AT522288B1

AT522288B1 - Method for controlling the fuel level of a biomass boiler

Info

Publication number: AT522288B1
Application number: ATA50253/2019A
Authority: AT
Inventors: Buchegger Andreas; Mandl Markus
Original assignee: Schmid Ag Energy Solutions
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2022-05-15
Also published as: AT522288A1; EP3715714B1; EP3715714A1; EP3715714B8

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Brennstofffüllstands eines Biomassekessels (1) mit einer Brennkammer (4) und einer regelbare Brennstoffzuführung, beispielsweise einer Förderschnecke (2) mit einstellbarer Förderrate, zur Zuführung des Brennstoffs auf einen Feuerungsrost (3) in der Brennkammer (4), wobei in der Brennkammer (4) ein Positionsmelder vorgesehen ist.The invention relates to a method for regulating the fuel level in a biomass boiler (1) with a combustion chamber (4) and a controllable fuel feed, for example a screw conveyor (2) with an adjustable feed rate, for feeding the fuel onto a firing grate (3) in the combustion chamber (4 ), wherein a position detector is provided in the combustion chamber (4).

Description

description

VERFAHREN ZUR REGELUNG DES BRENNSTOFFFÜLLSTANDS EINES BIOMASSEKESSELS METHOD OF CONTROLLING THE FUEL LEVEL OF A BIOMASS BOILER

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Brennstofffüllstands eines Biomassekessels. The invention relates to a method for controlling the fuel level of a biomass boiler.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Biomassekessel bekannt, die mit nachwachsenden Rohstoffen wie Stückholz, Holzhackschnitzel, Holzpellets oder dergleichen betrieben werden. Der Feuerraum von Biomassekesseln ist mit Brennkammern ausgestattet, die laufend mit Brennstoff versorgt werden. Für dessen Zufuhr können verschiedene Systeme genutzt werden, die automatisch oder halbautomatisch funktionieren. Dabei wird der Brennstoff in der Regel mithilfe einer Fördereinrichtung, beispielsweise einer Förderschnecke, automatisiert auf einen Feuerungsrost im Biomassekessel eingebracht. Gattungsgemäße Verfahren zur Regelung des Brennstoffstandes von Biomassekesseln sind beispielsweise aus den Druckschriften US 2012 247 374 A1 und US 3 822 657 A bekannt. Biomass boilers are known from the prior art, which are operated with renewable raw materials such as logs, wood chips, wood pellets or the like. The combustion chamber of biomass boilers is equipped with combustion chambers that are continuously supplied with fuel. Various systems can be used for its supply, which work automatically or semi-automatically. The fuel is usually automatically fed to a firing grate in the biomass boiler with the help of a conveyor device, for example a screw conveyor. Generic methods for controlling the fuel level of biomass boilers are known, for example, from the documents US 2012 247 374 A1 and US Pat. No. 3,822,657 A.

[0003] Eine Problematik bei derartigen Anlagen besteht darin, dass die Menge des am Feuerungsrost aufgebrachten Brennstoffs genau dosiert werden muss, um einen optimalen Wirkungsgrad und gleichmäßig reduzierte Emissionen bei der Verbrennung zu erzielen. Zum Zweck der Füllstandsmessung sind zwar berührungslose Füllstandssensoren bekannt, welche den Füllstand eines Kessels beispielsweise mittels Laserabtastung, Ultraschall oder dergleichen genau detektieren können. Derartige Sensoren sind jedoch aufwändig und teuer, sodass in der Praxis ein Bedarf nach alternativen Verfahren besteht, welche eine ausreichende Robustheit im Betrieb aufweisen sollen. A problem with such systems is that the amount of fuel applied to the firing grate must be precisely metered in order to achieve optimal efficiency and uniformly reduced emissions during combustion. For the purpose of level measurement, non-contact level sensors are known which can precisely detect the level of a boiler, for example by means of laser scanning, ultrasound or the like. However, such sensors are complex and expensive, so that in practice there is a need for alternative methods which should be sufficiently robust in operation.

[0004] Diese und andere Probleme herkömmlicher Biomassekessel werden durch ein Verfahren nach dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. These and other problems of conventional biomass boilers are solved by a method according to the independent claim.

[0005] Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Brennstofffüllstand eines Biomassekessels geregelt, welcher eine Brennkammer und eine regelbare Brennstoffzuführung, beispielsweise eine Förderschnecke mit regelbarer Förderrate, zur Zuführung des Brennstoffs auf einen Feuerungsrost in der Brennkammer aufweist, und wobei in der Brennkammer ein Positionsmelder vorgesehen ist. In a method according to the invention, the fuel level of a biomass boiler is regulated, which has a combustion chamber and a controllable fuel feed, for example a screw conveyor with a controllable feed rate, for feeding the fuel onto a firing grate in the combustion chamber, and a position indicator is provided in the combustion chamber .

[0006] Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: The method according to the invention comprises the following steps:

[0007] Zu Beginn, wenn der Positionsmelder kein Überschreiten eines vorgegebenen Füllstands anzeigt, wird die Förderschnecke mit einer vorgegebenen Förderrate PA für eine vorgegebene Zeit ZA aktiviert. Somit wird Brennstoff in die Brennkammer gefördert. At the beginning, when the position detector does not indicate that a predetermined fill level has been exceeded, the screw conveyor is activated at a predetermined feed rate PA for a predetermined time ZA. Thus, fuel is fed into the combustion chamber.

[0008] Nach Ablauf der Zeit ZA wird, sofern der Positionsmelder kein Überschreiten des vorgegebenen Füllstands anzeigt, die Förderrate um einen vorgegebenen Schrittwert PC erhöht, und es wird wieder die Zeit ZA abgewartet. Dieser Schritt wird solange wiederholt, bis der Positionsmelder das Überschreiten eines vorgegebenen Füllstands anzeigt. Sobald der Positionsmelder das Uberschreiten des vorgegebenen Füllstands anzeigt, bedeutet das, dass die Brennkammer voll ist und die Förderrate reduziert werden muss. After the time ZA has elapsed, provided that the position indicator does not indicate that the predetermined filling level has been exceeded, the delivery rate is increased by a predetermined step value PC, and the time ZA is awaited again. This step is repeated until the position detector indicates that a specified fill level has been exceeded. As soon as the position indicator indicates that the specified filling level has been exceeded, this means that the combustion chamber is full and the delivery rate must be reduced.

[0009] In Folge wird die aktuelle Förderrate als Förderrate PF abgespeichert und die Förderrate wird auf den Wert PF*PD reduziert, wobei PD ein vorgegebener Reduktionsfaktor ist. Dieser Wert wird wiederum für eine vorgegebene Zeit ZC konstant gehalten, sofern der Positionsmelder weiterhin das Uberschreiten des vorgegebenen Füllstands anzeigt. Danach wird der gespeicherte Wert PF schrittweise um den Wert PC reduziert und die Förderrate jeweils für die vorgegebene Zeit ZC auf dem Wert PF*PD konstant gehalten, bis der Positionsmelder kein Überschreiten des vorgegebenen Füllstands mehr anzeigt. Sobald der Positionsmelder kein Überschreiten mehr anzeigt, bedeutet dies, dass die Brennkammer wieder frei ist. As a result, the current delivery rate is stored as delivery rate PF and the delivery rate is reduced to the value PF*PD, where PD is a predetermined reduction factor. This value is in turn kept constant for a predetermined time ZC provided that the position indicator continues to indicate that the predetermined fill level has been exceeded. The stored value PF is then gradually reduced by the value PC and the delivery rate is kept constant at the value PF*PD for the specified time ZC until the position indicator no longer indicates that the specified fill level is exceeded. As soon as the position detector no longer indicates exceeding, this means that the combustion chamber is free again.

[0010] Sobald der Positionsmelder kein Überschreiten des vorgegebenen Füllstands anzeigt, [0010] As soon as the position detector does not indicate that the specified fill level has been exceeded,

wird eine Totzeit ZE abgewartet, während der die Förderrate unverändert bleibt. Erst nach Ablauf der Totzeit, sofern der Positionsmelder kein Überschreiten des vorgegebenen Füllstands anzeigt, wird die Förderrate wieder erhöht, und zwar auf den zuletzt gespeicherten Wert PF. a dead time ZE is awaited during which the delivery rate remains unchanged. Only after the dead time has elapsed, provided that the position indicator does not indicate that the specified filling level has been exceeded, is the delivery rate increased again, namely to the value PF last saved.

[0011] Dieses Verfahren ermöglicht eine effiziente und sichere Regelung des Füllstands in der Brennkammer, ohne dass es eine aufwändige Füllstandsmessung benötigt. Der Positionsmelder kann als einfache Lichtschranke ausgeführt sein, die lediglich das Überschreiten oder Unterschreiten einer vorgegebenen Füllmenge anzeigt, ohne die konkrete Füllmenge zu quantifizieren. Derartige Positionsmelder sind aus Sicherheitsgründen in den meisten Biomassekesseln ohnehin vorgesehen und erfahren durch das erfindungsgemäße Verfahren eine weitere Nutzung, ohne dass dazu Anderungen in der Brennkammer durchgeführt werden müssten. [0011] This method enables the fill level in the combustion chamber to be regulated efficiently and reliably without requiring a complex fill level measurement. The position detector can be designed as a simple light barrier, which only indicates that the filling quantity exceeds or falls below a specified value, without quantifying the specific filling quantity. For safety reasons, such position detectors are provided in most biomass boilers anyway and are used further by the method according to the invention, without changes having to be made in the combustion chamber for this purpose.

[0012] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Förderrate durch eine vorgegebene maximale Förderrate und eine vorgegebene minimale Förderrate begrenzt sind, sodass die Förderschnecke bei der Ausführung des Verfahrens stets innerhalb eines vorgegebenen Förderratenbereichs betrieben wird. Der Förderratenbereich kann beispielsweise 5% bis 60%, vorzugsweise 10% bis 50%, der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Brennstoffzuführung sein. According to the invention it can be provided that the delivery rate is limited by a predefined maximum delivery rate and a predefined minimum delivery rate, so that the screw conveyor is always operated within a predefined delivery rate range when the method is being carried out. The delivery rate range can be, for example, 5% to 60%, preferably 10% to 50%, of the maximum operational delivery rate of the fuel feed.

[0013] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Brennstoffzuführung als Förderschnecke mit einer im Wesentlichen festen Drehzahl ausgeführt ist. In dieser Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Förderrate durch Ansteuerung der Förderschnecke mit einem pulsweitenmodulierten rechteckförmigen Signal mit variablem Tastgrad und variabler Periodendauer erfolgt. Dabei ist der Tastgrad definiert als Verhältnis der Impulsdauer zur Periodendauer des Ansteuersignals der Förderschnecke. According to the invention it can be provided that the fuel supply is designed as a screw conveyor with a substantially fixed speed. In this embodiment, it can be provided that the conveying rate takes place by controlling the conveying screw with a pulse-width-modulated square-wave signal with a variable duty cycle and a variable period. The duty cycle is defined as the ratio of the pulse duration to the period of the drive signal for the screw conveyor.

[0014] Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Förderschnecke: For example, it can be provided that the screw conveyor:

- für eine Förderrate von 25% eine Sekunde aktiviert wird, und drei Sekunden deaktiviert wird; - activated for 1 second for a 25% extraction rate, and deactivated for 3 seconds;

- für eine Förderrate von 40% eine Sekunde aktiviert wird, und 1,5 Sekunden deaktiviert wird; - activated for 1 second for a 40% extraction rate, and deactivated for 1.5 seconds;

- für eine Förderrate von 50% eine Sekunde aktiviert wird, und eine Sekunde deaktiviert wird; - one second is activated for a production rate of 50%, and one second is deactivated;

- für eine Förderrate von 75% drei Sekunden aktiviert wird, und eine Sekunde deaktiviert wird; - activated for 3 seconds for a production rate of 75%, and deactivated for 1 second;

- für eine Förderrate von 80% vier Sekunden aktiviert wird, und eine Sekunde deaktiviert wird. - is activated for four seconds for a production rate of 80%, and deactivated for one second.

[0015] Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass aus betrieblichen Gründen der Förderschnecke eine minimale Fahrzeit und eine minimale Stoppzeit der Förderschnecke vorgegeben sind. [0015] It can also be provided that, for operational reasons, the screw conveyor is given a minimum travel time and a minimum stopping time of the screw conveyor.

[0016] Für einen Sollwert der Förderrate von unter 50% kann in diesem Fall vorgesehen sein, dass die Förderschnecke für die minimale Fahrzeit aktiviert wird, und die Stoppzeit zur Erzielung der gewünschten Förderrate berechnet wird, d.h.: For a target value of the delivery rate of less than 50%, it can be provided in this case that the screw conveyor is activated for the minimum travel time and the stopping time to achieve the desired delivery rate is calculated, i.e.:

Fahrzeit = minimale Fahrzeit Driving time = minimum driving time

Stoppzeit = minimale Fahrzeit * (100 - Sollwert) / Sollwert Stop time = minimum travel time * (100 - target value) / target value

[0017] Für einen Sollwert der Förderrate von über 50% kann in diesem Fall vorgesehen sein, dass die Förderschnecke für die minimale Stoppzeit deaktiviert wird, und die entsprechende Fahrzeit zur Erzielung der gewünschten Förderrate berechnet wird, d.h.: In this case, for a target value of the delivery rate of more than 50%, it can be provided that the screw conveyor is deactivated for the minimum stopping time, and the corresponding travel time to achieve the desired delivery rate is calculated, i.e.:

Stoppzeit = minimale Stoppzeit stop time = minimum stop time

Fahrzeit = minimale Stoppzeit * Sollwert / (100 - Sollwert) Driving time = minimum stopping time * target value / (100 - target value)

[0018] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die maximale Förderrate bei Ausführung des Verfahrens auf einen Wert gesetzt wird, der etwa 60%, vorzugsweise etwa 50% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke beträgt. According to the invention it can be provided that the maximum conveying rate is set to a value when the method is carried out which is approximately 60%, preferably approximately 50%, of the maximum operationally provided conveying rate of the screw conveyor.

[0019] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die minimale Förderrate bei Ausführung des Verfahrens auf einen Wert PH gesetzt wird, der etwa 5%, vorzugsweise etwa 10% der maxi-According to the invention it can be provided that the minimum delivery rate is set to a value PH when the method is carried out, which is approximately 5%, preferably approximately 10%, of the maximum

mal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke beträgt. times the operationally planned delivery rate of the screw conveyor.

[0020] Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die minimale Förderrate zeitlich variabel ist, wobei die minimale Förderrate auf den Wert Pl! gesetzt wird, beispielsweise auf einen Wert von 5% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke, wenn der Positionsmelder ein Überschreiten des vorgegebenen Füllstands anzeigt, und die minimale Förderrate auf den Wert PH gesetzt wird, beispielsweise auf einen Wert von 10% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke, wenn der Positionsmelder kein Überschreiten des vorgegebenen Füllstands anzeigt. According to the invention can also be provided that the minimum flow rate is variable over time, the minimum flow rate to the value Pl! is set, for example to a value of 5% of the maximum operationally planned conveying rate of the screw conveyor if the position indicator indicates that the specified filling level has been exceeded, and the minimum conveying rate is set to the value PH, for example to a value of 10% of the maximum operationally planned Conveying rate of the auger when the position indicator does not indicate that the specified level has been exceeded.

[0021] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Anzahl der Schritte PG beim Erhöhen der Förderrate begrenzt ist, beispielsweise auf einen Wert von maximal 20 Schritten. According to the invention it can be provided that the number of steps PG is limited when increasing the delivery rate, for example to a maximum value of 20 steps.

[0022] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Anzahl der Schritte PG beim Reduzieren der Förderrate begrenzt ist, beispielsweise auf einen Wert von maximal 20 Schritten. According to the invention it can be provided that the number of steps PG is limited when reducing the delivery rate, for example to a maximum value of 20 steps.

[0023] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Förderzeit ZA, sofern der Positionsmelder kein Überschreiten eines vorgegebenen Füllstands anzeigt, höher ist als die Förderzeit ZC, sofern der Positionsmelder ein Überschreiten eines vorgegebenen Füllstands anzeigt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Förderzeit ZA etwa 60 Sekunden beträgt, und die Förderzeit ZC etwa 30 Sekunden beträgt. According to the invention it can be provided that the delivery time ZA is higher than the delivery time ZC if the position detector indicates that a predetermined level has been exceeded, provided the position detector does not indicate that a predetermined level has been exceeded. In particular, it can be provided that the delivery time ZA is approximately 60 seconds and the delivery time ZC is approximately 30 seconds.

[0024] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Totzeit ZE etwa 20 Sekunden oder etwa 30 Sekunden beträgt. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die vorgegebene Förderrate PA etwa 30 % der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke beträgt. According to the invention it can be provided that the dead time ZE is about 20 seconds or about 30 seconds. According to the invention, it can be provided that the specified conveying rate PA is approximately 30% of the maximum operationally provided conveying rate of the screw conveyor.

[0025] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Verfahren beendet wird, wenn der Positionsmelder für eine vorgegebene Zeit ZF, beispielsweise 20 Minuten, ein Überschreiten des vorgegebenen Füllstands anzeigt. Dies würde auf einen Ausfall des Positionsmelders hindeuten. According to the invention it can be provided that the method is terminated when the position detector for a predetermined time ZF, for example 20 minutes, indicates that the predetermined filling level has been exceeded. This would indicate a failure of the position detector.

[0026] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Schrittweite PC etwa 5% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke beträgt. According to the invention it can be provided that the increment PC is about 5% of the maximum operationally provided conveying rate of the screw conveyor.

[0027] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Faktor PD etwa 0,5 beträgt. According to the invention it can be provided that the factor PD is approximately 0.5.

[0028] Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den Zeichnungen, der Figurenbeschreibung und den Patentansprüchen. [0028] Further features according to the invention result from the drawings, the description of the figures and the patent claims.

[0029] Die Erfindung wird nun anhand nicht-ausschließlicher Merkmale näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be explained in more detail using non-exclusive features. Show it:

[0030] Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Biomassefeuerungsanlage, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist; [0030] FIG. 1 shows a schematic view of a biomass firing system which is set up for carrying out the method according to the invention;

[0031] Fig. 2 eine schematische Ansicht der Zeitverläufe verschiedener Größen bei Ausführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. [0031] FIG. 2 shows a schematic view of the time curves of various variables when an embodiment of the method according to the invention is carried out.

[0032] Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Biomassefeuerungsanlage, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Anlage umfasst einen Biomassekessel 1 mit einer Brennkammer 4 und einem darin angeordneten Feuerungsrost 3, sowie eine Förderschnecke 2 zur Zufuhr des Brennstoffs auf den Feuerungsrost 3. 1 shows a schematic view of a biomass firing system that is set up to carry out the method according to the invention. The system comprises a biomass boiler 1 with a combustion chamber 4 and a firing grate 3 arranged therein, as well as a screw conveyor 2 for feeding the fuel to the firing grate 3.

[0033] In der Brennkammer 4 ist ein Positionsmelder vorgesehen, der dazu ausgeführt ist, ein Signal abzugeben, sobald der Füllstand des Brennstoffs in der Brennkammer 4 eine vorgegebene Grenze übersteigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Positionsmelder in Form einer Lichtschranke mit einem Lichtsender 5 und einem Lichtempfänger 6 ausgeführt, die an gegenüberliegenden Stellen der Brennkammer 4 angeordnet sind. In the combustion chamber 4, a position detector is provided, which is designed to emit a signal as soon as the level of fuel in the combustion chamber 4 exceeds a predetermined limit. In the present embodiment, the position detector is in the form of a light barrier with a light transmitter 5 and a light receiver 6 which are arranged at opposite points of the combustion chamber 4 .

[0034] Es sind jedoch auch Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen, bei denen der Positionsmelder auf andere Weise ausgebildet ist, beispielsweise als Lasersensor, Radarsensor, Ultraschallsensor, Infrarotsensor, oder einfach als mechanischer Endschalter. However, embodiments of the invention are also provided in which the position detector is designed in a different way, for example as a laser sensor, radar sensor, ultrasonic sensor, infrared sensor, or simply as a mechanical limit switch.

[0035] Die Förderschnecke 2 ist mit einem Antrieb, beispielsweise einem regelbaren Elektromotor, und einer Steuerelektronik ausgestattet, welche es erlaubt, die Drehzahl der Förderschnecke, und damit die Förderrate des Brennstoffs in die Brennkammer, einzustellen. Ferner ist ein elektronischer Regler vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, die Drehzahl der Förderschnecke 2 in Abhängigkeit vom Füllstand der Brennkammer zu regeln, wie im Folgenden beschrieben wird. Diese Elemente sind in der vorliegenden Figur aus Gründen der Ubersichtlichkeit nicht dargestellt. The auger 2 is equipped with a drive, for example an adjustable electric motor, and an electronic control system which allows the speed of the auger, and thus the feed rate of the fuel into the combustion chamber, to be adjusted. Furthermore, an electronic controller is provided, which is designed to control the speed of the conveyor screw 2 depending on the filling level of the combustion chamber, as will be described below. These elements are not shown in the present figure for reasons of clarity.

[0036] In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die Förderschnecke 2 mit fixer Drehzahl angetrieben, und es ist ein Ansteuermodul vorgesehen, welches den Antrieb der Förderschnecke 2 mit einem pulsweitenmodulierten rechteckförmigen Signal mit variablem Tastgrad und variabler Periodendauer ansteuert. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Förderrate nicht durch Anderung der Drehzahl, sondern durch Variation des Tastgrads des Ansteuersignals einstellbar. In a non-illustrated embodiment of the invention, the auger 2 is driven at a fixed speed, and a control module is provided which controls the drive of the auger 2 with a pulse width modulated square-wave signal with variable duty cycle and variable period. In this exemplary embodiment, the delivery rate cannot be set by changing the speed, but by varying the duty cycle of the control signal.

[0037] Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht der Zeitverläufe verschiedener Größen bei Ausführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das obere Diagramm zeigt die Drehzahl der Förderschnecke; das untere Diagramm zeigt das Signal der Lichtschranke im Verlauf der Zeit. 2 shows a schematic view of the time curves of various variables when an embodiment of the method according to the invention is carried out. The upper diagram shows the speed of the auger; the diagram below shows the signal from the light barrier over time.

[0038] Zu Beginn des Verfahrens ist die Lichtschranke frei (Signal „Frei“ im unteren Diagramm). Die Förderschnecke 2 startet mit einem vorgegeben Wert der Förderrate PA, der in diesem Ausführungsbeispiel auf etwa 25% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke gesetzt ist. Dabei wird die Förderrate in Masse bzw. Volumen des geförderten Brennstoffs pro Zeiteinheit gemessen und ist direkt proportional zur Drehzahl der Förderschnecke. Der Wert von PA kann entweder fix vorgegeben sein, oder vom Benutzer eingestellt werden, oder dynamisch aus dem vorigen Abbrand ermittelt werden. At the beginning of the process, the light barrier is free (signal "free" in the lower diagram). The screw conveyor 2 starts with a predetermined value for the delivery rate PA, which in this exemplary embodiment is set to approximately 25% of the maximum operationally intended delivery rate of the screw conveyor. The delivery rate is measured in mass or volume of the delivered fuel per unit of time and is directly proportional to the speed of the screw conveyor. The value of PA can either be fixed, or set by the user, or determined dynamically from the previous burnup.

[0039] Ist die Förderzeit ZA überschritten, ohne dass die Lichtschranke unterbrochen wird, so wird die Förderrate PA um den Wert PC erhöht. Die Schrittweite PC beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 5% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke 2. Daraus ergibt sich eine neue Förderrate PE, die wiederum für die Förderzeit ZA konstant gehalten wird. Ist die Zeit ZA ein zweites Mal überschritten, ohne dass die Lichtschranke unterbrochen wird, so wird die Förderrate PE wieder um den Wert PC erhöht. Dieser Vorgang wird solange wiederholt bis entweder eine maximale Anzahl der Schritte PG überschritten wird, oder die Förderrate einen vorab bestimmten Maximalwert übersteigt, oder die Lichtschranke unterbrochen wird. If the delivery time ZA is exceeded without the light barrier being interrupted, the delivery rate PA is increased by the value PC. In this exemplary embodiment, the increment PC is approximately 5% of the maximum operationally provided delivery rate of the screw conveyor 2. This results in a new delivery rate PE, which in turn is kept constant for the delivery time ZA. If the time ZA is exceeded a second time without the light barrier being interrupted, the delivery rate PE is again increased by the value PC. This process is repeated until either a maximum number of steps PG is exceeded, or the delivery rate exceeds a predetermined maximum value, or the light barrier is interrupted.

[0040] Wird die Lichtschranke unterbrochen, so wird die aktuelle Förderrate PE mit dem Faktor PD multipliziert und dieser Wert für die Zeit ZC als neue Förderrate verwendet. If the light barrier is interrupted, the current delivery rate PE is multiplied by the factor PD and this value is used as the new delivery rate for the time ZC.

[0041] Der Wert von PD ist in diesem Ausführungsbeispiel 0,5. Im Hintergrund bleibt die vorherige Förderrate als Wert PF gespeichert. The value of PD is 0.5 in this embodiment. The previous delivery rate remains stored in the background as a value PF.

[0042] Bleibt die Lichtschranke länger als die Zeit ZC unterbrochen, so wird der gespeicherte Wert PF um den Wert PC reduziert, und die Förderrate wieder auf PF * PD gesetzt. Das neue Ergebnis ergibt die neue Förderrate PE. Somit reduziert sich die tatsächliche Förderrate PE geringer als die gespeicherte Förderrate PF. If the light barrier remains interrupted for longer than the time ZC, the stored value PF is reduced by the value PC and the delivery rate is reset to PF*PD. The new result gives the new delivery rate PE. The actual delivery rate PE is thus reduced less than the stored delivery rate PF.

[0043] Diese schrittweise Reduktion der Förderrate wird solange wiederholt, bis entweder die maximale Anzahl der Schritte PG erreicht ist, die Lichtschranke wieder frei ist, oder eine vorgegebene minimale Förderrate erreicht ist. This gradual reduction in the delivery rate is repeated until either the maximum number of steps PG is reached, the light barrier is free again, or a predetermined minimum delivery rate is reached.

[0044] Wird die Lichtschranke wieder frei so wird zunächst eine Totzeit ZE abgewartet, während der die Förderrate unverändert bleibt. Ist die Lichtschranke nach Ablauf der Totzeit ZE noch immer frei so wird die Förderrate PE auf den zuletzt gespeicherten Wert PF gesetzt, und es beginnt wieder die Zeit ZA zu laufen. If the light barrier is free again, a dead time ZE is first awaited, during which the delivery rate remains unchanged. If the light barrier is still free after the dead time ZE has elapsed, the delivery rate PE is set to the value PF last saved, and the time ZA begins to run again.

[0045] Wird die Lichtschranke vor dem Ablauf der Zeit ZA wieder unterbrochen so wird der gespeicherte Wert PF um den Wert PC reduziert, und die Förderrate PE wird auf PF * PD gesetzt, If the light barrier is interrupted again before the time ZA has elapsed, the stored value PF is reduced by the value PC, and the delivery rate PE is set to PF * PD,

sodass das Verfahren wieder von neuem beginnt. so that the process begins again.

[0046] Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens wird die Förderrate durch eine vorgegebene maximale Förderrate nach oben hin begrenzt. Diese maximale Förderrate beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Wert von PA summiert mit einem vorgegebenen Wert PB. Bei einem typischen Wert von PA von 30% und PB von 30% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke beträgt somit der obere Grenzwert des Verfahrens 60% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke. In this embodiment of the method according to the invention, the delivery rate is limited upwards by a predetermined maximum delivery rate. In the present exemplary embodiment, this maximum delivery rate is the value of PA added to a predetermined value PB. With a typical value of PA of 30% and PB of 30% of the maximum operationally envisaged conveying rate of the screw conveyor, the upper limit of the method is 60% of the maximum operationally envisaged conveying rate of the screw conveyor.

[0047] Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens wird die Förderrate auch durch eine vorgegebene minimale Förderrate nach unten hin begrenzt. In this embodiment of the method according to the invention, the delivery rate is also limited downwards by a predetermined minimum delivery rate.

[0048] Diese minimale Förderrate beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Wert von PA weniger einem vorgegebenen Wert PB. In the present exemplary embodiment, this minimum delivery rate is the value of PA less a predetermined value PB.

[0049] Bei einem typischen Wert von PA von 30% und PB von 30% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke beträgt somit der untere Grenzwert des Verfahrens 0% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke, somit Stillstand der Förderschnecke. In alternativen Ausführungsformen des Verfahrens kann eine minimale Förderrate von etwa 5% bis 10% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke vorgesehen sein. With a typical value of PA of 30% and PB of 30% of the maximum operationally provided conveying rate of the screw conveyor, the lower limit of the method is 0% of the maximum operationally provided conveying rate of the screw conveyor, thus stopping the screw conveyor. In alternative embodiments of the method, a minimum conveying rate of approximately 5% to 10% of the maximum operationally provided conveying rate of the screw conveyor can be provided.

[0050] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die minimale Förderrate zeitlich variabel und abhängig davon, ob die Lichtschranke frei oder unterbrochen ist. So wird die minimale Förderrate auf den Wert Pl! gesetzt, beispielsweise auf einen Wert von 5% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke 2, wenn die Lichtschranke unterbrochen ist, und auf den Wert PH gesetzt, beispielsweise auf einen Wert von 10% der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke 2, wenn die Lichtschranke frei ist. Dadurch wird ermöglicht, dass im Fall einer überfüllten Brennkammer die Förderrate auf einen besonders niedrigen Wert reduziert werden kann. Der Verlauf der minimalen Förderrate ist in Fig. 2 mit einer strichpunktierten Linie dargestellt. In the present embodiment, the minimum delivery rate is variable over time and depends on whether the light barrier is free or interrupted. In this way, the minimum delivery rate is set to the value Pl! set, for example to a value of 5% of the maximum operationally intended feed rate of the screw conveyor 2 when the light barrier is interrupted, and set to the value PH, for example to a value of 10% of the maximum operationally intended feed rate of the screw conveyor 2 when the light barrier free is. This makes it possible for the delivery rate to be reduced to a particularly low value in the event of an overfilled combustion chamber. The course of the minimum delivery rate is shown in Fig. 2 with a dot-dash line.

[0051] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine maximale Anzahl der Schritte PG beim Erhöhen oder beim Reduzieren der Förderrate auf einen Wert von maximal 20 Schritten beschränkt. Die Förderzeit ZA beträgt etwa 60 Sekunden, und die Förderzeit ZC beträgt etwa 30 Sekunden. Die Totzeit ZE bei blockierter Lichtschranke beträgt etwa 30 Sekunden. Die vorgegebene Förderrate PA beträgt etwa 30 % der maximal betrieblich vorgesehenen Förderrate der Förderschnecke. Die Totzeit ZE bei freier Lichtschranke beträgt etwa 20 Sekunden. In the present exemplary embodiment of the invention, a maximum number of steps PG when increasing or reducing the delivery rate is limited to a maximum value of 20 steps. The delivery time ZA is about 60 seconds and the delivery time ZC is about 30 seconds. The dead time ZE when the light barrier is blocked is about 30 seconds. The specified conveying rate PA is approximately 30% of the maximum operationally intended conveying rate of the screw conveyor. The dead time ZE when the light barrier is free is about 20 seconds.

[0052] Ferner ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass das Verfahren beendet wird, wenn der Positionsmelder, also die Lichtschranke für 20 Minuten unterbrochen ist. It is also provided in this embodiment that the method is terminated when the position detector, so the light barrier is interrupted for 20 minutes.

[0053] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel, sondern umfasst sämtliche Verfahren im Umfang der nachfolgenden Patentansprüche. The invention is not limited to the present embodiment, but includes all methods within the scope of the following patent claims.

Claims

patent claims

1. Method for controlling the fuel level of a biomass boiler (1) with a combustion chamber (4) and a controllable fuel feed, for example a screw conveyor (2) with an adjustable feed rate, for feeding the fuel onto a firing grate (3) in the combustion chamber (4), a position detector being provided in the combustion chamber (4), characterized in that the method comprises the following steps:

a. if the position detector does not indicate that a predetermined filling level has been exceeded, activating the screw conveyor (2) at a predetermined conveying rate PA for a predetermined conveying time ZA;

i._ repeated gradual increase in the delivery rate by a value PC to the value PE and waiting for the time ZA until the position detector indicates that a predetermined filling level has been exceeded;

b. as soon as the position indicator indicates that the predetermined level is exceeded, the current delivery rate PE is stored as the stored delivery rate PF and the delivery rate is reduced to the value PF*PD, where PD is a predetermined reduction factor, for a predetermined time ZC;

yeah repeated step-by-step reduction of the stored value PF by the value PC and reduction of the delivery rate to the value PF*PD until the position indicator does not indicate that the specified filling level has been exceeded;

cc as soon as the position indicator does not indicate that the specified fill level has been exceeded,

Waiting for a dead time ZE during which the delivery rate remains unchanged;

i.. after the dead time has elapsed, provided that the position indicator does not indicate that the specified filling level has been exceeded, increasing the delivery rate to the value PF last saved.

2. Method according to claim 1, characterized in that the conveying rate is limited by a predetermined maximum conveying rate and a predetermined minimum conveying rate, so that the screw conveyor (2) is always operated within a predetermined conveying rate range when the method is carried out.

3. The method according to claim 2, characterized in that the maximum conveying rate is set to a value which is approximately 60% of the maximum operationally provided conveying rate of the screw conveyor (2).

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the minimum conveying rate is set to a value PH which is approximately 0% to 10% of the maximum operationally provided conveying rate of the screw conveyor (2).

5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the minimum delivery rate is variable over time, where a. the minimum delivery rate to the value Pl! is set, for example to a value of 5% of the maximum operationally provided conveying rate of the conveyor screw (2) when the position indicator indicates that the predetermined filling level has been exceeded, and b. the minimum conveying rate is set to the value PH, for example to a value of 10% of the maximum operationally provided conveying rate of the screw conveyor (2) if the position indicator does not indicate that the predetermined filling level has been exceeded.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the number of steps PG is limited when increasing the delivery rate, for example to a maximum value of 20 steps.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the number of steps PG is limited when reducing the delivery rate, for example to a maximum value of 20 steps.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the conveying time ZA, provided that the position indicator does not indicate that a predetermined level is exceeded, is higher than the conveying time ZC, provided that the position indicator indicates that a predetermined level is exceeded.

9. The method according to claim 8, characterized in that the delivery time ZA is about 60 seconds, and the delivery time ZC is about 30 seconds.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the dead time ZE is about 20 seconds.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the predetermined delivery rate PA is about 30% of the maximum operationally provided delivery rate of the screw conveyor (2).

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the method is ended when the position detector for a predetermined time ZF, for example 20 minutes, indicates that the predetermined filling level has been exceeded.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the increment PC is about 5% of the maximum operationally intended delivery rate of the screw conveyor (2).

14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the factor PD is about 0.5.

15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the fuel supply is designed as a screw conveyor (2) with a substantially fixed speed.

16. The method according to claim 15, characterized in that the conveying rate takes place by controlling the conveyor screw (2) with a pulse width modulated square-wave signal with a variable duty cycle and variable period.

17. The method according to claim 16, characterized in that a minimum travel time and a minimum stopping time of the screw conveyor (2) are specified.

2 sheets of drawings