Способ контроля пламени горелки Советский патент 1976 года по МПК F23N5/24 

Изобретение относится к области автоматического управления работой горелочпых устройств и может быть использовано для контроля факела мазутных, газовых и пылеутольпых горелок,

Одним из важнейших условий обеспечения автоматического или дистанционного управления работой горелочпых устройств является надежный селективный контроль наличия пламени отдельных горелок, особенно в процессе растопки.

Известен способ контроля пламени горелки путем формирования сигнала, зависяп1,его от термодинамических свойств и состава газовой среды в зоне горения, с последующей его регистрацией, в частности способ, основанный на измерении концентрации окиси углерода и температуры. Недостатком такого способа является необходимость создания специальных температурных условий для используемого чувствительного элемента путем выполнения вблизи горелки специальной камеры с регулируемой температурой. При этом анализ газа производится не в зоне горения, а в указанной камере, что приводит к искажению результатов, повышению инерционности сигнала и усложнению конструкции горелочных устройств.

Предлагаемый способ позволяет повысить надежность и селективность и снизить инерционность контроля пламени. Это достигается

тем, что для формирования сигнала измеряют скачок изобарного кислородного потеициала.

Изобарный кислородный потенциал Е, измеряемый, например, высокотемпературной электрохимической ячейкой с твердым электролитом и определяемый уравнением Нернста, пропорционален произведению абсолютной температуры ячейки на отрицательный логарифм парциального давления кислорода в анализируемом газе.

При зажигании горелки параметры газовой среды в зоне горения резко изменяются: концентрация свободного кислорода снижается, а температура возрастает, при этом оба основных параметра, определяющих потенциал Е, действуют в сторону его возрастания. При погасании горелки изменения обоих параметров, а следовательно, и потенциала Е противоположны по знаку.

Преимущество использования изобарного кислородного потенциала определяется совместным результирующим воздействием двух основных параметров.

Для измерения изобарного кислородного потенциала могут быть использованы также различные окисные датчики.

Па чертеже дана схема, поясняющая описываемый способ.

В горелку 1, оснащенную форсункой 2, подают топливо и воздух. Распределение полей

3

температуры н копцеитрадпи кислорода вблизи зоны горения зависит от миогочисленных факторов. СЗдиако в любом случае вблизи зоны горения ири зажигаиии и иогасании горелки наблюдается скачок изобарного кислородного потенциала как за счет интенсивного окисления тоилива при горении, так и вследствие обратного подвода струй рециркуляиии продуктов сгорания к корню факела. Расположение чувствительного элемента 3 электрохимической ячейки 4 зависит от совокунности конкретных факторов и нодбнрается экспериментально.

В качестве контрольного газа с нарииальным давлеиием fg используют воздух, подводимый внутрь ячейки. Э.д.с. , геперируемая ячейкой, ири известпом кислородном потеппиa.ie коитрол1 иого газа (воздуха) является функцией изобарного кислородиого иотеициала анализируемого газа. Она измеряется усилителем о, дифференцируется в устройстве 6 и подается на аналого-релейиый иреобразовагель 7, сигиал с выхода которого поступает в систему 8 сигнализацни, а ири необходимости

4

в систему- 9 защиты, отсекаюя1ую подачу тоилива ири ногасаиии пламеии горелки. Использование дифференциатора позволяет выделить скачки сигнала в условиях изменяюндейся тепловой иагрузки топочного устройства. Высокотемиературная электрохимическая ячейка нормально работает в области температур газов 500-IGOO C, проста по конструкции, надежна в работе и практически безынерционна.

Пунктиром на чертеже показано ориентировочное распределение значений вблизи зоны горения при разжиге горелок в топке мощного парогенератора.

Ф о J) Л1 у л а и 3 о б р е т е п и я

Способ конт)о;1я нламени 1Ч)релки ()ормирова11ня сигнала, заБИсяи1его от термодинамических СВОЙСТ1. и состава газовой среды в зоне горения, с носледующей его регистрацней, о T/I и ч а ю ni н и с я тем, что, с нелыо новышения иадежиости и селективности и снижения ииерциоиностн контроля, для формирования указанного сигнала измеряют скачок изобарного кислородиого потенниала.

jf