Промышленная нагревательная печь и способ управления горением в указанной печи

Изобретение относится к области нагрева полуобработанных металлургических изделий, металлов и неорганических материалов. Технический результат - уменьшение расхода оксидов азота в продуктах сгорания. Промышленная нагревательная печь содержит горячую камеру (3), в которой происходит горение, и горячие газы, возникающие при сгорании, вступают в прямой контакт с обрабатываемыми материалами в самой печи. Она также содержит систему стабилизации горения, содержащую систему инжекции, содержащую по меньшей мере миксер (11), выполненный с возможностью смешивания топлива и разбавителя перед их введением в горячую камеру (3). 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область изобретения

[1] Приоритет настоящей международной заявки испрашивается по итальянской заявке №MI2013A001093, которая включена в настоящую заявку посредством ссылок. Настоящее изобретение относится к системе и способу исключения, или, по меньшей мере, уменьшения выбросов оксидов азота, создаваемых промышленными печами и, в общем случае, в промышленных процессах сгорания.

Состояние области техники

[2] Беспламенное сгорание может быть действенным методом уменьшения выбросов оксидов азота (NOx) в промышленных печах, в частности, в печах так называемого типа свободного сгорания, т.е. в которых горение, нагревающее печь, происходит в той же камере - обычно называемой горячей камерой - в которой находятся материалы или предметы, которые нужно нагревать. Однако многочисленные физические параметры, которые влияют на беспламенное горение, слабая внутренняя способность к мониторингу "невидимого" явления, взаимодействие между разными горелками, которые могут присутствовать, геометрические характеристики горячей камеры, которые влияют на динамику текучей среды в горячей камере и соответствующие взаимодействия с кинетикой горения, и факт, что материалы или изделия, которые нужно нагревать, имеющие изменяемые формы и тепловые характеристики, проходят внутри камеры, являются факторами, которые могут создавать локальную нестабильность в процессе горения, причем такая нестабильность связана с горячими пятнами, т.е., локальными температурными пиками, которые, в свою очередь, увеличивают создание общего количества оксидов азота (NOx) и, следовательно, нарушают попытки уменьшения таких вредных выбросов.

[3] Хорошо известна возможность ограничивать образование этих температурных пиков путем инжекции подходящего разбавляющего агента; более конкретно, известно введение водяного пара в паровых котлах для генерирования электрической энергии с целью уменьшения выбросов оксидов азота (NOx). Такое массивное и беспорядочное введение, однако, охватывает весь объем камеры сгорания без учета локальных явлений.

[4] Кроме того, введение текучей среды разбавителя в топочную камеру вызывает увеличение некоторых затрат, благодаря большему объему мелких частиц, которые уносят значительное количество энергии, что представляет наибольшие тепловые потери системы, в направлении внешней окружающей среды. По такой причине, беспорядочное или случайное введение большого количества разбавителя внутрь теплового процесса не является полезным из-за увеличения затрат и последующего увеличения выбросов двуокиси углерода, благодаря большим количествам сгоревшего топлива, для получения того же самого полезного эффекта от теплового процесса.

[5] Одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы избежать недостатков и ограничений, упомянутых выше при описании состояния техники и, в частности, в создании системы и способа для уменьшения выбросов оксидов азота при промышленном сжигании, которые требуют менее значительной подачи разбавителя в топку.

Сущность изобретения

[6] В первом аспекте настоящего изобретения такая цель достигается с помощью промышленной нагревательной печи, содержащей:

горячую камеру 3, в которой происходит горение и горячие газы, возникшие при горении, входят в прямой контакт с обрабатываемыми материалами (р) в самой печи;

систему стабилизации горения, содержащую систему инжекции, содержащую по меньшей мере инжектор 12 и/или миксер 11, выполненный с возможностью смешивания топлива и разбавителя перед их введением в горячую камеру 3, причем разбавитель обладает эффектом уменьшения количества оксидов азота в продуктах сгорания, и систему управления, выполненную с возможностью воздействия на систему инжекции с обеспечением исключения или уменьшения образования пламени или других горячих точек во время горения в горячей камере, причем горячие точки указывают на то, что горение происходит в присутствии пламени,

в которой система управления содержит по меньшей мере детектор 19 колебаний, выполненный с возможностью обнаружения оптических, электромагнитных, акустических или механических колебаний в горячей камере, и выполнена с возможностью управления системой инжекции согласно колебаниям, обнаруженным детектором 19, с обеспечением исключения или уменьшения образования пламени во время горения в горячей камере, так чтобы поддерживать горение без пламени в камере 3,

при этом система управления выполнена с возможностью выполнения следующих операций: осуществление связи целевого частотного спектра с условиями горения в печи, которые необходимо достигнуть, причем условия горения, которые необходимо достигнуть, являются условиями горения без пламени, сравнение целевого частотного спектра сигнала с частотным спектром сигнала или сигналов, подаваемых упомянутым по меньшей мере одним детектором 19 колебаний, воздействие на упомянутый по меньшей мере один миксер 11 и/или на упомянутый по меньшей мере один инжектор 12 системы инжекции с обеспечением изменения расхода топлива и/или разбавителя, подаваемого в горячую камеру, так чтобы сделать частотный спектр сигнала или сигналов, вырабатываемых упомянутым по меньшей мере одним детектором 19 колебаний, более похожим на целевой частотный спектр.

Упомянутый по меньшей мере один детектор 19 колебаний может быть выполнен с возможностью обнаружения колебаний по меньшей мере в частотном диапазоне, находящемся между 10 Гц и 30 кГц. Упомянутый по меньшей мере один детектор 19 колебаний может содержать датчик, выбранный из следующей группы, включающей фотодетектор, фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, фотоэлемент, фотогальванический элемент, детектор электромагнитного излучения, содержащегося в частотном диапазоне, выбранном по меньшей мере из одного из частоты видимого спектра, инфракрасной частоты и ультрафиолетовой частоты.

Инжектор 12 системы инжекции может содержать внешний канал 13, проходящий в горячую камеру 3, внутренний канал 15, содержащийся во внешнем канале и ведущий в него, причем один из каналов, внутренний 15 или внешний 13, может быть присоединен к источнику топлива, а другой из каналов, соответственно, внутренний 15 или внешний 13, может быть присоединен к источнику разбавителя, причем система инжекции может быть выполнена с возможностью смешивания топлива и разбавителя внутри внешнего канала 13 перед эжекцией их обоих из внешнего канала 13. Внутренний канал 15 может проходить внутри внешнего канала вдоль него и оканчиваться внутри внешнего канала.

Система управления может быть выполнена с возможностью сравнения целевого частотного спектра с частотным спектром сигнала или сигналов, вырабатываемых упомянутым по меньшей мере одним детектором 19 колебаний, по меньшей мере в частотном диапазоне между 10 Гц и 30 кГц.

Промышленная нагревательная печь может использоваться для обработки полуобработанных металлургических изделий, металлических и неорганических материалов.

Во втором аспекте изобретения такая цель достигается при помощи способа управления горением в указанной промышленной нагревательной печи, включающего

- обнаружение возможных оптических, электромагнитных, акустических или механических колебаний в горячей камере 3 с помощью упомянутого по меньшей мере одного детектора 19 колебаний,

- смешивание топлива и разбавителя в миксере 11, причем разбавителем является водяной пар,

- введение топлива, смешанного с разбавителем, в горячую камеру 3 печи 1, с обеспечением уменьшения количества оксидов азота, присутствующих в продуктах сгорания, и управление указанным смешиванием в миксере 11 и/или упомянутым введением топлива, смешанного с разбавителем в горячей камере 3, в соответствии с показаниями детектора 19 колебаний с обеспечением исключения или уменьшения образования пламени или других горячих точек во время горения в горячей камере 3, так чтобы поддерживать горение без пламени в камере 3,

- осуществление связи целевого частотного спектра с условиями горения в печи, которых необходимо достигнуть, причем указанные условия горения, которых необходимо достигнуть, являются условиями горения без пламени,

- сравнение целевого частотного спектра сигнала с частотным спектром сигнала или сигналов, вырабатываемых упомянутым по меньшей мере одним детектором 19 колебаний,

- воздействие на упомянутый по меньшей мере один миксер 11 и/или на упомянутый по меньшей мере один инжектор 12 для изменения расхода топлива и/или разбавителя, подаваемого в горячую камеру, так чтобы сделать частотный спектр сигнала или сигналов, вырабатываемый упомянутым по меньшей мере одним детектором 19 колебаний, более похожим на целевой частотный спектр.

Преимущества, которые могут быть достигнуты с помощью настоящего изобретения, станут более очевидны специалистам в данной области из следующего подробного описания конкретного варианта, приведенного в качестве примера, но не для ограничения, со ссылкой на следующие схематические чертежи.

Перечень чертежей

Фиг. 1 показывает продольный вид, частично в разрезе, промышленной печи, согласно одному конкретному варианту изобретения;

Фиг. 2 показывает функциональную схему системы стабилизации горения в печи, представленной на фиг. 1;

Фиг. 3 показывает вид сбоку, частично в разрезе, инжектора для печи, представленной на фиг. 1.

Подробное описание

[7] Фиг. 1-3 относятся к промышленной печи согласно одному конкретному варианту изобретения, в целом обозначенной номером 1 позиции. Печь 1 может, например, быть печью, используемой для нагревания слябов, блюмов, тонких прутков, заготовок, тонких листов и других полуобработанных изделий, перед тем, как подвергнуть их дальнейшей горячей обработке, или печью для нагревания неорганических неметаллических материалов, как например, керамические материалы, или для спекания или плавления материалов в общем случае. Печь 1 имеет горячую камеру 3, в которой происходит горение, и горячие газы, создаваемые таким горением, вступают в прямой контакт с обрабатываемыми материалами в самой печи, непосредственно их обтекая.

[8] Камера 3 может быть, например, прямоугольным туннелем с общей формой в виде параллелепипеда, который закрыт на концах подвижными разделяющими стенками 5, которые способны открываться с обеспечением возможности поступления обрабатываемого материала или изделий Р, например, перемещаемого на роликовой или другой подходящей транспортной системе 7, например, на непрерывном роликовом конвейере.

Печь 1, кроме того, снабжена системой 9 стабилизации горения, в свою очередь, содержащей:

систему инжекции, в свою очередь, содержащую, по меньшей мере, миксер 11, выполненный с возможностью смешивания топлива и разбавителя перед их инжектированием в горячую камеру 3, где разбавитель производит эффект уменьшения количества оксидов азота (NOx) в продуктах, происходящих от сгорания топлива и подходящего окислителя, например, кислорода из атмосферы. Система инжекции может, кроме того, содержать, например, подходящие насосы 21, 23, которые подают в миксер 11 топливо и разбавитель.

[9] Миксер 11 может содержать инжекционную трубку или инжектор 12, в свою очередь содержащий внешний трубчатый стержень или другой внешний канал 13, содержащий внутри трубчатый стержень или другой внутренний канал 15 (фиг. 3). В один из внешнего канала 13 и внутреннего канала 15 подается топливо, например, смесь газообразных или жидких углеводородов, в то время как в другой из внутреннего канала 15 и внешнего канала 13 подается разбавитель. Разбавителем преимущественно может быть водяной пар, который, в отличие от других и в дополнение к своей низкой стоимости, имеет то достоинство, что не добавляет азотных смесей к продуктам сгорания.

[10] Предпочтительно трубчатый стержень внутреннего канала 15 на конце или вблизи него имеет одно или более инжекционных отверстий 150, через которые топливо или разбавитель вводится в поток, соответственно, разбавителя или топлива, который течет во внешнем канале 13. Как только они смешиваются во внешнем канале 13, топливо и разбавитель выталкиваются наружу - например, вводятся в камеру 3 сгорания - например, через последний участок сходящегося канала 25.

Один или более инжекторов 12 предпочтительно вставлены в соответствующую горелку 14, которая поджигает смесь топлива и разбавителя, возможно, после их смешивания, например, с кислородом, помимо кислорода из атмосферы.

Обозначение PF на фиг. 3 указывает на внутреннюю стенку печи, через которую горелка или горелки 14 ведут к горячей камере 3 и обращены к ней.

Печь 1 преимущественно может быть снабжена несколькими миксерами 11 или инжекторами 12, чтобы еще более улучшить распределение топлива и разбавителя в камере 3.

[11] Печь 1, кроме того, снабжена системой 17 управления, которая выполнена с возможностью воздействия на систему инжекции с обеспечением исключения, или, во всяком случае, уменьшения образования пламени и других горячих точек во время горения в горячей камере. Под "горячими точками" в настоящем описании понимается относительно малые области, по отношению к общему объему горячей камеры, соответствующие концентрации температуры, и они могут часто проявляться как шаровидное пламя, с диаметром около нескольких сантиметров, и видны невооруженным глазом.

Преимущественно, система 17 управления содержит по меньшей мере один детектор 19 вибрации, который выполнен с возможностью обнаружения оптических, электромагнитных, механических вибраций - например, акустический микрофон или акселерометр - в камере 3, и расположен и выполнен с возможностью управления инжекционной системой в соответствии с обнаружениями детектора вибраций, так чтобы исключить или, во всяком случае, уменьшить образование пламени и других горячих точек во время горения в горячей камере, так чтобы поддерживать горение без пламени в камере 3, насколько это возможно.

[12] Предпочтительно, указанный по меньшей мере один детектор 19 выполнен с возможностью обнаружения вибрации, по меньшей мере, в частотном диапазоне, который, по существу, находится между 10 Герц и 30 килоГерц и, более предпочтительно, по меньшей мере, в диапазоне, содержащемся между 20 Гц и 20 кГц. Действительно, было обнаружено, что эти по существу акустические частотные диапазоны особенно важны для обнаружения возможного присутствия нестабильных горячих точек, и их образования и исчезновения.

Преимущественно указанный по меньшей мере один детектор вибраций содержит фотодетектор, т.е. датчик электромагнитного излучения в видимом и/или инфракрасном и/или ультрафиолетовом спектре. Фотодетектор обладает тем преимуществом, что на него не влияют неизбежные механические вибрации и шумы, присутствующие в печи и в цеху, где она находится, обеспечивая значительные указания по существу только на горячие точки и на то, происходит ли горение без пламени или с пламенем. Обнаружение в ультрафиолетовой области является особенно эффективным и значительным, даже если предпочтительно перекрывать, при обнаружении, ультрафиолетовые частоты и инфракрасные частоты, а также частоты в видимом спектре: это делает возможным обнаружение горячих точек с большей точностью и надежностью, так же как горячих точек, которые не могут быть обнаружены единственно в видимом спектре, т.е. горячих точек, которые не светятся и не связаны с пламенем.

[13] Фотодетектор может содержать, например, датчик, который выбирается из следующей группы: фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, фотоэлемент, фотогальванический элемент. Фотодетектор непосредственно обращен к горячей камере 3. Предпочтительно, детектор 19 содержит также оптический коллиматор 190, в свою очередь, содержащий, например, одну или более линз, зеркала или другие диоптры, которые коллимируют лучи, приходящие от горячей камеры на фотодетектор.

Система управления, кроме того, содержит логический блок 21, который программируется или, во всяком случае, выполнен с возможностью получения обнаружений детектора 19, обрабатывая и генерируя, на их основе, требуемые сигналы возбуждения, которые действуют на инжекционную систему и, в частности, на миксер или миксеры 11. Логический блок 21 может содержать, например, один или более программируемых микропроцессоров.

[14] Логический блок 21 предпочтительно программируется или выполнен с возможностью воздействия на инжекционную систему путем сравнения частотного спектра выходного сигнала детектора 19, или детекторов 19 вибрации с "идеальным" частотным спектром или с опорным спектром, который соответствует оптимальному функционированию печи 1 с беспламенным горением. Для этой цели логический блок 21 может оценивать разности от точки к точке между двумя спектрами, или средние разности в частотных диапазонах, которые достаточно малы и, возможно, взвешены с подходящими коэффициентами. Предпочтительно, спектры также сравниваются в частотном диапазоне, который по существу находится между 10 Гц и 30 кГц, и более предпочтительно, между 20 Гц и 20 кГц.

Чтобы управлять системой инжекции, логический блок может быть запрограммирован или, во всяком случае, выполнен с возможностью выполнения нескольких альтернатив из алгоритмов, например, оптимальных алгоритмов управления, PID контроллеров - пропорционально - интегрально -дифференциально-самообучающихся алгоритмов.

Печь 1 может быть снабжена большим количеством миксеров 11 или инжекторов 12, которые управляются на основе показаний единственного детектора 19 вибраций, или N инжекторами 12 или миксерами 11, которые управляются на основе показаний М детекторов вибрации, где М и N оба больше, чем 1, и М и N могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга.

[15] В одном варианте выполнения каждый миксер 11 управляется на основе показаний одного детектора 19 вибраций, который связан с таким миксером и расположен вблизи рассматриваемого миксера 11, т.е. M=N, так что, например, каждая пара миксер/детектор 19 осуществляет наблюдение за частью горячей камеры, ближайшей к ним, и управление этой частью. В другом варианте выполнения количество N инжекторов 12 или миксеров 11, которые управляются на основе показаний М детекторов 19 вибраций, где М и N оба больше, чем 1, M<N и каждый миксер 11 приводится в действие на основе обнаружений нескольких детекторов 19 вибраций.

[16] Регулирование каждого миксера 11 или инжектора 12 может включать ВКЛ/ВЫКЛ, т.е. просто состоять из активирования или дезактивирования миксера или миксеров 11, или непрерывного изменения - или, во всяком случае, с несколькими уровнями - общего расхода потока смеси топлива и разбавителя, подаваемого каждым миксером 11. Соотношение между расходом потока топлива и разбавителя, подаваемого каждым миксером 11, может быть постоянным или переменным во времени, даже, если управление с постоянным соотношением между расходами потоков топлива и разбавителя способно обеспечивать очень удовлетворительную работу.

Система управления может быть с упреждающей связью (feed-forward) или с обратной связью (feed-back). В случае упреждающей связи логический блок 21 может приводить в действие один или более инжекторов 12 или миксеров 11, так чтобы просто уменьшить и, возможно, устранить разницы между частотными спектрами печи, обнаруженными одним или более детекторами 19 вибрации, и спектром печи, работающей при идеальных условиях беспламенного горения. В случае управления с упреждающей связью, другими словами, система управления определяет расхождение между текущим состоянием системы и опорным состоянием, имеющим оптимальные уровни выбросов, причем опорное состояние получают, например, путем экспериментального снятия характеристик горелок, выполняемых в лаборатории при условиях, в которых процесс может полностью контролироваться. В результате оценивается степень расхождения с опорным уровнем и активируется, дезактивируется или изменяется величина расхода потока и осуществляется локализация инжекции, действующей на соответствующее управляющее устройство инжекционной системы. При регулировке с обратной связью, с другой стороны, можно, например, непрерывно проверять через ранее упомянутую систему мониторинга изменение сигнала вследствие изменения количества вводимой текучей среды, и изменять его, как функцию уменьшения выбросов, оцениваемую на основе указанного сигнала.

[17] Ниже описан один пример работы печи 1, используемой, например, для нагревания полуобработанных металлургических изделий, таких как, например, блюмы, бруски или стальные тонкие прутки.

В следующем примере работы печь 3 снабжена одним миксером 11 или инжектором 12 и одним оптическим детектором 19 вибраций.

Полуобработанные изделия Р входят в печь 1, перемещаясь на непрерывном конвейере 7. Когда нужное количество изделий Р вошло в горячую камеру 3 печи, подвижные разделяющие стенки 5 закрываются. В соответствии с температурой в горячей камере и оптическими сигналами, обнаруженными детектором 19, система управления, в определенные временные интервалы - например, с постоянной длительностью - изменяет расход потока топлива Qc и разбавителя Qd, которые инжектор 12 или миксер 11 должен постепенно инжектировать, так чтобы привести частотный спектр сигнала, подаваемого детектором 19, как можно ближе к частотному спектру печи 3 при условиях идеального беспламенного горения, или сгорания с пламенем, если желательно, например, при некоторых переходных режимах. Если в некоторый момент детектор 19 обнаруживает спектр, указывающий на нежелательное горение с пламенем, система управления может блокировать введение топлива, а также разбавителя в горячую камеру, или замедлить только введение топлива и продолжить, возможно, в большем количестве, вводить разбавитель, пока условия беспламенного горения не будут снова восстановлены.

[18] Экспериментально было установлено, что предыдущие идеи дают возможность радикально уменьшить подачу разбавителя, в частности, водяного пара, который необходим для уменьшения выбросов оксидов азота (NOx) в процессе беспламенного горения. Первый фактор, который способствует такому значительному уменьшению, это смешивание топлива и разбавителя перед их введением в горячую камеру и, в частности, внутри инжекционной трубки 12: действительно, в таких условиях смешивание происходит более тесно и эффективно, защищенное от турбулентной окружающей среды горячей камеры, которая является гораздо более возмущенной и изменчивой. Так как это происходит уже в смешанном состоянии, разбавитель вводится прямо в область горячей камеры, в которой происходит горение, или, во всяком случае, очень близко к ней, таким образом, являясь гораздо более эффективным также во много меньших количествах. Другой фактор, который способствует такому значительному уменьшению, это управляемое распределение, основанное на условиях горения, обнаруженных в камере: разбавитель распределяется только, где и когда это необходимо, в количестве, которое строго необходимо. Кроме того, предыдущие положения позволили привести реальные условия горения к идеальным условиям беспламенного горения, до точки снижения выбросов оксидов азота до 1 промилле, с 3% O2 в сухих парах; с другой стороны, выбросы оксидов азота (NOx) в процессах без пламени, согласно состоянию техники, никогда не были ниже 50-70 промилле, всегда с 3% O2 в сухих парах. Система управления горением, описанная выше, делает возможным оптимизировать условия беспламенного горения очень хорошо, также во время возмущающих и переходных явлений, таких как, например, проход в печи 3 обрабатываемых предметов, размеры и форма которых сильно отличаются - достаточно учитывать большое разнообразие полуобработанных изделий, которые должна нагревать единственная печь - или повторное открытие и закрытие разделительных стенок 3.

[19] Варианты выполнения, описанные выше, могут подвергаться некоторым модификациям и изменениям, не выходя за рамки защиты настоящего изобретения. Кроме того, все детали могут быть заменены технически эквивалентными элементами. Например, использованные материалы, а также размеры, могут быть любыми, согласно техническим требованиям. Следует понимать, что выражение типа "А содержит В, С, D" или "А образовано В, С, D" содержит и описывает также частный случай, в котором "А состоит из В, С, D". Примеры и перечни возможных вариантов настоящей заявки следует рассматривать как не исчерпывающие перечни.

1. Промышленная нагревательная печь (1), содержащая:

- горячую камеру (3), в которой происходит горение, и горячие газы, возникшие при горении, входят в прямой контакт с обрабатываемыми материалами (р) в самой печи,

- систему стабилизации горения, содержащую:

- систему инжекции, содержащую по меньшей мере инжектор (12) и/или миксер (11), выполненный с возможностью смешивания топлива и разбавителя перед их введением в горячую камеру (3), причем разбавитель обладает эффектом уменьшения количества оксидов азота в продуктах сгорания,

- систему управления, выполненную с возможностью воздействия на систему инжекции с обеспечением исключения или уменьшения образования пламени или других горячих точек во время горения в горячей камере, причем горячие точки указывают на то, что горение происходит в присутствии пламени,

в которой система управления содержит по меньшей мере детектор (19) колебаний, выполненный с возможностью обнаружения оптических, электромагнитных, акустических или механических колебаний в горячей камере, и выполнена с возможностью управления системой инжекции согласно колебаниям, обнаруженным детектором (19), с обеспечением исключения или уменьшения образования пламени во время горения в горячей камере, так чтобы поддерживать горение без пламени в камере (3),

- при этом система управления выполнена с возможностью выполнения следующих операций:

- осуществление связи целевого частотного спектра с условиями горения в печи, которые необходимо достигнуть, причем условия горения, которые необходимо достигнуть, являются условиями горения без пламени,

- сравнение целевого частотного спектра сигнала с частотным спектром сигнала или сигналов, подаваемых упомянутым по меньшей мере одним детектором (19) колебаний,

- воздействие на упомянутый по меньшей мере один миксер (11) и/или на упомянутый по меньшей мере один инжектор (12) системы инжекции с обеспечением изменения расхода топлива и/или разбавителя, подаваемого в горячую камеру, так чтобы сделать частотный спектр сигнала или сигналов, вырабатываемых упомянутым по меньшей мере одним детектором (19) колебаний, более похожим на целевой частотный спектр.

2. Промышленная печь по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый по меньшей мере один детектор (19) колебаний выполнен с возможностью обнаружения колебаний по меньшей мере в частотном диапазоне, находящемся между 10 Гц и 30 кГц.

3. Промышленная печь по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый по меньшей мере один детектор (19) колебаний содержит датчик, выбранный из следующей группы, включающей фотодетектор, фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, фотоэлемент, фотогальванический элемент, детектор электромагнитного излучения, содержащегося в частотном диапазоне, выбранном по меньшей мере из одного из частоты видимого спектра, инфракрасной частоты и ультрафиолетовой частоты.

4. Промышленная печь по п. 1, отличающаяся тем, что инжектор (12) системы инжекции содержит внешний канал (13), проходящий в горячую камеру (3), внутренний канал (15), содержащийся во внешнем канале и ведущий в него, причем один из каналов, внутренний (15) или внешний (13), присоединен к источнику топлива, а другой из каналов, соответственно, внутренний (15) или внешний (13), присоединен к источнику разбавителя, причем система инжекции выполнена с возможностью смешивания топлива и разбавителя внутри внешнего канала (13) перед эжекцией их обоих из внешнего канала (13).

5. Промышленная печь по п. 4, отличающаяся тем, что внутренний канал (15) проходит внутри внешнего канала вдоль него и оканчивается внутри внешнего канала.

6. Промышленная печь по п. 1, отличающаяся тем, что система управления выполнена с возможностью сравнения целевого частотного спектра с частотным спектром сигнала или сигналов, вырабатываемых упомянутым по меньшей мере одним детектором (19) колебаний по меньшей мере в частотном диапазоне, находящемся между 10 Гц и 30 кГц.

7. Промышленная печь по п. 1, отличающаяся тем, что она используется для обработки полуобработанных металлургических изделий, металлических и неорганических материалов.

8. Способ управления горением в промышленной нагревательной печи (1) по п. 1, включающий следующие этапы:

- обнаружение возможных оптических, электромагнитных, акустических или механических колебаний в горячей камере (3) с помощью упомянутого по меньшей мере одного детектора (19) колебаний,

- смешивание топлива и разбавителя в миксере (11), причем разбавителем является водяной пар,

- введение топлива, смешанного с разбавителем, в горячую камеру (3) печи (1) с обеспечением уменьшения количества оксидов азота, присутствующих в продуктах сгорания, и управление указанным смешиванием в миксере (11) и/или упомянутым введением топлива, смешанного с разбавителем в горячей камере (3), в соответствии с показаниями детектора (19) колебаний с обеспечением исключения или уменьшения образования пламени или других горячих точек во время горения в горячей камере (3), так чтобы поддерживать горение без пламени в камере (3),

- осуществление связи целевого частотного спектра с условиями горения в печи, которых необходимо достигнуть, причем указанные условия горения, которых необходимо достигнуть, являются условиями горения без пламени,

- сравнение целевого частотного спектра сигнала с частотным спектром сигнала или сигналов, вырабатываемых упомянутым по меньшей мере одним детектором (19) колебаний,

- воздействие на упомянутый по меньшей мере один миксер (11) и/или на упомянутый по меньшей мере один инжектор (12) для изменения расхода топлива и/или разбавителя, подаваемого в горячую камеру, так чтобы сделать частотный спектр сигнала или сигналов, вырабатываемый упомянутым по меньшей мере одним детектором (19) колебаний, более похожим на целевой частотный спектр.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в управлении процессом кислородной продувки при производстве стали в конвертере. В способе используют информацию о расходе кислорода, температуре дымовых газов, содержания СО2 в дымовых газах и дополнительно контролируют температуру дымовых газов на выходе котла утилизатора, температуру охлаждающей воды на входе и выходе кислородной фурмы, содержание углерода и кремния в чугуне и температуру чугуна, время продувки металла в конвертере с момента подачи кислорода, рассчитывают интегральное значение приращения температуры дымовых газов и дымовых газов на выходе котла утилизатора, интегральное значение приращения температуры охлаждающей воды кислородной фурмы, а расчет температуры металла конвертера выполняют регрессионным методом по формуле с использованием упомянутых параметров, при этом окончание кислородной продувки производят при отклонении заданного значения температуры металла от расчетного значения не более ±14°С.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при металлургической обработке металла в ковше вакуумного плавильного агрегата. С помощью по меньшей мере одного датчика корпусного шума, опосредствованно или непосредственно акустически связанного с ковшом, в котором помещается стальной расплав, принимают создаваемые в ковше акустические сигналы и используют в устройстве управления и аналитической обработки, имеющем реализованный в нем алгоритм для определения высоты или толщины и/или дифференциального отношения к времени высоты или, соответственно, толщины вспененного шлака, находящегося в ковше над ванной стального расплава.

Изобретение относится к установке для распределения зернистого или порошкообразного материала посредством пневматической транспортировки. Установка содержит по меньшей мере один раздаточный бункер для промежуточного хранения зернистого или порошкообразного материала и устройство для сброса давления в раздаточном бункере.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для регулирования длины электрической дуги в электродуговой печи. В способе измеряют колебания в стенке металлоприемника печи, посредством которых определяют высоту (Hrel) шлака расплава, причем при отклонениях определенного фактического значения высоты (Hrel) шлака от заданного значения (S) выдают сигналы управления и/или регулирования, посредством которых настраивают длину электрической дуги по меньшей мере одного электрода посредством регулирования импеданса по меньшей мере одного электрода.

Изобретение относится к снабжению металлургической установки (1) электрической энергией. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к области подачи шихты к металлургическим печам. Технический результат - повышение точности отслеживания порций шихты.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано в конструкциях устройств для контроля параметров процесса литья. С целью гарантии безаварийного функционирования входящей в устройство электронной системы (4) она размещена в модуле (3), который может быть прикреплен к металлургическому сосуду, задвижке его замка, его запорному устройству или механизму замены литниковой трубки.

Изобретение относится к электрометаллургии стали с подачей металлизованных окатышей через полые электроды в зону электрических дуг и на поверхность менисков при контакте электрических дуг с жидким металлом под шлаком.

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к способам получения многослойных стальных слитков импульсно-электрошлаковым переплавом. Осуществляют импульсно-электрошлаковый переплав с изменением частоты импульсов комбинированного расходуемого электрода, выполненного с участками, имеющими различный химический состав в зависимости от требуемого химического состава стали на заданном участке слитка, при этом импульсно-электрошлаковую выплавку нижнего и верхнего слоев слитка осуществляют с модуляцией теплового потока шлаковой и металлической ванн, направленного из шлаковой ванны через фронт кристаллизации в тело слитка, с периодом времени, равным постоянной времени теплового процесса шлаковой ванны, и скважностью, равной двум, при этом осуществляют выплавку среднего слоя слитка на частоте резонансных колебаний поверхности жидкой металлической ванны.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для пирометаллургических установок. Загрузочная область установки закрыта сверху и с боковых сторон колпаком с верхними вытяжными отверстиями, через которые скапливающиеся в колпаке отходящие газы и пыль вытягиваются, шахта для помещения и предварительного нагрева металлического лома имеет в направлении загрузочной области верхний затворный элемент, который выполнен с возможностью открываться для подачи металлического лома в шахту и после закрываться, причем к верхним вытяжным отверстиям колпака подсоединена вытяжная система, выполненная с возможностью управления ее активированием, которое координируют с открытием и закрытием верхнего затворного элемента и/или состоянием загрузки шахты.
Изобретение относится к нагревательному устройству, работающему на жидком топливе, с топливным насосом (1), который включает вытеснитель (2) и служит для всасывания жидкого топлива из бака (6) и подачи его на участок нагнетательного трубопровода (7, 9), в котором имеется повышенное давление, определенное регулятором давления (14), и который передает топливо в форсунку (10), из которой оно выходит в камеру сгорания для образования пламени горелки (11).

Изобретение относится к измерению потоков текучей среды в установке для сжигания. В частности, данное изобретение касается измерения потоков текучих сред, таких как воздух, при наличии турбулентности.

Изобретение относится к сжигающему устройству газотурбинной установки. В сжигающем устройстве 3 газотурбинной установки пластина 20 с воздушными отверстиями включает в себя центральную группу 51 воздушных отверстий, выполненную из множества воздушных отверстий 51А и 51В, и множество внешних круговых групп 52 воздушных отверстий, выполненных из множества воздушных отверстий 52А, 52В и 52С и образованных так, чтобы окружать центральную группу 51 воздушных отверстий.

Группа изобретений относится к предохранительным устройствам. Защитное устройство отказобезопасных систем управления содержит блок контроля, блок тестирования и выходной каскад, имеющий по меньшей мере один контактный элемент.

Изобретение относится к соединителю термопары для электрического соединения термопары с газовым предохранительным клапаном. Технический результат – компактность, эргономичность и возможность применения минимальных усилий пользователя для соединения с газовым предохранителем.

Термостат // 2641177
Изобретение относится к области газовых бытовых кухонных плит и, в частности, к термостату для бытовых кухонных плит. Термостат для бытовых кухонных плит, работающих от газа, содержит корпус, в котором образованы впускной канал и выпускной канал, выполненные с возможностью получения газового потока от подающего источника и для подачи такого газового потока в газовую горелку.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Способ работы парового котла, по которому в топку котла подают воздух и используемый в качестве топлива природный газ, теплоту продуктов сгорания топлива отводят котловой воде и пару, после чего уходящие газы удаляют из котла в атмосферу, из барабана котла отводят продувочную воду.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Способ работы парового котла, по которому в топку котла подают воздух и используемый в качестве топлива природный газ, теплоту продуктов сгорания топлива отводят котловой воде и пару, после чего уходящие газы удаляют из котла в атмосферу, из барабана котла отводят продувочную воду.

Изобретение относится к энергетике. Работа печи контролируется посредством контроля за статистической переменной, вычисляемой из измерения тяги, и контроля за переменной процесса, связанной с работой печи.

Изобретение относится к энергетике. Способ регулировки мобильного топливного отопителя содержит следующие этапы: включение отопителя в работу; соединение диагностического прибора с отопителем; измерение фактического содержания СО2 в отработавших газах отопителя и/или фактического коэффициента λ избытка воздуха в камере сгорания отопителя; определение заданной величины содержания СО2 и/или λ в зависимости от по меньшей мере одного текущего рабочего параметра отопителя в устройстве управления отопителя или в диагностическом приборе и вывод заданной величины содержания СО2 и/или λ через интерфейс.

Изобретение относится к области энергетики. Способ выполнения сжигания в печи, оснащенной термохимическими регенераторами с отверстием для сжигания, через которое нагретый синтетический газ может поступать в печь, одним или более отверстиями для окислителя, через которые в печь может вводиться окислитель, и выпускным отверстием, которое соединено с печью и через которое газообразные продукты сжигания могут выходить из печи, включает: протекание нагретого синтетического газа через отверстие для сжигания в печь с импульсом F и со скоростью менее 15,24 метров в секунду (50 футов в секунду); введение по меньшей мере одного потока движущего газа с импульсом M, имеющего скорость по меньшей мере 30,48 метров в секунду (100 футов в секунду), внутрь отверстия для сжигания для подачи указанного синтетического газа в поток движущего газа и для выпуска получившегося комбинированного потока в печь; введение одного или более потоков окислителя с общим импульсом O через указанные одно или более отверстий для окислителя в печь, причем ось каждого потока окислителя расположена на расстоянии от 7,62 сантиметров до 76,2 сантиметров (от 3 дюймов до 30 дюймов) от внутреннего периметра отверстия для сжигания, и смешивание введенного окислителя с потоком топлива, который подается в поток движущего газа, для образования видимого пламени, проходящего в печь, не касаясь стенок и купола печи; выпуск газообразных продуктов сжигания из печи через выпускное отверстие с импульсом X, причем суммарный импульс F + M + O составляет более 150% от импульса X.

Изобретение относится к области нагрева полуобработанных металлургических изделий, металлов и неорганических материалов. Технический результат - уменьшение расхода оксидов азота в продуктах сгорания. Промышленная нагревательная печь содержит горячую камеру, в которой происходит горение, и горячие газы, возникающие при сгорании, вступают в прямой контакт с обрабатываемыми материалами в самой печи. Она также содержит систему стабилизации горения, содержащую систему инжекции, содержащую по меньшей мере миксер, выполненный с возможностью смешивания топлива и разбавителя перед их введением в горячую камеру. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх