Способ измерения механического недожога топлива Советский патент 1993 года по МПК F23N5/18 

Изобретение относится к области конт- ротя процессов горения и может найти приме нение, например, в теплоэнергетике для определения потерь тепла с механическим недожогом при снижении пылеугольного то члива на котлоагрегатах тепловых электростанций.

Цель изобретения - повышение точно- ст 1, быстродействия и упрощение процесса измерения.

На фиг. 1 показана схема системы для реализации способа; на фиг. 2 - динамика si ходного сигнала при использовании реагента воздуха (кривая А), где С - концентрация монооксида углерода в продуктах (о 5.%); на фиг. 3 - зависимость интегрального выходного сигнала от температуры за время полной газификации пробы золы, где С - концентрация моно.оксида углерода в продуктах; т - время полной газификации углерода пробы золы; Т-температура кипящего слоя золы (°С); на фиг. 4 - зависимость интегрального выходного сигнала от расхода реагента-воздуха за время полной газификации пробы зольт, где С - концентрация монооксидэ углерода; т - время полной газификации пробы; Q - расход реагента (л/мин); 0.1 - расход, обеспечивающий устойчивое кипение золы; 02 - расход, при котором уменьшается выходной сигнал датчика ниже требуемого уровня; йа риг. 5 - динамика температуры реакционной каме 4 О

ГО

ел о

со

ры в момент подачи пробы золы, где Л Т - измерение температуры при подаче золы (°С); г - время полной газификации пробы (мин); на фиг. 6 - калибровочная характеристика преобразователя, где С-концентрация м.онооксида углерода в продуктах; т - время полной газификации углерода пробы золы; Су - концентрация углерода в золе.

Приведенная на фиг, 1 схема реализации способа содержит дозатор 1,реакционную камеру 2, газораспределительную решетку 3, нагреватель 4, подогреватель 5 газа с нагревателем 6, кран 7, газовый фильтр 8, датчик 9, побудитель 10 расхода, показывающий прибор 11, компрессор 12, краны 13 и 14 газовые.

С помощью дозатора 1 летучую золу подают дискретными порциями величиной 5 г в реакционную камеру 2, Причем процесс смещения золы с реагентом и их взаимодействие осуществляют в кипящем слое, что существенно интенсифицирует процесс преобразования углерода золы уноса в аналоговую величину - монооксид углерода. Для организации кипящего слоя золы в реакционной камере внутренняя.полость последней выполнена конусообразной формы и снабжена газораспределительной решеткой 3.

Реагентом-окислителем является атмосферный воздух, а измеряется промежуточный продукт взаимодействия кислорода воздуха с углеродом золы уноса - монооксид углерода. Перед подачей реагента в камеру 2 производят его подогрев до температур 500-800°С в подогревателе газа 5, снабженном электрическим нагревателем 6. Величину расхода (скорости) реагента изменяют в широком диапазоне (см. фиг. А). Верхний предел ограничивают скоро стью витания и уносом частиц золы, а ниж- ний началом устойчивого кипения анализируемой пробы золы. При расходе Qi нарушается режим устойчивого кипения пробы анализируемой золы, соОтветствен- ,но увеличивается время и снижается точность измерения. При расходе Q2 выходной сигнал датчика уменьшается ниже требуемой величины - 0,5 об.%, соответственно снижается точность измерения. Диапазон скоростей реагента-окислителя в сечении газораспределительной решетки 3, обеспечивающий эффективное кипение и взаимодействие золы с реагентом-воздухом составляет 0,04-0.12 м/с для воздуха, имеющего температуру 20°С. Для проведения исследований процесс газификации пробы золы осуществляют в режиме стабилизации.

температуры кипящего слоя в диапазоне 500-800°С. Нагрев и стабилизацию температуры осуществляют электрическим нагревателем 4, включающим схему

стабилизации температуры. При подаче пробы золы наблюдается дестабилизация теплового режима реакционной камеры, характеризующаяся повышением температу- рыв на величину А Т (см. фиг. 5),

0 обусловленным экзотермическим характером процесса взаимодействия углерода золы с реагентом-воздухом. Схема стабилизации нагрева компенсирует экзо- термику процесса газификации золы и

5 уменьшает дестабилизирующее влияние изменения температуры на режим измерения механического недожога. С целью оптимизации кинетики процесса газификации летучей золы воздухом снимают температурную

0 зависимость измеряемого выходного продукта - монооксида углерода (см. фиг. 3). Кинетика образования монооксида углерода в продуктах газификации имеет оптимум в интервале температур 700-750°С с нали5 чием максимального значения в точке 730°С. Абсолютное значение максимума концентраций СО в продуктах при ведении процесса газификации летучей золы в области указанных температур составляет 1,5-2

0 об.% и с высокой точностью регистрируется датчиком химнедожога. Кроме того, в области температур 700-750°С погрешность от дестабилизации температуры ведения процесса минимальна. Образованные в резуль5 тате газификации пробы золы газообразные продукты отбирают из реакционной камеры с помощью побудителя 1.0 расхода через фильтр 8, а избыток их сбрасывают. Прошедшие очистку продукты подают на анализ

0 в датчик 9, причем, в отличие от прототипа, дополнительно окислитель в датчик 9 не вводят, а используют кислород, присутствующий в. анализируемой пробе продуктов газификации.

5 Датчик 9 измеряеттермоэффект окисления газового компонента, в данном случае монооксида углерода. Датчик содержит измерительный и компенсационный элементы, изготовленные из оксида алюминия,

0 снабженные платиновыми термометрами- нагревателями и включенные в смежные плечи мостовой измерительной схемы. Носитель измерительного элемента покрыт металлами платиновой группы, что обеспе5 чивает каталитическое окисление на его поверхности продуктов химнедожога.

Содержание монооксида углерода регистрируют с помощью автоматического прибора 11. Вычисление величины мехнедожога в пробе золы уноса осуществляют по величине интегральной концентрации монооксида углерода в продуктах за время полной газификации пробы, т.е, по величине площади, ограниченной кривой А на |)иг. 2. На фиг. 6 построена калибровоч- на характеристика преобразователя углерода золы уноса, представляющая зависимость интегрального сигнала датчика я содержания углерода в золе. Пробы золы с различным содержанием недожога задают путем разбавления золы с известной концентрацией углерода отожженной зол эй, имеющей нулевой уровень мехнедо- жога. Калибровочная характеристика преобразователя имеет линейный характер и пор гверждает возможность создания средств ) измерения мехнедожога на описанном принципе измерения.

После регистрации продуктов газифи- кац чи пробы золы прибором 11 краны 7 и 13 зак ывают и проводят интенсивную пр.о

ДУВ

:у реакционной камеры с использованием омпрессора 12 при открытом кране 14с цел ю удаления проанализированной золы. Посте удаления золы кран 14 закрывают и про юдят следующий цикл измерения по описанной выше схеме.

-

Формула изобретения Способ измерения механического недо жоп топлива путем газификации пробы ле

Зола

20

тучей золы котлоагрегата при нагреве ее в реакционной камере в присутствии дополнительного реагента, определения концентрации монооксида углерода в

5 газообразных продуктах газификации измерением теплового эффекта от дожигания этих продуктов в присутствии окислителя и определения по концентрации монооксида углерода в газообразных продуктах газифи10 кации величины механического недожога, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и упрощения процесса измерения, газификацию каждой пробы золы производят в

15 кипящем слое, создавая поток дополнительного реагента через реакционную камеру, в качестве этого реагента используют атмосферный воздух, газификацию пробы производят при температуре, соответствующей максимальному выходу монооксида углерода в диапазоне 700-750°С преимущественно 730°С при дожигании газообразных продуктов газификации в качестве окислителя используют остаток кислорода в воздухе,

25 непрореагировавший в процессе газификации, а концентрацию монооксида углерода в газообразных продуктах газификации определяют по полному количеству тепла, выделившегося в процессе дожигания газообразных 30 продуктов, образовавшихся в течение всего времени газификации пробы золы.

Редактор

Фиг. 6

Составитель Р.Цатолов Техред М.Моргентал

Корректор Н. Лукач