專利名稱：智能的火焰監(jiān)視器的制作方法
智能的火焰監(jiān)視器 本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行用于使含碳燃料得以汽化的裝置的方法。在氣流式汽化時(shí)的安全裝置的重要組成部分是安裝在點(diǎn)火燃燒器(Pilotbrenner)上的火焰探測(cè)器。在此前的技術(shù)實(shí)施方案中的火焰監(jiān)測(cè)對(duì)于火焰的存在進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中僅在火焰點(diǎn)燃和火焰熄滅之間進(jìn)行區(qū)分。在氣流式汽化的啟動(dòng)過程期間連續(xù)接通啟動(dòng)氣體(例如天燃?xì)饣騆PG)和主燃料(例如煤或液態(tài)燃料)。在發(fā)生器中的燃料可用性和隨后與氧氣進(jìn)行的反應(yīng)目前僅可以通過多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)(例如原始?xì)怏w量和熱量輸入)的組合進(jìn)行監(jiān)測(cè)。因?yàn)檫@些測(cè)量數(shù)據(jù)僅能以時(shí)間延遲的方式獲得，這種復(fù)雜的啟動(dòng)過程目前僅能不充足地進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中不明確定義的工作狀態(tài)可能會(huì) 在煤粉汽化的啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)。另一個(gè)技術(shù)問題是對(duì)火焰溫度的監(jiān)測(cè)?；鹧鏈囟葘?duì)燃燒器的使用壽命具有較大影響。對(duì)燃燒器和火焰的直接監(jiān)測(cè)迄今為止是不可能的。因?yàn)榛鹧鏈囟鹊牟▌?dòng)可能會(huì)對(duì)燃燒器產(chǎn)生損害，燃燒器的狀態(tài)此前必須在幾個(gè)月的間隔內(nèi)進(jìn)行檢驗(yàn)。燃料成分的改變還受到灰燼成分和渣熔融性能的改變的限制，進(jìn)而受到到燃燒器冷卻循環(huán)、冷卻罩和渣排放體中的熱量輸入的改變的限制。強(qiáng)烈的變化可以導(dǎo)致流動(dòng)溫度的下降并且因此導(dǎo)致具有隨之較高的材料應(yīng)力的、有防護(hù)功能的渣層的熔融，但是還可以通過提高流動(dòng)溫度而引起渣排放體的阻塞和可能的汽化器失效。
直接對(duì)煤粉點(diǎn)火進(jìn)行的監(jiān)測(cè)此前是不可能的。成功的點(diǎn)火主要通過原始?xì)怏w量的增長(zhǎng)并且通過熱量輸入的增加來表明。此前，火焰溫度僅可以附加地在燃料流和熱量流的基礎(chǔ)上在熱力學(xué)方面間接地來計(jì)算?；覡a成分的改變通過到燃燒器冷卻循環(huán)或冷卻罩中的熱量輸入的改變或者通過壓差經(jīng)由渣排放體的改變間接地且僅以時(shí)間延遲的方式進(jìn)行識(shí)別。本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種可能性，即如何能自動(dòng)地和無延遲地計(jì)算出在連續(xù)運(yùn)行時(shí)火焰溫度和燃料成分、燃料的點(diǎn)燃，其中所求得的數(shù)據(jù)可以被考慮用于對(duì)汽化裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。所述目的通過具有權(quán)利要求I的特征的方法來實(shí)現(xiàn)。在根據(jù)本發(fā)明的火焰監(jiān)測(cè)中，火焰的總的發(fā)射光譜(Emissionsspektrum)在300-800 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，并且用于提供關(guān)于燃燒過程的信息。光譜的評(píng)估例如提供這種可能性，即在不同的燃料、例如煤粉和天然氣之間進(jìn)行區(qū)分。由此能清楚地確定煤粉的點(diǎn)燃。燃料質(zhì)量的改變還可以通過對(duì)光譜的評(píng)估來求得。另一種可能的應(yīng)用在于由發(fā)射光譜的數(shù)據(jù)求得火焰溫度。同樣能通過各種成分的發(fā)射光譜和其彼此間的比例來推斷出灰燼成分或渣成分并且對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明記錄在300-800 nm范圍內(nèi)的總的發(fā)射光譜并且關(guān)于不同的問題來評(píng)估所述光譜。在300-800 nm范圍內(nèi)的總的發(fā)射光譜可以被評(píng)估用于擴(kuò)大所述火焰監(jiān)測(cè)。煤粉點(diǎn)燃的可靠的確定是在汽化運(yùn)行中在普通的安全范圍內(nèi)的附加收益。明確地確保所需要的氧氣的引導(dǎo)得以安全并且防止未確定的工作狀態(tài)。通過借助分光鏡來確定火焰溫度，可以推斷出燃燒器的運(yùn)行和載荷。由此可以延長(zhǎng)服務(wù)間隔并且使停工時(shí)間最小化。通過對(duì)灰焊成分(例如堿(Alkali))的發(fā)射譜線(Emissionslinie)進(jìn)行評(píng)估,可以更加快速地對(duì)煤輸送或煤質(zhì)量的干擾作出反應(yīng)。除了工藝和安全技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之外，該測(cè)量系統(tǒng)還提供了下述可能性，即能以較低費(fèi)用對(duì)重要的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和證明。在可用性保證和售后服務(wù)(Serviceleistungen)的范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)對(duì)于這些數(shù)據(jù)持續(xù)地進(jìn)行在線存取。除了對(duì)于啟動(dòng)氣體和主燃料運(yùn)行進(jìn)行檢測(cè)以及求得火焰溫度之外，為了實(shí)現(xiàn)可靠的汽化器運(yùn)行，燃料成分的在線可識(shí)別性也是重要的。本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要 求中給出。下面通過實(shí)施例在為了理解而需要的范圍內(nèi)借助于附圖
對(duì)于本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。其中示出了
圖I示出了測(cè)量頭在汽化裝置上的固定結(jié)構(gòu)的原理示意圖，和 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于評(píng)估所述發(fā)射光譜(Emissionsspektrum)的裝置。在附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注出相同的元件。用于當(dāng)溫度在1200和1900°C之間且壓力在環(huán)境壓力和8Mpa之間時(shí)使含碳的燃料得以汽化的氣流式汽化器在頭側(cè)具有燃燒器，可經(jīng)由該燃燒器輸送燃料和氧化劑?？梢允褂霉虘B(tài)的或液態(tài)的形成灰燼的燃料、例如以氣動(dòng)的方式輸送的煤粉、煤-水-漿、煤-油-漿或者油。除了燃料燃燒器之外，設(shè)置一種點(diǎn)燃天然氣的點(diǎn)火燃燒器(Pilotbrenner)，該點(diǎn)火燃燒器可以設(shè)置成與燃料燃燒器分開或者還可以內(nèi)置在燃料燃燒器中。優(yōu)選設(shè)置在點(diǎn)火燃燒器中心的光學(xué)通道9能實(shí)現(xiàn)從外部到汽化器的反應(yīng)室中的光學(xué)連接。光學(xué)通道(9)在燃燒器頭部(5)上以壓力密封的方式向外引導(dǎo)通過石英玻璃(4)。固定單元(3)和套管(2)如此接納測(cè)量頭(1)，使得其傳感器從光學(xué)通道記錄光學(xué)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，測(cè)量頭(I)如此布置，使得該測(cè)量頭記錄在300至800納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的發(fā)射光譜。該發(fā)射光譜經(jīng)由光導(dǎo)線纜(6)被輸送至遠(yuǎn)離氣流式汽化器的評(píng)估單元。在本發(fā)明的一種特別的設(shè)計(jì)方案中，在測(cè)量頭(I)中的光導(dǎo)線纜直接記錄來自光學(xué)通道(9)中的光學(xué)信號(hào)，并且將該光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至評(píng)估單元處。在該評(píng)估單元中，根據(jù)波長(zhǎng)和強(qiáng)度來評(píng)估光學(xué)信號(hào)。各個(gè)光譜線和其強(qiáng)度的存在以及光譜線和其強(qiáng)度的確定組合的存在被表征用于所述汽化發(fā)生器的確定的工作狀態(tài)。評(píng)估結(jié)果可以被考慮用于汽化發(fā)生器的診斷和控制。附圖標(biāo)記列表 I測(cè)量頭
2套管 3固定單元 4石英玻璃 5燃燒器頭部 6光導(dǎo)線纜 7評(píng)估單元 8在線評(píng)估和存取 9光學(xué)通道
權(quán)利要求
1.一種用于運(yùn)行用于使含碳的燃料得以汽化的裝置的方法，其特征在于，記錄和評(píng)估火焰的發(fā)射光譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，記錄在300- 800 nm的范圍內(nèi)的發(fā)射光P曰。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由所述發(fā)射光譜來計(jì)算出火焰溫度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由所述發(fā)射光譜來評(píng)估灰燼成分的發(fā)射譜線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，對(duì)堿的發(fā)射譜線進(jìn)行評(píng)估。
全文摘要
對(duì)于用于使含碳燃料汽化的裝置來說，建議了對(duì)于火焰的發(fā)射光譜進(jìn)行記錄和評(píng)估。除了對(duì)于啟動(dòng)氣體模式和主燃料模式的監(jiān)測(cè)以及對(duì)于火焰溫度的測(cè)定之外，本發(fā)明還能實(shí)現(xiàn)能在線地識(shí)別用于可靠的汽化器運(yùn)行的燃料成分。
文檔編號(hào)F23N5/08GK102713437SQ201080028755
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者F.哈內(nèi)曼, J.拉姆普, P.庫(kù)特內(nèi), T.弗萊舍爾 申請(qǐng)人:西門子公司