FR2539876A1 - Procede de determination des pertes dues a la combustion incomplete d'un combustible et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES MOYENS DE CONTROLE TECHNOLOGIQUE ET DE REGLAGE DES PROCESSUS DE COMBUSTION DE COMBUSTIBLES. LE DISPOSITIF FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST DU TYPE COMPRENANT UN ECHANTILLONNEUR 1 RELIE PAR UNE CANALISATION 3 A UN FOUR 4 POUR LA COMBUSTION D'UNE PRISE D'ESSAI DES PRODUITS DE LA COMBUSTION, EST CARACTERISE NOTAMMENT EN CE QU'IL COMPREND UN SEPARATEUR 9 POUR SEPARER LA PHASE SOLIDE DE LA PHASE GAZEUSE DE LADITE PRISE D'ESSAI, MONTE SUR LA CANALISATION 3 ET POURVU D'UNE TUBULURE 10 POUR L'EVACUATION DE LA PHASE GAZEUSE, LE MOYEN 8 DE MESURE DE L'EFFET THERMIQUE DE LA REACTION DE COMBUSTION DE LA PRISE D'ESSAI COMPRENANT UN BLOC 18 D'ANALYSEURS DE CONCENTRATION D'OXYGENE DANS LA PHASE GAZEUSE OBTENUE AVANT ET APRES LA COMBUSTION DE LA PRISE D'ESSAI, ET DES INDICATEURS 19, 20 DES PERTES DE CHALEUR DUES A LA COMBUSTION INCOMPLETE, DONT LES ENTREES 21, 29 SONT BRANCHEES, PAR L'INTERMEDIAIRE DE DIVISEURS DE TENSION 22, 30, SUR LES SORTIES 23, 24, 25, 31,32 DES ANALYSEURS DE CONCENTRATION D'OXYGENE. LE DISPOSITIF EN QUESTION PEUT ETRE UTILISE NOTAMMENT DANS LES CENTRALES THERMIQUES, DANS LES CHAUDIERES ET LES FOURS INDUSTRIELS.
Description
La présente invention concerne -les moyens de'contrôle technologique et de réglage des processus de combustion de combustibles et a notamment pour objet un procédé de détermination des pertes dues à la combustion incomplète du combustible et un dispositif pour sa mise en oeuvre.
L'invention s'applique aux systèmes de contrôle technologique et de réglage des processus de combustion de combustibles notamment dans les centrales thermiques, dans les chaudières et les fours industriels.
Le Le rendement des processus de combustion d'un combus- tible est déterminé par le degré d'achèvement de la combustion. Les pertes de chaleur résultent des imbrûlés chimiques et mécaniques et entraînent une consommation excessive de combustible dans les centrales thermiques et les chaudières.
il'importance de ces pertes dépend aussi bien de la conception des foyers que des particularités de leur exploitation, de la qualité de préparation du carburant et du comburant et de la nature du combustible utilisé. Le contrôle de la valeur courante de ces pertes permet d'agir à temps sur les paramètres de régime : amenée de comburant (d'air), température de ce dernier, degré de broyage du combustible. En maintenant les valeurs optimales de ces paramètres, on réduit à un minimum les pertes de chaleur dues à la combustion incomplète.A l'heure actuelle, le problème du contrôle des pertes de chaleur dues à la combustion incomplète ntest pas encore résolu complètement, surtout lorsqu'il s'agit de l'utilisation de combustibles solides qui donnent lieu à des pertes importantes dues aussi bien aux imbrûlés mécaniques qu'aux imbrûlés chimiques. Le contrôle des imbrûlés mécaniques est le plus difficile à réaliser.
La valeur de ces pertes est déterminée à partir d'une analyse en laboratoire des résidus de combustion contenus dans les cendres entraînées ou dans le mâchefer. On brûle la prise de contrôle et on en détermine la perte de poids.
L'analyse dure quelques heures, de sorte que ses résultats ne peuvent pas être utilisés pour une intervention efficace dans le processus de combustion.
La valeur des pertes de chaleur dues aux imbrûlés mécaniques ou chimiques est exprimée en pourcentage de la quantité de chaleur se dégageant à la combustion complète du combustible et calculée à l'aide de formules. Pour déterminer les pertes de chaleur par imbrûlés mécaniques, on fait intervenir dans la formule de calcul le pouvoir calorifique du combustible, la chaleur de combustion des matières combustible contenues dans la prise de contrôle, la teneur en cendres du combustible, la part de cendres dans les cendres entraînées et dans le mâchefer. Ces paramètres varient notablement même dans un même lot de combustible.
I1 existe des difficultés analogues en ce qui concerne l'évaluation des pertes de chaleur résultant des imbrûlés chimiques.
On connaît un procédé de détermination de la teneur en matières combustibles de cendres volantes (voir par exemple le certificat d'auteur soviétique NO 391355, classe
F23 NO 5/24), qui consiste à faire passer une prise desdites cendres entre les armatures d'un condensateur électrique et à mesurer la variation de la capacité de celui-ci en fonction de la teneur en carbone de la prise d'essai. La variation de la concentration en carbone fait varier la constante diélectrique du milieu dans le champ électrique du condensateur.
F23 NO 5/24), qui consiste à faire passer une prise desdites cendres entre les armatures d'un condensateur électrique et à mesurer la variation de la capacité de celui-ci en fonction de la teneur en carbone de la prise d'essai. La variation de la concentration en carbone fait varier la constante diélectrique du milieu dans le champ électrique du condensateur.
Une influence importante sur le résultat des mesures est exercée par la présence d'autres composants de la prise d'essai, ainsi que par la présence de corps étrangers. I1 en résulte une précision insuffisante des mesures de la teneur en combustible de la prise d'essai, ce qui augmente l'erreur de détermination des pertes de chaleur dues à la combustion incomplète.
On connaît un dispositif pour la détermination de la teneur en combustibles de cendres entraînées (voir par exemple le certificat d'auteur soviétique NO 375449, classe
F 23 Nô5/24), comprenant un échantillonneur, un séparateur à inertie, une vis d'alimentation, un condensateur et un indicateur.
F 23 Nô5/24), comprenant un échantillonneur, un séparateur à inertie, une vis d'alimentation, un condensateur et un indicateur.
Le séparateur à inertie supprime dans la prise d'essai les particules de la fraction la plus fine, ce qui fausse la représentativité de la prise d'essai et augmente encore plus l'erreur dans la détermination des pertes dues à la combustion incomplète.
On connaît un autre procédé de détermination des pertes de chaleur dues à la combustion incomplète, qui consiste à prélever une prise des produits de combustion, à la réchauds fer jusqu'à la température d'inflammation des résidus combustibles de cette prise en présence d'un comburant gazeux afin de brûler ces résidus, et à évaluer la quantité de chaleur dégagée à la combustion de la prise d'essai, pour déterminer ainsi les pertes de chaleur dues à la combustion incomplète (revue "Electricheskyé stantsii", NO I,1973. > K.N. Popov, Ye.
V. Agafonov, L.N. Matonin, "Dispositif pour la détermination des pertes résultant des imbrûlés mécaniques").
Dans ce procédé, les prises d'essai sont prélevées périodiquement et la quantité de chaleur se dégageant lors de la combustion de la prise d'essai est'évaluée d'après la variation de la température dans le four, pour évaluer ainsi d'une manière indirecte la quantité de combustible dans la prise d'essai. Ceci fait, on calcule les pertes de chaleur par combustion incomplète en tenant compte, en outre, des valeurs déterminées de la teneur en cendres et du pouvoir calorifique du combustible.Le résultat des mesures selon ce procédé peut. entre obtenu après-avoir effectué toutes les opérations ci-dessus, dont la plus longue est celle de combustion de la prise d'essai (plus de 20 minutes), ce qui ne permet pas d'évaluer la valeur actuelle des pertes de chaleur et dtintervenir à temps et de manière efficace dans le processus de combustion et diminue les possibilités d'optimisation du processus de combustion.
En outre, l'influence des erreurs de. détermination de tous les paramètres intervenant dans le calcul diminue nota- blement la précision de détermination des partes de chaleur dues à la combustion incomplète.
On connaît un dispositif pour la détermination des pertes de chaleur résultant de la combustion incomplète, comprenant un échantillonneur relié, par une canalisation dont l'extrémité se trouve dans la zone d'inflammation du résidu combustible en phase solide, à un four pour la combustion de la prise d'essai, doté de tubulures d'amenée de comburant et de sortie dès produits de combustion définitive du combustible, d'un réchauffeur pour réchauffer le comburant et la prise d'essai et d'un moyen de mesure del'effet thermique de la réaction de combustion de la prise d'essai (voir par exemple la revue "Elektricheskyé stantsii", NO 1,1973, K.N. Popov,
Ye.V. Agafonov, L.N.Matunin g 9'Dispositif pour la détermina tion des pertes résultant des imbrûlés mécaniques2').
Ye.V. Agafonov, L.N.Matunin g 9'Dispositif pour la détermina tion des pertes résultant des imbrûlés mécaniques2').
Le four électrique est réalisé sous forme d'un tuyau rotatif, disposé sous un petit angle par rapport à la surfacè horizontale; La rotation du four provoque le malaxage de la prise, mais le temps de combustion de celle-ci y est d'au moins 10 minutes. Ce temps s'avère suffisant pour une détermination rapide de la prise au laboratoire, mais il ne suffit pas pour intervenir à temps dans le processus en cas de régla- ge automatique du processus de combustion
En outre, l)a nature non stationnaire du flux de chaleur pendant la combustion de la prise d'essai provoque une erreur importante de mesure de la température, dont les variations servent de base pourl'évaluation de la teneur en matières combustibles de la prise d'essai Tout cela ne permet pas de déterminer de manière sûre et précise les pertes de chaleur dues à la combustion incomplète.
En outre, l)a nature non stationnaire du flux de chaleur pendant la combustion de la prise d'essai provoque une erreur importante de mesure de la température, dont les variations servent de base pourl'évaluation de la teneur en matières combustibles de la prise d'essai Tout cela ne permet pas de déterminer de manière sûre et précise les pertes de chaleur dues à la combustion incomplète.
On s'est donc proposé de créer un procédé de détermination des pertes de chaleur dues à la combustion incomplète du combustible et un dispositif pour sa mise en oeuvre, dans lequel les résultats de la détermination des pertes de chaleur seraient indépendants des paramètres caractérisant la qualité du combustible, ce qui permettrait d'améliorer la précision et la sûreté de détermination des pertes de chaleur.
Ce problème est résolu à l'aide d'un procédé de détermination des pertes de chaleur dues à la combustion incomplète, du type consistant à prélever une prise des produits de combus tion du combustible, à la réchauffer jusqu'à la température d'inflammation du résidu combustible contenu dans la prise d'essai, en présence d'un comburant gazeux, pour brûler ce résidu, et à déterminer la quantité de chaleur se dégageant lors de la combustion de la prise d'essai, à partir de laquelle on détermine les pertes de chaleur dues à la combustion incomplète, caractérisé, suivant l'invention, en ce qu'an effectue en continu la prise d'échantillons de produits de combustion comprenant une phase solide et une phase gazeuse, et en ce que, avant de réchauffer la prise d'essai, on sépare la phase solide et la phase gazeuse, dont l'oxygène est utilisé en tant que comburant, on détermine la concentration (C1) de cet oxygène dans la phase gazeuse, on réchauffe la phase gazeuse de la prise d'essai jusqu'à la température d'inflammation des gaz combustibles qu'elle contient, pour les brûler, et on détermine la concentration (C2) en oxygène dans la phase gazeuse, on détermine la diminution (/21) ) de l'oxygène comme la diffé- rence des concentrations (C1, C2), on mélange la phase gazeuse à la phase solide et on réchauffe le mélange jusqu'à la température d'inflammation du résidu combustible en phase solide, pour brûler complètement le résidu combustible, et on détermine la concentration (C3) en oxygène dans les produits de combustion finals de la prise d'essai, on déter mine la diminution (t 2) de l'oxygène comme la différence des concentrations (C2, C3), , on détermine la diminution (ss3) de l'oxygène dans le comburant gazeux initial consommé pour la combustion complète du combustible, comme la différence entre la concentration initiale (CO) et la concentration (C3),-et on détermine les pertes de chaleur dues aux imbrûlés chimiques comme le rapport de la diminution de l'oxygène lors de la combustion du résidu combustible gazeux dans la phase gazeuse et de la diminution (Q 3) de l'oxygène contenu dans le comburant initial lors de la combustion complète du combustible dans celui-ci, on détermine les pertes de chaleur résultant des imbrûlés mécaniques comme le rapport de la diminution ( 2) de l'oxygène lors de la combustion complète du résidu combustion ble de la phase solide et de la diminution (- 3) de l'oxygène dans le comburant initial lors de la combustion complète du combustible dans celui-ci.
I1 est préférable de déterminer la diminution (t 4) 4) de l'oxygène dans le comburant initial avant la combustion dans celui-ci de la prise de produits de combustion, comme la différence entre la diminution ( 3) de l'oxygène et les diminutions (#1, #2) de l'oxygène, ainsi que de déterminer la diminution (t 5) de l'oxygène dans le comburant gazeux initial avant la combustion du résidu combustible de la phase solide, comme la différence entre les diminutions ( 3, t2) de l'oxygène, et de déterminer les pertes de chaleur résultant des imbrûlés chimiques comme le rapport de la diminution (Q 1) de l'oxygène lors de la combustion des gaz combustibles de la phase gazeuse et de la diminution ( 4) de l'oxygène, et les pertes de chaleur dues aux imbrûlés mécaniques, comme le rapport de la diminution (Q 2) de l'oxy- gène lors de la combustion complète du résidu combustible de la phase solide et de la diminution (/V5) de oxygène.
Le problème exposé plus-haut est également résolu à l'aide d'un dispositif pour la détermination des pertes de chaleur dues à la combustion incomplète, du du type comprenant un échantillonneur relié, par un conduit dont l'extrémité est disposée dans la zone d'inflammation du résidu combustible de la phase solide, à un four pour la combustion de la prise d'essai doté de tubulures pour l'amenée du comburant et pour la sortie des produits de combustion définitifs, d'un réchauffeur pour réchauffer le comburant et la prise d'essai, et d'un moyen de mesure de l'effet thermique de la réaction de combustion de la prise d'essai, caractérisé, suivant l'invention, en ce qu'il comprend un séparateur servant à séparer la phase solide de la phase gazeuse, monté sur ledit conduit et muni d'une tubulure d'évacuation de la phase gazeuse, le moyen de mesure de l'effet thermique de la réaction de combustion de la prise d'essai comprenant un bloc d'analyseurs de concentration d'oxygène dans la phase gazeuse obtenue avant et après la combustion, et des indicateurs de pertes de chaleur dues à la combustion incomplète, dont les entrées sont reliées aux sorties des analyseurs de concentration d'oxygène par l'intermédiaire de diviseurs de tension.
I1 est préférable, pour la détermination des pertes de chaleur par imbrûlés chimiques et mécaniques, que le bloc d'analyseurs comprenne des analyseurs de concentrations (CO, C1, C2, C) d'oxygène respectivement dans le comburant initial, dans la phase gazeuse avantla combustion de la prise d'essai, dans la phase gazeuse après la combustion des gaz combustibles de la prise d'essai et dans la phase gazeuse après la combustion complète du résidu combustible de la phase solide, les éléments sensibles de ces analyseurs constituant des bras de ponts de mesure dont les diagonales sont insérées dans les circuits des diviseurs de tension respectifs pour diviser les signaux électriques proportionnels aux diminutions (,A'2) de l'oxygène lors de la combustion des gaz combustibles de la phase gazeuse de la prise d'essai et du résidu combustible de la phase solide de la prise d'essai, par les signaux électriques proportionnels aux diminutions ( t, LS) de l'oxygène avant la combustion de la prise de produits de combustion du combustible et avant la combustion du résidu combustible de la phase solide.
Dans le procédé de détermination des pertes de chaleur dues à la combustion incomplète, faisant l'objet de l'invention, la mesure de la concentration -d'oxygène dans le comburant dans lequel on brûle d'abord le combustible, puis la prise d'essai, et la détermination de la chaleur dégagée par la combustion d'après la diminution de la concentration d'oxygène, -permettent de rendre le résultat indépendant de plusieurs variables et de ne le rendre dépendant que d'une seule variable : de la concentration d'oxygène dans la phase gazeuse, et d'augmenter ainsi la précision et la sûreté de la détermination.
Les prises de produits de combustion comprenant la phase solide et la phase gazeuse avec conserlation du rapport initial de leurs quantités et la séparation de la phase solide et de la phase gazeuse permettent de déterminer séparément les pertes dues aux imbrûlés chimiques et les pertes dues aux imbrûlés mécaniques avec une seule prise d'essai. Le rapport des valeurs de ces pertes ne subit aucune variation de ce fait, ce qui permet d'améliorer la précision des mesures, ainsi que de mesurer, si nécessaire, de façon plus précise l'une de ces grandeurs, par exemple les pertes de chaleur résultant des imbrûlés mécaniques, sans que les pertes par imbrûlés chimiques influent sur le résultat des mesures.
L'utilisation, en tant que comburant, de l'oxygène résiduel de la phase gazeuse de la prise d'essai permet de déterminer la quantité de chaleur dégagée à différents stades de combustion à partir d'un seul variable : la teneur en oxygène du comburant. On évite ainsi l'influence des autres Variables et on améliore la précision des mesures.
Le réchauffage de la phase gazeuse jusqu'à la température d'inflammation des gaz combustibles qu'elle contient et la mesure de la diminution de l'oxygène lors de leur combustion permettent de déterminer la part des pertes de chaleur due aux imbrûlés chimiques.
Le réchauffage supplémentaire du mélange de la phase gazeuse et de la phase solide jusqu'à la température d'inflammation du résidu combustible solide et la combustion de celui-ci permettent de déterminer, d'après la diminution de l'oxygène, la part des pertes de chaleur due aux imbrûlés mécaniques.
La détermination de la diminution de l'oxygène dans le comburant initial à la combustion complète du carburant dans ce comburant permet de déterminer la quantité relative de chaleur dégagée à la combustion complète du combustible, alors que le rapport des diminutions de l'oxygène à la combustion des gaz combustibles et des combustibles de la phase solide et de la diminution de l'oxygène à la combustion complète du combustible permet d'obtenir des valeurs proportionnelles aux pertes de chaleur par imbrûlés chimiques et imbrûlés mécaniques dans le bilan thermique d'une installation de combustion donnée.
L'utilisation des baisses de concentration de l'oxygène à la combustion des gaz combustibles et de la phase solide rapportées à la baisse d'oxygène à la combustion incomplète de combustible permet d'obtenir des valeurs proportionnelles aux pertes dé chaleur dues aux imbrûlés chimiques et aux imbrûlés mécaniques, de sorte que le résultat des mesures du rapport des diminutions de lioxygène peut être transformé de façon plus simple en un signal électrique proportionnel à la valeur des pertes de chaleur, d'où la possibilité de mesure automatique continue des paramètres à déterminer. Ceci améliore la précision de mesures et leur sûreté.
Le dispositif pour la détermination des pertes de chaleur dues à la combustion incomplète, faisant l'objet de l'inven tion,permet de mesurer de manière automatique et continue la valeur actuelle des pertes totales de chaleur dues à la combustion incomplète, ainsi que de mesurer séparément les pertes dues aux imbrûlés mécaniques ou chimiques, et d'augmenter nettement la précision de mesure et de diminuer l'inertie. Le résultat des mesures est obtenu sous forme d'un signal électrique proportionnel à la valeur actuelle à mesurer correspondant aux pertes, qu'on utilise dans les systèmes de régulation automatique du processus de combustion. Le fait de supprimer des éléments opérationnels supplémentaires permet de simplifier le dispositif et d'améliorer la sûreté des résultats.Le dispositif est réalisé de manière à pouvoir prélever de manière continue une prise de produits de combustion dans le conduit des gaz de combustion et la séparer en une partie solide et une partie gazeuse.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple nonlimi'càtif; avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente un diagramme de variation du coefficient a en fonction du rendement de combustion, selon 1 'invention;
- la figure 2 représente un diagramme de-variation du coefficient b en fonction du rendement de combustion, selon l'invention;
- la figure 3 représente un diagramme de variation du coefficient c en fonction du rendement de combustion, selon l'invention;;
- la figure 4 représente un schéma du dispositif pour la détermination des pertes de chaleur par- combustion incomplète et la mise en oeuvre du procédé selon l'invention
- la figure 5 représente le schéma électrique du moyen de mesure de l'effet thermique de la réaction de combustion, selon l'invention.
- la figure 1 représente un diagramme de variation du coefficient a en fonction du rendement de combustion, selon 1 'invention;
- la figure 2 représente un diagramme de-variation du coefficient b en fonction du rendement de combustion, selon l'invention;
- la figure 3 représente un diagramme de variation du coefficient c en fonction du rendement de combustion, selon l'invention;;
- la figure 4 représente un schéma du dispositif pour la détermination des pertes de chaleur par- combustion incomplète et la mise en oeuvre du procédé selon l'invention
- la figure 5 représente le schéma électrique du moyen de mesure de l'effet thermique de la réaction de combustion, selon l'invention.
Le procédé de détermination des pertes de chaleur par combustion incomplète, faisant l'objet de l'invention, est mis en oeuvre de la façon suivante. On prélève d'une manière continue des échantillons de produits de combustion contenant une phase solide et une phase gazeuse.
On sépare la phase solide de la phase gazeuse, dont l'oxygène est utilisé en tant que comburant. On détermine la concentration C1 de cet oxygène dans la phase gazeuse.
La phase gazeuse de la prise d'essai est réchauffée jusqu'à la température d'inflammation des gaz combustibles qu'elle contient, puis on les brûle et on détermine la concentration C2 d'oxygène dans la phase gazeuse. On détermine la diminution IX de l'oxygène comme la différence des concentrations C1 et C2.
Ceci fait, on mélange la phase gazeuse à la phase solide et le mélange obtenu est réchauffé jusqu'à la température d'inflammation du résidu combustible de la phase solide, pour brûler complètement le résidu solide.
On détermine la concentration C3 d'oxygène dans les produits définitifs de combustion de la prise d'essai, puis on détermine la diminution 2 de l'oxygène comme la différence
2 des concentrations C2 et C. On détermine la diminution de l'oxygène dans le comburant gazeux initial consommé pour la combustion complète du combustible, comme la différence entre la concentration initiale C et la concentration C3.
2 des concentrations C2 et C. On détermine la diminution de l'oxygène dans le comburant gazeux initial consommé pour la combustion complète du combustible, comme la différence entre la concentration initiale C et la concentration C3.
Les pertes de chaleur résultant des imbrûlés chimiques dus à la combustion incomplète des gaz combustibles qui se forment, sont déterminées comme le rapport de la diminution 1de l'oxygène à la combustion des gaz combustibles de la phase gazeuse de la prise d'essai et de la diminution 3 de l'oxygène dans le comburant initial à la combustion complète du carburant dans celui-ci. Les pertes de chaleur dues aux imbrûlés mécaniques résultant de l'entraînement des particules solides non brûlées du combustible, sont déterminées comme le rapport de la diminution 4 de l'oxygène à la combustion complète du résidu combustible de la phase solide et de la diminutionb 3 de l'oxygène dans le comburant initial à la combustion complète du carburant dans celui-ci.
Pour améliorer davantage la précision et la sûreté du contrôle des pertes de chaleur dues à la combustion incomplète, on détermine la diminution64 de l'oxygène dans le comburant gazeux initial avant la combustion dans celui-ci de la prise d'essai de produits de combustion, comme la différence entre la diminution A x de l'oxygène et les diminutions
de l'oxygène, soit
de l'oxygène, soit
Puis on détermine la diminution A5 de l'oxygène dans le comburant gazeux initial avant la combustion du résidu combustible de la phase solide. comme la différence entre les diminutions
de l'oxygène, soit
de l'oxygène, soit
Les pertes de chaleur dues aux imbrûlés chimiques sont déterminées comme le rapport de la diminution 4 de l'oxygène à la combustion des gaz combustible de la phase gazeuse de la prise d'essai, et de la diminution 4 de l'oxygène, soit
Les pertes de chaleur dues aux imbrûlés mécaniques sont détermines comme le rapport de la diminution #2 de l'oxygène à la combustion complète du résidu combustible de la phase solide, et de la diminution / de l'oxygène, soit
Dans le cas général, les pertes de chaleur dues aux imbrûlés mécaniques qui sont fonction de plusieurs variables, sont déterminées par l'expression
où A est la teneur en cendres du combustible,
Q est la chaleur de la réaction du combustion du
résidu combustible de la phase solide;
t Q est la chaleur de la réaction de combustion complète
du combustible;
est la part du résidu de cendres dans les cendres
volantes entraînées par les gaz de cheminées,
Ca est la concentration des matières combustibles dans
les cendres volantes;
Cb est la concentration des matières combustibles dans
le mAcheSer.
où A est la teneur en cendres du combustible,
Q est la chaleur de la réaction du combustion du
résidu combustible de la phase solide;
t Q est la chaleur de la réaction de combustion complète
du combustible;
est la part du résidu de cendres dans les cendres
volantes entraînées par les gaz de cheminées,
Ca est la concentration des matières combustibles dans
les cendres volantes;
Cb est la concentration des matières combustibles dans
le mAcheSer.
La diminution de l'oxygène à la combustion du résidu solide est proportionnelle à la chaleur dégagée. La diminue tion de l'oxygène à la combustion du résidu combustible diffère de la chaleur dégagée; pour cette raison, lorsqu s an calcule bus pertes de chaleur dues aux imbrûlés chimiques d'après la diminution de l'oxygène, on introduit un facteur de correction a et les pertes de chaleur q3 sont déterminées à l'aide de la formule #1 C1 C2
q3 = a = a #3 Co - C3
La valeur du facteur de correction "ai' est déterminée à l'aide du diagramme de la figure 1 en fonction du rendement de combustion.Les pertes de chaleur dues aux imbrûlés mécaniques sont déterminées à l'aide de la formule
q4= 2 - C2 - C3
Les pertes de chaleur q3, q4 sont déterminées par calcul ou à l'aide de nomogrammes établis d'avance. Toutefois, la méthode de détermination des pertes de chaleur par calcul ne permet pas d'intervenir de manière efficace dans le processus de combustion et de la corriger convenablement.
q3 = a = a #3 Co - C3
La valeur du facteur de correction "ai' est déterminée à l'aide du diagramme de la figure 1 en fonction du rendement de combustion.Les pertes de chaleur dues aux imbrûlés mécaniques sont déterminées à l'aide de la formule
q4= 2 - C2 - C3
Les pertes de chaleur q3, q4 sont déterminées par calcul ou à l'aide de nomogrammes établis d'avance. Toutefois, la méthode de détermination des pertes de chaleur par calcul ne permet pas d'intervenir de manière efficace dans le processus de combustion et de la corriger convenablement.
Pour améliorer la précision et la sûreté de détermination des pertes de chaleur, on a recours à des procédés de correction automatiques.
Pour améliorer la précision et la sûreté du procédé de détermination des pertes de chaleur et réaliser le procédé automatique de correction de l'alimentation en combustible, on introduit un facteur de correction dans la formule pour la détermination des pertes de chaleur par imbrûlés chimiques, et les pertes de chaleur sont déterminées à l'aide de la formule
q3 a C1- C2 = b ~1~~~ C2
- -C3 C - C1
Les pertes de chaleur dues aux imbrûlés mécaniques, compte tenu du facteur de correction, sont déterminées à l'aide de la formule
q4 = C? -C3 = c C? -C3.
q3 a C1- C2 = b ~1~~~ C2
- -C3 C - C1
Les pertes de chaleur dues aux imbrûlés mécaniques, compte tenu du facteur de correction, sont déterminées à l'aide de la formule
q4 = C? -C3 = c C? -C3.
CO - C3 C - C2
Dans les formules ci-dessus, b et c sont les coefficients de transformation déterminant la proportionnalité de la graduation de l'instrument de mesure. La figure 2 représente le diagramme de variation du coefficient blet la figure 3, le diagramme de variation du coefficient c.
Dans les formules ci-dessus, b et c sont les coefficients de transformation déterminant la proportionnalité de la graduation de l'instrument de mesure. La figure 2 représente le diagramme de variation du coefficient blet la figure 3, le diagramme de variation du coefficient c.
Le dispositif pour la détermination des pertes de chaleur par combustion incomplète et la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comprend un échantillonneur 1 (figure 4) réalisé sous forme d'un tuyau de diamètre calibré. L'extrémité du tuyau est disposée dans le conduit de gaz 2 et orientée en sens contraire du courant de mélange gaz-poussières.
L'échantillonneur 1 est relié à un four 4 de combustion de la prise d'essai, à l'aide d'une canalisation3. Le four 4 est muni de tubulures 5, 6 servant respectivement à amener le comburant et à évacuer les produits définitifs de combustion, d'un réchauffeur 7 pour réchauffer le comburant et la prise d'essai, et d'un moyen 8 pour la mesure de l'effet thermique de la réaction de combustion de la prise d'essai.
Le dispositif comprend également un séparateur 9 pour séparer la phase solide de la phase gazeuse, monté sur la canalisation 3 et muni d'une tubulure 10 pour l'évacuation de la phase gazeuse. Sur la tubulure 10 est montée une soufflante à gaz Il pourvue d'un régulateur 12 de débit de la phase gazeuse. L'extrémité de la tubulure 10 est reliée à une chambre 13 pour la combustion de la phase gazeuse de la prise d'essai. Par la tubulure 5 et l'étranglement 14, la chambre 13 est reliée à-une chambre 15 pour la combustion de la phase solide de la prise d'essai. L'étranglement 14 a pour but d'accélérer le courant de gaz et d'obtenir de manière sûre une suspension de particules solides dans le gaz; elle est reliée à un obturateur hydraulique 17 par l'intermédiaire d'une canalisation 16.
Le moyen 8 de mesure de l'effet thermique de la réaction de combustion de la prise d'essai comprend un bloc 18 d'analyseurs de concentration d'oxygène dans la phase gazeuse obtenue avant et après la combustion de la prise d'essai, et des indicateurs 19, 20 de pertes de chaleur par combustion incomplète. L'entrée 21 de l'indicateur 19 de pertes de chaleur dues aux imbrûlés chimiques est reliée par un diviseur de tension 22 aux sorties aux 23, 24, 25 des analyseurs 26, 27, 28 de concentration d'oxygène. L'entrée 29 de l'indicateur 20 de pertes de chaleur dues aux imbrûlés mécaniques est branchée par un diviseur de tension 30 sur les sorties 23, 31, 32 des analyseurs 26, 33, 28 de concentration d'oxygène.
Les analyseurs 27, 28, 33 d'oxygène sont reliés par des conduits de prélèvement d'échantillons 34, 35, 36, respectivement, à la tubulure 10, à la canalisation 5 et à la chambre 15. L'analyseur 26 est reliée à une canalisation 37 par laquelle on amène un gaz de simulation, dont la concentration en oxygène correspond à la concentration CO.
Les éléments sensibles des analyserus 26 (figure 5), 27, 28, 33 constituent des bras de ponts de mesure 38, 39 dont les diagonales sont insérées dans les circuits des diviseurs de tension 22, 30 correspondants, servant à diviser les signaux électriques proportionnels aux diminutions b 1'
de l'oxygène. à la combustion des gaz combustibles de la
2 phase gazeuse de la prise d'essai et du résidu combustible de la phase solide de la prise d'essai, par les signaux électriques proportionnels aux diminutions t4, 4 4 de l'oxygène avant la combustion de la prise d'essai de produits de combustion et avant la combustion du résidu combustible de la phase solide.
de l'oxygène. à la combustion des gaz combustibles de la
2 phase gazeuse de la prise d'essai et du résidu combustible de la phase solide de la prise d'essai, par les signaux électriques proportionnels aux diminutions t4, 4 4 de l'oxygène avant la combustion de la prise d'essai de produits de combustion et avant la combustion du résidu combustible de la phase solide.
Le-fonctionnement du dispositif pour la détermination des pertes de chaleur dues à la combustion incomplète, faisant l'objet de l'invention, est le suivant.
Le courant de prise d'essai prélevée dans le conduit de gaz 2 (figure 4) arrive à l'échantillonneur 1 et est dirigé vers le séparateur 9 par la canalisation 3. Dans le séparateur 9, la prise d'essai est divisée en phase solide et en phase gazeuse, la phase solide se dépose au fond du séparateur, alors que la phase gazeuse est canalisée par la tubulure 10 vers la chambre 13 pour y être brûlée.
La vitesse de prélèvement d'échantillons est réglée à l'aide du régulateur 12 qui assure la commande du fonctionnement de la soufflante à gaz 11. Dans la chambre 13, le courant de phase gazeuse est réchauffé à la température dwinflam- mation des gaz combustibles contenus dans la prise d'essai.
Les gaz combustibles sont brûlés, ce qui provoque une variation de la concentration d'oxygène qui passe de la valeur C1 à la valeur C2.
La phase gazeuse libérée des gaz combustibles arrive dans la chambre 15, où elle est à nouveau réchauffée Par le haut de la chambre 15, on verse la phase solide de la prise d'essai. Les sens opposés des courants de phase gazeuse et de phase solide permet d'obtenir un bon malaxage et un bon contact avec oxygène de la phase gazeuse. La phase solide est ainsi réchauffée et brûlée à lFétat de suspension. Les grosses particules de phase solide descendent dans le courant de gaz, se heurtent contre les parois de la chambre 15, se fragmentent et s'enflamment. Les particules plus grosses occasionnelles ne contenant pas de matières combustibles tombent par les perforations de l'étanglement 14 et sont évacuées par l'obturateur hydraulique 17.
Les produits définitifs de combustion sont retournés au conduit de gaz 2 de la chaudière par la tubulure 6.
Après la combustion de la phase solide, la concentration d'oxygène diminue et devient égale à C3.
Les signaux caractérisant la varlation des concentrations d'oxygène arrivent aux entrées du moyen 8 de mesure de l'effet thermique de la réaction de combustion de la prise d'essai. Comme les éléments sensibles des analyseurs 26, 27, 28, 33 constituent les bras des ponts de mesures 38,39, les entrées des diviseurs de tension 22, 30 reçoivent des signaux électriques des qu'apparaissent des.
signaux de déséquilibre.
La mesure des pertes de chaleur dues à la combustion incomplète est réalisée de la façon suivante. La figure 5 représente une variante de réalisation dans laquelle chaque chambre de mesure de l'analyseur à gaz renferme un élément sensible. Les éléments sensibles des analyseurs de gaz 28 et 33, les résistances 40, 41 servant d'éléments prédéterminant la concentration initiale en oxygène du comburant, et les résistances ballasts 42, 43, forment un pont 39 dont les diagonales sont branchées sur les résistances 44, 45 du diviseur de tension 30. Aux bornes des ponts 38, 39 est appliquée une tension d'alimentation stabilisée.Chaque pont est équilibré à l'aide de la résistance variable 40 Dans la diagonale du pont 39, branchée sur la résistance 44, on provoque un déséquilibre proportionnel à la concentration d'oxygène dans le comburant initial utilisé pour la combustion du combustible Dans la diagonale branchée sur la résistance 44 on obtient un déséquilibre proportionnel à la diminution de l'oxygène dans le comburant initial à la combustion incomplète du combustible dans celuici. Le diviseur 30 effectue la division 4 /A5 qui est proportionnelle aux:pertes de chaleur dues aux imbrûlés mécaniques. L'indicateur 20 gradué en tenant compte du facteur de correction c fournit la valeur actuelle de pertes de chaleur.
Les éléments sensibles des analyseurs de gaz 27, 339 les résistances 40, 41 servant d'éléments prédéterminant la valeur de la concentration initiale d'oxygène dans le comburant, et les résistances ballasts 42, 43, forment un pont 38 dont les diagonales sont branchées sur les résis- tances 46, 47 du diviseur de tension 22. Le diviseur 22 effectue d'une façon analogue la division 0 4 qui est proportionnelle aux pertes de chaleur par imbrûlés chimiques.
Claims (1)
- 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bloc (18) d'analyseurs comprend des analyseurs (26,27,28, 33) de concentration (C0,c1,c2,c3) de l'oxygène dans, respectivement, le comburant initial, la phase gazeuse avant la combustion de la prise d'essai, la phase gazeuse après la combustion des gaz combustibles de la prise d'essai et la phase gazeuse après la combustion complete du résidu combustible de la phase solide, les éléments sensibles de ces analyseurs constituant des bras de ponts de mesure (38,39) dont les diagonales sont insérées dans les circuits des diviseurs de tension (22, 30) respectifs pour diviser les signaux électriques proportionnels aux diminutions ( t 2) de l'oxygène lors de la combustion des gaz combustibles de la phase gazeuse de la prise d'essai et du résidu combustible de la phase solide de la prise dressai, par les signaux électriques proportionnels aux diminutions (A4,A5) de l'oxygène avant la combustion de la prise d'essai de produits de combustion et avant la combustion du résidu combustible de la phase solide.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8300958A FR2539876A1 (fr) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | Procede de determination des pertes dues a la combustion incomplete d'un combustible et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede |
| AU10711/83A AU1071183A (en) | 1983-01-21 | 1983-01-24 | Determining heat losses due to incomplete fuel combustion |
| DE19833302245 DE3302245A1 (de) | 1983-01-21 | 1983-01-24 | Verfahren zur bestimmung der waermeverluste durch die unvollstaendige verbrennung eines brennstoffes und einrichtung fuer die durchfuehrung dieses verfahrens |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8300958A FR2539876A1 (fr) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | Procede de determination des pertes dues a la combustion incomplete d'un combustible et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede |
| AU10711/83A AU1071183A (en) | 1983-01-21 | 1983-01-24 | Determining heat losses due to incomplete fuel combustion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2539876A1 true FR2539876A1 (fr) | 1984-07-27 |
| FR2539876B1 FR2539876B1 (fr) | 1985-05-03 |
Family
ID=32962945
Family Applications (1)
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| FR8300958A Granted FR2539876A1 (fr) | 1983-01-21 | 1983-01-21 | Procede de determination des pertes dues a la combustion incomplete d'un combustible et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU1071183A (fr) |
| DE (1) | DE3302245A1 (fr) |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2237724A1 (de) * | 1972-08-01 | 1974-02-07 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung des schadstoffgehalts von verbrennungsabgasen |
| FR2451581A1 (fr) * | 1979-03-15 | 1980-10-10 | Ricardo Consulting Eng | Procede et appareil pour mesurer la richesse d'un melange air/carburant fourni, par exemple, a un moteur a combustion interne |
| GB2099589A (en) * | 1981-05-22 | 1982-12-08 | Westinghouse Electric Corp | A meter for monitoring the heating value of fuel gases |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE409373B (sv) * | 1976-02-23 | 1979-08-13 | Asea Ab | Anordning for uppsamling av gas innehallande brennbara bestandsdelar och for tillsettning av oxiderande gas |
-
1983
- 1983-01-21 FR FR8300958A patent/FR2539876A1/fr active Granted
- 1983-01-24 AU AU10711/83A patent/AU1071183A/en not_active Abandoned
- 1983-01-24 DE DE19833302245 patent/DE3302245A1/de not_active Ceased
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2099589A (en) * | 1981-05-22 | 1982-12-08 | Westinghouse Electric Corp | A meter for monitoring the heating value of fuel gases |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2539876B1 (fr) | 1985-05-03 |
| DE3302245A1 (de) | 1984-07-26 |
| AU1071183A (en) | 1984-07-26 |
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