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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Wärmeenergetik und
betrifft Kontrolle und Regelung der Verbrennungsprozesse von Brennstoff, insbesondere
ein Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen in Verbrennungsprodukten
eines ßrennstoffs und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Die Erfindung ist zur Anwendung in Systemen für die Qualitätskontrolle
der Verbrennung von Brennstoff, vorwiegend von Kohlenstaub, und für die Kontrolle
der Vollkommenheit der Verbrennung vom Brennstoff in Feuerungen von Kes¢elanlagen
und Industrieöfen bestimmt und kann in Systemen zur automatisohen Regelung der Verbrennung
von Brennstoff sowie zur Durchführung einer Sohnellanalyse von Ausgangsbrennstoff
und Verbrennungsrückständen angewendet werden.
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Die Unvollständigkeit der Verbrennung von Brennstoff wird nach den
in den Restprodukten der Verbrennung vorhandenen brennbaren Substanzen - brennbaren
@einerselts Gasen - bestimmt, die die Große der unvollkommenen Verbrennung (des
chemischen Unverbrannten) des Brennstoffs bestimmen, sowie nach vorhanuenen festen
Teilchen an unverbranntem Brennstoff, hauptsächlich Kohlenstoff, welandererseits
che@cie Große der unvollständigen Verbrennung (des mechanischen Unverbrannten) bestimmen.
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Diese beiden Faktoren restilfieren aus Abweichungen von einem vorgegebenen
Brennstoff-Oxydationsmittel-Verhältnis beim Verbrennen von Brennstoff, aus Abweichungen
bei der Vorbenanolung von Brennstoff und Oxydationsmittel, einer unzureichenden
Gleichmäßigkeit des Vermischens von Brennstoff mit Oxydationsmittel sowie einer
Abweichung BB von den optimalen TemperaturverhältnlssenAer Verbrennung von Brennstoff.
Außerdem können diese Faktoren die Folge der konstruktiven Ausführung von Feuerungsanlagen
sein.
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Eine teilweise oder vollständige Beseitigung dieser Fak toren kann
durch operative Einwirkung auf den Verbrennur ,,-prozeß von Brennstoff oder durch
Änderung der lionatruktion von Feuerungsanlagen erzielt werden.
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Zur Aufdeokung der genannten Faktoren ist eine Kontrolle des Unverbrannten
notwendig, das naoh dem Gehalt an brennbaren Substanzen in den Verbrennungsprodukten
vorn Brennstoff bestimmt wird, welche
Kontrolle mit der arforderlichen Genauigkeit und der erbrauchbaren forderlichen
Zeit der Erzielung eines Resultats durchzuführen ist.
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Die größten Schwierigkeiten sind mit der Bestimmung durch der unvollständigen
Verbrennung verbunden, die das Mitreißen von Teilchen unverbrannten Brennstoffs
zusammen mit dem Ascherückstand in die Schlacke und mit den Abgasen 1.ß. bedingt.
Die Größe des Verlustes durch die unvollständige vog/ Verbrennung hängt von einer
Reihe Betriebsfaktoren ab: der Mahlfeinheit des Brennstoffs, seiner Vermischung
mit dem Oxydationsmittel, dem Temperaturniveau dea Verbrennungsprozesses u. ä. und
wird nach dem Gehalt an Kohlenstoff bestimmt, der in Form von schwer ent flammbaren
Auksteilchen im Ascherückstand anwesend ist.
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Die Kontrolle des Gehaltes an brennbaren Substanzen im Ascherückstand
wird in der zeitigen Anlagen gegenwärtig hauptsächlioh nach dem Laborverfahren durchgeführt:
durch Nachverbrennung der brennbaren substanzen in einer Probe des Ascherückstandes
in einem Muffelofen und Messung des Masseverlustes der Probe in Betriebslabors.
Eine derartige Kontrolle wird periodisch vorgenommen, und das Meßergebnis wird mehrere
Stunden nach der Probenahme erhalten, was es nicht gestattet, rechtzeitig auf den
Feuerungsprozeß operativ einzuwirken, und die Gefahr bedingt, daß Unverbranntes
während einer langen Zeit in die Verbrennungsrückstande gelangt und einen Mehrverbrauoh
an Brennstoff hervorruft.
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Das Problem einer volikommeneren Kontrolle der Verbrennung von brennstoff
ist gegenwärtig nur teilweise gelöst.
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Bekannt ist ein Verfahren zur Bestimmung des Gehalt tes an orennbaren
Substanzen in Verbrennungsprodukten eines Brennstofis (siehe z.B. UdSSR-Urheberschein
391335, Klasse F 23 N 5/24), das darin besteht, daß
man eine Probe
von Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs nimmt und sie in einen Raum zwischen
den Belägen eines Kondensators einführt. Aus der Änderung der Kapazität des Kondensators
bestimmt man die dielektrische Konstante der Probe, und aus der Änderung der dielektrischen
Konstante bestimmt man den Kohlenstoffgehalt in den Verbrennungsprodukten des Brennstoffs.
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Das Vorhandensein von im Ascherückstand enthaltenen Metalloxiden
sowie Fremdbeimischungen und Feuchtigkeit in der Probe verfälscht das Meßergebnis,
was eine unzureichende Genauigkeit der Bestimmung des Gehalt es an brennbaren Substanzen
nach diesem Verfahren bedingt.
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Bekannt ist eine Einrichtung zur Bestimmung des Gehaltes an brennbaren
Substanzen in Verbrennungsprodukten eines Brennstoffes (siehe z.B. < > Urheberschein
(UdSSR) 375449, Klasse F 23N 5/24), die einen Probenenmer, einen Probeabscheider,
der die gröbste Frakceiner. tion für die Analyse aussondert, einen die Probe Analyse
zuführenden Schneokenaufgeber, einen in eine Meß schaltung geschalteten Kondensator,
zwischen dessen Belängen die Probe durchgelassen wird, und ein Meßgerät enthält.
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(Abscheidung In dieser Einrichtung verfälscht die vorherige der feinen
Fraktion aus der zu analysierenden Probe die Repräsentanz der Probe. Das Vorhandensein
von Fremdbeimien schungen sowie veranderung der Konzentration der Komponenten des
Ascherückstandes bedingen außerdeia eine niedrige Meßgenauigkeit.
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nach Dem tecnnischen Wesen kommt dem erfindungsgemäßen Verfahren ein
Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen in deu Verbrennungsprodukten
eines Brennstoffs am nächsten, das im Beitrag von K.N. Popov E.V.Agafonov und L.N.Matonin
t'Einr ichtun; zur Bestimmung von Verlusten durch unvollständige Verbrennung von
Brennstoff" beschrieben ist, der in der Zeitschrift "Elektricheskie stantsii" Nr.
1, 1973, veröffentlicht worden ist.
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Dieses Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes an
brennbaren
Substanzen in Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs besteht darin, daß man eine
Probe von den Verbrennungsprodukten eines Brennqtoffs nimmt, sie in eine von einem
Elektroerhitzer erzeugte Wärmzone einführt, in der man die Erwärmung in Anwesenheit
eines Oxydationsmittels auf eine Temperatur vornimmt, die gleich oder höher ist
als die Entzündungstemperatur der in dieser Probe befindlichen brennbaren Substanzen,
und ihre Verbrennung 6rewährleistet, bei welchem Verfahren man der entwickelten
Wärme den Gehalt an brennbaren Substanzen bestimmt. Hierbei mißt man die Temperatur
in der Wärmzone während der Verbrennung der Probe, wobei die Temperaturänderung
der illenge der entwickelten Wärme propor-Signal ist.
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jedoch Bei diesem Verfahren führt die Temperaturänderung zur Veranuerung
der Groben der Warmeflitese in die Umgebung den und mit End-Verbrennungsprodukten,
was die Genauigkeit insbesondere bei der Anwendung des Verfahrens für die kontinuierliche
Bestimmung des Genaltes an brennbaren Substanzen in stetig ankommenden Probe wesentlich
herabsetzt.
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Es ist eine Einrichtung zur Bestimmung des Gehaltes an brennbaren
Substanzen in Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs bekglnt, die in demselben
Beitrag beschrieben ist und einen Ofen mit einem Elektroerhitzer, einem Stutzen
für die Einführung einer Probe von Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs, welcher
mit einem Probenehmer in Verbindung steht, und mit Stutzen jeweils für die Einführung
eines Oxydationsmittels und die Abführung der End-Verbrennungsprodukte von brennbaren
Substanzen enthält.
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In dieser Einrichtung wird die Wärmeentwicklung bei der Verbrennung
von brennbaren substanzen in der Probe mit Hilfe von Temperaturgebern (Thermoelementen)
bestimmt, die in der Wärmzone angebracht sind.
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Mit der Änderung der Wärmeentwicklung ändert sich die Temperatur
der Probe und der Konstruktionselemente das Ofens, was eine Veränderung der Wärmeflüsse
in die Umgebung mit den abgeführten End-Verbrennungsprodukten bewirkt. Ein
Teil
der Warme wird in den Konstruktionselementen des Ofens einer in der Wärmzone gespeichert.
All das führt zu Disproportionalität der Größe der Wärmeentwicklung bei der Verbrennung
von brennbaren Substanzen zur Größe der Temperaturänderungen. Außerdem findet eine
Verschiebung des Bestimmung Temperaturniveaus statt, von dem die/der Temperaturänderung
vorgenommen wird. Dies setzt die Genauigkeit der Bestimmung des Gehaltes an brennbaren
Substanzen herab.
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In der genannten Einrichtung trägt überdies mö In der genannten Einrichtung
trägt überdies mögliche Erhöhung des Gehaltes an brennbaren Substanzen in der Probe
zu einer übermäßigen Temperaturerhöhung in der Wärmzone bei, die eine Beschädigung
des Elektroerhitzers und eine Verschlackung der Konstruktionselemente des Ofens'
verur was die Betriebsuverläsigkeit der Einrichtung herabsetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung
des Gehaltes an brennbaren Substanzen in Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs
und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei denen Verhältnisse
der Verbrennung einer Probe von Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs sichergestellt
werden, welche es gestatten, die Genauigkeit der Bestimmung der Größe des Gehaltes
an brennbaren Substanzen in der Probe und die Betriebszuverlässigkeit der Einrichtuna
wesentlich zu steigern.-einem ver-Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei fahren
zur Bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen in Verbrennungsprodukten eines
Brennstoffs, welches darin besteht, daß man eine Probe von den Verbrennungsprodukten
eines 13rennstoffs nimmt, sie in eine von einem Elektroerhitzer erzeugte Wärmzone
einführt, in der man die Erwärmung der Probe in Anwesenheit eines Oxydationsmittels
auf eine Temperatur vornimmt, die gleich oder höher ist als die Entzündungstemperaturder
in dieser Probe befind lichen brennbaren Substanzen, und ihre Verbrennung gewährt
leistet, wobei man aus der entwickelten Wärme den Gehalt an brennbaren Substanzen
bestimmt, erfindungsgemäß
man die Temperatur in der Wärmzone während
der Verbrennung der brennbaren Substanzen konstant hält und die für die Aufrechterhaltung
der konstanten Temperatur verbrauohte Leistung des Elektroerhitzers mißt, die der
Menge der bei der Verbrennung der brennbaren Substanzen entwickelten Wärme proportional
ist.
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Eine Weiterbildung besteht darin, daß eine Einrichtung zur Bestimmung
des Gehaltes an brennbaren Substanzen in den Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs,
die einen Ofen mit einem Elektroerhitzer, einem Stutzen für die Einführung einer
Probe von Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs, welcher mit einem Probenehmer
in Verbindung steht, und mit Stutzen jeweils für die Einführung eines Oxydationsmittels
und die Abführung der ind-Verbrennun:sprodukte von brennbaren Substanzen sowie einen
im Ofen angebrachten Temperaturgeber umfaßt, erfindungsgemäß eine regelbare Spannungsquelle,
in deren Lastkreis der Elektroerhitzer geschaltet ist, einen Temperaturregler, dessen
Eingang an den Temperaturgeber angeschlossen ist, während der Ausgang mit dem Ausgang
der regelbaren Spannungsquelle verbunden ist, und einen elektrischen Leistungsmesser
enthält, der in den sauberen elektrischen Stromkreis der regelbaren Spannungsquelle
geschaltet ist.
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Um die Genauigkeit der bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen
durch Gewährleistung einer Temperaturregelung in der Wärmzone in einzelnen Abschnitten
derselben zu erhöhen und eine Temperaturkonstanz im ganzen Volumen der Wärmzone
zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn der Ofen mindestens einen zusätzlichen Elektroerhitzer
enthält, der hinter dem Haupt-Elektroerhitzer in Strömungsrichtung der nd-Verbrennungsprodukte
im Ofen angeordnet ist, und daX gemäß der Anzahl der zusätzlichen Ele ktroerh it
ze r zusätzliche regelbare pannungsquellen vorhanden sind, die über die Eingänge
mit dem Eingang der regelbaren Haupt-Spannungsquelle elektrisch gekoppelt sind,
wobei in den Lastkreis eines jeden von ihnen ein entsprecilender zusätzlicher Elektroerhitzer
geschal-
tet ist, ferner zusätzliche Temperaturgeber, die im Ofen
in jeder Wärmzone angebracht sind, welche durch einen entsprechenden zusätzlichen
Elektroerhitzer erzeugt wird, und zusätzliche Temperaturgeber, bei denen Jeweils
der Eingang an einen entsprechenden zusätzlichen Temperaturgeber angeschlossen ist,
während der Ausgang mit dem Ausgang einer entsprechenden zusätzlichen regelbaren
Spannungsquelle verbunden ist, wobei der elektrische-Leistungsmesser in den äußeren
elektrischen Gesamtstromkreis der regelbaren Spannungsquellen geschaltet ist.
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Die Erfindung gestattet es, durch Aufrechterhaltung eine einer konstanten
Temperatur in der Wärmzone # Verschlakkung und Überhitzung der Erhitzer auszuschließen
und damit die Betriebszuverlässigkeit und -dauer der Einrichtung zu erhöhen. Duroh
Ausnutzung der bei der Verbrennung von brennbaren Substanzen entwickelten Wärme
nimmt der Elektroenergieaufwand ab, der für die Bestimmung ihres Gehaltes verbraucht
wird. Durch Ausscilaltung des Einflusses von bei Temperaturänderung in der Wärmzone
entstehenden Wärmeflüssen kann die Genauigkeit der Bestimmung des Gehaltes an brennbaren
Substanzen erhöht werden. Die Messung der elektrischen Leistung, uie der Menge der
bei der Verbrennung von brennbaren Substanzen entwickelten Wärme proportional ist,
bietet die Möglichkeit, die Umformung der zu bestimmenden Größe in ein elektrisches
Signal zu vereinfachen, da keine Zwischenoperationen für die Umwandlung der Größe
der Temperaturänderung in die Menge der entwickelten Wärme erforderlich sind. Die
Temperaturregelung in einzelnen Abschnitten der Wärmezone erlaubt es, den Einfluß
örtlicher bedingungen auf die Umverteilung der Wärme flüsse auszuschließen und dadurch
den Fenler bei der Bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen zu verein gern.
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Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung von Ausführungsbeispiele
und anhand von Zeich nungen erläutert, in diesen zeigt einer Fig. 1 schematische
Darstellung # Einrichtung zur Bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen in
einer
Probe von festen Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs
(Längsschnitt des Ofens, der Rohrleitung für die Einführung des Oxydationsmittels
und des an dieser angebrachten regelbaren Elektroerhitzers), gemäß der Erfindung,
Fig. 2 den Ofen einer Einrichtung zur Bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen
in einer Probe von gasförmigen Verbrennungsprodukten eines Brennstoffes(Längsschnitt),
gemäß der Erfindung; jedoch Fig. 3 dasselbe wie in Fig. 1 # mit drei Abschnitten
der Temperaturregelung in der Wärmzone, gemäß der Erfindung.
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Das Verfahren zur Bestimmung des Gehalt es an brennbaren Suostanzen
in Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs besteht darin, daß man eine Probe von
Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs beispielsweise aus dem Gaszug eines Kesselaggregats,
nimmt, sie in eine von einem Elektroerhitzer erzeugte Wärmzone einführt, in der
man die Erwärmung der Probe in Anwesenheit eines Oxydationsmittels auf eine Temperatur
vornimmt, die gleich oder höher als die Entzündungstemperatur der in dieser Probe
befindliohen brennbaren Substanzen ist, und die Verbrennung derselben gewährleistet.
Man hält die Temperatur in der Wärmzone während der Verbrennung von brennbaren Substanzen
konstant und mißt die für die Aufrechterhaltung der konstanten Temperatur verbrauchte
Leistung oes Elektroerhitzers. Hierbei bestimmt man aus der gemessenen Leistung
den Gehalt an brennbaren Substanzen.
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Das Verfanren ist anwendbar sowohl für die Bestimmung des Gehalt
es an brennbaren Substanzen in festen Verbrennungsprodukten - bei unvollständiger
Verbrennung von Brennstoff- als auch für die Bestimmung des Gehaltes an brennbaren
Substanzen im gasförmigen Zustand - bei unvollkonimener Verbrennung von Brennstoff.
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Das Verfahren kann sowohl zur Kontrolle einer periodisoh ankommenden
Probe als auch zur fortlaufenden Kontrolle des Gehaltes an brennbaren Substanzen
in einer kontlP nuierlich ankommenden Probe angewendet werden.
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Für die Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung des
Gehaltes
an brennbaren Substanzen in festen Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs, beispielsweise
im Aechenaustrag von Kesselaggregaten, bei kontinuierlicher Zuführung der Probe
ist die Verbrennung von brennbaren festen Teilchen im Schwebezustand im Aufstrom
eines gasförmigen Oxydationsmittels zweckmäßig, was einen guten Kontakt der Teilchen
mit dem Oxydationsmittel gewährleistet und den Verbrennungsprozeß beschleunigt.
Durch einen Gegenstrom der festen Teilcnen der zugeführten Probe im Aufstrom des
Oxydationsmittels wird es möglich, ihre Verweilzeit in der Wärmzone zu verlängern
sowie damit die Länge und das Volumen dieser Zone besträchtlich zu verringern.
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Für eine kontinuierliche Bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen,
die sich in einer Probe von gasförmigen Rest-Verbrennungsprodukten befinden, ist
eine vertikale Gegenbewegung nicht notwendig. In diesem Fall ist es zweckmäßig,
die Probe dem Oxydationsmittelstrom ungleichzeitigem ter#Vermischen zuzuführen,
indem man zuvor ihre Temperatur mittels eines besonderen Elektroerhitzers stabilisiert.
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Um die Genauigkeit der Bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen
durch Vermeidung von Fehlern zu erhuhen, die von Veränderung des Mengenverhältnisses
von Auegangsprobe und Oxydationsmittel herrühren, ist es in jedem Fall zweckmäßig,
die Konstanz des Verbrauchs mit Hilfe eines Oxydationsmittel-Mengenregglers und
eines Probe-Mengenreglers aufrechtzuerhalten.
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Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung des
Gehaltes an brennbaren Substanzen in festen Verbrennungsprodukten, beispielsweise
im Aschenaustrag eines Kesselaggregates, bei kontinuierlicher einer Zuführung #
Probe enthält einen vertikal aufgestellten Röhrenofen 1 (Fig. 1) mit einem Elektroerhitzer
2 und einem in die Wärmzone über dem oberen Einlauf des Ofens 1 eingeführten Stutzen
3 für die Einführung der Probe von Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs, welcher
Stutzen mit einem Probenehmer 4 in Verbindung steht.
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An den unteren Einlauf des Ofens sind mittels eines kegelförmigen
Ansatzes 5 ein Stutzen 6 für die Einführung eines Oxydationsmittels und ein Stutzen
7 für die Abführung von End-Verbrennungsprodukten angeschlossen.
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Um zu vermeiden, daß die Eintrittsöffnung des Ansatzes 5 mit zufälligen
großen Teilchen, die im Gegenstrom des Oxydationsmittels nicht suspendiert werden,
verstopft wird, ist der Stutzen 6 als T-Stück ausgebildet, dessen unterer Teil mit
einem Dichtungsverschluß 8 (beispielsweiist se einem hydraulischen Verschluß) versehen,
während an die seitliche oeffnung eine Rohrleitung geschlossen ist, die mit einer
(nicht gezeichnetan) Oydationsmittelquelle in Verbindung steht. An der Rohrleitung
9 sind die ein Elektroerhitzer 10, der mit einem Regler 11 für # Tempenatur versehen
ist, die von einem Temperaturgeber 12 emessen wird, sowie ein Oxydationsmittel-Mengenregler
13 angebracht.
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Der Elektroerhitzer 2 iet in den Lastkreis einer regelbaren Spannungsquelle
14 geschaltet, die in der beschriebenen Variante nach dem Schema eines regelbaren
Autotransformators ausgeführt ist, dessen Ausgang mit dem Ausgang eines Temperaturreglers
15 verbunden ist, der über seinen Eingang an einen im Ofen 1 angebrachten Temperaturgeber
l anseschlossen ist. Der Eingang der regelbaren Quelle 14 ist an das elektrische
Netz über einen elektrischen Leistungsmesser angeschlossen.
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In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Einrichtung zur Bestimmung
des Gehaltes an brennbaren Substanzen in einer gasförmigen Probe von Verbrennungsprodukt
en eines Brennstoffs dart,es.ellt. Der Unterschied zur vorstehend bescnriebenen
Ausführungsform besteht darin, daß der Dichtungsverschluß d fehlt, die Rohrleitung
9 in einem Stück mit dem Stutzen 6 ausgeführt und mit dem kegelförmigen Ansatz 5
unmittelbar verbunden ist, und anstelle des Stutzens 3 ist ein ebenfalls mit dem
Ansatz 5 verbundener Stutzen 18 für die Einführung einer gasförmigen Probe angebracht,
die in den Ofen 1 über Öffnungen 19 in der ,Vand des ansatzes 5 einführbar ist,
deren Anordnung
die Vermischung der Probe mit dem Oxydationsmittel
gewährleistet.
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Am Stutzen ld ist ein Elektroerhitzer 20 und ein Probe-Mengenregler
21 angebracht. Der Elektroerhitzer 20 ist mit einem Temperaturregler 22 versehen,
wobei die Temperatur von einem Temperaturgeber 23 gemessen wird.
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!ur Einstellung eixier gleichen Temperaturführung im gesamten Ofen
1 una damit zur Vermeidung von Fehlern, die durch Temperaturunterschied in einzelnen
Abschnitten der Wärmzone bedingt sind, ist es zweckmäßig, den die Temperatur in
# einzelnen Abschnitten der Wärmzone zu regeln.
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Eine Ausführungsvariante der Einrichtung mit getrennter Temperaturregelung
in einzelne Abschnitte der Wärmzone des Ofens ist in Fig. 3 gezeigt. Diese Einrichtung
unterscneidet sich von der in Fig. 1 gezeigten dadurch, daß hinter dem Haupt-Elektroerhitzer
2 in Strömungerichtung der End-Verbrennungsprodukte im Ofen 1 zusätzlich ein Elektroerhitzer
24 angeordnet ist, der in den Lastkreis einer regelbaren Spannungsquelle 25 geschaltet
ist, deren Ausgang mit dem Ausgang eines Temperaturreglers 26 in Verbindung steht,
welcher über seinen Eingang an einen Temperaturgeber 27 angeschlossen ist; hinter
dem Elektroerhitzer 24 ist ein Elektroerhitzer 28 anbeordnet, welcher sich unmittelbar
im Strom der bnd-Verbrennungsprodukte befindet und in den Lastkreis einer regelbaren
Spannungsquelle 29 geschaltet ist, deren dusgang mit dem Ausgang eines Temperaturreglers
30 verbunden ist, der über seinen Eingang an einen Temperaturgeber 31 angeschlossen
ist.
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Die regelbare Haupt-Spannungsquelle 14 ist über ihren Eingang mit
den Eingängen der zusätzlichen Quellen 25 und 29 elektrisch gekoppelt. Hierbei ist
der elektrische Leistungsmesser in den äußeren elektrischen Gesamtstromkreis der
quellen 14,25,29 geschaltet und mißt die von den Elektroerhitzern 2,24,28 verbrauchte
Gesamtleistung.
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In der beschriebenen Variante sind die Spannungsquellen 14,25,29
hintereinandergeschaltet.
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Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung des
Gehaltes an breniibaren Substanzen in Verbrennungsprodukten eines brenastoffs arbeitet
folgendermaßen. Uber den Stutzen 3 (Fig.l) wird aus dem Probenehmer 4 eine Probe
von Verbrennungsprodukten eines Brennstoffs in kontinuierlichem Strom zugeführt,
die in den Gegenstrom eines in den Ofen 1 über den kegelförmigen Ansatz 5 eintretenden
Oxydationsmittels gelangt.
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Beim Auftreffen auf die Wände des Ansatzes 5 zersplittern die Teilchen
der Probe und eruptieren, wodurch eine bessere Vermischung mit dem Oxydation mittel
sowie verbesserte Bedingungen der Entzündung und Verbrennung von in diesen Teilchen
enthaltenen brennbaren Substanzen sichergestellt werden.
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Vor dem Eintritt in den Ofen 1 wird das Oxydationemittel durch den
Elektroerhitzer 10 vorgewärmt, dessen Temperatur mit Hilfe des Temperaturreglers
11 konstant gehalten wird, wobei die Temperatur mittels eines Temperaturgebers 12
gemessen wird.
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Durch Vorwärmung des Oxydationsmittels werden Bedingunzen einer intensiven
Entzündung von brennbaren Substanzen in der Probe gewährleistet und dadurch die
Zeit für die Erzielung eines Meßergebaisses über den Gehalt an brennbaren Substanzen
verringert.
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liach der Verbrennung der Probe im Oxydationsmittelstrom werden die
Endprodukte aus dem Ofen 1 ueber den Stutzen 7 beispielsweise in den Gaszug eines
Kesselaggregats verdrängt.
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Mittels des Temperaturgebers 16 und in Fig. 3 zusätzlich mittels
der Geber 27 und 31 mißt man die Temperatur in der Wärmzone im Ofen 1 und hält sie
im entsprechenden Abschnitt der Wärmzone auf einem vorgegebenen Niveau mit Hilfe
des Temperaturreglers 15 (Fig. 1-3) und zusätzlich mit Hilfe der Regler 26,30 (Fig.
3) konstant, die jeweils auf die regelbare Spannungsquelle 14 (Fig. 1-3) sowie zusätzlich
auf die Quellen 25,29 (Fig. 3) einwirken und die Spannung an den entsprechenden
Elektroerhitzern 2 (Fig. 1-3), 24, 20 (Fig. 3) verändern.
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Hierbei andert sich die GröBe der elektrischen Leistung, die für
die Aufrechterhaltung einer vorgegebenen konstanten Temperatur verbraucht wird und
die der Größe der Wärmeentwicklung bei der Verbrennung von brennbaren Substanzen
in der Probe proportional ist. Dadurch kann die bestimmung des Gehaltes an brennbaren
Substanzen in Verbrennungsprodukten von Brennstoff vereinfacht werden, da aie Menge
von in der Probe enthaltenen brennbaren Substanzen durch ihre Verbrennungswärme
bestimmt ist. Darüber hinaus wird die Umformung der zu bestimmenden Größe in ein
elektrisches Signal vereinfacht.
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ein Die Menge der in den Ofen 1 (Fig. 1-3) geführten Probe von Verbrennungsprodukten
dosiert man mittels einer beliebigen bekannten Dosierungsvorrichtung, und entsprechend
der Menge der zugeführten Probe sLellt man einen konstanten Verbrauch des Oxydationsmittels
mit Hilfe des Oxydationsmittel-Mengenregglers 13 ein.
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Die Wärmebilanz in der Wärmzone während der Verbrennung der Probe
wird durch den folgenden Ausdruck beschrieben: Qb + Qr + Qe = Qp + Qo + Qa, (1)
worin bedeuten: Qb - die Wärme von in den Ofen gelangenden Ausgang produkten; Qr
- die Wärme der Verbrennungsreaktion von brennbaren Substanzen der Probe; Qe - -
die Wärme, die vom Elektroerhitzer in die Wärmzone eingetragen wird; Qp - die Wärme
von End-Verbrennungsprodukten; Qo - die Wärme, die in die Umgebung verlorengeht;
Qa - die Wärme, die durch Materialien der Ofenkor struktion gespeichert wird.
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Dadurch, daß man eine konstante Temperatur und Verbrauchskonstanz
von Ausggangsprodukten vor deren Einbringen in den Ofen aufrechterhält, gewährleistet
man bei der kontinuierlichen Messung eine Konstanz der Komponente Qb der Wärmebilanz.
Dadurch, daß man eine konstante Temperatur in der Wärmzone aufrechterhalt, schließt
man aus der BLlanz
die Komponente Qa aus und stellt . Konstanz
der Somponenten Qp und Qo der Bilanz ein.
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Die Konstanz der Komponente Qb des Wärmezustroms und der Komponente
Ap + Q0 des Wärmeverbrauchs erhöht die Gereiner nauigkeit der Messungen und gestattet
es, sie mittels Gesamtkorrektur A zu erfassen, die für die gegebene Betriebsart
der Einrichtung eine konstante Größe ist, welche man experimentell bestimmt.
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Dabei wird A durch den Ausdruck bestimmt: A = - (Qp + Qo) + Qb (2)
Dann wird die Wärmebilanz auf den Auadruck vereinfacht: Qr + + A = Qe =W, (3) worin
W die zu messende elektrische Leistung bedeutet, die von dem Elektroerhitzer oder
den Elektroerhitzern verbraucht wird.
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Die Menge m an brennbaren Substanzen beispielsweise in festen Verbrennungsrückständen
ermittelt man aus der Beziehung:
worin i die Verbrennungswärme der brennbaren Substanzen in der Probe von festen
Produkten bedeutet (die Größe ist praktisch konstant für verschiedene Sorten eines
festen Ausgangsbrennstoffs).
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Der Genalt K an brennbaren Substanzen in der Probe wird nach der
Beziehung bestimmt: K = m # 100%, (5), mn worin mn die Masse der Probe bei einmaliger
Bestimmung des Gehaltes an brennbaren Substanzen oder den Massendurchsatz bei kontinuierlioher
bestimmung bedeutet.
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(eine dadurch, das man Konstanz der Komponenten der Biglanz aufrechterhält,
gewährleistet man eine Erhöhung der Genauigkeit der Bestimmung des Gehaltes an brennbaren
Verbrennung Komponenten, und dadurch, daß man die sich bei der brennbaren Substanzen
in der Probe entwickelnde Wärme zur Kompensierung des Leistungsverbrauchs der Elektroerhitzer
beautzt,
setzt man den Elektroenergieaufwand herab.
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Die Möglichkeit, eine konstante Temperatur in der Wärmzone unterhalb
der Temperatur des Beginns der Verschlackung aufrechtzuerhalten, vermeidet den Verschlaokungsprozeß
und die Überhitzung der Elektroerhitzer, was die Betriebszuverlässigkeit der Einrichtung
erhöht.
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L e e r s e i t e