FI56984C - Saett vid drift av en eldstad och anordning foer utoevande av detta saett - Google Patents

Description

Γο1 ,44X KU ulutusjulkaisu Ccno.

Ta ^ (11) UTLÄGGN I NOSSKRIFT 56984 --g/^{fä Patentti oyonnetty 1C 35 1930

Patent ocddelat ^ T ^ (51) Kv.lk.'/Int.CI.' D 21 C 11/12 K * P 23 N 3/00 SUOMI —FINLAND (21) P»t«nttlh»k*mu* — P*Mnt»n«eknln| 3558/7^ (22) Htktmltptlvi — Ansöknlngidig 10.12.7^+ (23) Alkupllvi — GlltighKsdtg 10.12.7^ (41) Tullut julkiuksl — Bllvlt offmtllg 11.06.75 PUMttl· I» r.kllterlh.llitui (44) --------,---

Patent* oeh registerstyrelMn ' ' An*ök»n utl.gd och utl.ikrift.n publk«nd 31.01.80 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet 10.12.73 USA (US) 1+2361+5 (71) Combustion Engineering, Inc., 1000 Prospect Hill Road, Windsor,

Connecticut, USA(US) (72) Lyman Francis Gilbert, Arcadia, California, USA(US) (7I+) Oy Heinänen Ab (5I*) Tapa käyttää tulipesää ja laite tämän tavan toteuttamiseksi -Sätt vid drift av en eldstad och anordning för utövande av detta sätt

Keksintö koskee tapaa, jolla poltetaan polttoainetta kerroksena. Erikoisesti koskee keksintö tapaa ja laitetta tulipesäkerroksen syvyyden tai pinnan säätämiseksi. Lähemmin määriteltynä keksintö koskee tapaa ja laitetta, jossa käytetään kerroksen palaessa syntyvää valoa sen muuttuvan suureen säätämiseksi, joka vaikuttaa kerroksen syvyyteen.

Palavan kerroksen syvyyden tai tason säätäminen tulipesissä, esimerkiksi kemikaalien talteenottouuneissa, polttouuneissa tms. voi olla tärkeä toimenpide optimipalamisen aikaansaamiseksi tulipesässä. Kerros muodostuu erilaisten polttoaineitten ja muitteen aineitten kasaumasta, joka on tulipesän pohjalla tai arinalla ja joka poltetaan joko kiinteitten aineitten kokonaismäärän pienentämiseksi tai tiettyjen kemiallisten muutosten tai molempien aikaansaamiseksi. Erikoisen hyvänä esimerkkinä välttämättömyydestä säätää kerrossyvyyttä ovat kemikaalien talteenottouunit.

Kemikaalien talteenottouunien ajo ja säätö muodostaa vaikean probleeman otettaessa talteen kemikaaleja mustalipeästä koetettaessa saada aikaan maksimihyötysuhde prosessille samalla kun ilman saastuminen ja räjäh- 2 5 G 9 8 4 dysvaara on mahdollisimman vähäinen. Eräs tekijä, joka vaikeuttaa ajoa ja säätöä, on siinä, että mustalipeän kokoomus (varsinkin kiinteitten ainesosien pitoisuus] vaihtelee aika ajoin. Toinen tekijä on se, että tulipesässä tapahtuu erilaisia kemiallisia reaktioita. Kemikaalien talteenottouunin tulipesässä tapahtuu tiettyjä merkittäviä muutoksia mustalipeälle, josta ennen kaikkea haihtuu pois se vesi, jota ei ole poistettu ennen talteenottouunia olevilla suoraan ja/tai epäsuorasti toimivilla haihduttimilla. Mustalipeän hiilimäinen aine palaa tämän jälkeen pesässä olevana kasana, kun taas epäorgaaniset aineet sulavat ja muodostavat tulipesään sulan. Tulipesän alemmissa osissa ylläpidetään pelkistysolosuhteita, kun taas tulipesän yläosissa ylläpidetään hapetusolosuhteita. Seuraavassa on annettu eräitä tiettyjä primäärisiä, kemikaalien talteenottouuneissa tapahtuvia reaktioita:

Na2S04-> NasS + 2C02

Na^CO^ f ) Na20 (kiinteä) + C02 Na20 (kiinteä) + C —>Na2 (kaasu) + CO Na2 (kaasu) + 1/202-jNa20 (savu) S + o2--) so2 S02 + 1/202?- >S03

Na20 + SOg-)Na2S04 (savu)

Na20 + C02->Na2C03 (savu)

Tulipesän alemman osan toimintaolosuhteitten säätöön kuuluu natrium-sulfaatin pelkistyminen natriumsulfidiksi sekä natriumkarbonaatin muuttaminen natriumokeidiksi ja natriumoksidin muuttaminen natriumhöyryksi.

Pelkistyksessä muodostuvan natriumhöyryn määrä puolestaan säätää kon-sentraatiota rikkioksideissa ja natriumsulfaatti- ja natriumkarbonaat-tihöyryssä, jotka poistuvat palamiskaasuna uunista. Palamisen ja erikoisesti pelkistysolosuhteitten oikea säätäminen on siten välttämätöntä ei väin säädettäessä hyötysuhdetta tehtäessä natriumsulfidia natri-umsulfaatista, vaan myös säädettäessä tulipesäsäteilyjä. Oikealla ajolla saavutetaan lisäetuna parempi höyryntuotanto.

Tavallisimmin ovat toivottavia kerroksen suuri palamislämpötila ja suhteellisen suuri syvyys tulipesän hiilloskerroksessa, jotta saataisiin aikaan maksimi pelkistyshyotysuhde ja jotta rikkioksidin ja hiuk-kasmaisen savun vapautuminen vähenisi. Uuninhoitajat epäröivät kuitenkin usein työskennellä syvällä hiilloskerroksella, koska se vaatii keskeytymätöntä primääri-ilman venttiilien valvontaa ja säätöä. Toinen epäkohta sopimattoman syvän hiilloskerroksen käytöstä on siinä, että ilmaaukot tulipesän kehällä saattavat tukkeutua, minkä seurauksena on sammuminen, kun alta kulunut hii1loskerros kaatuu tulipesän seinää vas- 3 53984 ten. Lisarpobleemana ajettaessa syvällä kerroksella on siinä, että usein on hankalaa vain silmämääräisesti määritellä kerroksen tarkka korkeus, niin että on vaikeata sanoa, milloin kerroksesta tulee liian syvä. Näistä syistä ajavat monet uunin hoitajat tulipesää olosuhteissa joissa kerrospinta pidetään sopimattoman matalana, mikä huonontaaa pel-kistyshyötysuhdetta ja lisää hiilen siirtymistä kaasuvirtaukseen, jolloin muodostuu alhaalla sulavia kuonakerrostumia myötävirtaan sijaitseville lämmönsiirtopinnoi1le. Ajettaessa matalalla kerroskorkeudella uuninhoitajalta tarvitaan vain vähän tarkkaavaisuutta, mutta silloin saavutetaan kemikaalien pelkistyksessä pienet hyötysuhteet.

Siksi on toivottavaaa ajaa hiilloskerrosta riittävällä syvyydellä hyvän pelkistyshyötysuhteen saavuttamiseksi, mutta ei sellaisella syvyydellä, joka aiheuttaa kokoonvajoamis- tai sammumisvaaran. Tällaisen ensisijaisesti kysymykseen tulevan kerrospinnan sortumakulma on noin 40-50°, samalla kun perusta on 20-30 cm:n etäisyydellä primääri-ilman tuloauk-kojen alapuolella. Aivan liian korkean kerroksen sortumakulma ylittää 50° ja perTjsta on vain 2,5-5 cm primääri-ilman tuloaukkojen alapuolella. Kun kerroksen sortumakulma on pienempi kuin 40° ja perusta on enemmän kuin 30 cm primääri-ilman tuloaukkojen alapuolella, on kerros liian * matala suurimman pelkistyshyötysuhteen saavuttamiseksi.

Suomalaisessa patentissa 54952 on kuvattu tekniikkaa ja laitteita, joilla valvotaan hiilikerroksesta syntyvää natriumkaasua, joka osoittaa suoraan hyötysuhdetta, millä Na2S04 muuttuu Na2S:ksi. Natriumhöy-ryn syntymisnopeuden mittaamiseksi käytetään optista laitetta, joka on herkkä palavan natriumin lähettämälle valoenergialle, mutta joka on suhteellisen reagoimaton muulle palavasta hiilloskerroksesta tulevalle valoenergialle. Mainitun patenttihakemuksen mukaan voidaan optinen laite tuoda hiilloskerroksen ylle näkösuunta alaspäin, jolloin hiili-kerroksen pinnan alentuminen aiheuttaa muutoksen optisen laitteen luke-matuloksessa.

Samalla tavalla on muissa tulipesissä, kuten esimerkiksi polttouuneissa tms., joissa myös polttoainetta poltetaan kerroksena halutun kemiallisen ja/tai massan muutoksen aikaansaamiseksi, tarpeen säätää kerroksen syvyyttä optimihyötysuhteen saamiseksi pelkistyksessä tai hapetuksessa.

Keksinnön kohteena on täten tapa käyttää tulipesää, jossa materiaalia poltetaan kerroksena valon säteillessä siitä ja jossa kerroksen pinta on -Funktio säätövariaabelista, esimerkiksi tuodun primääri-ilman vir- 4 5G984 tauksesta, hiilikerroksen pinnan säätämiseksi, jossa tavassa tunnustellaan ainoastaan sitä valoa, joka on peräisin erityisestä vyöhykkeestä tulipesässä, säätösignaalin aikaansaamiseksi. Keksinnölle on tunnusomaista se, että mainitulla vyöhykkeellä on rajoitettu pystysuora ulottuvuus niin, että tunnustellun valon intensiteetti vaihtelee hiilikerroksen syvyyden funktiona,.ja että säätösignaali vaihtelee tunnustellun valon intensiteetin funktiona, ja että primäär i-ilman virtausta vaihdellaan säätösignaalin funktiona.

Keksintö koskee myös laitetta edellämainitun tavan toteuttamiseksi tulipesässä, jossa materiaalia poltetaan kerroksena valon säteillsssä s iitä ja jossa kerroksen pinta on funktio säätövariaabelista, esimerkiksi primääri-ilman virtauksesta, johon laitteeseen kuuluu elimet kerroksen tason säätämiseksi käsittäen elimet säteilevän valon tunnustelemista varten. Laitteelle on tunnusomaista se, että tunnustelu-elin tunnustelee valoa ainoastaan tulipesän tietystä vyöhykkeestä, jolla on rajoitettu pystysuora ulottuvuus tulipesässä niin, että tunnustellun ^alon intensiteetti on yhteydessä kerroksen pintaan mittauspisteen suhteen, ja että tunnustelusi imet synnyttävät signaalin, joka vaihtelee riippuen tunnustellun valon intensiteetistä ja indikoi ker- f roksen pintaa, ja että laitteeseen on järjestetty elimet, jotka reagoivat tähän signaaliin mainitun säätövariaabelin, esimerkiksi primääri-ilman virtauksen säätämiseksi kerrossyvyyden säätämistä varten.

Oheiset piirustukset havainnollistavat keksinnön ensisijaisesti kysymykseen tulevaa suoritusmuotoa.

Kuva 1 on kaaviollinen sivukuva keksinnön mukaisesta tulipesästä otettaessa talteen kemikaaleja mustalipeästä.

Kuva 2 a on jonkin verran kaaviollinen sivukuva tulipesästä hiillos-kerroksineen, jolla on ensisijaisesti kysymykseen tuleva taso.

5 56984

Kuva 2 Id on jonkin verran kaaviollinen sivukuva tulipesästä, jossa on sopimattoman korkea hiilloskerros.

Kuva 2 c on jonkin verran kaaviollinen sivukuva tulipesästä, jossa on sopimattoman matala tai laakea hiilloskerros.

Kuva 3 on suurennettu esitys osasta kuvaa 1 ja se esittää kaaviollisesti optista tunnustelijaa, primääri-ilmapeltiä ja niiden väliin kytkettyä säätö- ja toimintapiiriä.

Kuva 4 esittää leikkausta pitkin kuvan 3 viivaa 4-4 havainnollistaen optisen tunnustelijan näköalaa primääri-ilma-aukosta ja niiden läpi.

Kuva 5 on kaaviollinen poikkileikkaus pitkin kuvan 1 viivaa 5-5.

Vaikka esilläoleva keksintö on tavallisimmin käyttökelpoinen erilaisissa tulipesissä, missä materiaalia poltetaan kerroksessa, on siitä erikoisen suurta hyötyä kemikaalien talteenottouunien yhteydessä. Keksintöä kuvataan siis kemikaalien talteenottouunin yhteydessä, mutta se on yhtä käyttökelpoinen muissa tulipesissä, joissa ylläpidetään kerroksia.

Kuvassa 1 on esitetty kemikaalien talteenottouuni 10, joka on tyyppiesimerkki kemikaalien talteenottouuneista käsiteltäessä mustalipeää. Tulipesän seinät on vuorattu höyryputkilla 12, jotka muodostavat osan kemikaalien talteenottolaitteiston lämmönvaihtopinnasta, joihin lisäksi kuuluu laitteiston yläosassa lämmönvaihtopintoja 14.

Mustalipeää, joka on saatu sulfaattimenetelmästä ja/tai muusta natriumiin perustuvasta massanvalmistusmenetelmästä ja jota on esihöyrys-tetty halutun kiintoainepitoisuuden aikaansaamiseksi, tuodaan tulipe-sään 10 suulakkeista 16. Tällä tavalla tulipesään ruiskutettu neste laskeutuu tulipesän pohjalle ja kulkee siten ylöspäin nousevien pala-miskaasujen läpi, niin että suuri osa nesteen kosteudesta höyrystyy välittömästi. Kiinteät osaset laskeutuvat alaspäin nousevien palamis-kaasujen läpi ja muodostavat kasan tai hiilloskerroksen 18 pesään tai uuninpohjaan 20. Osa palavia aineita kuluu hiilloskerroksessa 18. Palamattomat epäorgaaniset kemikaalit sulavat ja ne poistetaan tuli-pesästä ulostuloputkesta 22.

Palamisilmaa tuodaan tulipesään kahdesta kohtaa. Primääri-ilma tuodaan 6 56984 suhteellisen lyhyen välimatkan päässä pohjasta olevista suulakkeista tai aukoista 24, kun taas sekundääri-ilma tuodaan nestesuulakkeitten yläpuolella olevista suulakkeista tai aukoista 26.

Sen lisäksi, että natriumsulfaatti kerroksessa pelkistyy kaavan (1) (1) Na2S04 + 2C —f Na2S + 2C02 mukaisesti, hajoaa natriumkarbonaatti kaavan (2) (2) Na2C0^*-2 Na20 (kiinteä) + C02 mukaisesti.

Vastaava reaktio loppuu C02:n poistuttua ja kun Na20 käytetään välittömästi reaktiossa (3) (3) Na20 + C —* Na2 (höyry) + CO.

Natriumoksidi on termisesti stabiili, suhteellisen haihtumaton kiinteä aine, jonka kiehumispiste on 1271°C. Tämä lämpötila on selvästi kerros-lämpötilojen yläpuolella, jotka ovat normaalisti noin 816-1093°C. Sillä elementaarinatriumilla, joka syntyy reaktiossa (3) on sitävastoin alhainen kiehumispiste (881°C) ja se höyrystyy siten ilman muuta kerroksesta. Se on äärimmäisen reaktiokykyinen aine ja se palaa nopeasti reaktion (4) mukaisesti välittömästi kerroksen yläpuolella luovuttaen suuren lämpömäärän ja voimakkaasti keltaista valoa.

(4) Na2 (höyry) + l/202 ->Na20 (savu) +-Ah + valo.

Tämä keltainen valo johtuu natriumatomien termisestä virittymisestä äärimmäisen hienoissa, kuumissa osasissa Na20-savussa. Sillä on voimakkaat intensiteettipiikit aallonpituusalueella 5890 Ä näkyvän valon spektrissä. Tämä aallonpituus on tunnusomainen natriumille, joka on joko elementaari-tai yhdistemuodossa. Myös muita kaasuja tai höyryjä voi kehittyä ja ne myötävaikuttavat ominaisine spektrisäteilyineen hiilloskerroksesta ja sen yläpuolelta tulevaan säiteilyyn. Tämä valo voi olla sekä näkyvällä alueella ja/tai lähellä sitä ja se voidaan yksilöidä rajoittumatta tähän natriumin spektrisäteilyjen kanssa. Tämä valo syntyy yleensä hiilloskerroksen 18 pinnalla ja välittömästi sen yläpuolella ja sitä on merkitty piirustuksissa, esimerkiksi kuvissa 2a, 2b ja 2c "aaltomuodoilla" 27. Valo-"aaltomuodot" 27 osoittavat sen alueen, jolla valo muodostuu ja näiden heilahdusten amplitudi antaa suhteellisen 7 56984 käsityksen valon intensiteetistä, jolloin huomataan, että valoa esiintyy yleensä suurimmalla osalla kerrosta ja sen suurin voimakkuus on lähellä keskustaa, mistä se heikkenee mentäessä viileämpiin sivualueisiin.

Kuvat 2a, 2b ja 2c esittävät hiiloskerrosta, joilla on ensisijaisesti kysymykseen tuleva pinta tai syvyys, sopimattoman korkea pinta ja sopimattoman matala pinta. Kuten aikaisemmin mainittiin on ensisijaisesti kysymykseen tulevan kerroksen sortumakulma 40-50° ja sen perusta sijaitsee 20-30 cm primääri-ilmaaukko jen 24 alapuolella; sopimattoman korkean kerroksen sortumakulma kuvan 2b mukaisesti on yli 50υ ja sen perusta on 2,5-5 cm:n etäisyydellä aukkojen 24 alapuolella; kuvan 2c mukaisen sopimattoman matalan kerroksen sortumakulma on alle 40° ja sen perusta on 30-45 cm tai enemmän aukkojen 24 alapuolella. Mittari 28, jota käytetään keksinnön mukaisesti palavan kaasun tai palavien kaasujen kerroksesta 18 lähettämän valoenergian intensiteetin vastaanottamiseen ja indikoimiseen, on pääasiassa edellä mainitun patenttihakemuksen mukainen. Tavallisesti sisältää mittari valoilmaisimen, joka on jotakin tunnettua tyyppiä, esimerkiksi valovastus, valodiodi, valotransistori, valotuikelaskija tms. Valoilmaisin saattaa olla sellainen, että se reagoi tiettyyn osaan näkyvän valon spektristä, esimerkiksi siihen osaan, joka sisältää natriumin spektrisä-teilyt tai sillä saattaa olla leveämpi alue, joka sisältää koko näkyvän spektrin ja mahdollisesti enemmänkin. Tunnustellun valon rajoittamiseksi tiettyyn osaan spektriä voidaan käyttää sopivia suodattimia, prismoja, diffraktiohiloja tms. Koska suurehko osa valoa kemikaalien talteenotto-uunissa on spektrin natriumalueella, on toivottavaa, että mittari 28 reagoi sellaiseen valoon.

Mittari on siten sijoitettu ja suunnattu, että se tarkkailee määrättyä vyöhykettä tulipesän 10 sisällä. Mittarin 28 näkökentän vaakasuora tai atsimuuttilaajuus ei ole erikoisen kriittinen, mutta sen tulee sisältää edustava osa hiilloskerrosta 18. Ainakin yksi mittari 28 tulee olla kullakin tulipesän 10 neljästä seinästä ja edullisimmin kaksi, joista kumpikin on omassa primääri-ilmakanavassaan 29, kuten näkyy kuvasta 5. Mittarin 28 pystysuora näkökenttä on sitävastoin jonkin verran krrittisempi ja sen tulee olla rajoitettu vyöhykkeeseen, joka on merkitty katkoviivoin 30 kuvissa 2a, 2b ja 2c ja joka ei sisällä valoaallonmuotojen 27 kuvan 2b mukaisen korkean kerrospinnan ja kuvan 2c mukaisen matalan kerrospinnan välistä koko korkeutta.

8 56984

On toivottavaa, että mittari 28 on asennettu siten, että muutokset kerrospinnassa saa aikaan maksimaaliset muutokset mittarin tunnusteleman valon intensiteetissä. Tämä voidaan saada aikaan asentamalla ja suuntaamalla mittari 28 siten, että se tarkkailee pääasiassa vaakasuoraan suuntaan ja että pystysuora näkökulma tai -alue rajoitetaan ottaen huomioon yllämainitut vaatimukset.

Ensisijaisesti kysymykseen tulevassa suoritusmuodossa on näkökentän 30 yläpuoli senlaatuinen, että suurehko osa valoaalloista 27 korkealla kerroksella kuvan 2b mukaisesti suljetaan pois tarkkailusta, että suurehko osa valoaalloista 27 keskikorkealla kerrospinnalla, esilläolevassa tapauksessa kuvan 2a mukaisella pinnalla joutuu pystysuoraan näkökenttään ja että vielä suurempi osa valoaalloista 27 matalalla kerrospinnalla kuvan 2c mukaisesti joutuu pystysuoraan vyöhykkeeseen tai näkökenttään. Toisin sanoen on mittarin 28 näkökenttä senlaatuinen, että pienen tunnustellun valon intensiteetin indikointi merkitsee korkeata kerrospintaa ja suuren tunnustellun valon intensiteetin indikointi merkitsee matalaa kerrospintaa, kun taas niiden välillä olevan tunnustellun valon intensiteetin indikointi merkitsee keski-korkeata kerrospintaa. Indikointi voidaan kalibroida tunnettujen tai tarkkailtujen kerrospintojen mukaan. Vaikka muut olosuhteet vaikuttavat valonintensiteettiin jonkin verran kullakin annetulla kerrospinnalla, ovat nämä vaikutukset minimaaliset ja säätötoiminnat seuraavan selityksen mukaisesti tapahtuvat oikeaan suuntaan.

Mittari 28 on ensisijaisesti sijoitettu primääri-ilmakanavaan 29, niin että se on tarkkailuikkunan 32 ulkopuolella ja on suunnattu hiillos-kerroksen 18 tarkkailuun ikkunan ja ilma-aukkojen 24 läpi. Tässä muodossa määräävät ilma-aukot 24 tulipesän 10 sisällä tarkkailtavan vyöhykkeen. Johtuen mittarin 28 ja ilma-aukkojen välisestä etäisyydestä sekä ilma-aukkojen pystysuorasta alasta tyyppitulipesässä 10 on samoin näkökentän yläosa tulipesässä rajoitettu valoaaltojen 27 alapuoliselle alueelle kuvan 2b mukaisessa korkeassa kerroksessa. Ilmakanava 29 ja ilma-aukot 24 toimivat siten jonkinlaisina aputähtäiminä mittarille 28, vaikka voidaan tietysti käyttää myös muita aputähtäimiä ja mittari voidaan sijoittaa muihin kohtiin, joilla on samanlaiset rajoitukset tulipesän sisustan tarkkailun suhteen. Valon johtamiseksi tulipesän seinistä kaukaisempaan tunnustelijaan voidaan käyttää valon johtimia, optisia putkia tai kuituja.

Erilaiset parametrit vaikuttavat kerroksen 18 syvyyteen, esimerkiksi 9 56984 primääri-ilmavirtaus ja/tai primääri-ilman lämpötila, nestevirtaus ja/ tai nesteen lämpötila ja/tai kiinteitten aineosien prosenttiosuuden suhde nesteessä olevaan veteen. Polttouunissa olisi nesteen tilalla jäte. Vaikka jokainen tai kaikki näistä parametreistä saattaa vaihdella jonkin verran, joko tahattomasti tai uuninhoitajan toimesta, on toivottavaa valita esimerkiksi primääri-ilmavirtaus, jota voidaan automaattisesti säätää mittarista 28 tulevan signaalin mukaan, kompensoimaan muitten parametrien muutoksia ja säilyttämään kerros halutulla tasolla.

Primääri-ilmavirtaus on parametri, joka suuressa määrin vastaa kerroksen 18 pinnan säätöä ja joka on suhteellisen helposti muutettavissa. Lisättäessä primääri-ilmavirtausta osoittaa kerrospinta taipumusta alentua ja vähennettäessä primääri-ilmavirtausta tahtoo kerrospinta nousta. Pelti 34 kussakin primääri-ilmakanavassa 29 säätää primääri-ilman virtausnopeutta kyseessä olevan kanavan läpi. Kun tällainen säätö on aikaisemmin suoritettu käsin ja uuninhoitajan ikkunan 32 läpi suorittaman satunnaisen tarkkailun perusteella, käytetään keksinnön mukaisesti mittaria 28 laitteena, joka synnyttää signaalin, joka automaattisesti vaikuttaa peltiin 34 yhdistettyyn säätölaitteeseen. Tällä tavalla saadaan tarkka, jatkuva automaattinen hiilloskerroksen 18 pinnan säätö.

Kuvassa 3 on esitetty jonkin verran kaaviollisesti tulipesä 10, optinen mittari 28, primääri-ilmapelti 34, pellin käyttölaite, jona on sylinteri 54 ja männänvarsi 58 ja säätöpiiri mittarin ja toimilaitteen välillä. Mittari 28 sisältää valoilmaisimen, jota edustaa muuttuva vastus 38. Normaalisti on valoilmaisimella tunnusomainen käyrä, so. vastusmuutos, joka muuttuu riippuen tunnustellun valon intensiteetistä. Ilmaisin voi kuitenkin myös osoittaa jännite- tai virranmuutosta. Vaikka valoilmaisin voi olla osa siltapiiriä, esitetään tämä yksinkertaisuus-syistä vain konstruktiona, joka tuottaa välonintensiteettimuutoksen. Tunnustellun valon intensiteetille tunnusomainen signaali johdetaan johtimella 39 tulovaikutteena tavalliseen moottorinsäätölaitteistoon 40. Säätölaitteisto 40 käsittää normaalisti käytönvahvistajan ja teho-kytkimen. Asetuspistesignaali lähetetään potentiometristä 42 ja johdetaan edelleen sisääntulosignaalina säätölaitteistoon 40. Asetuspistesignaali ja valonvoimakkuussignaali omaavat normaalisti vastakkaisen polariteetin ja asetuspistesignaalin suuruus asetetaan kiinteästi siihen arvoon, joka vastaa mittarista 28 tulevaa signaalin suuruutta silloin, kun hiilloskerroksen pinta on optimaalisissa tai ensisijaisesti kysymykseen tulevissa olosuhteissa.

56984 10 Säätölaitteiston 40 tehokytkin on kytketty käytönvajivistimeen ja käsittää kytkimen, jossa on kolme asentoa ja kolme pinnettä, joista yksi on yhdistetty johdolla 44 venttiilin 46 sähkömagneettiin, kun taas toinen pinne on yhdistetty johtimella 48 venttiilin 50 sähkö-magneettiin. Kytkimen yhteinen johdin on yhdistetty virtalähteeseen. Kumpikin venttiili 46 ja 50 on liitetty ilmantulon 52 ja pneumaattisen sylinterin 54 väliseen pneumaattiseen piiriin. Paineenalennusventtiili 56 kuuluu myös pneumaattiseen piiriin. Venttiilit 46 ja 50 ovat normaalisti suljetut, jolloin kytkin on neutraalissa kolmannessa asennossaan ja ne avautuvat vain, kun kytkin sulkee piirin kyseessä olevaan venttii-lisähkömagneettiin, jolloin vain yksi venttiili on auki kulloinkin.

Sylinteri 54 on laakeroitu kääntyvästi johonkin kantavaan osaan toisesta päästään ja männänvarsi 58 erkanee toisesta päästä. Männänvarsi 58 on yhdistetty peltiä käyttävään nivelsysteemiin 60, joka on puolestaan yhdistetty peltiin 34. Nivelsysteemi 60 voi ainakin osittain käsittää käsisäätöisiä pellin säätöniveliä. Männänvarren 58 siirto aiheuttaa pellin 34 kääntymisen, mikä aiheuttaa ilman suhteellisen säädön kokonaan avoimen tilan (maksimi-ilmavirtaus) ja kokonaan suljetun tilan (ei ilmavirtausta) välillä. Muita laitteita kuin pneumaattista sylinteriä 54, esimerkiksi moottoria tai membraania voidaan käyttää pellin 34 kääntöön.

Sijaintia indikoivat nivelet 62 ovat jäykästi kiinnitetyt toisesta päästään männänvarteen 58 ja toisesta päästään pyörivään potentiometriin 64. Potentiometriin 64 tuodaan jännite ja sen varsi on kondensaattorin 66 kautta yhdistetty johtimella 68 käytönvahvistimen toiseen sisääntuloon säätölaitteistossa 40. Potentiometrin 64 ja kondensaattorin 66 synnyttämä signaali on derivatiivisen takaisinkytkennän muodossa. Potentiometrin 64 jännitteen ja potentiometrin pyörähdys-suunnan polariteetti suhteessa männänvarren 58 liikesuuntaan on valittu siten, että takaisinkytkentäsignaalin jännite johdetaan käytönva_hvis-timen sisääntuloon käytettäessä sylinteriä 54. Tämä takaisinkytkentä-signaali vaikuttaa ajoittain tasoittavasti asetuspistesignaalin ja mittarista 28 tulevan säätösignaalin välillä, mikä aiheuttaa molempien venttiilien 46 ja 50 sulkeutumisen ja männänvarren 58 liikkeen pysähtymisen. Derivatiivinen takaisinkytkentä saa aikaan integraatiovaiku-tuksen pellin asennolle.

Käytettäessä kuvattua mittaria 28 on automaattisen kerrostason säätölaitteen toiminta seuraava: Kun pinta hiilloskerroksessa 18 on korkeampi 11 56964 kuin mitä pidetään hyvänä, esimerkiksi kuvan 2b mukainen, mittarin 28 kerroksesta tunnusteleman valon intensiteetti on suhteellisen pieni, mikä aikaansaa vastuslisäyksen valoilmaisimessa 38 ja johtimen 39 kautta valvontalaitteistoon 40 johdetun jännitteen alenemisen. Tällä alentuneella jännitteellä on pienempi arvo kuin asetuspisteellä ja saadaan virhesignaali, joka yhdistää kytkimen johtoon 44 venttiilin 46 avaamiseksi. Paineenalennusventtiili 56 aikaansaa alemman paineen sylinterin 54 vasemmalle puolelle verrattuna oikeaan puoleen, niin että männänvarsi 58 liikkuu vasemmalle, jolloin pelti 34 aukeaa hiukan. Varren 58 liike vääntää nivelien 62 välityksellä potentiometriä 64 tietyn matkaa ja muuttaa kondensaattorin 66 jännitettä sillä seurauksella, että - jännite, joka tuodaan säätölaitteistoon 40 hetkellisesti eliminoi sisääntulovirheen käytönvahvistimessa, jolloin virtapiiri venttiilin 46 sähkömagneetissa avautuu ja venttiili siten sulkeu- dv tuu. Tällöin pysähtyy männänvarren 58 ja pellin 34 liike. Tämä -jännite poistuu kuitenkin jälleen, kun männänvarren 58 liike loppuu, niin että mahdollisesti jäljelle jäävä virhe avaa jälleen venttiiliä 46. Tämä toimintatapa toistuu pellin 34 edellyttämien pienten siirtojen mukaan, kunnes virhesignaali poistuu kerrospinnan tai tunnustellun valon muuttuessa tai kunnes pelti on kokonaan auki, mikä pitkäaikaisessa ajossa antaa ennalta mainitun tuloksen.

Jos sitä vastoin hiilloskerroksen pinta on alle hyväksyttävän tason kuten kuvassa 2c, laskee tunnustellun valon kasvanut intensiteetti siinä määrin valoilmaisimen 38 vastusta, että johtimen 39 kautta säätölaitteistoon 40 johdettu jännite nousee asetuspisteen signaali-jännitettä korkeammaksi vastakkaiseen suuntaan, jolloin syntyy virhe-signaali vastakkaiseen suuntaan vaikuttaen kytkimeen ja sulkien venttiilin 50 sähkömagneetin piirin ja avaten venttiilin. Tällöin vapautuu sylinterin 54 oikea puoli kuormituksesta ja männänvarsi 58 pääsee liikkumaan oikealle sulkien peltiä 34. Myös tällöin, mutta vastakkaiseen suuntaan, antaa potentiometri 64 ja kondensaattori 66 ^ - jännitteen säätölaitteistoon 40, niin että pellin sulkeutumisliike tapahtuu pienin siirroin. Myös tällöin jatkuu liike kunnes virhesignaali on poistunut tai pelti on sulkeutunut kokonaan. Nettotuloksena tästä säädöstä on normaalissa ajossa se, että kerros 18 pidetään halutulla tasolla tai lähellä sitä asetuspisteen säädön mukaisesti. Tämä voidaan saada aikaan pienimmällä ajateltavissa olevalla pellin siirrolla.

Vaikka juuri kuvattu pinnansäätösysteemi on ollut sijoitettuna yhteen ainoaan primääri-ilmakanavaan 29, on selvää, että ainakin yksi tällainen laite on kussakin tulipesän 10 neljällä sivulla. Jos tulipesän kullakin sivulla on enemmän kuin yksi kanava 29, voidaan käyttää yhtä mittaria 12 56984 28 kullakin sivulla säätämään tällä sivulla olevia eri peltejä. Vaihtoehtoisesti voi kuvan 5 mukaisesti kussakin kanavassa 29 olla erillinen mittari 28 kyseessä oDöfaa peltiä 34 varten. Jollei mitään paikallista hiilloskerroksen syvyyden säätöä tarvita, voidaan sitäpaitsi eri mittarien 28 säätösignaalit tasoittaa ja käyttää tuloksena olevaa signaalia kaikkien peltien 34 säätöön.

Vaikka keksinnön kuvattu suoritusmuoto on ollut käytössä kemikaalien talteenottokattilassa, on se samalla tavalla käyttökelpoinen polttouuneissa ja muissa tulipesissä, joissa käytetään kerrosta, jolta tulevan valon voimakkuutta tunnustellaan kerroksen syvyyden indikoimi-seksi ja säätömuuttujän säätämiseksi sen mukaisesti. Tulipesissä, joissa pääasiallinen valolähde syntyy hiilen ja hiilivetyjen palamisesta kerroksella, voidaan valoilmaisin samalla tavalla suunnata kerroksen tarkkailemiseksi pystysuunnassa rajoitetussa näkökulmassa, jolloin se kuitenkin voi toimia leveämmällä alueella optisia aallonpituuksia tai sillä aallonpituudella tai niillä aallonpituuksilla, jotka ovat luonteenomaisia poltettaessa hiiltä tai hiilivetyjä. Sitä paitsi voidaan säätää jotain muuta parametriä tai muita parametrejä kuin primääri-ilmaa kerrossyvyyden säätämiseksi, vaikkakin tavallisesti pidetään parempana säätää primääri-ilmaa.

Claims (7)

13 56964

1. Tapa Käyttää tulipesää (10), jossa materiaalia poltetaan Kerroksena (16) valon säteillessä siitä ja jossa kerroksen pinta on funktio säätövariaabelista, esimerkiksi tuodun primääri-ilman virtauksesta, hiilikerroksen pinnan säätämiseksi jossa tavassa tunnustellaan ainoastaan sitä valoa, joka on peräisin erityisestä vyöhykkeestä tulipe-sässä, säätösignaalin aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että mainitulla vyöhykkeellä on rajoitettu pystysuora ulottuvuus niin, että tunnustellun valon intensiteetti vaihtelee hiilikerroksen syvyyden funktiona, ja että säätösignaali vaihtelee tunnustellun valon intensiteetin funktiona, ja että primääri-ilman virtausta vaihdellaan säätösignaalin funktiona.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että ilmavirtausta vaihdellaan kääntäen tunnusteltuun valon intensiteettiin verrattuna.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, jossa poltettu materiaali sisältää natriumyhdistettä ja valo sisältää virittyneille natriumato-meille ominaisen aallonpituuden, tunnettu siitä, että valoa tunnusteltaessa tunnustellaan vain sitä valoa, jolla on virittyneille natriumatomei1le ominainen aallonpituus, minkä johdosta säätösignaali indikoi ainoastaan virittyneille natriumatomeilie ominaisen aallonpituuden intensiteetin. 1 Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen tavan toteuttamiseksi tulipe-sässä (10), jossa materiaalia poltetaan kerroksena (1Θ) valon (27) säteillessä siitä ja jossa kerroksen pinta on funktio säätövariaabe-lista, esimerkiksi primääri-ilman virtauksesta, johon laitt.eeseen kuuluu elimet kerroksen tason säätämiseksi käsittäen elimet (28) säteilevän valon tunnustelemista varten, tunnettu siitä, että tunnus-teluelin (28) tunnustelee valoa ainoastaan tulipesän tietystä vyöhykkeestä (30), jolla on rajoitettu pystysuora ulottuvuus tulipesässä niin, että tunnustellun valon intensiteetti on yhteydessä kerroksen pintaan mittauspisteen suhteen, ja että tunnusteluelimet synnyttävät signaalin, joka vaihtelee riippuen tunnustellun valon intensiteetistä ja indikoi kerroksen (18) pintaa, ja että laitteeseen on järjestetty elimet (40,54,34), jotka reagoivat tähän signaaliin mainitun säätöva-riaabelin, esimerkiksi primääri-ilman virtauksen säätämiseksi kerros-syvyyden säätämistä varten. 14 56984

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, jossa elimet primääri-ilmavirtauksen vaihtelemiseksi käsittävät pellin (34) ja elimet, joihin signaali vaikuttaa, käsittävät lisäksi vaikutuselimen t54), joka on käyttöyhteydessä pellin kanssa, tunnettu siitä, että vaikutus-elimeen (54) on järjestetty vaikuttamaan valon tunnustelijasta (2Θ) lähtevä signaali pellin (34) asennon vaihtelemiseksi sellaiseen suuntaan, että tunnusteltu valo pysyy halutussa arvossa, joka vastaa haluttua kerroksen korkeutta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, jossa primääri-ilmaa johdetaan tulipesään useiden tulipesän (10) kanssa yhteydessä olevien ilma-kanavien (29) kautta, jolloin kukin kanava johtaa ilmaa tulipesän tietylle alueelle ja kullakin kanavalla (29) on oma peltinsä (34), tunnettu siitä, että tunnusteluelin (2Θ) on järjestetty kukin omaan ilmakanavaansa (29) ja siihen kuuluva pelti (34) ilman syötön säätämiseksi mainitulle tietylle tulipesän alueelle.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, jossa jokainen ilmakanava (29) käsittää ilma-aukon (24) virtauksen alapäässä, tunnettu siitä, että jokainen niiden yhteyteen järjestetty valoa tunnusteleva elin (2Θ) tarkkailee tulipesän (10) sisäosaa mainitun ilma-aukon (24) kautta. Θ. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, jossa tulipesä (10) on kemikaalien talteenottouuni ja poltettu materiaali sisältää natriumyhdis-tettä ja mainittu valo sisältää aallonpituuden, joka on ominainen viritetyille natriumatomeilie, tunnettu siitä, että tunnustelu-elimet (2Θ) reagoivat ainoastaan mainitulle, viritetyille natriumato-meille ominaiselle aallonpituudelle. 15 56984