[其他]燃烧系统

说明书

本发明涉及一种带燃烧器的燃烧系统，该系统包括一个焚烧从燃烧器喷进炉中的燃料和空气并产生火焰的炉子。还包括用来测定燃料焚烧情况的燃烧情况测定装置，该装置利用收集火焰中某一点的火焰光和使该点移动的方法，对跨越不同火焰层区域中的燃烧情况加以测定。按照燃烧情况，测定装置发回的信号来监测或控制火焰，并用以控制炉子的废物排出控制装置，以控制由于焚烧燃料所产生的废弃排出物。火焰燃烧情况可以藉监测火焰而得到迅速和高度准确的控制。

本发明涉及一种适用于烧煤粉锅炉的燃烧系统，用来监测和控制煤粉燃烧产生的火焰，或用来控制锅炉上的废气处理装置。

一般来说，在控制锅炉中燃料燃烧所成的火焰方面，至目前为止的习惯作法是这样的：首先分析废气中的各种成份，然后按照分析结果，向锅炉控制装置发出控制信号。

例如，假定需要测定废气中各种氧化氮气体（今后称这些化合物为NO_X）的浓度，为达到这一目的，迄今为止的惯用作法是把燃烧生成的废气自烟道引向各种NO_X分析仪表，以测定NO_X的浓度。当不可能直接把废气引到测量仪表时，就用像是皮下注射针管似的取样抽出器来从烟道中抽取废气的样品，然后将采集的样品送进NO_X测量仪表的样品进口，以确定NO_X的浓度。

不管使用哪一种方法，都需采集废气样品和分析样品，并根据分析结果来产生控制信号，以对锅炉排出的废物成分实行控制，除NO_X之外，一氧化碳气、氧气和亚硫酸气体也都是废气中有害成分，同样需要加以监测，这些气体也曾使用通过分析来自烟道废气的方法加以控制，并根据分析结果，产生各个控制信号，但是这个方法有其缺点，即由于废气是自烟道引到各个测量仪表的，若是燃烧情况发生突然变化，如何应付这种变化是困难的，当火焰变得不稳定而悬浮在燃烧咀之上时，这种突然变化是可能发生的。

烧煤粉锅炉的另一个应当解决的问题是如何减少灰中未烧完的残余煤量问题，这个问题是很重要的，因为从保护环境免遭污染和节约能源的观点来看，这样作都是必要的。若火焰是由于焚烧煤粉而形成的，则有必要藉监测火焰以对之实施控制，以保持燃烧在高效率情况下进行，要求尽力减少灰中未烧完的煤的残余量。为了测定灰中未烧完的煤的残余量，迄今惯用的方法是直接从烟道中采集飞灰，称出预定数量的灰重，然后使这一个灰抽样在氧气中完全燃烧，方法是加热灰抽样，每分钟提高温度为10-20摄氏度，直到提高到850摄氏度以充分进行燃烧，然后，再一次称量此灰抽样的重量，这样，灰中未烧完的煤量等于第一次称的、在完全燃烧前的灰抽样的重量减去第二次称的、经完全燃烧后的灰抽样的重量。这一过程是又麻烦又费时间的，因为其中要有很多步骤，要用天平和其他仪器指示差分热量，这种情况使得即时对火焰实施快速连机控制成为不可能;这也就是说，不可能反馈测得的灰中煤量的信息，以进行及时控制操作，这样，也就使得这种方法不可能应付燃烧发生突然变化的情况。

如上所述先有技术的方法是打算有效地控制煤粉燃烧产生的火焰，依靠在炉子出口处收集废气或飞灰并对其进行分析的方法。因此这种方法不可能使其具有必要措施以应付燃烧情况的突然变化。由于这种情况，于是有人就想到对火焰本身进行观测，以求对火焰实行尽可能准确的控制。更具体地说，有可能采用这样一种方法，在该方法中，根据燃烧器喷火口附近的气体浓度分布和温度分布情况来控制燃烧情况，以保持火焰经常处于最佳的燃烧状态。通常，燃烧器喷火口附近一带的气体浓度分布情况可用插在火焰中的一个抽样探针来抽取气体样品，以供试验;温度分布情况也可用插在火焰中的热电偶来测定。但是这些方法很难得到精确的测量结果，因为探针使火焰受到干扰。在抽取样品以测定各种气体浓度分布时，在每个抽样探针中的各种气体成分会彼此发生化学反应，（例如，2CO+O₂→2CO₂），结果使得精确测定各种气体分布情况成为不可能。在测定温度分布时，也会遇到困难，因为由于炉壁的热辐射和火焰本身的温度变化都能使温度发生改变。总而言之，人们认为用先有技术的方法来精确测定燃烧情况是十分困难的，因为这种方法依靠燃烧器喷火口附近各种气体浓度分布和炉中温度分布情况的信息。