CH426075A - Method and device for the continuous measurement of the heat output of combustion chambers - Google Patents

Method and device for the continuous measurement of the heat output of combustion chambers

Info

Publication number
CH426075A
CH426075A CH1296963A CH1296963A CH426075A CH 426075 A CH426075 A CH 426075A CH 1296963 A CH1296963 A CH 1296963A CH 1296963 A CH1296963 A CH 1296963A CH 426075 A CH426075 A CH 426075A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
combustion
air
fuel
combustion chamber
combustion products
Prior art date
Application number
CH1296963A
Other languages
German (de)
Inventor
Held Pavel
Original Assignee
Vyzk Ustav Energeticky
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vyzk Ustav Energeticky filed Critical Vyzk Ustav Energeticky
Priority to CH1296963A priority Critical patent/CH426075A/en
Publication of CH426075A publication Critical patent/CH426075A/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/18Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
    • F23N5/187Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel using electrical or electromechanical means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F23N5/006Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Description

  

   <Desc/Clms Page number 1> 
    Verfahren   und    Vorrichtung      zur      kontinuierlichen   Messung der    zugeführten      Wärmeleistung   von Feuerräumen Die Erfindung    betrifft   ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der zugeführten Wärmeleistung von durch pulverigen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoff geheizten industriellen Feuerräumen, wodurch eine kontinuierliche Wärmebilanzierung und Kontrolle des Wirkungsgrades der Verbrennung des Brennstoffes in diesen Feuerräumen    ermöglicht   wird. 



  Entsprechend dem gegenwärtigen Stand der Wärmetechnik wird die Wärmebilanzierung in einer sehr unvollkommenen Weise durchgeführt, und zwar durch die    Gesamtermittelung   oder die kontinuierliche Messung des Brennstoffverbrauches und durch die periodische Bestimmung des    Heizvermögens   des Brennstoffes. Insbesondere bei Verwendung von    Kohlenstaubheizung   ist    Ermittelung   des Brennstoffverbrauches sehr umständlich und ungenau; da der    Messfehler      bis      7-10      %      beträgt,      und      mit      einer   wesentlich hohen und unberechenbaren Verzögerung in den    Mühlenkreisen   belastet ist.

   Die Kontrolle des    Heizvermögens   erfolgt meistens einmal per Schicht und kann deswegen die Schwankungen der Güte des Brennstoffes in der Zwischenzeit, die gewöhnlich bis    zu      20      %      betragen,      nicht      erfassen.      Da      in      grösseren   Feuerräumen einige Hundert Tonnen    Brennstoff   per Schicht verbrannt werden, ist es praktisch unmöglich,    zu   garantieren, dass die zur Bestimmung des    Heiz-      vermögens   abgenommene Brennstoffprobe, die ungefähr 1 g wiegt, der Durchschnittsgüte dieser riesigen Menge des verbrauchten Brennstoffes tatsächlich entspricht.

   Die Abnahme der Probe und die eigentliche    Heizwertbestimmung   erfordert eine sehr gewissenhafte und fachmässig geschulte Mannschaft und dauert einige Stunden. 



  Alle oben erwähnten Nachteile können durch die Erfindung beseitigt werden, welche eine neue Ver-    wendung   der bekannten Tatsache darstellt, dass die Menge der Wärme, die bei vollkommener Verbrennung eines beliebigen industriellen    Brennstoffes   freigegeben und auf Gewichtseinheit der dabei verbrauchten Luft reduziert wird, eine praktisch konstante Grösse ist, die im weiteren mit K bezeichnet werden soll. Bei allen industriellen Brennstoffen bewegt sich der Wert K in einem engen Bereich von 710 bis 770    kcal/kg,   so dass dieser Wert eine bloss    geringe      Schwankung      von          5    %      aufweist.      Werden   industrielle Brennstoffe in homogene Gruppen sortiert, z. B.

   Steinkohle, Braunkohle, Heizöl, Erdgase usw., stellt man fest, dass innerhalb dieser    einzelnen      Gruppen   die Schwankung des entsprechenden Wertes    K             1-2      %      nicht      überschreitet.   Aus dieser Erkenntnis folgt nun, dass als Mass des Wärmeinhaltes einer gegebenen Brennstoffmenge das Gewicht der zur vollkommenen Verbrennung dieses Brennstoffes notwendigen Luft angenommen werden    kann.   



  Dieser Begriff der Luftmenge ist allerdings rein fiktiv und darf nicht mit dem Begriff des tatsächlichen Luftverbrauches im Feuerraum verwechselt werden, da die Regelung des    Verhältnisses   Brennstoff-Luft bloss einen bestimmten Grad der Vollkommenheit erreicht und der Brennstoff im Feuerraum oft    nur   unvollkommen verbrannt wird. Es sei nun: V Angabe des    Luft-Durchflussmengemessers   in kg/sec u Faktor des Luftüberschusses gemäss seiner Definition K spezifische Luftwärme in    kcal/kg   für die gegebene Brennstoffgruppe. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 Es gilt nun die Beziehung: 
 EMI2.1 
 welche den    Wärmeinhalt   des per Zeiteinheit in den Feuerraum eintretenden Brennstoffes, oder die zugeführte    Wärmeleistung      angibt.   



  Das erfindungsgemässe Verfahren wird nun anhand des in der Zeichnung dargestellten    Ausfüh-      rungsbeispiels   der    erfindungsgemässen   Vorrichtung beispielsweise    näher   erklärt. 



     Fig.   1 zeigt die Gesamtanordnung    Fig.   2 stellt ein Ausführungsbeispiel des    Auswer-      tungsgliedes   dar. 



  In    Fig.   1 sei eine    Durchflussmengemesseranlage   1 angedeutet, die aus dem eigentlichen    Durchflussmen-      gemesser   3 und einem Wandler 4 bestehen soll, dessen    Signal   zur Gewichtsmenge der durchströmenden Luft    verhältnisgleich   ist. Falls als    Durchflussmesser   ein übliches Staugerät verwendet    würde,   dessen Angabe von der Temperatur und dem Druck der durchströmenden Luft abhängig sei, soll    zusätzlich   ein    Korrektionsglied   5 verwendet werden, welches das Signal des Wandlers 4 auf den normalen Zustand, z. B. auf 0  C und 760 mm    Q.S.   reduziert.

   Das Signal aus dem Wandler 4, bzw. das korrigierte    Signal   aus dem    Korrektionsglied   5, gelangt nun in das Speicherglied 22, dessen Bedeutung im weiteren näher erklärt werden soll. Im Raum der Feueranlage 7    befindet   sich weiter eine    Abgasprobeentnahmevorrichtung   9, welche durch eine die Verbrennungsprodukte führende Rohrleitung mit dem    Austauscher   12 verbunden ist, durch den ebenso die mit einem Hahn 11 versehene Rohrleitung der    zusätzlichen   Luft 10 hindurch geht.

   Die    Rohrleitungen   der Verbrennungsprodukte und der    zusätzlichen   Luft aus dem    Austauscher   12 werden gemeinsam in die Mischanlage 13    geführt,   aus der die Mischung der Verbrennungsprodukte mit der Luft durch eine gemeinsame Rohrleitung in einen Verbrennungsofen 14 geleitet    wird.   Die Abgase des Verbrennungsofens 14 werden weiter über den    Entaschungszyklon   15 und das Gebläse 1 in den Feuerraum 7    zurückgeführt.   Die Auspuffleitung des Gebläses 16 ist vor dem Eingang in den Feuerraum 7    mit   einer Abzweigung 17    ausgerüstet,

     wodurch ein    kleiner   Teil der    Verbrennungsstoffe   in den    Sauer-      stoffanalysator   18 geleitet wird, von wo dann ein    Sib      nal,   welches dem Sauerstoffgehalt in den Verbrennungsprodukten hinter den Verbrennungsöfen 14    entspricht,   in ein    Auswertungsglied   19 geleitet wird, welches    gleichzeitig   ein Signal aus dem Speicherelement 22    erhält.   Das    Auswertungsglied   19 sendet endlich ein    resultierendes   Signal aus, welches der zugeführten Wärmeleistung des    Feuerraumes      verhältnis-      gleich   ist.

   Dieses Signal wird nun über eine Einstellungsvorrichtung 20 geführt, die es    ermöglicht,   notwendige betriebsmässige Korrekturen vorzunehmen, z. B. die Einstellung des dem verwendeten Brennstoff entsprechenden    K-Wertes   und die Anpassung an die weiteren Bedingungen der Feueranlage.    Endlich   gelangt das so korrigierte    Signal   an die Anzeige- bzw.    Registrierungsvorrichtung   21, worauf die der Feueranlage zugeführte    Wärmeleistung   Q, z. B. in    kcal/s:ec,   unmittelbar abgelesen werden kann. 



  Die beschriebene Messanlage arbeitet auf folgende Art: Der    Wandler   4 des im Saugrohr des die Verbrennungsluft    fördernden   Gebläses 6 angeordneten    Durchflussmessers   1 sendet ein Signal aus, welches dem Gewicht der sekundlich durchfliessenden Verbrennungsluft verhältnisgleich ist. Dieses Signal wird zu einem Speicherelement 22 .geleitet, wo es eingespeichert und nach einer regelbaren Zeitverzögerung weiter unverändert freigegeben wird. Die Notwendigkeit dieser Verzögerung soll im weiteren näher erklärt werden. 



  Der Faktor a des Luftüberschusses und der daraus abgeleitete Faktor -    wird   im Analysator 2    be-      a   stimmt, der in Füg. 1 in einer der verschiedenen möglichen    Ausführungen      angedeutet   ist. 



  Aus dem Gebiet des Feuerraumes 7 wird mittels passend angeordneter Abnahmevorrichtung 9 und des Gebläses 16 die richtige durchschnittliche Probe der Verbrennungsprodukte mit Überresten der nicht verbrannten festen    Brennstoffteilchen   angesaugt. 



  Gleichzeitig wird mittels einer Rohrleitung 10 Luft aus der Umgebung in die Vorrichtung angesaugt, deren Menge entweder manuell durch den Hahn 11 oder automatisch durch eine Rückkopplung aus der auf den Hahn 11 wirkenden Mischanlage 13 eingestellt werden kann. Die Verbrennungsprodukte und die    zusätzliche   Luft    fliessen   dann    gleichlaufend   durch einen    Wärmeaustauscher   12, wodurch sie praktisch auf gleiche Temperatur gelangen.

   Aus dem    Wärmeaustauscher   12    fliessen   die Verbrennungsprodukte und die Luft getrennt in die Mischvorrichtung 13, wo deren    Durchflussmenge   auf einem konstanten    Verhältnis   gehalten wird    dadurch,   dass die zusätzliche Luft in geeigneter Weise durch den Hahn 11 reguliert wird.    Ein      Gemisch   der Verbrennungsprodukte aus dem    Hauptfeuerraum   mit der zusätzlichen Luft gelangt weiter in den Verbrennungsofen 14, der z. B. durch eine elektrische oder    Gas-Heizanlage   geheizt wird, und wo alle brennbaren    Überreste   vollkommen verbrannt werden.

   Die Verbrennungsprodukte aus dem Ofen 14 gehen durch einen    Ent-      aschungszyklon   15, das Gebläse 16 und kehren in den Feuerraum 7    zurück.   Die Asche aus dem Zyklon 15 wird über einen    Wasserverschluss   weggeleitet. Das Gebläse 16 erhält    in   diesem    Kreise   eine genügend hohe Gasgeschwindigkeit aufrecht, z. B.    10-20m/sec,   damit die mitgenommenen und noch nicht verbrannten Brennstoffteilchen sich am Wege nicht absetzen und die Anlage nicht verstopfen können. Die gesamte Umlaufzeit der Verbrennungsprodukte wird somit auf 1 bis 2 sec reduziert, wodurch die Verzögerung der Angaben des Sauerstoffanalysators 18 ganz    wesentlich   vermindert wird.

   Aus der Rohrleitung vor dem Eingang in den Feuerraum 7 wird mittels der Abzweigung 17 eine Probe der Abgase 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 des Verbrennungsofens 14 abgeleitet und in den    Sau-      erstoffanalysator   18 zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes geführt. Da alle brennbaren Bestandteile des Brennstoffes zuerst im    Hauptfeuerraum   7 und dann im Verbrennungsofen 14 restlos    verbrannt   wurden, hängt die Angabe des Sauerstoffanalysators 18, der hinter dem Verbrennungsofen 14 angeordnet ist, bloss vom Luftüberschuss ab, und ist somit von dem Vollkommenheitsgrad der Verbrennung im Hauptfeuerraum 7 gänzlich unabhängig. 



  Zur Vereinfachung der Rechnungen kann man deswegen den Fall einer    vollkommenen   Verbrennung im Feuerraum 7 in Betracht nehmen, wo also Verbrennungsprodukte keine brennbaren    überreste   enthalten. Der Sauerstoffgehalt    in   den Verbrennungsprodukten aus dem Feuerraum 7 sei: 
 EMI3.8 
 Nach Vermischung dieser Verbrennungsprodukte mit einem gleichen Volumen zusätzlicher Luft erhält man einen Sauerstoffgehalt: 
 EMI3.9 
 Der gleiche Ausdruck gilt für -den Sauerstoffgehalt O$ hinter dem Verbrennungsofen 14, da sämtliche brennbaren Bestandteile bereits verbrannt wurden: 
 EMI3.10 
 Der    Sauerstoff-Analysator   18    misst   den Sauerstoffgehalt in den Gasen hinter dem Verbrennungsofen 14, die vorher mit der zusätzlichen Luft vermischt wurden.

   Nach    Subtrahierung   des in dieser Luft enthaltenen Sauerstoffes bekommen wir: 
 EMI3.14 
 Aus dieser Beziehung lässt sich leicht der Zusammenhang    zwischen   der Angabe Os des Analysators 18 und dem Faktor 
 EMI3.16 
 errechnen: 
 EMI3.17 
 Mit diesem Wert soll die in den Feuerraum eingeführte Luftmenge multipliziert werden, um diejenige Luftmenge zu erzielen, die zur vollkommenen Verbrennung des in den Feuerraum gleichzeitig eingeführten Brennstoffes notwendig wäre. 



     Fig.   2 zeigt eine der möglichen Ausführungen des. Auswertungsgliedes 19 in    Fig.   1. Dieses Glied besteht z. B. aus einem induktiven Fühler Z., dessen Induktivität zum    Sauerstoffgehalt      0s      verhältnisgleich   ist, einer zur Einstellung des Nullwertes dienenden    Hilfsinduktivität      Z"   und einer grossen    Induktivität   T mit Eisenkern und    Mittelanzapfung.   Mit Hilfe der regelbaren    Induktivität      Z"   wird das Auswertungs-    glied   auf    U,   = O eingestellt in dem Fall, dass der    Zuschub   von Brennstoff in den Feuerraum eingestellt wird,

   also beim Wert 
 EMI3.32 
 Das Ausgangssignal    U,   des Auswertungsgliedes 19, über das Stellglied 20, an dem die Art des Brennstoffes einzustellen und weitere    Korrektionen   für besondere spezifische Bedingungen gemäss der Konstruktion des Feuerraumes vorzunehmen sind, gelangt weiter an das Anzeige- bzw.    Registriergerät   21, das    unmittelbar   in Einheiten der zugeführten Wärmeleistung geeicht werden kann. 



  Die Zeit, in der die Gase durch die einzelnen Glieder 1-17 gemäss dem Schema in    Fig.   1 hindurchströmen, .und die Verzögerungszeit der Angaben der    Sauerstoffanalysatoren   verschiedener    Bauart,   z. B.    paramagnetischer,   kann einen Wert von einigen    Zehner   Sekunden erreichen. Infolgedessen unterscheidet sich die Angabe    U1   des    Durchflussmessers   1 zeitlich von der Angabe des Sauerstoffanalysators 18, wobei diese gesamte Verzögerung praktisch konstant bleibt und von Parametern der ganzen Wärmeanlage abhängig ist. Um den Einfluss dieser zeitlichen Verzögerung auszuschalten, wird in der Vorrichtung ein Speicherelement 22 verwendet, z.

   B. auf dem Prinzip des Magnettonbandes, das zwischen dem    Durchfluss-      messer   1 und    Analysatorsystem   2 einzuschalten sei. 



  Das    beschriebene      Messverfahren   wirkt genau bei    überdruck-Feuerräumen   oder bei Feuerräumen, wo die notwendige Abdichtung aufrechterhalten wird. Zur richtigen Funktion der erfindungsgemässen Vorrichtung genügt es, bloss einen Teil des Feuerraumes bis zur Abnahmevorrichtung 9 abzudichten. 



  Die einzelnen Wandler der beschriebenen    Mess-      vorrichtung,   sowie die Auswertungsvorrichtung 19, können auf dem elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Prinzip aufgebaut werden, oder sogar aus einer Kombination verschiedener Systeme bestehen. 



  Der Vorteil dieses    Messverfahrens   und der vorgeschlagenen Vorrichtung besteht darin, dass die ungenaue, mühselige und langwierige Messung des    Brennstoffverbrauches   und die    periodische   Bestimmung des Heizvermögens fortfallen können und durch einfache    Ablesung   an einem unmittelbar in Einheiten der zugeführten Wärmeleistung geeichten    Anzeigeinstrument   ersetzt werden. Dieses    Messin-      strument   kann mit einem Integrator ausgerüstet werden, an dem die Gesamtmenge der dem Feuerraum in einer bestimmten Zeit zugeführten Wärme abgelesen werden kann. 



  Die dem Feuerraum zugeführte Wärmeleistung wird durch die Vorrichtung    kontinuierlich   mit einer Verzögerung von bloss einigen Zehner Sekunden und mit einem Gesamtfehler von    3-4   % erfasst. Das Messverfahren und die Vorrichtung folgen also praktisch allen Abweichungen und Schwankungen der zugeführten Wärmeleistung und können deswegen 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 zur Automatisierung des    Verbrennungsprozesses   verwendet werden.

   Das Ausgangssignal der Messvorrichtung, welches der dem Feuerraum zugeführten Wärmeleistung    verhältnisgleich   ist,    kann      ausserdem   automatisch    mit   der    nützlichen   Leistung verglichen werden, die durch die Anzeige des    Hauptwattmeters   oder des Dampfmessers angegeben wird. Der Wirkungsgrad der Verbrennung .und die Wirtschaftlichkeit der gesamten    Energieanlage,   z. B. des Blocks    Kessel-      Turbine-Generator,   oder bloss eines    Teils   davon, z. B. des Kessels selbst, werden also kontinuierlich verfolgt werden. 



  Das resultierende Signal kann mit    Vorteil   zu Zwecken der automatischen    Regulierung   der Blockeinheiten verwendet werden.



   <Desc / Clms Page number 1>
    The invention relates to a method and a device for the continuous measurement of the heat output of industrial combustion chambers heated by powdery, liquid or gaseous fuel, whereby a continuous heat balance and control of the efficiency of the combustion of the fuel in this firebox is made possible.



  According to the current state of heat engineering, the heat balance is carried out in a very imperfect way, namely by the total averaging or continuous measurement of the fuel consumption and by the periodic determination of the heating capacity of the fuel. In particular when using pulverized coal heating, determining the fuel consumption is very laborious and imprecise; because the measurement error is up to 7-10%, and is burdened with a significantly high and unpredictable delay in the mill circles.

   The heating capacity is usually checked once per shift and therefore cannot record the fluctuations in the quality of the fuel in the meantime, which are usually up to 20%. Since several hundred tons of fuel are burned per shift in larger fireplaces, it is practically impossible to guarantee that the fuel sample taken to determine the heating capacity, which weighs around 1 g, actually corresponds to the average quality of this huge amount of fuel consumed.

   The taking of the sample and the actual determination of the calorific value requires a very conscientious and professionally trained team and takes a few hours.



  All of the above-mentioned disadvantages can be eliminated by the invention, which represents a new use of the known fact that the amount of heat released during the complete combustion of any industrial fuel and reduced to the unit weight of the air consumed is practically constant Is the size that is to be referred to as K in the following. For all industrial fuels, the K value is in a narrow range from 710 to 770 kcal / kg, so that this value only shows a slight fluctuation of 5%. Are industrial fuels sorted into homogeneous groups, e.g. B.

   Hard coal, lignite, heating oil, natural gas, etc., it can be seen that within these individual groups the fluctuation of the corresponding value K does not exceed 1-2%. From this knowledge it follows that the weight of the air necessary for the complete combustion of this fuel can be assumed as the measure of the heat content of a given amount of fuel.



  This concept of the amount of air is purely fictitious and must not be confused with the concept of actual air consumption in the combustion chamber, as the regulation of the fuel-air ratio only reaches a certain degree of perfection and the fuel in the combustion chamber is often only incompletely burned. Let: V information on the air flow meter in kg / sec u factor of excess air according to its definition K specific air heat in kcal / kg for the given fuel group.

 <Desc / Clms Page number 2>

 The relationship now applies:
 EMI2.1
 which indicates the heat content of the fuel entering the combustion chamber per unit of time, or the supplied heat output.



  The method according to the invention will now be explained in more detail, for example, with reference to the embodiment of the device according to the invention shown in the drawing.



     1 shows the overall arrangement. FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the evaluation element.



  In Fig. 1, a flow meter system 1 is indicated, which should consist of the actual flow meter 3 and a converter 4, whose signal is proportional to the weight of the air flowing through. If a conventional storage device would be used as a flow meter, the information of which is dependent on the temperature and pressure of the air flowing through, a correction element 5 should also be used, which the signal of the converter 4 to the normal state, z. B. to 0 C and 760 mm Q.S. reduced.

   The signal from the converter 4, or the corrected signal from the correction element 5, now reaches the memory element 22, the meaning of which will be explained in more detail below. In the room of the fire system 7 there is also an exhaust gas sampling device 9, which is connected to the exchanger 12 by a pipeline carrying the combustion products, through which the pipeline for the additional air 10 provided with a tap 11 also passes.

   The pipes for the combustion products and the additional air from the exchanger 12 are fed together into the mixing plant 13, from which the mixture of the combustion products with the air is passed through a common pipe into a combustion furnace 14. The exhaust gases from the incinerator 14 are fed back into the furnace 7 via the ash removal cyclone 15 and the fan 1. The exhaust pipe of the fan 16 is equipped with a branch 17 in front of the entrance to the combustion chamber 7,

     whereby a small part of the combustion substances is passed into the oxygen analyzer 18, from where a signal corresponding to the oxygen content in the combustion products downstream of the combustion furnace 14 is passed into an evaluation element 19 which simultaneously receives a signal from the memory element 22 . The evaluation element 19 finally sends out a resulting signal which is proportionally equal to the heat output of the furnace.

   This signal is now passed through a setting device 20, which makes it possible to make necessary operational corrections, e.g. B. the setting of the K-value corresponding to the fuel used and the adaptation to the other conditions of the fire system. The signal corrected in this way finally reaches the display or registration device 21, whereupon the heat output Q supplied to the fire system, e.g. B. in kcal / s: ec, can be read directly.



  The measuring system described works in the following way: The converter 4 of the flow meter 1 arranged in the intake pipe of the fan 6 conveying the combustion air sends out a signal which is proportional to the weight of the combustion air flowing through it secondarily. This signal is passed to a storage element 22, where it is stored and, after a controllable time delay, is released unchanged. The necessity of this delay will be explained in more detail below.



  The factor a of the excess air and the factor derived from it - is determined in the analyzer 2, the in Füg. 1 is indicated in one of the various possible versions.



  The correct average sample of the combustion products with remnants of the unburned solid fuel particles is sucked in from the area of the combustion chamber 7 by means of a suitably arranged removal device 9 and the fan 16.



  At the same time, air from the environment is sucked into the device by means of a pipe 10, the amount of which can be adjusted either manually by the tap 11 or automatically by feedback from the mixing system 13 acting on the tap 11. The combustion products and the additional air then flow concurrently through a heat exchanger 12, whereby they reach practically the same temperature.

   The combustion products and the air flow separately from the heat exchanger 12 into the mixing device 13, where their flow rate is kept at a constant ratio by the fact that the additional air is regulated in a suitable manner by the tap 11. A mixture of the combustion products from the main combustion chamber with the additional air passes further into the combustion furnace 14, which is e.g. B. is heated by an electric or gas heating system, and where all combustible remains are completely burned.

   The combustion products from the furnace 14 go through a de-ashing cyclone 15, the fan 16 and return to the furnace 7. The ash from the cyclone 15 is diverted away via a water seal. The fan 16 maintains a sufficiently high gas velocity in this circle, e.g. B. 10-20m / sec, so that the fuel particles that have been taken along and not yet burned do not settle on the way and cannot clog the system. The total circulation time of the combustion products is thus reduced to 1 to 2 seconds, as a result of which the delay in the information from the oxygen analyzer 18 is reduced quite significantly.

   A sample of the exhaust gases is taken from the pipe in front of the entrance to the combustion chamber 7 by means of the junction 17

 <Desc / Clms Page number 3>

 of the incineration furnace 14 and fed into the oxygen analyzer 18 to determine the oxygen content. Since all the combustible components of the fuel were completely burned first in the main combustion chamber 7 and then in the combustion furnace 14, the information provided by the oxygen analyzer 18, which is located behind the combustion furnace 14, depends only on the excess air, and is therefore dependent on the degree of perfection of the combustion in the main combustion chamber 7 completely independent.



  To simplify the calculations, one can therefore consider the case of complete combustion in the combustion chamber 7, where combustion products do not contain any combustible residues. The oxygen content in the combustion products from combustion chamber 7 is:
 EMI3.8
 After mixing these combustion products with an equal volume of additional air, an oxygen content is obtained:
 EMI3.9
 The same expression applies to -the oxygen content O $ downstream of the incinerator 14, since all combustible components have already been burned:
 EMI3.10
 The oxygen analyzer 18 measures the oxygen content in the gases behind the combustion furnace 14, which were previously mixed with the additional air.

   After subtracting the oxygen contained in this air we get:
 EMI3.14
 The relationship between the specification Os of the analyzer 18 and the factor can easily be derived from this relationship
 EMI3.16
 calculate:
 EMI3.17
 The amount of air introduced into the furnace is to be multiplied by this value in order to achieve the amount of air that would be necessary for complete combustion of the fuel simultaneously introduced into the furnace.



     FIG. 2 shows one of the possible embodiments of the evaluation element 19 in FIG. 1. This element consists, for. B. from an inductive sensor Z., whose inductance is proportional to the oxygen content 0s, an auxiliary inductance Z "serving to set the zero value and a large inductance T with an iron core and center tap. With the help of the adjustable inductance Z" the evaluation element is set to U , = O set in the event that the feed of fuel into the combustion chamber is stopped,

   so in terms of value
 EMI3.32
 The output signal U, of the evaluation element 19, via the actuator 20, on which the type of fuel is to be set and further corrections to be made for special specific conditions according to the construction of the combustion chamber, passes on to the display or recording device 21, which is directly in units the supplied heat output can be calibrated.



  The time in which the gases flow through the individual members 1-17 according to the diagram in FIG. 1,. And the delay time of the information from the oxygen analyzers of various types, e.g. B. paramagnetic, can reach a value of a few tens of seconds. As a result, the indication U1 of the flow meter 1 differs in time from the indication of the oxygen analyzer 18, this entire delay remaining practically constant and depending on parameters of the entire heating system. In order to eliminate the influence of this time delay, a memory element 22 is used in the device, e.g.

   B. on the principle of the magnetic tape that is to be switched between the flow meter 1 and analyzer system 2.



  The measurement method described works precisely in overpressure combustion chambers or in combustion chambers where the necessary sealing is maintained. For the device according to the invention to function correctly, it is sufficient to seal only a part of the combustion chamber up to the removal device 9.



  The individual transducers of the measuring device described, as well as the evaluation device 19, can be built on the electrical, hydraulic or pneumatic principle, or even consist of a combination of different systems.



  The advantage of this measurement method and the proposed device is that the imprecise, laborious and lengthy measurement of fuel consumption and the periodic determination of the heating capacity can be omitted and replaced by simple reading on a display instrument calibrated directly in units of the supplied heating capacity. This measuring instrument can be equipped with an integrator, from which the total amount of heat supplied to the furnace in a certain time can be read off.



  The heat output supplied to the furnace is continuously recorded by the device with a delay of just a few tens of seconds and with a total error of 3-4%. The measuring method and the device follow practically all deviations and fluctuations in the supplied heat output and can therefore

 <Desc / Clms Page number 4>

 can be used to automate the combustion process.

   The output signal of the measuring device, which is proportional to the heat output supplied to the furnace, can also be compared automatically with the useful output, which is indicated by the display of the main wattmeter or the steam meter. The efficiency of the combustion. And the economy of the entire energy system, e.g. B. the block boiler turbine generator, or just part of it, z. B. the boiler itself, so will be tracked continuously.



  The resulting signal can be used with advantage for the purpose of automatic regulation of the block units.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur kontinuierlichen Messung der zugeführten Wärmeleistung von durch pulverigen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoff geheizten industriellen Feuerräumen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemenge des dem Feuerraum pro Zeiteinheit zugeführten Brennstoffes kontinuierlich durch Bestimmung der zur vollkommenen Verbrennung dieses Brennstoffes notwendigen Luftmenge dadurch gemessen wird, dass das Gewicht der pro Zeiteinheit zugeführten Verbrennungsluft mit dem reziproken Wert des Luftüberschussfaktors multipliziert wird, PATENT CLAIMS I. Process for the continuous measurement of the supplied heat output of industrial combustion chambers heated by powdery, liquid or gaseous fuel, characterized in that the amount of heat of the fuel supplied to the combustion chamber per unit of time is measured continuously by determining the amount of air necessary for complete combustion of this fuel, that the weight of the combustion air supplied per unit of time is multiplied by the reciprocal value of the excess air factor, der mit Hilfe eines kontinuierlich arbeitenden Analysators aus dem Sauerstoffgehalt in Gasen ermittelt wird, die durch zusätzliche vollkommene Verbrennung aller brennbaren Überreste, die in einer Probe der Verbrennungsprodukte aus dem Feuerraum enthalten sind, gewonnen werden, wobei die Verbren- nungsprodukte vor der Nachverbrennung mit zusätzlicher Luft in konstantem Gewichtsverhältnis vermischt wurden. II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, which is determined with the help of a continuously working analyzer from the oxygen content in gases obtained by additional complete combustion of all combustible residues contained in a sample of the combustion products from the combustion chamber, the combustion products being added to additional air before post-combustion were mixed in a constant weight ratio. II. Device for carrying out the method according to claim I, characterized in that dass in der Zuführungsleitung der Verbrennungsluft eine Durchflussmesseranlage (1) angeordnet ist, bestehend aus einem Durchflussmesser (3), einem Wandler (4) und einem Korrektionsglied (5), wobei die Durch flussmesseranlage (1) mit einem Speicher (22) verbunden ist, dass sich weiter am oberen Teil des. that a flow meter system (1) is arranged in the supply line for the combustion air, consisting of a flow meter (3), a converter (4) and a correction element (5), the flow meter system (1) being connected to a memory (22), that continues at the top of the. Feuerraumes (7) eine Abnahmevorrichtung (9) eines Gas- analysesystems (2) befindet, welche einen Wärmeaus- tauscher (12) enthält, der mit einer Zuführungsleitung für Verbrennungsprodukte aus der Abnahmevorrichtung (9) und einer Zuführungsleitung für zusätzliche Luft (10) versehen und durch weitere Rohrleitungen für die Verbrennungsprodukte und für die zusätzliche Luft mit einem Mischer (13) verbunden ist, von welchem eine gemeinsame Rohrleitung zu einem Verbrennungsofen (14) führt, dessen Austrittsrohr die Verbrennungsprodukte über einen Zyklon (15) und ein Gebläse (16) in den Feuerraum (7) zurückführt, wobei eine Abzweigung (17) Combustion chamber (7) has a removal device (9) of a gas analysis system (2) which contains a heat exchanger (12) which is provided with a supply line for combustion products from the removal device (9) and a supply line for additional air (10) and is connected by further pipelines for the combustion products and for the additional air to a mixer (13), from which a common pipeline leads to a combustion furnace (14), the outlet pipe of which transfers the combustion products via a cyclone (15) and a fan (16) leads back into the combustion chamber (7), whereby a branch (17) eine Ausgangsleitung mit einem Sauerstoffanalysator (18) verbindet, dessen Auswertungselement (19) mit dem erwähnten Speicher (22) in Verbindung steht und ausgangsseitig durch .ein Stellglied (20) mit einem Messinstrument (21) verbunden ist, an dem die zugeführte Wärmeleistung angezeigt wird. an output line connects to an oxygen analyzer (18), the evaluation element (19) of which is connected to the aforementioned memory (22) and is connected on the output side by an actuator (20) to a measuring instrument (21), on which the supplied heat output is displayed .
CH1296963A 1963-10-23 1963-10-23 Method and device for the continuous measurement of the heat output of combustion chambers CH426075A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1296963A CH426075A (en) 1963-10-23 1963-10-23 Method and device for the continuous measurement of the heat output of combustion chambers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1296963A CH426075A (en) 1963-10-23 1963-10-23 Method and device for the continuous measurement of the heat output of combustion chambers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH426075A true CH426075A (en) 1966-12-15

Family

ID=4388088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1296963A CH426075A (en) 1963-10-23 1963-10-23 Method and device for the continuous measurement of the heat output of combustion chambers

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH426075A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3414943C2 (en)
DE102008030650B4 (en) Apparatus and method for controlling the fuel-to-air ratio of pulverized coal in a coal fired power plant
DE68909260T2 (en) Device for measuring the heat capacity of a fuel flow.
DE102011115364A1 (en) power plant
DE3316368C2 (en)
AT242983B (en) Method and device for the continuous measurement of the heat output of combustion chambers
CH426075A (en) Method and device for the continuous measurement of the heat output of combustion chambers
DE19651073A1 (en) Cooling system leak detecting in gas turbine plant, for its protection
EP0008151B1 (en) Measuring apparatus for determining a quantity correlated with the wobbe index of a gas or gas mixture and method for maintaining the wobbe index of gas mixtures constant
DE3136225A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR TESTING FLUIDS
DE69112953T2 (en) Flammable gas counter.
DE19633674C2 (en) In-line gas preheating
DE1242320B (en) Process for the continuous measurement of the fuel heat output supplied to a combustion chamber
DE3340892C2 (en)
DE2111708A1 (en) Device for the continuous determination of the calorific value of coal
DE2845180A1 (en) DEVICE FOR OVEN FOR COMBUSTION OF GAS-FUEL FUEL
AT412903B (en) METHOD FOR CONTROLLING BZW. CONTROL OF FUELING SYSTEMS AND THEREBY REGULATORY FIRING SYSTEM
DE102009018526B4 (en) Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine
DE4032347A1 (en) Detecting air leakage in steam generator - measuring quantities of combustion gases, fuel, obtained ash and supplied combustion air
DE817042C (en) Procedure and arrangement for determining or controlling the calorific value
DE2510189C2 (en) Use of an arrangement for measuring the oxygen content in flue gas ducts
DE945535C (en) Arrangement for monitoring the operation of a combustion system
DE69100107T2 (en) METHOD AND SYSTEM FOR CRUSHING AND DRYING SOLID FUEL.
DE10226721A1 (en) Control system for gas turbine generating power, has three-way valve and heat exchanger for warming fuel gas entering combustion chamber to maintain constant Wobbe number
DE102020124544A1 (en) Process and system for the thermal utilization of solid fuel in a reaction chamber