CS258517B1

CS258517B1 - Device for automatic regulation of burning mode in fuel tunnel kilns

Info

Publication number: CS258517B1
Application number: CS864458A
Authority: CS
Inventors: Josef Borovicka; Vaclav Erbek
Original assignee: Josef Borovicka; Vaclav Erbek
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1986-06-17
Publication date: 1988-08-16
Also published as: CS445886A1

Abstract

Očelem řešení je zlepšení automatické regulace teplotních a současně tahových poměrů v tunelových pecích. Uvedeného účelu se dosáhne tím, že do tunelové pece je hořáky vháněno konstantní látkové, respektive objemové množství spalin v čase. Zařízení sestává z čidla a teploty v peci, regulátorů průtoku topného média a okysličovadla a obvodů pro nastavení regulačních rozsahů hořáků. Regulační odchylka odvozená z čidla teploty je společná pro oba regulátory, které jsou nastaveny tak, že při změně průtoku paliva dochází ke změně průtoku okysličovadla v opačném smyslu. Charakteristiky obou regulačních obvodů jsou voleny tak, aby při těchto změnách bylo látkové respektive objemové množství spalin vháněných do pece konstantní.The purpose of the solution is to improve the automatic control of temperature and simultaneously draft conditions in tunnel kilns. The stated purpose is achieved by the fact that a constant substance or volume amount of flue gas is injected into the tunnel kiln by the burners over time. The device consists of a sensor and temperature in the kiln, heating medium and oxidizer flow controllers and circuits for setting the burner control ranges. The control deviation derived from the temperature sensor is common to both controllers, which are set so that when the fuel flow rate changes, the oxidizer flow rate changes in the opposite direction. The characteristics of both control circuits are chosen so that during these changes the substance or volume amount of flue gas injected into the kiln is constant.

Description

Vynález se týká zařízeni pro automatickou regulaci pálicího režimu v palivových tunelových pecích. Při tepelném zpracovávání předmětů v tunelových pecích je nutno udržovat vhodný pálicí režim, to jest zejména předepsanou vypalovací křivku a tahové poměry.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for automatically controlling the firing mode in fuel tunnel ovens. During the heat treatment of objects in tunnel furnaces, it is necessary to maintain a suitable firing mode, i.e. in particular the prescribed firing curve and tensile ratios.

Vypalovací křivka udává teplotní změny, kterými musí v čase projít předmětem tepelného zpracování od předehřevu k maximálním teplotám až po chlazení. Vypalovací křivku, to znamená průběh vypalovacích teplot ovlivňují i tahové poměry v peci.The firing curve indicates the temperature changes that must undergo heat treatment from time to time, from preheating to maximum temperatures, to cooling. The firing curve, that is to say the course of firing temperatures, is also influenced by the draft conditions in the furnace.

Požadovaných teplot je dosahováno spalováním vhodného paliva. Spaliny jsou hořáky vháněny do prostoru tunelové pece, kde předávají svou enthalpii předmětům tepelného zpracování.The required temperatures are achieved by burning suitable fuel. The flue gases are blown into the space of the tunnel furnace, where they pass their enthalpy to the objects of heat treatment.

Předepsaná teplota spalin, respektive příkon hořáků se řídí například pomocí zařízení pro poměrovou regulaci, kdy se sice mění množství spalovaného média, ale ponechává se stejný objemový, respektive látkový poměr spalovaného média a okysličovadla. Podstatnou nevýhodou zařízení pro poměrovou regulaci je proměnné množství spalin vháněných do pece.The prescribed flue gas temperature or the power input of the burners is controlled, for example, by means of a ratio control device, wherein the quantity of the combustion medium varies, but the same volume / mass ratio of the combustion medium and oxidant is maintained. A substantial disadvantage of the ratio control device is the variable amount of flue gas blown into the furnace.

Změna objemu, respektive látkového množství spalin v peci se nepříznivě projevuje v tahových poměrech pece tak, že může dojít až k přesunu žhavých spalin v podélném směru pece do předehřívacího nebo chladicího pásma, a tím může dojít k poškození předmětů tepelného zpracování. Kromě toho dochází k přesunu spalin v příčném směru pece, což má za následek přepalování předmětů tepelného zpracování na okrajích pecního vozu, to je blíže hořákům a nedopalování předmětů uprostřed pecního vozu, to je dále od hořáků. S proměnným množstvím spalin se mění i doba reakce na regulační zásah.The change in the volume or mass of the flue gas in the furnace is adversely affected in the furnace draft ratios so that the hot flue gas can be displaced in the longitudinal direction of the furnace into the preheating or cooling zone, thereby damaging the heat treatment objects. In addition, the flue gas is displaced in the transverse direction of the furnace, resulting in the burning of the heat treatment articles at the edges of the furnace, i.e. closer to the burners and the non-burning of the articles in the middle of the furnace, i.e. further away from the burners. With the variable amount of flue gas, the response time to the control intervention also changes.

Menši nevýhody má zařízení, které u předem seřízených hořáků s pevným dodávaným množstvím okysličovadla řídí pouze přítok spalovaného média. Změna objemu, respektive látkového množství spalin v péči je menší než u předcházejících zařízení.There are minor disadvantages of a device which only controls the inflow of the combustion medium in the pre-adjusted burners with a fixed supply of oxidant. The change in the volume and / or the substance amount of the flue gas in the care is smaller than in the previous devices.

Z obou výše uvedených zařízení vycházejí v podstatě všechna zařízení pro automatickou regulaci pálicího režimu v palivových tunelových pecích.In principle, all of the devices for automatic regulation of the firing mode in fuel tunnel furnaces are based on the two above-mentioned devices.

Uvedené nevýhody odstraňuje nebo značně potlačuje zařízení podle vynálezu. Podstata vynálezu je v tom, že výstup regulátoru průtoku spalovaného média je připojen na první pohon akčního členu ovládajícího průtok spalovaného média, přičemž druhý vstup regulátoru průtoku spalovaného média je spojen s výstupem prvního obvodu pro nastavení regulačního rozsahu hořáku.These disadvantages are avoided or greatly suppressed by the device according to the invention. SUMMARY OF THE INVENTION The combustion medium flow regulator output is connected to a first actuator of the combustion fluid flow actuator, the second combustion medium flow regulator input being connected to the output of the first burner control range.

Vstup prvního obvodu pro nastavení regulačního rozsahu hořáku je připojen na přívodní potrubí spalovaného média. Výstup regulátoru průtoku okysličovadla je připojen na pohon akčního členu ovládajícího průtok okysličovadla. Druhý vstup regulátoru průtoku okysličovadla je spojen s výstupem druhého obvodu pro nastavení regulačního rozsahu hořáků, jehož vstup je připojen na přívodní potrubí okysličovadla. První vstup regulátoru průtoku spalovaného média a první vstup regulátoru průtoku okysličovadla jsou připojeny na čidlo teploty.The inlet of the first burner control circuit is connected to the inlet pipe of the combustion medium. The oxidizer flow controller output is connected to the drive of the oxidant flow actuator. The second inlet of the oxidant flow controller is connected to the output of the second burner control circuit, the input of which is connected to the oxidant inlet duct. The first inlet of the combustion medium flow controller and the first inlet of the oxidant flow controller are connected to a temperature sensor.

Uvedené zařízení při regulaci teploty reguluje množství spalovaného média a okysličovadla tak, že objemové, respektive látkové množství spalin vháněných do pece zůstává konstantní.The temperature control device regulates the amount of combustion medium and oxidant to be controlled so that the volume or mass of the flue gas blown into the furnace remains constant.

Vyšší účinek vynálezu oproti dosavadním řešením dosažený udržením konstantních množství spalin ve všech částech pece je v tom, že při regulaci teploty nedochází ke změnám tahových poměrů v peci a nemůže tak dojít k přesunu žhavých plynů do předehřívacího nebo chladicího pásma. Tím je také zajištěno, že v každé části a průřezu pece je teplota předepsaná vypalovací křivkou.The greater effect of the invention compared to the prior art achieved by maintaining constant amounts of flue gas in all parts of the furnace is that temperature control does not change the furnace draft ratios and thus does not transfer the hot gases to the preheating or cooling zone. This also ensures that in each part and cross section of the furnace the temperature is prescribed by the firing curve.

Ohřívání většího množství okysličovadla v době, kdy regulátory snižují teplotu pecní atmosféry způsobuje její rychlejší pokles a naopak ohřívání menšího množství okysličovadla v době, kdy regulátory zvyšují teplotu pecní atmosféry umožňuje její rychlejší nárůst.Heating a larger amount of oxidizer while the regulators lower the furnace atmosphere temperature causes it to decrease more quickly, and heating a smaller amount of oxidant while the regulators raise the furnace atmosphere temperature allows it to rise more quickly.

To znamená, že reakce soustavy pec - regulační zařízení je rychlejší oproti dosavadním regulačním zařízením, což je další výhodou řešení.This means that the reaction of the furnace-control device is faster than the existing control device, which is another advantage of the solution.

Příklad zařízení podle vynálezu je vysvětlen na připojeném výkresu. ,An example of the device according to the invention is explained in the attached drawing. ,

IAND

Zařízení sestává z regulačního obvodu pro řízení průtoku spalovaného média a z0 regulačního obvodu pro řízení průtoku okysličovadla. Výstup regulátoru průtoku spalovaného média 2_ je připojen na první pohon 2 akčního členu spalovaného média JL První vstup regulátoru průtoku spalovaného média _2 je připojen na čidlo 1_ teploty. Druhý vstup regulátoru průtoku spalovaného média 2_ je přes první obvod 5^ pro nastavení regulačního rozsahu připojen na přívodní potrubí 7 spalovaného média, vedoucí z akčního členu spalovaného média 4^ do hořáku 8_. Výstup regulátoru průtoku okysličovadla 8 je připojen na druhý pohon 9^ akčního členu okysličovadla 10.The device consists of a control circuit for controlling the flow of combustion medium and a control circuit for controlling the flow of oxidant. The output of the combustion medium flow controller 2 is connected to the first drive 2 of the combustion medium actuator 1. The first input of the combustion medium flow controller 2 is connected to the temperature sensor 7. The second combustion fluid flow regulator input 2 is connected to the combustion medium supply line 7 from the combustion medium actuator 4 to the burner 8 via the first control range 5 for adjusting the control range. The output of the oxidizer flow controller 8 is connected to the second drive 9 of the oxidant actuator 10.

První vstup regulátoru průtoku okysličovadla £ je přes druhý obvod 11 pro nastavení regulačního rozsahu připojen na přívodní potrubí 12 okysličovadla, vedoucí z akčního členu okysličovadla 10 do hořáku j>.The first inlet of the oxidant flow regulator 6 is connected via a second control range 11 to the oxidant supply line 12 leading from the oxidant actuator 10 to the burner.

Čidlo 1_ teploty, regulátory 2, £, pohony 3^ 9_, akční Členy _4, 10 jsou běžného provedení, to znamená termočlánek, P-regulátory, servopohony a ventily, stejně jako potrubí 7,12a hořákyTemperature sensor 1, controllers 2, 4, actuators 3, 9, actuators 4, 10 are of conventional design, i.e. thermocouple, P-regulators, actuators and valves, as well as piping 7, 12 and burners.

První obvod pro nastavení regulačního rozsahu hořáku určuje v závislosti na teplotě požadované v peci jednak takové množství paliva do hořáku, kdy i při nejmenším množství předmětů tepelného zpracování v peci, to znamená při nejmenší skládce, dochází ještě s rezervou k poklesu teploty v peci, tedy dolní mez, jednak takové množství paliva do hořáku, kdy i při největším množství předmětů tepelného zpracování v peci, to znamená při největší skládce, teplota ještě stoupá, tedy horní mez.The first circuit for adjusting the burner control range determines, depending on the temperature required in the furnace, the amount of fuel to the burner so that even with the smallest amount of heat treatment items in the furnace, i.e. the smallest landfill, the lower limit, on the one hand, the amount of fuel to the burner, where even at the greatest number of heat treatment objects in the furnace, i.e. at the largest landfill, the temperature still rises, i.e. the upper limit.

Druhý obvod 11 pro nastavení regulačního rozsahu hořáku 8_ určuje obdobným způsobem horní a dolní mezní množství přiváděného okysličovadla. Obvody 5, 11 pro nastavení regulačního rozsahu mohou být tvořeny například prstencovým manometrem s koncovými spínači pro dolní mez a horní mez množství paliva nebo dvěma manostaty opět pro dolní mez a horní mez množství paliva, popřípadě jiným tlakoměrem s elektrickým snímáním nastavených mezí.The second circuit 11 for adjusting the burner control range 8 determines the upper and lower limits of the oxidant supply in a similar manner. The control range adjusting circuits 5, 11 may be formed, for example, by an annular manometer with limit switches for the lower and upper fuel limits, or by two manostats again for the lower and upper fuel limits, or by another pressure gauge with electrical sensing of the set limits.

Funkci zařízení je nejlépe popsat při změně teploty. Dojde-li k vzestupu teploty spalin v peci, potom vyšší signál z čidla 1_ teploty způsobí přes regulátor průtoku spalovaného média 2 a pohon 2 přivírání akčního členu 4_ spalovaného média - ventilu, a tím snižování dodávaného množství paliva až do okamžiku, kdy první obvod pro nastavení regulačního rozsahu hořáku 8 naměří dolní mez množství paliva a další přivírání ventilu zastaví.The function of the device is best described when the temperature changes. If the temperature of the flue gas in the furnace increases, then a higher signal from the temperature sensor 7 causes the combustion medium flow controller 2 and actuator 2 to close the combustion medium valve actuator 4, thereby reducing the fuel supply until the first setting the burner control range 8 measures the lower fuel limit and stops further valve closing.

Stejný signál z čidla 1. teploty způsobí dále přes regulátor okysličovadla 8^ a pohon 2 otevírání akčního členu 10 okysličovadla - ventilu, a tím zvyšování množství dodávaného okysličovadla až do okamžiku, kdy druhý obvod 11 pro nastavení regulačního rozsahu hořáku 8_ naměří správné množství okysličovadla, odpovídající právě dodávané dolní mezi paliva a další otevírání ventilu zastaví.The same signal from the temperature sensor 1 further causes the oxidant valve actuator 10 and actuator 2 to open the oxidant valve actuator 10, thereby increasing the amount of oxidant supplied until the second burner control circuit 11 measures the correct amount of oxidant, corresponding to the currently supplied lower fuel limit and further valve opening stops.

V těchto polohách akční členy 4 a 10 zůstanou, respektive tato množství paliva a okysličovadla jsou dodávána dokud teplota spalin v peci nepoklesne pod požadovanou hodnotu. Jakmile se tak stane, signál z čidla 1^ teploty přes regulátor průtoku spalovaného média _2 a první pohon 3_ způsobí otevírání dodávaného paliva do hořáku £ až do okamžiku, kdy obvod 5. pro nastavení regulačního rozsahu hořáku 8 naměří horní mez paliva a další otevírání ventilu zastaví. Stejný signál z čidla X teploty způsobí dále přes regulátor průtoku okysličovadla 8^ a pohon 9_ přivírání akčního členu 10 okysličovadla - ventilu až do okamžiku, kdy druhý obvod 11 pro nastavení regulačního rozsahu hořáku 6_ naměří správné množství přiváděného okysličovadla, odpovídající horní mezi paliva a další přivírání zastaví.In these positions, the actuators 4 and 10 remain, respectively, these amounts of fuel and oxidant are supplied until the flue gas temperature in the furnace has fallen below the desired value. Once this happens, the signal from the temperature sensor 1 through the combustion medium flow regulator 2 and the first drive 3 causes the fuel to be opened to the burner until the burner control range 5 measures the upper fuel limit and further valve opening. stops. The same signal from the temperature sensor X causes the oxidant flow controller 8 and the actuator 9 to close the oxidizer-actuator actuator 10 until the second burner control range 11 measures the correct amount of oxidant fed, corresponding to the upper fuel limit and others. the stalling stops.

V těchto polohách akční členy 4 a 10 zůstanou, respektive tato množství paliva a okysličovadla jsou dodávána dokud sledovaná teplota opět nestoupne nad požadovanou teplotu atd. Tímto způsobem je jednak udržována teplota na požadované hodnotě, jednak je udržován konstantní objem respektive látkové množství spalin v peci.In these positions, the actuators 4 and 10 remain, respectively, these amounts of fuel and oxidant are supplied until the monitored temperature rises again above the desired temperature, etc. In this way, the temperature is maintained at the desired value.

Hořák, respektive hořáková sekce první a druhý obvod í5 a 11 pro nastavení regulační“ ho rozsahu se seřizují při nabíhání pece ze studeného stavu do stavu technologického.The burner, respectively the burner sections, of the first and second control range settings 15 and 11 are adjusted when the furnace is started from a cold state to a technological state.

Obvod 11 se seřizuje, to je meze protékajícího množství okysličovadla se nastavují v závislosti na mezích protékajícího množství paliva podle chemické rovnice spalování.The circuit 11 is adjusted, i.e. the oxidant flow rate is set depending on the fuel flow rate according to the chemical combustion equation.

Uvažujeme například spalování metanu se vzduchem podle rovniceFor example, we consider combustion of methane with air according to the equation

CH₄ + 2nO₂ + 7,52nN₂ = CO₂ + 2H₂O + 2(N-1)O₂ + 7,52nN₂ - Δ. H = 890,94.10³ J· mol^-1 kde n udává přebytek vzduchu proti stechiometrickému poměru (n=l).CH ₄ + 2nO ₂ + 7.52nN ₂ = CO ₂ + 2H ₂ O + 2 (N-1) O ₂ + 7.52nN ₂ - Δ. H = 890,94.10 ³ J · mol ^-1 where n indicates the excess air over the stoichiometric ratio (n = 1).

Změna o jeden díl objemový metanu, respektive jeden díl látkového množství vyvolá ve spalinách změnu o dva díly objemové, respektive látkové množství okysličovadla, a to tak, že dochází-li ke snížení průtoku metanu, je třeba průtok vzduchu zvýšit a naopak.A change of one part by volume methane or one part by volume of the substance will cause a change in the flue gas by two parts by volume or substance of the oxidant, respectively, so that if the methane flow is reduced, the air flow must be increased and vice versa.

Další využití vynálezu se naskýtá u některých rotačních a vozokomorových pecí.A further use of the invention is provided in some rotary and car-chamber furnaces.

Claims

object of the invention

Apparatus for automatically controlling the firing mode in fuel tunnel ovens, consisting of a temperature sensor, regulators and circuits for adjusting the burner control ranges, characterized in that the output of the combustion medium flow regulator (2) is connected to the first actuator (3) of the actuator (4). a combustion medium flow regulator inlet (2) connected to the output of the first burner control circuit (5), the inlet of which is connected to the combustion medium supply line (7) to at least one burner (2). 6) and further that the output of the oxidant flow regulator (8) is connected to the second drive (9) of the oxidant actuator (10), the second input of the oxidant flow regulator (8) being connected to the output of the second control range adjusting circuit (11). whose inlet is connected to the oxidant supply line (12) to the burners (6) and diam the inlet of the combustion medium flow regulator (2) and the first inlet of the oxidant flow regulator (8) are connected to a temperature sensor (1).