用於校正一組燃燒室的燃燒調節的方法和實施該方法的設備的製作方法

2023-06-04 22:09:41 1

專利名稱：用於校正一組燃燒室的燃燒調節的方法和實施該方法的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於調節用其屬性可變的助燃劑和燃料進行供給的ー組燃燒室的供給裝置的調節方法。本發明允許考慮這些屬性的可能波動，以保持所期望的燃燒質量。
背景技術：
許多エ業加熱設備由一組分開的燃燒室組成，這些燃燒室通過共用的供給裝置被供給助燃劑和燃料。例如，在鋼鐵エ業，加熱設備是用於配有輻射管的金屬帶鋼的連續處理線的爐子。在許多情形中，所使用的助燃劑或燃料具有隨著時間可變的屬性。例如，在使用富氧空氣或貧氧空氣時，或在使用在現場共生的燃料時，如煉焦氣體、煉鋼氣體、氣體混合物或甚至可選的燃料，如生物氣或瓦斯。存在許多根據燃料的屬性對爐子的調節進行校正的方法。這些方法允許校正燃料的主要參數之一的波動，例如熱值PCI、可燃能(pouvoir comburivore)、燃燒指數或沃伯指數。這些方法並不能完全考慮到燃料和助燃劑的屬性，這是因為，在大部分情形中，採樣會改變燃料和助燃劑的屬性。這些方法還具有這樣的弊端響應時間相對長和需要在受保護地點布置測量裝置。ー種具體方法通過文獻FR2712961提出。根據該方法，通過提取給定流量的燃料，執行對燒嘴的調節，在專門的燃燒室中用一定流量的空氣——如引起過量空氣燃燒的空氣——燃燒該燃料，和在燃料的完全燃燒的煙氣中測量反應化學計量差值的ー量值。該量值繼而用於確定表示燒嘴的助燃空氣流量的調節係數的值。該燃燒計裝置由ー燃燒隧道窯、一燒嘴和一些合適的測量部件組成。該系統具有在特別構造的小型爐中實施的弊端，在小型爐中焚燒比例調整過的空氣/燃料混合物，以具有過量空氣。該小型爐消耗燃料和需要以過量空氣運行。燃燒在該小型爐中在ー運行點上實施，該運行點可遠離要調節的設備的運行點，例如就燒嘴的功率、空氣/氣體比例、爐子溫度、和火焰的密閉性(confinement)而言。對結果的處理從而需要使用數學校正公式。該系統還具有隻考慮燃料的屬性變化的弊端。該系統不考慮助燃劑的屬性變化，也不考慮受控設備的自身燃燒參數，即未燃率或氮氧化物NOx排放率。

發明內容
本發明的目的尤其在於對參與製造エ藝的一組燃燒室的燃燒調節進行改進；特別地，本發明g在對金屬帶鋼的連續處理線的一組輻射管的調節進行改進。這些燃燒室具有相同的屬性。每個燃燒室的功率是可變的，不過所實施的技術是相似的。在這些燃燒室之間的可能差異對期望控制的燃燒參數沒有影響。
為了保證對所有輻射管的燃燒進行調節，使用安裝在爐室中的這些輻射管之一作為基準輻射管。該輻射管如所有其它輻射管一樣參與對帶鋼的加熱。該輻射管的構造與其它輻射管的構造相似和以代表參與加熱的其它輻射管的運行的方式起作用。在輻射管出口的燃燒產物通過參與爐子的加熱エ藝進行冷卻。在該基準輻射管的出口，安裝一測量裝置，測量裝置提供關於輻射管下遊的燃燒產物的狀態的信息。其一般涉及氣體分析儀，特別地允許例如知曉過量空氣和/或未燃盡物。因此，根據本發明，對具有相近特徵、通過相同的助燃劑和燃料網絡進行供給的ー組熱燃燒室進行實時和連續調節的方法的特徵在於-燃燒室之一被作為基準燃燒室使用，-在基準燃燒室的出ロ的煙氣中測量燃燒參數，-所有燃燒室的調節參數根據在基準燃燒室的出口測量的燃燒參數，特別地根據在助燃劑和燃料和/或助燃劑的成分和/或燃料的成分之間的比例進行校正。·在基準燃燒室的出口的煙氣中測量的燃燒參數可由至少氧氣濃度、和/或ニ氧化碳濃度、和/或氫氣濃度、和/或氮氧化物濃度和/或未燃盡率組成。過量空氣可根據在基準燃燒室的出口的煙氣中的氧氣或ニ氧化碳濃度來確定。空氣不足可通過在基準燃燒室的出口的煙氣中的一氧化碳濃度或氫氣濃度、或未燃盡物濃度來確定。有利地，對所有燃燒室的調節參數進行校正，以獲得所期望的過量空氣和/或未燃盡率。可對所有燃燒室的調節參數進行校正，以獲得所期望的空氣不足，和/或未燃盡率。氮氧化物濃度可通過對助燃劑的成分和/或燃料的成分進行校正，特別地通過用燃燒產物稀釋來調節。熱燃燒室可由用與基準燃燒室的氣體比例不同的氣體比例來進行供給的輻射管組成。本發明還涉及用於實施如前文所定義的方法的一種設備，所述設備包括一組熱燃燒室，這些熱燃燒室具有相近的特徵、通過相同的助燃劑和燃料網絡進行供給，其特徵在於-燃燒室之一被作為基準燃燒室使用，-用於測量燃燒參數的測量部件安裝在基準燃燒室的出口，以在出口的煙氣中測量這些燃燒參數，-設置調節部件以根據在基準燃燒室的出口執行的測量，特別地根據在助燃劑和燃料和/或助燃劑的成分和/或燃料的成分之間的比例對所有燃燒室的調節參數進行校正。熱燃燒室可由輻射管組成，一基準輻射管可以與其它輻射管共用的方式被供給，調節構件布置在與所有輻射管共用的供給管路上。根據另ー可能性，輻射管以與基準輻射管相區別的方式被供給，和在不同的供給管路上布置有與基準輻射管的調節構件不同的調節構件，輻射管的調節構件被操控以使得這些輻射管以與基準輻射管相同的氣體比例進行供給。根據另ー可能性，輻射管的調節構件可被操控以使得這些輻射管以與基準輻射管的氣體比例不同的氣體比例進行供給，特別地以不同的過量空氣。相對於根據現有技術所使用的設備，根據本發明，使用與其它設備相似的ー標準設備作為燃燒室，該設備參與所述方法和對該設備的調節完全代表所有設備的運行。特別地，該設備允許對取決於裝置組的運行模式的參數進行控制。一般地，主參數是通過氧氣濃度測量的過量空氣。不過，可對其它參數進行控制，例如，當爐子是冷的時的未燃盡物，或可被調節的NOx排放，例如根據助燃劑和/或燃料的屬性的變化。根據本發明的方法還允許對以無空氣運行的設備進行調節。在此情形下，受控的參數可以是表示氣體之一——其代表該燃燒模式，在煙氣中大量存在 ——的ー種成分。這可例如涉及ー氧化碳CO。基準輻射管通過助燃劑和燃料供給管路進行供給，供給管路配有允許對助燃劑和燃料的比例進行調節的調節構件。基準輻射管還可通過附加管路進行供給，例如通過燃燒煙氣或氧氣的附加管路進行供給。考慮在基準輻射管的出ロ的燃燒產物上所執行的分析，以對供給管路的調節構件進行操控，以達到所期望的燃燒質量。當基準輻射管以與其它輻射管共用的方式進行供給時，即當調節構件布置在與所有輻射管——包括基準輻射管——共用的供給管路上時，其它的輻射管獲益該同一調節。當輻射管以與基準輻射管不同的方式進行供給時，即輻射管在不同的供給管路上布置有調節構件，這些調節構件被操控以使得這些輻射管以與基準輻射管相同的氣體比例進行供給，或以不同的氣體比例進行供給。如果兩組輻射管被設計以具有相同的被調節參數，例如用於不同的運行功率的相同的供給壓力，同時保留相同的氣體比例，再得出基準輻射管的被調節參數用於第二組輻射管的供給管路的調節構件。如果兩組輻射管被設計以具有不同的被調節參數，例如不同的供給壓力，同時保留相同的氣體比例，基準輻射管的被調節參數被校正以用於第二組輻射管的供給管路的調節構件。該校正取決於測量值的物理定律，例如根據差壓平方的變化的流量變化。根據本發明，當輻射管以與基準輻射管不同的方式進行供給時，輻射管的調節構件可被操控以使得這些輻射管以與基準輻射管的氣體比例不同的氣體比例進行供給，例如以不同的過量空氣進行供給。對基準輻射管的熱量要求的調節可通過流量調整或時間調整來實施。對基準輻射管的熱量要求的調節可與對其它輻射管的熱量要求的調節相結合，或可以是分開的。


除了上文所展示的布置，本發明在於一定數量的其它布置，這些其它布置將在下文中就實施例進行清楚地說明，實施例這裡參照附圖進行描述，不過這些實施例沒有任何限制性。附圖中-圖I是金屬帶鋼的連續處理線的示意圖，-圖2是輻射管的示意圖，-圖3示出一對輻射管的供給示例，和
-圖4是ー組輻射管的第二供給示例。
具體實施例方式參照附圖的圖1，可以看見，示意性地示出ー爐子1，爐子配有輻射管2，輻射管保證對在未示出的輥子上行進的金屬帶鋼3進行加熱。加熱在通常由氮氣和氫氣混合物組成的保護氣氛下實施。在每個輻射管中，燃燒在密閉的、通過輻射管從爐室分開的燃燒室中進行保證。從而具有間接加熱。參照附圖的圖2，可以看見，示意地示出一 U形輻射管2。輻射管可具有其它的形狀，例如I、P、雙P或W形。ー燒嘴4位於輻射管2的一端部。火焰5在輻射管中蔓延和向對爐室和帶鋼進行加熱的輻射管壁釋放能量。隨著在輻射管中的行進，煙氣的熱量在輻射管壁上耗盡。在與燒嘴相対的輻射管的端部通常安置有未示出的ー換熱器，允許對燃燒空 氣進行預熱。在輻射管的出口，部分耗盡的煙氣被排向與一畑 相連接的一收集器6。在輻射管出口下遊安置的一分析儀7允許對燃燒產物進行分析。參照附圖的圖3，可以看見，示意性地示出ー組U形輻射管——其中具有一基準輻射管2r——的助燃劑和燃料供給管路的ー實施例。燒嘴4通過具有調節閥FCVc的助燃劑供給系統8和具有調節閥FCVf的燃料供給系統9進行供給。閥的自動調節可通過ー自動裝置(未顯示)來保證，該自動裝置在入口接收通過分析儀7在基準輻射管2r的出ロ測量的燃燒參數的信息。自動裝置在與對閥的控制相關聯的出口上提供根據入口數據確定的調節指令。在該實施例中，爐子區域配有輻射管2，輻射管的燒嘴4由共用的助燃劑和燃料網絡同時進行供給。熱量要求的變化通過燒嘴的運行時間進行管理，即對於每個燒嘴，在給定時間中其助燃劑閥FCVc和其燃料閥FCVf的打開時間比。每個燒嘴在用於已知的ー運行點時通過手動流量限制器10進行預先調節。對於 給定的運行點，例如以100%的功率，每個燒嘴通過單個的流量限制裝置進行預先調節。在這些條件中，對於爐子區域的給定的整體運行，被選擇作為基準輻射管的一輻射管的運行從整體上表示連接在相同供給系統上的所有燒嘴的運行。通過修正對基準輻射管的供給系統——即閥FCVc和閥FCVf——的調節，用以考慮燃料或助燃劑的特徵的變化，來對所有輻射管的調節進行修正。對閥FCVc和閥FCVf的調節引起助燃劑的壓力Pc或燃料的壓カPf的變化，允許將氣體的比例校正為對於所有輻射管都是相同的。通過布置在基準輻射管的出ロ的分析儀7實施的測量例如可限定到兩個參數氧氣含量，其表示助燃劑的餘量，和未燃盡物的比例，其數量可引起對過量空氣的校正，特別是在低溫下。參照附圖的圖4，可以看見，示意性地示出配有U形輻射管的ー爐子。在該設備上，一組四根輻射管2通過與所有四根輻射管共用的助燃劑8和燃料9網絡，通過調節閥FCVc和調節閥FCVf進行供給。在該設備上，一基準輻射管2i単獨地用其自身的通過閥FCVci進行調節的助燃劑8i和通過閥FCVfi進行調節的燃料9i供給系統來進行供給。根據本發明的一優選實施例，在基準輻射管2i和要進行調節的輻射管組2上使用的傳感器使用相同的物理定律。例如可使用差壓傳感器來測量流量。對於給定的運行點，例如以100%的功率，每個燒嘴，包括基準輻射管的燒嘴，在投入使用時通過單個流量限定裝置10進行預先調節，特別地進行手動調節，以在每個燒嘴上獲得相同的助燃剤/燃料比例。對於所有的輻射管，該調節在相同的條件中實施，即使用相同質量的助燃劑和燃料。需要注意的是，每根輻射管可具有不同的尺寸和/或額定功率。輻射管還可是不同形狀，例如U形或W形。在調節模式，基準輻射管的助燃劑和燃料流量被校正，以根據燃料和/或助燃劑的屬性變化，在煙氣中具有正確的氧氣率。分析儀7允許對閥FCVci和閥FCVfi進行調節，以在基準輻射管中獲得所期望的燃燒質量。通過壓カPci和壓カPfi測量的對應運行點規定被使用於對閥FCVc和閥FCVf進行調節的命令Pc和命令Pf。
對基準輻射管2i的調節代表在所有輻射管上所期望的燃燒，在其供給系統上測量的值用於對輻射管2組整體的調節進行管控。例如，燃料閥FCVf將根據熱量要求進行調節，和助燃劑閥FCVc將進行調節，以使得表示在要調節的輻射管組上的助燃劑流量的測量信號值Iva根據如下關係式來規定lva/lvf = KXlvai/lvfi在該關係式中，K是常數，Ivai表示代表在基準輻射管2i上的助燃劑的測量信號，Ivfi表示代表在基準輻射管2i上的燃料的測量信號，和Ivf表示代表在要調節的輻射管2組上的燃料的測量信號。該系統的優點在於允許容易地在對加熱組件的調節上進行校正。響應時間從而很短和調節參數完全地代表所尋求進行調節的參數。該應用的一擴展在於對其助燃劑的成分可變的設備進行控制。這種變化可以是無意的,例如空氣的成分取決於含水量。該變化可以是有意的，例如通過修正助燃劑的氧氣率。因此，可實施富氧來提高爐子的產量、降低燃料消耗或減少C02排放。可實施貧氧來修正熱傳遞，例如通過延長火焰，或用於降低NOx排放。在該應用中，在基準輻射管的煙氣中對NOx的測量將用於對助燃劑的稀釋率進行調節。本發明允許對可能與對基準燒嘴的調節不同的調節進行校正。根據本發明，火焰在與其它燃燒室相似的一基準燃燒室中展開，且不是在露天下。在燃燒室中的燃燒極大地受燃燒室的幾何形狀影響。燃燒室的幾何形狀決定火焰的密閉性、氣體流的屬性、一部分煙氣的回流和在燃燒室中的溫度圖譜。所有這些參數都影響燃燒，特別是火焰的溫度。在基準燃燒室的出ロ測量的燃燒結果從而直接代表燃燒，如在其它燃燒室中發生的燃燒。
權利要求
1.對ー組熱燃燒室(2，2r，2i)進行實時和連續調節的方法，所述熱燃燒室具有相近特徵、通過相同的助燃劑(8)和燃料(9)網絡進行供給，其特徵在於 -所述熱燃燒室(2，2r，2i )之一被作為基準燃燒室使用， -在所述基準燃燒室的出ロ的煙氣中測量(7)燃燒參數， -所有熱燃燒室的調節參數根據在所述基準燃燒室的出口測量的燃燒參數，特別地根據在助燃劑和燃料和/或助燃劑的成分和/或燃料的成分之間的比例進行校正。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，在所述基準燃燒室的出口的煙氣中測量的燃燒參數由至少氧氣濃度、和/或ニ氧化碳濃度、和/或ー氧化碳濃度、和/或氫氣濃度、 和/或未燃盡率、和/或氮氧化物濃度組成。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，過量空氣根據在所述基準燃燒室的出ロ的煙氣中的氧氣濃度或ニ氧化碳濃度來確定。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在幹，空氣不足通過在所述基準燃燒室的出ロ的煙氣中的ー氧化碳濃度、或氫氣濃度、或未燃盡物濃度來確定。
5.根據權利要求I到3中任一項所述的方法，其特徵在於，對所有熱燃燒室的調節參數進行校正，以獲得所期望的過量空氣和/或未燃盡率。
6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，對所有熱燃燒室的調節參數進行校正，以獲得所期望的空氣不足。
7.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，氮氧化物濃度通過校正所述助燃劑的成分和/或燃料的成分來調節，特別地通過用燃燒產物稀釋來調節。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述熱燃燒室由輻射管組成；輻射管之ー組成一基準輻射管；並且，其它輻射管以與所述基準輻射管的氣體比例不同的氣體比例進行供給。
9.用於實施根據前述權利要求中任一項所述的方法的設備，所述設備包括ー組熱燃燒室(2，2r，2i)，所述熱燃燒室具有相近的特徵、通過相同的助燃劑(8)和燃料(9)網絡進行供給，其特徵在幹 -所述熱燃燒室(2，2r，2i)之一被作為基準燃燒室使用， -用於測量燃燒參數的測量部件(7)安裝在所述基準燃燒室的出口，以在出口的煙氣中測量這些燃燒參數， -設置調節部件(FCVc，FCVf)以根據在所述基準燃燒室的出口執行的測量，特別地根據在所述助燃劑和燃料和/或所述助燃劑的成分和/或燃料的成分之間的比例對所有熱燃燒室的調節參數進行校正。
10.根據權利要求9所述的設備，在其中所述熱燃燒室由輻射管組成，其特徵在幹，一基準輻射管(2r)以與其它輻射管共用的方式被供給，調節構件(FCVc，FCVf)布置在與所有輻射管共用的供給管路(8，9)上。
11.根據權利要求9所述的設備，在其中所述熱燃燒室由輻射管組成，其特徵在幹，輻射管之ー組成一基準輻射管(2i);其它輻射管以與所述基準輻射管(2i)相區別的方式被供給，並且在不同的供給管路(8，9，8i，9i)上具有與所述基準輻射管(2i)的調節構件(FCVci，FCVfi )不同的調節構件(FCVc，FCVf )，輻射管(2)的調節構件(FCVc，FCVf)被操控以使得這些輻射管(2)以與所述基準輻射管(2i)相同的氣體比例進行供給。
12.根據權利要求11所述的設備，其特徵在於，輻射管(2)的調節構件(FCVc，FCVf)被操控以使得這些輻射管以與所述基準輻射管(2i)的氣體比例不同的氣體比例進行供給，特別地以不同的過量空氣 進行供給。
全文摘要
對一組熱燃燒室(2，2i)進行實時和連續調節的方法，所述熱燃燒室具有相近特徵、通過相同的助燃劑(8)和燃料(9)網絡進行供給，其特徵在於燃燒室之一(2i)被作為基準燃燒室使用；在基準燃燒室的出口的煙氣中測量(7)燃燒參數；並且所有燃燒室(2)的調節參數根據在基準燃燒室(2i)出口測量的燃燒參數，特別地根據在助燃劑和燃料和/或助燃劑的成分和/或燃料的成分之間的比例進行校正。
文檔編號F23N3/00GK102686946SQ201080054052
公開日2012年9月19日 申請日期2010年11月26日 優先權日2009年11月30日
發明者P·吉羅 申請人:法孚斯坦因公司