專利名稱:燃燒系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及一種適用于燒煤粉鍋爐的燃燒系統(tǒng)，用來監(jiān)測(cè)和控制煤粉燃燒產(chǎn)生的火焰，或用來控制鍋爐上的廢氣處理裝置。
一般來說，在控制鍋爐中燃料燃燒所成的火焰方面，至目前為止的習(xí)用作法是這樣的首先分析廢氣中的各種成份，然后按照分析結(jié)果，向鍋爐控制裝置發(fā)出控制信號(hào)。
例如，假定需要測(cè)定廢氣中各種氧化氮?dú)怏w(今后稱這些化合物為NOx)的濃度。為達(dá)到這一目的，迄今為止的習(xí)用作法是把燃燒生成的廢氣自煙道引向各種NOx分析儀表，以測(cè)定NOx的濃度。當(dāng)不可能直接把廢氣引到測(cè)量儀表時(shí)，就用像是皮下注射針管似的取樣抽出器來從煙道中抽取廢氣的樣品，然后將采集的樣品送進(jìn)NOx測(cè)量儀表的樣品進(jìn)口，以確定NOx的濃度。
不管使用哪一種方法，都需采集廢氣樣品和分析樣品，并根據(jù)分析結(jié)果來產(chǎn)生控制信號(hào)，以對(duì)鍋爐排出的廢物成分實(shí)行控制。除NOx之外，一氧化碳?xì)?、氧氣和亞硫酸氣體也都是廢氣中的有害成分，同樣需要加以監(jiān)測(cè)。這些氣體也曾使用通過分析來自煙道廢氣的方法加以控制，並根據(jù)分析結(jié)果，產(chǎn)生各個(gè)控制信號(hào)。但是這個(gè)方法有其缺點(diǎn)，即由于廢氣是自煙道引到各個(gè)測(cè)量儀表的，若是燃燒情況發(fā)生突然變化，如何應(yīng)付這種變化是困難的，當(dāng)火焰變得不穩(wěn)定而懸浮在燃燒咀之上時(shí)，這種突然變化是可能發(fā)生的。
燒煤粉鍋爐的另一個(gè)應(yīng)當(dāng)解決的問題是如何減少灰中未燒完的殘余煤量問題。這個(gè)問題是很重要的，因?yàn)閺谋Ｗo(hù)環(huán)境免遭污染和節(jié)約能源的觀點(diǎn)來看，這樣作都是必要的。若火焰是由于焚燒煤粉而形成的，則有必要藉監(jiān)測(cè)火焰以對(duì)之實(shí)施控制，以保持燃燒在高效率情況下進(jìn)行，要求盡力減少灰中未燒完的煤的殘余量。為了測(cè)定灰中未燒完的煤的殘余量，迄今習(xí)用的方法是直接從煙道中采集飛灰，稱出預(yù)定數(shù)量的灰重，然后使這一個(gè)灰抽樣在氧氣中完全燃燒。方法是加熱灰抽樣，每分鐘提高溫度為10-20攝氏度，直到提高到850攝氏度以充分進(jìn)行燃燒，然后，再一次稱量此灰抽樣的重量。這樣，灰中未燒完的煤量等于第一次稱的、在完全燃燒前的灰抽樣的重量減去第二次稱的、經(jīng)完全燃燒后的灰抽樣的重量。這一過程是又麻煩又費(fèi)時(shí)間的，因?yàn)槠渲幸泻芏嗖襟E，要用天平和其他儀器指示差分熱量，這種情況使得即時(shí)對(duì)火焰實(shí)施快速連機(jī)控制成為不可能;這也就是說，不可能反饋測(cè)得的灰中煤量的信息，以進(jìn)行及時(shí)控制操作。這樣，也就使得這種方法不可能應(yīng)付燃燒發(fā)生突然變化的情況。
如上所述先有技術(shù)的方法是打算有效地控制煤粉燃燒產(chǎn)生的火焰，依靠在爐子出口處收集廢氣或飛灰並對(duì)其進(jìn)行分析的方法。因此這種方法不可能使其具有必要措施以應(yīng)付燃燒情況的突然變化。由于這種情況，于是有人就想到對(duì)火焰本身進(jìn)行觀測(cè)，以求對(duì)火焰實(shí)行盡可能準(zhǔn)確的控制。更具體地說，有可能采用這樣一種方法，在該方法中，根據(jù)燃燒器噴火口附近的氣體濃度分布和溫度分布情況來控制燃燒情況，以保持火焰經(jīng)常處于最佳的燃燒狀態(tài)。通常，燃燒器噴火口附近一帶的氣體濃度分布情況可用插在火焰中的一個(gè)抽樣探針來抽取氣體樣品，以供試驗(yàn);溫度分布情況也可用插在火焰中的熱電偶來測(cè)定。但是這些方法很難得到精確的測(cè)量結(jié)果，因?yàn)樘结樖够鹧媸艿礁蓴_。在抽取樣品以測(cè)定各種氣體濃度分布時(shí)，在每個(gè)抽樣探針中的各種氣體成分會(huì)彼此發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，(例如，2CO+O2→2CO2)，結(jié)果使得精確測(cè)定各種氣體分布情況成為不可能。在測(cè)定溫度分布時(shí)，也會(huì)遇到困難，因?yàn)橛捎跔t壁的熱輻射和火焰本身的溫度變化都能使溫度變生改變。總而言之，人們認(rèn)為用先有技術(shù)的方法來精確測(cè)定燃燒情況是十分困難的，因?yàn)檫@種方法依靠燃燒器噴火口附近各種氣體濃度分布和爐中溫度分布情況的信息。
本發(fā)明的研制目的是想避免上述先有技術(shù)方法中的缺點(diǎn)。于是，本發(fā)明的目的是提供一種燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)施準(zhǔn)確的燃燒控制，其準(zhǔn)確程度足以合宜地應(yīng)付燃燒情況的突然變化，對(duì)燃燒的控制系根據(jù)對(duì)火焰進(jìn)行觀測(cè)所得的準(zhǔn)確結(jié)果。
按照本發(fā)明，提供一種燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)焚燒從燃燒器噴入燃料的爐子;還包括燃燒情況測(cè)定裝置，當(dāng)燃燒裝置中生成火焰時(shí)，用以測(cè)定火焰各個(gè)層帶中燃料焚燒的情況;此外還包括用以監(jiān)測(cè)或控制火焰的裝置以及控制與爐子后部相連的廢棄排出物控制裝置;在監(jiān)控過程中，是利用上述燃燒情況測(cè)定裝置發(fā)出的信號(hào)。當(dāng)利用上述結(jié)構(gòu)的燃燒系統(tǒng)時(shí)，在火焰區(qū)域跨越的各不同層帶中收集火焰發(fā)出的光，並對(duì)之進(jìn)行光譜觀測(cè)以選出一個(gè)特殊的波段和光強(qiáng)，然后測(cè)定這一特殊波段中的放光模式，以取得關(guān)于焚燒燃料生成的火焰溫度和空氣比方面的信息，還能取得關(guān)于NOx，一氧化碳、氧氣和氫氣在焚燒燃料生成的廢氣中的濃度以及飛灰中未燒完的燃料殘余量的信息，這樣，就可以根據(jù)這些信息來確定焚燒生成火焰的燃料燃燒情況。根據(jù)前面確定的燃燒情況，就能調(diào)節(jié)燃燒器噴進(jìn)爐中的空氣和燃料數(shù)量和調(diào)節(jié)空氣和燃料的噴灑角度，從而使火焰達(dá)到最佳狀態(tài)，或是控制脫硝裝置或集塵裝置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄排出物的滿意地有效控制。
圖1是本發(fā)明燃燒系統(tǒng)的正視圖，給出在燃燒所成火焰的區(qū)域中收集光線的一個(gè)例子;
圖2是圖1中沿Ⅱ-Ⅱ線所作剖面的斷面圖;
圖3和圖4是為解釋收集光線的光學(xué)系統(tǒng)和原理圖;
圖5是燃燒器的垂直斷面圖，顯示在火焰區(qū)域中收集光線的另一個(gè)例子，與圖1中的例子不同;
圖6是解釋利用收集光線方法以進(jìn)行焚燒氣體燃料實(shí)驗(yàn)裝置的視圖;
圖7是圖6中沿Ⅶ-Ⅶ線所作剖面的斷面圖;
圖8是解釋利用收集光線方法以進(jìn)行焚燒煤粉實(shí)驗(yàn)裝置的視圖;
圖9表示對(duì)火焰發(fā)出的光進(jìn)行光譜觀測(cè)所得的結(jié)果;
圖10表示是燃燒生成火焰的發(fā)光光強(qiáng)與火焰空氣比之間的關(guān)系;
圖11表示C2基的發(fā)光光強(qiáng)與廢氣中各種氣體成分的濃度以及與灰中未燒完的燃料殘余量之間的關(guān)系;
圖12表示NO＊放光光強(qiáng)和廢氣中NOX濃度之間的關(guān)系;
圖13表示OH基發(fā)光獲得的不同波長的光譜帶;
圖14是火焰溫度分布之一例的圖示。
圖15是解釋用于測(cè)量火焰發(fā)光光強(qiáng)的濾光箱之一例。
圖16-a，16-b和16-c是解釋正常和非正?；鹧娴娜齻€(gè)圖;
圖17是一個(gè)燃燒系統(tǒng)圖，該系統(tǒng)包括本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該圖顯示本發(fā)明對(duì)燃料焚燒情況的控制方式;
圖18是圖17所示的用來有效控制火焰的燃燒器垂直斷面圖;
圖19是圖18中沿ⅪⅩ-ⅩⅠⅩ剖面線所得的斷面圖。
圖1和圖2表示的是按照本發(fā)明提出的燃燒系統(tǒng)，收集光線的火焰區(qū)附近情況，爐子10裝有一個(gè)燃燒器20，從中噴出一股火焰30，此火焰一直延伸到爐子10的內(nèi)部?；鹧?0發(fā)出的光通過觀測(cè)孔40和41進(jìn)行收集。這樣收集到的光束通過鏡箱50和51轉(zhuǎn)換為電信號(hào)並送給一個(gè)信號(hào)處理器60。當(dāng)接收到鏡箱50和51送來的電信號(hào)，信號(hào)處理器60就發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)。
參看圖3和圖4，其中表示一個(gè)聚光光學(xué)系統(tǒng)，后面將對(duì)這一光學(xué)系統(tǒng)作更多敘述以解釋本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)所用的集光原理。一般來說，一個(gè)凸透鏡的作用是把平行射入的光線集合起來使之會(huì)聚于焦點(diǎn)上。更具體地說，當(dāng)平行光線入射到凸透鏡52和53上時(shí)，就在焦點(diǎn)處形成一個(gè)高強(qiáng)度的像。因此，在平行光線聚合的焦點(diǎn)位置安放光測(cè)器54和55就能得到入射到凸透鏡52和53上的平行光線中具有的信息。把凸透鏡52和光測(cè)器54合成為一個(gè)信號(hào)裝置就能使穿過爐子10的平行光含有的全部信息射入光測(cè)器54中。若把凸透鏡53和光測(cè)器55合成另一個(gè)裝置，如圖3所示，再把這兩個(gè)裝置合為一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，使其中射在凸透鏡52和53上的兩組平行光線在爐子10內(nèi)部互相交叉，就可以使光測(cè)器54和55的輸出信息同時(shí)輸向一個(gè)信息處理器，以同時(shí)處理這兩組平行光線中所包含的信息。這樣一來，就能處理圖3中爐子10的陰影線區(qū)域所含有的信息，並將此單一處理器的信息處理結(jié)果輸送出去。于是，當(dāng)需要取得有園對(duì)稱形狀的面向不同火焰層帶的一個(gè)區(qū)域中的信息時(shí)，可以藉助于移動(dòng)如圖3虛線所示的一個(gè)平行光束，使其自爐子10的右端移向爐子左端，這樣就能達(dá)到這一目的。
收集平行光線信息的原理可以通過參看有關(guān)圖3所作的敘述來了解。但是在實(shí)際的作法上，還必須提高空間分辨能力。為達(dá)到這個(gè)目的，可以使用一個(gè)如圖4所示的光學(xué)系統(tǒng)。在這個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中，兩次利用了凸透鏡的特性，並且只使火焰中的一個(gè)點(diǎn)所放的光才被凸透鏡所聚合而為光測(cè)器58所收集。位于焦點(diǎn)之前和焦點(diǎn)之后的光線也能加以聚合。譬如，將圖3中的光學(xué)系統(tǒng)與圖4中的光學(xué)系統(tǒng)組合在一起，並使前者的光程與后者的光程相垂直就能大大提高信息處理中的空間分辨力，這是因?yàn)楣鉁y(cè)器58的輸出和光測(cè)器59的輸出可以同時(shí)輸給一個(gè)信息處理器。在圖4所示的光學(xué)系統(tǒng)中，透鏡56可以只朝透鏡56和57的前后移動(dòng)，而光測(cè)器58則可向左右移動(dòng)。
根據(jù)圖3和圖4所說收集光線方法的原理，就能取得火焰中任意選定位置的燃料焚燒情況的信息。
在圖3和圖4所示的方法中，就利用了上述觀點(diǎn)來收集光線。圖5給出一個(gè)例子，在其中使用一個(gè)與燃燒器相連的光導(dǎo)纖維來收集光線。更具體地說，燃燒器20有一個(gè)光導(dǎo)纖維130與其主體相連，該光導(dǎo)纖維系插在一個(gè)冷卻管120中，用以收集燃燒器20的噴火口附近一帶火焰30放射的光。在此種結(jié)構(gòu)中集光裝置裝在燃燒器30上，因而即使?fàn)t子尺寸很大也不會(huì)發(fā)生困難，因?yàn)闋t子上不需要開孔。
用一個(gè)大景深聚光透鏡140來收集光線，該透鏡裝在光導(dǎo)纖維130的進(jìn)口端。光線被引導(dǎo)通過光導(dǎo)纖維130后來到鏡箱150，並在其中再現(xiàn)影像。。
為了把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，可以使用光電轉(zhuǎn)換器，如光電倍增器或是光電二極管陣列。
圖6-8給出幾個(gè)用以取得燃料焚燒情況信息的實(shí)驗(yàn)裝置，這些實(shí)驗(yàn)裝置都是根據(jù)由上述集光方法收集到的光線的分析而研制的。圖6和圖7所示的裝置適用于焚燒氣體燃料的燃燒器20。在這種燃燒器中，空氣和氣體燃料預(yù)先經(jīng)過混合並引到燃燒器160，經(jīng)過焚燒，形成火焰170?；鹧?70發(fā)射的光通過爐子180上的若干集光孔190進(jìn)行收集。收集到的光線通過敏感性很高的光學(xué)裝置(截光器)200來到光譜分析儀210。這樣就取得具有所需波長的輻射光光譜，而輻射光光強(qiáng)就用光電倍增器220轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，並送到一個(gè)信號(hào)處理器230。使用一個(gè)泵把燃燒生成的廢氣抽出一些來，然后用氣體色譜儀250進(jìn)行測(cè)試以確定氧氣、氫氣和一氧化碳的濃度，而廢氣中的NOx(氧化氮)則用一個(gè)NOx表260來確定，這種NOx表是一種測(cè)量化學(xué)源發(fā)光的儀表。
圖8是用煤粉為燃料的情況，煤粉自送煤斗270被運(yùn)送煤粉的空氣290以氣動(dòng)方式輸送到燃燒器300，並在燃燒器300的一個(gè)噴火口附近與助燃空氣290相混合並燃燒形成火焰。火焰發(fā)出的光通過一個(gè)觀測(cè)孔310進(jìn)入光譜分析儀210，從而得出所需波長的發(fā)光光譜，同時(shí)，發(fā)光光強(qiáng)則由一個(gè)光電倍增器220轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)而后送去信號(hào)處理器230。
廢氣則被引向和通過一個(gè)過濾器320，進(jìn)入廢氣分析器330，該分析器包括一個(gè)NOx表，一個(gè)氧氣濃度計(jì)和一個(gè)一氧化碳濃度計(jì)，用以對(duì)廢氣進(jìn)行分析。至于煤粉燃燒所形成的飛灰則使用一個(gè)灰塵抽樣儀340，從過濾器320濾下的灰塵中抽取灰塵樣品，然后使用熱差指示天平來測(cè)定灰塵抽樣中未燒完的煤的殘余量。
圖9表示使用圖6和圖8所示的裝置對(duì)焚燒氣體燃料和煤粉所成火焰發(fā)出的光進(jìn)行光譜分析所得的結(jié)果。圖9中的橫座標(biāo)表示輻射光的波長，縱座標(biāo)表示火焰輻射光的光強(qiáng)。圖中的結(jié)果顯示在火焰中能夠觀測(cè)到化學(xué)物質(zhì)的發(fā)光，這些就是OH基，NH基，CH基，C2基，NH2基和NO發(fā)出的光。由于各種化學(xué)物質(zhì)發(fā)光都有其特殊的波長，于是利用輻射光的波長和光強(qiáng)的情況，對(duì)來自化學(xué)物質(zhì)和具有特殊波長的輻射光進(jìn)行測(cè)定以研究燃料焚燒的情況。
圖10表示的是上述化學(xué)物質(zhì)發(fā)光光強(qiáng)和焚燒燃料生成火焰的空氣比之間的關(guān)系?？諝獗仁歉鶕?jù)廢氣分析所確定的氧氣，一氧化碳?xì)夂蜌錃獾臐舛榷?jì)算出來的。在實(shí)驗(yàn)中，曾用改變輸送給燃燒器的空氣量和燃料量以變化這個(gè)空氣比。
從圖10中可以看出，OH基350，CH基360，CN基370，NO＊基380和NH基390，當(dāng)空氣比接近一時(shí)，都有著最大的放光光強(qiáng)，雖然其曲線各不相同。但C2基400發(fā)光光強(qiáng)曲線卻隨空氣比的減小而增大。
從對(duì)上述化學(xué)物質(zhì)發(fā)光光強(qiáng)曲線進(jìn)行測(cè)定所得結(jié)果來看，人們可以理解，以相互參照方式，研究至少一種以上的化學(xué)物質(zhì)發(fā)光光強(qiáng)，或是研究光強(qiáng)曲線上一點(diǎn)處的微分系數(shù)(dr/dI)的數(shù)值，就能得到更為精確的空氣比。因此，若如圖10所示，確定了空氣比和每一種化學(xué)物質(zhì)發(fā)光光強(qiáng)之間的關(guān)系，就能藉觀察火焰情況，立刻得知空氣比，而不需計(jì)算在一定時(shí)差上的氧氣，一氧化碳?xì)夂蜌錃獾臐舛?，在廢氣分析中，氣體抽樣是一個(gè)費(fèi)時(shí)間的過程。
因此，知道了空氣比和每種化學(xué)物質(zhì)發(fā)光光強(qiáng)之間如圖10所示的關(guān)系，就能藉觀測(cè)火焰，立刻得知空氣比以應(yīng)付生成火焰的燃料焚燒情況中可能出現(xiàn)的突然變化，從而使燃燒達(dá)到很高的燃料效率並使環(huán)境污染減少到最低限度，而這二者都是所希望的。
圖11所示的是C2基發(fā)光光強(qiáng)與廢氣中各種氣體成分的濃度以及飛灰中未燒完的燃料量之間的關(guān)系。C2基放光光強(qiáng)與廢氣中各種氣體成分的濃度之間的關(guān)系是用圖6所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而得的。使用圖8所示的裝置所得的相應(yīng)關(guān)系顯示有相同的趨勢(shì)。C2基發(fā)光光強(qiáng)與飛灰中未燒完的燃料量之間的關(guān)系是用圖8所示的裝置取得的。
從經(jīng)驗(yàn)得知，C2基發(fā)光光強(qiáng)與廢氣中的氫氣濃度430和一氧化碳?xì)鉂舛?10之間有正比關(guān)系。從經(jīng)驗(yàn)還得知，在C2基發(fā)光光強(qiáng)和氧氣濃度420之間有負(fù)的相互關(guān)系。這樣，C2基這種化學(xué)物質(zhì)的發(fā)光光強(qiáng)就顯示出燃燒進(jìn)行的效率。這就是說，當(dāng)燃燒情況惡化，燃料燃燒得不完全時(shí)，一氧化碳的濃度就會(huì)增加，同時(shí)還會(huì)發(fā)現(xiàn)有氫氣存在。這些氣體都是可燃的。當(dāng)氧氣存在時(shí)，這些氣體就會(huì)燃燒掉。因此，如果這些氣體若被放到大氣中去，就會(huì)污染環(huán)境，並且浪費(fèi)了能源。因此，很重要的一點(diǎn)是，根據(jù)C2基發(fā)光光強(qiáng)的觀測(cè)來控制燃料燃燒情況以盡量減少廢氣中這些氣體的濃度。
在氧氣濃度420方面，如果輸給燃燒器的氧氣量大于為實(shí)現(xiàn)完全燃燒所需的氧氣量，則不僅使送風(fēng)機(jī)承擔(dān)的載荷過重，還會(huì)降低燃燒溫度，這是因?yàn)楣┧痛罅靠諝庖詫?shí)現(xiàn)氧氣過剩的燃燒必然同時(shí)送進(jìn)大量的氮?dú)猓獨(dú)馐遣恢苯訁⑴c燃燒的，因此，也有必要監(jiān)測(cè)氧氣的濃度以使燃燒在高效率之下進(jìn)行。
迄今為止，習(xí)慣的作法是將廢氣自煙道引到測(cè)量儀器以抽取廢氣試樣，然后分析取樣樣品以確定這些氣體的濃度，其作法在上面已經(jīng)說過了。這個(gè)方法有它的缺點(diǎn)，由于燃燒情況可能發(fā)生變化，從而各種氣體濃度也跟著改變，但是直到爐中全部氣體都發(fā)生了這種濃度改變並為分析儀器所測(cè)知，這種燃燒情況的變化才能被發(fā)現(xiàn)。用不同的話來說，這個(gè)方法不能很快地應(yīng)付燃燒中可能發(fā)生的情況突然變化，結(jié)果使得這個(gè)方法在控制燃燒方面的效率很低。
在飛灰中未燒完的燃料殘余量440方面，人們發(fā)現(xiàn)，在燃料殘余量和C2基發(fā)光光強(qiáng)之間存在正的相關(guān)關(guān)系，這一點(diǎn)在前面曾經(jīng)提到過。在這方面，很重要的是對(duì)飛灰中未燒完的燃料殘余量進(jìn)行監(jiān)測(cè)以使燃燒達(dá)到高效率。但是迄今一直不能使用聯(lián)機(jī)快速操作方法以實(shí)現(xiàn)燃燒情況的反饋控制。
由于現(xiàn)在已經(jīng)弄清楚在C2基發(fā)光光強(qiáng)和飛灰中未燒完的燃料殘余量440之間有著如圖11所示的那種正的相關(guān)關(guān)系，于是就有可能使用聯(lián)機(jī)快速操作方法實(shí)施燃料燃燒情況的反饋控制。
根據(jù)以上所說，已知存在有兩方面的關(guān)系，一方面是C2基的發(fā)光光強(qiáng)，另一方面是廢氣中的氧氣、氫氣和一氧化碳?xì)獾臐舛纫约盎抑形礋甑娜剂蠚堄嗔浚坏┙⒘巳鐖D11所示的這兩方面的相關(guān)關(guān)系，于是只用通過光線收集孔收集火焰光線並分析C2基發(fā)出的有著特殊波長的放光光強(qiáng)的方法，就能立刻確定廢氣中氧氣、氫氣和一氧化碳?xì)獾臐舛纫约盎抑形礋甑娜剂蠚堄嗔?，而不需收集煙道中的廢氣和飛灰的抽樣。這樣一來就使采用聯(lián)機(jī)快速操作法以實(shí)施燃燒情況的反饋控制一事成為可能。
在實(shí)施上述控制方法時(shí)，只使用單獨(dú)一個(gè)信息，是不足以實(shí)現(xiàn)高度精確的燃燒情況的控制的，有必要在相互配合下，同時(shí)收集和分析至少兩個(gè)以上的信息，然后才能作出結(jié)論。本發(fā)明能從火焰的化學(xué)物質(zhì)放光分析中，同時(shí)取得兩個(gè)以上的信息，這種情況使對(duì)燃燒情況的控制更為準(zhǔn)確可靠。
圖12給出的是NO＊發(fā)光光強(qiáng)和廢氣中NOx濃度之間的關(guān)系。圖中的曲線450和460代表燃燒中的空氣比彼此不同的兩個(gè)情況?，F(xiàn)在已經(jīng)弄清NO＊發(fā)光光強(qiáng)和廢氣中的NOx濃度之間彼此有著正的相關(guān)關(guān)系，曲線450和460在這方面是相同的。
因此，如果一旦建成NO＊放光光強(qiáng)和廢氣中NOx濃度之間存在的如圖12所示的相關(guān)關(guān)系，可以只用收集火焰光並分析NO＊特有波長的光強(qiáng)，就能立刻確定廢氣中的NOx濃度。這就使采用聯(lián)機(jī)快速操作法以實(shí)施燃燒情況的反饋控制成為可能。
圖13給出的是OH基的發(fā)光光譜。這種OH基已被證實(shí)廣泛地存在于火焰中，這個(gè)光譜是對(duì)通常稱作OH基振動(dòng)旋轉(zhuǎn)譜所作分析的結(jié)果。圖13是一個(gè)曲線圖，其縱座標(biāo)代表發(fā)光光強(qiáng)，橫座標(biāo)代表光的波長。溫度可以通過計(jì)算圖中的尖峰線在橫座標(biāo)軸(波長)上的位置和縱座標(biāo)軸(放光光強(qiáng))上的位置的數(shù)值來確定。計(jì)算使用以下的方程ln(Iω/ω4·p·g)＝-E/KT+常數(shù)項(xiàng)其中 Iω某波長的發(fā)光光強(qiáng)，ω某一光譜線波長的倒數(shù)，p與ω相應(yīng)的波長發(fā)光的躍遷到能級(jí)E的幾率，g相乘因子，K玻耳茲曼常數(shù)，T絕對(duì)溫度g的數(shù)值是物質(zhì)或OH基所固有的值，p和E的數(shù)值與ω有關(guān)。這些數(shù)值可以用計(jì)算方法得出。
計(jì)算過程是這樣的先確定自光譜分析取得的光譜線的強(qiáng)度，再計(jì)算方程左邊的數(shù)值，然后畫出這個(gè)量與E的關(guān)系曲線，于是就能計(jì)算T的數(shù)值了，這是因?yàn)橹本€的斜率等于1/KT，而K是一個(gè)常數(shù)的緣故。
圖13給出的是某火焰中任選一點(diǎn)處的OH基放光的光譜分析結(jié)果。
上面所說的情況可以總結(jié)如下如果在焚燒燃料所成火焰中的一點(diǎn)處收集光線並對(duì)之作光譜分析以取得OH基的振動(dòng)旋轉(zhuǎn)譜，于是通過光譜分析給出的OH基振動(dòng)旋轉(zhuǎn)譜的計(jì)算，就能得知光線收集點(diǎn)處的溫度。因此，可以藉上述方法求出火焰中很多個(gè)點(diǎn)處的溫度而得知火焰中的溫度分布。
圖14給出的是一個(gè)火焰溫度分布圖。該火焰是用圖6所示的試驗(yàn)裝置中的燃燒器焚燒燃料而生成的。
在先有技術(shù)中，為得知燃燒器噴火口附近的溫度分布，迄今一直習(xí)用的作法是在火焰中插入幾個(gè)熱電偶。先有技術(shù)的這個(gè)方法有很大缺點(diǎn)，這就是當(dāng)把熱電偶插在火焰中時(shí)，就使火焰受到了干擾，從而使取得精確的溫度分布發(fā)生困難。本發(fā)明完全避免了先有技術(shù)中的這個(gè)缺點(diǎn)，使人們必定能得到一個(gè)遠(yuǎn)為精確的溫度分布，因?yàn)楸景l(fā)明能以光學(xué)方法探出火焰的溫度而不需接觸火焰。
于是，按照本發(fā)明的方法，人們可以利用光學(xué)方法而不必接觸火焰就能必定得到燃燒器噴火口附近的火焰溫度分布。在這一方法中，對(duì)火焰中的OH基發(fā)出的光譜進(jìn)行光譜分析，再把光譜分析的結(jié)果輸入一個(gè)信號(hào)處理器，該信號(hào)處理器包括一個(gè)用來計(jì)算溫度分布的計(jì)算裝置，一個(gè)存儲(chǔ)燃料焚燒最佳情況時(shí)火焰溫度分布信息的存儲(chǔ)電路，一個(gè)用于比較算得的溫度分布和存儲(chǔ)電路中存儲(chǔ)的最佳溫度分布並向外輸出信號(hào)的比較電路，以及一個(gè)從比較電路輸出信號(hào)並輸入到控制電路。再輸出一個(gè)控制信號(hào)，這一方法利用控制信號(hào)，能以很高的精度和效率對(duì)燃料焚燒情況實(shí)施控制?？刂剖且詫?duì)火焰發(fā)出的光進(jìn)行光譜分析所得的火焰溫度分布為依據(jù)的。
如上所述，人們能從火焰中收集化學(xué)源的發(fā)光並對(duì)之進(jìn)行光譜分析以確定燃料燃燒情況確定的方法是以火焰發(fā)光光強(qiáng)或光譜分析取得的在某一特定波中的發(fā)光模式為根據(jù)。這就使人們能以很高的效率和精度實(shí)施燃料燃燒情況的控制，以迅速應(yīng)付任何可能發(fā)生的燃燒情況的變化。此外，上述這個(gè)方法使人們能得到很多關(guān)于燃燒情況的信息，所根據(jù)的只是火焰光的光譜分析，而無需直接接觸火焰;對(duì)燃燒情況的控制，則可以根據(jù)很多信息的光譜分析結(jié)果來進(jìn)行。
光譜分析設(shè)備被用來取得放光光強(qiáng)和火焰在某一特定波段中的發(fā)光模式。光譜分析設(shè)備的形式可以是一個(gè)配有一個(gè)光測(cè)器的光譜儀，一個(gè)濾光鏡或任何其他已知能起類似作用的儀器。
不論使用哪一種收集火焰光線的方法，重要的是放光光強(qiáng)和在某一特定波段中的放光模式必須能任意選擇。上面提到的數(shù)據(jù)是用圖6或圖8所示的實(shí)驗(yàn)裝置取得的，這種裝置包括一個(gè)配有光電倍增器的光譜儀。
圖15給出的是一個(gè)用來測(cè)定光強(qiáng)的濾光箱470。從火焰收集來的光束480通過濾光箱上的光線收集孔481進(jìn)入濾光箱470。光束480依次通過二色性濾光鏡490、491和492以使某些波長的光通過，同時(shí)卻不讓另外一些波長的光通過。二色性濾光鏡490、491和492可以任意選擇以反射任何所需波長的光。任何波長的光被每個(gè)二色性濾光鏡490、491和492所反射並由一個(gè)凸透鏡500聚焦，光線聚在光測(cè)器510、511和512中的一個(gè)上，成為有著高強(qiáng)度的光線。這樣，要測(cè)波長的光的光強(qiáng)就可以在每個(gè)光測(cè)器510、511和512上測(cè)定出來，濾光箱470在前面已經(jīng)表示和敘述過，它能反射三種不同波長的光。但是本發(fā)明並不只限于這個(gè)特別規(guī)定的光波波長數(shù)目，因?yàn)橥耆梢允故占降幕鹧婀庥斜M可能多的波長個(gè)數(shù)被濾光箱470所反射。于是，利用圖15所示類型的濾光箱470就能同時(shí)從火焰中收集所需數(shù)目的不同波長的火焰光，然后對(duì)之進(jìn)行光譜分析，這樣就能同時(shí)得到很多不同波段中的信息。這就使濾光箱在收集一系列火焰光信息和以相互參照方式考慮這許多信息以作出判斷方面成為非常有用的工具。
上面已經(jīng)指出和敘述過，從火焰收集到的光是如何經(jīng)過光譜分析以取得特定波段中的信息，以及如何從中取得各種其他信息，其中包括火焰的空氣比和溫度廢氣中的氧氣、氫氣、一氧化碳?xì)夂脱趸獨(dú)?NOx)的濃度，以及灰中未燒完的燃料殘余量。這個(gè)方法所根據(jù)的是火焰發(fā)光光強(qiáng)和在特定波段中的發(fā)光模式，使用的是光學(xué)方法，不需要直接接觸火焰。如圖15所示，利用濾光箱使我們能把收集到的火焰光同時(shí)分解為所需數(shù)目的很多不同波長的光。在圖4所示的集光光學(xué)系統(tǒng)中，聚光透鏡可以向前和向后移動(dòng)，從而改變焦點(diǎn)的位置。這樣，利用圖15所示的濾光箱470以代替圖4所示的光測(cè)器58，就能如上所述，同時(shí)得到火焰區(qū)域中的很多信息，該火焰區(qū)域跨越幾個(gè)不同的火焰層帶。
當(dāng)燃料燃燒所成的火焰不正常時(shí)，就可以使用下述方法，高度準(zhǔn)確地迅速發(fā)現(xiàn)這一燃燒不正常情況。
參看圖16-a，圖16-b和圖16-c。在圖的中央部分有燒煤粉的燃燒器540，這個(gè)燃燒器有一個(gè)煤粉噴出口520和在外圓並與其形成同心園的助燃空氣供應(yīng)口530。通常使用的燃燒器就是這種構(gòu)造。
圖16-a表示一個(gè)火焰550，該火焰是由焚燒煤粉而生成的。但是這里煤粉供應(yīng)太多而空氣供應(yīng)太少。于是我們就會(huì)看到，當(dāng)燃燒情況如前所述時(shí)，生成的火焰550缺少一個(gè)中央部分，這是因?yàn)榭諝夤?yīng)不足，中央部分的燃料沒有被燃燒的緣故。
圖16-b表示的火焰550缺少其外周緣部分，這是因?yàn)榭諝夤?yīng)過多而使外周緣部分的火焰熄滅了。
圖16-c表示的火焰550有正常的形狀，這里煤粉的供應(yīng)量和助燃空氣供應(yīng)量正好平衡，從而使燃燒進(jìn)行得令人滿意。
圖16-a和圖16-b表示的火焰形狀550是不令人滿意的，因?yàn)樗鼈兊男螤铒@示燃料不是以很高的燃燒效率進(jìn)行的。
迄今慣用的各種火焰控制方法都有其缺點(diǎn)，這就是若燃燒情況發(fā)生變化，使火焰550成了如圖16-a或圖16-b所示的形狀，這一切要經(jīng)過很長時(shí)間才能從煙道氣的變化中被發(fā)現(xiàn)，而煙道氣的變化又是那樣微弱，以致于發(fā)現(xiàn)這種變化也是不容易的。
當(dāng)使用本發(fā)明的方法時(shí)，就能作到迅速而又可靠地確定出是否火焰550有著如圖16-C所示的正常形狀，還是有著如圖16-a或圖16-b所示的那種不正常形狀，為作到這一點(diǎn)所需采取的步驟只用沿圖中虛線所示方向驗(yàn)看一下面對(duì)火焰各不同層帶區(qū)域發(fā)光的方法即可。
更具體地說，按照本發(fā)明的方法，預(yù)先把如圖16-C所示的正常形狀火焰550的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于一個(gè)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，這些數(shù)據(jù)包括火焰中空氣比的分布和火焰中的溫度分布，而溫度分布是根據(jù)火焰放光光強(qiáng)和在某一特定波段中的發(fā)光模式來確定的。在燃燒器運(yùn)行時(shí)，使用這一方法須沿圖16-a至圖16-c所示虛線對(duì)火焰區(qū)域發(fā)出的光進(jìn)行不斷的觀測(cè)，當(dāng)查出火焰550出現(xiàn)如圖16-a或圖16-b所示的燃燒情況時(shí)，就立即采取必要步驟以改善燃燒情況，這就是說當(dāng)火焰550出現(xiàn)如圖16-a所示的形狀時(shí)，人們只需減少煤粉的供應(yīng)量，而當(dāng)火焰550出現(xiàn)如圖16-b所示的形狀時(shí)，人們只需減少助燃空氣供應(yīng)量。
火焰550有這樣一種傾向，即一旦其形狀變得不正常，則使其回復(fù)其正常形狀往往很困難。因此，值得建議的方法是探索出火焰由正常變?yōu)椴徽５倪^渡過程，即火焰自圖16-c所示的正常形狀變?yōu)閳D16-a或圖16-b所示的不正常形狀的變化過程。當(dāng)火焰已變成如圖16-a或圖16-b所示的形狀后，火焰550的不正常形狀自然可用一個(gè)電視攝像機(jī)來加以探測(cè)。但是當(dāng)火焰550的形狀不正常性尚不明顯或是火焰550的形狀正在從正常向不正常過渡時(shí)，要想發(fā)現(xiàn)火焰形狀的變化往往是很困難的。
先有技術(shù)的這個(gè)缺點(diǎn)在本發(fā)明中是不存在的，因?yàn)楸景l(fā)明用的方法是對(duì)火焰光進(jìn)行光譜分析以確定發(fā)光光強(qiáng)和光的發(fā)射模式，從而得知火焰中各有關(guān)參數(shù)的分布。這就使人能探知火焰發(fā)光的細(xì)小變化，從而使人得知火焰正在從圖16-c所示的正常形狀向圖16-a或圖16-b所示的不正常形狀過渡。這個(gè)方法還能使人探知火焰是否在向圖16-a的形狀過渡還是在向圖16-b的形狀過渡。這樣，就使得對(duì)火焰的控制有著高度的準(zhǔn)確性。
由于火焰發(fā)射的光經(jīng)過光譜分析以選擇一個(gè)特定的波段，並以相互參照的方式對(duì)發(fā)光光強(qiáng)和在每個(gè)波長上的發(fā)光模式進(jìn)行了研究，所以可以得到上述觀點(diǎn)。當(dāng)火焰處于自正常形狀向不正常形狀過渡的階段，有可能某一波長發(fā)光光強(qiáng)的分布並不發(fā)生變化，但其他波長的發(fā)光光強(qiáng)的分布卻可能發(fā)生變化。
例如，當(dāng)火焰自圖16-c所示的正常形狀變?yōu)閳D16-a所示的不正常形狀時(shí)，位于燃燒器中心的煤粉噴出口520供應(yīng)的燃料數(shù)量逐漸增加。在這時(shí)，能顯示溫度信息的OH基的發(fā)光光強(qiáng)或OH基光發(fā)射模式卻幾乎沒有多大變化。
這時(shí)，火焰的溫度應(yīng)當(dāng)有所下降，因?yàn)樵谌紵髦行母浇娜紵呄虿煌耆紵?。但是由于環(huán)繞燃燒器中心線形成多層同心園的火焰的外層有很強(qiáng)的熱輻射，使得火焰溫度並沒有多大變化。結(jié)果，OH基的發(fā)光光強(qiáng)和OH基的發(fā)光模式幾乎沒有變化。
可是與此同時(shí)的C2基和CH基的發(fā)光光強(qiáng)分布卻有變化。這就是，在煤粉噴出口520前端面附近的C2基和CH基的發(fā)光光強(qiáng)有增長的趨勢(shì)。C2基和CH基被說成是煤煙垢的前身，因?yàn)槊簾煿妇褪菑乃鼈兊钠麘B(tài)凝集而成的。C2基和CH基發(fā)光光強(qiáng)增大的原因是由于這樣的事實(shí)，即在煤粉噴出口附近，由于燃料供應(yīng)量逐漸增加而局部地形成一個(gè)不完全燃燒區(qū)。
于是，按照上述情況，人們能清楚理解，按照本發(fā)明的方法，對(duì)火焰發(fā)出的光進(jìn)行觀測(cè)，並以相互參照方式分析觀測(cè)結(jié)果，就能使人探知火焰從正常形狀向不正常形狀的過渡，從而使人對(duì)燃燒情況的控制有高度的準(zhǔn)確性。
圖17是按照本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案。火焰650放出的光由集光裝置660所收集並通過光導(dǎo)纖維670引向光譜分析器680。光譜分析器680配有一個(gè)轉(zhuǎn)換器，用來把代表火焰中發(fā)光光強(qiáng)和在特定波段中發(fā)光模式的各種光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這些電信號(hào)被放大器690放大后，傳給一個(gè)控制組件200。放大器690把轉(zhuǎn)換器生成的電信號(hào)加以放大，而轉(zhuǎn)換器的輸入則是代表放光光強(qiáng)和在任選波段中放光模式的光學(xué)信號(hào)。控制組件700包括一個(gè)存儲(chǔ)器720，用來儲(chǔ)存最佳燃燒情況下觀測(cè)到的發(fā)光光強(qiáng)和在特定波段中發(fā)光模式的數(shù)據(jù)，一個(gè)比較器710用來把放大器690的輸出信號(hào)同存儲(chǔ)器720的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，以及一個(gè)控制器730，其作用是輸出信號(hào)以對(duì)燃料燃燒情況實(shí)施控制。控制組件700還包括一個(gè)空氣散播調(diào)節(jié)器740，一個(gè)煤粉散播調(diào)節(jié)器750，一個(gè)煤粉供應(yīng)調(diào)節(jié)器760和一個(gè)空氣供應(yīng)調(diào)節(jié)器770，控制器770輸出的信號(hào)就是送往這些調(diào)節(jié)器的。
控制組件700的輸出信號(hào)是用來調(diào)節(jié)供給燃燒器640的空氣量和燃料量和調(diào)節(jié)燃燒器噴火口出口處空氣和燃料的散播情況的。更具體地說，空氣供應(yīng)調(diào)節(jié)器770的輸出信號(hào)傳給裝在鼓風(fēng)機(jī)630和燃燒器640之間的一個(gè)自動(dòng)控制閥，以控制鼓風(fēng)機(jī)供給燃燒器的空氣供應(yīng)量，使其恒為最佳數(shù)量。煤粉供應(yīng)調(diào)節(jié)器760的輸出信號(hào)傳給裝在煤粉供應(yīng)注入斗620和燃燒器640之間的一個(gè)自動(dòng)控制閥上，以調(diào)節(jié)供給燃燒器的煤粉量，使其恒為最佳數(shù)量。空氣散播調(diào)節(jié)器740和煤粉散播調(diào)節(jié)器750的輸出信號(hào)分別傳給裝在燃燒器上的空氣散播調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)裝置和煤粉散播調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)裝置(見圖18)，以分別控制空氣和煤粉的散播，使其恒為最佳狀態(tài)。
關(guān)于煤粉和空氣的散播，請(qǐng)參看圖18和19來加以理解，圖17中的空氣散播調(diào)節(jié)器740輸出的信號(hào)傳給空氣散播調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)裝置890?？諝獾纳⒉ナ怯眠m當(dāng)改變?nèi)S空氣噴咀840噴出空氣的方向來控制的。圖17所示的煤粉散播調(diào)節(jié)器750輸出的信號(hào)傳給煤粉散播調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)裝置850。以氣動(dòng)方式輸往燃燒器的煤粉，經(jīng)由線路860送到該處后，要通過一個(gè)噴咀開口870才噴出。煤粉的散播是用噴咀開口870打開程度的大小來調(diào)節(jié)的，開口大小是把裝在煤粉噴咀開口處的錐體880向內(nèi)或向外移動(dòng)來控制的。
但是僅僅調(diào)節(jié)燃燒器以實(shí)施對(duì)空氣和煤粉散播的控制是有限度的。
當(dāng)超出上述控制能力之外的情況發(fā)生時(shí)，就要用本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)以實(shí)施對(duì)燃燒情況的控制。
一個(gè)燒煤的發(fā)電廠，一般包括鍋爐800，脫硝裝置810，集塵器820和煙囪830，如圖17所示。脫硝裝置一般隨著電廠負(fù)荷的變動(dòng)而增減其用于除去NOx的還原劑的數(shù)量。集塵器830的運(yùn)行是穩(wěn)態(tài)的，因?yàn)樗鼪]有應(yīng)付負(fù)荷變動(dòng)的能力。
燃燒系統(tǒng)作為一個(gè)整體，想使其同時(shí)具有減少未燒完的燃料殘余量和NOx濃度的作用，當(dāng)燃料是煤粉時(shí)，若使其基本上在完全燃燒情況下進(jìn)行燃燒，則能減少未燒完的燃料殘余量，但是廢氣中的NOx濃度就會(huì)增加。當(dāng)情況相反時(shí)，即若使燃料在不完全燃燒情況下燃燒則能減少廢氣中的NOx濃度，但未燒完的燃料殘余量就會(huì)增加。換句話說，只控制燃料燃燒情況，是不能同時(shí)減少未燒完的燃料殘余量和NOx濃度的。當(dāng)燃燒情況有利于減少未燒完的燃料殘余量時(shí)，NOx的濃度就會(huì)增加;當(dāng)燃燒情況有利于減少NOx濃度時(shí)，未燒完的燃料殘余量就會(huì)增加。上面已經(jīng)提到過，集塵器820是不能很好地應(yīng)付負(fù)荷的變動(dòng)的。這就使廢氣中未燒完的燃料殘余量基本上保持不變。
對(duì)燃燒器來說，使燃燒在完全燃燒情況下進(jìn)行，能很方便地減少未燒完的燃料殘余量。但是這樣就使廢氣中的NOx濃度很高。
按照本發(fā)明，觀測(cè)在燃燒系統(tǒng)的鍋爐中，燃燒燃料產(chǎn)生火焰發(fā)射的光。本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)主要是想用來控制燃燒器中的燃料焚燒情況的。但是燃燒系統(tǒng)可以這樣來制作，使其能把信號(hào)輸給裝在爐子800后部的廢物排出控制系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)爐中火焰屬于能使廢氣中的NOx濃度增加的類型時(shí)，就使控制組件700的還原劑數(shù)量控制信號(hào)發(fā)生器790發(fā)出信號(hào)給脫硝裝置810，使其增加還原劑的數(shù)量以減少廢氣中的NOx的濃度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)火焰屬于將使廢氣中未燒完的燃料殘余量增加的類型時(shí)，對(duì)燃料燃燒情況的控制方式則應(yīng)是使燃料在完全燃燒情況下燃燒，因?yàn)榭梢蕴岣呒瘔m器820的電極間的電壓以應(yīng)付電廠負(fù)荷的變動(dòng)。這在前面曾經(jīng)提到過。換句話說，對(duì)燃燒情況的控制是用增加給燃燒器的空氣供應(yīng)量。但是如果采取了這一步驟，火焰就向會(huì)使NOx濃度增加的方向變化，因此就必須同時(shí)發(fā)出信號(hào)給脫硝裝置810，使其增加還原劑的數(shù)量。
如果將來對(duì)集塵器810作出改進(jìn)，使其電極間電壓能隨負(fù)荷的變動(dòng)而變化，就可以使控制組件700中的極間電壓控制信號(hào)發(fā)生器780產(chǎn)生信號(hào)以直接對(duì)集塵器810實(shí)施控制。
換句話說，當(dāng)爐子800中的火焰有使飛灰中未燒完的燃料殘余量增加的趨勢(shì)時(shí)，所需采取的措施只是發(fā)出信號(hào)給集塵器820，使其電極間的電壓增加就行了。
理解了上面所作的敘述就能清楚地看出，本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)能采取措施以減少飛灰中未燒完的燃料殘余量和廢氣中的NOx濃度。這些措施是控制燃燒器的燃料燃燒和控制位于爐子800后部的廢物排出控制裝置，包括脫硝裝置810和集塵器820。
按照本發(fā)明，對(duì)燃燒器中火焰發(fā)出的光進(jìn)行光譜分析以選擇一個(gè)特殊波段和確定發(fā)光光強(qiáng)及發(fā)光模式。根據(jù)所取得的結(jié)果，就可不需接觸火焰而能對(duì)燃料燃燒情況作出判斷，從而控制燃燒器的燃燒情況，以減少飛灰中未燒完的燃料殘余量和廢氣中的NOx的濃度。這樣就可以取得很多有著不同發(fā)光波長的各種化學(xué)物質(zhì)的信息，而后在相互參照下，作出對(duì)燃料燃燒情況的觀測(cè)結(jié)論。因?yàn)閷?duì)火焰本身的觀測(cè)構(gòu)成控制的基礎(chǔ)，因此就能迅速地和高度準(zhǔn)確地實(shí)施對(duì)燃料燃燒情況的控制。
權(quán)利要求
1.燃燒系統(tǒng)，其特點(diǎn)是包括焚燒自燃燒器噴出燃料的爐子；燃燒情況測(cè)定裝置，當(dāng)爐子內(nèi)產(chǎn)生火焰時(shí)，通過火焰延伸的不同層帶，用該裝置測(cè)定火焰區(qū)域中燃料焚燒情況，以及監(jiān)控裝置，根據(jù)燃燒情況測(cè)定裝置發(fā)出的信號(hào)，用以監(jiān)測(cè)或控制火焰并控制與爐子后部相連的廢物排出控制裝置。
2.如權(quán)項(xiàng)1所述的燃燒系統(tǒng)，其特點(diǎn)是該燃燒情況測(cè)定裝置包括集光光學(xué)系統(tǒng)，用以收集火焰發(fā)出的光，利用收集不同處火焰發(fā)射光的方法，以取得在跨越幾個(gè)不同層帶的火焰區(qū)域中燃料燃燒情況的信息;光譜分析裝置，用以對(duì)集光光學(xué)系統(tǒng)收集的光進(jìn)行光譜分析，以選擇一個(gè)特殊的波段;測(cè)定裝置，用來根據(jù)發(fā)光光強(qiáng)和在該特殊波段中的發(fā)光模式以測(cè)定燃料的燃燒情況。
3.如權(quán)項(xiàng)1所述的燃燒系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于該用以監(jiān)測(cè)或控制火焰并控制廢物排出控制裝置的監(jiān)控裝置包括控制組件，用以控制輸入到燃燒器的空氣量和排出的空氣量;用以控制輸入到燃燒器的燃料量和從燃燒器排出的燃料量;以及當(dāng)空氣和燃料從燃燒器中排出時(shí)，控制噴入爐子中空氣和燃料的散播角度。
4.如權(quán)項(xiàng)1所述的燃燒系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于監(jiān)控火焰和控制廢物排出的控制裝置，用上述裝置監(jiān)測(cè)或控制火焰，以及控制排出廢氣的控制裝置，上述裝置還包括脫硝裝置和集塵器。
5.如權(quán)項(xiàng)2所述的燃燒系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于由該光譜分析裝置進(jìn)行的光譜分析所選定的特殊波段包括一個(gè)特定波段，該特定波段能提供有關(guān)火焰的溫度和空氣比，排出廢物中的氧化氮?dú)夂蜌錃獾臐舛?，以及飛灰中未燒完的燃料殘余量的信息。
6.如權(quán)項(xiàng)2中所述的燃燒系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于由光譜分析選定的特殊波段包括下列各種化學(xué)物質(zhì)的發(fā)光波長。這些化學(xué)物質(zhì)是OH基、NH基、CN基、CH基、C2基和幾種氧化氮?dú)怏w。
7.如權(quán)項(xiàng)2中所述的燃燒系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于該集光光學(xué)系統(tǒng)包括很多透鏡，用以從兩個(gè)方向收集火焰內(nèi)部發(fā)出的光，並用以取得火焰中某處燃料燃燒情況的信息，透鏡的光軸在該點(diǎn)互相交叉;移動(dòng)裝置，用來移動(dòng)至少一個(gè)透鏡的光軸。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種帶燃燒器的燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)焚燒從燃燒器噴進(jìn)爐中的燃料和空氣并產(chǎn)生火焰的爐子，還包括用來測(cè)定燃料焚燒情況的燃燒情況測(cè)定裝置，該裝置利用收集火焰中某一點(diǎn)的火焰光和使該點(diǎn)移動(dòng)的方法，對(duì)跨越不同火焰層區(qū)域中的燃燒情況加以測(cè)定。按照燃燒情況，測(cè)定裝置發(fā)回的信號(hào)來監(jiān)測(cè)或控制火焰，并用以控制爐子的廢物排出控制裝置，以控制由于焚燒燃料所產(chǎn)生的廢棄排出物?；鹧嫒紵闆r可以藉監(jiān)測(cè)火焰而得到迅速和高度準(zhǔn)確的控制。
文檔編號(hào)F23N5/00GK85101184SQ85101184
公開日1987年1月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者相馬憲一, 嵐紀(jì)夫, 小豆畑茂, ∴戶清, 稻田徹, 小林啟信, 大冢馨象, 菱沼孝夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan