Способ автоматического управления режимами сжигания топлива и рециркуляции продуктов сгорания в проходной термической печи Советский патент 1992 года по МПК C21D11/00 C21D9/70 F27D19/00 

Расходомерами служат дифманомет- ры-расходомеры в комплекте с сужающими устройствами, установленными в трубопроводах топлива и дутья. Выходные электрические сигналы расходомера топлива и задатчиков удельного расхода дутья и суммарного расхода воздуха с дутьем попарно перемножаются с помощью соответствующих функциональных блоков 7, например, типа БВО. Аналогично перемножаются сигналы расходомера дутья и газоанализатора.

Входной сигнал регулятора суммарного расхода воздуха с дутьем формируется за счет вычитания из сигнала произведения расхода топлива и заданного удельного расхода воздуха сигнала произведения расхода дутья и относительной концентрации кислорода в дутье (или доли воздуха в нем). Это осуществляется сравнением электрических сигналов, пропорциональных указанным произведениям. Таким образом, этот сигнал получается путем сравнения сигналов заданного расхода воздуха на сжигание топлива и фактического расхода воздуха с дутьем.

Входной сигнал регулятора расхода дутья формируется за счет вычитания из сигнала произведения расхода топлива и заданного удельного расхода дутья сигнала расходомера дутья, что осуществляется путем сравнения соответствующих электрических сигналов.

Под относительной концентрацией кислорода в дутье понимается отношение измеряемой газоанализатором концентрации кислорода в дутье Оадв к концентрации кислорода в воздухе Оав. Это отношение выражает долю воздуха в составе дутья. Поэтому умножение его на расходдутья дает суммарный расход воздуха с дутьем.

Таким образом, сигнал, получаемый от газоанализатора, выражает относительную концентрацию кислорода в дутье (или долю воздуха в нем) в том случае, когда верхний предел его шкалы равен Оа8, а нижний равен нулю, при этом шкала прибора, естественно, должна быть линейной.

Сущность изобретения заключается в осуществлении регулирования новой совокупности режимных параметров, а именно суммарного расхода воздуха в составе дутья и общего расхода дутья, который используют в качестве регулируемого режимного параметра вместо расхода продуктов сгорания в печи, вычислении заданных значений регулируемых параметров как произведения расхода топлива и заданного удельного расхода воздуха или дутья, опре4 делении заданных удельных расходов воздуха и дутья в зависимости от регламентируемых значений критериев п и К, а именно в зависимости от наименьшего значения

коэффициента расхода воздуха, обеспечивающего полное сжигание топлива (п0пт) и технологически необходимого значения кратности рециркуляции (К3), достаточного для обеспечения регламентируемой равномерности нагрева металла. Кроме того, в качестве алгоритма используют определения заданных удельных расходов воздуха (1зв) и дутья () зависимостей

15

L.3B

(попт-1)+1;

(K3-1)+L3B,

где U8 - заданный удельный расход воздуха (на единицу топлива);

L0B - теоретически необходимый (стехи- ометрический) объем воздуха на единицу топлива;

Попт- минимальное (оптимальное) зна- чение коэффициент расхода воздуха для обеспечения полного сжигания топлива;

Кэ - заданное значение кратности рециркуляции для обеспечения технологически необходимой температуры продуктов сгорания;

L3flB - заданный удельный расхот дутья (на единицу топлива};

Vo - объем продуктов сгорания единицы топлива, соответствующий стехиометри- ческому расходов воздуха.

Простейший путь вывода указанных зависимостей состоит в следующем.

С учетом того, что кратность рециркуляции К определяет во сколько раз увели- чивается объем продуктов сгорания, приходящихся на единицу топлива Удр, за счет разбавления их рециркулирующими газами

Удр К У0д+ив(п-1)3,

необходимый удельный расход дутья при заданной кратности рециркуляции Кз составляет

идв Удр-У0д+ив Уод(К3-1)+ + (n-1)-M.

Из последнего выражения видно, что необходимый удельный расход воздуха в составе дутья определяется зависимостьюj

(n-1)+1.

Как указано выше, оптимальность использования топлива для рассматриваемых печей заключается в обеспечении режима его полного сжигания при минимально возможном коэффициенте расхода воздуха

(Попт).

В итоге получаем, что

(nom-1) L3flB VoA(K3-1)+L3B.

Предусмотренная способом управления одновременная стабилизация коэффициента расхода воздуха п и кратности рециркуляции К обеспечивает стабилизацию как температуры горения, так и состава продуктов сгорания топлива.

Система автоматического управления работает следующим образом.

При неизменном расходе топлива система находится в равновесии.

При мере изменения расходу топлива, например его уменьшения, вызванного изменением сортамента нагреваемых изде- лий, регулятор 9 суммарного расхода воздуха с дутьем с помощью исполнительного механизма 11 и регулирующего органа 13 уменьшает подачу воздуха пропорционально уменьшению сигнала расходомера 1 топлива. Одновременно регулятор 10 расхода дутья с помощью своих исполнительного механизма 12 и регулирующего органа 14 уменьшает подачу возвращаемых газов, стремясь обеспечить равенство фактиче- ского и заданного расходов дутья.

Процесс сокращения расхода возвращаемых газов вызывает повторные срабатывания регулятора 9 суммарного расхода воздуха с дутьем, который увели- чивабт подачу последнего пропорционально уменьшению расхода воздуха в составе возвращаемых газов. Этим он вынуждает регулятор 10 расхода дутья дополнительно сократить подачу возвра- щаемых газов.

Воздействуя таким образом один на другого, регуляторы приводят систему в равновесие, достигаемое при установлении заданных состава продуктов сгорания и кратности их рециркуляции.

Аналогично, при увеличении расхода топлива система автоматического управления благодаря действию обоих регуляторов повышает расходы как воздуха, так и аоз- вращаемых газов, обеспечивая заданный состав продуктов сгорания и заданную кратность их рециркуляции.

5

0

5

0

5 0 5

0

Э го обеспечивает стабильную температуру горения, высокую равномерность нагрева металлических изделий и улучшение использования топлива,

Способ применим также при раздельной подаче воздуха и возвращаемых газов индивидуальными дутьевыми устройствами с последующим их смешением.

Формула из обретения

Способ автоматического управления режимами сжигания топлива и рециркуляции продуктов сгорания в проходной термической печи путем изменения расхода воздуха и возвращаемых газов, составляющих дутье, в зависимости от расхода топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения качества нагрева металла и эффективности использования топлива, дополнительно измеряют расход дутья и содержание в нем кислорода, определяют расход кислорода в дутье умножением расхода дутья на содержание кислорода в дутье и изменяют расход воздуха в зависимости от разности между произведением расхода топлива на удельный расход воздуха и расходом кислорода в дутье, расход возвращаемых газов изменяют в зависимости от разности между произведением расхода топлива на заданный удельный расход дутья и расходом дутья, при этом заданный удельный расход дутья и заданный удельный расход воздуха вычисляют по математическим выражениям:

(попт-1)+1, (K3 - 1)+L3B,

где L3B - заданный удельный расход воздуха (на единицу топлива);

- теоретически необходимый (стехи- ометрический) объем воздуха на единицу топлива;

Попт минимальное (оптимальное) значение коэффициента расхода воздуха для обеспечения полного сжигания топлива;

К3 - заданное значение кратности рециркуляции для обеспечения технологически необходимой температуры продуктов сгорания;

L3flB - заданный удельный расход дутья (на единицу топлива);

/од - обьем продуктов сгорания единицы топлива, соответствующий стехиометри- ческому расходу воздуха.

3o(0/ft/e ydt#6f/0i-0

/ ocjc0o a. бмдухв

0

fe/tffVJff

(//e/e vJeMffffte

росгддаг dyrfif

4w