УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА И АГЕНТА, ПОДДЕРЖИВАЮЩЕГО ГОРЕНИЕ, В ОДНУ ИЛИ НЕСКОЛЬКО ГРУПП ГОРЕЛОК Российский патент 2005 года по МПК F23N1/02 

Настоящее изобретение относится к устройству для подачи топлива и агента, поддерживающего горение, по меньшей мере, в две группы горелок, при этом каждая горелка соединена с впускной магистралью для топлива и с впускной магистралью для агента, поддерживающего горение, а эти магистрали соединены посредством соответствующего коллектора соответственно с каналом подачи топлива и каналом подачи агента, поддерживающего горение.

Устройство этого типа известно из документов US 4043742 A, US 4825353 A, US 4834644 А.

Из документа US 4825353, G 05 B 13/00, от 25.08.1989 известна система автоматического регулирования протекания химической реакции, содержащая сенсоры, программируемый логический блок, который принимает на своих входах данные от сенсоров и осуществляет соответствующее регулирование, позволяющее повысить эффективность протекания химической реакции, в частности данный программируемый логический блок осуществляет регулирование потоков одного или нескольких реагентов, поступающих в зону реакции посредством закрытия или открытия соответствующего клапана на подающей магистрали.

Из документа US 4834644, F 23 M 5/00, F 27 D 7/00, известно использование множества горелок для сжигания газовой смеси. Для подвода смеси к каждой горелке предусмотрен трубопровод. Создание смеси производится в смесителе, расположенном перед горелками, при этом к смесителю подводятся по отдельным трубопроводам топливо и воздух для его сжигания. В подводящих трубопроводах предусмотрены запирающие клапаны, позволяющие регулировать поток топлива, подаваемого в смеситель. В данном решении не предусмотрено использование горелок по группам и таким образом зональная оптимизация интенсивности горения.

Из документа US 4043742 A, F 23 N 5/08, от 23.08.1977, который может рассматриваться в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения, известно устройство для подачи топлива и агента, поддерживающего горение, по меньшей мере, в горелку, соединенную с впускной магистралью для топлива и с впускной магистралью для агента, поддерживающего горение, при этом указанные магистрали соединены посредством коллекторов соответственно с каналом подачи топлива и каналом подачи агента, поддерживающего горение, в непосредственной близости от горелки во впускных магистралях для топлива и для агента, поддерживающего горение, предусмотрены клапаны для отключения потока подаваемого в горелку, причем предусмотрены регулирующие клапаны для регулирования потока топлива и агента, поддерживающего горение, а выше по течению от этих регулирующих клапанов предусмотрены устройства для измерения потока, при этом устройства для измерения потоков топлива и агента, поддерживающего горение, и регулирующие клапаны оперативно соединены с программируемым логическим блоком. Недостатком данного устройства является невозможность использования его для группы горелок, а также регулирования интенсивности сжигания топлива по зонам печи.

Функцией горелок в нагревательных печах является увеличение температуры загрузки от более низкой температуры, с которой она поступает в печь, до более высокой температуры, с которой она выходит из печи, чтобы, например, нагревать сляб, который приходится прокатывать на выходе из печи. Загрузку нагревают, как известно, путем передачи тепла, вырабатываемого продуктами сгорания, посредством процессов излучения и конвекции. Перед ее удалением из печи, загрузку выдерживают в зонах печи, имеющих более низкую температуру. Назначением этого является поддержание средней температуры, достигнутой во время нагревания, постоянной и поддержание за счет этого неравномерностей нагревания в пределах допусков, приемлемых для чистовой прокатки. Эти зоны известны как зоны выравнивания или выдержки.

В этих зонах выравнивания, где требуется мощность, меньшая, чем максимальная, работу горелок группы можно регулировать, заставляя каждую горелку работать на средней мощности, составляющей, например, 30-40% от максимальной мощности, то есть находящейся на уровне, который ниже оптимального рабочего диапазона, или периодически зажигая одну или несколько горелок группы и при этом поддерживая отдельную нагрузку как можно ближе к максимальной.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать устройство для подачи в одну или несколько групп горелок, которое, если необходимо регулировать мощность, подводимую к горелкам, дает возможность предварительно определять, выше по течению от группы или групп, потоки топлива и агента, поддерживающего горение, необходимые для этих горелок, в соответствии с конкретным фиксированным соотношением топлива с агентом, поддерживающим горение, и в соответствии с мощностью, требуемой печью в конкретный момент, что делает необязательным регулирование каждой отдельной горелки.

Эта задача решается с помощью настоящего изобретения посредством устройства для подачи топлива и агента, поддерживающего горение, по меньшей мере, в две группы горелок, при этом каждая горелка соединена с впускной магистралью для топлива и с впускной магистралью для агента, поддерживающего горение, а эти магистрали соединены посредством соответствующего коллектора соответственно с каналом подачи топлива и каналом подачи агента, поддерживающего горение, в котором в непосредственной близости от каждой горелки во впускной магистрали для топлива предусмотрен клапан для отключения потока топлива в горелку, а в соответствующей впускной магистрали для агента, поддерживающего горение, предусмотрен клапан для отключения потока агента, поддерживающего горение, в горелку, причем в канале подачи топлива предусмотрен регулирующий клапан для регулирования потока топлива, а выше по течению от этого регулирующего клапана предусмотрено устройство для измерения потока топлива, а в канале подачи агента, поддерживающего горение, предусмотрен регулирующий клапан для регулирования потока агента, поддерживающего горение, а выше по течению от этого регулирующего клапана предусмотрено устройство для измерения потока агента, поддерживающего горение, при этом устройства для измерения потоков топлива и агента, поддерживающего горение, и регулирующие клапаны оперативно соединены с программируемым логическим блоком, который принимает на своих входах данные из устройств для измерения потока топлива и потока агента, поддерживающего горение, и данные, связанные с мощностью, требуемой группами горелок, а также данные, связанные с предварительно определенным значением соотношения между топливом и агентом, поддерживающим горение, и выдает на своих выходах сигналы для регулирования открывания регулирующих клапанов с целью выдерживания соотношения между потоком топлива и потоком агента, поддерживающего горение, равным упомянутому предварительно определенному значению, причем во время работы клапан, предусмотренный во впускной магистрали для топлива, и клапан, предусмотренный во впускной магистрали для агента, поддерживающего горение, соответствующие части горелок каждой группы горелок, периодически закрываются, вследствие чего соответствующая часть горелок выключена.

Следовательно, посредством данного устройства можно обеспечить работу горелок независимо от мощности, требуемой для обработки или нагревания загрузки, в зонах, близких к тем, где работа является оптимальной, а также можно, в ситуациях, в которых требуемая мощность меньше, чем максимальная, периодически включать одну или несколько горелок конкретной группы.

Дополнительные задачи и преимущества настоящего изобретения станут более понятными в результате рассмотрения нижеследующего описания, приводимого в качестве примера, не носящего ограничительный характер, и со ссылками на прилагаемый чертеж, где показана схема устройства согласно изобретению для подачи в две группы горелок.

Обращаясь к чертежу, отмечаем, что здесь условно показаны две группы 1 и 2, каждая из которых содержит пять горелок 3. Каждая из этих горелок 3 снабжена впускной магистралью 301 для агента, поддерживающего горение, например воздуха, и впускной магистралью 302 для топлива. Эти магистрали 301 и 302 соединены с находящимися выше по течению двумя коллекторами 4 и 5, соответственно, для сбора топлива и агента, поддерживающего горение, а в непосредственной близости от каждой горелки 3 они имеют клапан 6 для отключения потока агента, поддерживающего горение, в горелку и клапан 7 для отключения потока топлива в горелку. Контуры подачи и регулирования потоков топлива и агента, поддерживающего горения, предусмотрены выше по течению от собирающих коллекторов 4 и 5. В случае агента, поддерживающего горение, его вводят в коллектор 4 посредством вентилятора 8, который направляет его в канал 9 подачи, в котором предусмотрены устройство 10 для измерения потока и клапан 11 для регулирования упомянутого потока. В случае топлива, его вводят в коллектор 5 посредством насоса 12, который направляет его в канал 13 подачи, в котором предусмотрены клапан 14 для выключения потока топлива, устройство 15 для измерения потока и клапан 16 для регулирования упомянутого потока. Как можно увидеть, схему завершает центральный регулирующий блок 17 типа программируемого логического блока, который принимает и обрабатывает некоторые входные данные, главным образом, мощность Р, требуемую группами 1 и 2 горелок, соотношение R между потоком топлива и потоком агента, поддерживающего горение, поток Qc топлива и поток Qa агента, поддерживающего горение; на основе этих входных данных центральный блок 17 выдает на своем выходе два сигнала Sa, Sc для регулирующих клапанов.

Следовательно, во время работы программируемый логический блок 17 получает потоки Qc и Qa посредством соответствующих устройств 15 и 10 для измерения и регулирует, посредством сигналов Sa и Sc, степень открывания регулирующих клапанов 16 и 11, с учетом требуемой мощности Р и выдерживаемого соотношения R между потоком топлива и потоком агента, поддерживающего горение, равного предварительно определенному значению. Таким образом, регулирование потока топлива и потока агента, поддерживающего горение, осуществляется выше по течению от каждой отдельной горелки, и поэтому, если мощность, требуемая группами, меньше, чем максимальная, преимущественно можно включить одну или несколько горелок группы, обеспечивая тем самым работу горелок во все моменты времени в рабочих диапазонах, близких к рабочим диапазонам максимальной эффективности. Например, если каждой группе 1 и 2 требуется мощность, которую можно выработать, зажигая две из пяти горелок 3, клапаны 6 и 7 двух горелок будут открыты, и эти горелки будут работать в диапазоне оптимальной эффективности (иными словами, с мощностью, близкой к оптимальной мощности), а клапаны трех горелок будут закрыты, так что эти горелки останутся выключенными. В течение периода работы каждой горелки можно также периодически зажигать и гасить две из пяти горелок таким образом, чтобы загрузка нагревалась или обрабатывалась эффективно и равномерно.

Устройство предназначено для подачи топлива и агента в одну или несколько групп горелок. При этом каждая горелка содержит, по меньшей мере, одну впускную магистраль для топлива и, по меньшей мере, одну впускную магистраль для агента, поддерживающего горение. Упомянутые магистрали горелок соединены выше по течению, соответственно, по меньшей мере, с одним каналом подачи топлива и, по меньшей мере, с одним каналом подачи агента, поддерживающего горение, и предусмотрены средства для контроля и регулирования потоков топлива и агента, поддерживающего горение, в этих каналах подачи. Эти средства оперативно соединены, по меньшей мере, с одним центральным регулирующим блоком для регулирования распределения упомянутых потоков в группы горелок. Такое выполнение устройства дает возможность в случае необходимости регулирования мощности, подводимой к горелкам, определять выше по течению от группы или групп горелок потоки топлива и агента, поддерживающего горение, необходимые для этих горелок, в соответствии с конкретным фиксированным соотношением топлива с агентом, поддерживающим горение, и в соответствии с мощностью, требуемой печью в конкретный момент. 1 ил.

Устройство для подачи топлива и агента, поддерживающего горение, по меньшей мере, в две группы (1, 2) горелок (3), при этом каждая горелка (3) соединена с впускной магистралью (302) для топлива и с впускной магистралью (301) для агента, поддерживающего горение, а эти магистрали (301, 302) соединены посредством соответствующего коллектора (5, 4) соответственно с каналом (13) подачи топлива и каналом (9) подачи агента, поддерживающего горение, в котором в непосредственной близости от каждой горелки (3) во впускной магистрали (302) для топлива предусмотрен клапан (7) для отключения потока топлива в горелку, а в соответствующей впускной магистрали (301) для агента, поддерживающего горение, предусмотрен клапан (6) для отключения потока агента, поддерживающего горение, в горелку, причем в канале (13) подачи топлива предусмотрен регулирующий клапан (16) для регулирования потока топлива, а выше по течению от этого регулирующего клапана (16) предусмотрено устройство (15) для измерения потока топлива, а в канале (9) подачи агента, поддерживающего горение, предусмотрен регулирующий клапан (11) для регулирования потока агента, поддерживающего горение, а выше по течению от этого регулирующего клапана (11) предусмотрено устройство (10) для измерения потока агента, поддерживающего горение, при этом устройства (15, 10) для измерения потоков топлива и агента, поддерживающего горение, и регулирующие клапаны (16, 11) оперативно соединены с программируемым логическим блоком (17), который принимает на своих входах данные (Qc, Qa) из устройств (15, 10) для измерения потока топлива и потока агента, поддерживающего горение, и данные (Р), связанные с мощностью, требуемой группами (1, 2) горелок (3), а также данные (R), связанные с предварительно определенным значением соотношения между топливом и агентом, поддерживающим горение, и выдает на своих выходах сигналы (Sc, Sa) для регулирования открывания регулирующих клапанов (16, 11) с целью выдерживания соотношения между потоком топлива и потоком агента, поддерживающего горение, равным упомянутому предварительно определенному значению, причем во время работы клапан (7), предусмотренный во впускной магистрали (302) для топлива и клапан (6), предусмотренный во впускной магистрали (301) для агента, поддерживающего горение, соответствующие части горелок (3) каждой группы (1, 2) горелок (3) периодически закрываются, вследствие чего соответствующая часть горелок выключена.