Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11029
.pdf
На этапе 4 в печь подается второе топливо, например, дымовые газы, которое подается к горелке 4 через
трубопровод 9, при этом скорость потока и давление Ci регулируются любым желаемым и хорошо известным
способом, причем такое регулирование является частью 10 настоящего изобретения. Как правило, и в
общепринятой практике, давление газа, подаваемого по трубопроводу 9, поддерживается на уровне,
превышающем средний, а общее количество подаваемого газа и пылевидного топлива регулируется в
соответствии с показателем производительности парогенератора, например, давлением пара.
Воздух для сгорания топлива подается частично через горелку 3, образуя носитель измельченного топлива, а
частично через воздушный короб 10, окружающий горелку 4. Скорость подачи воздуха регулируется за счет
всасывания, создаваемого на выходе дымовой трубы 11, в которой расположена заслонка 12, посредством
управляющего двигателя 1t3 с функцией остановки, запуска и реверса для регулирования тяги.
Пар, образующийся в котле 2, проходит через трубопровод 14, в котором расположено устройство,
создающее перепад давления, например, отверстие 15, вызывающее падение давления, имеющее
определенную и известную зависимость от скорости потока пара через трубопровод и обеспечивающее
измерение оттока пара.
Соединенный с трубопроводом 14 с противоположных сторон отверстия 15 посредством труб 16, 17, показан
расходомер 18, имеющий индикаторный рычаг 19, предназначенный для взаимодействия с индексом -20,
отображающим скорость потока пара, выходящего из котла через трубопровод 14. Такой расходомер
изображен в виде известного типа, имеющего жидкостно-герметичный колокол переменного диаметра, стенка
которого имеет значительную толщину, благодаря чему квадратичная зависимость между перепадом
давления на отверстии и скоростью потока через него преобразуется в линейную зависимость, так что
положение индикатора 19 относительно индекса 20 осуществляется с равными приращениями, прямо
пропорциональными скорости потока пара из котла.
Под номером 21 мы в общем обозначении указываем расходомер воздуха, включающий в основном корпус
22, в котором находится жидкость, и относительно которого расположена поворотная опора 23. Балка 24
установлена на шарнире 23 таким образом, чтобы иметь возможность углового перемещения, а перемещение
или позиционирование обозначается выступом на одном конце балки 24 относительно индекса 25.
К балке 24 с противоположных сторон шарнира 23 подвешены герметичные жидкостные раструбы 26, 27, к
нижней стороне которых через трубы 28, 29 подается давление, существующее в двух точках газопровода
через котел 2, между которыми существует сопротивление потоку продуктов сгорания, создавая таким
образом перепад давления 70 между точками соединения, имеющий известную зависимость от скорости
потока воздуха и газов в них. Такие перепады давления, приложенные к нижней стороне 75 герметичных
жидкостных колоколов 26, 27 в расходомере 21, воздействуют на балку 24 в виде результирующей силы,
стремящейся повернуть балку вокруг ее оси вращения 2.9. Вращению противодействует вытеснитель 30,
подвешенный к балке 24 внутри второй жидкости, предпочтительно ртути, причем вытеснитель имеет такую
форму, что позиционирование балки 24 путем вращения вокруг оси 23, как указано на индексе 25,
осуществляется с равными приращениями, прямо пропорциональными скорости потока воздуха и газов через
котел 2.
Хотя общая форма вытеснителя 30 такова, что она корректирует квадратичную зависимость между
перепадом давления под раструбами 26 и 27 и скоростью потока воздуха через топку, ее форма может быть
изменена таким образом, что когда индикатор 24 показывает эквивалент стрелке 19, значения избытка
воздуха будут различаться в зависимости от мощности котла. Например, если форма вытеснителя позволяет
корректировать только указанную квадратичную зависимость, то когда индикатор расхода пара 19 показывает
25% или 75% от своего индекса 20, а индикатор расхода воздуха показывает тот же процент от своего индекса
25, то в каждом случае будет наблюдаться одинаковый избыток воздуха. Однако, если бы требовалось, чтобы
котёл работал в условиях 15%-ного избытка воздуха при 25%-ной максимальной мощности котла и 25%-ного
избытка воздуха при 75%-ной максимальной мощности котла, то, очевидно, вытеснитель 30 110 можно было
бы сконструировать таким образом, чтобы при 25%-ной максимальной мощности котла индикатор расхода
воздуха показывал 25% от своего максимального значения при условиях сгорания с 15%-ным избытком
воздуха, а при 75%-ной максимальной мощности котла указанный индикатор расхода воздуха показывал 75%
от своего максимального значения при условиях сгорания с 25%-ным избытком воздуха.
В общем, мы показываем на примере вытеснителя определенной формы, форма которого может быть 120°,
например, для коррекции квадратичной зависимости или для учета желаемых изменений, как мы только что
объяснили.
Следует отметить, что труба 29, соединяющаяся с котлом в месте, расположенном ближе к дымовой трубе,
чем место соединения трубы 28, проходит под раструбом 27 и оказывает на раструб 27 разрежение или
нисходящую силу, большую, чем нисходящая сила, приложенная под раструбом 26. Эта линия
электропередачи 130 В, 44.
Конструкция в целом такова, что при увеличении скорости потока пара из котла такое увеличение будет
отображаться перемещением индикатора 19 вниз относительно индекса и соответствующим перемещением
вниз звеньев 31 и 34, что приведет к перемещению контактной планки 35 по часовой стрелке вокруг ее оси 36.
75 Это движение вызывает замыкание контакта 37, замыкая цепь, включающую основную линию
электропитания 40, проводник 39, контакт 37, проводник 41, двигатель 13 и проводник 13, соединенные с
основной линией электропитания 44, 80, в результате чего двигатель 13 получает питание для вращения в
направлении, увеличивающем открытие заслонки 12 и обеспечивающем больший поток воздуха через котел.
Если предположить, что скорость оттока пара остается неизменной, то увеличенный поток воздуха через
котел, возникающий в результате увеличения перепада давления, приложенного к колоколам 26, 27
расходомера воздуха 21, вызовет поднятие индикаторного рычага 24 относительно индекса 25 9 с
перемещением вверх звеньев 33, 34 и контактной планки 35 до тех пор, пока контакт 37 не разомкнется, тем
самым останавливая вращение двигателя 13, поскольку результирующий поток воздуха 95 будет находиться
в желаемом соотношении с увеличенным потоком пара.
В обратном порядке операция выполняется аналогично, если скорость потока пара снизится ниже любого
значения. Соответственно, если поток пара остается стабильным, но по какой-либо причине, например, из-за
изменения направления ветра над верхней частью дымовой трубы 11, поток воздуха через котел
увеличивается или уменьшается, то его воздействие на расходомер 21 и механизм 3:3, 34 приведет к
перемещению двигателя 1.3 в одном или другом направлении для открытия или закрытия заслонки 12 до тех
пор, пока поток воздуха снова не уравновесит поток пара в желаемом соотношении.
Следует отметить, что соотношение между потоком воздуха и потоком пара не обязательно должно быть 1 к
1, но путем надлежащей регулировки рычагов 115 можно задать или использовать любое желаемое и заранее
определенное соотношение для управления.
Индикаторные рычаги 19, 24 не обязательно должны указывать относительно разделения! 20 индексы 20, 25,
но могут быть легко адаптированы для перемещения относительно общего индекса или могут представлять
собой взаимосвязанные следы пера на одной регистрирующей диаграмме. Кроме того, указанная
взаимосвязь между 125 рычагами 19 и 24 может использоваться в качестве ориентира для ручного
управления подачей воздуха или как часть автоматической системы управления.
— Мы описали до сих пор, что поток пара с разницей давлений 30 будет стремиться вызвать развертку луча
24 по часовой стрелке вокруг его оси вращения 23. Такой тенденции к вращению будет противодействовать
поднятие вытеснителя 30 из ртути, что приведет к увеличению веса на балке 24, прилегающей к колоколу 26,
и, следовательно, к противодействию тенденции к вращению по часовой стрелке. Форма вытеснителя 30
выполнена таким образом, что разница давлений, воздействующих на раструбы 26, 27 и имеющих
квадратичную зависимость от скорости потока воздуха и газов через котел 2, будет отображаться
непосредственно на индексе 25 в виде равных приращений скорости потока.
Под потоком воздуха через топку и котел, измеряемым расходомером воздуха 21, мы подразумеваем не
только воздух, но и все продукты или газы сгорания, выходящие из топки через дымовую трубу 11 и
используемые для нагрева генератора 2 при их прохождении из топки в дымовую трубу. После проведения
надлежащей калибровки и регулировки расходомер воздуха 21, измеряя скорость потока всего воздуха и
продуктов сгорания, выходящих из печи, покажет скорость потока воздуха, подаваемого для сгорания.
Известно, что сравнение скорости потока пара, выходящего из котла (как показателя его мощности), со
скоростью потока воздуха через котел является адекватным ориентиром для ручного или автоматического
регулирования подачи воздуха для сгорания в соответствующую топку. Таким образом, мы соединяем
индикаторный рычаг 19 расходомера пара и индикаторный рычаг '-' расходомера воздуха посредством
механизма для сравнения мгновенных значений расхода пара и расхода воздуха, и предотвращаем
отклонение соотношения мгновенных значений от желаемого соотношения.
От рычага индикатора расхода пара 19 мы шарнирно подвешиваем звено 31, шарнирно соединенное своим
нижним концом с одним концом свободно плавающей балки 32. К балке 24 мы подвешиваем аналогичное
звено 33, шарнирно соединенное своим нижним концом с другим концом балки 32, а к балке c) в точке,
расположенной между ее концами, мы подвешиваем шарнирно соединенное с ней звено 3, соединенное с
контактной планкой 35, шарнирно закрепленной в точке 36, расположенной между ее концами.
На контактной шине 35 расположены две половины нормально разомкнутых контактов 37, 38, а контактная
шина соединена через проводник 39 с основной линией электропитания 40. Вторая половина контакта 37
соединена через проводник 41 с двигателем 13, а вторая половина контакта 38 соединена через проводник 42
с двигателем 13. Обратная линия 43 от двигателя 13 соединяется с другим основным расходомером 417131 и
расходомером воздуха в таком же порядке, как это было бы применимо к котловой топке, в которой сжигается
одно топливо, например, только газ через горелку 4.
При сгорании с постоянным процентом избытка воздуха независимо от скорости работы, перепад давления,
существующий в котле 2 и воздействующий на воздушные потоки 26, 27, находится в определенной
квадратичной зависимости от скорости потока воздуха через котел. Однако, если мы внезапно перейдем от
сжигания только газа к сжиганию только измельченного топлива, получая при этом достаточное количество
БТЕ для поддержания того же расхода пара или выходной мощности котла в БТЕ, и измельченное топливо
будет сжигаться с тем же избытком воздуха, то разница давлений в точках соединения с котлом и на
раструбах 26, 27 будет отличаться от предыдущей ситуации. Это объясняется тем, что для радикально
отличающегося топлива продукты сгорания будут различаться, и то, что мы называем «эффектом текучести»
конкретного топлива, будет различаться для одного топлива по сравнению с другим. Если, например, при
сжигании только доменного газа индикатор расхода пара показывает 50% от максимального значения, а
индикатор расхода воздуха — также 50% от максимального значения, указывая на соотношение
необходимого расхода воздуха для сжигаемого топлива при желаемом избытке воздуха в печи, то при резком
переходе к сжиганию пылевидного топлива в необходимом количестве БТЕ, при котором индикатор расхода
пара останется на уровне 50% от максимального значения, индикатор расхода воздуха мгновенно упадет до
среднего значения, например, 48% от максимального, указывая тем самым на разницу в эффекте потока
между продуктами сгорания доменного газа и продуктами сгорания пылевидного топлива при том же избытке
воздуха для сгорания.
Аналогично, изменение теплотворной способности данного топлива приведет к изменению показаний расхода
воздуха, при условии одинакового избытка воздуха и одинаковой мощности котла или расхода пара,
поскольку в этом случае для получения той же теплотворной способности необходимо сжечь большее или
меньшее количество топлива.
Желательно, чтобы при работе топки и котла показания расхода пара и расхода воздуха поддерживались в
желаемом соотношении, чтобы это служило ориентиром для ручного или автоматического регулирования
подачи воздуха. Таким образом, как в примере, если топливо мгновенно заменить с газа на уголь, индикаторы
расхода пара и воздуха вместо показаний каждого на 50% от их максимального значения будут показывать 50
и 48 соответственно, указывая оператору или системе автоматического управления на необходимость
корректировки в направлении увеличения подачи воздуха, чтобы индикатор расхода воздуха совпал с
индикатором расхода пара.
Однако, если поток воздуха увеличится настолько, что индикатор потока воздуха переместится с 48 на 50, это
фактически приведет к слишком большому притоку воздуха, и избыток воздуха для сгорания превысит
желаемое значение, что приведет к соответствующей потере эффективности сгорания.
На самом деле желательно, чтобы показания индикатора расхода воздуха при переключении с одного
топлива на другое (80) были механически скорректированы или перемещены с 48 до 50, чтобы для оператора
или автоматической системы управления сохранялась правильная зависимость и не требовалась
корректировка подачи воздуха. Наше изобретение № 85 в первую очередь предусматривает такую коррекцию
фактических показаний расхода воздуха для компенсации разницы в эффекте потока, возникающей при
сжигании различных видов топлива, а компенсатор, который мы опишем, будет автоматически, при переходе
от доменного газа к пылевидному углю, механически перемещать индикатор расхода воздуха с показания 48
на предыдущее показание 50, что указывает на наличие надлежащей подачи воздуха.
Подобное состояние, как мы уже объяснили, возникает при внезапном переходе от сжигания одного вида
топлива к сжиганию 100% другого. Однако мы рассматриваем возможность одновременного сжигания двух
видов топлива в различных пропорциях, в этом случае мы должны применять в качестве компенсации
механизму воздушного потока эффект, пропорциональный эффекту потока одного из видов топлива, и
одновременно эффект, пропорциональный эффекту потока другого вида топлива, а также, кроме того,
пропорционировать эти эффекты друг другу в соответствии с величиной относительной доли сжигаемых двух
видов топлива или, желательно, пропорционально общему количеству БТЕ, поступающему от каждого из двух
видов топлива. 115 Обращаясь теперь к рисунку, мы дополнительно показываем, что к балке 24 воздухомера
21 подвешен герметичный колокол 45, к нижней стороне которого через трубу 46 от пневматического
тахометра 8 прикладывается напряжение, благодаря которому к балке 24 прикладывается сила,
пропорциональная или функционально зависящая от скорости t!
питатель 5 используется для измерения скорости подачи измельченного угля в печь 1.
Кроме того, к балке 24 прикладывается сила, пропорциональная или функциональная скорости подачи газа в
печь, через колокол 47, также подвешенный к балке 24 и соединенный трубой 48 с газопроводом 9,
реагирующим на давление в нем. В трубопроводе 9 расположен клапан 49 для регулирования скорости
подачи газа к горелке 4, и клапан может регулироваться вручную или автоматически, по желанию; управление
клапаном не является частью нашего изобретения. Однако мы обнаружили, что давление газа между
регулирующим клапаном 49 и горелкой 4 функционально связано со скоростью подачи газа через горелку, и,
таким образом, подавая такое давление внутрь колокола 47, мы можем приложить к балке 24 силу,
пропорциональную или функционально связанную со скоростью потока газа в печь.
Правильно подобрав пропорции элементов 43, 47, мы желательно расположим их относительное влияние на
положение балки 24 таким образом, чтобы способствовать или противодействовать силе воздушного потока.
Мы установили на балке индексируемый держатель колоколов 50, на котором подвешен колокол 45, и
аналогичный индексируемый держатель 51, на котором подвешен колокол 47. Конструкция такова, что
колокола 45 и 47 могут перемещаться по отдельности, каждый вдоль своего держателя, для изменения плеча
момента колокола относительно оси вращения 23 с учетом изменения теплотворной способности топлива, к
которому относится колокол. Для eu-:amDle индекс 50 может быть градуирован по теплотворной способности
измельченного топлива, и мы можем изменять эффект плеча момента колокола 45 относительно оси
вращения 2':3, подвешивая колокол в разных точках вдоль несущего элемента 50 напротив делений его
индекса в соответствии с теплотворной способностью топлива. Simi40o! Ранее колокол 47 можно было
перемещать, чтобы изменять его плечо момента относительно оси вращения 23 в соответствии с делениями
указателя 51, учитывая изменение теплотворной способности газа, подаваемого в печь.
Индексы 50 и 51 также могут быть градуированы в процентах избыточного воздуха, при котором желательно
сжигать соответствующее топливо.
В целом, мы описали схему, в которой, как мы предполагаем, доменный газ и измельченный уголь сжигаются
с одинаковым процентным содержанием избыточного воздуха, например, 20%. Однако нетрудно заметить,
что может быть целесообразно сжигать доменный газ с 18% избытком воздуха, а измельченный уголь — с
22% избытком воздуха, или же использовать другой способ сжигания. Представленная регулировка, при
которой плечо момента колокола 45 может изменяться относительно оси вращения 28, а плечо момента
колокола 47 — относительно оси вращения 23, позволяет калибровать один из них для топлива, сжигаемого
при одном избытке воздуха, а другой — при другом избытке воздуха. Таким образом, индексы 50 и 51 могут
быть градуированы по теплотворной способности соответствующего топлива или по процентному
содержанию избыточного воздуха, при котором необходимо сжигать соответствующее топливо. В связи с
указателем соответствующий колокол может перемещаться относительно него для корректировки отклонения
теплотворной способности топлива или для изменения процентного содержания избыточного воздуха, с
которым необходимо сжигать топливо.
Чтобы более наглядно показать принцип нашего изобретения, мы определим, что мы подразумеваем под
«эффектом потока», и проиллюстрируем это на примере упомянутых видов топлива. Термин «эффект
потока», как мы его используем, обозначает относительное воздействие на устройство, реагирующее на
перепад давления, продуктов сгорания, образующихся при равной скорости тепловыделения
рассматриваемого топлива и чистого углерода с теоретическим количеством воздуха, необходимым для
полного сгорания, и рассматривается при нижней теплотворной способности рассматриваемого топлива, и
может быть выражен формулой:
Rl]vM E.Mte = 21600 x W x 0/Sp.Yol.90 Cl H Где W = Вес продуктов сгорания на фунт топлива Sp.Yol.
=Удельный объем продуктов сгорания при 95 800. F. (рассматривается как средняя температура в точке
измерения) II = Нижняя теплотворная способность 100, сравниваемая с углеродом 21600 = Константа, которая
дает эффект текучести 100 при сжигании углерода 105 с теоретическим.
количество воздуха.
На рис. 3 мы иллюстрируем с помощью кривых a и b влияние потока доменного газа и угля соответственно,
рассчитанное по приведенной выше формуле, отображая влияние потока для каждого из двух видов топлива
в зависимости от избытка воздуха по сравнению с теоретически необходимым для идеального сгорания.
Из формулы, учитывая сжигание углерода-115 с теоретически необходимым количеством воздуха, получаем
коэффициент текучести 100; коэффициент текучести других видов топлива, сжигаемых с теоретически
необходимым количеством воздуха:
или при любом заданном процентном содержании избыточного воздуха 120, может быть рассчитано по
формуле или считано непосредственно с кривой, аналогичной кривой на рис. 3, а полученные таким образом
значения эффекта потока могут быть сопоставлены с таковыми для углерода или относительно друг друга.
Например, при сжигании обычного угля с 20% избытком воздуха возникает эффект потока, соответствующий
кривой 120. На графике показано значение 417 131 А. 1 Вт а. при сжигании доменного газа с 20% избытком
воздуха. \.t.
Эффект потока 180°. Соотношение между двумя эффектами потока, а именно 180/i20=1,5, представляет
собой поправочный коэффициент, который необходимо применить к показаниям датчика расхода воздуха,
если расход воздуха был откалиброван и отрегулирован для условий, когда сжигается только уголь, а режим
работы внезапно переключается на сжигание только доменного газа. Это, разумеется, при условии, что
оператор захочет поддерживать 20-процентный избыток воздуха для каждого из двух видов топлива.
При любом заданном процентном значении показателя индекса 19, то есть при скорости IB выходной
мощности печи, поправочный коэффициент, который необходимо применить к механизму воздушного потока,
если механизм был откалиброван для использования только с одним видом топлива, а требуется сжигать
только другой вид топлива, будет равен отношению эффектов потока топлива, что представляет собой
одинаковый процентный поправочный коэффициент для всех частей индекса. Однако движение индикатора
24, благодаря смещающему механизму 30, будет изменяться пропорционально квадратному корню из
алгебраической суммы моментов, создаваемых различными колоколами. Следовательно, давление газовой
горелки, приложенное к колоколу 47, которое изменяется пропорционально квадрату расхода газа, в
сочетании с вытесняющим потоком воздуха r 30 будет напрямую компенсировать механизм воздушного
потока, причем величина компенсации будет зависеть от размеров колокола 47 и момента, который он
создает относительно оси вращения 23.
Если базовая теплотворная способность сжигаемого газа отличается от той, для которой рассчитаны колокол
и его плечо момента, то с помощью формулы эффекта потока можно получить новый эффект потока, а индекс
51 может быть градуирован таким образом, чтобы плечо момента колокола 47 можно было сместить с учетом
такого изменения теплотворной способности газа.
Аналогичная процедура применима и к колоколу 45, который воздействует на балку 24 силой, указывающей
на скорость подачи измельченного топлива в печь, поскольку закон пневматического тахометра 8 также имеет
квадратичную функцию и, следовательно, может быть применен непосредственно к балке 24 в качестве
прямого компенсатора движения индикатора 24 относительно индекса 2,5.
Поскольку пневматический тахометр 8 создает разрежение, а поток газа через трубопровод 9 находится под
давлением, две результирующие силы, указывающие на величину соответственно двух скоростей подачи
топлива, могут быть приложены к балке 24 с той же стороны, что и шарнир 283, где они стремятся
противодействовать друг другу, прикладывая к балке 24 силу, возникающую в результате действия колоколов
и 47, определяемую преобладанием одного вида топлива над другим, с учетом соответствующих эффектов
потока топлива.
Тот факт, что закон всасывания пневматического тахометра является квадратичным, и что зависимость
давления газа от расхода также является квадратичной, но при этом одна зависимость является
квадратичной, а другая – квадратичной, определяет, что при изменении процентного содержания двух видов
топлива, сжигаемых одновременно, суммарный эффект на балку 24 от быстро уменьшающегося (или
увеличивающегося) всасывания тахометра и медленно увеличивающегося (или уменьшающегося) давления
газа приводит к равномерному уменьшению (или увеличению) расхода воздуха с увеличением (или
уменьшением) процентного содержания сжигаемого газа; в результате чего к балке 24 применяется
соответствующая поправка, независимо от процентного содержания двух видов топлива.
Обращаясь к рис. 2, можно увидеть печь 101, предназначенную для нагрева парогенератора n 85 102 путем
сгорания топлива, подаваемого в нее через горелку 102, внутри печи 101. Входное отверстие горелки в печь
101 окружено воздухоотводным коробом 104. В данном варианте осуществления к горелке одновременно
подаются два вида топлива в различном количестве, а именно доменный газ через трубопровод 105 и
коксовый газ через трубопровод 106, при этом количество и скорость потока первого регулируются
регулирующим клапаном 107, а второго — аналогичным регулирующим клапаном 108. Регулирование работы
клапанов 107, 108 может осуществляться вручную или автоматически под давлением пара или иным
способом, по желанию; 100 это не является частью настоящего изобретения. Предполагается лишь, что
топливо, подаваемое через горелку 103, в данном варианте осуществления состоит из доменного газа и
коксового газа в 105 различных пропорциях от нулевой до максимальной скорости потока любого из них.
Скорость подачи воздуха в топку через воздухоотвод 104 и горелку 103 регулируется разрежением i10,
создаваемым в топке дымовой трубой 109, в которой расположена заслонка 110, посредством пилотного
двигателя 111 с функцией остановки-запуска-реверса для регулирования тяги. Пар, образующийся в котле
102, проходит из него по трубопроводу 119, в котором расположено устройство, создающее перепад
давления, например, отверстие 113, для создания падения давления, имеющего определенную 120 и
известную зависимость от скорости потока пара через трубопровод и обеспечивающего, в общем, измерение
оттока пара из генератора.
Соединенный с трубопроводом 11.2 с противоположных сторон отверстия 113 посредством труб 114, 115
показан расходомер 116, имеющий индикаторный рычаг 117, предназначенный для взаимодействия с
указателем 118, отображающим скорость потока пара Ieav- i30 417,131 417,131 в котле через трубопровод
112.
u.:h la метр, как показано на иллюстрации, аналогичен ранее описанному метру 18.
. i9 мы обозначаем в общем виде воздушный So- ill-i er e, состоящий в основном из жидкостного
нагревательного кожуха 120, относительно которого находится ;-ueo опора шарнира 121. Балка 122
закреплена на шарнире 121 для углового перемещения, и такое перемещение или положение указывается
проекцией на одном из концов балки 122 относительно индекса. От балки 122 с противоположных сторон
шарнира 121 подвешены герметичные жидкостные раструбы 124, 125, к нижней стороне которых они
соответственно проходят через трубы 126, 127. Давление, существующее в двух точках прохода через котел
102, между которыми существует сопротивление потоку продуктов сгорания, создавая таким образом перепад
давления между точками соединения, имеющий известную зависимость от скорости потока воздуха и газов,
проходящих через него. Такие перепады давления, приложенные к нижней стороне герметичных жидкостных
колоколов 124, 125 в расходомере воздуха 119, воздействуют на балку 122, вызывая результирующую силу,
стремящуюся повернуть балку вокруг ее оси вращения 12i.
Вращению противодействует вытеснитель 128, подвешенный к балке 122 внутри второй жидкости,
предпочтительно ртути, благодаря действию которой положение балки 122 во вращении вокруг оси 121, как
указано на индексе 123, осуществляется с равными приращениями, прямо пропорциональными скорости
потока воздуха и газов через котел 102.
Перемещающий механизм 128 снабжен средствами для перемещения вдоль балки 122 относительно оси
вращения 121 с целью изменения его плеча момента. Общая конструкция и назначение вытеснителя 128
заключается в том, чтобы уравновешивать или компенсировать результирующую силу, действующую на балку
1.22, перепада давления, воздействующего на колокола 124, 125, благодаря чему достигается желаемое
соотношение между приращениями перемещения индикатора по индексу 123 и приращениями перепада
давления, существующего между точками соединения труб 126, 127 с котлом 102.
Следует отметить, что труба 127, соединяющаяся с котлом в месте, расположенном ближе к дымовой трубе,
чем место соединения трубы 126, проходит под раструбом 124 и оказывает на раструб 124 всасывающее или
направленное вниз усилие, превышающее направленное вниз усилие, приложенное под раструбом 125. Эта
разница давлений будет стремиться вызвать вращение балки 122 против часовой стрелки вокруг ее оси
вращения 121. Такой тенденции к вращению будет противодействовать поднятие вытеснителя 128 из ртути,
что приведет к увеличению веса на балке 122, прилегающей к колоколу 125, и, следовательно, к
противодействию тенденции к вращению против часовой стрелки.
Форма вытеснителя 129 выполнена в общем виде таким образом, что разница давлений, действующих на
раструбы 124, 125, имеет квадратичную зависимость от скорости потока воздуха и газов через котел 102, т.е.
будет отображаться непосредственно на индексе 12:3 в виде равных приращений скорости потока.
Как и расходомер воздуха 921 из предыдущего образца, расходомер воздуха 119, измеряя скорость потока
всего воздуха и продуктов сгорания, выходящих из камеры сгорания, покажет скорость потока.
воздуха, подаваемого для совместного сжигания. Мы соединяем индикаторный рычаг 117 расходомера пара и
индикаторный рычаг 122 расходомера воздуха посредством рычажного механизма для сравнения, как и в
предыдущем варианте осуществления, мгновенных значений S5 расхода пара и расхода воздуха и указания
на отклонение соотношения мгновенных значений от желаемого соотношения.
От рычага индикатора расхода пара 117 мы шарнирно подвешиваем звено 129, шарнирно соединенное 90
своим нижним концом с одним концом свободно плавающей балки 130. К балке 1.22 мы подвешиваем
аналогичное звено 131, шарнирно соединенное своим нижним концом с плавающим элементом 132,
расположенным между концами элемента 1.32.
Один конец плавающего элемента 132, а именно (на чертеже) – правый конец, шарнирно соединен с
вертикально опущенным вниз звеном 133, JOG, назначение которого будет объяснено далее.
Левый конец (на чертеже) плавающего элемента 1.32 шарнирно соединен через звено 132А с продолжением
134 кулачка 135, который приспособлен для вращения или углового перемещения вокруг неподвижной точки
опоры 136. Конструкция такова, что, если предположить, что звено 133 неподвижно, то вертикальное
возвратно-поступательное движение звена 131 поднимает и опускает левый конец элемента 132 и,
соответственно, стремится вращать удлинитель 134 и кулачок 135 в одном или другом направлении с
угловым перемещением вокруг неподвижной оси 136.
На профилированной поверхности кулачка 135 установлен ролик 137, предназначенный для подъема и
опускания практически вертикально по мере углового перемещения кулачка вокруг его оси вращения 136. 120.
Ролик 137 установлен на одном конце балки 138, шарнирно закрепленной между его концами в неподвижной
точке опоры 139 и несущей противовес 140 для удержания ролика 137 в зацеплении с поверхностью кулачка
125 135. На другом конце балки 138 располагается индикаторный рычаг, предназначенный для
взаимодействия с индексом 141, и от балки 138 вблизи левого конца (на чертеже) шарнирно подвешено звено
130 142, которое в нижнем конце шарнирно соединено с правым концом плавающей балки 130. Равные
приращения вертикального перемещения звена 131 приведут к приращениям вертикального перемещения
звена 142, связанным с ними в соответствии с формой кулачка 185.
К плавающей балке 1"0 в точке, расположенной между ее концами, шарнирно соединено звено 1.43,
соединенное с контактной планкой 144 и обеспечивающее ее колебание вокруг неподвижной оси 145,
расположенной между концами контактной планки. Один конец контактной планки 144 образует индикаторный
рычаг, предназначенный для взаимодействия с индексом 146 с целью отображения отклонения от заданного
положения в одном или другом направлении.
На контактной шине 144 расположены половины нормально разомкнутых контактов 147, 148, и контактная
шина соединена через проводник 149 с основной линией электропитания 150. Другая половина контакта 148
соединена через проводник 151 с двигателем 111, а другая половина контакта 148 соединена через
проводник 152 с двигателем 111.
Обратная линия 153 от двигателя 11 соединяется с другой основной линией электропитания 154.
Конструкция в целом такова (30), что при увеличении скорости потока пара из котла такое увеличение будет
отображаться движением вниз индикаторного рычага 117 относительно индекса 118 и соответствующим
перемещением вниз звеньев 129 и 143, что приведет к перемещению контактной планки 144 против часовой
стрелки вокруг ее оси 145. Такое расположение приводит к замыканию контакта 147, образуя цепь,
включающую основную линию электропитания 150, проводник 149, контакт 147, проводник 151, двигатель 111
и проводник 153, соединяющуюся с основной линией электропитания 154, в результате чего двигатель 111
получает питание для вращения в направлении, увеличивающем открытие заслонки 110 и обеспечивающем
больший поток воздуха через котел. Предполагая, что скорость оттока пара остается неизменной, увеличение
потока воздуха через котел, эффективное за счет увеличения перепада давления, приложенного к колоколам
124, 125 расходомера воздуха 119, приведет к перемещению индикатора 122 вверх относительно индекса 123
с перемещением вверх звеньев 131, 142 и контактной планки 144 до тех пор, пока контакт 147 не разомкнется,
тем самым останавливая вращение двигателя 111, поскольку результирующий поток воздуха будет
находиться в желаемом соотношении с увеличенным потоком пара.
Операция выполняется в обратном порядке, если скорость потока пара уменьшается от любого значения.
Соответственно, если поток пара остается стабильным 6,5, но по какой-либо причине, например, из-за
изменения направления ветра над верхней частью дымовой трубы 109, поток воздуха через котел
увеличивается или уменьшается, тогда его воздействие на расходомер воздуха 119 и звенья 131, 142
приводит к перемещению двигателя 70 111 в одном или другом направлении для открытия или закрытия
заслонки до тех пор, пока поток воздуха снова не уравновесит поток пара в желаемом соотношении.
Как и в предыдущем варианте осуществления, нет необходимости в том, чтобы соотношение между потоком
воздуха и потоком пара было 1 к 1.
Подобно соответствующим индикаторным рычагам в предыдущем варианте осуществления, индикаторные
рычаги 117, 122 не обязательно должны указывать относительно отдельных индексов 1118, 123, но могут
быть легко адаптированы для перемещения относительно общего индекса или могут представлять собой
взаимосвязанные линии, нарисованные пером на одной регистрирующей диаграмме. Положение
индикаторного рычага 144 относительно индекса 85 146 указывает на наличие или отклонение от желаемого
соотношения между потоком пара и потоком воздуха на одном индексе, или, как указано выше, индикаторные
рычаги 117, 122 представляют собой элементы, работающие на одной регистрирующей диаграмме с
одинаковым набором делений и желательно регистрирующие показания в одной и той же точке диаграммы
при достижении правильного соотношения. 95 Как и в предыдущем варианте осуществления, предполагая
сгорание с постоянным процентом избытка воздуха независимо от скорости работы, тогда перепад давления,
существующий в котле 102 и оказывающий влияние на воздухораспределительные патрубки 124, 125,
находится в определенной квадратичной зависимости от скорости потока воздуха через котел.
Однако, если мы внезапно перейдем от сжигания всего доменного газа к состоянию 1005, когда сжигается
весь коксовый газ, и при этом будет подаваться достаточное количество 13 ТТЕ для поддержания того же
расхода пара или БТЕ...
Если бы коксовый газ сжигался с тем же процентом избытка воздуха (110), то разница давлений в точках
соединения с котлом, отображаемая на колоколах 124, 125, отличалась бы от предыдущей. ti5 Если,
например, при сжигании только доменного газа индикатор расхода пара показывает 50% от максимума на
индексе 118, а индикатор расхода воздуха — 50% от максимума на индексе 120 123, указывая на
соотношение надлежащего расхода воздуха для сжигаемого топлива при желаемом избытке воздуха в топке,
то при внезапном переходе к сжиганию коксового газа в надлежащих условиях... 13.t.u. Если при таком
значении индикатор расхода пара 125 оставался на уровне 50% от максимума по индексу 118, индикатор
расхода воздуха падал бы до некоторого значения, например, -48% от своего максимума, что указывало бы на
разницу в эффекте потока i36 $ 417X131 при одновременном сжигании двух видов топлива в различных
пропорциях. В этом случае необходимо применять в качестве компенсации к механизму воздушного потока
эффект, пропорциональный эффекту потока одного из видов топлива, когда механизм воздушного потока
откалиброван для сжигания другого вида топлива, и такая пропорция должна соответствовать величине
относительной доли сжигаемых двух видов топлива или, желательно, быть пропорциональна общему
количеству БТЕ, потребляемому каждым из двух видов топлива.
Теперь обратимся к рисунку 2, на котором показан расходомер топлива flbw 155, имеющий корпус 156,
содержащий жидкость, относительно 80, в котором расположена точка опоры 157. Вокруг оси 157 вращается
балка 158, к которой с противоположных сторон оси 157 подвешены герметичные колокола 159, 160.
В трубопроводе 106, через который 85 подается коксовый газ к горелке 103, мы размещаем устройство,
создающее перепад давления, например, диафрагму 161, для вызывания падения давления, имеющего
определенную и известную зависимость от скорости 90 потока коксового газа через трубопровод 106 и
обеспечивающего измерение потока через него. По обеим сторонам отверстия 161 мы соединяем трубы 162,
163, ведущие соответственно к нижней стороне раструбов 95, 159, 160 и воздействующие на раструбы и, как
следствие, на балку 158, оказывающие эффект, пропорциональный потоку коксового газа.
Мы подвешиваем к балке 158 подвижное устройство 164, приспособленное для перемещения вдоль балки
158 с целью изменения ее плеча момента относительно точки опоры 157 и обеспечения переменного
противовеса силе, приложенной к балке колоколами 159, 160.
Давление на входе в отверстия 105 161 будет больше и будет оказывать большее воздействие через трубу
163 на нижнюю сторону раструба 160, создавая восходящую силу, стремящуюся повернуть Leam 158 против
часовой стрелки вокруг его оси вращения 1,57 110 относительно меньшей силы давления на стороне,
расположенной ниже по потоку от отверстия 161, оказываемого через трубу 162 на нижнюю сторону раструба
159. Такой тенденции к вращению луча против часовой стрелки противодействует вытягивание ртути из
вытеснителя 164. Предпочтительно, форма вытеснителя 164 такова, что указатель, сформированный на
конце балки 158, будет перемещаться вдоль индекса 120 165 с равными приращениями, соответствующими
приращениям скорости потока коксового газа через отверстие 161.
Мы показываем нижний конец звена 133, шарнирно соединенного с балкой 158, и вертикально
расположенный при этом t25. Следует отметить, что правый конец плавающего элемента 1:32 (ранее
считавшегося неподвижным) приспособлен для вертикального позиционирования с помощью балки 158, а
именно 130, между продуктами сгорания доменного газа и продуктами сгорания коксового газа при
одинаковом избытке воздуха для сгорания.
Аналогично, как пояснялось в предыдущем варианте осуществления, изменение теплотворной способности
данного топлива приведет к изменению показаний расхода воздуха при условии одинакового избытка воздуха
и одинаковой мощности котла или расхода пара, поскольку в этом случае для получения одинаковой
теплотворной способности необходимо сжечь большее или меньшее количество топлива.
выход.
Как и в предыдущем варианте осуществления, желательно, чтобы показания расхода пара и расхода воздуха
поддерживались в желаемом соотношении в качестве ориентира для ручного или автоматического
управления подачей воздуха, и, таким образом, как в примере, если топливо внезапно изменится с полностью
доменного газа на полностью коксовый газ, то стрелки индикаторов расхода пара и воздуха вместо показаний
каждого на 50% от их максимального значения теперь будут касаться отметок 50 и 48 соответственно,
указывая оператору или системе автоматического управления на необходимость корректировки в
направлении увеличения подачи воздуха таким образом, чтобы индикатор расхода воздуха достиг единичного
соотношения с индикатором расхода пара. Однако, если поток воздуха увеличится настолько, что индикатор
потока воздуха переместится с 48 на 50, это фактически приведет к избыточной подаче воздуха, и избыток
воздуха для сгорания превысит желаемое значение, что приведет к соответствующей потере эффективности
сгорания.
Как и в предыдущем варианте осуществления, желательно, чтобы показания индикатора расхода воздуха при
переключении с одного топлива на другое компенсировались или механически перемещались с 48 на 50
таким образом, чтобы для оператора или системы автоматического управления сохранялось правильное
соотношение, и не требовалась корректировка подачи воздуха.
Кроме того, компенсационное средство, которое мы опишем, автоматически, при переходе от доменного газа
к коксовому газу, механически переместит воздействие воздушного потока на плавающую балку 130 с
эквивалентного значения 48 на эквивалентное значение предыдущего показания 50, благодаря чему
положение индикатора 144 относительно индекса 14(. Следует понимать, что положение индикатора 144
относительно индекса 146 предназначено для руководства оператора, или, как через контактную планку 144,
для управления автоматической системой управления, чтобы сообщить, соответствует ли соотношение
потока пара и потока воздуха желаемому или отклоняется от него.
В предыдущем варианте осуществления мы рассматриваем возможность сжигания 417,131 единицы
коксового газа с определенной скоростью потока.
Если звено 131 неподвижно, то изменение процентного содержания сжигаемого или подаваемого в горелку
103 коксового газа приведет к перемещению элемента 132 вокруг нижнего конца звена 131 и, соответственно,
к вертикальному перемещению звена 148. Таким образом, звено 142 может быть установлено вертикально
либо путем изменения скорости потока воздуха с помощью расходомера 119, либо путем изменения скорости
потока коксового газа с помощью соответствующего расходомера 155.
Между плавающим элементом 132 и звеном 142 показан кулачок 135 и связанные с ним детали,
предназначенные для обеспечения возможности сжигания топлива, независимо от его относительной
пропорциональности, с различным избытком воздуха при одной мощности котла по сравнению с другой
Соседние файлы в папке патенты