CN102713437B - 智能的火焰监视器 - Google Patents

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Abstract

对于用于使含碳燃料汽化的装置来说，建议了：对于火焰的发射光谱进行记录和评估。除了对于启动气体模式和主燃料模式的监测以及对于火焰温度的测定之外，本发明还能实现能在线地识别用于可靠的汽化器运行的燃料成分。

Description

智能的火焰监视器
本发明涉及一种用于运行用于使含碳燃料得以汽化的装置的方法。
在气流式汽化时的安全装置的重要组成部分是安装在点火燃烧器（Pilotbrenner）上的火焰探测器。
在此前的技术实施方案中的火焰监测对于火焰的存在进行监测，其中仅在火焰点燃和火焰熄灭之间进行区分。在气流式汽化的启动过程期间连续接通启动气体（例如天燃气或LPG）和主燃料（例如煤或液态燃料）。在发生器中的燃料可用性和随后与氧气进行的反应目前仅可以通过多个测量数据（例如原始气体量和热量输入）的组合进行监测。因为这些测量数据仅能以时间延迟的方式获得，这种复杂的启动过程目前仅能不充足地进行监测，其中不明确定义的工作状态可能会在煤粉汽化的启动时出现。
另一个技术问题是对火焰温度的监测。火焰温度对燃烧器的使用寿命具有较大影响。对燃烧器和火焰的直接监测迄今为止是不可能的。因为火焰温度的波动可能会对燃烧器产生损害，燃烧器的状态此前必须在几个月的间隔内进行检验。
燃料成分的改变还受到灰烬成分和渣熔融性能的改变的限制，进而受到到燃烧器冷却循环、冷却罩和渣排放体中的热量输入的改变的限制。强烈的变化可以导致流动温度的下降并且因此导致具有随之较高的材料应力的、有防护功能的渣层的熔融，但是还可以通过提高流动温度而引起渣排放体的阻塞和可能的汽化器失效。
直接对煤粉点火进行的监测此前是不可能的。成功的点火主要通过原始气体量的增长并且通过热量输入的增加来表明。
此前，火焰温度仅可以附加地在燃料流和热量流的基础上在热力学方面间接地来计算。灰烬成分的改变通过到燃烧器冷却循环或冷却罩中的热量输入的改变或者通过压差经由渣排放体的改变间接地且仅以时间延迟的方式进行识别。
本发明的目的在于实现一种可能性，即如何能自动地和无延迟地计算出在连续运行时火焰温度和燃料成分、燃料的点燃，其中所求得的数据可以被考虑用于对汽化装置进行监测和控制。
所述目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。
在根据本发明的火焰监测中，火焰的总的发射光谱（Emissionsspektrum）在300-800nm的波长范围内进行测量，并且用于提供关于燃烧过程的信息。光谱的评估例如提供这种可能性，即在不同的燃料、例如煤粉和天然气之间进行区分。由此能清楚地确定煤粉的点燃。燃料质量的改变还可以通过对光谱的评估来求得。另一种可能的应用在于由发射光谱的数据求得火焰温度。同样能通过各种成分的发射光谱和其彼此间的比例来推断出灰烬成分或渣成分并且对其进行评估。
本发明记录在300-800nm范围内的总的发射光谱并且关于不同的问题来评估所述光谱。在300-800nm范围内的总的发射光谱可以被评估用于扩大所述火焰监测。煤粉点燃的可靠的确定是在汽化运行中在普通的安全范围内的附加收益。明确地确保所需要的氧气的引导得以安全并且防止未确定的工作状态。
通过借助分光镜来确定火焰温度，可以推断出燃烧器的运行和载荷。由此可以延长服务间隔并且使停工时间最小化。
通过对灰烬成分（例如碱（Alkali））的发射谱线（Emissionslinie）进行评估，可以更加快速地对煤输送或煤质量的干扰作出反应。
除了工艺和安全技术的优点之外，该测量系统还提供了下述可能性，即能以较低费用对重要的工艺数据进行检测和证明。在可用性保证和售后服务（Serviceleistungen）的范围内能实现对于这些数据持续地进行在线存取。除了对于启动气体和主燃料运行进行检测以及求得火焰温度之外，为了实现可靠的汽化器运行，燃料成分的在线可识别性也是重要的。
本发明的有利的改进方案在从属权利要求中给出。
下面通过实施例在为了理解而需要的范围内借助于附图对于本发明进行详细阐述。其中示出了：
图1示出了测量头在汽化装置上的固定结构的原理示意图，和
图2示出了根据本发明的用于评估所述发射光谱（Emissionsspektrum）的装置。
在附图中相同的附图标记标注出相同的元件。
用于当温度在1200和1900℃之间且压力在环境压力和8Mpa之间时使含碳的燃料得以汽化的气流式汽化器在头侧具有燃烧器，可经由该燃烧器输送燃料和氧化剂。可以使用固态的或液态的形成灰烬的燃料、例如以气动的方式输送的煤粉、煤-水-浆、煤-油-浆或者油。除了燃料燃烧器之外，设置一种点燃天然气的点火燃烧器（Pilotbrenner），该点火燃烧器可以设置成与燃料燃烧器分开或者还可以内置在燃料燃烧器中。优选设置在点火燃烧器中心的光学通道9能实现从外部到汽化器的反应室中的光学连接。光学通道（9）在燃烧器头部（5）上以压力密封的方式向外引导通过石英玻璃（4）。固定单元（3）和套管（2）如此接纳测量头（1），使得其传感器从光学通道记录光学信号。根据本发明，测量头（1）如此布置，使得该测量头记录在300至800纳米的波长范围内的发射光谱。该发射光谱经由光导线缆（6）被输送至远离气流式汽化器的评估单元。
在本发明的一种特别的设计方案中，在测量头（1）中的光导线缆直接记录来自光学通道（9）中的光学信号，并且将该光学信号转发至评估单元处。在该评估单元中，根据波长和强度来评估光学信号。各个光谱线和其强度的存在以及光谱线和其强度的确定组合的存在被表征用于所述汽化发生器的确定的工作状态。评估结果可以被考虑用于汽化发生器的诊断和控制。
附图标记列表
1测量头
2套管
3固定单元
4石英玻璃
5燃烧器头部
6光导线缆
7评估单元
8在线评估和存取
9光学通道

Claims (3)

1.一种用于运行用于使含碳的燃料得以汽化的装置的方法，其特征在于，记录和评估火焰的发射光谱，记录在300-800nm的范围内的发射光谱，由所述发射光谱来评估灰烬成分的发射谱线，所述方法对启动气体运行和主燃料运行进行检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述发射光谱来计算出火焰温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对碱的发射谱线进行评估。
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