Способ контроля наличия пламени Советский патент 1984 года по МПК F23N5/16 

Изобретение относится к области контроля и регулирования горения, в частности предназначено для контроля наличия пламени, и может быть использовано в различных теплотехнических агрегат.ах для производства технологических газов, в тогшивосжигающих установках, например в аппаратах газификации углей, конверсии природного газа, и топочных установках.

Известен способ контроля наличия пламени в горелочном устройстве, основанный на регистрации ультразвуковых колебаний, возбуждаемых в иони зировапном участке пламени специально создаваемым электрическим полем, модулированным ультразвуковой частотой высокочастотного генератора l .

Однако данный способ обладает сложностью, состоящей в необходимости использования для возбуждения колебаний спеи 1альной электронно аппаратуры и двухстадийности принцип действия: возбуждение внешними Электрическими колебаниями ультразвуковых колебаний в пламени и затем восприятие их приемником ультразвуковых колебаний. Кроме того, способ имеет ограниченный диапазон применения, обуслгизленный наличием достаточной ионизации пламени. В связи с этим иянный способ в принципе приемлем для углеводородных пламен, но не- приемпем для: водородных пламен, которые при допустимых температурных условиях не дают заметной ионизации Способ неприемлем также при использовании повышенных давлений, когда ионизация даже углеводородных пламен подавляется.

Недостаточная надежность способа связана с необходимостью расположения ионизированной части пламени именно в области электродов электрической цепи. При изменении состава смеси, нагрузки, давления области расположения электродов и ионизации могут разойтись. Чувствительность способа недостаточна в связи с использованием ультразвуковых частот колебания с высокими частотами затухают интенсивнее низких) и приема их приемником, расположенным вне камеры сгорания.

Наиболее близким к изобретению является способ контроля наличия пламени в теплотехническом агрегате

г основной и вспомог ч:ель 1Ыли горелками путем регистрации акустических колебаний в заданном диапазоне частот и установления наличия пламени по превышению амплитуды колебаний порогового уровня 21.

Недостатком известного способа является низкая надежность в связи с недостаточным уровнем шума fropeлок) и соответственно с трудностью .отделения сигнала этого шума из сигнала постороннего шума.

Целью изобретения является повышение надежности контроля наличия пламени.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля наличия пламени в теплотехническом агрегате с основной и вспомогательными горелками путем регистрации акустических колебаний в заданном диапазоне частот и установления наличия пламени по превышению амплитуды колебаний порогового уровня, вспомогательнь е горелки настраивают на вибрационный режим горения с заданным диапазоном частот, для которых определяют превышение амплитуды колебаний порогового уровня акустических колебаний.

Кроме того, диапазоны частот вибрационного горения вспомогательных г орел ох устанавливают не перекрываюшими друг друга.

На фиг. 1 приведена схема теплотехнического агрегата с основной и вспомогательными горелками; на фиг, 2 - вспомогательная горелка и устройство для контроля наличия пламени г, на фиг. 3 - осциллограмма колебаний давления Р по времени при нормальном горении; на фиг. 4 спектр распределения амплитуд колебаний ДР по частоте F при нормальном горении; на фиг. 5 - осциллограмма колебаний давления Р по врёме/X

ни (/ При вибрационном горении на одной частоте; на фиг. 6 - распределение амплитуд.колебаний Р по частоте F при вибрационном горении на единственной частоте на фиг.7 осциллограмма колебаний давления Р по времени t- при вибрационном горении на двух частотах (гармониках); на фиг. 8 - распределение амплитуд колебаний иР по частоте F при вибрационном горении на двух частотах F и F (гармониках). Теплотехнический агрегат состоит из реактора 1 первой ступени паровой конверсии природного газа с расположенными внутри трубами с катализатором (на фиг. 1 показана одна.тру6aJ , которые соединены с основной горелкой 2 реактора 3 второй ступени для шахтной конверсии конвертированного газа. Реактор 3 соединен с ,реактором 1 с помощью футерованного газохода 4. В реакторе 3 второй ступени и (или в футерованном газо ходе 4 расположены вспомогательные горелки 5. Устройство, реализующее способ контроля наличия пламени содержит датчик 6, регистрирующий колебания давления звуковой частоты, усилитель 7, блок 8 управления и высоковольтный блок 9. Блок 8 управления соединен с клапаном-отсе ателем 10, установленным на трубопроводе 11 по чи газа к полому штоку 12 вспомогательной горелки 13. Шток имеет отве стия 14 для выхода газа, на его кон це установлен стабилизатор 15. Полый шток со стабилизатором может пе ремещаться вдоль оси горелки. Горел ка имеет штуцер 16 для подачи возду ха. Способ контроля наличия пламени осуществляется следующим образом. Перед запуском теплотехнического агрегата (фиг. в процессе стендовых испытаний вспомогательных горелок определяют линейные интервалы наиболее эффективного возбуждения вибрационного горения т.е. с наибо лее сильными и устойчивыми колебаниями) . Для этого в вспомогательную горелку (фиг.2) через штуцер 16 подается воздух и через полый шток 12 - природный газ. Поддерживая горение после стабилизатора 15, передвигают шток со стабилизатором вдол оси горелки, меняя длину холодной (до стабилизатора) и горячей после стабилизатора) части тракта горелки и настраивают режим вибрационного горения. Вибрационное горение фиг.2 отл чается от обычного тем, что имеет н непрерывный спектр частот колебаний связанный с турбулентностью пламени а характеризуется колебаниями на одной, реже двух сосуществующих час тотах. При этом амплитуда колебаний при вибрационном горении значительно превосходит лммлитуды колебаний при обычном горени. Найдя интервалы возбуждения и характеристики вибрационного горения (частоту F, a mлитyдy &р) , назначают пороговое значение амплитуд Д , которое принимают как .U Pj, 0,5 , к задают /щапазоны частот i F 10% F. В с пучае работы на одном теплотехническом агрегате нескачьких вспомогательных горелок диапазоны частот внбрацлонгюго горения вспомогательных -прелок ycTaftaeливают не пepeкpывaюL lJ ми друг друга. Настраивают блок 8 управлеш-ш (фиг.З) каждой вспомогательной горелки на сравнение амплитуды ьР регистрируемой датчиком 6 колебагсий в диапазоне Д F с пороговым значет1ем амплитуды Ь Р. Осуа1ествляют р:)ОЗжиг зспомогате,льной горелки. Для этого через штуцер 16 подают воздух, по команде блока 8 . управления включают высоковольтный блок 9, который подает искру в кольцевой зазор межд:, стабилизатором и внутренней стенкой корпуса горелки и открывают клапан-отсекатель Ю. Газ по штоку 12 через отверстия 14 поступает на смешение с воздухом и воспламеняется. Через 3-5 с блок 8 управления отключает подачу искры и включает канал контроля, содержащий датчик 6, усилитель 7, и воздействуют на клапан-отсекатель 10. В случае наличия пламени, определяемого каналом по тому признаку, что в назначенном диапазоне частот регистрируемая амплитуда Ь Р блок 8 управления выдает сигнал о наличии пламени и оставляет клапанотсекатель 10 открытым. В случае отсутствия пламени, когда в установленном диапазоне частот регистрируемая амплитуда i. Р Д Р , блок 8 управления выдает команду на закрытие клапана-отсекателя 10. После розжига вспомогательных горелок и вывода их на заданный режим при непрерывном контроле пламени в 1ШХ производят запуск теплотехнического агрегата, включая основную горелку 2. При этом, несмотря на очень бол.ьа1ую в сравнении с вспомогательными горелками производительность основной горелки 2 шум последней не может повлиять на надежность контроля пламени в вспомогатет1ь гых горелках, где в зоне рас51

положения датчика 6 интенсивность собственных колебаний на порядок и более превьпцает интенсивность фона, создаваемого основной горелкой и другими источниками.

Таким образом, настройка вспомогательных горелок на вибрационный режим горения с заданным диапа6

эоном частот , для которых определяют превышение амплитуды колебаний порогового уровня акустических колебаний и выбор диапазона частот вибрационного горения вспомогательных горелок не перекрывающими друг друга, повышает надежность контроля пламени теплотехнического агрегата.

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ ПЛАМЕНИ в теплотехническом агрегате с основной и вспомогательными горелками путем регистрации акустических колебаний в заданном диапазоне частот и установления наличия пламени по превышению амплитуды колебаний порогового уровня, о т л и ч ающий ся тем, что, с цепью повышения надежности, вспомогательные горелки настраивают на вибрационный режим горения с заданным диапазоном частот, дпя которых определяют превьшзение амплитуды колебаний порогового уровня акустических колебаний. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что диапазоны частот вибрационного горения вспомогательных горелок устанавливают с не перекрываюпщми друг друга.

12

16

.11

X

- 7S

ю