Система регулирования состава атмосферы печи безокислительного нагрева Советский патент 1985 года по МПК C21D1/76 

Изобретение относится к устройствам конт роля состава печных атмосфер и может найти применение при малоокислительном и безокис лительиом нагреве металла. Целью изобретения является повышение точности и надежности регулирования состава атмосферы. На чертеже представлена схема предлагаемо системы. Система состоит из смесительной камеры 1 с каналами 2, устанавливаемой в печи 3 безокислительного нагрева, датчика 4 концентрации азота в печи, электрохимического датчика с трубкой 5 из твердого электролита с измерителып 1ми равновесным электродом 6 и неравновесным электродом 7, сравнительными равновесным электродом 8 и неравновесным электродом 9, с токоотводами 10-13, катализатором 14, размещаемым в пространстве, ограниченномсеткой 15, воздухопровода 16, трубопровода 17- отходящей смеси газов, даишка 18 температуры в печи, датчика 19 расхода топлива, датчика 20 расхода воздуха, делителя 21, счетно-решающего устройства 22, блока 23 сравнения, ключа 24, регулятора 25 коэффициента избытка воздуха, задатчика 26, исполнительного мехагшзма 27, заслонки 28, регулятора 29 расхода воздуха к электрохимическому датчику ЭХД, задатчика -30, исполнительного механизма 31, крана 32. Электрохимический датчик представляет собой трубку 5 из твердого электролита с нанесенными на ней электродами. В качестве равновесного электрода 6 испольэуеТся платиновое пористое покрытие с развитюй поверхностью. Для увеличения каталитической поверхности около равновесного электрода 6 размещается катализатор 14 в гранулах, огражденный металлической сеткой 15. Неравновесные электроды 7 и 9 имеют малоразвитую поверхность и изготавливаются из папладиевой или золотой проволоки или их сплавов. При установке датчика в зоне низких температур в качестве материала неравновесного электрода может служить медь, серебро. Токоотводы 10-13 всех электродов выполняются из одного материала, например плати-i ны или ее сплавов, чтобы избежать погрешности измерения из-за термо-ЭДС. Система работает следующим образом. В смесительную камеру I поступает воздух по электролитной трубке 5 и образует вместе с покрытиями 8 и 9 сравнительные воздуш ные электроды ЭХД. Воздух поступает в нижнюю часть камеры, где смешивается с поступающей через каналы 2 печной атмосферой. Полученная смесь газов обтекает наружную повер хность трубки и удаляется через трубопровод 17 в дымоотводящую систему. Электродные покрытия вместе со смесью газов образуют измерительные электроды 6 и 7. ЭДС, развиваемые ЭХД, согласно уравнению Нернета равны: Е - R р В Е. 4F А-Б где , Е - ЭДС, снимаемая с неравновесных и равновесных электродов соотаетственно. R - универсальная газовая постоянная;Т - температура. К; Р - число Фарадея; В|А - объемная концентрация кислорода в воздухе и в смеси газов, соответственно; Б - объемная концентрация кислорода, израсходованная на реакцию окисления горючих ком понентов около равновесных электродов. Сигналы расходов топлива и воздуха, сниаемые с датчиков 19 и 20, поступают а вход делителя 21, в котором осуществлятся операция определения коэффициента . збь1тка воздуха. Согласно формуле ( ,, .,,, де К - коэффициент, зависящий от ввда оплива (для природного газа К к 10). Таим образом, делитель 21 определяет прибиженный козффициент избытка воздуха по асходам топлива и воздуха, поступающим к орелкам. Сигналы с датчика 4 концентрации азота печи, с датчика 18 температуры, ЭХД и елителя 21 поступают нэ вход счетно-решаюего устройства 22i, которое осуществляет асчет уточненного коэффициента расхода топива по следующему алгоритму д4.,) де -Е() N2- объемная концентрация азота в продуктах горения, определяемая датчиком 4. Таким образом, система рассчитывает риближенный и уточненный коэффициенты збытка воздуха.

С первого выхода счетно-решающего устройства 22 поступает сигнал на вход блока 23 сравнения, на который поступает также сигнал с делителя 21. Разность сигналов поступает на вход ключа 24. Если эта разность не превышает определенную заданную величину, то ключ 24 подключает второй выход счетно-решающего устройства 22 на вход регулятора 25, который сравнивает расчетное значение коэффициента избытка воздуха с заданным на задатчике 26 и ликвидирует возникшее отклонение изменением расхода воздуха к горелкам.

При выходе из строя датчиков и элементов счетно-решающего устройства отклонение на блоке 23 сравнения превышает заданную величину и регулятор 25 подключается к делителю 21 через ключ 24.

Сигнал с равновесных электродов 6 и 8 ЭХД подается на регулятор 29, где сравнивается с заданным значением, поступающим с задат чика 30, и при наличии рассогласования регулятор изменяет расход воздуха, поступающий к ЭХД, обеспечивая таким образом полное сжигание горючих газов в продуктах горения около равновесного электрода ЭХД.

СИСТЕМА РЕГУЛИЮВАНИЯ СОСТАВА АТМОСФЕРЫ ПЕЧИ БЕЗОКИСЛИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА, содержащая датчик температуры, датчики расхода топлива и воздуха, регулятор коэффициента расхода воздуха, к первому входу которого подсоединен задатчик, а выход указанного регулятора подсоединен к исполнительному механизму с регулирующим органом на линии подачи воздуха к горелкам, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и надежности регулирования состава атмосферы, система содержит смесительную камеру, датчик концентрации азота, делитель, счетно-решающее устройство расчета коэффициента расхода воздуха, блок сравнения, ключ и электрохимический датчик, который содержит равновесные сравнительные и измерительные электроды, неравновесные сравнительные и измерительные электроды и регулятор расхода воздуха с задатчиком и исполнительным механизмом с регулирующим органом на воздухоподводе к электрохимическому датчику, причем последний выполнен в виде трубки, установленной в смесительной камере с зазором для выхода воздуха в ниж- нюю часть камеры, выполненную с каналами, соединенными с рабочим пространством печи, и с отводящей трубкой в верхней части смесительной камеры, при этом датчики расхода топлива и воздуха соединены с первым и вторым входами делителя, выход которого соединён с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом счетнорешающего устройства расчета коэффициента расхода воздуха, первый и второй входы которого соединены с выходами равновесных и неравновесных электродов электрохимичес(О кого датчика, третий вход соединен с датчи(Л ком температуры в печи, а четвертый вход соединен с датчиком концентрации азота в печи, кроме того, выход делителя подсоединен также с первым входом ключа, второй вход которого соединен с вь1ходом блока сравнения, третий вход ключа соединен с вторым выходом счетно-решающего устройства, расчета коэффициента расхода воздуха, а 00 выход ключа подсоединен к второму входу о со со регулятора коэффициента расхода воздуха, кроме того, выход равновесных электродов электрохимического датчика соединен с пер1C вым входом регулятора расхода воздуха, второй вход указанного регулятора соединен с задатчиком, а выход регулятора подсоединен к исполнительному механизму с регулирующим органом на. воздухоподводе к электрохимическому датчику.

У///////////////////////У.