FR2539230A1 - Procede de determination de la teneur en imbrules des produits residuels de combustion d'un combustible et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne la thermique. Le dispositif faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une source de tension réglable 14 dans le circuit de charge de laquelle est inséré le dispositif chauffant 2, un régulateur de température 15, dont l'entrée est raccordée au capteur de température 16, et la sortie, à la sortie de la source de tension réglable 14, et un mesureur de puissance électrique 17 intercalé dans le circuit électrique extérieur de la source de tension réglable 14. L'invention peut être utilisée notamment dans les systèmes de contrôle de la qualité des processus de combustion de combustibles, préférence de charbon pulvérisé, et de leur rendement de combustion dans les foyers des chaudières et les fours industriels. (CF DESSIN DANS BOPI)
Description
La présente invention concerne le domaine de la thermique, en particulier le contrôle et la régulation des processus de combustion de combustibles, et a notamment pour objet un procédé de détermination de la teneur en imbrûlés des produits résiduels de combustion de combustibles et un dispositif pour sa mise en oeuvre.
L'invention est prévue pour être utilisée en particulier dans les systèmes de contrôle de la qualité des processus de combustion de combustibles, de préférence de charbon pulvérisé, et de leur rendement de combustion dans les foyers des chaudires et les fours industrieIs. Elle peut aussi être appliquée aux systèmes de régulation automatique des processus de combustion des combustibles, ainsi qu"à l'exécution d'une analyse rapide du combustible initial et des résidus de combustion.
Le non achèvement des processus de combustion d'un combustible est déterminé par la présence, dans les produits de combustion, d'imbrûlés o imbrûlés gazeux, déterminant '8impor- tance du manque de combustion chimique, et imbrûlés solides, principalement sous forme de carbone, déterminant celle du manque de combustion mécanique
Ces deux facteurs sont dus aux écarts entre le rapport combustible/comburant réel et celui requis pour la combustion du combustible, aux écarts dans la préparation préliminaire du combustible et du comburant, à l'uniformité insuf- fisante du mélange du combustible avec le comburant, ainsi qu'à l'écart par rapport au régime optimal de température de combustion. En outre, ces facteurs peuvent résulter de la conception des dispositifs de foyer.La suppression partielle ou totale de ces facteurs peut être obtenue par action directe sur le processus de combustion ou par modification des dispo- sitifs de foyer.
Ces deux facteurs sont dus aux écarts entre le rapport combustible/comburant réel et celui requis pour la combustion du combustible, aux écarts dans la préparation préliminaire du combustible et du comburant, à l'uniformité insuf- fisante du mélange du combustible avec le comburant, ainsi qu'à l'écart par rapport au régime optimal de température de combustion. En outre, ces facteurs peuvent résulter de la conception des dispositifs de foyer.La suppression partielle ou totale de ces facteurs peut être obtenue par action directe sur le processus de combustion ou par modification des dispo- sitifs de foyer.
Pour mettre en évidence les facteurs indiqués, il faut contrôler le manque de combustion du combustible, déterminé d'après le taux d'imbrûlés dans les produits résiduels de combustion, avec la précision et le temps de réponse requis.
Les plus grandes difficultés sont liées à la détermination du manque de combustion mécanique,dont résultent des particules de combustible imbrûlé qui sont entraînées avec les cendres dans les mAcheSers et dans les fumées.
La valeur des pertes par imbrûlés solides dépend d'une série de facteurs d'exploitation : finesse de broyåge du combustible, organisation de son mélange avec le comburant, niveau de température du processus de combustion, etc., et elle est déterminée d'après le taux de carbone se trouvant sous forme de particules de coke difficilement combustibles dans les cendres.
A l'heure actuelle, le contre du taux d'imbrûlés dans les cendres des installations modernes s'effectue principa- lement en laboratoire, par achèvement, dans un four à moule, de la combustion des matières combustibles contenues dans un échantillon de cendres et par mesure de la perte de poids de l'échantillon dans les laboratoires-lndustriels
Un tel contr8le s'effectue périodiquement, et le résultat des mesures n'est connu que quelques heures après le prélèvement de l:'-échantillon, ce qui ne permet pas d'agir opportunément et directement sur le processus de combustion et n'exclut pas l'arrivée de combustible imbrûlé dans les produits de combustion pendant un temps prolongé, d'où un exces de consommation de combustible.
Un tel contr8le s'effectue périodiquement, et le résultat des mesures n'est connu que quelques heures après le prélèvement de l:'-échantillon, ce qui ne permet pas d'agir opportunément et directement sur le processus de combustion et n'exclut pas l'arrivée de combustible imbrûlé dans les produits de combustion pendant un temps prolongé, d'où un exces de consommation de combustible.
Le problèmed'un contre plus perfectionné de la combustion des combustibles n'est résolu que partiellement à l'heure actuelle.
On connatt un procédé de détermination de la teneur en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combustible(par exemple d'après le certificat d'auteur URSS n 391 355, classe F 23 N 5/24), consistant à prélever un échantillon des produits résiduels de combustion et à l'in tnSduire aitre les armatures d'un condensateur. D'après le sagement de la capacité du condensateur on détermine la permittivité de l'échantillon, et d'après le changement de la permittivité on détermine le taux de carbone dans les produits résiduels de combustion.
La présence, dans les cendres, d'oxydes de métaux, ainsi que d'impuretés étrangères et d'eau dans l'échantillon, fausse notablement le résultat des mesures, aussi la précision de détermination des imbrûlés par ce procédé est-elle insufisante.
On connaît un dispositif. de détermination de la teneur en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combustible (par exemple, d'après le certificat d'auteur URSS n0 775 449, classe F 23 N 5/24), comprenant un échantillonneur, un sépara 'ceur d'échantillon séparant la plus grosse fraction de ce dernier en vue de son analyse, un alimentateur à vis d'Archi- mède équipé d'un moteur électrique et amenant l'échantillon à analyse,.un çondensateur branché dans un montage de mesure et entre les armatures duquel passe l'échantillon, et un appareil de mesure
Dans ce dispositif, la séparation de la fraction fine, de l'échantillon à analyser altère la représentativité de l'échantillon Ra outre, la présence d'impuretés étrangères, ainsi que la modification des taux de constituants des cendres, sont à l'origine de la basse précision des mesures
Le procédé le plus proche, par sa nature technique, de celui Baisant l'objet de l'invention, est le procédé de détermination des teneurs en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combustible, décrit dans l'article de Popov K.N, Agafonov EoVo et Matonine L.N., intitulé 18Dispositif pour la détermination des pertes par imbrûlés'solides " et publié dans la revue "Elektricheskie Stantsy", n 1,1973
Ce procédé consiste à prélever un échantillon des produits résiduels de. combustion, à l'introduire dans la zone de chauffe d'un dispositif chauffant électrique, dans laquelle il est réchauffé en présence d'un comburant jusqu'à une température égale ou supérieure à la température dinfla- mmation des matières combustibles qui s'y trouvent, ce qui assure leur combustion, et à juger du taux d'imbrûlés d'après la quantité de chaleur qui est alors dégagée.
Dans ce dispositif, la séparation de la fraction fine, de l'échantillon à analyser altère la représentativité de l'échantillon Ra outre, la présence d'impuretés étrangères, ainsi que la modification des taux de constituants des cendres, sont à l'origine de la basse précision des mesures
Le procédé le plus proche, par sa nature technique, de celui Baisant l'objet de l'invention, est le procédé de détermination des teneurs en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combustible, décrit dans l'article de Popov K.N, Agafonov EoVo et Matonine L.N., intitulé 18Dispositif pour la détermination des pertes par imbrûlés'solides " et publié dans la revue "Elektricheskie Stantsy", n 1,1973
Ce procédé consiste à prélever un échantillon des produits résiduels de. combustion, à l'introduire dans la zone de chauffe d'un dispositif chauffant électrique, dans laquelle il est réchauffé en présence d'un comburant jusqu'à une température égale ou supérieure à la température dinfla- mmation des matières combustibles qui s'y trouvent, ce qui assure leur combustion, et à juger du taux d'imbrûlés d'après la quantité de chaleur qui est alors dégagée.
Pour cela, on mesure la température dans la zone de chauffe au cours de la combustion de l'échantillon, le changement de cette température étant proportionnel à la quantité de chaleur dégagée.
Dans ce procédé, le changement de la température provoque des changements de la valeur des flux thermiques allant au milieu ambiant et avec les produits finals de combustion, ce qui abaisse notablement la précision, surtout quand le procédé est utilisé pour la détermination continue du taux d'imbrûlés dans un échantillon arrivant en continu
On connaît un procédé de détermination de la teneur en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combus- riblez décrit dans ce même article, comprenant un four avec un dispositif chauffant électrique, une tubulure pour l'in- troduc-tion de l'échantillon de produits résiduels de combus- tion, mise en communication avec l'échantillonneur, et des tuulu-res pour, respectivement, l'alimentation en comburant et l'évacuation des produits finals de combustion des imbrû- ies,
Dans ce dispositif, la quantité de chaleur dégagée pa la combustion des matières combustibles se trouvant dans l'échantillon est déterminée à l'aide de capteurs de tempé- rature (thermocouples) montés dans la zone de chauffe
La variation des dégagements de chaleur s accompagne dVume variation de la température de l'échantillon et des éléments -de la structure du four, ce qui provoque un change ment de la valeur des flux thermiques allant au milieu ambiant avec les produits finals de combustion évacués e Une partie de la chaleur sXaccumule dans les éléments de la structure du four se trouvant dans la zone de chauffe Tout cela se traduit par une non proportionnalité des dégagements de chaleur dus à la combustion des imbrûlés vis-à-vis desrvaritions de la température.En outre, il se produit un décalage du niveau de température à partir duquel est détent miné le changement de la température, ce qui abaisse la précision de détermination de la teneur en imbrûlés.
On connaît un procédé de détermination de la teneur en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combus- riblez décrit dans ce même article, comprenant un four avec un dispositif chauffant électrique, une tubulure pour l'in- troduc-tion de l'échantillon de produits résiduels de combus- tion, mise en communication avec l'échantillonneur, et des tuulu-res pour, respectivement, l'alimentation en comburant et l'évacuation des produits finals de combustion des imbrû- ies,
Dans ce dispositif, la quantité de chaleur dégagée pa la combustion des matières combustibles se trouvant dans l'échantillon est déterminée à l'aide de capteurs de tempé- rature (thermocouples) montés dans la zone de chauffe
La variation des dégagements de chaleur s accompagne dVume variation de la température de l'échantillon et des éléments -de la structure du four, ce qui provoque un change ment de la valeur des flux thermiques allant au milieu ambiant avec les produits finals de combustion évacués e Une partie de la chaleur sXaccumule dans les éléments de la structure du four se trouvant dans la zone de chauffe Tout cela se traduit par une non proportionnalité des dégagements de chaleur dus à la combustion des imbrûlés vis-à-vis desrvaritions de la température.En outre, il se produit un décalage du niveau de température à partir duquel est détent miné le changement de la température, ce qui abaisse la précision de détermination de la teneur en imbrûlés.
En outre, dans ce dispositif, la présence éventuelle d'un taux d'imbrûlés accru dans l'échantillon peut provoquer une élévation excessive de la température dans la zone de chauffe, et par suite, un endommagement du dispositif chauffant électrique ou le dépôt de scorie sur les éléments de la structure du four, ce qui abaisse la fiabilité du dispositif.
On s'est donc proposé de créer un procédé de détermination de la teneur en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combustible et un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, qui assureraient la combustion de l'échantillon de produits résiduels de combustion dans des conditions,' permettant une élévation notable de la précision de détermination du taux d'imbrûlés dans ltéchantillon et de la fiabilité du résultat obtenue
La solution consiste en un procédé de déterminaliDn de la teneur en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combustible, du type consistant à prélever un échantillon desdits produits résiduels de combustion, à introduire cet échantillon dans une zone de chauffe créée par un dispositif chauffant électrique et dans laquelle le réchauffage s'effec- tue. en présence d'un comburant jusqu'à une température égale ou supérieure à la température d'inflammation des imbrûlés.
La solution consiste en un procédé de déterminaliDn de la teneur en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combustible, du type consistant à prélever un échantillon desdits produits résiduels de combustion, à introduire cet échantillon dans une zone de chauffe créée par un dispositif chauffant électrique et dans laquelle le réchauffage s'effec- tue. en présence d'un comburant jusqu'à une température égale ou supérieure à la température d'inflammation des imbrûlés.
se trouvant dans l'échantillon, en assurant ainsi leur combustion, et, d'après la chaleur dégagé, à juger du taux d'imbrûlés, ledit procédé étant caractérisé, d'après l'inven- tion, en ce qu'on maintient constante la température dans la zone de chauffe pendant la combustion des imbrûlés, et on mesure la puissance dépensée par le dispositif chauffant électrique pour maintenir ladite température constante et qui est proportionnelle à la quantite de chaleur dégagée par la combustion des imbrûlés.
La solution au problème exposé ci-dessus consiste aussi en un dispositif pour la détermination de la teneur en imbrt- lés des produits résiduels de combustion d'un combustible, du type comprenant un four avec un dispositif chauffant électrique, une tubulure servant à l'introduction d'un échantillon des produits résiduels de combustion à déterminer et mise en communication avec un échantillonneur, et des tubulures pourssrespectiaJement,lfladmission d'un comburant et l'évacuation des produits finals de combustion des imbrûlés, ainsi 'un capteur de température monté dans le four, ledit dispositif étant caractérisé, d'après l'invention, en ce qu'il comprend une source de tension réglable, dans le circuit d'utilisation de laquelle est inséré le dispositif chauffant, un régulateur de température dont l'entrée est raccordée au capteur de température, et la sortie, à la sortie de la source de tension réglable, et un mesureur de puissance électrique inséré dans le circuit électrique extérieur de la source de tension réglable,
Pour élever la précision de. détermination du taux d'imbrûlés en assurant la régulation de la température dans les différentes parties de la zone de chauffe et en maintenant une température constante dans toute ladite zone, il est avantageux que le four comprenne au moins un dispositif chauffant électrique supplémentaire, disposé en aval (dans le sensd'écoulemenb des produits de combustion finals dans le four) du dispositif chauffant cité en premier, ou dispositif chauffait "principal", et de prévoir des sources de tension réglables supplémentaires en nombre égal à celui des dispositifs chauffants supplémentaires et reliées électriquement par leurs entrées à l'entrée de la source de tension réglable citée en premier, ou source de tension "principale1', chaque dispositif chauffant supplémentaire étant inséré dans le circuit d'utilisation de la source de tension correspondante, des capteurs de température supplémentaires montés dans le four, chacun dans la zone de chauffe créée par le dispositif chauffant supplémentaire correspondant, et des régulateurs de température supplémentaires reliés chacun par son entrée au capteur de température supplémentaire correspondant,et et par sa sortie, à la sortie de la source de tension réglable supplémentaire correspondant, ledit mesureur de puissance électrique étant inséré dans le circuit élec trique extérieur commun des sources de tension réglables.
Pour élever la précision de. détermination du taux d'imbrûlés en assurant la régulation de la température dans les différentes parties de la zone de chauffe et en maintenant une température constante dans toute ladite zone, il est avantageux que le four comprenne au moins un dispositif chauffant électrique supplémentaire, disposé en aval (dans le sensd'écoulemenb des produits de combustion finals dans le four) du dispositif chauffant cité en premier, ou dispositif chauffait "principal", et de prévoir des sources de tension réglables supplémentaires en nombre égal à celui des dispositifs chauffants supplémentaires et reliées électriquement par leurs entrées à l'entrée de la source de tension réglable citée en premier, ou source de tension "principale1', chaque dispositif chauffant supplémentaire étant inséré dans le circuit d'utilisation de la source de tension correspondante, des capteurs de température supplémentaires montés dans le four, chacun dans la zone de chauffe créée par le dispositif chauffant supplémentaire correspondant, et des régulateurs de température supplémentaires reliés chacun par son entrée au capteur de température supplémentaire correspondant,et et par sa sortie, à la sortie de la source de tension réglable supplémentaire correspondant, ledit mesureur de puissance électrique étant inséré dans le circuit élec trique extérieur commun des sources de tension réglables.
L'invention permet, grtce au maintien de la température à une valeur constante dans la zone de chauffe, de supprimer la formation de dépôts de scorie et la surchauffe des dispositifs chauffants, ce qui élève la fiabilité et la longévité du dispositif. GrSce à l'utilisation de la chaleur se déga- geant pendant la combustion des imbrûlés, la consommation d'énergie électrique pour la détermination de leur taux diminue La suppression de l'influence des flux thermiques apparaissant lors des variations de la température dans la zone de chauffe permet d'élever la précision de la détermination de la teneur en imbrûlés e La mesure de la puissance électrique proportionnelle à la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion des imbrûlés donne la possibilité de simplifier la conversion de la grandeur à déterminer en signal électrique, car il ngest pas nécessaire d'exécuter pour eela des opérations supplémentaires de conversion de la variation de température en quantité de chaleur dégagée La régulation de la température dans les différentes parties de la zone de chauffe permet de supprimer leinfluence des conditions locales sur la redistribution des flux thermiques et, par cela-même, de diminuer l'erreur de mesure des imbrûlés
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaRtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemplesnon limim statifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure I représente schématiquement un dispositif pour la détermination de la teneur en imbrûlés d'un échantil lon de produits solides de combustion d'un combustible (coupe longitudinale du four, de la conduite pour l'admission du comburant et du dispositif chauffant électrique réglable monté sur le four), d'après l'invention
- la figure 2 représente le four d'un dispositif conforme à l'invention pour la détermination de la teneur en imbrûlés d'un échantillon de produits gazeux de combustion d'un combustible (coupe longitudInale) d'après l'invention;;
- la figure 3 représente schématiquement un dispositif similaire à celui de la figure 1, comportant trois régions de régulation de la température dans la zone de chauffe, d'après l'invention
Le procédé de détermination de la teneur en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combustible consiste à prélever un échantillon desdits produits résiduels de combustion, par exemple au carneau de fumée d'un générateur de vapeur, à introduire cet échantillon dans la zone de chauffe créée par un dispositif chauffant électrique et dans laquelle l'échantillon est réchauffé en présence d'un comburant jusqu'à une température égale ou supérieure à la température d'inflammation des imbrEles se trouvant dans l'échantillon, de façon à assurer leur combustion On maintient la température dans la zone de chauffe à une valeur constante 'penda la combustion des imbrûlés, et on mesure la puissance dépensée par le dispositif chauffant pour le maintien de cette température cons tante D' après la puissance ainsi mesurée, on juge du taux d'imbrûlés.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaRtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemplesnon limim statifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure I représente schématiquement un dispositif pour la détermination de la teneur en imbrûlés d'un échantil lon de produits solides de combustion d'un combustible (coupe longitudinale du four, de la conduite pour l'admission du comburant et du dispositif chauffant électrique réglable monté sur le four), d'après l'invention
- la figure 2 représente le four d'un dispositif conforme à l'invention pour la détermination de la teneur en imbrûlés d'un échantillon de produits gazeux de combustion d'un combustible (coupe longitudInale) d'après l'invention;;
- la figure 3 représente schématiquement un dispositif similaire à celui de la figure 1, comportant trois régions de régulation de la température dans la zone de chauffe, d'après l'invention
Le procédé de détermination de la teneur en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combustible consiste à prélever un échantillon desdits produits résiduels de combustion, par exemple au carneau de fumée d'un générateur de vapeur, à introduire cet échantillon dans la zone de chauffe créée par un dispositif chauffant électrique et dans laquelle l'échantillon est réchauffé en présence d'un comburant jusqu'à une température égale ou supérieure à la température d'inflammation des imbrEles se trouvant dans l'échantillon, de façon à assurer leur combustion On maintient la température dans la zone de chauffe à une valeur constante 'penda la combustion des imbrûlés, et on mesure la puissance dépensée par le dispositif chauffant pour le maintien de cette température cons tante D' après la puissance ainsi mesurée, on juge du taux d'imbrûlés.
Le procédé est applicable aussi bien à la détermination de la teneur en imbrûlés solides que de la teneur en imbrûlés gazeux e
Le procédé peut être appliqué aussi bien au contrôle d'échantillons arrivant périodiquement qu'au controle du taux d'imbrûlés dans des échantillons arrivant en continue
Pour réaliser la détermination du taux d'imbrûlés dans les produits résiduels de combustion d'un combustible, par exemple dans les cendres volantes des générateurs de vapeur, il est avantageux, en cas d'arrivée continue de l'échantillon, d'organiser la combustion des imbrûlés à l'étant de suspension dans un courant ascendant de comburant gazeux, ce qui assure un bon contact des particules avec le comburant et accélère la combustion.
Le procédé peut être appliqué aussi bien au contrôle d'échantillons arrivant périodiquement qu'au controle du taux d'imbrûlés dans des échantillons arrivant en continue
Pour réaliser la détermination du taux d'imbrûlés dans les produits résiduels de combustion d'un combustible, par exemple dans les cendres volantes des générateurs de vapeur, il est avantageux, en cas d'arrivée continue de l'échantillon, d'organiser la combustion des imbrûlés à l'étant de suspension dans un courant ascendant de comburant gazeux, ce qui assure un bon contact des particules avec le comburant et accélère la combustion.
L'organisation d'un mouvement à contre-courant des particules solides de l'échantillon dans le courant ascendant de comburant permet d'augmenter le temps de séjour des particules dans la zone-de chauffe, et par conséquent, de diminuer notablement la longueur et le volume de cette zone.
Pour la détermination continue de la teneur en imbrûlés d'un échantillon de produits résiduels de combustion gazeux, l'organisationd'une circulation verticale à contre-courant n'est pas nécessaire Dans ce cas, il est avantageux d'injecter l'échantillon dans le courant de comburant avec mélange à co-couran-t;, après avoir stabilise sa température à l'aide d'un dispositif chauffant électrique séparé.
Afin d'élever la précision de détermination du taux d'imbrûlés par suppression de l'erreur due à la variation du rapport entre les quantités d'échantillon de départ et de comburant, il est avantageux, dans tous les cas, de maintenir leurs débits constants à l'aide d'un régulateur de débit de comburant et dlun régulateur de débit < "échantil- lon.
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de détermination de la teneur en imbrûlés dans les produits résiduels de combustion d'un combustible, par exemple dans les cendres volantes d'un générateur de vapeur, comprend, en cas d'arrivée continue de l'échantillon, un four tubulaire n (figure 1) monté verticalement, pourvu dgun dispositif chauffant électrique 2, et une tubulure 3 engagée dans la zone de chauffe à travers l'entrée supérieure du four 1 et servant à l'introduction de l'échantillon de produits résiduels de combustion, cette tubulure 3 étant mise en communication avec un échantillonneur 4. Le four comporte une entrée inférieure constituée par un divergent 5, auquel est raccordée une tubulure 6 pour l'évacuation des produits final de combustion.
Pour exclure l'éventualité d'un colmatage de l'orifice d'entrée du divergent 5 par de grosses particules ne pouvant se mettre en suspension dans le contre courant de comburant, la tubulure 6 est réalisée sous la forme d'un té dont la partie inférieure est équipée d'un obturateur 8 (par exemple d'un obturateur hydraulique), et à l'orifice latéral duquel est fixée une conduite 9 mise en communication avec la source de comburant (non représentée)O Sur la conduite 9 sont montés un dispositif chauffant électrique 10 équipé d'un régulateur de température 11, qui est relié à un capteur de température 12, et un régulateur 13 de débit de comburante
Le dispositif chauffant électrique 2 est inséré dans le circuit de charge (d'uSilisation) d'une source 14 de tension réglable, réalisée en ltoccurrencesous la forme diun autotransformateur réglable dont la sortie est reliée à la sortie d'un régulateur de température 155 l'entrée du régu- lateur 15 est raccordée à un capteur de température 16 monté dans le four 1. L'entrée de la source réglable 14 est raccor- dée au réseau électrique par lei-ntermédiaire diun mesureur de puissance électrique 17.
Le dispositif chauffant électrique 2 est inséré dans le circuit de charge (d'uSilisation) d'une source 14 de tension réglable, réalisée en ltoccurrencesous la forme diun autotransformateur réglable dont la sortie est reliée à la sortie d'un régulateur de température 155 l'entrée du régu- lateur 15 est raccordée à un capteur de température 16 monté dans le four 1. L'entrée de la source réglable 14 est raccor- dée au réseau électrique par lei-ntermédiaire diun mesureur de puissance électrique 17.
La figure 2 représente une variante du dispositif pour la détermination du taux d'imbrûlés dans un échantillon gazeux de produits résiduels de combustion Elle diffère du dispositif décrit plus haut en ce que l'obturateur 8 de fermeture étanche est absent, la conduite 9 est réalisée d'une seule pièce avec la tubulure 6 et communique directement avec le divergent 5, et la tubulure 3 est remplacée par une tubulure 18 pour l'introduction de l'échantillon gazeux, reliée elle aussi au divergent 5 L'échantillon gazeux entre dans le four 1 à travers des orifices 19 percés dans la paroi du divergent 5 et dont la disposition assure le mélange de l'échantillon avec le comburants
Sur la tubulure 18 sont montés un dispositif chauffant électrique 20 et un régulateur 21 de débit d'échantillon.
Sur la tubulure 18 sont montés un dispositif chauffant électrique 20 et un régulateur 21 de débit d'échantillon.
Le dispositif chauffant 20 est équipé d'un régulateur de température, ladite température étant mesurée par un capteur de température 23.
Pour établir dans tout le four 1 un même régime de température et supprimer ainsi les erreurs dues aux diffé rencesde température dans les différentes parties de la zone de chauffe, il est avantageux de réguler la température dans les différentes parties de la zone de chauffe.
Un mode de réalisation du dispositif avec régulation séparée de la température dans les différentes parties de la zone de chauffe du four est représentée sur la figure 3
Ce dispositif diffère de celui de la figure 1 en ce que, en aval (dans le sens d'écoulement des produits finals de combustion) du dispositif principal 2, est monté dans le four 1 un dispositif chauffant électrique supplémentaire 24 inséré dans le circuit de charge (d'utilisation) dune source de tension réglable 25 dont la sortie est reliée à la sortie dQlan régulateur de température 26, l'entrée de ce régulateur 26 étant raccordée à un capteur de tempéraJGure 273 en aval du dispositif chauffant 24 est monté un dispositif chauffant électrique 28, placé directement dans le flux de produits finals de combustion et inséré dans le circuit de charge (d'utilisation) d'une source de tension réglable 29 dont la sortie est reliée à la sortie d'un régulateur de température 30, l'entrée de ce régulateur étant raccordée à un capteur de température 31
La source de tension réglable principale 14 est reliée électriquement par son entrée aus:: entrées des sources supplé- mentaires 25 et 29. le mesureur de puissance électrique 17 est intercalé dans le circuit électrique extérieur commun des sources 14, 25, 29 de façon à mesurer la puissance totale dépensée par les dispositifs chauffants 2, 24, 28
Dans la variante décrite31es sources de tension 14, 25, 29 sont branchées en série
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de détermination du taux d'imbrûlés dans les produits résiduels de combustion d'un combustible fonctionne de la façon suivante.
Ce dispositif diffère de celui de la figure 1 en ce que, en aval (dans le sens d'écoulement des produits finals de combustion) du dispositif principal 2, est monté dans le four 1 un dispositif chauffant électrique supplémentaire 24 inséré dans le circuit de charge (d'utilisation) dune source de tension réglable 25 dont la sortie est reliée à la sortie dQlan régulateur de température 26, l'entrée de ce régulateur 26 étant raccordée à un capteur de tempéraJGure 273 en aval du dispositif chauffant 24 est monté un dispositif chauffant électrique 28, placé directement dans le flux de produits finals de combustion et inséré dans le circuit de charge (d'utilisation) d'une source de tension réglable 29 dont la sortie est reliée à la sortie d'un régulateur de température 30, l'entrée de ce régulateur étant raccordée à un capteur de température 31
La source de tension réglable principale 14 est reliée électriquement par son entrée aus:: entrées des sources supplé- mentaires 25 et 29. le mesureur de puissance électrique 17 est intercalé dans le circuit électrique extérieur commun des sources 14, 25, 29 de façon à mesurer la puissance totale dépensée par les dispositifs chauffants 2, 24, 28
Dans la variante décrite31es sources de tension 14, 25, 29 sont branchées en série
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de détermination du taux d'imbrûlés dans les produits résiduels de combustion d'un combustible fonctionne de la façon suivante.
L'échantillon de produits résiduels de combustion du combustible, fourni en continu par l'échantillonneur 4 (figure 1), est injecté à contre-courant par la tubulure 3 dans le courant de comburant arrivant dans le four I à travers le divergent 5. Les particules de l2échantillon venant frapper les parois du divergent 5 se fragmentent et sont entraînées par le courant ascendant, ce qui assure un meilleur mélange avec le comburant et une amélioration des conditions d'inflammation et de combustion des imbrûlés se trouvant dans ces particules.
Avant son admission dans le four 1, le comburant est préchauffé par Ne dispositif chauffant électrique 10, dont la-température est maintenue constante à l'aide du régula- teur de température Il raccordé au capteur de température 12.
Le préchauffage du comburant crée des conditions di- flammation intens.e des imbrûlés se trouvant dans l'échantil- lon et réduit ainsi le temps de réponse da dispositif
Après combustion de l'échantillon dans le couri: de comburant les produits finals sont chassés du four 1 à tra vers la tubulure 7, par exemple dans le carneau de fumées du générateur de vapeur.
Après combustion de l'échantillon dans le couri: de comburant les produits finals sont chassés du four 1 à tra vers la tubulure 7, par exemple dans le carneau de fumées du générateur de vapeur.
Le capteur de température 16, ainsi que,dans le cas de la figure 5, les capteurs de température supplémentaires 27 et 31, mesurent la température dans Ba zone de chauffe du four q et, à laide du régulateur de température 15 (figures 1 à 3), ainsi que des régulateurs de température supplémentaires 26, 30 (figure 3), ils la maintiennent constante au niveau prescrit dans les parties correspondantes de la zone de chauffe Pour cela, les régulateurs 15 (figures 1 à 3), 26, 30 (figure 3) agissent respectivement sur la source de tension réglable 14 (figures 1 à 5) et sur les sources de tension réglables supplémentaires 25, 29 (figure 3), et font varier:respectivement la tension aux bornes des dispositifs chauffants 2 (figures I à 3), 24, 28 (figure 3). Ceci provoque la variation de la puissance électrique dépensée pour le maintien de la température à la valeur constante prescrite et qui est proportionnelle à la quantité de chaleur dégagée par la combustion des imbrûlés de l'échantillon, ce qui permet de simplifier la détermination des teneurs en imbrûlés des produits résiduels de combustion, vu que leur quantité dans l'échantillon est déterminée par la chaleur dégagée lors de leur combustion. En outre, la conversion de la grandeur à déterminer en signal électrique est simplifiée.
La quantité d'échantillon de produits résiduels de combustion admise dans le four 1 (figures là 3) est dosée au moyen d'un doseur connu quelconque, et, d'après le débit d'échantillon admis, on règle le débit de comburant admis à une valeur constante, à l'aide du régulateur 13 de débit de comburant.
Le bilan thermique dans la zone de chauffe au cours de la combustion de l'échantillon est décrit par l'expression suivante
Q b > Qr + Qe S + Qo + Qa (1) Qb étant la chaleur des produits initiaux arrivant
dans le four
Qr , la chaleur de la réaction de combustion des imbrûlés
de l'échantillon ; Qe , la chaleur apportée par le dispositif chauffant
électrique dans la zone de chauffe
Qp , la chaleur des produits finals de combustion 2 QO , la chaleur dissipée dans le milieu ambiant
Q R la chaleur accumulée par les matériaux de la
structure du four.
Q b > Qr + Qe S + Qo + Qa (1) Qb étant la chaleur des produits initiaux arrivant
dans le four
Qr , la chaleur de la réaction de combustion des imbrûlés
de l'échantillon ; Qe , la chaleur apportée par le dispositif chauffant
électrique dans la zone de chauffe
Qp , la chaleur des produits finals de combustion 2 QO , la chaleur dissipée dans le milieu ambiant
Q R la chaleur accumulée par les matériaux de la
structure du four.
Comme la température et le débit des produits initiaux admis dans le four sont maintenus constants et que la mesure s'effectue en continu, la composante Qb du bilan thermique est constantes Du fait que la température est maintenue constante dans la zone de chauffe, la composante a est exclue du bilan et les composantes Qp et Qo sont constantes.
La constance de la composante Qb de chaleur reçue et des composantes Qp % Qo de chaleur cédée élève la précision des mesures et permet de prendre ces composantes en considération à l'aide d'une correction commune A, qui, pour un régime donné de fonctionnement du dispositif, est-une valeur constante déterminée expérimentalement.
La correction A est déterminée par l'expression A = (Qp + Qo) + Qb. (2)
Le bilan se trouve donc simplifié à l'expression : Q r + A = Qe = W, (3)
W étant la puissance électrique mesurée, dépensée par le
ou les dispositifs chauffants
La quantité m d'imbrûlés, par exemple dans les résidus de combustion solides, est déterminée par la relation
Le bilan se trouve donc simplifié à l'expression : Q r + A = Qe = W, (3)
W étant la puissance électrique mesurée, dépensée par le
ou les dispositifs chauffants
La quantité m d'imbrûlés, par exemple dans les résidus de combustion solides, est déterminée par la relation
Qf étant la quantité de chaleur dégagée par la combustion
des imbrûlés se trouvant dans l'échantillon de produits
de combustion solides (cette valeur est pratiquement
constante pour les diverses sortes de combustible
solide initial).
des imbrûlés se trouvant dans l'échantillon de produits
de combustion solides (cette valeur est pratiquement
constante pour les diverses sortes de combustible
solide initial).
Le taux K d'imbrûlés dans l'échantillon est déterminé par la relation
mn étant la masse de l'échantillon en cas de détermination
de la teneur en imbrûlées dans un échantillon isolé, ou
bien le débit massique en cas de dosage continu,
Le maintien des composantes du bilan à des valeurs constantes élève la précision de détermination de la teneur en imbrûlés, et l'utilisation de la chaleur dégagée par la combustion des imbrûlés de l'échantillon pour compenser la dépense de puissance des dispositifs chauffants électriques abaisse la consommation d'énergie électrique.
mn étant la masse de l'échantillon en cas de détermination
de la teneur en imbrûlées dans un échantillon isolé, ou
bien le débit massique en cas de dosage continu,
Le maintien des composantes du bilan à des valeurs constantes élève la précision de détermination de la teneur en imbrûlés, et l'utilisation de la chaleur dégagée par la combustion des imbrûlés de l'échantillon pour compenser la dépense de puissance des dispositifs chauffants électriques abaisse la consommation d'énergie électrique.
Le maintien de la température dans la zone dechauffe à une valeur constante plus basse que la température de début de formation des dépôts de scorie exclut la formation de dépits de scories ce qui accroît la fiabilité du dis positif.
Claims (3)
- REVENDICATIONS1 Procedé de détermination de la teneur en imbrûlés des produits résiduels de combustion d'un combustible, du type consistant à prélever un échantillon desdits produits résiduels de combustion, à introduire cet échantillon dans la zone de chauffe créée par un dispositif chauffant électrique et dans laquelle le réchauffage de l'échantillon s'effectue en présence d'un comburant jusqu'à une température égale ou supérieure à la température d'inflammation des imbrûlés se trouvant dans l'échantillon, en assurant ainsi leur combustion, et à juger du taux d'imbrûlés d'après la chaleur dégagée, caractérisé en ce que la température dans ladite zone de chauffe est maintenue constante pendant la combustion des imbrûlés, et qu'on mesure la puissance qui est dépensée par le dispositif chauffant électrique pour maintenir ladite température constante et qui est proportionw nelle à la quantité de chaleur dégagée par la combustion des imbrûlés.
- 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de détermination de la teneur en imbrGlés des produits résiduels de combustion d'un combustible, faisant l'objet de la revan dication 1 , du type comprenant un four (1) avec un dispositif chauffant électrique (2), une tubulure (3) pour l'introduction de l'échantillon de produits résiduels de combustion, mise en communication avec un échantillonneur (4)9 et des tubulures (6,7), respectivement pour l'admission du comburant et l'évacuation des produits finals de combustion des imbrûlés, ainsi qu'un capteur de température (16) monté dans le four (1), caractérisé en ce qu'il comporte une source de tension régla ble (14) dans le- circuit de charge de laquelle est inséré le dispositif chauffant (2), un régulateur de température (15) dont l'entrée est raccordée au capteur de température (16), et la sortie, à la sortie de la source de tension réglable (14), et un mesureur de puissance électrique (17) intercalé dans le circuit électrique extérieur de la source de tension réglable.(14)
- 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le four (1) comprend au moins un dispositif chauffant électrique supplémentaire (24,28), disposé en aval (dans le sens d'écoulement des produits finals de combustion dans le four (1)) du dispositif chauffant (2), des sources de tension réglables supplémentaires (25,29) en nombre égal à celui des dispositifs chauffants supplé- mentaires (24,28) et reliées élentriquement par leurs entrées à l'entrée de la source de tension réglable (14), chaque dispositif chauffant supplémentaire (24,28) étant inséré dans le circuit de charge de la source de tension (25929) correspondante, des capteurs de température supplémentaires (27,31) montés dans le four (1), chacun dans la zone de chauffe créée par le dispositif chauffant supplémentaire (24,28) correspondant, et des régulateurs de température supplémentaires (26,30) reliés chacun par son entrée au capteur de températuresupplémentaire (27,31) correspondant, et par sa sortie, à la sortie, de la source de tension réglable supplémentaire (25,29) correspondante, le mesureur de puissance électrique (17) étant inséré dans le circuit électrique extérieur commun des sources de tension réglables (14,25,29).
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU86008/82A AU8600882A (en) | 1982-07-06 | 1982-07-14 | Determining content of combustibles in end products |
| DE3230555A DE3230555C2 (de) | 1982-07-06 | 1982-08-17 | Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen in Verbrennungsprodukten eines Brennstoffes und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
| FR8300228A FR2539230A1 (fr) | 1982-07-06 | 1983-01-07 | Procede de determination de la teneur en imbrules des produits residuels de combustion d'un combustible et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede |
| US06/626,585 US4533258A (en) | 1982-07-06 | 1984-07-02 | Method of determining the content of combustibles in the end products of fuel combustion and apparatus realizing said method |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US39546582A | 1982-07-06 | 1982-07-06 | |
| AU86008/82A AU8600882A (en) | 1982-07-06 | 1982-07-14 | Determining content of combustibles in end products |
| DE3230555A DE3230555C2 (de) | 1982-07-06 | 1982-08-17 | Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen in Verbrennungsprodukten eines Brennstoffes und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
| FR8300228A FR2539230A1 (fr) | 1982-07-06 | 1983-01-07 | Procede de determination de la teneur en imbrules des produits residuels de combustion d'un combustible et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede |
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ID=27507280
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| DE (1) | DE3230555C2 (fr) |
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