熱力二次燃燒設(shè)備以及用于其運(yùn)行的方法
【專利摘要】描述了一種熱力二次燃燒設(shè)備和一種用于運(yùn)行該熱力二次燃燒設(shè)備的方法，其中，以已知的方式將燃燒器氣體供應(yīng)給加熱燃燒室（1）的燃燒腔（13）的燃燒器（2），并且將以有害物質(zhì)加載的排氣供應(yīng)給所述燃燒室（1）的所述燃燒腔（13）。在所述燃燒腔（13）內(nèi)部的燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的純凈氣體被排出。同時(shí)測(cè)量純凈氣體的一氧化碳含量。這樣調(diào)節(jié)向所述燃燒器（2）的燃燒器氣體供應(yīng)，使得維持一氧化碳含量的預(yù)設(shè)的額定值。以這種方式將所述燃燒腔（13）中的溫度保持得僅和在以有害物質(zhì)相應(yīng)的加載所述排氣時(shí)為了實(shí)現(xiàn)所述純凈氣體的期望的純度所需要的溫度一樣高。
【專利說(shuō)明】熱力二次燃燒設(shè)備以及用于其運(yùn)行的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種熱力二次燃燒設(shè)備，其具有
[0002]a )燃燒室，其本身具有:
[0003]aa)燃燒腔；
[0004]ab)燃燒器，其能夠加熱所述燃燒室的所述燃燒腔；
[0005]ac)用于含有害物質(zhì)的排氣/廢氣的入口 ；
[0006]ad)用于純凈氣體的出口；
[0007]b)供應(yīng)管道，通過(guò)其能夠?qū)⑷紵鳉怏w供應(yīng)給所述燃燒器；
[0008]c)所述供應(yīng)管道中的氣體調(diào)節(jié)閥；
[0009]d)排氣管道，通過(guò)其能夠排出所述純凈氣體；
[0010]e)控制裝置，其控制所述氣體調(diào)節(jié)閥以調(diào)節(jié)所述燃燒腔中的期望的溫度；
[0011]以及
[0012]一種用于運(yùn)行熱力二次燃燒設(shè)備的方法，其中，
[0013]a)將燃燒器氣體供應(yīng)給加熱燃燒室的燃燒腔的燃燒器；
[0014]b)將加載以有害物質(zhì)的排氣供應(yīng)給所述燃燒室的所述燃燒腔；
[0015]c)將純凈氣體從所述燃燒室的所述燃燒腔中排出。
[0016]在開頭提及的已知的熱力二次燃燒設(shè)備以及方法中，如目前市場(chǎng)上所存在的，采取以下做法:在最大預(yù)期的和允許的排氣的加載量情況下，得出純凈氣體具有期望的純凈度、尤其具有特定的一氧化碳含量最大值時(shí)的那個(gè)溫度。然后在熱力二次燃燒設(shè)備運(yùn)行時(shí)持續(xù)調(diào)節(jié)這個(gè)溫度，與供應(yīng)的排氣實(shí)際具有何種有害物質(zhì)加載量無(wú)關(guān)。通常，這具有后果:在較大的運(yùn)行持續(xù)時(shí)間上燃燒室的燃燒腔中的溫度比由于當(dāng)前存在的排氣的有害物質(zhì)加載量而為實(shí)現(xiàn)期望的純凈度實(shí)際所需的溫度高。
[0017]本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種開頭所述類型的熱力二次燃燒設(shè)備及用于其運(yùn)行的方法，其中，所述設(shè)備和方法能夠成本低廉并溫和地運(yùn)行燃燒室。
[0018]在關(guān)于熱力二次燃燒設(shè)備本身方面，該任務(wù)由此解決，SP:
[0019]f)在所述排氣管道中設(shè)置有一氧化碳傳感器，其產(chǎn)生代表所述純凈氣體的一氧化碳含量的輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)能夠被提供給所述控制裝置；
[0020]g)在所述控制裝置中能夠存儲(chǔ)用于所述純凈氣體的一氧化碳含量的額定值；
[0021]h)所述控制裝置是這樣編程的，使得它在所述純凈空氣的一氧化碳含量的由所述一氧化碳傳感器所測(cè)量的實(shí)際值與所述額定值不同時(shí)，這樣調(diào)節(jié)所述氣體調(diào)節(jié)閥，使得在所述燃燒室的所述燃燒腔中設(shè)定一溫度，在該溫度下所述實(shí)際值與所述額定值一致。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，即燃燒腔溫度不調(diào)節(jié)到固定的最大值上；更確切地說(shuō)，燃燒腔溫度的調(diào)節(jié)對(duì)于純凈氣體所要求的排放值而言是次要的。以這種方式，在所有的運(yùn)行條件下，即尤其在被處理的排氣的不同加載量的情況下，優(yōu)化的燃燒腔溫度自動(dòng)產(chǎn)生。如果在所供應(yīng)的排氣中包含許多有害物質(zhì)，相應(yīng)地在熱力二次燃燒設(shè)備上游的過(guò)程步驟中的生產(chǎn)流程中包含許多有害物質(zhì)，則升高燃燒腔溫度，以防止純凈氣體排放值提高。如果反之，在前面的過(guò)程步驟中或者在暫停時(shí)間中有害物質(zhì)較少地積累或者完全不積累在所供應(yīng)的排氣中，則燃燒腔溫度降低并且只要與排氣中的一氧化碳含量相適應(yīng)。
[0023]由于根據(jù)本發(fā)明的熱力二次燃燒設(shè)備的燃燒腔中產(chǎn)生的溫度是平均較低的，不僅僅節(jié)省能量；此外，節(jié)省在該處所使用的材料，這延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
[0024]在根據(jù)本發(fā)明的熱力二次燃燒設(shè)備的構(gòu)型中，供應(yīng)的排氣的有害物質(zhì)加載量的減少如上已經(jīng)提到的那樣導(dǎo)致燃燒腔中較低的溫度。這也相應(yīng)地導(dǎo)致所排出的純凈空氣的較低溫度。這是非常令人滿意的，因?yàn)樵谳^小的產(chǎn)量的情況下或在整個(gè)生產(chǎn)線停止的情況下也在由該二次燃燒設(shè)備提供的設(shè)備部件中需要較少的能量。
[0025]在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，設(shè)置有有害物質(zhì)傳感器，其測(cè)量所供應(yīng)的排氣以有害物質(zhì)加載的加載量，并且在所述加載量改變時(shí)這樣修改存儲(chǔ)在所述控制裝置中的所述額定值和/或由所述一氧化碳傳感器給出的輸出信號(hào)，使得所述燃燒室的所述燃燒腔中的溫度提前朝向?yàn)榱司S持所述純凈氣體中的一氧化碳含量的所述額定值所需的方向改變。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)構(gòu)型，具有以下的描述:根據(jù)本發(fā)明，燃燒腔溫度首先根據(jù)排出的純凈氣體中的一氧化碳含量來(lái)調(diào)節(jié)，由此，在所處理的排氣的加載量非常強(qiáng)烈地改變時(shí)由于調(diào)節(jié)技術(shù)原因產(chǎn)生純凈空氣中的有害物質(zhì)含量的過(guò)沖或者下沖。為了預(yù)防這種情況，排氣的有害物質(zhì)加載量已經(jīng)在其進(jìn)入到燃燒室時(shí)被測(cè)量并且到這個(gè)時(shí)間點(diǎn)燃燒腔溫度已經(jīng)朝為了維持所希望的純凈空氣排放值所需的方向改變。排氣加載中的特定的改變需要造成燃燒腔溫度的這種提前改變到何種程度，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)得出，并且例如通過(guò)相應(yīng)的特性曲線得出，將其存儲(chǔ)在控制裝置中。
[0027]在本發(fā)明剛提到的這個(gè)構(gòu)型中符合目的的是，存儲(chǔ)在控制裝置中的額定值的和/或一氧化碳傳感器的輸出信號(hào)的所述修改在一定的時(shí)間段之后又能夠恢復(fù)。額定值和/或控制信號(hào)的該修改僅具有這樣的意義:將純凈氣體的一氧化碳含量中的由于慣性的調(diào)節(jié)波動(dòng)保持得低。然而，這種調(diào)節(jié)波動(dòng)在排氣加載量出現(xiàn)改變一段時(shí)間之后不再出現(xiàn)，從而不再需要提前調(diào)節(jié)燃燒腔溫度。
[0028]替代地，并且出于相同的原因，該修改的受溫度控制的恢復(fù)是可能的，即以這種方式:所述修改僅在燃燒室的燃燒腔中的溫度低于一確定的值、尤其低于700°C時(shí)進(jìn)行。
[0029]在用于運(yùn)行熱力二次燃燒設(shè)備的方法方面，上述任務(wù)由此解決，即:
[0030]d)測(cè)量純凈氣體中的一氧化碳含量；
[0031]e)這樣調(diào)節(jié)燃燒器氣體到燃燒器的供應(yīng)，使得維持純凈氣體中的一氧化碳含量的預(yù)設(shè)的額定值。
[0032]這種方法的優(yōu)點(diǎn)類似地相應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的熱力二次燃燒設(shè)備的以上闡明的優(yōu)點(diǎn)。
[0033]符合目的的是，測(cè)量在供應(yīng)給所述燃燒腔的排氣中的有害物質(zhì)的加載量，并且，在所述加載量改變時(shí)，事先如為了維持純凈氣體中的一氧化碳含量的額定值所需的那樣改變向所述燃燒器的燃燒器氣體供應(yīng)。這種措施的意義和由此提到的優(yōu)點(diǎn)也已在上文解釋。
[0034]下面參照附圖詳細(xì)闡明本發(fā)明的示意性實(shí)施例；唯一的附圖示出熱力二次燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)布局。
[0035]該熱力二次燃燒設(shè)備的主要組成部分為燃燒室1，在其內(nèi)部存在燃燒腔13。這個(gè)燃燒腔或處于燃燒腔中的大氣能夠借助于燃燒器2加熱到期望的溫度。為此，通過(guò)管道3將燃燒器氣體供應(yīng)給燃燒器2。氣體調(diào)節(jié)閥4處于該管道3中，該氣體調(diào)節(jié)閥4以后文待說(shuō)明的方式被控制。
[0036]此外，通過(guò)管道5借助于鼓風(fēng)機(jī)6將待清潔的、以有害物質(zhì)加載的排氣引導(dǎo)到燃燒室I。該排氣通過(guò)燃燒室I內(nèi)部的內(nèi)部管道系統(tǒng)7引入到燃燒腔13中并在該處進(jìn)入由燃燒器2點(diǎn)燃產(chǎn)生的火焰，在這里所述內(nèi)部管道系統(tǒng)的詳細(xì)的構(gòu)型并不重要。在燃燒腔處，排氣中的有害物質(zhì)燃燒。這樣產(chǎn)生的純凈氣體通過(guò)管道8供應(yīng)給耗熱用戶。最后，則能夠?qū)⒓儍魵怏w釋放到外界大氣中。
[0037]就目前所描述的，本熱力二次燃燒設(shè)備的結(jié)構(gòu)與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的熱力二次燃燒設(shè)
備一致。
[0038]不再相應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的是，如何通過(guò)各種傳感器監(jiān)控該熱力二次燃燒設(shè)備的各種運(yùn)行參數(shù):
[0039]溫度傳感器9測(cè)量燃燒腔13中的運(yùn)行溫度。有害物質(zhì)傳感器10感測(cè)經(jīng)由管道5供應(yīng)給燃燒腔13的排氣的以有害物質(zhì)、尤其是以碳?xì)浠衔锛虞d的加載量。一氧化碳傳感器11最后測(cè)量流經(jīng)管道8的純凈氣體的一氧化碳含量。
[0040]溫度傳感器9的、有害物質(zhì)傳感器10的以及一氧化碳傳感器11的輸出信號(hào)被傳遞給控制裝置12。控制裝置12根據(jù)以下邏輯確定氣體調(diào)節(jié)閥4的開度:
[0041]在控制裝置12中存儲(chǔ)有管道8中的一氧化碳含量的額定值。如果一氧化碳含量的由一氧化碳傳感器11所測(cè)量的實(shí)際值高于這個(gè)額定值，這就意味著，燃燒腔13的內(nèi)部的運(yùn)行溫度還不夠?？刂蒲b置12此時(shí)將氣體調(diào)節(jié)閥4多打開些，從而燃燒器2使得燃燒室I的燃燒腔13升到更高些的運(yùn)行溫度。在這個(gè)運(yùn)行溫度下，在氣體停留在燃燒腔13內(nèi)部的持續(xù)時(shí)間相同的情況下，純凈氣體的一氧化碳含量下降，直到由一氧化碳傳感器11感測(cè)的管道8中的一氧化碳的含量又對(duì)應(yīng)于所存儲(chǔ)的額定值。
[0042]如果反之，一氧化碳傳感器11確定管道8中的一氧化碳含量下降到規(guī)定的額定值以下，則控制裝置12降低燃燒器氣體到燃燒器2的供應(yīng)，其方式是，它將氣體調(diào)節(jié)閥4多關(guān)閉些。結(jié)果是，燃燒室I的燃燒腔13中的運(yùn)行溫度下降并且在純凈氣體中一氧化碳的含量升高，直到由一氧化碳傳感器11再次感測(cè)到在管道8中的期望的一氧化碳含量。
[0043]借助于溫度傳感器9確定燃燒腔13中的相應(yīng)的運(yùn)行溫度，并且，只要這個(gè)運(yùn)行溫度不必由于一氧化碳傳感器11的信號(hào)而改變，就借助于控制裝置12保持在期望值上。
[0044]在該熱力二次燃燒設(shè)備的工作原理的上文描述中，到目前為止沒有考慮有害物質(zhì)傳感器10。只要流經(jīng)管道5的排氣中污染物的加載量不非常劇烈地波動(dòng)，該有害物質(zhì)傳感器就不是需要的。然而，在該排氣的加載量突然改變時(shí)，僅基于一氧化碳傳感器11的輸出信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)運(yùn)行溫度可能會(huì)過(guò)于遲緩。此時(shí)尤其會(huì)產(chǎn)生管道8中的一氧化碳含量的短暫過(guò)沖，直到通過(guò)提高燃燒器2的功率來(lái)達(dá)到燃燒腔13中那個(gè)在排氣中的有害物質(zhì)水平較高時(shí)達(dá)到管道8中期望的一氧化碳含量所需要的運(yùn)行溫度。
[0045]在這種情況下，此時(shí)起有害物質(zhì)傳感器10介入。該有害物質(zhì)傳感器能夠在以有害物質(zhì)加載的排氣進(jìn)入到燃燒腔13中之前已經(jīng)確定:短期后會(huì)需要較大的燃燒器功率。為了此時(shí)起避免與通過(guò)一氧化碳傳感器11測(cè)量管道8中的一氧化碳含量有關(guān)的延遲，有害物質(zhì)傳感器10將信號(hào)傳遞到一氧化碳傳感器11上，該信號(hào)這樣影響一氧化碳傳感器的輸出信號(hào)，使得它模擬出比實(shí)際測(cè)量的一氧化碳含量高的信號(hào)。控制裝置12此時(shí)起這樣闡釋一氧化碳傳感器11的輸出信號(hào):就仿佛管道8中的一氧化碳含量真的過(guò)高，并且相應(yīng)地借助于氣體調(diào)節(jié)閥4增加供應(yīng)到燃燒器2的燃燒器氣體，以及導(dǎo)致燃燒腔13中的運(yùn)行溫度相應(yīng)升高。如果此時(shí)起以更多有害物質(zhì)加載的排氣到達(dá)燃燒腔13中，則在此燃燒腔遭遇已經(jīng)較高的或者無(wú)論如何已經(jīng)處于上升中的運(yùn)行溫度，從而在燃燒腔13中已經(jīng)準(zhǔn)備好增強(qiáng)地燃燒有害物質(zhì)。
[0046]—氧化碳傳感器11的輸出信號(hào)的移位能夠在一定的過(guò)渡時(shí)間之后又恢復(fù)，從而控制裝置12又將管道8中一氧化碳含量的真實(shí)的實(shí)際值與所存儲(chǔ)的額定值相比較并且在此之后調(diào)節(jié)燃燒腔13中的運(yùn)行溫度。
[0047]替代修改一氧化碳傳感器11的輸出信號(hào)，存儲(chǔ)在控制裝置12中的額定值也可以通過(guò)有害物質(zhì)傳感器10的輸出信號(hào)而移位。這在如下方向上發(fā)生，即，在排氣的有害物質(zhì)加載量提高的情況下導(dǎo)致燃燒腔13中的運(yùn)行溫度提高，反之亦然。
[0048]最后，以下的做法也是可能的:
[0049]代替將修改的恢復(fù)與固定時(shí)間段相關(guān)聯(lián)，這也可以受溫度控制地進(jìn)行。如果燃燒腔13中的溫度傳感器9發(fā)信號(hào)表明在該處存在足夠高的溫度，則通過(guò)有害物質(zhì)傳感器10提前進(jìn)行的控制不進(jìn)行或者被取消。作為足夠高的溫度尤其考慮大約700°C。即，開始從CO到CO2的氧化的溫度略低于這個(gè)值。
【權(quán)利要求】
1.一種熱力二次燃燒設(shè)備，其具有 a)燃燒室，其本身具有: aa)燃燒月￡； ab)燃燒器，其能夠加熱所述燃燒腔； ac)用于含有害物質(zhì)的排氣的入口； ad)用于純凈氣體的出口； b)供應(yīng)管道，通過(guò)其能夠?qū)⒖扇細(xì)怏w供應(yīng)給所述燃燒器； c)所述供應(yīng)管道中的氣體調(diào)節(jié)閥； d)排氣管道，通過(guò)其能夠排出所述純凈氣體； e)控制裝置，其控制所述氣體調(diào)節(jié)閥以調(diào)節(jié)所述燃燒腔中的期望的溫度； 其特征在于， f)在所述排氣管道(8)中設(shè)置有一氧化碳傳感器(11)，其產(chǎn)生代表所述純凈氣體的一氧化碳含量的輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)能夠被提供給所述控制裝置(12); g)在所述控制裝置(12)中能夠存儲(chǔ)用于所述純凈氣體的一氧化碳含量的額定值； 其中， h)所述控制裝置(12)是這樣編程的，使得它在所述純凈氣體的一氧化碳含量的由所述一氧化碳傳感器(11)所測(cè)量的實(shí)際值與所述額定值不同時(shí)，這樣調(diào)節(jié)所述氣體調(diào)節(jié)閥(4)，使得在所述燃燒室(I)的所述燃燒腔(13)中設(shè)定一溫度，在該溫度下所述實(shí)際值與所述額定值一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熱力二次燃燒設(shè)備，其特征在于，設(shè)置有有害物質(zhì)傳感器(10)，其測(cè)量所供應(yīng)的排氣以有害物質(zhì)加載的加載量并且在所述加載量改變時(shí)這樣修改存儲(chǔ)在所述控制裝置(12)中的所述額定值和/或由所述一氧化碳傳感器(11)給出的輸出信號(hào)，使得所述燃燒室(I)的所述燃燒腔(13)中的溫度提前朝向?yàn)榱司S持所述純凈氣體中的一氧化碳含量的所述額定值所需的方向而改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的熱力二次燃燒設(shè)備，其特征在于，存儲(chǔ)在所述控制裝置(12)中的所述額定值的和/或所述一氧化碳傳感器(11)的輸出信號(hào)的所述修改在一定時(shí)間段之后又能夠恢復(fù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的熱力二次燃燒設(shè)備，其特征在于，存儲(chǔ)在所述控制裝置(12)中的所述額定值的和/或所述一氧化碳傳感器(11)的輸出信號(hào)的所述修改僅在所述燃燒室(I)的所述燃燒腔(13)中的溫度低于一確定的值、尤其低于大約700°C時(shí)進(jìn)行。
5.一種用于運(yùn)行熱力二次燃燒設(shè)備的方法，其中， a)將燃燒器氣體供應(yīng)給加熱燃燒室的燃燒腔的燃燒器； b)將以有害物質(zhì)加載的排氣供應(yīng)給所述燃燒室的所述燃燒腔； c)將純凈氣體從所述燃燒室的所述燃燒腔中排出； 其特征在于， d)測(cè)量所述純凈氣體中的一氧化碳含量； e)這樣調(diào)節(jié)所述燃燒器氣體向所述燃燒器的供應(yīng)，使得維持所述純凈氣體中的所述一氧化碳含量的預(yù)設(shè)的額定值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其特征在于，測(cè)量在供應(yīng)給所述燃燒腔(13)的排氣中的有害物質(zhì)加載量，并且，在所述加載量改變時(shí)，像為了維持所述純凈氣體中的一氧化碳含量的所述額定值所需的那樣提前改變向所述燃燒器(2)的燃 燒器氣體供應(yīng)。
【文檔編號(hào)】F23G7/06GK103814253SQ201280045332
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】A·卡特菲迪斯 申請(qǐng)人:艾森曼股份公司