Устройство для регулирования подачи топлива и воздуха в нагревательную печь Советский патент 1986 года по МПК F27D19/00 F23N1/02 

1 Изобретение относится к регулированию проц«-ссов сгорания топлива и может быть использовано в высокотемпературных печах с факельным отоплением для нагрева металла под обработку давлением на заводах металлургической и машиностроительной промышленности. Целью, изобретения является экономия ТОПЛИВЕ за счет повьпиения теп лоотдачи от сгораемого топлива при сохранении качества нагрева металла На чертеже изобралсена схема лагаемого устройства для регулирова ния подачи топлива и воздуха в нагревательную печь. Устройство содержит .взаимосвязанные вычислительный блок 1, регул рующий блок 2 и блок 3 установки коэффициента расхода воздуха на холостом ходу печи. Вычислительный блок 1 содержит линии 4 и 5 сигнало давления топлива и воздуха с соответственно постоянньми дросселями 6 и 7, линию 8 сбррсг с установленным на ней за.датчиком t,9. Линия 10 сигнала давления топлива за постоян ным дрбсселем 6 и линия 11 сигнала давления воздуха за постоянным дрос седем 7 связаны с линией 8 сброса соответственно перемеиньми дросселя ми 12 и 13. Блок 3 холостого хода подсоединен параллельно переменному дросселю 12. Линия 10 связана с регулирующим блоком 2 через дополнительный вычислительнвш блок 14, содержащий первое 15, второе 16, третье 17 пневмореле, причем камеры 18 и 19 управления соответственно пневмореле 15 и 16 соединены с выходом генератора 20 прямоугольных импудьсов, Вь::числительный блок 14 содержит также один трехмембранный элемент 21 и три пятимембранньж эле мента 22-24: первый, второй, третий и последовательно расположенные между линией 4 и линией 8 дополнительные постоянный и переменный дроссели 25 и 26, причем линия 4 с динена с минусовой камерой 27 пятимембранного элемента 22, плюсовой камерой 28 пятимембранного элемента 24 и с выключающим соплом 29 пнев мореле 15, линия 10 соединена с плю совой камерой 30 трехмембранного элемента 21, с обеими плюсовыми ка рами 31 и 32., 33 и 34 пятимембранны элементов 22 и 23, а линия 35 сигн 5 ла давления топлива соединена за постоянным дросселем 25 с минусовой камерой 36 и плюсовой камерой 37 пятимембранных элементов 23 и 24, а также с включающим соплом 38-пневмореле 16. Линия выходного сигнала пятимембранного элемента 22 связана с его минусовой камерой 39 и с .включаюпщм соплом 40 пневмореле 15, выход которого подключен к включающему соплу 41 пневмореле 17. Линия выходного сигнала пятимембранного элемента 23 связана с его минусовой камерой 42 и с выключакицим соплом 43 пневмореле 16, выход которого подключен к вьжлючающему соплу 44 пневмореле 17. Линия выходного сигнала пятимембранного элемента 24 соединена с его обеими минусовыми камерами 45 и 46 и с минусовой камерой 47 трехмембранного элемента 21, выход которого подключен к камере 48 управления пневмореле 17. Выход пневмореле 17 связан непосредственно с регулирующим блоком 2. Устройство работает следующим образом. На вход постоянного дросселя 7 подается пневматический сигнал Р , пропорциональный расходу воздуха на горение, а на вход постоянного дросселя 6 - пневматический сигнал Р , пропорциональный расходу топлива, который поступает в минусовую камеру 27 и плюсовую камеру 28 пятимембранных элементов 22 и 24 и при отсутствии сигнала с генератора 20 прямоугольных импульсов через выключающее сопло 29 пневмореле 15 к включающему соплу 41 пневмореле 17. С помощью переменных дросселей 12 и 13, вычислительного блока 1 и блока 3 холостого хода осуществляется дистанционная и автоматическая настройка необходимого соотношения между расходами топлива и воздуха, которое отрабатывается регулируюсцим блоком 2, причем при полностью закрытых переменных дросселях 12 и 13 и отключенном блоке 3 холостого хода в линиях 10 и 11 сигналов давлений топлива и воздуха поступают неизменные пневматические сигналы Р и Pg , которые соответствуют режиму полного сгорания топлива с коэффициентом расхода воздуха п. При работе нагревательной печи с произво3дительностью, меньшей номинальной, переменный дроссель 12 настраивает ся на,заданную по технологии величину коэффициента расхода воздуха Пр, меньшую номинального значения что обеспечивает неполное сгорание топлива. В режиме холостого хода соотношение расходов топлива и воз духа определяется настройкой блока 3 холостого хода, которая также приводит к неполному сгоранию топл ва. Блок холостого хода обеспечива уменьшение коэффициента расхода воздуха до на период снижения тепловой нагрузки. При работе с ко фициентом расхода воздуха п. пневм тический сигнал Рр, соответствуюпщ этой настройке, поступает в плюсовые камеры 31-34 пятимембранных элементов 22, 23 и в плюсовую каме ру 30 трехмембранного элемента 2-1. При уменьшении коэффициента расход воздуха может возникнуть такой режим,при котором концентрация образующихся сажистых частиц будет :СТоль высока, что они не успеют все догореть в рабочем пространств нагревательной печи. Для ограничения нижнего минимально возможного значения коэффициента расхода воздуха служат постоянный 25 и переменный 26 дроссели, на которых формируется ограничивающий пневмати ческий сигнал , подаваемый в минусовую 36 или плюсовую 37 камеры пятимембранных элементов 23 и 24 и к включакицему соплу 38 пневмореле 16. Связь линии выходного сигнала пятимембранного элемента 22 с его шнycoвoй камерой 39 обеспечивает формирование пневматического сигнала (2Рр-Р), подаваемого к включающему соплу 40 пневмореле 15. Аналогично на выходе пятимембранного элемента 23 формируется пневматичес кий сигнал (2Рр-Р„;„), подаваемый к выключающему соплу 43 пневмореле 16 и далее при отсутствии сигнала с генератора 20 прямоугольных импульсов - к выключающему соплу 44 пневмореле 17.. Связь линии выходног сигнала пятимембранного элемента 24с его обеими минусовыми камерами 45 и 46 обеспечивает формирование среднеарифметического значения 0,5 (Р +Р „;„ ) . Этот пневматический сигнал, которому соответствует сред нее значение коэффициента расхода 45 воздуха п , поступает в минусовую камеру 47 трехмембранного элемента 21, выходной сигнал которого подается в камеру 48 управления пневмореле 1 7. Если согласно технологии нагрева пневматический сигнал Р, , формируемый вычислительным блоком 1 и бло ком 3 холостого хода, больше среднеарифметического значения 0,5(Р.г Р. ). т.е. соответственно п- п..., П „ то выходной сигнал трехмембранного элемента 21 равен единичному и он, поступая в камеру 48 управления пневмореле 17, соединяет его включающее српло 41 с выходом, обеспечивая поступление на регулирующий блок 2 выходного сигнала пневмореле 15, причем во время паузы между импульсами генератора 20 прямоугольных импульсов на этот выход поступает пневматический сигнал Р, а во время импульса - пневматический сигнал (2Р,-Р), Это приводит к тому, что в первую половину периода колебаний происходит полное сгорание топлива, а во вторую половину регулирующим блоком 2 поддерживается такое значение коэффициента расхода воздуха, определяемое пневматическим сигналом (.j.), чтобы в среднем за период обеспечивалась величина, равная П.. Если пневматический сигнал Р. меньше среднеарифметического значения 0,5(Рт+Р,п;п ), т-е. , то на выходе трехмембранного элемента 21 - нулевой сигнал, и к регулирующему блоку 2 подается через вьжлючающее сопло 44 пневмореле 17 выходной сигнал пневмореле 16. При этом в первую половину периода колебаний обеспечивается сгорание топлива с коэффициентом расхода воздуха, соответствующим пневматическому сигналу (2Рр-Р „;,), во вторую половину - соответствующим пневматическому сигналу , а в среднем за период осуществляется сгорание топлива с заданным по технологии коэффициентом расхода воздуха Пр. Таким образом, введение трехмембранного элемента 21, третьего пятимембранного элемента 24 и третьего пневмореле 17 позволяет сжигать топливо с заданным по технологии коэффициентом расхода воздуха п, что сохраняет качество нагрева металла. Применение дополнительных постоянного 25 и переменного 26 дроселей ограничивает минимально возможное значение п„- коэффициента расхода воздуха, ниже которого возникает неполное выгорание образуювр хся сажистых частиц в нагревательной печи и резко снижается теплоотдача. Введение первого 22, второго 23 пятимембранных элементов, первого 15, второго 16 пневмореле и генератора 20 прямоугольньЕХ импульсов позволяет осушествить колебательный режим в нагревательной печи, что обеспечивает наибольшую теплоотдачу от сгораемого топлива и первую половину периода колебаний, и в среднем за период - сгорание топлива с задзнньм коэффициентом расхода воздуха Пр.

В результате исследований выявлен оптимальный диапазон частоты генератора 20 импульсов. В общем случае период колебаний составляет 10-120 с.

Предлагаемое устройство позволяе осуществлять колебания коэффициента расхода воздуха с необходимой амплитудой в любом режиме нагрева, обеспечивая сгорание топлива в первую половину периода с коэффициентом расхода воздуха, близким к значению соответствующему максимальной температуре горения, и позволяет также ограничивать нижнкяо границу значений коэффициентов расхода воздуха, за пределами которой из-за неполного выгорания образующихся сажисты:х частиц снижается теплоотдача от сгораемого топлива. Кроме того,, устройство обеспечивает поддержание в среднем за период колебаний значения коэффициента расхода воздуха соответственно заданному по техноло:гии, т.е. без снижения качества нагрева металла.

Использование предлагаемого устройства позволяет снизить удельный расход природного газа за счет боле высокой теплоотдачи от сгораемого топлива при сохранении качества нагрева металла.

Формула и 3 .0 б р е т е н и

Устройство для регулирования подачи топлива и воздуха в нагревательную печь, содержащее соединенные между собой регулирующий и вычислительный блоки, последний из которых состоит из линий сигналов давления топлива и воздуха с постоянHbw и переменными дросселями и установленного на линии сброса задатчика, а также блок установки коэффициента расхода воздуха на холостом ходу печи, причем линия сигнала давления воздуха за постоянным дросселем

вычислительного блока соединена с регулирующим блоком, а блок установки коэффициента расхода воздуха на холостом ходу печи подсоединен параллельно переменному дросселю,

отличающееся тем, что, с целью экономии топлива за счет повышения теплоотдачи от сгораемого топлива при сохранении качества нагрева металла, оно снабжено дополнительным вычислительным блоком

с одним трехмембраннын и тремя пятвмембранными элементами, тремя пневмореле и последовательно расположенными между линиями сигнала давления

топлива и сброса дополнительными

постоянным и переменным дросселями, а также генератором прямоугольньк импульсов, соединенным с камерами управления первого и второго пневмореле дополнительного вычислительного блока, причем линия сигнала дав-i ления топлива соединена с минусовой камерой первого, плюсовой камерой третьего пятимембранных элементов

и выключающим соплом первого пневмореле, линия сигнала давления топлива за постоянньв дросселем вычислительного блока соединена с плюсовой камерой трехмембранного и

плюсовыми камерами первого и второго пятимембранных элементов, линия сигнала давления топлива за дополнительным постоянным дросселем сое-. динена с минусовой камерой второго

и плюсовой камерой третьего пятимембранных элементов и включакнцим соплом второго пневмореле, линия выходного сигнала первого пятимембран-него элемента, соединена с его минусовой камерой и с включающим

соплом первого пневмореле, выход которого подсоединен к включающему соплу третьего пневмореле, линия выходного сигнала второго пятимембраннего элемента соединена с его минусовой камерой и с выключаюпр м соплом второго пневмореле, выход кс торого подсоединен к выключающему

712622458

соплу третьего пневмореле, а линия та, линия выходного сигнала которого выходного сигнала третьего пяти- подсоединена к, камере управления мембранного элемента соединена с его третьего пневмореле, соединенного обеими минусовыми камерами и с мину- своим выходом непосредственно с ресовой камерой трехмембранного элемен- s гулирующим блоком.

Изобретение относится к регулированию процессов сгорания топлива и может быть использовано в металлургической , машиностроительной промышленности. Цель изобретения - экономия топлива за счет повьппения. теплоотдачи от сгораемого топлива при сохранении качества нагрева металла.Сущность изобретения заключается в том,что в процессе горения осуществляются колебания расхода воздуха с необходимой амплитудой в любом режиме нагрева, обеспечивая сгорание топлива в первую половину периода с коэффициентом расхода воздуха, близким к значению, соответствующему максимальной температуре горения. В среднем за период колебаний значение коэффициента расхода воздуха W соответствует заданному по технологии. 1 ил.