Способ автоматического регулирования соотношения газ-воздух Советский патент 1986 года по МПК F23N1/02 

СО.н,,, 21

в згизисимости от коэффициента избытка воздуха а.

Способ автоматического регулирования

осуществляется

21

оС

Изобретение относится к автоматическому регулированию процесса горения в технологических нагревателях с принудительной пОлТ.ачей воздуха и может найти широкое применение при автоматизации процессов горения промышленных печей и паровых котлов.

Целью изобретения является повышение точности регулирования.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства, реализуюш.его способ автоматического регулирования соотношения газ-воздух; на фиг. 2 - графические зависимости измеряемых компонентов и коэффициента избытка воздуха.

В технологический нагреватель 1 (фиг. 1) со змеевиком 2 подают нагреваемый продукт. Температуру продукта измеряют термометром 3 сопротивления. По линии 4 осуществляют подачу газа через регулирующий клапан 5, а по линии 6 - подачу воздуха через поворотную заслонку 7.

Содержание кислорода в дымовых газах определяют датчиком 8, а содержание углекислого газа определяют датчиком 9, установленными на дымовой трубе 10.

Корректирующий сигнал на увеличение подачи воздуха подают через регулятор 11, функциональный блок 12 и схему 13 сопряжения (сопряжения расходных характеристик). Для задания минимального коэффициента избытка воздуха а на вход регулятора 11 подается сигнал задатчиком 14.

На фиг. 2 приведены зависимости от- пошения измеренного значения содержания углекислого газа CO j к максимально возможному СОзмакс для данного газа, отношения измеренного значения содержания кислорода 02 к постоянной величине 21 и сум-

„ (20 Ч

ма вышеуказанных отношении I .4- - )

.о 1 /

соотношения газ-воздух следующим образом.

Функциональная зависимость содержания кислорода О2 в продуктах сгорания от коэффициента избытка воздуха ее определяется зависимостью

г,- -2J- 21--09

г°м

или в другом виде -)

Вышеуказанная зависимость изображена на фиг. 2.

При а 1 относительная величина (-) равна нулю, т. е. при стехиометрической смеси «топливо-окислитель в продуктах сгорания кислород отсутствует.

Контроль процесса горения по избытку кислорода не может обеспечить высокую точность регулирования. Поэтому использует

ся дополнительный параметр контроля содержания углекислого газа СО2 в продуктах сгорания топлива.

Функциональная зависимость содержания углекислого газа СОа в продуктах сгорания топлива от коэффициента избытка воздуха определяется зависимостью СО,

а

СО,

где СО2макс - максимально возможное для данного газа содержание углекислого газа при стехиометри- ческом горении, т. е. при а

1

2 макс

ИЛИ в другом виде СО,

СО

2пзк.

1 оС

СО,

0

5

0

0

0

Из выражения видно, что значение

СО,

также равно - « макс

2иакс

находится в обратно пропорциональной (нелинейной) зависимости от коэффициента избытка воздуха а. Вышеуказанная зависимость изображена на фиг .. 2.

При а 1 значение единице.

Повышение избыточного содержания кислорода О2 в продуктах сгорания приводит к пропорциональному понижению (разбавлению) содержания углекислого газа СО2. Из этого можно сделать вывод, что изменения содержания СО2 и О2 в продуктах сгорания находятся в обратно пропорциональной зависимости. Суммарная концентрация этих компонентов - величина постоянная. Сумма вышеуказанных отнощений равна единице

°1

С0, 1Сумма отношений измеренного датчиком 9 значения содержания углекислого газа к максимально возможному для данного газа и отношения измеренного датчиком 8 значения содержания кислорода к постоянной величине 21 позволяет контролировать полноту сгорания топлива для реальных режимов горения в диапазоне изменения коэффициента избытка воздуха а 1.

При неполном сгорании топлива за счет недостатка окислителя (кислорода) в продуктах сгорания топлива содержание кислорода О2 снижается до нуля, следовательно, и величина (fe-) также равна нулю. Одновременно в продуктах сгорания уменьшается и содержание СО2 (за счет образования окиси углерода), следовательно, сумма Отношений становится меньше единицы, т. е.

СО,

О,

С02яа.с 2 1

Таким образом, при хи.мическом недожоге уменьшаются одновременно оба слагаемых, что позволяет контролировать даже незначительные отклонения режима горения

от соотношения «газ-воздух, при а 1 в сторону его уменьшения, т. е. в сторону химического недожога с а ; 1

В этом случае функциональный блок 12 формирует корректирующий сигнал на увеличение подачи воздуха.

Следовательно, система автоматического регулирования соотношения газ-воздух выводит технологический нагреватель из режима неполного сгорания топлива, обеспечивая повышение точности регулирования.

Способ автоматического регулирования позволяет вести процесс горения с минимальным избытком воздуха в дымовых газах. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению потерь тепла с уходящими дымовыми газами и к увеличению КПД.

СХ

и 12 /,3 7, /,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 Фмг.г