Способ измерения мощности тепловых потерь с отходящими газами Советский патент 1991 года по МПК C21C5/30 

Изобретение относится к металлургическому производству, конкретнее к техническим решениям контроля и регулирования, связанным с тепловыми процессами, происходящими в печах (конверторе, электросталеплавильных).

Цель изобретения - повышение оперативности измерений.

Согласно предлагаемому способу измерения мощности тепловых потерь с отходящими газами, заключающемуся в измерении температур ТВх, и ТВых газов на входе и выходе измерительного участка и температуры Тг отходящих из печи газов, дополнительно в измерительный участок подают воздух, измеряют расход FB и температуру Тв воздуха, сравнивают измеренные

на входе и выходе измерительного участка температуры между собой и определяют мощность Рг тепловых потерь с отходящими газами по выражению: Ри

Рг-

Тг

Твых Твх

где при отрицательной разности Твых и Твх

Ри Св Рв(), где Св теплоемкость воздуха, и при положительной разности Т8ых и Твх

Ри | б - Св (Твых - Твх) FB ,

где/9 -- количество тепловой энергии, выделяемой при горении СО;

А - молекулярный вес кислорода;

д - процентное содержание кислорода в воздухе.

О

ю

д

OJ

о VI

По способу в выделенный измерительный участок газохода подают воздух на дожигание с отходящих из печи газов.

Известно, что отходящие газы-печи содержат СО, процентное содержание которого в газах меняется в широких пределах в процессе плавки. Известно также, что горение СО при подсосе воздуха происходит примерно при 25 и более процентах его содержания в газах. Показателем горения СО в подаваемом воздухе является разность измеренных на входе и выходе измерительного участка температур ТВх. ТВых. Способ предусматривает два режима измерения в зависимости от характера взаимодействия окиси углерода в отходящих газах и подаваемого на дожигание кислорода воздуха, причем первый режим характеризуется недостатком СО в отходящих газах и отсутствием его горения, а второй - достаточным для горения содержанием СО.

Тогда, при первом режиме температура газов Твых на выходе из измерительного участка меньше температуры Твх на входе за счет передачи части тепловой энергии газами вводимому в газоход воздуху. При этом разность температур ТВых и Твх отрицательная и тепловая мощность Ри, отдаваемая газами, соответствует выражению

Ри Св F8 СГвыг-Тв),(1)

где Св - теплоемкость воздуха (справочная величина);

FB - расход воздуха (измеряемая величина);

ТВых - температура газов, измеренная на выходе измерительного участка; .

Тв - температура подводимого воздуха (измеряемая величина).

Во втором режиме в измерительном участке происходит горение СО. В этом длу- чае, за счет выделяющейся тепловой энергии горения СО температура Твых газов на выходе из измерительного участка выше, чем на входе ТВх, что приводит к положительной их разности. При этом количество подаваемого воздуха должно быть ограничено из условия полного участия его кисло- рода в реакции горения СО (допустим, из условия участия всего содержащегося в воздухе 02 в реакции при содержании СО в газах 20%).

Тепловая мощность Ри, выделяемая в измерительном участке, определится тогда с учетом выражения химической реакции

2СО + 02 2С02 + В и равна

Р„ | б - Св (ТВых - Твх) FB , (2)

где /3- количество тепловой энергии, выделяемой при горении СО;

А - молекулярный вес кислорода; д - процентное содержание кислорода в воздухе,

Величины А, /3 , «5 , Св являются справочными величинами, которые должны быть заданы (можно предусмотреть их ввод в любом возможном варианте реализующего способ устройства).

Выражения 1 и 2 соответствуют модели,

0 описывающей процессы в измерительном участке, как механическое смешение воздуха с печными газами, сопровождающееся их теплообменом и введением для второго режима в измерительный участок тепловой

5 мощности, соответствующей энергии, выделяемой при сгорании СО, т.е. моделью не учитывается изменение химического состава газов. Погрешность способа, вызываемая упрощениями модели, не превышает 3%.

0 Мощность Рг тепловых потерь с отходящими из печи газами может быть определена для каждого из режимов по соответствующим для них значениям Тг, ТВых-Твх и Ри по выражению

5 РРя . т (т,

- Tr V. 5J

Iвых IвхJ

На чертеже представлено устройство определения мощности тепловых потерь с отходящими из печи газами,

0 Устройство содержит датчик 1 измерения температуры Тг отходящих из печи газов, датчики 2 и 3 измерения температуры Твых, Тех газов соответственно на входе и выходе измерительного участка 4 газохода

5 5, элемент 6 сравнения, датчики 7 и 8 измерения температуры Тв и расхода FB воздуха на дожигание, блок 9 ввода данных, детектор 10 отрицательных значений, детектор 11 положительных значений, блок 12 вычисле0 ния, первый и второй ключи 13 и 14, второй блок 15 вычисления и индикатор 16.

Выходы датчиков 2 и 3 измерения температуры газов на входе и выходе измерительного участка 4 соединены соответственно с

5 первым и вторым входами элемента 6 сравнения. Выход элемента 6 сравнения соединен с детекторами 10 и 11. Выход первого и выход второго детекторов 10 и 11 соединены с первыми входами соответственно пер0 вого и второго ключей 13 и 14. Выходы датчика 3 измерения температуры ТВых на выходе измерительного участка 4 и датчиков 7,8 измерения температуры Тв и расхода FB воздуха на дожигание окиси углерода

5 соединены последовательно с тремя первыми входами первого блока 12 вычисления; последующие четыре входа которого, начиная с четвертого, соединены последовательно с выходами, начиная с первого, блока 9

ввода данных. Первый и второй выходы пер- вого блока 12 вычисления соединены со вторыми входами соответственно первого и второго ключей 13 и 14. Выходы ключей 13 и 14 соединены с входом второго блока 15 5 вычисления, три последующих входа которого, начиная с второго, соединены с выходами соответственно датчиков 1-3 измерения температур Тг. ТВх, ТВых.

Устройство работает следующим обра- 10 зом.

В участок 4 газохода 5 подается для дожигания СО воздух, температура Тв и расход FB которого измеряются соответственно датчиками 7,8.15

Датчики 2 и 3 измеряют температуру Tax, Твых газа на входе и выходе участка 4, а их разность Твых-Твх определяется элементом 6 сравнения.

Для каждого из режимов способа пер- 20 вый вычислительный блок 12 в соответствии с выражениями (1) и (2) рассчитывает тепловую мощность Ри, выделенную на измерительном участке в результате реакции1 дожигания СО в подаваемом в газоход 4 25 воздухе.

При этом все необходимые для расчетов по выражениям (1), (2) значения Тв и FB поступают на входы блока 12 от датчиков соответственно 7 и 8, а значения Св, А, /, д 30 с выхода блока 9 ввода данных.

В зависимости от значения разности - элемента 6 сравнения срабатывает один из детекторов 10 и 11 соответственно отрицательных и положительных значений, откры- 35 вая ключи 13 и 14 для передачи тепловой мощности Ри. рассчитанной для каждого режима способа, на входы второго вычислительного блока 15, Блок 15 по поступившим значениям Ри производит расчет по выра- 40 жению (3) мощности Рт тепловых потерь с отходящими из печи газами.

Таким образом, способ поззоляет с достаточной точностью проследить за ходом процесса дожигания окиси углерода СО и получить значения мощности тепловых потерь с отходящими газами, опираясь в своем алгоритме на температурные режимы горения СО, вытекающие из взаимодействия вступающих в реакцию горения веществ.

Формула изобретения

Способ измерения мощности тепловых потер,ь с отходящими газами, заключающийся в измерении температур ТВх, Твых газов на участке газохода и температуры Тг отходящих из печи газов, отличающий- с я тем, что, с целью повышения оперативности измерений, на вход измерительного участка подают воздух в количестве, при котором обеспечивается полное сгорание содержащегося в нем кислорода, и определяют мощность Рг тепловых потерь, исходя из соотношений

Ри Рг Тг .При Твых - Т вх О,

вых I вх

где Ри СвРв(Твых-Тв);

Св - теплоемкость воздуха; FB - расход воздуха;

()-Рв ,

при Твых - Тех 0 ,

где количество тепловой энергии, выделяемой при горении СО;

А - молекулярная масса кислорода;

д - процентное содержание кислорода в воздухе.

Что же касается заявленного устройства, то в этой части предложение не может быть признано завершенным техническим решением в силу отсутствия информации о структуре вычислительных блоков 12 и 15.

Печь

L.J

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к техническим средствам контроля и регулирования. связанным с тепловыми процессами, происходящими в печах. Целью изобретения является повышение оперативности измерений. Для этого в участок газохода вводят воздух в количестве, ограниченном полным сгоранием содержащегося в нем кислорода при реакции с СО отходящих газов. Мощность тепловых потерь с отходящими газами определяют по формуле, приведенной в тексте описания. Устройство для реализации способа содержит датчики температур газов на входе и выходе участка газохода и выходе печи, датчики измерения расхода и температуры воздуха, блок ввода данных, два детектора, два блока вычисления, два ключа и индикатор, обеспечивающие все измерения и преобразвоания сигналов в соответствии со способом. 1 ил, СП с