Способ измерения мощности тепловых потерь с отходящими газами

 

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к техническим средствам контроля и регулирования. связанным с тепловыми процессами, происходящими в печах. Целью изобретения является повышение оперативности измерений. Для этого в участок газохода вводят воздух в количестве, ограниченном полным сгоранием содержащегося в нем кислорода при реакции с СО отходящих газов . Мощность тепловых потерь с отходящими газами определяют по формуле, приведенной в тексте описания. Устройство для реализации способа содержит датчики температур газов на входе и выходе участка газохода и выходе печи, датчики измерения расхода и температуры воздуха, блок ввода данных, два детектора, два блока вычисления , два ключа и индикатор, обеспечивающие все измерения и преобразвоания сигналов в соответствии со способом. 1 ил, СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1)s С 21 С 5/30

ГОСУДАРСТВРННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ ГЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4112194/63 (22) 18.06.86 (46) 15.11.91. Бюл, N 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт систем автоматизации и управления (72) Ю.О.Сургучев и С. С, Политковский (53) 621.365(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 287053, кл. С 21 С 5/52, 1969, Авторское свидетельство СССР

¹ 316728, кл. С 21 С5/30, 1970, . (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ

ТЕПЛОВЫХ ПОТЕPЬ С ОТХОДЯЩИМИ ГАЗАМИ (57) Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к техническим средствам контроля и регулирования, Изобретение относится к металлургическому производству, конкретнее к техническим решениям контроля и регулирования, связанным с тепловыми процессами, происходящими в печах (конверторе, электросталеплавильных).

Цель изобретения — повышение оперативности измерений.

Согласно предлагаемому способу измерения мощности тепловых потерь с отходящими газами, заключающемуся в измерении температур Твх, и Твых газов на входе и выходе измерительного участка и температуры Тг отходящих из печи газов, дополнительно в измерительный участок подают воздух, измеряют расход FB и температуру Тв воздуха, сравнивают измеренные. Ж„„1691397 А1 связанным с тепловыми процессами, происходящими в печах. Целью изобретения является повышение оперативности измерений. Для этого в участок гаэохода вводят воздух в количестве, ограниченном полным сгоранием содержащегося в нем кислорода при реакции с СО отходящих газов. Мощность тепловых потерь с отходящими газами определяют по формуле, приведенной в тексте описания. Устройство для реализации способа содержит датчики температур газов на входе и выходе участка газохода и выходе печи, датчики измерения расхода и температуры воздуха, блок ввода данных, два детектора, два блока вычисления, два ключа и индикатор, обеспечивающие все измерения и преобраэвоания сигналов в соответствии со способом. 1 ил, на входе и выходе измерительного участка температуры между собой и определяют мощность Рг тепловых потерь с отходящими газами по выражению:

Т вЂ” Т где при отрицательной разности Тв х и

"вх

Р =С Рв(Т вЂ” Т ), где Св — теплоемкость воздуха, и при положительной разности Твоих и Твх

Ры = (. д — Св (TBbtx — Твх)) . =в гдеP — количество тепловой энергии, выделяемой при горении СО;

А — молекулярный вес кислорода; д — процентное содержание кислорода в воздухе.

1691397

По способу в выделенный измерительный участок гаэохода подают воздух на дожигание с отходящих из печи газов.

Известно, что отходящие газы печи содержат СО, процентное содержание которого в газах меняется в широких пределах в процессе плавки. Известно также, что горение СО при подсосе воздуха происходит примерно при 25 и более процентах его содержания в газах. Показателем горения

СО в подаваемом воздухе является разность измеренных на входе и выходе изме рительного участка температур Твх, Твых,, Способ предусматривает два режима изме рения в зависимости от характера взаимо( действия окиси углерода в отходящих газах и подаваемогб на дожигание кислорода воз, духа, причем первый режим характеризует ся недостатком СО в отходящих газах и отсутствием его горения, а второй — достаточным для горения содержанием СО.

Тогда, при первом режиме температура газов Твы, на выходе из измерительного участка меньше температуры. Т» на входе эа счет передачи части тепловой энергии газами вводимому в газоход воздуху. При этом разность температур Твых и Тв> отрицательная и тепловая мощность Ри, отдаваемая газами, соответствует выражению

Ри = Св Fe (Твых — Тв), (1) где Св — теплоемкость воздуха (справочная, величина); ! Fe — расход воздуха (измеряемая вели-! чина);

Твых — температура газов, измеренная на выходе измерительного участка; ° . Тв — температура подводимого воздуха . (измеряемая величина).

Во втором режиме в измерительном участке происходит горение СО. В этом случае, за счет выделяющейся тепловой энергии горения СО температура Т«< газов на выходе из измерительного участка выше, чем на входе Твх, что приводит к положительной их разности. При этом количество подаваемого воздуха должно быть ограничено из условия полного участия его кислорода в реакции горения СО (допустим, из условия участия всего содержащегося s воздухе Oz в реакции при содержании СО в газах 20 $).

Тепловая мощность Ри, выделяемая в измерительном участке, определится тогда с учетом выражения химической реакции

2СО + Oz = 2СО2+ В и равна

Ри = (д Св (Твых Твх)) в (2) и— где P — количество тепловой энергии, выделяемой при горении СО;

А — молекулярный вес кислорода; д — процентное содержание кислорода в воздухе, Величины А, Р, д . Ce являются спра5 вочными величийами, которые должны быть заданы (можно предусмотреть их ввод в любом возможном варианте реализующего способ устройства).

Выражения 1 и 2 соответствуют модели, 10 описывающей процессы в измерительном участке, как механическое смешение воздуха с печными газами, сопровождающееся их теплообменом и введением для второго режима в измерительный участок тепловой

15 мощности, соответствующей энергии, выделяемой при сгорании СО, т.е. моделью не учитывается изменение химического состава газов. Погрешность способа, вызываемая упрощениями модели, не превышает 3 .

20 Мощность Рг тепловых потерь с отходящими из печи газами может быть определена для каждого из режимов по соответствующим для них значениям Tr Твых Тех и Ри по выражению

Рг = -Т -Т- Тг (3) На чертеже представлено устройство определе: ия мощности тепловых потерь с отходящими из печи газами, 30 Устройство содержит датчик 1 измерения температуры Тг отходящих из печи газов, датчики 2 и 3 измерения температуры

Твых, Твх газов соответственно на входе и выходе измерительного участка 4 гаэохода

35 5, элемент 6 сравнения, датчики 7 и 8 измерения температуры Тв и расхода Ев воздуха на дожигание, блок 9 ввода данных, детектор 10 отрицательных значений, детектор 11 положительных значений, блок 12 вычисле40 ния, первый и второй ключи 13 и 14, второй блок 15 вычисления и индикатор 16.

Выходы датчиков 2 и 3 измерения температуры газов на входе и выходе измерительного участка 4 соединены соответственно с первым и вторым входами элемента 6 сравнения. Выход элемента 6 сравнения соединен с детекторами 10 и 11. Выход первого и выход второго детекторов 10 и 11 соединены с первыми входами соответственно пер50 ваго и второго ключей 13 и 14. Выходы датчика 3 измерения темперарры Твых на выходе измерительного участка 4 и датчиков 7,8 измерения температуры Тв и расхода Fe воздуха на дожигание окиси углерода

55 соедйнены последовательно с тремя первыми входами первого блока 12 вычисления; .последующие четыре входа которого, начиная с четвертого, соединены последовательно с выходами, начиная с первого, блока 9

1691397 ввода данных, Первый и второй выходы первого блока 12 вычисления соединены со вторыми входами соответственно первого и второго ключей 13 и 14. Выходы ключеи 13 и 14 соединены с входом второго блока 15 5 вычисления, три последующих входа которого, начиная с второго, соединены с выходами соответственно датчиков 1-3 измерения температур Tr. Твх, Твых.

Устройство работает следующим обра- 10 зом.

В участок 4 газохода 5 подается для дожигания СО воздух, температура Те и расход Fe которого измеряются соответственно датчиками 7,8, 15

Датчики 2 и 3 измеряют температуру

Т» Твых газа на входе и выходе участка 4, а их разность Твых — Твх определяется элементом 6 сравнения.

Для каждого из режимов способа пер- 20 вый вычислительный блок 12 в соответствии с выражениями (1) и (2) рассчитывает тепловую мощность Ри, выделенную на измерительном участке в. результате реакции дожигания СО в подаваемом в газоход 4 25 воздухе.

При этом все необходимые для расчетов . по выражениям (1), (2) значения Те и Fe поступают на входы блока 12 от датчиков соответственно 7 и 8, а значения Се, А, ф, д: 30 с выхода блока 9 ввода данных.

В зависимости от значения разности . элемента 6 сравнения срабатывает один из детекторов 10 и 11 соответственно отрицательных и положительных значений, откры- 35 вая ключи 13 и 14 для передачи тепловой мощности Ри, рассчитанной для каждого режима способа, на входы второго вычислительного блока 15. Блок 15 по поступившим значениям Ри производит расчет по выра- 40 жению (3) мощности Рт тепловых потерь с отходящими из печи газами.

Таким образом, способ позволяет с достаточной точностью пооследить за ходом процесса дожигания окиси углерода СО и получить значения мощности тепловых потерь с отходящими газами, опираясь в сво- . ем алгоритме на температурные режимы горения СО, вытекающие из взаимодействия вступающих в реакцию горения веществ.

Формула изобретения

Способ измерения мощности тепловых потерь с отходящими газами, заключающийся в измерении температур Твх, Твых газов на участке газохода и температуры Т отходящих из печи газов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения оперативности измерений, на вход измерительного участка подают воздух в количестве, при котором обеспечивается полное сгорание содержащегося в нем кислорода, и определяют мощность Рг тепловых потерь, исходя из соотношений

Ри

Т вЂ” Т Тг,пРи Теых - Т вх < О, вых ех где Ри = СвЕв(Твых-Тв);

С, — теплоемкость воздуха;

Fe — расход воздуха; р. =ф д — с.р«.-т,)). F.

А при Твых - Тех > О, где Р- количество тепловой энергии, выделяемой при горении СО;

А — молекулярная масса кислорода; д — процентное содержание кислорода в воздухе. Что же касается заявленного устройства, то в этой части предложение не может быть признано завершенным техническим решением в силу отсутствия информации о с-,руктуре вычислительных блоков 12 и 15.

1691397

Г

I Печь

Составитель О.Коршунов

Редактор M.Íåäîëóæåíêî Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Ципле

Заказ 3907 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101