Устройство для определения количества недожега топлива и количества кислорода в отходящих газах Советский патент 1976 года по МПК C21D9/00 F23N5/24 

инертной среды используются две пары коаксиапьно расположенных трубок 3, 4, 7, каждая из наружных трубок этих пар приварена по длине к соответствующей внутренней трубке 7 каждого калориметра и имеет ряд отверстий 8, обращенных на трубку противоположного калориметра, а кажда из двух внутренних трубок распылителей имеет ряд сопел 9, которые изнутри входят в отверстия наружных трубок 3 и 4, причем поверхность корпуса каждого сопла образует с кромкой соответствующего отверстия кольцевой зазор 1О. Отверстия одного распылителя расположены по отноще- нию к отверстиям другого так, что каждое из них находится на равных расстояниях между двумя отверстиями противоположног распылителя. Внутренние трубки 7 коаксиальных пар фиксируются по отношению к наружным трубкам так, чтобы кольцевые зазоры 10 между поверхностями сопел и кромками отверстий были одинаковыми для обеих пар трубок.

В хвостовой части устройства имеются два патрубка 6 для подачи и отвода охлаждающей воды, являющейся одновременно и теплоносителем; два патрубка 11 и 12 для подачи инертной среды и два патрубка для подачи реагентов: воздуха (13) и горючего газа (14), а также два патрубка 15 и 16 для подачи дополнительного количества пара. На поверхности трубок водяны ных калориметров расположены две термобатареи 8 и 17, включенные по дифференциальной схеме. Каждая из термобатарей со слюдяными прокладками плотно прижимается к поверхности трубок с помощью планок из изолящионного материала и винтов с гайками. Горячие спаи каждой из термобатарей располагаются на соответствующей трубке одного из водяных калориметров 1 или 2, а холодные спаи - на поверхности трубки 5, по которой вода подается в устройство.

Участок трубок, на котором располагаются термобатареи и патрубки, находится вне печного пространства.

Работает устройство следующим образом.

Головная и средние части устройства находятся непосредственно в высокотемпературном потоке продуктов сгорания, а хвостовая его часть - снаружи, вне печного пространства; через два патрубка во внутренние трубки распылителей непрерывно подается водяной пар, который выходит наружу через сопла в поток продуктов сгорания в виде струй. Устройство располагается так, чтобы направление движения струй водяного пара составляло угол 80-90°С

С направлением движения потоков продуктов сгорания, что способствует интенсификации процессов дожигания. Если движение потока продуктов сгорания вертикальное, то оба распылителя, а вместе с ними и обе трубки калориметров располагаются параллельно в горизонтальной плоскости, и струи водяного пара левого распылителя движутся вправо, обтекая правый калориметр, а струи, выходящие из правого распылителя, движутся влево, обтекая левый калориметр. Расположение отверстий обоих распылителей относительно друг друга такое, что струи, идущие слева направо, чередуются со струя- мй идущими справа налево, причем промежутки между струями выбраны такими, чтобы было исключено их взаимное влияние.

Так как для левого распылителя несущим водоохлаждаемым каркасом является сама трубка левого калориметра, а для правого - трубка правого калориметра, расположенные параллельно друг другу, и вся конструкция является жесткой, то струи, идущие слева направо и справа налево, проходят одинаковые расстояния, что при одинаковых углах вхождения этих струй в поток газов и одинаковых начальных расходах водяного пара, подаваемого в каждый распылитель, обеспечивает одинаковые условия конвективного теплообмена. Возможность пересечения встречно движущимися струями одной и той же зоны потока продуктов сгорания за счет их чередования по длине зоны способствует снижению степени влияния температуры и расхода продуктов сгорания, поскольку в каждую из инертных струй водяного пара инжектируются порции продуктов сгорания с почти одинаковыми величинами теплосодержаний, что позволяет непрерывно сохранять равенство теплосодержаний этих струй относительно друг друга.

Снижение указанных погрешностей достигается также за счет нагрева охлаждающей воды в центральной трубке, OCHOBHEUI часть которой располагается в потоке продуктов сгорания. Через патрубок вода подается в трубку и, проходя по ней, нагревается и дальще поступает в оба калориметра при температуре, приблизительно равной половине значения температуры воды, выходяпцей из устройства. Поскольку вода в оба калориметра поступает уже с определенной температурой (одинаковой), то возможная разница температур воды каждого из калориметров, вызванная неодинаковым влиянием температуры сгорания на каждый из калориметров, будет вдвое меньшвучем при подаче воды в каждый из калориметров по отдельным трубам. Дальнейшее уменьшение указанных погрешностей можно достичь, подавая в свободный от реагентов распылитель через па- трубок дополнительное количество инертной среды, например, водяного пара, расход которого устанавливается равным расходу подаваемого в этот период реагента (воздуха или горючего газа) в другой распылитель. В этом случае расходы сред, поступающие из распылителей и образующие измерительные и компенсационные струи, будут одинаковыми, что обеспечит инжекцию в эти струи одинаковых количеств продуктов егорания, что, в свою очередь, будет способствовать правильной организации процесса измерения недожега топлива и кислорода в потоке продуктов сгорания, уменьшая степень влияния температуры и расхода продуктов сгорания на показания устройства. Процесс измерения количества недожега и количества кислорода происходит циклами в одном из которых, например, измеряется количество недожега а в другом - коли- чество кислорода, причем каждый из циклов следует непосредственно за другим. В периоды измерения количества недожега топлива через патрубок подается предварительно нагретый воздух, который проходя через полость между внутренней и наружной трубками левого распылителя, выходит наружу через ряд кольцевых зазоров и попадает на поверхность струй водяного пара, движущих ся слева направо. Одновременно в эти стру инжектируются продукты сгорания, горючие составляющие которых, взаимодействуя при высокой температуре продуктов сгорания с кислородом воздуха, дают дополнительное количество тепла, идущее на повышение теп лосодержания струй водяного пара, которые при обтекании трубки правого калориметра сообщают воде дополнительное количество тепла, повышая ее температуру. Левый калориметр обтекается в этот период струя- ми пара, насыщенными продуктами сгорания причем для уменьшения погрешности измере ния дополнительное количество водяного пара, равное количеству воздуха, подается в правый распылитель через патрубок и выходит наружу через ряд кольцевых зазоров, попадая на поверхность компенсационных струй, что уравнивает расходы выходящих сред в измерительных и компенсационных струях. Разница температур отходящей воды двух калориметров фиксируется двумя термобатареями, с которых поступает электри- ческий сигнал, пропорциональный количеству недожога топлива. В следующий период измеряется количество кислорода, для чего через патрубок в правый распылитель подается горючий газ, который, выходя наружу через ряд кольцевых зазоров, попадает на поверхность измерительных струй водяного пара, движущихся справа налево, где, взаимодействуя с кислородом продуктов сгорания, выделяет дополнительное тепло, которое в итоге при помощи термобатарей преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный количеству кислорода в продуктах сгорания. В этот же период в левый распылитель через патрубок подается дополнительное количество водяного пара, равное количеству горючего газа, подаваемого в правый распылитель. В этом случае происходит также уравнивание расхода выходящих сред, но из другого распылителя, в который реагент не подается. Так как для измерения количества недожега и количества кислорода используются только два калориметра и соответственно две термобатареи, причем каждая из них может выполнять роль как измерительной, так и компенсационной (в период измерения количества недожега термобатарея, расположенная на правом калориметре, является измерительной, а на трубке левого - компенсационной, а в период измерения количества кислорода левая термобатарея является измерительной, а правая - компенсационной), то для измерения указанных компонентов используется вторичный прибор типа электронного потенциометра с нулем посредине, у которого шкала вправо от нуля проградуирована в процентах окиси углерода, а влево от нуля в процентах кислорода. Формула изобретения Устройство для определения количества недожега топлива и количества кислорода в отходяших газах, содержащее водяные калориметры, распылители, измерительную схему и вторичные измерительные приборы, отличающееся тем, что, с целью подачи в поток продуктов сгорания инертной среды для уменьшения степени влияния расхода и температуры продуктов сгорания на показания устройства, оно имеет две трубки с рядом сопел, каждая из которых расположена внутри соответствующей трубки распылителя.

cv

tcj