Система регулирования состава атмосферы печи безокислительного нагрева

(5 АНИЕ Т Дъ М Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОРСНОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВ(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, о т л и ч а ю щ а я с я 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 электрохимиЯО 1180392 ческому датчику, причем последнии выполненв виде трубки, установленной в смесительнойкамере 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 сме.сительной камеры, при этом датчики расходатоплива и воздуха соединены с первым ивторым входами делителя, выход которогосоединен с входом блока сравнения, второйвход которого соединен с выходом счетнорешаюшего устройства расчета коэффициентарасхода воздуха, первый и второй входы которого соединены с выходами равновесныхи неравновесных электродов электрохимического датчика, третий вход соединен с датчиком температуры в печи, а четвертый входсоединен с датчиком концентрации азота впечи, кроме того, выход делителя подсоединен также с первым входом ключа, второйвход которого соединен с выходом блокасравнения, третий вход ключа соединен свторым выходом счетно-решающего устройства, расчета коэффициента расхода воздуха, авыход 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 электрохимичес.кому датчику.1180392 2хность трубки и удаляется через трубопровод17 в дымоотводящую систему. Электродныепокрытия вместе со смесью газов образуютизмерительные электроды 6 и 7.ЭДС, развиваемые ЭХД, согласно уравнениюНернета равны:6йН(р - з"1 -4 Р А Рт 9ФР АаБ Изобретение относится к устройствам контроля состава печных атмосфер и может найтиприменение при малоокислительном и безокилительном нагреве металла.Целью изобретения является повышениеточности и надежности регулирования составаатмосферы,На чертеже представлена схема предлагаемосистемы.Система состоит из смесительной камеры 1с каналами 2, устанавливаемой в печи 3безокислительного нагрева, датчика 4 концентрапии азота в печи, электрохимическогодатчика с трубкой 5 из твердого электролитас измерительными равновесным электродом 6 15и 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 2016, трубопровода 17. отходящей смеси газов,датчика 18 температуры в печи, датчика 19расхода топлива, датчика 20 расхода воздуха,делителя 21, счетно-решающего устройства 22,блока 23 сравнения, ключа 24, регулятора 2525 коэффициента избытка воздуха, задатчика26, исполнительного механизма 27, заслонки28, регулятора 29 расхода воздуха к электро.химическому датчику ЭХД, задатчика 30, ис.полнительного механизма 31, крана 32.Электрохимический датчик представляетсобой трубку 5 из твердого электролита снанесенными на ней электродами, В качестверавновесного электрода 6 используется платиновое пористое покрытие с развитой поверхностью, Для увеличения каталитической35поверхности около равновесного электрода 6размещается катализатор 14 в гранулах, огражденный металлической сеткой 15,Неравновесные электроды 7 и 9 имеют40малоразвитую поверхность и изготавливаютсяиз палладиевой или золотой проволоки илиих сплавов. При установке датчика в зоненизких температур в качестве материала неравновесного электрода может служить медь,45серебро.Токоотводы 10-13 всех электродов выполняются из одного материала, например плати-ны или ее сплавов, чтобы избежать погрешзности измерения из-за термо-ЭДС.50Система работает следующим образом,В смесительную камеру 1 поступает воздухло электролитной трубке 5 и образует вмест. с покрытиями 8 и 9 сравнительные воздуш.ные электроды ЭХД, Воздух поступает в ниж-нюю часть камеры, где смешивается с поступа.ющей через каналы 2 печной атмосферой. Полученная смссь газов обтекает наружную повергде Ен, Е - ЭДС, снимаемая с неравновес.ных и равновесных электро.дов соответственно.Р - универсальная газовая посто.янная;Т - температура, К;Р - число Фарадея;6 Я - объемная концентрация кислорода в воздухе и в смесигазов. соответственно;Б - объемная концентрация кислорода, израсходованная на реакцию окисления горючих компонентов около равновесныхэлектродов.Сигналы расходов топлива и воздуха, снимаемые с датчиков 19 и 20, поступаютна вход делителя 21, в котором осуществляется операция определения коэффициента .лзбыгла воздуха. Соглаоло Формуле( Х )з,Отхгде К - коэффициент, зависящий от видатоплива (для природного газа К " 10). Таким образом, делитель 21 определяет приб.лиженный коэффициент избытка воздуха порасходам топлива и воздуха, поступающим кгорелкам,Сигналы с датчика 4 концентрации азотав печи, с датчика 18 температуры, ЭХД иделителя 21 поступают на вход счетно. решающего устройства 22, которое осуществляетрасчет уточненного коэффициента расхода топ.лива по следующему алгоритму где ЬЕ Е ЕпрЧ 2- объемная концентрация азота впродуктах горения, определяемаядатчиком 4. Таким образом, система рассчитываетприближенный и уточненный коэффициентыизбытка воздуха.3 1180392 4С первого выхода счетно. решающего устрой- При выходе из строя датчиков и элементовства 22 поступает сигнал на вход блока 23 счетно-решающего устройства отклонение насравнения, на который поступает также сигнал блоке 23 сравнения превышает заданную вели.с делителя 21. Разность сигналов поступает на чину,и регулятор 25 подключается к делителювход ключа 24, Если эта разность не превыша 21 через ключ 24.ет определенную заданную величину, то ключ Сигнал с равновесных электродов 6 и 824 по дключает второй выход счетно-решающего ЭХД подается на регулятор 29, где сравнивает.устройства 22 на вход регулятора 25, который ся с заданным значением, поступающим с задатсравнизает расчетное значение коэффициента чика 30, и при наличии рассогласованияизбытка воздуха с заданным на задатчике 26 10 регулятор изменяет расход воздуха, поступаю.и ликвидирует возникшее отклонение щнй к ЭХД, обеспечивая таким образом полноеизменением асхо ар хода воздуха к горел- сжигание горючих газов в продуктах го ениякам.хо а - Роколо равновесного электрода ЭХД Составитель А. АшихинТехред М,Кузьма Корректор И. Му актор Н. Егоров 52 Подписноеенного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5 Заказ 5853/22 ТиражГосударствелам изобретсква, ЖВНИИП по 13035, иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проек