Устройство для регулирования подачи топлива и воздуха в нагревательную печь

 

Изобретение относится к регулированию процессов сгорания топлива и может быть использовано в металлургической , машиностроительной промышленности. Цель изобретения - экономия топлива за счет повьппения. теплоотдачи от сгораемого топлива при сохранении качества нагрева металла.Сущность изобретения заключается в том,что в процессе горения осуществляются колебания расхода воздуха с необходимой амплитудой в любом режиме нагрева, обеспечивая сгорание топлива в первую половину периода с коэффициентом расхода воздуха, близким к значению, соответствующему максимальной температуре горения. В среднем за период колебаний значение коэффициента расхода воздуха W соответствует заданному по технологии . 1 ил.

СОЕЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН!!9! SU (!!! (50 4 F 27 D 19/00 F 23 N 1/02

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»..! (21) 3869941/22-02 (22) 29.03.85 (46) 07. 10.86. Бюл. N 37 (72) В. С. Гурфинкель, В. С. Донсков, В,В. Косятков, А.Г. Зеньковский и А.В. Пожарский (53) 621.512-381(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11!! 464761, кл. F 23 N 1/02, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 1109453, кл. С 21 0 !1/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПОДАЧИ ТОПЛИВА И ВОЗДУХА В НАГРЕВАТЕЛЬНУЮ ПЕЧЬ (57) Изобретение относится к регулированию процессов сгорания топлива и может быть использовано в металлургической, машиностроительной промышпенности. Цель изобретения— экономия топлива эа счет повышения теплоотдачи от сгораемого топлива при сохранении качества нагрева металла. Сущностьизобретения заключается в том,что в процессе горения осуществляются колебания расхода воздуха с необхо" димой амплитудой в любом режиме нагрева, обеспечивая сгорание топлива в первую половину периода с коэффициентом расхода воздуха, близким к значению, соответствующему максимальной температуре горения. В среднем за период колебаний значение коэффициента расхода воздуха соответствует заданному по технологии. 1 ил.

1262245

Изобретение относится к ре улированию процеccGB сгорания топлива и может быть использована в высокотемпературных печах с факельным отоплением для нагрева металла под обработку давлением на заводах металлургической и машиностроительной промышленности.

Целью. изобретения является экономия топлива за счет повышения теп— лоотдачи от сгораемого топлива при сохранении качества нагрева металла.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства для регулирования подачи топлива и воздуха в нагревательную печь.

Устройствс содержит взаимосвязанные вычислительный блок 1 регулирующий блок 2 и блок 3 установки коэффициента расхода воздуха на холостом ходу печи. Вычислительный блок 1 содержит линии 4 и 5 сигналов давления топлива и воздуха с соответственно псстоянными дросселями

6 и 7, линию 8 сброса с установлен25 ным на ней задатчиком о9. Линия 10 сигнала давления топлива за постоянным дросселем 6 и линия 11 сигнала давления воздуха за постоянным дросседем 7 связаны с линией 8 сброса

30 соответственно переменными дросселями 12 и 13. Елок 3 холостого хода подсоединен параллельно переменному дросселю 12. Линия 10 связана с регулирующим блоком 2 через дополни: — З5 тельный вычислительный блок 14, содержащий первое 15, второе 16, третье 17 пневмореле, причем камеры

18 и 19 управления соответственна пневмореле 15 и 16 соединены с вы- 4б ходом генератора 20 прямоугольных импудьсов. Вьчислительный блок 14 содержит также один трехмембранный элемент 21 и три пятимембранных элемента 22-24: первый, второй, третий и последовательно расположенные между линией 4 и линией Я дополнительные постоянный и переменный дроссели 25 и 26, причем линия 4 соединена с минусовой камерой 27 пятимембранного элемента 22, плюсовой камерой 28 пятимембранного элемента

24 и с выключающим соплом 29 пневмореле 15, линия 10 соединена с плюсовой камерой 30 трехмембранного

55 элемента 21, с обеими плюсовыми каме— рами 31 и 32, 33 и 34 пятимембранных элементов 22 и 23, а линия 35 сигнала давления топлива соединена за постоянным дросселем 25 с минусовой камерой 36 и плюсовой камерой 37 пятимембранных элементов 23 и 24, а также с включающим соплом 38 пневмореле 16. Линия выходного сигнала пятимембранного элемента 22 связана с его минусовой камерой 39 и с .включающим соплом 40 пневмореле 15, выход которого подключен к включакнцему соплу 4 1 пневмореле 17. Линия выходного сигнала пятимембранного элемента 23 связана с его минусовой камерой 42 и с выключающим соплом

43 пневмореле 16, выход которого подключен к выключающему соплу 44 пневмореле 17. Линия выходного сигнала пятимембраннога элемента 24 соединена с его обеими минусовыми камерами 45 и 46 и с минусовой камерой 47 трехмембранного элемента 21, выход которого подключен к камере

48 управления пневмореле 17. Выход пневмореле 17 связан непосредственно с регулирующим блоком 2.

Устройство работает следующим образом.

На вход постоянного дросселя 7 подается пневматический сигнал Р пропорциональный расходу воздуха на горение, а на вхсд постоянного дросселя 6 — пневматический сигнал P пропорциональный расходу топлива, который поступает в минусовую камеру 27 и плюсавую камеру 28 пятимембранных элементов 22 и 24 и при отсутствии сигнала с генератора 20 прямоугольных импульсов через выключающее сопла 29 пневмореле 15 к включающему соплу 41 пневмореле 17.

С помощью переменных дросселей 12 и 13, вычислительного блока 1 и бло- ка 3 холостого хода осуществляется дистанционная и автоматическая настройка необходимого соотношения между расходами топлива и воздуха, которое отрабатывается регулирующим блоком 2, причем при полностью закрытых переменных дросселях 12 и 13 и отключенном блоке 3 холостого хода в линиях 10 и 11 сигналов давлений топлива и воздуха поступают неизменные пневматические сигналы

Р и P, которые соответствуют режиму полного cãîðàíèÿ топлива с коэффициентом расхода воздуха и. При работе нагревательной печи с произво1262245

25 дительностью, меньшей номинальной, переменный дроссель 12 настраиваетзаданную по технологии величину коэффициента расхода воздуха и, меньшую номинального значения и, 5 что обеспечивает неполное сгорание топлива. В режиме холостого хода соотношение расходов топлива и воздуха определяется настройкой блока

3 холостого хода, которая также

10 приводит к неполному сгоранию топлива. Блок холостого хода обеспечивает уменьшение коэффициента расхода воздуха до и„„ на период снижения тепловой нагрузки. При работе с коэф- 15 фициентом расхода воздуха и пневмаl тический сигнал РР соответствующий этой настройке, поступает в плюсовые камеры 31-34 пятимембранных элементов 22, 23 и в плюсовую камеру 30 трехмембранного элемента 21.

При уменьшении коэффициента расхода воздуха может возникнуть такой режим,при котором концентрация образующихся сажистых частиц будет столь высока, что они не успеют все догореть в рабочем пространстве нагревательной печи. Для ограничения нижнего минимально возможного значения и„ „ коэффициента расхода З0 воздуха служат постоянный 25 и переменный 26 дроссели, на которых формируется ограничивающий пневматический сигнал Р, подаваемый в вп мииусовую 36 или плюсовую 37 камеры пятимембранных элементов 23 и 24 и к включающему соплу 38 пневмореле

16. Связь линии выходного сигнала пятимембранного элемента 22 с его минусовой камерой 39 обеспечивает 40 формирование пневматического сигнала (2РР -Рт), подаваемого к включающему соплу 40 пневмореле 15. Аналогично на выходе пятимембранного элемента 23 формируется пневматичес- 4 кий сигнал (2РР-Р;„), подаваемый к выключающему соплу 43 пневмореле

16 и далее при отсутствии сигнала с генератора 20 прямоугольных импульсов — к выключающему соплу 44 пневмореле 17.. Связь линии выходного сигнала пятимембранного элемента

24 с его обеими минусовыми камерами

45 и 46 обеспечивает формирование среднеарифметического значения

0,5 (Р, +Р ;„ ). Этот пневматический сигнал, которому соответствует среднее значение коэффициента расхода воздуха п,, поступает в минусовую камеру 47 трехмембранного элемента

21, выходной сигнал которого подается в камеру 48 управления пневмореле 17.

Если согласно технологии нагрева пневматический сигнал Р, формируемый вычислительным блоком 1 и блоком 3 холостого хода, больше среднеарифметического значения 0,5(P +

Р,„ ), т.е. соответственно и и п то выходной сигнал трехмембранного элемента 21 равен единичному и он, поступая в камеру 48 управления пневмореле 17, соединяет его включающее сопло 41 с выходом, обеспечивая поступление на регулирующий блок

2 выходного сигнала пневмореле

15, причем во время паузы между импульсами генератора 20 прямоугольных импульсов на этот выход поступает пневматический сигнал Рт, а во время импульса — пневматический сигнал (2Р -Р ). Это приr водит к тому, что в первую половину периода колебаний происходит полное сгорание топлива, а во вторую половину регулирующим блоком 2 поддерживается такое значение коэффициента расхода воздуха, определяемое пневматическим сигналом (2РР-Рт), чтобы в среднем за период обеспечивалась величина, равная П

Если пневматический сигнал Р> меньше среднеарифметического значения Ор 5(Р +Р „, ) т е ° и Р с п<Р то на выходе трехмембранного элемента 21 — нулевой сигнал, и к регулирующему блоку 2 подается через выключающее сопло 44 пневмореле 17 выходной сигнал пневмореле 16. При этом в первую половину периода колебаний обеспечивается сгорание топ3 лива с коэффициентом расхода воздуха, соответствующим. пневматическому сигналу (2Р -Р,„;,„), во вторую половину — соответствующим пневматическому сигналу P ;„, а в среднем за период осуществляется сгорание топлива с заданным по технологии коэффициентом расхода воздуха n .

Таким образом, введение трехмембранного элемента 21, третьего пятимембранного элемента 24 и третьего пневмореле 17 позволяет сжигать топливо с заданным по технологии коэффициентом расхода воздуха п, что сохраняет качество нагрева ме62245 4

5 12 талла. Применение дополнительных постоянного 25 и переменного 26 дросселей ограничивает минимально возможное значение п коэффициента расхода воздуха, ниже которого возникает неполное выгорание образующихся сажистых частиц в нагревательной:печи н резко снижается теплоотдача. Введение первого 22, второго

23 пятимембранных элементов, первого 15, второгс 16 пневмореле и генератора 20 прямоугольных импульсов позволяет осуществить колебательный режим в нагревательной печи, что обеспечивает наибольшую теплоотдачу от сгораемого топлива и первую половину периода колебаний, и в среднем за период — сгорание топлива с заданным коэффициентом расхода воздуха и

В результате исследований выявлен оптимальный диапазон частоты генератора 20 импульсов. В общем случае период колебаний составляет

10-120 с.

Предлагаемое устройство позволяет осуществлять колебания коэффициента расхода воздуха с необходимой амплитудой в любом режиме нагрева, обес печивая сгорание топлива в первую половину периода с коэффициентом расхода воздуха, близким к значению, соответствующему максимальной температуре горения, и позволяет также ограничивать нижнюю границу значений коэффициентов расхода воздуха, за пределами которой из-за неполного выгорания образующихся сажистых частиц снижается теплоотдача от сГораемого топлива. Кроме того, устройство обеспечивает поддержание в среднем за период колебаний значения коэффициента расхода воздуха соответственно заданному по техноло,гии, т.е. без снижения качества нагрева металла.

Использование предлагаемого устройства позволяет снизить удельный расход природного газа за счет более высокой теплоотдачи от егораемого топлива при сохранении качества нагрева металла.

Формула нз обр ет ения

Устройство для регулирования подачи топлива и воздуха в нагревательную печь, содержащее соединенные между собой регулирующий и вы5

ЗО

4О

45 числительный блоки, последний из которых состоит из линий сигналов давления топлива и воздуха с постоянньж и переменными дросселями и установленного на линии сброса задатчика, а также блок установки коэффициента расхода воздуха на холостом ходу печи, причем линия сигнала давления воздуха за постоянным дросселем вычислительного блока соединена с регулирующим блоком, а блок установки коэффициента расходз воздуха на холостом ходу печи подсоединен параллельно переменному дросселю, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью экономии топлива sa счет повышения теплоотдачи от сгораемого топлива при сохранении качества нагрева металла, оно снабжено дополнительным вычислительным блоком с одним трехмембранным и тремя пятимембранными элементами, тремя пневмореле и последовательно расположенными между линиями сигнала давления топлива и сброса дополнительными постоянным и переменным дросселями, а также генератором прямоугольных импульсов, соединенным с камерами управления первого и второго нневмореле дополнительного вычислительного блока, причем линия сигнала дав ления топлива соединена с минусовой камерой первого, плюсовой камерой третьего пятимембранных элементов и выключающим соплом первого пневмореле, линия сигнала давления топлива за постоянным дросселем вычислительного блока соединена с плюсовой камерой трехмембранного и обеими плюсовыми камерами первого и второго нятимембранных элементов, линия сигнала давления топлива за дополнительным постоянным дросселем сое-, динена с минусовой камерой второго и плюсовой камерой третьего пятимембранных элементов и включаиицим соплом второго пневмореле, линия выходного сигнала первого пятимембранного элемента соединена с его минусовой камерой и с включающим соплом первого пневмореле, выход ко-торого подсоединен к включающему соплу третьего пневмореле, линия выходного сигнала второго пятимембранного элемента соединена с его минусовой камерой и с выключающим соплом второго пневмореле, выход кс торого подсоединен к выключающему

7 1262245 8 соплу третьего пневморепе, а линия та, линия выходного сигнала которого выходного сигнала третьего пяти- подсоединена к. камере управления мембранного элемента соединена с его третьего пневмореле, соединенного обеими минусовыми камерами и с мину- своим выходом непосредственно с ресовой камерой трехмембранного элемен- 5 гулируюп им блоком.

Составитель Т.Наумова

Техред В.Кадар

КорректоР С,йекмар

Редактор П.Коссей

Заказ 5407/34.Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4

Тираж 561

ВНИИПИ Государственного по делам изобретений

113035, Москва, Ж-35, Подписное комитета СССР и открытий

Раушская наб., д.4/5