Способ непрерывного контроля концентрации горючих веществ Советский патент 1986 года по МПК F23N5/24 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к контролю процессов горения топлива на тен,:1овых электростанциях в котельных установках и нромышлеи- ных печах.

Известны способы определения концентрации горючих венлеств в остаточнЕз1х продуктах горения топлива заключающееся в том, что нробу продуктов горения и окислитель вводят в зону их контакта, где ноддерживают темнературу 11ревыц аюшую температуру воспламенения горючих веществ в иробе обеспечивая их сгорание, измеряют новьннение температуры при сгорании горючих веществ, нронорниопаль- ное выделившемуся теплу, но которому судят о коицентрании горючих веществ з пробе 1.

Известный способ предназначен для определения содержания горючих веществ в летучей золе и не обладает необходимой для непрерывно1 о измерения скоростью получения результата, который становится известным через 20 мип, и является способом для экспресс-анализа. Точносгь измерений не превын1ает ±10% и обусловливается искажением результата от нестационарности теплового процесса и енге более ухудшается при непрерывном изменении концентрации горючих веи;еств в нробе. При этом имеет место смеп1,епие температурной точки начала отсчета.

Наиболее близким к изобретению является способ непрерывного контроля концентрации горючих веи1еств в пробе нчтем введения в зону контакта окислителя поддержания температуры в зоне, нревьплаюшую температуру воспламенения горючих веществ и обеспечения cropainm горючих BeHiecTB при ностоянпой температуре копеч- ных продуктов горения 2.

Недостатком известного способа является сложност |1од; 1,ержаыия изотермических условий для сжига П 1я пробы, что для высокой точности измерений требует мпогозоиного регулирования темиературы и связанного е этим усложнения устройства, реализующих способ. Кроме того. верхний предел измерений горючих соответствует ну,левому ноказанию измерите.я МОП1НОСТИ, что неудобно и требуется корректировка нуля отсчета.

Цель изобрете1: ия -- уирощсиие способа и расщирепие диапазона контроля.

Поставленная пель достигае 1 ся тем. что согласно способу непрерывного KOirrpo- ля концецтрации горючих веществ в иробе гА тем введения в зону контакта окислителя, поддержание температуры в зоне, iipeuiji- 1иающую температуру воспламенения горючих веществ, и обесиечение с орания горючих вещеетв при постоянной температуре конеч.ных нро; уктов горения, окисли

0

5

0

5

тель вводят в зону контакта двумя потоками, и)ичем расход и те.мпературу первого потока, иервыщаюн-1ую температуру -вос- иламенепия горючих веществ, и те.;перату- ру второго потока, мепьп1ую тем11ературы воспламенения горючих , но. чдер- живают иоетоянным, а ио 5еличиие расхода второг О нотока, которым и()дде;)жива1от постоянную те.миературу конечных продуктов , О1 реде:1яют ве;1ичииу содержания горючих веществ, а также тем, чт{;- расход пробы поддерживают постояьгным.

На чертеже изображено устройство, реализующее способ иепрерывного контроля концентрации го)ючи веиц-ств.

Дозатор 1 вводит нробу зсх ювого уноса с ностоя1нц,1м расходом ij смесптел1,-реак- тор 2, 1-де она смешивается с окислителем (воздухом), расход которого поддерживается постоянньпм с помощью регулятора 3 расхода. Перед подаче в смесите.ль 1ервичпый воздух 1Г1Д()-)евается до . в элсктропагревате.че 4, снабжен- пом термо|1е ,1ято) 5. )еном ер- ) воздуха обеспечивается i«)ci, ia- меиение 1 орючей час Т1 ipo6i i в смесителе- реакторе 2.

Ло 0рапие робы осу цес1Т.дяется в к(Н1- п,е камеры 6 .чожига1 ия, в кото)ук) )- ди1 ся . .1те,, г редвар те. 1ь- io )1Й в иагревате. К 7 до 6()йЧ. Эта )атура иоддерн иваегся 1к;с оя: ой с терморегулятора 8 вается на задап К).х; задатчика 9.

с втор Ч ньр,; окис, :телем 1родукты сгора1 ия ;ipo6i)i В1..тесия отся из ка.меры дожи1 а ия ч(-рез асадок И ). термод, 1 1. Р асход в орич- окис, И3|. с помощью ре улятора 1;

Пзме КМ1ие pacx ..;;ia регу.ляго-)ом 12 осу 1ествляется так, что )ат ра продуктов сгорания за счет азбавле.чия вторич 1)м окис;|Иге. поддерживается 1()стоянио, чем обес 1ечивается ;- ав 1си кн:т; |;асхода вторичного OKiic/nrre/iH от (.:1ений R камере дожигания i о расходу о ределяетси ко. 1ичес: но соде1) к п|)обе ()рючих КМ1:ест.;.

( е |)ас одомера 13 а вт:)ричнь Й рибор 15 ; )чается н-рез ко)ректор 14, которым 1и« ;1лгся i( правка ни

расхода i4(,iX ;lp()T лТ) crOp;i in5 po6l)l

(люсоб ие:;пер |5 ); о lajii i ро,;/; K()iU(.4rrраЦ И .evTH С . СЛСД) образом. При вве;1еи -и1 в

окислителя, и в проое горючие полностью отсутствуют, температура конечных продуктов на выходе и;; зоны дожигания устанавливается пост(. Температура конечных измек нется лишь тогда, когда в пробе появляется горючая составля- юихая и noBbinicinie температуры конечных продуктов пропорционально количеству горючих.

Температура конечных продуктов поддерживается за счет нх охлаждения разбавлением добавочным более холод1Пз1м вторичным окислите.тем. Поскольку температура вторичного теплоносителя на входе (перед смешением) поддерживается псе гоянной, то снижение темнературы конечных нро- дуктов пропорпиональпо расходу вторичпог о окислителя.

Ыанр1-г 1ер, ес.1и r-()fjK)4i-ic в пробе отсу- TCTFU TOT, расход вторичного теплоносите,1я равен нулю. При максима-льной норме содер- жа|1ня i opioHHx расход становится мак- си.ма:плП)1м. Такпм образом, можно заннсать уп|юнленн1 1е ба.чансы тепла.

Когда горючпе отсутствуют, Quau - QKOH, где Рнач - теп. Ю начальных продуктов (11ервнчн()1Ч) окнс, 1ите:1Я пробьГ); Q.boH -- тепло кс нсчных продуктов.

К()1 да горючпе в пробе есть, QHd4 + -г Q Р - Qmn-Qi , : де QP теп. ю реак- njiji горепня; Q г, теп.ло, расходуемое па п;п рев вт(.1рпчп();о окпслшчмя нрл сме- HteiHin ei o с начальным прсх -иитами (после сго|)анпя в ппх орючнх is. ni то тепло, кото{)ое отдано Konei-iiibiMH продуктами для нх ох.1а. Кдепия до заданпой темнературы).

С., |едовате.льно, го колпчество тепла, которое расходуется на ох. шжденне конеч- iHjix продуктов, численно равно теплу реак- ПП1-: горения; Qz -- Рг .

то же ,я, теп. ю, расхо.Л емое на охлаждение конечных продуктов, равпо теплу, которое по.тучает охлаждаюпип 1 нх вторичиьп ОКИ с,тптел ь.

I оско,1ьку подогрев оеуп1еств, 1яется смешепие.м BTopnnnoi o окис,1нте. 1я с про- дукта.мн сгорания пробы, то температура вторичного окпе, 1птеля пос,те сменкмшя становится равной температуре 1 всех вмеете кор;ечпь х , которая поддерживается постоянной.

5

0

5

0

0

Вторичный теп,поноситель юдогрева- ется от поддерживаемой постоянной его температуры на входе Т до температуры всех конечны.х продуктов Тц.

Тепло его подогрева рассчитывается по формуле, связываюп1,ей массу любого вещества с теплом, затраченным на ее нагрев от начальной температуры Т до конечной

Qi С2т2(Тн,-Т2 ),

где с2, -теплоемкость вторичного теплоносителя;

mj, - расход вторичного теплоносителя. Когда температура Т,, конечных продуктов поддерживается равной температуре первичного окислителя Т , тогда если TH TK , формула принимает вид

QZ Cj.mj,{Ti-T2. ),

Изменяя ве, П1чину перепада температур, можно менять коэффициент преобразования сигнала, чем меняется чувствительность снособа. Для повышения точности изме- реппй расход пробы продуктов, содержащий горючие вещества поддерживают постоянным.

Примепение нредлагаемого снособа дает возможность ювысить коэффициент преобразования и тем самым повысить чувствительность измерений. Достаточность поддержания поетоянной температуры только по одной точке для конечных продуктов сгорания значительно упрощает способ и его реализацию, так как для повыщения точности не требуется многозонного регулирования темнературы.

Совпадение знаков переменных величин расхода вторичного окислителя и количества выделившегося тепла имеет больщие удобства измерений по сравнению с обратной шкалой,

Снособ непрерывного контроля концентрации горючих веществ может быть использован не только для измерения содержания горючих в остатках горения топлива, но также и для определения содержания горючих в топливе или других продуктах, что расширяет диапазон применения способа.