DE3302245A1 - Verfahren zur bestimmung der waermeverluste durch die unvollstaendige verbrennung eines brennstoffes und einrichtung fuer die durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zur bestimmung der waermeverluste durch die unvollstaendige verbrennung eines brennstoffes und einrichtung fuer die durchfuehrung dieses verfahrensInfo
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Description
. .. : -..' ..·'-.· P 91 384-E-61
24. Jan. 1983 - 5 - L/HW
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht eich auf Mittel
fur die technologische Kontrolle und Hegelung der Brennprozesse
beim Verbrennen eines Brennstoffes, insbesondere
auf ein Verfahren zur Bestimmung der Wärmeverluste durch die unvollständige Verbrennung eines Brennstoffs und
eine Einrichtung fur die Durchfuhrung dieses Verfahrens· Die Erfindung kann in Systemen der technologischen
Kontrolle und Regelung der Brennprozesse beim Verbrennen eines Brennstoffes in Wärmekraftwerken, Kesselanlagen und
Industrieofen angewendet werden.
Die Qualität der Prozesse der Brennstoffverbrennung wird durch den Grad der Vollendung des Brennprozesses bestimmt·
Warmeverluato sind von dem. chemisch und mechanisch
Unverbrannten abhangig und bestimmen den Oberverbrauch
an Brennstoff in Wärmekraftwerken bzw. Kesselanlagen·
Die Grosse dieser WarmeVerluste hangt sowohl von der Konstruktion der Feuerungsaggregate, als auch von den
Besonderheiten deren Betriebs, der Qualität der Brennstoff - und Oxydationsmittelaufbereitung und der Art des
zu verwendenden Brennstoffe ab· Die Kontrolle der laufenden Werte dieser Verluste gestattet es, auf die Betriebsparameter,
wie Zuführung des Oxydationsmittels (Luft), dessen Temperatur sowie Zerkleinerungsgrad des Brennstoffs,
rechtzeitig einzuwirken· Die Aufrechterhaltung optimaler Werte dieser Parameter gestattet es, die durch die unvollständige
Brennstoffverbrennung entstehenden Wärmeverluste auf ein Minimum zu senken. Das Problem der Kontrolle der
Wärmeverluste, die durch die unvollständige Verbrennung
^O des Brennstoffs entstehen, ist heute noch nicht gelost;
dies gilt insbesondere für den Betrieb mit festen Brennstoffen, der von beträchtlichen Warmeverlusten begleitet
wird, die sowohl durch das mechanisch , als auch durch das chemisch Unverbrannte hervorgerufen werden. Die grösste
Schwierigkeit stellt dabei die Kontrolle des mechanisch Unverbrannten einos Brennstoffes dar·
Die Grosse dieser Verluste/ wird durch Laboranalysen der fiestverbrennungsprodukte^beim Verbrennen eines Brennstoffs^
die in der Flugasche bzw· Schlacke enthalten sind» auf den Gehalt an brennbaren Stoffe1 darin bestimmt· Es
wird eine NacfyCrennung der Probe durchgeführt und die Abnahme
deren Hasse ermittelt· Die Analyse dauert mehrere Stunden und erlaubt/"somit nicht, die Ergebnisse dieser
Analyse/zu einem operativen Eingriff in den Prozess der
Brennstoffverbrennung^rechtzeitig^ auszuwerten.
Die Grosse der Wärmeverluste» die durch das mechanisch
oder chemisch Unverbrannte entstehen, druckt sich in Prozent bezogen auf die wärmemenge aus, die bei der
vollständigen Verbrennung eines Brennstoffs entwickelt wird, und wird nach Formeln berechnet. Zur Bestimmung der
WarmeVerluste durch das mechanisch Unverbrannte beim
Verbrennen eines Brennstoffs werden in die Berechnungsformel der Heizwert dos Brennatoffs, die Verbrennungswärme
der brennbaren Stoffe in der Probe, dur Breanatoffaschengehalt^
der Aschenanteil in der Flugasche und Schlacke aufgenommen· Diese Werte verändern sich selbst innerhalb einer
Brennstoffcharge erheblich. Analoge Schwierigkeiten
gibt es auch bei der Bestimmung von wärmeVerlusten durch das
chemische Unverbrannte·
Bekannt ist ein Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes an Brennstoffen in der Flugasche (SU—Urheberschein
591555» Kl. F25 N 5/24), bei dem die Aschenprobe zwischen
Belägen eines elektrischen Kondensators hindurchgelassen und die Anderung^äessen Kapazität in Abhängigkeit
Ton dem Gehalt an Kohlenstoff in der Probe gemessen wird·
Die 'Änderung der Kohlenstoffkonzentration ändert auch die Grosse der Dielektrizitätskonstante des Mediums in dem
elektrischen Feld des Kondensators.
Einen beträchtlichen Einfluss auf die Messergebnisse üben auch andere in der Probe vorhandenen Bestandteile
sowie Fremdstoffe aus. Durch diesen Umstand ist eine ungenügende Messgenauigkeit des Gehalts an Brennstoffen in
der Probe bedingt, was Fehler bei der Bestimmung von Wärmeverlusten
durch die unvollständige Verbrennung des Brenn-Stoffs vergrossert.
Bekannt ist eine Einrichtung fur die Bestimmung des Gehaltes an Brennstoffen in der Flugasche (SU-Urheberschein
Nr. 57544-9» Kl. F25 N 5/24), die aus einem Probenehmer, einem
Trägheitsabscheider, einem Schneckenaufgeber, einem
' - J '-' : ' 33022A5
Kondensator und einem Anzeiger besteht.
Der Tragheitsabscheider scheidet Teilchen der Feinstfraktion aus der Probe aus, wodurch die Repraeentatiritat
der Probe entstellt und Fehler bei der Bestimmung der Verluste durch die unvollständige Verbrennung des Brennstoffs
weiter vergrössert werden.
Bekannt ist ferner ein Verfahren zur Bestimmung von WarmeVerlusten durch die unvollständige Verbrennung des
Brennstoffs, bei dem eine Probe der Verbrennungsprodukte
des Brennstoffs entnommen, diese auf die Entzündungstemperatur
des in dieser Probe befindlichen Ruckstandes im Beisein eines gasformigen Oxydationsmittels zur Verbrennung
erhitzt wird; dann wird die bei Verbrennung der Probe sich entwickelte wärmemenge bestimmt, nach der die WarmeVerluste
durch das Unverbrannte bei der Verbrennung dos Brennstoffs
ermittelt werden (Zeitschrift "Elektrizitätswerke", Nr. 1,
1975· Popow K.N., Agafonow Je.W., Matonin L.N. "Einrichtung
fur die Bestimmung der Wärmeverluste durch das mechanisch Unverbrannte").
Bei dem genannten Verfahren werden die Proben periodisch entnommen, und die Wärmemenge, die sich bei der Verbrennung
der Probe entwickelte, wird auf Grund der Temperaturänderung
im Ofen bestimmt und somit wird auch indirekt die Menge der Brennstoffe in der Probe ermittelt· Unter Berücksichtigung
von zusätzlich bestimmbaren Grossen^aes Aschegehaltes
und des Brennstoffheizwertes werden danach die Warmeverluste durch die unvollständige Verbrennung des
Brennstoffs berechnet. Das Messergebnis nach diesem Verfahren
kann erst nach der Durchfuhrung sämtlicher aufgezählten Operationen erhalten werden, von denen die Nachverbrennung
der Probe am längsten (über 20 min lang) dauert· Dadurch besteht keine Möglichkeit, laufende Werte der wärmeverluste
zu bestimmen und sich in den Prozess der Verbrennung des Brennstoffs operativ einzumischen; auch die
Möglichkeiten einer Optimierung des Brennprozesses beim Verbrennen eines Brennstoffes sind dadurch begrenzt.
Ausserdem wird die Genauigkeit der Bestimmung der WarmeVerluste durch die unvollständige Verbrennung des
Brennstoffs von Fehlern, die bei der Bestimmung aller fur
die Berechnung erforderlichen Grossen entstehen, wesentlich beeinträchtigt.
Bekannt ist eino Einrichtung fur die Bestimmung von
WarmeVerlusten durch die unvollständige Verbrennung des
Brennstoffs, bestehend aus einem Probenehmer, der mittels einer Bohrleitung, deren Ende sich in der Entzündungszone
des brennbaren Ruckstandes der festen Phase befindet, mit
einem zur Nachbrennung der Probe dienenden Ofen verbunden ist, der mit Rohrstutzen fur die Einführung eines Oxydationsmittels
und fur die Herausfuhrung von Endverbrennungsprodukten
des Brennstoffs, einem Erhitzer fur das Vorwärmen des Oxydationsmittels und der Probe und einem Mittel
fur die Messung des Wärmeeffekts der Verbrennun&sreaktion der Probe ausgestattet ist (Zeitschrift TElektri-Zitatswerke**,
Nr. 1, 1973, Popow K.N., Agafonow Je.W.,
Matjunln L.N. "Einrichtung für die Bestimmung von Verlusten
durch das mechanisch Unverbrannte1*)·
Der elektrische Ofen ist in Form eines rotierenden Hohres, das unter einem geringen Winkel zur horizontalen
Ebene angebracht ist, ausgebildet· Beim Rotieren des Ofens wird die Probe vermischt, jedoch betragt die zur Nachverbrennung
der Probe erforderliche Zeit mindestens 10 min· Diese Zeitspanne reicht zwar fur eine Laborschnellanalyse
der Probe aus, jedoch ist sie für einen rechtzeitigen Eingriff in den Prozess bei der automatischen Regelung des
Prozesses der Verbrennung des Brennstoffs unzureichend·
Ausserdem hat der nichtstationäre Zustand des Warmestroms
bei der Verbrennung der Probe einen bedeutenden Fehler bei der Messung der Temperatur zur Folge, nach
deren 'Änderung die Menge der in der Probe befindlichen
brennbaren Stoffe ermittelt wird· Dieser Umstand gestattet es nicht, die Wärme Verluste, die durch die unvollständige
Verbrennung des Brennstoffs entstehen, genau und zuverlässig zu bestimmen·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Wärmeverluste durch die unvollstandige
Verbrennung eines Brennstoffs und eine Einrichtung für die Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen,
bei der durch die Gewährleistung einer Unabhängigkeit der
Ergebnisse bei der Bestimmung der Wärmeverluste von den Parametern, die die Brennstoffqualität charakterisieren,
es erm°elichtwird, die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit
der Bestimmung der Warmeverluste zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zur Bestimmung der Wärmeverluste durch die
unvollständige Verbrennung eines Brennstoffs, bei dem
man eine Probe der Verbrennangsprodukte des
Brennstoffs entnimmt, diese auf die Entzundungstemperatür
des in dieser Probe befindlichen brennbaren Ruck-Standes im Beisein eines gasförmigen Oxydationsmittels
zur Verbrennung erhitzt und die Menge der bei der Verbrennung der Probe sich entwickelten wärme bestimmt, nach
der man die Warmeverluste, die durch das Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffs entstanden sind, bestimmt, man
gemäss der Erfindung die Proben der VerbrennungspiO-dukte,
die aus einer festen und einer gasförmigen Phase bestehen, kontinuierlich entnimmt und vor der Erhitzung
der Probe die feste Phase von der gasförmigen Phase, deren
Sauerstoff als ein Oxydationsmittel verwendet wird, trennt, die Konzentration (C,.) dieses Sauerstoffs in der gasförmigen
Phase bestimmt, die gasförmige Phase der Probe auf die Entzündungstemperatur der in dieser Probe befindlichen
brennbaren Gase erhitzt, indem man diese verbrennt, und dann die Konzentration (C2) des Sauerstoffs in der gasförmigen
Phase bestimmt,die Abnahme ( Δ7 ) des Sauerstoffs als
Differenz zwischen den Konzentrationen (C^. ,C2) ermittelt,
die gasförmige Phase mit der festen Phase vermischt und dieses Gemisch auf die .Entzündungstemperatur des brennbaren
Buckstandes der festen Phase erhitzt, wobei man ▼ollständige Nacfiprennung des brennenden Huckstandes
herbeiführt, die Konzentration (C,) des Sauerstoffs in Endprodukten der Verbrennung der Probe bestimmt, die Abnahme
( Ag ) des Sauerstoffs als Differenz zwischen den
Konzentrationen(C2,C,) bestimmt, die Abnahme (Δ 3 ) des
Sauerstoffs in dem gasförmigen Ausgangsoxydationsmittel, das zur Verbrennung des Brennstoffs bei dessen vollständiger
Verbrennung verbraucht wird, als Differenz zwischen der Ausgangskonzentration (CQ) und der Konzentration
(CL) bestimmt, die HlSriae Verluste durch das chemisch Unverbrannte des Brennstoffs als Verhältnis der Abnahme
des Sauerstoffs bei der Nachbrennung der brennbaren Gase der gasformigen Phase zu der Abnahme (A3 ) des Sauerstoffe
in dem Ausgangsoxydationsmittel bei der vollständigen Verbrennung des Brennstoffes darin bestimmt, und die
Warmeverluste durch das mechanisch Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffs als Verhältnis der Abnahme
( &z ) des Sauerstoffs bei der vollständigen Verbrennung
des brennbaren Ruckstandes der festen Phase zu der Abnahme ( A3 ) des Sauerstoffs in dem Ausgangsoxydationsmittel
bei der vollständigen Verbrennung des Brennstoffes darin bestimmt·
Es ist zweckmassig, die Abnahme (A^) des Sauerstoffs
in dem gasförmigen Ausbangsoxydationsraittel vor der Nachbrennung
der Probe der Verbrennungsprodukte des Brennstoffs
als Differenz zwischen der Abnahme (A3) des Sauerstoffe und den Abnahmen ( A1 , A2) des Sauerstoffs
zu bestimmen, die Abnahme ( A5) des Sauerstoffs in dem gasformigen Ausgangsoxydationsmittel vor der Nachverbrennung
des brennbaren Rückstandes der festen Phase als
Differenz zwischen den Abnahmen (A3 , A2 ) des Sauerstoffs
zu bestimmen, und die Warmeverluste durch das chemisch Unverbrannte bei dor Verbrennung des Brennstoffs als
Verhältnis der Abnahme ( Αγ) des Sauerstoffs bei der
Nachprennung der brennbaren Gase der gasförmigen Phase zu
der Abnahme (Av) des Sauerstoffs und die ϊ/armeverluste
durch das mechanische Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffs als Verhältnis der Abnahme (A2) des Sauerstoffe
bei der vollständigen Verbrennung des brennbaren Rückstandes der festen Phase zu der Abnahme {Δ^) des
Sauerstoffs zu bestimmen.
Zur Lösung der Aufgabe kann eine
.Einrichtung fur die Bestimmung der Wärmeverluste durch die
unvollständige Verbrennung eines Brennstoffs, bestehend aus
einem Probenehmer, der mittels einer Rohrleitung, deren Ende sich in der Entzündungszone des brennbaren- Ruckstandes
der festen Phase befindet, mit einem Ofen fur die Nachverbrennung der Probe verbunden ist, der mit Rohr-
stutzen fur die Einführung eines Oxydationsmittels und
fur die Herausfuhrung von Endprodukten der Verbrennung des Brennstoffs, einem Erhitzer für das Vorwärmen des
Oxydationsmittels und der Probe und einem Mittel für die Messung des Warmeeffektes.der Verbrennungsreaktion der
Probe ausgestattet ist^Ygemass der Erfindung einen Abscheider
für die Trennung der festen Phase von der gasformigen Phase enthält, der auf der Rohrleitung angeordnet
und mit einem Rohrstutzen für die Abfuhrung der
gasförmigen Phase versehen ist, während das Mittel
für die Messung des Warmeeffektes der Verbrennungsreaktion der Probe einen Analysatorblock der Sauerstoffkonzentration
in der gasförmigen Phase, die man vor und nach der
Nacn^ennung des Brennstoffs erhalt, und Anzeiger der
V/arme Verluste durch die unvollö tandige Verbrennung des
Brennstoffs, deren .Eingänge über Spannungsteiler an die
Ausgang der Analysatoren der Sauerstoffkonzentration
angeschlossen sind, enthält.
Zur Bestimmung der Warmeverluste durch das chemisch und das mechanisch Unverbrannte bei der Verbrennung .des ._
Brennstoffs ist es zweckmässig,wenn der Analysatorblolcilc^
Analysatoren der Konzentrationen (C0,C^,Cp,C,) des Sauerstoffs
in dem Ausgangsoxydationsmitfcel, in der gasförmigen Phase vor der Naci^rennung der Probe, in der
gasförmigen Phase nach der Nach/brennung der brennbaren Gase der Probe und in der gasförmigen Phase nach der vollständigen
Verbrennung des brennbaren Rückstandes der festen Phase enthalt, deren . Fühlelemente als w^*von
Messbrücken dienen, deren Diagonalen in die Stromkreise der entsprechenden Spannungsteiler zur Teilung der elektrischen
Signale, die den Abnahmen (^1 , Δ2 ) des Sauerstoffs
bei der NacbJbrennung brennbarer Gase der gasförmigen Phase
der Probe und des brennbaren Rückstands der festen Phase der Probe proportional sind, in elektrische Signale, die
den Abnahmen ( &H , ^j-) des Sauerstoffs vor der Nachverbrennung
der Probe der Verbi-ennun&sprodukte des Brennstoffs
und vor der Na^lftfrennung des brennbaren Rückstandes
der festen Phase proportional sind, eingeschaltet sind.
Sei dem erfindungsgemassen Verfahren zur Bestimmung
der Wärmeverluste durch die unvollständige Verbrennung des Brennstoffs ist es möglich, durch die Messung der Sauerstoffkonzentration
in dem Oxydationsmittel, in dem der Brennstoff und dann die Probe verbrannt werden, sowie
durch die Bestimmung der sich bei der Verbrennung entwickelnden Warme aus der Abnahme der Sauerstoffkonzentration
eine Abhängigkeit des Ergebnisses von mehreren variablen Grossen auszuschliessen und das Ergebnis der Be-Stimmung
der Warmeverluste nur von einer variablen Grosse, d.h. der Sauerstoffkonzentration in der gasformigen Phase
abhangig zu machen, wodurch die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit
erhöht werden·
Die Entnahme der Probe der Verbrennunfjsprodukte, die
aus der festen und der gasförmigen Phase besteht ,unter Beibehaltung dos Ausgangsverhaltnisses/oeren Mengen und
die Trennung der festen Phase von der gasförmigen Phase gestatten es, die Analyse einer Probe auf die unvollstandige
Verbrennung durch das chemisch und das mechanisch Unverbrannte getrennt durchzufuhren. Dabei ändert
sich das Verhältnis zwischen den Grossen dieser Verluste nicht; dadurch ist es möglich, die Genauigkeit der Messungen
zu erhöhen sowie erforderlichenfalls die Messungen einer Grosse, z.B. des Warmeverlusteβ durch das mechanisch
Unverbrannte unter Ausschluss des Einflusses auf das Ergebnis der Messungen der Verluste durch das chemisch
Unverbrannte durchzuführen.
Die Verwendung des tfestsauerstoffes der gasförmigen
Phase der Probe als ein Oxydationsmittel gestattet es, die Menge der sich entwickelten Warme auf verschiedenen Brennstufen
an Hand lediglich einer variablen Grosse, d.h. des Gehaltes des Sauerstoffs in dem Oxydationsmittel zu bestimmen.
Dadurch wird der Einfluss anderer variabler Grossen ausgeschlossen und die Messgenauigkeit erhöht.
Die Erhitzung der gasförmigen Phase auf die Entzündungstemperatur
der brennbaren Gase, die darin enthalten sind, und die Messung der Abnahme der Sauerstoffkonzentration bei
deren Verbrennung gestatten es, den Anteil der Warmeverluste durch das chemisch Unverbrannte bei der Verbrennung
des Brennstoffs zu bestimmen·
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Sine zusatzliche Erhitzung des Gemisches aus der
gasförmigen und der festen Phasen auf die Entzündungstemperatur
des bronnbaren RÜckstandos und die Verbrennung
desselben gestatten es, an Hand dor Sauerstoffabnähme den
Anteil der Wärmeverluste durch das mechanisch Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffs zu bestimmen·
Die Bestimmung der Sauerstoffabnähme in dem Ausgangsoxydationsmittel
bei der vollständigen Verbrennung des Brennstoffs darin gestattet es, die relative Grosse der
sich bei der vollständigen Verbrennung des Brennstoffs entwickelnden
Warme zu bestimmen; das Verhältnis der Abnahmen der Sauerstoffkonzentrationen bei der Verbrennung der
brennbaren Gase und der Brennstoffe der festen Phase zu der Grosse seiner Abnahme bei der vollständigen Verbrennung des
Brennstoffs gestattet es, Grossen, die den Grossen der Warmevorluste durch das chemisch und das mechanisch Unverbrannte
bei der Verbrennung des Brennstoffs in der Wärmebilanz der gegebenen brennstoffverbrennenden Anlage
proportional sind, zu erhalten.
pie Verwendung der Verhaltnisse der Abnahmen der
Sauerstoffkonzentration bei der Verbrennung der brennbaren Gase und der festen Phase zu der Abnahme des Sauerstoffs
bei der unvollständigen Verbrennung des Brennstoffs bietet die Möglichkeit, Grossen, die den Grossen der Wärmeverluste <.
durch das chemisch und das mechanisch Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffes proportional sind, zu erhalten
und gestattet es dabei, eine Umwandlung des Ergebnisses der Messungen des Verhältnisses der Sauerstoffabnahmen
in ein elektrisches Signal, das den Grossen der Wärmeverluste proportional ist, einfacher durchzufuhren,
wodurch die Möglichkeit einer automatischen kontinuierlichen Messung der zu bestimmenden Grossen geschaffen wird·
Dabei werden die Messgenauigkeit und die Messzuverlässigkeit
erhöht«
Die erfindungsgemässe Einrichtung fur die Bestimmung
der Wärmeverluste durch die unvollständige Verbrennung des Brennstoffs ermöglicht es, eine automatische kontinuierliche Messung der Grosse des laufenden GesamtwarmeVerlustes
durch die unvollständige Verbrennung des Brenn-
Stoffe sowie des Verlustes durch das mechanisch oder
das chemisch Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffs durchzufuhren, dabei worden die Mesogenauigkeit
bedeutend erhöht und die Trägheit vermindert. Man erhalt
das Messergebnis in Form eines der laufenden Messgrosse, welche den Verlusten entspricht, proportionalen elektrischen Signals, das in Systemen der automatischen Regelung
des Prozesses der Brennstoffverbrennung verwendet wird· Durch Ausschluss von zusatzlichen Operationsgliedern wird
die Einrichtung vereinfacht und die Messzuverlässigkeit erhöht· Die Einrichtung ist so ausgebildet, dass es
möglich ist, die Probe der Verbrennungsprodukte aus dem'
Gaszug kontinuierlich zu entnehmen und sie in den festen und den gasformigen Teil zu trennen·
Im weiteren wird die Erfindung an Hand einer konkreten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig· 1 das Diagramm einur 'Änderung des Koeffizienten "aM in Abhängigkeit von der Vollständigkeit der Verbrennung
eines Brennstoffs, gemäss der Erfindung;
Fig. 2 das Diagramm eines 'Änderung des Koeffizienten HbH in Abhängigkeit von der Vollständigkeit der Verbrennung
eines Brennstoffs, gemäss der Erfindung;
"c" in Abhängigkeit von der Vollständigkeit der Verbrennung
eines Brennstoffs, gemäss der Jirf indune;
Fig· 4 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemässe Einrichtung fur die Bestimmung der ΐΐ/armeverluste durch die unvollständige Verbrennung eines Brenn-
stoffe, mit der das Verfahren durchgeführt wird·
Fig· 5 die elektrische Schaltung des erfindungsgemässen Mittels fur die Messung des Wärmeeffektes der Verbrennungsreaktion ·
die unvollständige Verbrennung eines Brennstoffs besteht
darin, dass man eine Probe der Verbrennungsprodukte des Brennstoffs entnimmt· Die Entnahme der Proben wird kontinuierlich durchgeführt, dabei enthalten die Verbrennungeprodukte eine feste und eine gasformige Phase · Man
trennt die feste Phase von der gasförmigen, deren Sauer-
.::/t'Ü .:.':»:·»: 33022Α5
βtoff «le ein Oxydationsmittel verwendet wird· Man bestimmt die Konzentration C1 dieses Sauerstoffe in der
gasformigen Fhaso. Man erhitzt die gusformige Phase der
Probe auf die Jiintzundungstemporatur der darin bofindli
chen brennbaren Gase, führt deren Verbrennung durch und
bestimmt die Konzentration Cp des Sauerstoffs in der gasförmigen Phase· Man bestimmt die Abnahme Ay des Sauerstoffs als Differenz der Konzentrationen Cy. und Cg·
Dann vermischt man die gasformige Phase mit der
XO festen Phase und erhitzt das gewonnene Gemisch auf die Entzündungstemperatur des brennbaren Ruckstandes der
festen Phase, wobei man die vollständige Verbrennung des brennbaren Rückstandes durchführt. Man bestimmt die Konzentration C, des Sauerstoffs in den Endprodukten der Ver-
brennung der Probe, und danach die Abnahme Δ ζ des Sauerstoffs als Differenz der Konzentrationen Cg und C,.
Man bestimmt die Abnahme A3 des Sauerstoffs in dem
gasförmigen Ausgangsoxydationsmittel, das zur Verbrennung des Brennstoffs bei dessen vollständigen Verbrennung ver
braucht wird, als Differenz der Ausgangskonzentration
CQ und der Konzentration Q-, ·
Die warmeverluste durch das chemisch Unverbrannte
bei der Verbrennung des Brennstoffs, bedingt durch die unvollständige Verbrennung der sich entwickelnden brennbaren
Gase, bestimmt man als Verhältnis der Abnahme 4y des
Sauerstoffs bei der Hachjprennung der brennbaren Gase
der gasförmigen Phase zu der Abnahme Aj des Sauerstoffs
in dem Ausgangeoxydationsmittel bei der vollständigen Verbrennung des Brennstoffs darin. Die Wanneverluste durch
jO Äas mechanisch Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffs, bedingt durch Plug fester nichtverbrannter Brennstoffteliehen, bestimmt man als . Verhältnis der Abnahme
Δ2 des Sauerstoffs bei der vollständigen Verbrennung
des brennbaren Ruckstands der festen Phase zu der Abnahme
Ά3 ^es Sauerstoffs in dem Auegangeoxydationsmittel bei
der vollständigen Verbrennung des Brennstoffs darin.
Pur eine zusätzliche Erhöhung der Genauigkeit und
der Zuverlässigkeit der Kontrolle der Wärmeverluste durch die unvollständige Verbrennung des Brennstoffs bestimmt
man die Abnahme Δ^ des Sauerstoffs in dem gasförmigen
Ausgangsoxydationsmittel vor der Verbrennung der Probe der Verbrennunssprodükte des Brennstoffs darin als
Differenz zwischen dor Abnahme Aj des Sauerstoffs und
den Abnahmen A1 und A2. des Sauerstoffe, d.h. A^m Aj-
-(A1-I-A2 )· Dann bestimmt man die Abnahme A5- dee
Sauerstoffs in dem gasformigen Ausgangsoxydationsmittel
vor der Nacbjorennung des brennbaren Huckstandes der festen
Phase als Differenz zwischen den Abnahmen A3 und A2
des Sauerstoffs, d.h. A$ = A3 - A2 * Die Warmeverluste
durch das chemisch Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffs bestimmt man als Verhältnis der Abnahme A1
des Sauerstoffs bei der Nachverbrennung der brennbaren Gase der gasförmigen Phase der Probe zu der Abnahme Atf des
Sauerstoffs, d.h. A1/At/ = Δ,/Δ3 - (Af + A2 )· Die
Wärmeverluste durch das mechanisch Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffs bestimmt man als Verhältnis
der Abnahme A2 äes Sauerstoffs bei der vollständigen '
Verbrennung des brennbaren Rückstandes der festen Phase
zu der Abnahme A5 dea Sauerstoffs, d.h· Λ%/A5- A2 /Aj-A^.
Im allgemeinen Fall werden die WarmeVerluste durch
das mechanisch Unverbrannte bei der Verbrennung des Brenn-
oinejw
stoffe, d.h» die Funktion mehrerer Variablen durch ^Ausdruck wie folfcjt bestimmtt
Suckstandes der festen Phase, Q- die Reaktionswärme der vollständigen Verbrennung
des Brennstoffs,
cL- der Anteil des Aschenrucks tan des in der Flugasche,
die aus der Feuerung mit Abgasen ausgetragen wird, Ca- die Konzentration der brennbaren Stoffe in der
Flugasche,
Schlacke sind·
Die Abnahme des Sauerstoffs bei der Verbrennung des brenn-
baren !Rückstandes ist der sich entwickelten Warme proportional·
Die Abnahme des Sauerstoffs bei der Verbrennung des gasformigen brennbaren Rückstandes fallt mit der
Wärmeentwicklung nicht zusammen, deshalb wird bei der
Berechnung der Warmeverluate,durch das chemisch Unverbrannte
ausgehend von der Abnahme des Sauerstoffs eine Korrektur^-rosse MaH eingeführt, und die Wärmeverluste q»
werden durcheirj-eaiusdruck wie folgt bestimmt:
Die Korrekturgrbsse naw wird in Abhängigkeit von der Vollständigkeit
der Verbrennung des Brennstoffs nach dem Diagramm (Fig. 1) bestimmt· Die Wärmeverluste durch das
mechanisch Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffs TK werden durcn33"--. Ausdruck wie folgt boatimtat:
Die Bestimmung der warmeverluste q,, q^ wird rechnerisch
oder mit Hilfe von im voraus zusammengestellten Nomogrammen
durchgefilhrt. Das Berechnungsverfahren zur Bestimmung
der Warmeverluste gestattet es jedoch nicht, in den Prozess der Verbrennung des Brennstoffs operativ einzugreifen und
Korrekturen vorzunehmen« Zur Erhöhung der Genauigkeit und der Zuverlässigkeit der Bestimmung der Warmeverluste werden
automatische Korrekturverfahren benutzt.
zur Erhöhung der Genauigkeit und der Zuverlässigkeit
des Verfahrens zur Bestimmung der WarmeVerluste und zur
Verwirklichung3^03automatischen Korrekturverfahrens zur
Brennstoffzufuhr wird in den Ausdruck zur Bestimmung der Warmeverluste durch das chemisch Unverbrannte bei der
Verbrennung des Brennstoffs eine Korrekturgrösse eingeführt,
und die WärmeVerluste werden dann durch den Ausdruck wie
folgt bestimmt: n „ n n
„ - . °1 " 2 - κ C1 - C2
Die warmeverluste durch das mechanisch Unverbrannte bei
der Verbrennung des Brennstoffs werden unter Berücksichtigung der Korrekturgrösse durch den Ausdruck wie folgt
bestimmt:
C0-C5 C0- C2
In den angeführten Ausdrucken sind Nb" und **c" Transformationekoeffizienten,
die die Proportionalität der Skala eines Messgerätes bestimmen· In Fig. 2 ist das Diagramm einer
Xnderung des Koeffizienten "b" und in Fig. 3 das Diagramm
einer Inderung des Koeffizienten "cH dargestellt«
Die Einrichtung fur die Bestimmung der WarmeVerluste
durch die unvollständige Verbrennung eines Brennstoffs,
die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
dient, enthalt einen Probenehmer 1 (Fig. 4), der als ein Bohr mit kalibriertem Durchmesser ausgebildet ist· Das
Ende des Rohres ist in einem Gaszug 2 untergebracht und entgegen dem Strom eines Staub-Gas-Gemiscb.es gerichtet·
Mittels einer Rohrleitung 3, deren lande sich in der Entzundun£szone
dos brennbaren Rückstandes der festen Phase befindetest der Probenehmer 1 mit einem Ofen 4 fur die
Nachbrennung der Probe verbunden· Der Ofen 4 ist mit Rohrstutzen 5»6 fur die Einfuhrung eines Oxydationsmittels
bzw· Ausfuhrung der Endprodukte der Verbrennung des Brennstoffe, einem Erhitzer 7 fur das Vorwärmen des Oxydationsmittels
und der Probe und einem Mittel 8 fur die Messung des Wärmeeffektes der Verbrennungsreaktion der Probe ausgestattet·
Die Einrichtung enthält auch einen Abscheider 9 fur
die Trennung der festen Phase von der gasformigen Phase»
der an der Rohrleitung 3 angeordnet und mit einem Rohrstutzen 10 fur die Abführung der gasförmigen Phase
versehen ist. Auf dem Rohrstutzen 10 ist ein Gasgeblase 11
mit einem Regler 12 des Verbrauches der gasförmigen Phase angeordnet. Das Ende des Rohrstutzens 10 ist an eine Sammer
13 fur die NacSSrennung der gasförmigen Phase der Probe angeschlossen· Mittels des Hohrstutzens 5 und einer
Einengung 14 ist die Kammer 13 mit einer Kammer 15 fur die
Nacntorennung der festen Phase der Probe verbunden· Die
Einengung 14 ist zur Erhöhung der Geschwindigkeit des einströmenden Gases und zur Erzeugung eines schwebenden
Gemisches aus festen Teilchen im Gas erforderlich. Die Einengung 14 ist mittels einer Rohrleitung 16 mit einem
Wasserverschluss 17 verbunden.
Das Mittel 8 fur die Messung des Wärraeeffektes der Verbrennungereaktion
der Probe enthalt einen Analysatorblock 18 der Sauerstoffkonzentration in der gasförmigen Phase,
die man vor und nach der Nachbrennung dor Probe erhält,
und Anzeiger 19»20 der Warmeverluste durch die unvollständige
Verbrennang des Brennstoffs· Der Eingang 21 des
Anzeigers 19 der WarmeVerluste durch das chemisch Unverbrannte
bei der Verbrennung des Brennstoffs ist über einen Spannungsteiler 22 an die Ausginge 23,24,25 von Analysatoren
26,27,28 der Sauerstoffkonzentration angeschlossen· Der Eingang 29 des Anzeigers 20 der Warme Verluste durch,
das mechanisch Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffes ist über einen Spannungsteilur 50 an die Ausgänge
23» 31»32 der Analysatoren 26,28,33 der Sauerstoffkonzentration
angeschlossen·
Die Analysatoren 27,28,33 der Sauerstoffkonzentration
sind mittels Probeentnahmerohre 3^,35»36 an den Rohrstutzen
10, die Rohrleitung 5 *>£3*^Lie Kammer 15 ange-
schlossen. Der Analysator 26 ist mit einer Bohrleitung 37
fur die Zufuhrung eines Nachbildners, in dem die Sauerstoffkonzentration
der Konzentration C0 entspricht, verbunden
·
Die Fühlelerneute der Analysatoren 26 (Fig. 5), 27,28,
33 dienen als ^^i^on Messbrücken 38,39, deren Diagonalen
in die Stromkreise der entsprechenden Spannungsteiler 22,30 fur die Teilung von elektrischen Signalen, die den
Abnahmen Δ« , A2 des Sauerstoffs bei der Nachfrrennung
brennbarer Gase der gasförmigen Phase der Probe und des brennbaren Rückstandes der festen Phase der Probe proportional
sind, in elektrische Signale, die den Abnahmen au-,
yejp-'
Δ5 des Sauerstoffs vor der Nacbprennung der Probe der
Verbrennunesprodukte des Brennstoffs und vor der Nacqrorennung
des brennbaren Ruckstandes der festen Phase proportional sind, eingeschaltet sind·
Die erfindunesgemässe Einrichtung fur die Bestimmung
der WarmeVerluste durch die unvollständige Verbrennung des
Brennstoffs arbeitet wie folgt·
Aus dem Gaszug 2 (Fig. 4) gelangt der Strom der Probe
in den Probenehmer 1 und durch die Rohrleitung 3 in den
Abscheider 9· Im Abscheider 9 wird die Probe in die feste und in die gasförmige Phasen getrennt, wobei die
feste Phase eich am Boden des Abscheiders absetzt und die gasförmige Phase über den Rohrstutzen IO in die Kammer
13 Bur Nachbrennung gelangt. Die Geschwindigkeit der
Probeentnahme wird mittels des Heglers 12 geregelt, der den Betrieb des Gasgebläses 11 steuert. In der gammer 13
wird der Strom der gasformigen Phase auf die Entzunduqgstemperatur
der brennbaren Gase, die in der Probe enthalten sind, erhitzt. Die brennbaren Gase verbrennen, dabei ändert
sich die Sauerstoffkonzentration von der Grosse C^ auf die
Grosse Cp*
Die gasförmige Phase, von den brennbaren Gasen freigeworden,
gelangt nun in die Kammer 15» wo sie zusatzlich
durchwärmt wird. Von oben wird in die Kammer 15 die feste Phase der Probe geschüttet. Durch die gegenläufige Richtung
der Ströme der gasförmigen und der festen Phasen wird eine gute Vermischung und ein guter Kontakt mit dem Sauerstoff
der gasförmigen Phase gewährleistet. Die feste Phase wird erhitzt und verbrennt im schwebenden Zustand. Grobe
Teilchen der festen Phase, die sich im Gasstrom abwärts bewegen, stossen gegen die Wände der Kammer 15, werden
zerkleinert und entzünden sich zufällig , noch gröbere Teilchen, die keine brennbaren Stoffe enthalten, fallen
durch öffnungen in der Einengung 14 durch und werden dann durch den Wasserverschluss 17 entfernt.
Die Bndprodukte der Verbrennung der Probe werden durch
den Rohrstutzen 6 in den Gaszug 2 des Kesselaggregats
zurückgeführt. Bei der Verbrennung der festen Phase vermindert
sich die Sauerstoffkonzentration und wird gleich der Grosse C, .
Die die Änderung der Sauerstoffkonzentration charakterisierenden
Signale gelangen an die Eingänge des MitteIs 8 fur die Messung des Wärmeeffektes der Verbreanungsreaktion
der Probe, Da die Fühlelemente der Analysatoren
26,27,28,33 als ^ der Messbrücken 38,39 dienen, so ge-
langen die elektrischen Signale^der Erzeugung von/signaien
der Ungleiche auf die Eingänge der Spannuneatelier 22,30.
Die Messung der WarmeVerluste durch die unvollständige
Verbrennung des Brennstoffe wird wie folgt durchgeführt· In Pig· 5 ist eine Ausführunesform dargestellt, bei
der jede Messkammer des Gasanalysators nur ein Fühlelement
enthalt· Zusammen mit Widerständen 40, 41, die als Sollwertgeber der Grosse der Sauerstoffausgangskonzentration
im Oxydationsmittel dienen, und Widerständen 42,45
bilden die Fühlelemente der Gasanalysatoren 28, 55 eine Brücke 599 deren Diagonalen an die Widerstände 44, 45
des Spannungsteilers 50 angeschlossen sind. Den Klemmen
der Brücken 58,59 wird eine stabilisierte Speisespannung
zugeführt· Jede Brücke 58,59 wird durch die Lage des
veränderlichen Widerstands 40 ausgeglichen· In die an den Widerstand 44 angeschlossene Diagonale der Brücke 59 wird
eine Brückenungleiche vorgegeben, die der Grosse der Sauerstoffkonzentration in dem zur Verbrennung des Brennstoffs
zu verblendenden Aus($angsoxydationsmittel proportional
ist· In der an den Widerstand 44 angeschlossenen Diagonale ergibt sich eine Ungleiche, die der Sauerstoffabnahme
in dem Ausgangsoxydationsmittel bei der unvollständigen Verbrennung des Brennstoffs darin proportional
ist· Der Spannungsteiler 50 führt die Teilung von Δ^/Δϊ durch, die den Wärmeverluste durch das mechanisch
Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffs proportional ist· Der unter Berücksichtigung der Korrekturgrosse
"c11 geeichte Anzeiger 20 registriert den laufenden
Wert der War me vor luß te. Zusammen mit den Widerständen
40,41, die als Sollwertgeber der Grosse der Sauerstoffausgangskonzentration
im Oxydationsmittel dienen, und den Widerständen 42,45 bilden die Fühlelemente der Gasanalysatoren
27» 55 eine Brücke 58, deren Diagonalen an die Widerstände 46,47 des Spannungsteilers 22 angeschlossen
sind· In ähnlicher Weise führt der Spannungsteiler 22 die Teilung von Δ,/Δ^ durch, die den Wärmeverlusten durch
das chemisch Unverbrannte bei der Verbrennung des Brennstoffs
proportional ist*
Claims (3)
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1983
- 1983-01-21 FR FR8300958A patent/FR2539876A1/fr active Granted
- 1983-01-24 DE DE19833302245 patent/DE3302245A1/de not_active Ceased
- 1983-01-24 AU AU10711/83A patent/AU1071183A/en not_active Abandoned
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| DE3219318A1 (de) * | 1981-05-22 | 1982-12-16 | Westinghouse Electric Corp., 15222 Pittsburgh, Pa. | Verfahren und vorrichtung zur messung des heizwertes von transportfaehigen brennstoffen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2539876A1 (fr) | 1984-07-27 |
| AU1071183A (en) | 1984-07-26 |
| FR2539876B1 (de) | 1985-05-03 |
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