Система регулирования состава атмосферы печи безокислительного нагрева

 

СИСТЕМА РЕГУЛИЮВАНИЯ СОСТАВА АТМОСФЕРЫ ПЕЧИ БЕЗОКИСЛИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА, содержащая датчик температуры , датчики расхода топлива и воздуха, регулятор коэффициента расхода воздуха, к первому входу которого подсоединен задатчик, а выход указанного регулятора подсоединен к исполнительному механизму с регулирующим органом на линии подачи воздуха к горелкам, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и надежности регулирования состава атмосферы, система содержит смесительную камеру, датчик концентрации азота, делитель, счетно-решающее устройство расчета коэффициента расхода воздуха, блок сравнения, ключ и электрохимический датчик, который содержит равновесные сравнительные и измерительные электроды, неравновесные сравнительные и измерительные электроды и регулятор расхода воздуха с задатчиком и исполнительным механизмом с регулирующим органом на воздухоподводе к электрохимическому датчику, причем последний выполнен в виде трубки, установленной в смесительной камере с зазором для выхода воздуха в нижнюю часть камеры, выполненную с каналами, соединенными с рабочим пространством печи, и с отводящей трубкой в верхней части смесительной камеры, при этом датчики расхода топлива и воздуха соединены с первым и вторым входами делителя, выход которого соединён с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом счетнорешающего устройства расчета коэффициента расхода воздуха, первый и второй входы которого соединены с выходами равновесных и неравновесных электродов электрохимичес (О кого датчика, третий вход соединен с датчи (Л ком температуры в печи, а четвертый вход соединен с датчиком концентрации азота в печи, кроме того, выход делителя подсоединен также с первым входом ключа, второй вход которого соединен с вь1ходом блока сравнения, третий вход ключа соединен с вторым выходом счетно-решающего устройства , расчета коэффициента расхода воздуха, а 00 выход ключа подсоединен к второму входу о со со регулятора коэффициента расхода воздуха, кроме того, выход равновесных электродов электрохимического датчика соединен с пер1C вым входом регулятора расхода воздуха, второй вход указанного регулятора соединен с задатчиком, а выход регулятора подсоединен к исполнительному механизму с регулирующим органом на. воздухоподводе к электрохимическому датчику.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5)) 4 С 21 D 1/76

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 1""-К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ФФЕЩЮФкъ ° а ю%ч. (21) 37) 7100/22-02 (22) 29.03.84 (46) 23.09.85. Бюл. Р 35 (72) Т. А. Наумова и С. А. Газдиева (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт "Теплопроект" (53) 62).783.223 (088.8) (56) Васильев А. В. и др. Автаматизаш я пламенных пеней в машиностроении.-М.: Металлургия, 1.970, с. 99 — 100.

Chernica1 Engineering PROGRESS, 1975, но). 71, Р 10, р. 39 — 43. (54)(57) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СОСТАВА АТМОСФЕРЫ ПЕЧИ БЕЗОКИСЛИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА, содержащая датчик температуры, датчики расхода топлива и воздуха, регулятор коэффициента расхода воздуха, к первому входу которого подсоединен задатчик, а выход указанного регулятора подсоединен к исполнительному механизму с регулирующим органом на линии подачи воздуха к горелкам, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и надежности регулирования состава атмосферы, система содержит смесительную камеру, датчик концентрации азота, делитель, счетно-решающее устройство расчета коэффициента расхода воздуха, блок сравнения, ключ и электрохимический датчик, который содержит равновесные сравнительные и измерительные электроды, неравновесные сравнительные и измерительные электроды и регулятор расхода воздуха с задатчиком и исполнительным механизмом с регулирующим органом на воздухоподводе к электрохими„„Я0„„1180392 A ческому датчику, причем последний выполнен в виде трубки, установленной в смесительной камере с зазором для выхода воздуха в ниж- .нюю часть камеры, выполненную с каналами, соединенными с рабочим пространством печи, и с отводящей трубкой в верхней части смесительной камеры, при этом. датчики расхода топлива и воздуха соединены с первым и вторым входами делителя, выход которого соединен с входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом счетнорешаюшего устройства расчета коэффициента расхода воздуха, первый и второй входы которого соединены с выходами равновесных и неравновесных электродов электрохимического датчика, третий вход соединен с датчиком температуры в печи, а четвертый вход соединен с датчиком концентрации азота в печи, кроме того, выход делителя подсоединен также с первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, третий вход ключа соединен с вторым выходом счетно-решающего устройства, расчета коэффициента расхода воздуха, а выход ключа подсоединен к второму входу регулятора коэффициента расхода воздуха, кроме того, выход равновесных электродов электрохимического датчика соединен с первым входом регулятора расхода воздуха, второй вход указанного регулятора соединен с задатчиком,.а выход регулятора подсоединен к исполнительному механизму с регулирующим органом на, воэдухоподводе к электрохимическому датчику.

1180392 2 хность трубки и удаляется через трубопровод

17 в дымоотводящую систему. Электродные покрытия вместе со смесью газов образуют измерительные электроды 6 и 7.

ЭДС, развиваемые ЭХД, согласно уравнению

Нернета равны:

6 и н(р

4F А

РТ в

4F А-Б

Изобретение относится к устройствам конт роля состава печных атмосфер и может найти применение при малоокислительном и безоки лительном нагреве металла.

Целью изобретения является повышение точности и надежности регулирования состава атмосферы, На чертеже представлена схема предлагаемо системы.

Система состоит из смесительной камеры 1 с каналами 2, устанавливаемой в печи 3 безокислительного нагрева, датчика 4 концентрации азота в печи, электрохимического датчика с трубкой 5 из твердого электролита с измерительными равновесным электродом 6 15 и неравновесным электродом 7, сравнительными равновесным электродом 8 и неравно; весным электродом 9, с токоотводами 10 — 13, катализатором 14, размещаемым в пространстве, ограниченном сеткой 15, воздухопровода 20

16, трубопровода 17- отходящей смеси газов, датчика 18 температуры в печи, датчика 19 расхода топлива, датчика 20 расхода воздуха, делителя 21, счетно-решающего устройства 22, блока 23 сравнения, ключа 24, регулятора 25

25 коэффициента избытка воздуха, задатчика

26, исполнительного механизма 27, заслонки

28, регулятора 29 расхода воздуха к электрохимическому датчику ЭХД, задатчика 30, исполнительного механизма 31, крана 32.

Электрохимический датчик представляет собой трубку 5 из твердого электролита с нанесенными на ней электродами. В качестве равновесного электрода 6 используется платиновое пористое покрытие с развитой поверхностью. Для увеличения каталитической

35 поверхности около равновесного электрода 6 размещается катализатор 14 в гранулах, огражденный металлической сеткой 15.

Неравновесные электроды 7 и 9 имеют

40 малоразвитую поверхность и изготавливаются из палладиевой или золотой проволоки или их сплавов. При установке датчика в зоне низких температур в качестве материала неравновесного электрода может служить медь, 45 серебро.

Токоотводы 10-13 всех электродов выпол. няются из одного материала, например плати- ны или ее сплавов, чтобы избежать погрешности измерения из-за термо-ЭДС.

Система работает следующим образом.

В смесительную камеру 1 поступает воздух ло электролитной трубке 5 и образует вмест с покрытиями 8 и 9 сравнительные воздушные электроды ЭХД, Воздух поступает в ииж-.. 15 нюю часть камеры, где смешивается с поступающей через каналы 2 печной атмосферой. Полученная смссь газов обтекает наружную повергде Енр, E — ЭДС, снимаемая с неравновесных и равновесных электродов соответственно.

P — универсальная газовая постоянная;

à — температура, К;

F — число Фарадея;

g p, — объемная концентрация кислорода в воздухе и в смеси газов. соответственно;

Б — объемная концентрация кислорода, израсходованная на реакцию окисления горючих компонентов около равновесных электродов.

Сигналы расходов топлива и воздуха, снимаемые с датчиков 19 и 20, поступают на вход делителя 21, в котором осуществляется операция определения коэффициента . лзбыгла воздуха. Соглаоло формула()>, Р т К где К вЂ” коэффициент, зависящий от вида топлива (для природного газа К 10). Таким образом, делитель 21 определяет приближенный коэффициент избытка воздуха по расходам топлива и воздуха, поступающим к горелкам.

Сигналы с датчика 4 концентрации азота в печи, с датчика 18 температуры, ЭХД и делителя 21 поступают на вход счетно-решающего устройства 22, которое осуществляет расчет уточненного коэффициента расхода топлива по следующему алгоритму

3 g В- — Е„р "-exP bE

4+

2 где ьŠŠ— Е+, М2 — объемная концентрация азота в продуктах горения, определяемая датчиком 4.

Таким образом, система рассчитывает приближенный и уточненный коэффициенты избытка воздуха.

Составитель А. Ашихин

Техред M.Kóçüìà Корректор И. Муска

Редактор Н. Егорова

Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5Заказ 5853/22

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1180392 4

С первого выхода счетно-решающего устрой- При выходе из строя датчиков и элементов ства 22 поступает сигнал на вход блока 23 счетно-решающего устройства отклонение на сравнения, на который поступает также сигнал блоке 23 сравнения превышает заданную велис делителя 21. Разность сигналов поступает на чину,и регулятор 25 подключается к делителю вход ключа 24, Если эта разность не превыша- 5 21 через ключ 24. ет определенную заданную величину, то ключ Сигнал с равновесных электродов 6 и 8

24 по дключает второй выход счетно-решающего ЭХД подается на регулятор 29, где сравниваетустройства 22 на вход регулятора 25, который ся с заданным значением, поступающим с задат сравнизает расчетное значение коэффициента чика 30, и при наличии рассогласования избытка воздуха с заданным на задатчике 26 10 регулятор изменяет расход воздуха, поступаюи ликвидирует возникшее отклонение щий к ЭХД, обеспечивая таким образом полное изменением асхо а р хода воздуха к горел- сжигание горючих газов в продуктах го ения кам. хо а - р около равновесного электрода ЭХД.