Способ управления сжиганием топлива в многозонной методической печи Советский патент 1987 года по МПК F27D19/00 

Изобретение относится к системам отопления Нсц-ревательных печей про- катног о производства и может быть использовано в металлургической и дру- I Hx отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности использования топлива.

На чертеже приведена схема системы автоматического регулирования, с помощью которой реализуется предлагаемый способ.

Система, реализующая способ управления сжиг анием топлива, содержит для каждой из зон печи вычислитель ос тцествляющий расчет количества воздуха, необходимого для обеспечения заданного в данной зоне значения соотношения топливо - воздух, а также коррекцию этого значения / вычисли- тельТ . Входы вычислителя 1 соеди}{ены с выходами измерителей температуры воз-духа горения 2, теплоты сгорания топлива 3, расхода топлива в зону 4 и корректора 5 соотношения топливо - воздух по содержанию кислорода в продуктах горения в данной зоне, вход которог о соединен с выходом управляемого задатчика 6, соединенного входом с выходом измерителя 4. Система также содержит регулятор 7 расхода воздуха в зону, входы которого соеди неьшг с выходом 1 ычислителя 1 и измерителя 8 расхода воздуха в зону, а выход - с входом исполнительного механизма 9, воздействующего на регулирующий орган 10, изменяющий расход воздуха горения в данную зону, регулятор 11 температуры в зоне, входы которого соединены с выходом задатчика 12 и измерителя 13 температуры в зоне, а выход - с исполнительным механизмом 14, воздействуюш,им на регулирующий орган 15, изменяющий расход топлива в данную зону, измеритель 16 содержания кислорода я продуктах горения в зоне, соединенный своим выходом с входом корректора 5, а также общие для всей печи измеритель 17 давления в печи, измеритель 18 содержания кислорода в продуктах горения в конце печи, подключенный к первому входу корректирующего регулятора 19 содержания кислорода в продуктах горения в конце печи, к второму входу которого подключен задатчик 20, а к выходу - вход регулятора 21 давления в печи, к другим входам которого подключены выходы измерителя 17, задат

5

g

чика 22 давления в печи и сигнализатора 23 открытия заслонок окна выдачи металла из печи. При этом выход регулятора 21 давления в печи соединен с входом исполнительного механизма 24, воздействующего на регулирующий орган 25, изменяюпшй сопротивление дымового тракта печи.

Способ управления сжиганием топлива Р многозонной методической печи осуществляется следующим образом.

При отклонении температуры в какой-либо зоне, измеренной измерителем 13, от заданного значения, установленного на задатчике 12, регулятор I1 с помощью исполнительного механизма 14 перемещает регулирующий орган 15, изменяя расход топлива в сторону уменьшения отклонения температуры в зоне от заданного значения. Текущее значение расхода топлива определяется измерителем 4, теплота сгорания - измерителем 3,

В вычислителе 1 рассчитывается количество воздуха, иеобходимое для сжигания с заданным соотношением топливо - воздух измеренного количества топлива с учетом его теплоты сгорания. Результат пересчитывается с учетом температуры воздуха, измеренной измерителем 2.

Полученное значение поступает на вход регулятора 7, на другой вход которого поступает измеренное значение расхода воздуха от измерителя 8, Регулятор с помощью исполнительного механизма 9 перемещает регулирующий орган 10, изменяя расход воздуха в сторону уменьшения отклонения измеренного значения от расчетного.

Одновременно определяют содержание кислорода в продуктах горения в зоне с помощью измерителя 16 и в корректоре 5 сравнивают с заданным знаС.f

чением, поступающим от задатчика о. При наличии отклонения на основании выходного сигнала корректора 3 в вычислителе 1 корректируют заданное значение соотношения топливо - воздух в сторону уменьшения отклонения содержания кислорода в продуктах горения в данной зоне от заданного для нее значения.

При отклонении давления в печи, которое измеряют с помощью измерите- . ля 17, от заданного значения, поступающего от задатчика 22, с помощью регулятора 21, управляющего через

0

5

0

0

5

исполнительный механизм 24 регулирующим органом 25, изменяют сопротивление дымового тракта печи в сторону уменьшения отклонения давления в ней от заданного значения, фиксируют сопротивление на время открытия заслонок окна выдачи металла из печи.

Вьшолнение перечисленных операций являющихся общими с выбранным прототипом, обеспечивает достаточно эффективное сжигание топлива, пока все зоны методической печи работают при нагрузках, близких к номинальным. По мере уменьшения тепловой нагрузки пе чи, например при снижении производительности стана, соотношение между количеством воздуха горения и воздуха, поступающего в печь извне, изменяется в пользу последнего. Содержание кислорода в продуктах горения нижних зон и в конце печи начинает возрастать. При дальнейшем снижении нагрузки этот процесс захватывает и верхние зоны. При этом начинается уменьшение количества воздуха, поступающего извне, достигаемое за сче увеличения давления в печи.

Происходит то следующим образом, При увеличении содержания кислорода в конце печи, измеренного измерителем 18, выше значения, установленного на задатчике 20, с помощью корректирующего регулятора 19 увеличивают задание регулятору 21 давления в печи. За счет роста давления мень шается количество воздуха, поступающего в печь извне. При этом происходит восстановление до прежнего значения соотношения между количеством воздуха горения и воздуха, поступающего в печь извне. Содержание кислорода в продуктах горения в зонах и в конце печи восстанавливается до заданного, в результате чего обеспечивается полное сгорание топлива в активной области и при заданном соотношении топливо - воздух сохраняется прежняя высокая температура факела и его расположение по отношению к металлу, исключается неорганизованное догорание топлива в конце зон и печи.

При дальнейшем снижении тепловой нагрузки, начиная с некоторого ее значения (15-20Z), скорости истечения из горелок становятся недостаточными для качественного перемешивания

0

5

0

5

0

5

0

5

воздуха и топлива и эффективность сжигания последнего начинает падать,

Согласно предлагаемому способу, начиная с некоторого расхода топлива (порядка 15-20%), определяемого измерителем 4, с помощью управляемого задатчика 6 изменяют выходной сигнал корректора 5, в результате чего заданное значение соотношения топливо - воздух для данной зоны уменьшается. Начинается сжигание топлива с избытком воздуха, что приводит к увеличению содержания кислорода в продуктах горения. По сигналу измерителя 16 выходной сигнал корректора 5 стабилизируется на новом значении, зависящем от расхода топлива.

Сжигание топлива с избытком воздуха ведет к снижению температуры фа- кола, т,е, к снижению эффективности использования топлива. Однако за счет восстановления формы факела и улучшения перемешивания топлива и воздуха это снижение меньше, чем возникающее при плохом перемешивании и нарушении формы факела. Кроме того, так как при снижении тепловой нагрузки печи возрастает температура воздуха горения, использование его в большем количестве повьпиает степень рекуперации химического тепла топлива, т,е, эффективность его использования,

Увеличение содержания кислорода в продуктах г орения по зонам вызывает увеличение его и в конце печи, в результате чего увеличивается заданное значение давления в ней и уменьшается количество воздуха, поступающего извне. Этот процесс может быть продолжен вплоть до появле ния выбивания продуктов горения из неплотностей печи, т.е, полного исключения поступления в печь воздуха извне,

Поскольку описанная ситуация возникает при малых расходах, а следовательно, и малых объемах и скоростях продуктов горения, которые, кроме того, не содержат вредных и опасных для здоровья окислов (за счет сжигания топлива с избытком воздуха и хорошего перемепшвания), предельное допустимое верхнее значение давления в печи может быть установлено достаточно высоким. Это в свою очередь пвиведет к повышению эффектна51

ностн использования топлива, которая растет с ростом давления.

При открытии заслонок окна выдачи металла из печи содержание кислорода в продуктах горения увеличивается, а давление падает. Инерционность измерителей 16 и 18 позволяет избежать срабатывания корректора 5 и регулятора 19, Для исключения срабатывания регулятора 21, которое в данной ситуации не имеет смысла, а только приводит к выходу из строя регулирующего органа 25, по сигналу сигнализатора 23 прекращают регулирование давления в печи на время открытия заслонок окна выдачи металла,

Таким образом, применение изобретения позволяет в широком диапазоне изменения тепловой нагрузки печи сжигать топливо с оптимальным соотношением топливо - воздух, обеспечить температуру факела, близкую к максимальной, при устойчивом его положе- НИИ и форме, избежать попадания извне в печь излишнего холодного воздуха и повысить коэффициент рекуперации химического тепла топлива. Все зто обеспечивает повьш1ение эффективности использования топлива при одновременном ограничении концентрации окислов азота и продуктов неполного сгорания топлива в отходящих газах.

393836

Формула изобретения Способ управления сжиганием топлива в многозонной методической печи, включающий измерение температуры в зонах, теплоты сгорания топлива и его расхода в каждую зону, температуры воздуха и его расхода в каждую зону, содержание кислорода в продук10 тах горения по зонам и в конце печи, давление в печи, изменение расхода воздуха в сторону уменьшения отклонения содержания кислорода в продук- так горения в данной зоне от задан15 ного для нее значения, изменение расхода топлива в каждую зону в сторону уменьшения отклонения температуры в ней от заданного значения, изменение сопротивления дымового тракта пе2Q чи в сторону уменьшения отклонения давления в ней от задаваемого значения, стабилизацию этого сопротивления на время открытия заслонок окна выдачи металла из печи, о т л и ч а 25 ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности использования топлива, дополнительно изменяют значение давления в печи в сторону уменьшения отклонения содержания

20 кислорода в продуктах горения в конце печи от заданного значения и при уменьшении расхода топлива в зоны менее 15-20% от максимальных значений снижают заданное значение соотношения топливо - воз35

дух,

U lv||Jl

Изобретение относится к металлургии и предназначено для управления сжиганием топлива в многозонных методических печах. Цель изобретения - повышение эффективности сжигания топлива, Существо изобретения заключается в том, что повьппается давление в печи при снижении ее тепловой нагрузки. В результате обеспечивается оптимальные форма и температура факела, а также постоянный кислородный потенциал печной атмосферы. 1 йл. ОО оо (Х оо 00 со