NO155945B - Fremgangsmaate til og innretning for brennerstyring. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning til regulering av driften av en brenner som tilføres en blanding av pulverisert brensel og luft.

For enhver gitt brenselsmengde som tilføres pr. tidsenhet vil temperaturen på flammen i en ovn, fra en brenner som arbeider med forbrenning av pulverisert brensel i luft teoretisk sett ligge på et maksimum ved støkiometri. Et overskudd av luft eller et overskudd av brensel i forbren-ningssonen vil resultere i en temperatur som er lavere enn den nevnte maksimale. Oppnåelse av støkiometriske tilstander i flammen er ønskelig for å få mest mulig effektiv utnyt-telse av brenslet. I tillegg til dette vil hvis flammen er for fet (dvs. altfor meget brensel er tilført) uforbrent brensel resultere i korrosjon av ovnens vegger mens, hvis flammen er for mager (dvs. at for meget luft blir tilført) vil oksydasjonstilstander oppstå på grunn av dannelsen av skadelige gasser, såsom nitrogendioksyd og svoveltrioksyd.

Det er mulig og ønskelig å styre flammetemperaturen med en lysfølsom anordning f.eks. med en fotodiode, men selv om dette vil indikere avvikelse fra optimale forbrenningsbetingelser vil dette ikke fortelle om avvikelsen skyldes overskudd av luft eller overskudd av brensel. En hensikt med oppfinnelsen er å lette bruk av en anordning som er følsom overfor temperaturen i en flamme fra en brenner på en slik måte at det også blir angitt om flammen mangler brensel eller luft.

I henhold til oppfinnelsen er man kommet frem til en anordning for anvendelse ved regulering av driften av en brenner som tilføres en blanding av pulverisert brensel og luft, der anordningen omfatter midler som påvirkes av flammens temperatur og er innrettet til å avgi et signal hvis verdi avhenger av flammetemperaturen, midler som angir når verdien svarer til en på forhånd bestemt flammetemperatur, midler ved hjelp av hvilke strømmen av brensel til brenneren kan endres fra en løpende mengde slik at mengden først stiger over eller under den løpende mengde og deretter under eller over den løpende mengde med det resultat at verdien passerer gjennom en på forhånd bestemt verdi svarende til den på forhånd bestemte flammetemperatur og midler ved hjelp av hvilke mengden pr. tidsenhet for luft og brensel som tilføres til brenneren, kan endres alt ettersom den på forhånd bestemte verdi blir nådd eller ikke nådd før eller etter et på forhånd bestemt tidspunkt etterat omstillingen, på en slik måte at midlene søker å redusere intervallet fra den på forhånd bestemte verdi blir nådd og den på forhånd bestemte tid etterat omstillingen er utført.

I henhold til oppfinnelsen er man også kommet frem til en fremgangsmåte til regulering av driften av en brenner som tilføres en blanding av pulverisert brensel og luft, der det frembringes et signal hvis verdi er avhengig av flammetemperaturen og avgir en indikasjon når verdien tilsvarer en på forhånd bestemt flammetemperatur og forstyrrer strøm-men av brensel til brenneren fra en løpende strøm, slik at brenselmengden først kommer over eller under den løpende strøm og deretter under eller over den samme strøm med det resultat at verdien på grunn av forstyrrelsen, passerer gjennom den på forhånd bestemte verdi svarende til den på forhånd bestemte flammetemperatur,med endring av den mengde hvormed luft eller brensel tilføres brenneren alt ettersom den på forhånd bestemte verdi blir nådd før eller etter en på forhånd bestemt tid etterat forstyrrelsen er foretatt, hvilken endring er slik at den reduserer intervallet mellom passeringen av den på forhånd bestemte verdi og det på forhånd bestemte tidspunkt etter at forstyrrelsen er innført.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1 viser en brenner for pulverisert brensel og tilhørende reguleringsutstyr, og

fig. 2 viser en hvirvelforsterker som er innskutt i

en kanal hvormed brenneren mates med pulverisert brensel.

Brenneren 1 er montert i en vegg 2 i en ovn og kan være en av en rekke like brennere (ikke vist), som ovnen fyres med. En blanding av pulverisert brensel og primærluft tilføres til brenneren 1 gjennom røret 3, og sekundærluft tilføres gjennom kanalen 4 med strømmen av sekundærluft regulert av justeringsanordningen 5.

Gjennom veggen 2 i ovnen stikker det også en anordning 6 som har en lysbane langs hvilken en fotodiodeanordning 6a kan "betrakte" flammen fra brenneren 1. Anordningen 6 skal sørge for at fotodiodeanordningen 6a i stor utstrekning blir upåvirket av forandringer i temperaturen på flammene fra andre brennere. Anordningen 6a er innrettet til å avgi et signal som er avhengig av flammetemperaturen alt etter flammens farge. Signalet fra fotodiodeanordningen 6a føres gjennom en avstemt forsterker 7 og detektorkrets 8 til en fasesammenlikner 9.

Røret har en hvirvelforsterker 10 ved hjelp av hvilken man kan innføre kontrollerte variasjoner i tilførselsmengden av brensel gjennom røret 3. Forsterkeren 10 har en trommel 11 som er konsentrisk med røret 3 og i virkeligheten danner en lokal utvidelse av røret 3. En kanal 12 åpner tangensielt ut i trommelen 11. Ved å blåse luft inn i trommelen 11 gjennom kanalen 12 kan strømmen av brensel til brenneren reduseres et øyeblikk med det resultat at tilførselen av brensel til brenneren reduseres under den løpende verdi, mens det brensel som blir forsinket deretter vil strømme til ovnen, slik at leveringsmengden et øyeblikk øker over den løpende verdi. Kanalen 12 fører til hvirvelforsterkeren 10 fra en kilde 15 som styres av en pulsgenerator 16. Generatoren 16 er slik at den frembringer pulser med en regelmessig frekvens på f.eks. en puls hvert halve sekund eller hvert sekund eller hvert annet sekund, og hver av disse mates til fasesammenlikneren 9 og samtidig til kilden 15. Når kilden 15 mottar en puls,blir en solenoidventil styrt for å frigjøre et luftstøt fra kilden 15 og dette støt bringes videre til hvirvelforsterkeren 10. Virkningen av luftstøtet er slik at man sikrer at flammen, under forutsetning av at den ikke allerede er for mager eller for fet, blir mager og deretter fet, med passasje av optimale forbrenningsbetingelser. Signalet fra fotodiodeahordningen 6a vil følge virkningen av disse forandringer på flammen og vil ha et maksimum når flammeforholdene ligger på det optimale. Forsinkelsen ved fasesammenlikneren 9 mellom startpulsen og det resulterende signal som angir at flammen har passert gjennom optimale betingelser, vil representere flammetilstanden før pulsen genereres. Jo lenger forsinkelsen er desto magrere var de opprinnelige tilstander. Fasesammenlikneren 9 er koplet til reguleringsanordningen 5 og regulerer tilførselen av sekundærluft automatisk på en slik måte at man søker å opprett-holde forsinkelsen på den verdi som vil føre til at de opprinnelige tilstander ligger på en optimal verdi.

Man vil se at ved å tilføre støt av luft til hvirvel-forsterkern med regelmessig frekvens vil de dermed følgende forandringer i flammetemperaturer opptre med en avhengig frekvens som er det dobbelte av tilførselsfrekvensen for luft-støtene. Den avstemte forsterker er derfor stilt inn for å motta signalforandringer som skyldes luftstøtene til hvirvelforsterkeren og ikke andre signaler. Når således to eller flere brennere står ved siden av hverandre, kan frekvensene for tilførselen av luftstøt til de hvirvelforsterkere som er knyttet til brennerne stilles inn på forskjellige verdier,

og den avstemte forsterker som er tilknyttet én brenner kan stilles for ikke å bli påvirket av signaler med den frekvens som kommer fra andre av de tilstøtende brennere.

Når den beskrevne anordning er i bruk, blir strømmen

av brensel til brenneren avbrutt regelmessig, men det tas også sikte på mer intermittent drift.

Hvirvelforsterkeren som er beskrevet utnytter på en effektiv måte den luft som tilføres i luftstøtet for å for-styrre strømmen av brensel til brenneren, men det tas også sikte på alternativer. F.eks. behøver man ikke ha den utvidelse som tegningene angir og de forstyrrende luftstøt kan utmates tangensielt i et brenselrør med konstant diameter eller der diameteren ved innføringspunktet for den forstyrrende luft er redusert. Videre tas det sikte på at uansett diameteren på røret der de forstyrrende luftstøt innføres kan luften rettes på tvers av røret slik at en hvitvei som forstyrrer brenselstrømmen oppstår på grunn av refleksjoner fra rørets motstående sidevegg. Det tas også sikte på, der brenslet strømmer langs et rør som har ret-ningsforandringer i nærheten av brenneren og en ledeplate ved ombøyningen, at den forstyrrende luft kan innføres gjennom et rør som stikker gjennom ledeplaten og parallelt med aksen for rørets nedstrømdel. Utblåsningen fra røret kan være i omkretsretningen inne i eller på tvers av røret.

I alminnelighet er det ønskelig at forstyrrelsen av brenselstrømmen i røret 3 skapes nær ved utløpet fra røret selv om forstyrrelsen også kan forflyttes på oppstrømsiden og knyttes til en eller annen funksjonskomponent i brensel-tilførselsbanen.

Virkningen av hvirvelforsterkeren som er beskrevet består først i å gjøre flammen for mager og deretter for fet. Det er klart at alternative anordninger kan benyttes hvis

de er i stand til først å gjøre flammen for fet og deretter for mager. Det er høyst sannsynlig at oppfinnelsen særlig er av verdi i forbindelse med ovner som har flere brennere koplet til en felles kilde gjennom en deleanordning siden deleanordningen kanskje ikke er effektiv når det gjelder konstant deling av det brensel som den mates med,og bruken av oppfinnelsen vil lette effektiv forbrenning på tross av for-skjeller ved deleanordningen.

Det skal påpekes at det som her er beskrevet avhenger av påvisning av flammens topptemperatur og ikke måling av denne, slik at fotodiodeanordningen godt kan bli noe til-smusset uten at dette går ut over anordningens effektivitet.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte til styring av driften av en brenner på en slik måte at optimale betingelser for forbrenningen opprettholdes, hvilken brenner tilføres en blanding av pulverisert brensel og luft omfattende frembringelse av et signal hvis verdi er avhengig av flammetemperaturen til dann-else av en angivelse hvis verdi tilsvarer en på forhånd bestemt flammetemperatur, karakterisert ved at strømmen av brensel til brenneren forstyrres fra en eksisterende matehastighet slik at matehastigheten først er over eller under den eksisterende matehastighet og deretter under eller over denne hastighet med det resultat at verdien som et resultat av forstyrrelsen passerer forbi en på forhånd bestemt verdi svarende til den på forhånd bestemte flammetemperatur og med endring av matehastigheten for luft eller brensel som tilføres brenneren alt etter om den på forhånd bestemte verdi blir nådd før eller etter en på forhånd bestemt tid etter at forstyrrelsen er igangsatt, hvilken forandring foregår på en slik måte at den vil søke å redusere intervallet mellom tidspunktet da den på forhånd bestemte verdi passeres og den på forhånd bestemte tid etter at forstyrrelsen er igangsatt.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at strømmen av brensel til brenneren forstyrres med regelmessige mellomrom.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 der også driften av en tilstøtende brenner styres, karakterisert ved at de regelmessige mellomrom ved hvilke strømmene av brensel til brenneren er forstyrret er forskjellige.

4. Anording til utøvelse av den fremgangsmåte som er angitt i et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved midler (8) til angivelse av når verdien tilsvarer en på forhånd bestemt flammetemperatur, midler (10,11,12) ved hjelp av hvilke strømmen av brensel til brenneren kan forstyrres fra en løpende matehastighet slik at dens matehastighet først ligger over eller under den løp-ende hastighet og deretter under eller over den løpende hastighet med det resultat at verdien passerer gjennom en på forhånd bestemt verdi tilsvarende den på forhånd bestemte flammetemperatur og midler (5) ved hjelp av hvilke matehastigheten for luft eller brensel som tilføres brenneren kan forandres, alt etter om den på forhånd bestemte verdi blir nådd eller ikke før eller etter en på forhånd bestemt tid etter at forstyrrelsen er blitt igangsatt på en måte som vil søke å redusere intervallet mellom tidspunktet da den på forhånd bestemte verdi blir nådd og det på forhånd bestemte tidspunkt, etterat forstyrrelsen blir igangsatt.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at midlene (10, 12, 15) ved hjelp av hvilke strømmen av brensel til brenneren kan forstyrres er slik at de forstyrrer strømmen automatisk med regelmessige mellomrom.

6. Anordning som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved et rør (3) gjennom hvilket pulverdi-sert brensel som er revet med av luft kan tilføres brenneren og at innretningene ved hjelp av hvilke strømmen av brensel til brenneren kan forstyrres innbefatter midler (12) ved hjelp av hvilke' et luftstøt kan slippes ut i røret på tvers av strømningsretningen for brensel gjennom dette.

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at midlene (12) ved hjelp av hvilke et luftstøt kan slippes ut, er slik at luften slippes ut tangensielt i røret og ved at diameteren av røret i området (10) der luften slippes ut er større enn rørets diameter på opp-strømssiden og nedstrømssiden av dette område.

8. Anordning som angitt i et hvilket som helst av kravene 4-7, karakterisert ved at brenneren er tilsluttet en hjelpeluftkilde (5) og at det finnes midler for regulering av tilførselen av hjelpeluft på en slik måte at det nevnte intervall søkes redusert.

9. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav 4-8, karakterisert ved at midlet (6a) som er følsomt overfor flammetemperaturen er en fotodiodeanordnina.