно предложить способ регулирования установки для сжигания, который, в частности, является предпочтительным тогда, когда в распоряжении имеются незначительные инвестиционные средства или когда необходимо модернизировать старую установку.

В предпочтительном варианте выполнения способ в соответствии с изобретением отличается тем, что измеренная в отходящем газе, зависящая от температуры регулируемая величина предназначена для регулирования подачи топлива и/или скорости горения, и что регулируется подача первичного воздуха в зависимости от массового потока пара.

Использование массового потока пара в качестве регулируемой величины для воздействия первичного воздуха или подачи топлива также общеизвестно, как, например, использование содержания O₂ в отходящем газе, однако оказалось, что предложенная теперь комбинация при использовании известной регулируемой величины на основе массового потока пара в сочетании с полученной в соответствии с изобретением, зависящей от температуры регулируемой величиной привела к поразительно хорошим результатам при незначительных инвестиционных затратах, тем более что в старых установках для сжигания часто уже имелись устройства для вывода базирующейся на массовом потоке пара регулируемой величины.

Ниже изобретение поясняется с помощью схематично представленного на чертеже примера выполнения, причем показан разрез установки для сжигания.

Как видно из чертежа, установка для сжигания содержит топочную камеру 1 и котел 2. Топочная камера 1 имеет загрузочную воронку 3 с примыкающим загрузочным лотком 4, загрузочный стол 5 и загрузочный толкатель 6, которые подают падающий в загрузочный лоток 4 мусор через загрузочный стол на колосниковую решетку 7, которая в представленном примере выполнена в виде обратно-переталкивающей решетки, и может совершать перемешивающие движения в соответствии с двойной стрелкой 8, причем привод колосниковой решетки 7 обозначен позицией 9. Привод загрузочного толкателя 6 обозначен позицией 10. Кроме того, топочная камера содержит восходящий канал 11 для отвода отходящих газов и примыкающий к направляющей кромке 12 нисходящий канал 13 для отводящих газов, по которому отходящие горячие газы попадают к включенному после котлу 2 и другим устройствам, как, например, непоказанным на чертеже установкам для очистки отходящих газов. Под колосниковой решеткой 7 находятся отдельные зоны нижнего дутья 14, 15, и 16, которые нагружаются от общей воздуходувной машины 17, причем предусмотрены регулирующие устройства 23 идущих к зонам нижнего дутья подающих трубопроводов, чтобы можно было распределять поданный снизу первичный воздух в соответствии с потребностью по отдельным зонам нижнего дутья.

Находящееся на колосниковой решетке 7 топливо образует слой 18 топлива, причем скапливающийся на конце колосниковой решетки шлак падает в вертикальную шлаковую шахту 19.

В соответствии с представленным примером выполнения для регулирования режима горения или мощности факела в качестве регулируемых величин используется температура сжигания или пропорциональная ей температура, с одной стороны, и массовый поток пара, с другой стороны. При этом регистрируется температура сжигания путем измерения температуры отходящих газов или тела сравнения 28, на которое непосредственно воздействует пропорционально температура отходящих газов, которая подается в качестве регулируемой величины 20 в регулятор 21. Для регистрации регулируемой величины 20 предназначено инфракрасное измерительное устройство 22, которое в соответствии с изобретением расположено в нисходящем канала 13 для отвода отходящих газов. Эта мера была принята для того, чтобы исключить при измерении температуры отходящих газов помехи, которые происходят от излучения слоя топлива 18 или пламени 24. С помощью регулятора 21 регулируется подача топлива, т.е. загружаемое в единицу времени количество мусора, путем воздействия на привод 10 загрузочного толкателя 6 и кроме того с помощью регулятора 21 можно управлять приводом 9 для изменения скорости перемешивания колосниковой решетки 7, чтобы таким образом можно было воздействовать на распределение и скорость перемешивания топлива в слое 18 на колосниковой решетке 7.

Одновременно в позиции 25 измеряется массовый поток пара m_D, и эта регулируемая величина 26 подается в другой регулятор 27, который воздействует на мощность вентилятора 17 и тем самым на количество первичного воздуха в целом и/или регулирующие подачу первичного воздуха устройства 23 к отдельным сопряженным с зонами нижнего дутья 14, 15, 16 зонам колосниковой решетки.

Этот описанный выше способ представляет собой только один из многих примеров, чтобы показать, что с помощью простых средств можно выводить пропорциональную температуре сжигания регулируемую величину для воздействия на процесс сжигания. В представленном примере выполнения зависящая от температуры регулируемая величина используется для воздействия на подачу топлива и скомбинирована с другой регулируемой величиной, которая выведена из массового потока пара, причем последняя регулируемая величина предназначена для воздействия на подачу первичного воздуха. Само собой разумеется, что зависящая от температуры регулируемая величина может быть скомбинирована также с отличными от массового потока пара другими регулируемыми величинами, и кроме того можно также использовать зависящую от температуры регулируемую величину не непосредственно для воздействия, например, на подачу топлива, а только косвенно для воздействия на процесс сжигания, как это, например, имеет место в случае воздействия на заданную величину влажности O₂ в соответствии с заявкой на патент ФРГ N 3825933 C 2. Там заданная величина влажности O₂ изменяется в зависимости от температуры топочной камеры. Таким образом, настоящее изобретение позволяет точно и мгновенно регистрировать пропорциональную температуре сжигания регулируемую величину, передает информацию об изменениях в процессе сжигания, которые выражаются в изменениях температуры сжигания.

Использование: для регистрации регулируемой величины, которая непосредственно пропорциональна температуре сжигания. Сущность изобретения: в нисходящем канале для отвода отходящих газов установки для сжигания предусмотрено инфракрасное измерительное устройство в форме инфракрасного пирометра, который измеряет температуру отходящих газов. Благодаря размещению этого измерительного устройства в нисходящем канале для отвода отходящих газов исключено воздействие излучения от раскаленного слоя горения или пламени. Это определено таким образом, что зависящую от температуры регулируемую величину можно использовать непосредственно или косвенно для воздействия на процесс сжигания. Предпочтительное использование заключается в том, что зависящая от температуры регулируемая величина предназначена для воздействия на подачу топлива и скорость движения колосниковой решетки, в то время как для воздействия на количество подаваемого первичного воздуха предназначена выводимая из массового потока пара регулируемая величина. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регулирования режима горения в установках для сжигания, в частности в установках для сжигания отходов, в котором получающуюся от сжигания температуру отдельно или в сочетании с другими регулируемыми величинами используют в качестве непосредственного или косвенного регулируемого параметра, отличающийся тем, что для регистрации этой зависящей от температуры регулируемой величины измеряют температуру отходящих газов в экранированном от излучения слоя горения и/или излучения факела месте непосредственно или косвенно с помощью инфракрасного измерительного устройства. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для косвенного измерения температуры отходящих газов с помощью инфракрасного измерительного устройства измеряют температуру тела сравнения, непосредственно пропорционально находящегося под воздействием только температуры отходящих газов. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что находящееся под воздействием температуры отходящих газов тело сравнения выполнено в виде керамического тела. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что тело сравнения вставлено в стенку канала для отвода отходящих газов. 5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что тело сравнения удерживают в канале для отвода отходящих газов с полным обтеканием потоком отходящих газов. 6. Способ по одному из пп.1 5, отличающийся тем, что при установке для сжигания с восходящим и примыкающим к направляющей кромке нисходящим каналом для отвода отходящих газов измерение температуры отходящих газов или тела сравнения осуществляют в нисходящем канале для отвода отходящих газов. 7. Способ по одному из пп.1 6, отличающийся тем, что измерение температуры осуществляют с помощью инфракрасного пирометра. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что измерение температуры отходящих газов осуществляют с помощью измеряющего в спектральном диапазоне примерно 4,5 мкм инфракрасного измерительного устройства. 9. Способ по п.7, отличающийся тем, что измерение температуры тела сравнения осуществляют с помощью измеряющего в спектральном диапазоне примерно 1,4 мкм инфракрасного измерительного устройства. 10. Способ по одному из пп.1 9, отличающийся тем, что измеренная в отходящем газе или на теле сравнения зависящая от температуры регулируемая величина предназначена для регулирования подачи топлива и/или скорости движения колосниковой решетки и подачу первичного воздуха регулируют в зависимости от массового потока пара.