CN103814253A - 热力二次燃烧设备以及用于其运行的方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种热力二次燃烧设备和一种用于运行该热力二次燃烧设备的方法，其中，以已知的方式将燃烧器气体供应给加热燃烧室（1）的燃烧腔（13）的燃烧器（2），并且将以有害物质加载的排气供应给所述燃烧室（1）的所述燃烧腔（13）。在所述燃烧腔（13）内部的燃烧过程中产生的纯净气体被排出。同时测量纯净气体的一氧化碳含量。这样调节向所述燃烧器（2）的燃烧器气体供应，使得维持一氧化碳含量的预设的额定值。以这种方式将所述燃烧腔（13）中的温度保持得仅和在以有害物质相应的加载所述排气时为了实现所述纯净气体的期望的纯度所需要的温度一样高。

Description

热力二次燃烧设备以及用于其运行的方法

本发明涉及一种热力二次燃烧设备，其具有

a）燃烧室，其本身具有：

aa）燃烧腔；

ab）燃烧器，其能够加热所述燃烧室的所述燃烧腔；

ac）用于含有害物质的排气/废气的入口；

ad）用于纯净气体的出口；

b）供应管道，通过其能够将燃烧器气体供应给所述燃烧器；

c）所述供应管道中的气体调节阀；

d）排气管道，通过其能够排出所述纯净气体；

e）控制装置，其控制所述气体调节阀以调节所述燃烧腔中的期望的温度；

以及

一种用于运行热力二次燃烧设备的方法，其中，

a）将燃烧器气体供应给加热燃烧室的燃烧腔的燃烧器；

b）将加载以有害物质的排气供应给所述燃烧室的所述燃烧腔；

c）将纯净气体从所述燃烧室的所述燃烧腔中排出。

在开头提及的已知的热力二次燃烧设备以及方法中，如目前市场上所存在的，采取以下做法：在最大预期的和允许的排气的加载量情况下，得出纯净气体具有期望的纯净度、尤其具有特定的一氧化碳含量最大值时的那个温度。然后在热力二次燃烧设备运行时持续调节这个温度，与供应的排气实际具有何种有害物质加载量无关。通常，这具有后果：在较大的运行持续时间上燃烧室的燃烧腔中的温度比由于当前存在的排气的有害物质加载量而为实现期望的纯净度实际所需的温度高。

本发明的任务在于，提出一种开头所述类型的热力二次燃烧设备及用于其运行的方法，其中，所述设备和方法能够成本低廉并温和地运行燃烧室。

在关于热力二次燃烧设备本身方面，该任务由此解决，即：

f）在所述排气管道中设置有一氧化碳传感器，其产生代表所述纯净气体的一氧化碳含量的输出信号，该输出信号能够被提供给所述控制装置；

g）在所述控制装置中能够存储用于所述纯净气体的一氧化碳含量的额定值；

h）所述控制装置是这样编程的，使得它在所述纯净空气的一氧化碳含量的由所述一氧化碳传感器所测量的实际值与所述额定值不同时，这样调节所述气体调节阀，使得在所述燃烧室的所述燃烧腔中设定一温度，在该温度下所述实际值与所述额定值一致。

根据本发明，即燃烧腔温度不调节到固定的最大值上；更确切地说，燃烧腔温度的调节对于纯净气体所要求的排放值而言是次要的。以这种方式，在所有的运行条件下，即尤其在被处理的排气的不同加载量的情况下，优化的燃烧腔温度自动产生。如果在所供应的排气中包含许多有害物质，相应地在热力二次燃烧设备上游的过程步骤中的生产流程中包含许多有害物质，则升高燃烧腔温度，以防止纯净气体排放值提高。如果反之，在前面的过程步骤中或者在暂停时间中有害物质较少地积累或者完全不积累在所供应的排气中，则燃烧腔温度降低并且只要与排气中的一氧化碳含量相适应。

由于根据本发明的热力二次燃烧设备的燃烧腔中产生的温度是平均较低的，不仅仅节省能量；此外，节省在该处所使用的材料，这延长设备的使用寿命。

在根据本发明的热力二次燃烧设备的构型中，供应的排气的有害物质加载量的减少如上已经提到的那样导致燃烧腔中较低的温度。这也相应地导致所排出的纯净空气的较低温度。这是非常令人满意的，因为在较小的产量的情况下或在整个生产线停止的情况下也在由该二次燃烧设备提供的设备部件中需要较少的能量。

在本发明的特别优选的实施例中，设置有有害物质传感器，其测量所供应的排气以有害物质加载的加载量，并且在所述加载量改变时这样修改存储在所述控制装置中的所述额定值和/或由所述一氧化碳传感器给出的输出信号，使得所述燃烧室的所述燃烧腔中的温度提前朝向为了维持所述纯净气体中的一氧化碳含量的所述额定值所需的方向改变。

根据本发明的这个构型，具有以下的描述：根据本发明，燃烧腔温度首先根据排出的纯净气体中的一氧化碳含量来调节，由此，在所处理的排气的加载量非常强烈地改变时由于调节技术原因产生纯净空气中的有害物质含量的过冲或者下冲。为了预防这种情况，排气的有害物质加载量已经在其进入到燃烧室时被测量并且到这个时间点燃烧腔温度已经朝为了维持所希望的纯净空气排放值所需的方向改变。排气加载中的特定的改变需要造成燃烧腔温度的这种提前改变到何种程度，可以通过简单的试验得出，并且例如通过相应的特性曲线得出，将其存储在控制装置中。

在本发明刚提到的这个构型中符合目的的是，存储在控制装置中的额定值的和/或一氧化碳传感器的输出信号的所述修改在一定的时间段之后又能够恢复。额定值和/或控制信号的该修改仅具有这样的意义：将纯净气体的一氧化碳含量中的由于惯性的调节波动保持得低。然而，这种调节波动在排气加载量出现改变一段时间之后不再出现，从而不再需要提前调节燃烧腔温度。

替代地，并且出于相同的原因，该修改的受温度控制的恢复是可能的，即以这种方式：所述修改仅在燃烧室的燃烧腔中的温度低于一确定的值、尤其低于700℃时进行。

在用于运行热力二次燃烧设备的方法方面，上述任务由此解决，即：

d）测量纯净气体中的一氧化碳含量；

e）这样调节燃烧器气体到燃烧器的供应，使得维持纯净气体中的一氧化碳含量的预设的额定值。

这种方法的优点类似地相应于根据本发明的热力二次燃烧设备的以上阐明的优点。

符合目的的是，测量在供应给所述燃烧腔的排气中的有害物质的加载量，并且，在所述加载量改变时，事先如为了维持纯净气体中的一氧化碳含量的额定值所需的那样改变向所述燃烧器的燃烧器气体供应。这种措施的意义和由此提到的优点也已在上文解释。

下面参照附图详细阐明本发明的示意性实施例；唯一的附图示出热力二次燃烧设备的设计布局。

该热力二次燃烧设备的主要组成部分为燃烧室1，在其内部存在燃烧腔13。这个燃烧腔或处于燃烧腔中的大气能够借助于燃烧器2加热到期望的温度。为此，通过管道3将燃烧器气体供应给燃烧器2。气体调节阀4处于该管道3中，该气体调节阀4以后文待说明的方式被控制。

此外，通过管道5借助于鼓风机6将待清洁的、以有害物质加载的排气引导到燃烧室1。该排气通过燃烧室1内部的内部管道系统7引入到燃烧腔13中并在该处进入由燃烧器2点燃产生的火焰，在这里所述内部管道系统的详细的构型并不重要。在燃烧腔处，排气中的有害物质燃烧。这样产生的纯净气体通过管道8供应给耗热用户。最后，则能够将纯净气体释放到外界大气中。

就目前所描述的，本热力二次燃烧设备的结构与根据现有技术的热力二次燃烧设备一致。

不再相应于现有技术的是，如何通过各种传感器监控该热力二次燃烧设备的各种运行参数：

温度传感器9测量燃烧腔13中的运行温度。有害物质传感器10感测经由管道5供应给燃烧腔13的排气的以有害物质、尤其是以碳氢化合物加载的加载量。一氧化碳传感器11最后测量流经管道8的纯净气体的一氧化碳含量。

温度传感器9的、有害物质传感器10的以及一氧化碳传感器11的输出信号被传递给控制装置12。控制装置12根据以下逻辑确定气体调节阀4的开度：

在控制装置12中存储有管道8中的一氧化碳含量的额定值。如果一氧化碳含量的由一氧化碳传感器11所测量的实际值高于这个额定值，这就意味着，燃烧腔13的内部的运行温度还不够。控制装置12此时将气体调节阀4多打开些，从而燃烧器2使得燃烧室1的燃烧腔13升到更高些的运行温度。在这个运行温度下，在气体停留在燃烧腔13内部的持续时间相同的情况下，纯净气体的一氧化碳含量下降，直到由一氧化碳传感器11感测的管道8中的一氧化碳的含量又对应于所存储的额定值。

如果反之，一氧化碳传感器11确定管道8中的一氧化碳含量下降到规定的额定值以下，则控制装置12降低燃烧器气体到燃烧器2的供应，其方式是，它将气体调节阀4多关闭些。结果是，燃烧室1的燃烧腔13中的运行温度下降并且在纯净气体中一氧化碳的含量升高，直到由一氧化碳传感器11再次感测到在管道8中的期望的一氧化碳含量。

借助于温度传感器9确定燃烧腔13中的相应的运行温度，并且，只要这个运行温度不必由于一氧化碳传感器11的信号而改变，就借助于控制装置12保持在期望值上。

在该热力二次燃烧设备的工作原理的上文描述中，到目前为止没有考虑有害物质传感器10。只要流经管道5的排气中污染物的加载量不非常剧烈地波动，该有害物质传感器就不是需要的。然而，在该排气的加载量突然改变时，仅基于一氧化碳传感器11的输出信号来调节运行温度可能会过于迟缓。此时尤其会产生管道8中的一氧化碳含量的短暂过冲，直到通过提高燃烧器2的功率来达到燃烧腔13中那个在排气中的有害物质水平较高时达到管道8中期望的一氧化碳含量所需要的运行温度。

在这种情况下，此时起有害物质传感器10介入。该有害物质传感器能够在以有害物质加载的排气进入到燃烧腔13中之前已经确定：短期后会需要较大的燃烧器功率。为了此时起避免与通过一氧化碳传感器11测量管道8中的一氧化碳含量有关的延迟，有害物质传感器10将信号传递到一氧化碳传感器11上，该信号这样影响一氧化碳传感器的输出信号，使得它模拟出比实际测量的一氧化碳含量高的信号。控制装置12此时起这样阐释一氧化碳传感器11的输出信号：就仿佛管道8中的一氧化碳含量真的过高，并且相应地借助于气体调节阀4增加供应到燃烧器2的燃烧器气体，以及导致燃烧腔13中的运行温度相应升高。如果此时起以更多有害物质加载的排气到达燃烧腔13中，则在此燃烧腔遭遇已经较高的或者无论如何已经处于上升中的运行温度，从而在燃烧腔13中已经准备好增强地燃烧有害物质。

一氧化碳传感器11的输出信号的移位能够在一定的过渡时间之后又恢复，从而控制装置12又将管道8中一氧化碳含量的真实的实际值与所存储的额定值相比较并且在此之后调节燃烧腔13中的运行温度。

替代修改一氧化碳传感器11的输出信号，存储在控制装置12中的额定值也可以通过有害物质传感器10的输出信号而移位。这在如下方向上发生，即，在排气的有害物质加载量提高的情况下导致燃烧腔13中的运行温度提高，反之亦然。

最后，以下的做法也是可能的：

代替将修改的恢复与固定时间段相关联，这也可以受温度控制地进行。如果燃烧腔13中的温度传感器9发信号表明在该处存在足够高的温度，则通过有害物质传感器10提前进行的控制不进行或者被取消。作为足够高的温度尤其考虑大约700℃。即，开始从CO到CO₂的氧化的温度略低于这个值。

Claims (6)

1.一种热力二次燃烧设备，其具有

a）燃烧室，其本身具有：

aa）燃烧腔；

ab）燃烧器，其能够加热所述燃烧腔；

ac）用于含有害物质的排气的入口；

ad）用于纯净气体的出口；

b）供应管道，通过其能够将可燃气体供应给所述燃烧器；

c）所述供应管道中的气体调节阀；

d）排气管道，通过其能够排出所述纯净气体；

e）控制装置，其控制所述气体调节阀以调节所述燃烧腔中的期望的温度；

其特征在于，

f）在所述排气管道（8）中设置有一氧化碳传感器（11），其产生代表所述纯净气体的一氧化碳含量的输出信号，该输出信号能够被提供给所述控制装置（12）；

g）在所述控制装置（12）中能够存储用于所述纯净气体的一氧化碳含量的额定值；

其中，

h）所述控制装置（12）是这样编程的，使得它在所述纯净气体的一氧化碳含量的由所述一氧化碳传感器（11）所测量的实际值与所述额定值不同时，这样调节所述气体调节阀（4），使得在所述燃烧室（1）的所述燃烧腔（13）中设定一温度，在该温度下所述实际值与所述额定值一致。

2.根据权利要求1的热力二次燃烧设备，其特征在于，设置有有害物质传感器（10），其测量所供应的排气以有害物质加载的加载量并且在所述加载量改变时这样修改存储在所述控制装置（12）中的所述额定值和/或由所述一氧化碳传感器（11）给出的输出信号，使得所述燃烧室（1）的所述燃烧腔（13）中的温度提前朝向为了维持所述纯净气体中的一氧化碳含量的所述额定值所需的方向而改变。

3.根据权利要求2的热力二次燃烧设备，其特征在于，存储在所述控制装置（12）中的所述额定值的和/或所述一氧化碳传感器（11）的输出信号的所述修改在一定时间段之后又能够恢复。

4.根据权利要求2或3的热力二次燃烧设备，其特征在于，存储在所述控制装置（12）中的所述额定值的和/或所述一氧化碳传感器（11）的输出信号的所述修改仅在所述燃烧室（1）的所述燃烧腔（13）中的温度低于一确定的值、尤其低于大约700℃时进行。

5.一种用于运行热力二次燃烧设备的方法，其中，

a）将燃烧器气体供应给加热燃烧室的燃烧腔的燃烧器；

b）将以有害物质加载的排气供应给所述燃烧室的所述燃烧腔；

c）将纯净气体从所述燃烧室的所述燃烧腔中排出；

其特征在于，

d）测量所述纯净气体中的一氧化碳含量；

e）这样调节所述燃烧器气体向所述燃烧器的供应，使得维持所述纯净气体中的所述一氧化碳含量的预设的额定值。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，

测量在供应给所述燃烧腔（13）的排气中的有害物质加载量，并且，在所述加载量改变时，像为了维持所述纯净气体中的一氧化碳含量的所述额定值所需的那样提前改变向所述燃烧器（2）的燃烧器气体供应。

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