SU1112185A1

SU1112185A1 - Method for controlling presence of flame

Info

Publication number: SU1112185A1
Application number: SU833545612A
Authority: SU
Inventors: Борис Михайлович Гунько; Михаил Хаймович Сосна; Исаак Ефимович Бондарь; Анатолий Исаакович Иоффе; Николай Федорович Мироненко; Петр Кисилевич Фишбейн
Original assignee: Предприятие П/Я В-8973; Предприятие П/Я Р-6603
Priority date: 1983-01-28
Filing date: 1983-01-28
Publication date: 1984-09-07

Abstract

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ ПЛАМЕНИ в теплотехническом агрегате с основной и вспомогательными горелками путем регистрации акустических колебаний в заданном диапазоне частот и установлени наличи пламени по превышению амплитуды колебаний порогового уровн , о т л и ч ающий с тем, что, с цепью повышени надежности, вспомогательные горелки настраивают на вибрационный режим горени с заданным диапазоном частот, дп которых определ ют превьшзение амплитуды колебаний порогового уровн акустических колебаний. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с тем, что диапазоны частот вибрационного горени вспомогательных горелок устанавливают с не перекрываюпщми друг друга.1. METHOD OF CONTROL OF FLAME AVAILABILITY in a heat engineering unit with main and auxiliary burners by recording acoustic oscillations in a given frequency range and establishing the presence of a flame to exceed the amplitude of the threshold level oscillations, so that, with a chain to increase the reliability, The burners are tuned to the vibration mode of combustion with a specified frequency range, dp of which determine the oscillation amplitude of the threshold level of acoustic oscillations. 2. The method according to claim 1, wherein the frequency ranges of the vibrational combustion of the auxiliary burners are set to not overlap each other.

Description

Изобретение относитс к области контрол и регулировани горени , в частности предназначено дл контрол наличи пламени, и может быть использовано в различных теплотехнических агрегат.ах дл производства технологических газов, в тогшивосжигающих установках, например в аппаратах газификации углей, конверсии природного газа, и топочных установках .The invention relates to the field of control and regulation of combustion, in particular, is intended to control the presence of a flame, and can be used in various heat engineering units for the production of process gases, in combustion plants, for example in coal gasification devices, in natural gas conversion plants, and in furnaces.

Известен способ контрол наличи пламени в горелочном устройстве, основанный на регистрации ультразвуковых колебаний, возбуждаемых в иони зировапном участке пламени специально создаваемым электрическим полем, модулированным ультразвуковой частотой высокочастотного генератора l .There is a known method of controlling the presence of a flame in a burner device, based on the registration of ultrasonic vibrations excited in the ionization region of the flame by a specially created electric field modulated by the ultrasonic frequency of the high-frequency generator l.

Однако данный способ обладает сложностью, состо щей в необходимости использовани дл возбуждени колебаний спеи 1альной электронно аппаратуры и двухстадийности принцип действи : возбуждение внешними Электрическими колебани ми ультразвуковых колебаний в пламени и затем воспри тие их приемником ультразвуковых колебаний. Кроме того, способ имеет ограниченный диапазон применени , обуслгизленный наличием достаточной ионизации пламени. В св зи с этим и нный способ в принципе приемлем дл углеводородных пламен, но не- приемпем дл : водородных пламен, которые при допустимых температурных услови х не дают заметной ионизации Способ неприемлем также при использовании повышенных давлений, когда ионизаци даже углеводородных пламен подавл етс .However, this method has the difficulty of using the first electronic equipment and the two-stage principle to excite oscillations: the principle is the excitation of ultrasonic oscillations in a flame by external electric oscillations and then their reception by the receiver of ultrasonic oscillations. In addition, the method has a limited range of application, due to the presence of sufficient ionization of the flame. Therefore, an alternative method is in principle acceptable for hydrocarbon flames, but is unacceptable for: hydrogen flames which, under acceptable temperature conditions, do not give noticeable ionization. The method is also unacceptable when using elevated pressures when ionization of even hydrocarbon flames is suppressed.

Недостаточна надежность способа св зана с необходимостью расположени ионизированной части пламени именно в области электродов электрической цепи. При изменении состава смеси, нагрузки, давлени области расположени электродов и ионизации могут разойтись. Чувствительность способа недостаточна в св зи с использованием ультразвуковых частот колебани с высокими частотами затухают интенсивнее низких) и приема их приемником, расположенным вне камеры сгорани .The lack of reliability of the method is associated with the need to locate the ionized part of the flame in the area of the electrodes of the electrical circuit. If the composition of the mixture, the load, the pressure of the electrode area, and the ionization change, it can diverge. The sensitivity of the method is insufficient due to the use of ultrasonic frequencies, vibrations with high frequencies are attenuated more intensively than low frequencies and received by a receiver located outside the combustion chamber.

Наиболее близким к изобретению вл етс способ контрол наличи пламени в теплотехническом агрегатеClosest to the invention is a method of controlling the presence of a flame in a heat engineering unit.

г основной и вспомог ч:ель 1Ыли горелками путем регистрации акустических колебаний в заданном диапазоне частот и установлени наличи пламени по превышению амплитуды колебаний порогового уровн 21.g main and auxiliary h: spruce 1s by burners by registering acoustic oscillations in a given frequency range and determining the presence of a flame by exceeding the amplitude of oscillations of the threshold level 21.

Недостатком известного способа вл етс низка надежность в св зи с недостаточным уровнем шума fropeлок ) и соответственно с трудностью .отделени сигнала этого шума из сигнала постороннего шума.The disadvantage of this method is the low reliability due to the insufficient noise level (frogs) and, accordingly, the difficulty of separating the signal of this noise from the signal of extraneous noise.

Целью изобретени вл етс повышение надежности контрол наличи пламени.The aim of the invention is to improve the reliability of monitoring the presence of a flame.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу контрол наличи пламени в теплотехническом агрегате с основной и вспомогательными горелками путем регистрации акустических колебаний в заданном диапазоне частот и установлени наличи пламени по превышению амплитуды колебаний порогового уровн , вспомогательнь е горелки настраивают на вибрационный режим горени с заданным диапазоном частот, дл которых определ ют превышение амплитуды колебаний порогового уровн акустических колебаний.The goal is achieved by the method of controlling the presence of a flame in a heat engineering unit with main and auxiliary burners by registering acoustic oscillations in a given frequency range and establishing the presence of a flame to exceed the amplitude of the threshold level oscillations, set the vibration mode of combustion with a given frequency range for which the excess of the amplitude of oscillations of the threshold level of acoustic oscillations is determined.

Кроме того, диапазоны частот вибрационного горени вспомогательных г орел ох устанавливают не перекрываюшими друг друга.In addition, the frequency ranges of the vibrational combustion of the auxiliary eagle, oh, are set to not overlap each other.

На фиг. 1 приведена схема теплотехнического агрегата с основной и вспомогательными горелками; на фиг, 2 - вспомогательна горелка и устройство дл контрол наличи пламени г, на фиг. 3 - осциллограмма колебаний давлени Р по времени при нормальном горении; на фиг. 4 спектр распределени амплитуд колебаний ДР по частоте F при нормальном горении; на фиг. 5 - осциллограмма колебаний давлени Р по врёме/XFIG. 1 shows a diagram of a heat engineering unit with main and auxiliary burners; FIG. 2 shows an auxiliary burner and a device for controlling the presence of a flame r; FIG. 3 - oscillogram of pressure fluctuations P over time with normal combustion; in fig. 4 the spectrum of the amplitude distribution of the oscillations of the DP with respect to the frequency F with normal combustion; in fig. 5 - oscillogram of pressure fluctuations P over time / X

ни (/ При вибрационном горении на одной частоте; на фиг. 6 - распределение амплитуд.колебаний Р по частоте F при вибрационном горении на единственной частоте на фиг.7 осциллограмма колебаний давлени Р по времени t- при вибрационном горении на двух частотах (гармониках); на фиг. 8 - распределение амплитуд колебаний иР по частоте F при вибрационном горении на двух частотах F и F (гармониках). Теплотехнический агрегат состоит из реактора 1 первой ступени паровой конверсии природного газа с расположенными внутри трубами с катализатором (на фиг. 1 показана одна.тру6aJ , которые соединены с основной горелкой 2 реактора 3 второй ступени дл шахтной конверсии конвертированного газа. Реактор 3 соединен с ,реактором 1 с помощью футерованного газохода 4. В реакторе 3 второй ступени и (или в футерованном газо ходе 4 расположены вспомогательные горелки 5. Устройство, реализующее способ контрол наличи пламени содержит датчик 6, регистрирующий колебани давлени звуковой частоты, усилитель 7, блок 8 управлени и высоковольтный блок 9. Блок 8 управлени соединен с клапаном-отсе ателем 10, установленным на трубопроводе 11 по чи газа к полому штоку 12 вспомогательной горелки 13. Шток имеет отве сти 14 дл выхода газа, на его кон це установлен стабилизатор 15. Полый шток со стабилизатором может пе ремещатьс вдоль оси горелки. Горел ка имеет штуцер 16 дл подачи возду ха. Способ контрол наличи пламени осуществл етс следующим образом. Перед запуском теплотехнического агрегата (фиг. в процессе стендовых испытаний вспомогательных горелок определ ют линейные интервалы наиболее эффективного возбуждени вибрационного горени т.е. с наибо лее сильными и устойчивыми колебани ми ) . Дл этого в вспомогательную горелку (фиг.2) через штуцер 16 подаетс воздух и через полый шток 12 - природный газ. Поддержива горение после стабилизатора 15, передвигают шток со стабилизатором вдол оси горелки, мен длину холодной (до стабилизатора) и гор чей после стабилизатора) части тракта горелки и настраивают режим вибрационного горени . Вибрационное горение фиг.2 отл чаетс от обычного тем, что имеет н непрерывный спектр частот колебаний св занный с турбулентностью пламени а характеризуетс колебани ми на одной, реже двух сосуществующих час тотах. При этом амплитуда колебаний при вибрационном горении значительно превосходит лммлитуды колебаний при обычном горени. Найд интервалы возбуждени и характеристики вибрационного горени (частоту F, a mлитyдy &р) , назначают пороговое значение амплитуд Д , которое принимают как .U Pj, 0,5 , к задают /щапазоны частот i F 10% F. В с пучае работы на одном теплотехническом агрегате нескачьких вспомогательных горелок диапазоны частот внбрацлонгюго горени вспомогательных -прелок ycTaftaeливают не пepeкpывaюL lJ ми друг друга. Настраивают блок 8 управлеш-ш (фиг.З) каждой вспомогательной горелки на сравнение амплитуды ьР регистрируемой датчиком 6 колебагсий в диапазоне Д F с пороговым значет1ем амплитуды Ь Р. Осуа1ествл ют р:)ОЗжиг зспомогате,льной горелки. Дл этого через штуцер 16 подают воздух, по команде блока 8 . управлени включают высоковольтный блок 9, который подает искру в кольцевой зазор межд:, стабилизатором и внутренней стенкой корпуса горелки и открывают клапан-отсекатель Ю. Газ по штоку 12 через отверсти 14 поступает на смешение с воздухом и воспламен етс . Через 3-5 с блок 8 управлени отключает подачу искры и включает канал контрол , содержащий датчик 6, усилитель 7, и воздействуют на клапан-отсекатель 10. В случае наличи пламени, определ емого каналом по тому признаку, что в назначенном диапазоне частот регистрируема амплитуда Ь Р блок 8 управлени выдает сигнал о наличии пламени и оставл ет клапанотсекатель 10 открытым. В случае отсутстви пламени, когда в установленном диапазоне частот регистрируема амплитуда i. Р Д Р , блок 8 управлени выдает команду на закрытие клапана-отсекател 10. После розжига вспомогательных горелок и вывода их на заданный режим при непрерывном контроле пламени в 1ШХ производ т запуск теплотехнического агрегата, включа основную горелку 2. При этом, несмотр на очень бол.ьа1ую в сравнении с вспомогательными горелками производительность основной горелки 2 шум последней не может повли ть на надежность контрол пламени в вспомогатет1ь гых горелках, где в зоне рас51(/ When vibrating burning at one frequency; Fig. 6 shows the amplitude distribution of oscillations P over frequency F when vibrating burning at a single frequency in Fig.7; oscillogram of pressure fluctuations P over time t- when vibrating burning at two frequencies (harmonics) Fig. 8 shows the distribution of the oscillation amplitudes in frequency F during vibrational combustion at two frequencies F and F (harmonics). The heat engineering unit consists of a first-stage reactor 1 for steam reforming of natural gas with tubes inside the catalyst (Fig. 1) It is provided with one 6AJ that is connected to the main burner 2 of the second-stage reactor 3 for the mine conversion of the converted gas. The reactor 3 is connected to the reactor 1 via a lined gas duct 4. In the second-stage reactor 3 and (or in the lined gas 4, there are auxiliary burners 5. A device that implements the method of controlling the presence of a flame contains a sensor 6 that registers sound pressure frequency oscillations, an amplifier 7, a control unit 8 and a high-voltage unit 9. The control unit 8 is connected to a gate valve 10, installed nym on line 11 by chi gas to the hollow rod 12 of the auxiliary burner 13. The rod 14 has otve STI gas outlet, at its con tse the stabilizer 15. The hollow rod with the stabilizer may ne remeschats along the axis of the burner. The burner has a choke 16 for supplying air. The method of controlling the presence of a flame is carried out as follows. Before starting the heat engineering unit (Fig. During bench tests of auxiliary burners, linear intervals are determined for the most effective excitation of vibrational combustion, i.e., with the strongest and most stable oscillations). For this purpose, air is supplied to the auxiliary burner (Fig. 2) through fitting 16 and through the hollow rod 12, natural gas. Keeping burning after stabilizer 15, move the rod with stabilizer along the axis of the burner, change the length of the cold (before stabilizer) and hot after stabilizer parts of the burner path and adjust the mode of vibrational burning. The vibration combustion of Fig. 2 differs from the usual one in that it has a continuous spectrum of oscillation frequencies associated with the turbulence of the flame and is characterized by oscillations at one, less often two coexisting frequencies. At the same time, the amplitude of oscillations during vibrational combustion is much higher than lmm the oscillations of oscillations during normal combustion. Find the excitation intervals and vibrational burning characteristics (frequency F, a mlity & p), assign a threshold amplitude value D, which is taken as .U Pj, 0.5, k, set the frequency bands i F 10% F. On one heat engineering unit of non-portable auxiliary burners, the frequency ranges of the secondary combustion of the auxiliary -circuit ycTaftayel are not intersecting with each other. Adjust control unit 8 (fig. 3) of each auxiliary burner to adjust the amplitude L registered by sensor 6 oscillations in the range D F with a threshold value of amplitude P. They describe the following: a) burner, flax burner. To do this, through the fitting 16 serves the air, at the command of block 8. The controls include a high-voltage unit 9, which feeds a spark into the annular gap between: the stabilizer and the inner wall of the burner body and opens the shut-off valve J. The gas through the rod 12 through the holes 14 is mixed with air and ignites. After 3-5 seconds, the control unit 8 shuts off the spark supply and turns on the control channel containing sensor 6, amplifier 7, and acts on the shut-off valve 10. In the event of a flame detected by the channel, it indicates that in the assigned frequency range the detected amplitude The bp control unit 8 signals the presence of a flame and leaves the valve-valve 10 open. In the case of the absence of a flame, when the amplitude i is recorded in the established frequency range. R D P, the control unit 8 issues a command to close the shut-off valve 10. After ignition of the auxiliary burners and bringing them to a predetermined mode with continuous flame control in 1WH, the heat engineering unit is started, including the main burner 2. At the same time, despite In comparison with auxiliary burners, the performance of the main burner 2 noise of the latter cannot affect the reliability of flame control in auxiliary burners, where

положени датчика 6 интенсивность собственных колебаний на пор док и более превьпцает интенсивность фона, создаваемого основной горелкой и другими источниками.the position of sensor 6, the natural vibration intensity is on the order of and more than the intensity of the background generated by the main burner and other sources.

Таким образом, настройка вспомогательных горелок на вибрационный режим горени с заданным диапа6Thus, setting the auxiliary burners to vibrate the combustion mode with a given range of 6

эоном частот , дл которых определ ют превышение амплитуды колебаний порогового уровн акустических колебаний и выбор диапазона частот вибрационного горени вспомогательных горелок не перекрывающими друг друга, повышает надежность контрол пламени теплотехнического агрегата .By setting frequencies for which the amplitude of oscillations exceeds the threshold level of acoustic oscillations and the selection of the frequency range of the vibrational combustion of auxiliary burners that do not overlap, improves the reliability of flame control of the heat engineering unit.

1212

16sixteen

.11.eleven

XX

- 7S- 7S

юYu

Claims

1. METHOD FOR CONTROL OF FLAME AVAILABILITY in a heat engineering unit with a main and auxiliary burners by recording acoustic vibrations in a given frequency range and establishing the presence of a flame by exceeding the amplitude of fluctuations of a threshold level, which is such that, in order to increase reliability , auxiliary burners are tuned to a vibrational combustion mode with a given frequency range, for which the excess of the amplitude of the oscillations of the threshold level of acoustic vibrations is determined.

2. The method according to p. ^ Characterized in that the frequency ranges of vibrational combustion of auxiliary burners are set not overlapping each other.

U 12185