Способ управления сжиганием топлива в многозонной методической печи

СОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИ СПУБЛИН 133938 9) 50 4 Г 27 0 19/00 ИЙТЕНИЯ ПИСАНИ 1) 3 одственное объе втом тика" Д. КлимовицА. Д, Белян- кий к,кинтше,8) А, Автоматизация М., Металлурги а др втоматизация М.: Металлур еи.3,ры, 1 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СЖИГАНИЕМТОПИВА В МНОГОЗОННОЙ МЕТОДИЧЕСКОЙПЕЧИ(57) Изобретение относится к металлургии и предназначено для управления сжиганием топлива в многозонныхметодических печах, Цель изобретения - повышение эффективности сжигания топлива, Существо изобретениязаключается в том, что повышаетсядавление в печи при снижении ее тепловой нагрузки, В результате обеспечивается оптимальные форма и температура факела, а также постоянныйкислородный потенциал печной атмос1 133938Изобретеие отосится к системам отопления нагревательных печей прокатого производства и может быть использовано в металлургической и дру гих отраслях промышленностиЦель изобретения - повышение эффективности испочьэования топлива.На чертеже приведена схема системы автоматического регулирования, с помощью которой реализуется предлагаемый способ,Система, реализующая способ управления сжиганием топлива, содержит для каждой из зон печи вычислитель 1, 15 осущестнляющий расчет количества воздуха, неооходимого для обеспечения заданного в даной зоне значения содух в сторону уменьшения отклонениясодержания кислорода в продуктах горения в данной зоне от заданного длянее значения,При отклонении давления в печи,которое измеряют с помощью измерителя 17, от заданного значения, поступающего от задатчика 22, с помощьюрегулятора 2, управляющего через отношения топливо - воздух, а также коррекцию этого значения нычиечитель. Входы нычислителя 1 соединены с выходами измерителей температуры ноэдуха горения 2, теплоты сгорания топлива 3 расход топлива в зону 4 и корректора 5 соотношения топливо воздух по содержанию кислорода в продуктах горения н данной зоне, вход которго соединен с выходом управляемого задатчика 6, соединенного входом с выходом измерителя 4. Система также содержит регулятор 7 расхода воздуха в зону, входы которого соединены с выходом вычислителя 1 и измерителя 8 расхода воздуха в зону, а выход - с входом исполнительного механизма 9, воздействующего на регулирующий орган О, изменяющий расход воздуха горения в данную зону, регулятор 11 температуры в зоне, входы которого соединены с выходом задат 40 чика 12 и измерителя 13 температуры в зоне, а выход - с исполнительным механизмом 14, воздействуюшим на регулирующий орган 15, изменяющий расход топлива в данную зону, измеритель 16 содержания кислорода н продуктах45 горения в зоне соединенный своим выходом с входом корректора 5, а также общие для всей печи измеритель 17 давления в печи, измеритель 18 содержания кислорода н продуктах горения в конце печи подключенный к первому входу корректирующего регулятора 19 содержания кислорода в продуктах горения н конце печи, к второму входу которого подключен задатчик 20, а к 55 выходу - вход регулятора 2 давления в печи, к другим входам которого подключены выходы измерителя 17, эадат 3 2чика 22 давления в печи и сигнализатора 23 открытия заслонок окна выдачи металча из печи, При этом выходрегулятора 21 данления н печи соединен с входом исполнительного механизма 24, ноздействующего на регулирующий орган 25, изменяющий сопротинление дымового тракта печи.Способ управления сжиганием топлива в многозонной методической печиосуществляется следующим образом.При отклонении температуры в какой-либо зоне, измеренной измерителем 13, от заданного значения, установленного на задатчике 12, регулятор 11 с помощью исполнительного механизма 14 перемещает регулирующийорган 15, изменяя расход топлина всторону уменьшения отклонения температуры в зоне от заданного значения,Текущее значение расхода топлива определяется измерителем 4, теплотасгорания - измерителем 3,В вычислителе 1 рассчитываетсяколичество воздуха, необходимое длясжигания с заданным соотношениемтопливо - воздух измеренного количества топлива с учетом его теплотысгорания. Результат пересчитынаетсяс учетом температуры воздуха, измеренной измерителем 2,Полученное значение поступает навход регулятора 7, на другой входкоторого поступает измеренное значение расхода воздуха от измерителя 8,Регулятор с помощью исполнительногомеханизма 9 перемещает регулирующийорган 10, изменяя расход воздуха нсторону уменьшения отклонения измеренного значения от расчетного,Одновременно определяют содержание кислорода в продуктах горения взоне с помощью измерителя 16 и в корректоре 5 сравнивают с заданным значением, поступающим от задатчика 6.При наличии отклонения на основаниивыходного сигнала корректора 5 в вычислителе 1 корректируют заданноезначение соотношения топливо - воэвоздуха горения и воздуха, поступающего в печь извне, Содержание кислорода в продуктах горения в зонахи в конце печи восстанавливается дозаданного, в результате чего обеспечивается полное сгорание топлива вактивной области и при заданном соотношении топливо - воздух сохраняется прежняя высокая температурафакела и его расположение по отношению к металлу, исключается неорганизованное догорание топлива в конце 45 50 эон и печи. При дальнейшем снижении тепловой55 нагрузки, начиная с некоторого ее значения (15-207), скорости истечения из горелок становятся недостаточными для качественного перемешивания 3 1339исполнительный механизм 24 регулирующим органом 25, изменяют сопротивление дымового тракта печи в сторонууменьшения отклонения давления в ней5от заданного значения, фиксируют сопротивление на время открытия заслонок окна выдачи металла иэ печи.Выполнение перечисленных операций,являющихся общими с выбранным прототипом, обеспечивает достаточно эффективное сжигание топлива, пока все зоны методической печи работают при нагрузках, близких к номинальным, Помере уменьшения тепловой нагрузки печи, например при снижении производительности стана, соотношение междуколичеством воздуха горения и воздуха, поступающего в печь извне, изменяется в пользу последнего, Содержание кислорода в продуктах горениянижних зон и в конце печи начинаетвозрастать, При дальнейшем снижениинагрузки этот процесс захватываети верхние зоны, При этом начинается 25уменьшение количества воздуха, поступающего извне, достигаемое эа счетувеличения давления в печи,Происходит это следующим образом,При увеличении содержания кислородав конце печи, измеренного измерителем 18, выше значения, установленного на задатчике 20, с помощью корректирующего регулятора 19 увеличивают задание регулятору 21 давления35в печи. За счет роста давления уменьшается количество воздуха, поступающего в печь извне, При этом происходит восстановление до прежнего значения соотношения между количеством40 383воздуха и топлива и эффективность сжигания последнего начинает падать,Согласно предлагаемому способу, начиная с некоторого расхода топлива (порядка 15-207), определяемого измерителем 4, с помощью управляемого эадатчика 6 изменяют выходной сигнал корректора 5, в результате чего заданное значение соотношения топливо - воздух для данной зоны уменьшается, Начинается сжигание топлива с избытком воздуха, что приводит к увеличению содержания кислорода в продуктах горения, По сигналу измерителя 16 выходной сигнал корректора 5 стабилизируется на новом значении, зависящем от расхода топлива,Сжигание топлива с избытком воздуха ведет к снижению температуры факела т,е, к снижению эффективности использования топлива, Однако за счет восстановления формы факела и улучшения перемешивания топлива и воздуха это снижение меньше, чем возникающее при плохом перемешивании и нарушении формы факела, Кроме того, так как при снижении тепловой нагрузки печи возрастает температура воздуха горения, использование его в большем количестве повышаетстепень рекуперации химического тепла топлива, т,е, эффективность его использования.Увеличение содержания кислорода в продуктах горения по зонам вызывает увеличение его и в конце печи, в результате чего увеличивается заданное значение давления в ней и уменьшается количество воздуха, поступающего извне, Этот процесс может быть продолжен вплоть до появле ния выбивания продуктов горения из неплотностей печи, т,е. полного исключения поступления в печь воздуха извне,Поскольку описанная ситуация возникает при малых расходах, а следовательно, и малых объемах и скоростях продуктов горения, которые, кроме того, не содержат вредных и опасных для здоровья окислов (за счет сжигания топлива с избытком воздуха и хорошего перемешивания), предельное допустимое верхнее значение давления в печи может быть установлено достаточно высоким, Это в свою очередь приведет к повышению эффектив 1339383ности использования топлива, котораярастет с ростом давления,11 ри открытии заслонок окна выдачи металла иэ печи содержание кислорода в продуктах горения увеличивается, а давление падает. Инерционность измерителей 16 и 18 позволяет избежать срабатывания корректора 5 и регулятора 19, Для исключения срабатывания регулятора 21, которое в данной ситуации не имеет смысла, а только приводит к выходу из строя регулирующего органа 25, по сигналу сигнализатора 23 прекращают регулирование давления в печи на время открытия заслонок окна выдачи металла.Таким образом, применение изобретения позволяет в широком диапазоне изменения тепловой нагрузки печи сжигать топливо с оптимальным соотношением топливо - воздух, обеспечить температуру факела, близкую к максимальной, при устойчивом его положении и форме, избежать попадания извне в печь излишнего холодного воздуха и повысить коэффициент рекуперации химического тепла топлива, Все это обеспечивает повышение эффективности использования топлива при одновременном ограничении концентрации окислов азота и продуктов неполного сгорания топлива в отходящих газах,Формула изобретенияСпособ управления сжиганием топлива в многозонной методической печи, включающий измерение температурыв зонах, теплоты сгорания топлива иего расхода в каждую зону, температуры воздуха и его расхода в каждуюзону, содержание кислорода в продуктах горения по зонам и в конце печи,давление в печи, изменение расходавоздуха в сторону уменьшения отклонения содержания кислорода в продуктах горения в данной зоне от заданного для нее значения, изменение расхода топлива в каждую зону в сторонууменьшения отклонения температурыв ней от заданного значения, изменение сопротивления дымового тракта печи в сторону уменьшения отклонениядавления в ней от задаваемого значения, стабилизацию этого сопротивленияна время открытия заслонок окна выдачи металла из печи, о т л и ч а -2 б ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности использованиятоплива, дополнительно изменяют зна 1чение давления в печи в сторонууменьшения отклонения содержаниякислорода в продуктах горенияв конце печи от заданного значения и при уменьшении расходатоплива в зоны менее 15-207. от максимальных значений снижают заданноезначение соотношення топливо - возВВ дух,1339383Составитель И, АбросимовРедактор А, Шишкина Техред Я,Дидьщ Корректор И, ЭрдейиЗаказ 4184/17 Тираж 542 Подписное ВБЯПЕ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 45 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная,