Способ автоматического регулирования процесса горения Советский патент 1984 года по МПК F23N5/08 

Способ автоматического регулирования процесса горения относится к энергетике, а именно к автоматизации процессов горения для обеспечения оптимального сжигания газообразного топлива при максимальном КПД.

Известен способ управления процессом горения путем измерения интенсивности спектральных линий излучения пламени и воздействия на соотношение топлива и воздуха, согласно которому в качестве управляющего сигнала используют разность измеренных интенсивностейд излучения , на длинах волн 4315 и 3900 А 1.

Такой способ приемлен для ламинарного пламени, т.е. для сплошного спектра, но при турбулентном пламени указанный способ обладает сушественной погрешностью, так как турбулентное пламя газовой горелки представляет собой наложение (совокупность) полосатых и линейчатых спектров.

Спектральные характеристики отдельных участков пламени не могут характери.зовать с достаточной точностью процесс горения всего пламени даже в режиме сканирования. При этом на оценку эффективности горения оказывает влияние подсветка топки дневным светом, так как диапазон 4315-3900 А частично охватывает н види.мую часть спектра.

Наиболее близким к изобретению является способ автоматического регулирования процесса горения путем поддержания заданного отношения интенсивностей световых излучений пламени воздействием на подачу воздуха 2.

Визируемая часть пламени раскладывается на спектральные составляющие и по отношению интенсивностей, по крайней мере, двух компонентов судят об эффективности горения.

Часть светового потока от пламени через механический прерыватель-модулятор с частотой модуляции 800 Гц гюдается на зеркало, сводящее световой пучок в параллельный пучок лучей. Далее световой поток от зеркала поступает на спектроскопическую решетку. Спектроскопическая решетка разлагает световой пучок на спектральные составляю шие.

Затем, посредством электромеханического прерывателя, выделяют интересую1цие составляющие двух излучений-. Электрические сигналы спектральных составляюцд,их далее через детектор подаются на решающее устройство, вычисляющее отношение величины интенсивностей. По величине отношения интенсивностей излучений выбранных длин волн судят об эффективности горения. Далее осуществляют регулирующее воздействие на заслонку подачи воздуха к горелке.

Согласно указанному способу, как и согласно предыдунлему, осуществляется .спектральный анализ локального участка пламени. Такой способ приемле.м для ла.минарного пламени, т.е. для сплошного спектра, а.при турбулентном пламени способ обладает существенной погрешностью, так как турбулентное пламя газовой горелки представляет собой наложение (совокупность) полосатых и линейчатых спектров.

Спектральные характеристики отдельных участков пламени не могут характеризовать с достаточной точностью процесс горения всего пламени. Кроме того, извес1ный способ сложен в реализации.

Целью изобретения является повышение точности регулирования.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу автоматического регулирования процесса горения путем поддержания заданного отношения интенсив1шгтей воздействием на подачу воздуха, oiношение интенсивностей излучений нл, , определяют как. отношеике интенсивности излучения, измеренной на всем участке длины пламени к интенсивности излучения, измеренной на участке длины пламени

от его корня соответственно для KOIJ;TKOфакельных и длиннофакельных горелок.

При величине отношения интенсивностей излучений, равной единице, форм)1руют сигнал на отключение горелки.

На чертеже представлена схема устройства, реализуюи;ая способ.

Г сгулирование процесса горения производят на горелке 1 путем контроля факе.;1а 2, а именно измеряют интенсивность Ej У-тьтрафиолетового излучения ндикатором 3 в пределах длины пламени от его корня (участок Л1 - п) и интенсивность Н., ;,льтрафиолетового излучения индикатором 4 по всей длине плал-ени (часток гп - k): изс

меряют отношение % вычислительным устройством 5 и через регулирующее устройствО: 6 и испо.тнительный механизм 7 осуществляют подвод воздуха по трубопроводу 8 в горелку 1, а величину отношения -р- задают задатчиком соотнощений 9. При величине отношения интенсивностей EI/EJ., равным единице, функцио чальный блок 10 формирует э.1ектрический предупредительный аварийный сигнал нй отключение горелки.

Способ автоматического регулирования процесса горения осуществляется следующим образом.

Газовоздушная смесь при выходе из горелки 1 загорается, начиная от корня (точка ш) и пламя распространяется по продольной оси пламени до точки К.

Горение происходит через ряд промежуточных цепных реакций. Активными про.межуточными продуктами цепных реакций являются свободные радикалы и атомы. При переходе возбужденных радикалов з стабильное состояние, т.е. при переходе в продукты сгорания (CO.-f H.) возникает ультрафиолетовое излучение в диапазоне 0,19-0,35 мкм. При эффективном горении определяется часть длины пламени (для короткофакельных горелок равная 4-, а для длиннофакельных 4-), начиная от корня, состоит в основном из возбужденных радикалов и является источником ультрафиолетового излучения. Эффективное сжигание смеси осуществляется при коэффициенте избытка воздуха 01 1,0-1,05 и-при тщательном перемешивании смеси. От индикатора 3 электрический сигнал, пропорциональный интенсивности излучения Е на участке пламени т-п, поступает в вычислительное устрство 5, одновременно в это же вычислительное устройство поступают электрические сигналы, величина которых пропорциональна интенсивности EI ультрафиолетового излучения от всей длины пламени (координаты т-к). Вычислительное устройство осуществляет операцию деления Например, увеличение избытка воздуха в зоне горения приводит к увеличению ультрафиол(товых составляющих спектра на участке пламени (п-к). Это, в свою очередь, приводит к увеличению абсолютной величины EI/EJ. Электрический сигнал от вычислительного устройства 5 поступает на регулирующее устройство 6, где этот сигнал сравнивается с сигналом от задатчика 9 и регулирующее устройство б вырабатывает регулирующее воздействие на исполнительный механизм 7, уменьшает подачу воздуха в горелку , и величина gj/E приводится автоматически к заданному задатчиком 9 значению, обеспечивая эффективное сжигание топлива.При уменьшении величины fi/E регулирующее устройство 6 воздействует на исполнительный механизм 7, увеличивая подачу воздуха в горелку 1. В том случае, еслипо каким-то причинам величина E,/Ej (например, неисправность в системе подачи воздуха) уменьшается, при достижении ее значения 1 функциональйый блок 10 формирует сигнал погасания пламени в схему защиты и сигнализации. Этот сигнал далее может быть использовай для оповещения обслуживающего персонала и остановки горелки путем отсечки подачи газа. Значение E,/Ej 1 означает, что режим горения приближается к химическому недожогу, т.е. когда в зоне горения не хватает окислителя, а в продуктах сгорания содержатся несгоревщий газ и СО. Это, в свою очередь, при определенных обстоятельствах может привести к взрывам топок и загрязнению окружающей среды. В связи с этим сигнал при 1 является профилактическим. Согласно способу автоматического регулирования процесса горения осуществляется контроль пламени, по всей длине и сравнение полученной таким образом интенсивности излучения с интенсивностью излучения характерного участка вблизи корня пламени, повышается точность регулирования как для ламинарного, так и для турбулентного пламени.

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ путем поддержания заданного отношения интенсивностей излучения пламени воздействием на подачу воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, отношение интенсивностей излучения пламени определяют как отношение интенсивности излучения, измеренной на всем участке длины пламени, к интенсивности излучения, измеренной на участке 1/3 и 1/2 длины пламени от его корня соответственно для короткофакельных и длиннофакельных горелок. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при величине отношения интенсивности излучения, равной единице, формируют сигнал на отключение горелки. (Л 10 в схему защиты IA сигнализации 05 00 О) О5 ел