Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer mit mindestens zwei verschiedenen Brennstoffarten befeuerbaren Feuerungsanlage Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer mit mindestens zwei verschiedenen Brennstoff arten befeuerbaren Feuerungsanlage mit mehreren Brennstellen, deren jede einen Brenner für jede der Brennstoffarten aufweist, wobei die verlangte Gesamt leistung der Anlage mit einer Brennstoffart allein oder mit mindestens zwei Brennstoffarten erzeugt werden kann.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens an einer Feuerungs- anlage mit mehreren Brennstellen, deren jede für die Verfeuerung von mehr als einer Brennstoffart eine der Zahl der Brennstoffarten entsprechende Anzahl verschiedene Brenner aufweist, die für jede Brenn stoffart an ein gemeinsames Brennstoffzuführungs- system angeschlossen sind, welches eine Brennstoff- fördereinrichtung und eine Regeleinrichtung besitzt. Neben den nach dem erfindungsgemässen Verfahren geregelten Brennstellen kann die Feuerungsanlage un ter Umständen noch zusätzliche Brenner, z.
B. Zünd- brenner, enthalten, die von dieser Regelung nicht be einflusst werden.
Unter verschiedenen Brennstoffarten sind im Rah men des vorliegenden Erfindungsvorschlages Brenn stoffe zu verstehen, welche solche Unterschiede ihrer chemischen oder physikalischen Beschaffenheit auf weisen, dass zur Verfeuerung einer jeden Brennstoff art ein spezieller Brenner, gegebenenfalls auch eine spezielle Brennstoffördereinrichtung, notwendig ist.
Im Sinne dieser Definition gelten demnach gasför mige, flüssige, feste Brennstoffe je als eine Brennstoff art. Aber auch ein Gas mit relativ hohem Heizwert, zum Beispiel Methangas, gehört einer anderen Brenn stoffart an als ein Gas mit relativ niedrigem Heiz wert, zum Beispiel Giehtgas. Das gleiche gilt be züglich fester Brennstoffe zum Beispiel für Anthrazit- kohlenstaub und Braunkohlenstaub, während ander seits Rohöle und den Rohölen verwandte Fraktionen der Teerdestillation, sofern sie mit annähernd glei chem Luftvolumen unter Freisetzung einer annähernd gleichen Wärmemenge verbrennen,
als eine gleiche Brennstoffart zu gelten haben.
Feuerungsanlagen, welche auf Grund einer wech selnden Belieferung mit verschiedenen Brennstoff arten die geforderte Leistung entweder allein mit einer Brennstoffart oder gleichzeitig mit mehreren Brenn stoffarten zu erzeugen haben, sind im allgemeinen so beschaffen, dass jede Brennstelle derselben mit je einem Brenner für jede der zu verfeuernden Brenn stoffarten ausgerüstet ist.
Ein bekanntes Betriebsver fahren bestand nun darin, im Mischbetrieb stets alle Brenner mit verschiedenen Brennstoffarten gleich zeitig in Tätigkeit zu setzen und diesen Brennern über jeweils für eine Brennstoffart gemeinsame Verteillei- tungen die gewünschten Mengenanteile jeder Brenn stoffart gemeinsam zuzuführen. Wenn nun beispiels weise 80 Teile der Brennstoffart A und 20 Teile der Brennstoffart B zur Verbrennung gelangten, so wurde dieses Mischungsverhältnis 80 zu 20 bisher in der Weise eingestellt,
dass alle Brenner des Brennstoff- anteils A mit 80 % ihrer Maximalleistung und alle Brenner des Brennstoffanteils B mit 20 % ihrer Maxi- malleistung betrieben wurden.
Hierbei ergaben sich bei den Brennern der Brennstoffart B wegen des Betriebes mit stark reduzierter Leistung Schwierig keiten beispielsweise hinsichtlich einer vollständigen Verbrennung oder der erforderlichen Einstellungs genauigkeit. Diese Schwierigkeiten werden unter Bei behaltung des beispielsweise angenommenen Mi schungsverhältnisses noch grösser, wenn die Anlage statt mit der Nennleistung zeitweilig etwa mit 50 derselben betrieben wird.
In diesem Falle würde näm- lich die individuelle Leistung eines der mit der Brennstoffart B beschickten Brenners auf nur 10% seiner Nennleistung herabgedrosselt sein. Dies würde ausser den bereits erwähnten Schwierigkeiten zusätz lich noch zu Unstabilitäten in der Brennstoffversor gung parallel geschalteter Brenner führen.
Denn so fern solche Brenner unter sich nur um ein Geringes voneinander abweichende Widerstandsbeiwerte auf weisen, würde in einem solchen Falle der grössere Teil der Brennstoffmenge den Brennern mit dem ge ringeren Widerstandsbeiwert zufliessen, wodurch eine unzulässige Leistungsabweichung der einzelnen Bren ner unter sich und damit eine ungleichmässige Behei- zung der Brennkammerwände entstehen kann.
Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, schlägt die Erfindung ein Verfahren vor, gemäss welchem an jeder Brennstelle jeweils nur ein zahlenmässiger Teil der Brenner in Betrieb steht, und bei welchem weiter hin einerseits bei unveränderter Leistung der Gesamt anlage der Verbrauch einer Brennstoffart bei Ände rung des zur Verwendung gelangenden Anteils dieser Brennstoffart an der verbrauchten Gesamtbrennstoff menge beeinflusst wird;
indem mindestens an einer Brennstelle von einer auf eine andere Brennstoffart umgestellt wird, wobei die Heizleistung der betreffen den Brennstelle oder Brennstellen wenigstens an nähernd konstant bleibt, und bei welchem.anderseits bei einer Änderung der Leistung der Gesamtanlage die Leistung sämtlicher in Betrieb stehender Brenner verändert wird.
Eine Vereinfachung des Verfahrens ergibt sich, wenn die Massnahme ergriffen wird, dass man in jeder Brennstelle jeweils nur den Brenner einer Brennstoffart in Betrieb setzt.
Vorteilhaft wird man alle Brenner für die gleiche Brennstoffart an ein gemeinsames Zuführungssystem dieser Brennstoffart anschliessen, wobei dann die Mass nahme ergriffen sein kann, dass man die Brennstoff- zuführung zu diesem System so regelt, dass die indi viduelle Heizleistung eines im Betrieb befindlichen Brenners unabhängig davon, wieviele Brenner ins gesamt für eine Brennstoffart jeweils in Betrieb ge setzt sind, der verlangten Gesamtleistung der Anlage proportional ist.
Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass man die Brennstoffzuführung zu dem erwähnten Zuführungssystem nach Massgabe einer die indivi duelle Heizleistung eines Brenners bestimmenden Kenngrösse regelt.
Eine solche Kenngrösse ist beispielsweise der Ver brauch eines Brenners oder, beim Betrieb mit einer flüssigen oder gasförmigen Brennstoffart, der Druck abfall zwischen einer Stelle vor der Brennerdüse und der Brennkammer. Beispielsweise kann man die Brennstoffzuführung zu einem Brenner nach der Differenz der Drücke, gemessen an einer Stelle vor dem Brenner und in der Brennkammer, in der Weise regeln, dass die Druckdifferenz entsprechend der ver langten Gesamtleistung der Anlage veränderlich ein gestellt, jedoch unabhängig davon,
wieviele Brenner insgesamt für eine Brennstoffart jeweils in Betrieb gesetzt sind, bei gleichbleibender Gesamtleistung der Anlage konstant gehalten wird.
Und ebenso kann man die Brennstoffzuführung zu einem Brenner nach dem individuellen Verbrauch des Brenners in der Weise regeln, dass dieser Ver brauch jeweils der verlangten Gesamtleistung der An lage proportional ist, jedoch unabhängig davon, wie viele Brenner insgesamt für eine Brennstoffart jeweils in Betrieb gesetzt sind, bei gleichbleibender Gesamt leistung der Anlage konstant gehalten wird.
Schliesslich kann bei einer Anlage, bei der ein zelne Brenner Rücklaufleitungen für den Brennstoff besitzen, welche in ein allen Brennern der gleichen Brennstoffart gemeinsames Rücklaufleitungssystem münden, die Massnahme ergriffen sein, dass man die individuelle Heizleistung eines Brenners nach den Drücken im Zuführungssystem und im Rücklauflei- tungssystem in der Weise regelt, dass die Drücke ent sprechend der verlangten Gesamtleistung der Anlage veränderlich eingestellt, jedoch unabhängig davon, wieviele Brenner insgesamt für eine Brennstoffart je weils in Betrieb gesetzt sind,
bei gleichbleibender Ge samtleistung der Anlage konstant gehalten werden.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner, die Brennstoff- sowie die Brennluftzu- führungen für die verschiedenen Brennstoffarten an jeder Brennstelle so bemessen sind und ferner ein Sollwertgeber die Sollwerte für die Brennstoff- und Brennluftmenge jedes Brenners unabhängig davon, wieviele Brenner insgesamt für eine Brennstoffart in Betrieb stehen, proportional der verlangten Gesamt last so einstellt,
dass die Heizleistung einer Brennstelle unabhängig davon, welche Brennstoffart oder -arten an der Brennstelle verbrannt werden, bei gleichblei bender Gesamtleistung der Anlage konstant ist. Eine durch ihre Einfachheit besonders zweckmässige und übersichtliche Feuerungsanlage ergibt sich, wenn die einzelnen Brennstellen so bemessen sind, dass ihre Heizleistungen untereinander gleich sind.
Und schliesslich ist es vorteilhaft, dass bei Ver wendung von zwei Brennstoffarten, welche zur Er zeugung einer annähernd gleich grossen Verbren nungswärme eine annähernd gleich grosse Brennluft- menge benötigen, ein Brenner für die eine Brennstoff art und mindestens ein anderer Brenner der gleichen Brennstelle für eine andere Brennstoffart eine einzige gemeinsame Luftzuführung besitzen.
Weil nach der Erfindung die Anzahl der für eine jede Brennstoffart in Betrieb gesetzten Brenner das Mass für die zur Verwendung gelangenden Anteile verschiedener Brennstoffe darstellt, könnten demzu folge nur ganzzahlige Anteilverhältnisse gebildet wer den. Beispielsweise könnten bei einer aus sechzehn Brennern für jede Brennstoffart bestehenden Feue- rungsanlage im äussersten Fall fünfzehn Mengenan teile des Brennstoffs A mit einem Mengenanteil des Brennstoffs B verbrannt werden (bzw. 14: 2, 13 : 3, 12: 4 usw.).
Wenn in besonderen Fällen diese Unter- teilung nicht genügen würde, so könnte das Mengen verhältnis der eingespeisten Brennstoffanteile den Be dürfnissen noch feiner angepasst werden, wenn die Anordnung getroffen ist, dass die Brennstellen der An lage mindestens in zwei Gruppen unterteilt sind, bei denen die Heizleistung jeder Brennstelle einer Gruppe gleich ist, wobei die Brennergrössen und die Brenn- luftzuführungen der Brennstellen einer jeden Gruppe so bemessen sind,
dass jede Brennstelle der einen Gruppe jeweils bei gleichbleibender Gesamtleistung der Anlage eine höhere Heizleistung besitzt als jede Brennstelle der anderen Gruppe.
Es könnten dann in der vorher erwähnten Feue- rungsanlage mit sechzehn Brennstellen beispielsweise 0,5 Mengenanteile der Brennstoffart B mit 15,5 Men genanteilen der Brennstoffart A verbrannt werden usw.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das Schaltschema einer Feuerungs- anlage für zwei Brennstoffarten.
Fig. 2 zeigt eine Ventilanordnung aus dem Schalt schema nach Fig. 1.
Fig.4 zeigt das Schaltschema einer Feuerungs- anlage mit Rücklaufbrennern.
Fig. 3 zeigt eine ferngesteuerte Ventilanordnung aus dem Schaltschema nach Fig. 4.
Die in der Fig. 1 dargestellte Feuerungsanlage wird mit zwei Brennstoffarten betrieben, wovon die eine ein Öl und die andere ein Erdgas, zum Beispiel Methangas, ist. In einer Brennkammer 1 sind neun gleichartige Brennstellen 2 untergebracht, von denen jede einen Gasbrenner 3 und einen Ölbrenner 4 auf weist. Jede Brennstelle 2 besitzt ausserdem die für je einen Gasbrenner 3 und je einen Ölbrenner 4 ge meinsame Luftzuführung 5.
Die Ölbrenner 4 sämt licher neun Brennstellen 2 sind an ein gemeinsames Brennstoffzuführungssystem angeschlossen, welches neun Absperrventile 6, drei Ölleitungen 7, die Ver- teilleitung 8, die Förderpumpe 9, den Vorratsbehälter 10, die Druckregeleinrichtung 11 und die Mengen- messeinrichtung 12 mit der Messblende 13 aufweist.
Die Methangasbrenner 3 sämtlicher Brennstellen 2 sind ebenfalls an ein gemeinsames Brennstoffzufüh- rungssystem angeschlossen, welches neun Absperr ventile 14, drei Gasleitungen 15, die Verteilleitung 16, den Gaskompressor 17 und eine Druckeinstellvorrich- tung mit der Regeleinrichtung 37, dem Drosselventil 18, dem Druckdifferenzmessgerät 19 und den beiden Druckmessstellen 20 und 20' aufweist.
In der gleichen Weise ist die Luftzuführung für alle Brennstellen 2 an ein gemeinsames Luftzufüh- rungssystem angeschlossen, welches neun Absperr ventile 21, drei Luftleitungen 22, die Verteilleitung 23, den Kompressor 24 und ferner eine Druckregu- lierungseinrichtung aufweist mit der saugseitig am Kompressor 24 angeordneten Drossel 25, wel che vom Stellmotor 26 auf Grund eines Regel impulses der Regeleinrichtung 27 eingestellt wird, welche Regeleinrichtung 27 die Druckmessstellen 28 und 28' aufweist.
Im vorliegenden Beispiel möge die Brennkammer 1 der Feuerungsanlage zu einem nicht dargestellten Dampferzeuger mit dem überhitzer 29 und der Frischdampfleitung 30 gehören, an welche die Tur bine 31 angeschlossen ist. Diese Turbine 31 wird mit Hilfe einer beliebigen Lastregulierungseinrichtung 32 den jeweiligen Erfordernissen entsprechend auf einen bestimmten Lastzustand eingestellt.
Beim Betrieb der in Fig. 1 beispielsweise darge stellten Feuerungsanlage werden die Leistungen jedes einzelnen Brenners 3 beziehungsweise 4 proportional der Gesamtleistung der Anlage eingestellt und in ein bestimmtes Verhältnis zum Lastzustand der Turbine 31 gebracht. Als Mass für diesen Lastzustand kann eine beliebige Kenngrösse, beispielsweise die an der Stelle 33 gemessene Menge des Frischdampfes, dienen.
Der Wert dieser Messung gelangt als modulierter Soll- wertimpuls über das Sollwerteinstellgerät 34 zu den einzelnen Regeleinrichtungen 11, 37, 27. Das Soll werteinstellgerät 34 steht zu diesem Zweck über die Sollwertsteuerleitung 35 in Wirkungsverbindung mit der Druckregeleinrichtung 11 für die Ölzufuhr der Ölbrenner 4.
Diese Druckregeleinrichtung 11 ver gleicht den Sollwerteinstellimpuls für die individuelle Leistungseinstellung eines jeden Ölbrenners 4 mit dem Istwert einer an der Stelle 13 gemessenen Leistungs- kenngrösse, beispielsweise mit dem Verbrauch des Ölbrenners 4' und gibt auf Grund dieses Vergleichs einen Stellimpuls an das Drosselorgan 36. Dieses wird auf Grund des Stellimpulses in der Weise verstellt, dass der Istwert mit dem Sollwert in Übereinstimmung gebracht wird.
In der gleichen Weise arbeitet bei spielsweise im Methangaszuführungssystem die Druck regeleinrichtung 37. Diese steht über die Sollwert steuerleitung 38 mit dem Sollwerteinstellgerät 34 in Wirkungsverbindung und vergleicht den Sollwert für den jeweilig lastabhängigen Druck in der Methangas leitung mit einem Istwert, welchen das Druckdiffe- renzmessgerät 19 mit Hilfe der Differenz des Druckes an der Stelle 20 in der Brennkammer und des Druckes in der Gasleitung 15, gemessen an der Stelle 20',
er mittelt und über die Messleitung 39 an die Druck regeleinrichtung 37 weitergibt. Auf Grund eines Ver gleichs vom Sollwert und Istwert verändert die Regel einrichtung 37 die Stellung des Drosselorgans 18 so lange, bis beide Werte übereinstimmen.
In gleicher Weise geht auch die Regelung des Luftdrucks vor sich, wobei die Regeleinrichtung 27 über die Sollwertsteuerleitung 40 in Wirkungsverbin dung mit dem Sollwerteinstellgerät 34 steht. Auch die Regeleinrichtung 27 empfängt einen Druckdifferenz- wert aus den beiden Messstellen 28 und 28', welchen sie als Istwert mit dem jeweils verlangten Sollwert entsprechend dem Sollwerteinstellimpuls aus der Steuerleitung 40 vergleicht.
In Abwägung dieser bei den Werte wird der Stellmotor 26 zu einer entspre chenden Korrektur der Drossel 25 veranlasst, so dass in der Brennluftleitung der jeweils lastabhängig ver langte Drucksollwert mit dem gemessenen Istwert übereinstimmt. Die drei Ventile 6, 14, 21 für Öl, Methan und Luft einer jeden Brennstelle sind durch ein Schalt gestänge 41 mit dem Betätigungsorgan 42 zu einer Schaltgruppe zusammengefasst und so miteinander verbunden, dass, wie in Fig. 2 im Detail gezeigt,
in der Stellung A"> der Durchgang zwischen der Öl leitung 7 und dem Ölbrenner 4 geschlossen ist, wäh rend die Durchgänge zwischen der Luftleitung 22 und der Luftzuführung 5 und zwischen der Methangaslei- tung 15 und dem Methangasbrenner 3 geöffnet sind.
Und umgekehrt ist in der Stellung B der Durchgang zwischen der Methangasleitung 15 und dem Methan gasbrenner 3 geschlossen und sind die Durchgänge einerseits zwischen der Luftleitung 22 und der Luft- zuführung 5 und anderseits zwischen der Ölleitung 7 und dem Ölbrenner 4 geöffnet. Zweckmässig gibt es noch eine Stellung C , bei welcher, beispielsweise um Reparaturarbeiten oder Auswechslungen von Brennern an einer Brennstelle 2 vornehmen zu kön nen, sämtliche Ventile 6, 14 und 21 gleichzeitig ge schlossen sind.
Die in Fig. 1 gezeigten Betätigungs organe 42 der Schaltgestänge 41 sind, was aus dem vereinfachten Schaltschema nicht erkennbar ist, nicht im Brennraum 1, sondern einschliesslich der Ventile 6, 14 und 21 ausserhalb des Brennraums 1 an leicht zugänglichen Stellen angeordnet.
Die Betätigungs organe 42 können sowohl Handgriffe 42' für die Handbetätigung sein als auch -siehe Fig. 3 - Stell glieder 42" einer Fernbetätigungseinrichtung mecha nischer, elektrischer oder hydraulischer übertragungs- art, w21ehe das Umschalten einer Brennstelle von Öl auf Methan oder von Methan auf Öl von einer der Brennkammer 1 entfernten Stelle, beispielsweise von einer Schaltzentrale 48 aus, vorzunehmen gestatten.
Aus den Fig. 2 und 3 ist zu ersehen, dass - bei der Verwendung von zwei Brennstoffarten - an jeder Brennstelle nur der Brenner einer Brennstoffart in Betrieb steht. Soll nun das Verhältnis der verbrannten Mengenanteile der beiden Brennstoffe verändert wer den, ohne dass sich der Leistungsbedarf der Anlage ändert, so werden von Hand (Fig. 2) oder über Elek tromotoren (Fig. 3) eine oder mehrere Brennstellen von einer Brennstoffart auf die andere umgestellt.
Dabei sind erfindungsgemäss die Brenner für die ein zelnen Brennstoffarten sowie die Brennstoff- und Brennluftzuführungen zu den einzelnen Brennstellen so ausgebildet, dass die von jeder der umgestellten Brennstellen abgegebene Heizleistung bei dieser Um stellung wenigstens annähernd konstant bleibt.
Ändert sich anderseits die Gesamtleistung der An lage, ohne dass das Verhältnis der Mengenanteile der Brennstoffe geändert wird, so wird die Brennstoff- zufuhr zu den gerade in Betrieb stehenden Brennern 3 bzw. 4 durch die Drosselorgane 18 in der Zufüh rungsleitung für das Gas bzw. 36 in der Leitung 8 für das Öl in der vorher beschriebenen Weise beein flusst und so die Heizleistung jedes einzelnen Brenners der neuen Gesamtleistung der Anlage angepasst.
Fig. 4 zeigt ein Schaltschema einer Feuerungsan- lage, welche sich von der Anlage nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass die Ölbrenner 4" als Rücklauf brenner ausgebildet sind. Ein jeder Brenner 4" ist mittels Ventil 6 an die ölzuführungsleitung 7 ange schlossen. Ferner besitzt ein solcher Brenner 4" einen Rücklauf 43 mit dem Ventil 6'.
Die Rückläufe 43 der Brenner 4" münden in das gemeinsame Rücklauf leitungssystem, bestehend aus den Rücklaufleitungen 44 und der Rücklaufsammelleitung 45, welche zu dem Drosselventil 36' der Druckregeleinrichtung 11' führt.
Diese Druckregeleinrichtung 11' steht mit dem Solldrucksteuergerät 34 mittels der Steuerleitung 35' in Wirkungsverbindung und regelt den Rücklaufdruck des Öls in Verbindung mit der Druckmessstelle 46, während der Förderdruck der Förderpumpe mit Hilfe des Drosselventils 36 und der Druckregeleinrichtung 11, welche den Sollwert mittels der Steuerleitung 35 ebenfalls vom Sollwertsteuergerät 34, und den Istwert des Druckes von der Druckmessstelle 47 empfängt,
auf einem vom Lastzustand der Turbine 31 abhängi gen Wert konstant gehalten wird.
Das Regelverfahren nach der Erfindung und die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind nicht auf den im Beispiel gezeigten und beschriebenen Betrieb mit nur zwei Brennstoffarten beschränkt. Viehmehr können mit dem gleichen Verfahren und einer entsprechend aufgebauten Anlage mehr als zwei verschiedene Brennstoffarten verfeuert werden. Jede Brennstelle weist dann eine der Zahl der in Betracht kommenden Brennstoffarten entsprechende Zahl ein zelner Brenner auf, entsprechend besitzt die Anlage dann mehr als zwei Fördereinrichtungen usw.
Eine Brennstelle kann auch so eingerichtet sein, dass jeweils beim Betrieb mit mehr als zwei Brennstoffarten bei spielsweise in jeder Brennstelle gleichzeitig zwei Bren ner mit zwei verschiedenen Brennstoffarten gleich zeitig im Betrieb gehalten werden, während ein oder zwei Brenner der gleichen Brennstelle für andere Brennstoffarten abgestellt sind.
Wenn der Luftbedarf zweier Brennstoffarten bei gleichem Heizwert stark voneinander abweicht, kann eine Brennstelle für mehrere Brenner auch mehrere Luftdüsen aufweisen. Diese können unter Umständen an das gleiche Brennluftfördersystem angeschlossen sein und Absperrorgane aufweisen, mit deren Hilfe es möglich ist, die Brennluftzufuhr zu jeweils stillge setzten Brennern zu unterbrechen.
In dem Beispiel nach Fig. 1 erübrigt sich eine solche Massnahme deshalb, weil das Methangas mit 11,2 Normalkubikmeter Luft 8770 kcal freisetzt und das Öl bei der gleichen Luftmenge 8815 kcal. Bei so weitgehender Übereinstimmung können die Brenner beider Brennstoffarten mit einer gemein samen Luftzuführung auskommen.
PATENTANSPRUCH I Verfahren zürn Betrieb einer mit mindestens zwei verschiedenen Brennstoffarten befeuerbaren Feue- rungsanlage mit mehreren Brennstellen, deren jede einen Brenner für jede der Brennstoffarten aufweist, wobei die verlangte Gesamtleistung der Anlage mit einer Brennstoffart allein oder mit mindestens zwei Brennstoffarten erzeugt werden kann, dadurch ge kennzeichnet, dass an jeder Brennstelle jeweils nur ein zahlenmässiger Teil der Brenner in Betrieb steht,
dass weiterhin einerseits bei unveränderter Leistung der Gesamtanlage der Verbrauch einer Brennstoffart bei Änderung des zur Verwendung gelangenden An teiles dieser Brennstoffart an der verbrauchten Ge- samtbrennstoffmenge beeinflusst wird, indem minde stens in einer Brennstelle von einer auf eine andere Brennstoffart umgestellt wird, wobei die Heizleistung der betreffenden Brennstelle oder Brennstellen wenig stens annähernd konstant bleibt, und dass anderseits bei einer Änderung der Leistung der Gesamtanlage die Leistung sämtlicher in Betrieb stehender Brenner verändert wird.
UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass in jeder Brennstelle jeweils nur der Brenner einer Brennstoffart in Betrieb gesetzt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, in Anwen dung bei einer Feueranlage, bei welcher alle Brenner für die gleiche Brennstoffart an ein gemeinsames Zu führungssystem dieser Brennstoffart angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass man die Brenn stoffzuführung zu diesem System so regelt, dass die individuelle Heizleistung eines im Betrieb befindlichen Brenners, unabhängig davon, wieviele Brenner ins gesamt für eine Brennstoffart jeweils in Betrieb ge setzt sind, der verlangten Gesamtleistung der Anlage proportional ist.
3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Brennstoffzuführung nach Massgabe einer die individuelle Heizleistung eines Brenners bestimmenden Kenngrösse regelt.
4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Brennstoffzuführung zu einem Brenner nach der Differenz der Drücke, ge messen an einer Stelle vor dem Brenner und in der Brennkammer in der Weise regelt, dass die Druck differenz entsprechend der verlangten Gesamtleistung der Anlage veränderlich eingestellt, jedoch unab hängig davon, wieviele Brenner insgesamt für eine Brennstoffart jeweils in Betrieb gesetzt sind, bei gleichbleibender Gesamtleistung der Anlage konstant gehalten wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Brennstoffzuführung zu einem Brenner nach dem individuellen Verbrauch des Brenners in der Weise regelt, dass dieser Verbrauch jeweils der verlangten Gesamtleistung der Anlage proportional ist, jedoch unabhängig davon, wieviele Brenner insgesamt für eine Brennstoffart jeweils in Betrieb gesetzt sind, bei gleichbleibender Gesamtlei stung der Anlage konstant gehalten wird.
6. Verfahren nach Patentanspruch I, in Anwen dung bei einer Feueranlage, bei welcher einzelne Brenner Rücklaufleitungen für den Brennstoff besit zen, welche in ein allen Brennern der gleichen Brenn stoffart gemeinsames Rücklaufleitungssystem münden, dadurch gekennzeichnet, dass man die individuelle Heizleistung eines Brenners nach den Drücken im Zuführungssystem und im Rücklaufleitungssystem in der Weise regelt, dass die Drücke entsprechend der verlangten Gesamtleistung der Anlage veränderlich eingestellt, jedoch unabhängig davon,
wieviele Bren ner insgesamt für eine Brennstoffart jeweils in Betrieb gesetzt sind, bei gleichbleibender Gesamtleistung der Anlage konstant gehalten werden.
The invention relates to a method for operating a combustion system that can be fired with at least two different types of fuel and has a plurality of burners, each of which has a burner for each of the types of fuel, the required total output of the system can be produced with one type of fuel alone or with at least two types of fuel.
Furthermore, the invention relates to a device for performing the method on a combustion system with several combustion points, each of which has a number of different burners corresponding to the number of fuel types for the combustion of more than one type of fuel, which for each type of fuel to a common fuel supply system are connected, which has a fuel delivery device and a control device. In addition to the combustion points controlled by the method according to the invention, the combustion system can under certain circumstances also have additional burners, e.g.
B. pilot burners, which are not influenced by this regulation.
In the context of the present inventive proposal, different types of fuel are to be understood as fuel which have such differences in their chemical or physical properties that a special burner, possibly also a special fuel delivery device, is necessary to burn each type of fuel.
For the purposes of this definition, gaseous, liquid and solid fuels are each considered to be one type of fuel. But even a gas with a relatively high calorific value, such as methane gas, belongs to a different type of fuel than a gas with a relatively low calorific value, such as cast gas. The same applies to solid fuels, e.g. for anthracite coal dust and lignite dust, while on the other hand crude oils and fractions of tar distillation related to crude oils, provided they burn with approximately the same volume of air, releasing approximately the same amount of heat,
are to be regarded as the same type of fuel.
Firing systems which, due to a changing supply of different fuel types, have to generate the required output either with one type of fuel or with several types of fuel at the same time, are generally designed in such a way that each combustion point has a burner for each of the burners Fuel types is equipped.
A well-known operating method consisted in always putting all burners with different types of fuel into operation simultaneously in mixed operation and supplying these burners with the desired proportions of each type of fuel via common distribution lines for each type of fuel. If, for example, 80 parts of fuel type A and 20 parts of fuel type B were burned, this mixing ratio of 80 to 20 was previously set in the manner
that all burners of fuel component A were operated with 80% of their maximum output and all burners of fuel component B with 20% of their maximum output.
This resulted in the burners of fuel type B because of the operation with greatly reduced power difficulties, for example with regard to complete combustion or the required setting accuracy. These difficulties become even greater if the mixing ratio assumed, for example, is retained if the system is operated temporarily with approximately 50 of the same instead of the nominal output.
In this case the individual output of one of the burners charged with fuel type B would be reduced to only 10% of its nominal output. In addition to the difficulties already mentioned, this would also lead to instabilities in the fuel supply of burners connected in parallel.
Because if such burners show only slightly different resistance coefficients among themselves, the greater part of the fuel quantity would flow to the burners with the lower resistance coefficient in such a case, which results in an impermissible performance deviation of the individual burners among themselves and thus an uneven one Heating of the combustion chamber walls can occur.
In order to counter these difficulties, the invention proposes a method according to which only a numerical part of the burners is in operation at each combustion point, and in which, on the one hand, the consumption of one type of fuel with an unchanged output of the overall system is used when the for The proportion of this type of fuel used in the total amount of fuel consumed is influenced;
by switching from one fuel type to another at least at one combustion point, the heating output of the relevant combustion point or combustion points remaining at least approximately constant, and in which, on the other hand, when the output of the overall system changes, the output of all the burners in operation is changed .
The method is simplified if the measure is taken that only the burner of one type of fuel is put into operation in each combustion point.
It is advantageous to connect all burners for the same type of fuel to a common supply system of this type of fuel, in which case the measure can be taken that the fuel supply to this system is regulated so that the individual heating output of a burner in operation is independent of it how many burners in total are put into operation for one type of fuel is proportional to the required total output of the system.
This can be achieved, for example, by regulating the fuel supply to the supply system mentioned in accordance with a parameter which determines the individual heating output of a burner.
Such a parameter is, for example, the consumption of a burner or, when operating with a liquid or gaseous type of fuel, the pressure drop between a point in front of the burner nozzle and the combustion chamber. For example, you can regulate the fuel supply to a burner according to the difference in pressures, measured at a point in front of the burner and in the combustion chamber, in such a way that the pressure difference is set variably according to the required total output of the system, but regardless of
how many burners in total are put into operation for one type of fuel, while the total output of the system remains constant.
And you can also regulate the fuel supply to a burner according to the individual consumption of the burner in such a way that this consumption is proportional to the required total output of the system, but regardless of how many burners are in operation for one type of fuel , is kept constant while the overall system output remains the same.
Finally, in a system in which individual burners have return lines for the fuel, which open into a return line system common to all burners of the same type of fuel, the measure can be taken that the individual heating output of a burner can be measured according to the pressures in the feed system and in the return line. control system in such a way that the pressures are set variably in accordance with the required total output of the system, but regardless of how many burners in total are in operation for one type of fuel,
can be kept constant while the total output of the system remains the same.
The device for carrying out the method according to the invention is characterized in that the burners, the fuel and the combustion air feeds for the various types of fuel at each combustion point are dimensioned and a setpoint generator independently sets the setpoints for the fuel and combustion air quantities of each burner how many burners are in operation for one type of fuel, proportional to the required total load,
that the heating output of a combustion point is constant regardless of which type or types of fuel are burned at the combustion point, with the overall output of the system remaining the same. A combustion system that is particularly expedient and clear due to its simplicity is obtained when the individual combustion points are dimensioned so that their heating outputs are equal to one another.
And finally, it is advantageous that when using two types of fuel which require an almost equally large amount of combustion air to generate an approximately equal amount of combustion heat, one burner for one type of fuel and at least one other burner of the same combustion point for one other types of fuel have a single common air supply.
Because according to the invention the number of burners put into operation for each type of fuel represents the measure of the proportions of different fuels that are used, only whole-number proportions could therefore be formed. For example, with a combustion system consisting of sixteen burners for each type of fuel, in the extreme case fifteen quantities of fuel A could be burned with one quantity of fuel B (or 14: 2, 13: 3, 12: 4, etc.).
If, in special cases, this subdivision would not suffice, the proportion of the fuel fed in could be adapted even more precisely to requirements if the arrangement is made that the burning points of the system are divided into at least two groups, in which the The heating output of every burner in a group is the same, with the burner sizes and the combustion air supply to the burner in each group being dimensioned so that
that each lighting point in one group has a higher heating output than each lighting point in the other group, while the total output of the system remains the same.
For example, 0.5 proportions of fuel type B with 15.5 proportions of fuel type A could be burned in the aforementioned firing system with sixteen burners, etc.
In the following the invention is explained in more detail with reference to a drawing, for example.
Fig. 1 shows the circuit diagram of a furnace for two types of fuel.
FIG. 2 shows a valve arrangement from the circuit diagram of FIG. 1.
Fig. 4 shows the circuit diagram of a furnace with return burners.
FIG. 3 shows a remote-controlled valve arrangement from the circuit diagram according to FIG. 4.
The furnace system shown in FIG. 1 is operated with two types of fuel, one of which is an oil and the other a natural gas, for example methane gas. In a combustion chamber 1 nine similar combustion points 2 are housed, each of which has a gas burner 3 and an oil burner 4. Each combustion point 2 also has the common air supply 5 for one gas burner 3 and one oil burner 4 each.
The oil burners 4 of all nine burners 2 are connected to a common fuel supply system, which has nine shut-off valves 6, three oil lines 7, the distribution line 8, the feed pump 9, the storage container 10, the pressure control device 11 and the quantity measuring device 12 with the measuring orifice 13 has.
The methane gas burners 3 of all the combustion points 2 are also connected to a common fuel supply system, which has nine shut-off valves 14, three gas lines 15, the distribution line 16, the gas compressor 17 and a pressure setting device with the control device 37, the throttle valve 18, the differential pressure measuring device 19 and the two pressure measuring points 20 and 20 '.
In the same way, the air supply for all combustion points 2 is connected to a common air supply system, which has nine shut-off valves 21, three air lines 22, the distribution line 23, the compressor 24 and also a pressure regulating device with the suction side on the compressor 24 Throttle 25, which is set by the servomotor 26 on the basis of a control pulse from the control device 27, which control device 27 has the pressure measuring points 28 and 28 '.
In the present example, the combustion chamber 1 of the combustion system may belong to a steam generator (not shown) with the superheater 29 and the live steam line 30, to which the turbine 31 is connected. This turbine 31 is set to a specific load condition according to the respective requirements with the aid of any load regulating device 32.
When operating the combustion system shown in FIG. 1, for example, the outputs of each individual burner 3 or 4 are set proportionally to the total output of the system and brought into a certain ratio to the load condition of the turbine 31. Any parameter, for example the amount of live steam measured at point 33, can serve as a measure for this load condition.
The value of this measurement arrives as a modulated setpoint pulse via the setpoint setting device 34 to the individual control devices 11, 37, 27. For this purpose, the setpoint setting device 34 is operatively connected to the pressure control device 11 for the oil supply to the oil burners 4 via the setpoint control line 35.
This pressure control device 11 compares the setpoint setting pulse for the individual power setting of each oil burner 4 with the actual value of a performance parameter measured at the point 13, for example with the consumption of the oil burner 4 'and, based on this comparison, sends a setting pulse to the throttle element 36 is adjusted on the basis of the setting pulse in such a way that the actual value is brought into agreement with the setpoint.
The pressure control device 37 works in the same way, for example in the methane gas supply system. This is in operative connection via the setpoint control line 38 with the setpoint adjuster 34 and compares the setpoint for the respective load-dependent pressure in the methane gas line with an actual value which the pressure difference measuring device 19 with the help of the difference between the pressure at point 20 in the combustion chamber and the pressure in gas line 15, measured at point 20 ',
it averages and forwards it to the pressure control device 37 via the measuring line 39. On the basis of a comparison of the setpoint value and the actual value, the control device 37 changes the position of the throttle member 18 until both values match.
The control of the air pressure also proceeds in the same way, the control device 27 being in functional connection with the setpoint adjuster 34 via the setpoint control line 40. The regulating device 27 also receives a pressure difference value from the two measuring points 28 and 28 ′, which it compares as an actual value with the respectively requested setpoint value according to the setpoint value setting pulse from the control line 40.
Taking these values into account, the servomotor 26 is prompted to correct the throttle 25 accordingly, so that the pressure setpoint required in each case depending on the load corresponds to the measured actual value in the combustion air line. The three valves 6, 14, 21 for oil, methane and air of each combustion point are combined by a switching linkage 41 with the actuator 42 to form a switching group and connected to one another so that, as shown in detail in FIG. 2,
in position A ″> the passage between the oil line 7 and the oil burner 4 is closed, while the passages between the air line 22 and the air supply 5 and between the methane gas line 15 and the methane gas burner 3 are open.
Conversely, in position B, the passage between the methane gas line 15 and the methane gas burner 3 is closed and the passages between the air line 22 and the air supply 5 and between the oil line 7 and the oil burner 4 are open. Appropriately, there is also a position C, in which, for example, to undertake repair work or replacement of burners at a burning point 2 to be able to NEN, all valves 6, 14 and 21 are closed simultaneously ge.
The actuating organs 42 of the shift linkage 41 shown in Fig. 1 are, which cannot be seen from the simplified circuit diagram, not in the combustion chamber 1, but including the valves 6, 14 and 21 outside of the combustion chamber 1 at easily accessible locations.
The actuating organs 42 can be handles 42 'for manual operation as well as - see Fig. 3 - actuators 42 "of a remote control device mechanical, electrical or hydraulic transmission type, when switching a combustion point from oil to methane or from methane Allow oil to be made from a location remote from the combustion chamber 1, for example from a control center 48.
From FIGS. 2 and 3 it can be seen that - when using two types of fuel - only the burner of one type of fuel is in operation at each combustion point. If the ratio of the burned proportions of the two fuels is now to be changed, without the power requirement of the system changing, one or more burners are switched from one type of fuel to the one by hand (Fig. 2) or via electric motors (Fig. 3) others moved.
According to the invention, the burners for the individual fuel types as well as the fuel and combustion air feeds to the individual burners are designed so that the heat output from each of the converted burners remains at least approximately constant during this changeover.
If, on the other hand, the total output of the system changes without the ratio of the proportions of the fuels being changed, the fuel supply to the burners 3 and 4 that are currently in operation is stopped by the throttle elements 18 in the supply line for the gas or fuel. 36 in the line 8 for the oil influenced in the manner described above and so adjusted the heating power of each individual burner of the new overall power of the system.
FIG. 4 shows a circuit diagram of a combustion system which differs from the system according to FIG. 1 in that the oil burners 4 ″ are designed as return burners. Each burner 4 ″ is connected to the oil supply line 7 by means of a valve 6. Furthermore, such a burner 4 ″ has a return 43 with the valve 6 ′.
The return lines 43 of the burner 4 ″ open into the common return line system, consisting of the return lines 44 and the return collecting line 45, which leads to the throttle valve 36 'of the pressure control device 11'.
This pressure control device 11 'is operatively connected to the setpoint pressure control device 34 by means of the control line 35' and controls the return pressure of the oil in connection with the pressure measuring point 46, while the delivery pressure of the feed pump with the help of the throttle valve 36 and the pressure control device 11, which the setpoint value by means of the control line 35 also from the setpoint control device 34, and receives the actual value of the pressure from the pressure measuring point 47,
is kept constant at a value dependent on the load condition of the turbine 31.
The control method according to the invention and the device for performing this method are not limited to the operation shown and described in the example with only two types of fuel. More than two different types of fuel can be burned with the same method and a correspondingly constructed system. Each combustion point then has a number of individual burners corresponding to the number of fuel types in question, and accordingly the system then has more than two conveying devices, etc.
A combustion point can also be set up so that when operating with more than two types of fuel, for example, two burners with two different types of fuel are kept in operation at the same time in each combustion point, while one or two burners of the same combustion point are switched off for other types of fuel .
If the air requirement for two types of fuel differs significantly from one another with the same calorific value, a combustion point for several burners can also have several air nozzles. These can under certain circumstances be connected to the same combustion air delivery system and have shut-off devices, with the help of which it is possible to interrupt the supply of combustion air to each shutdown burner.
In the example according to FIG. 1, such a measure is unnecessary because the methane gas releases 8770 kcal with 11.2 normal cubic meters of air and the oil releases 8815 kcal with the same amount of air. With so much agreement, the burners of both types of fuel can manage with a common air supply.
PATENT CLAIM I Method for operating a combustion system that can be fired with at least two different types of fuel and has several burners, each of which has a burner for each of the types of fuel, whereby the required total output of the system can be generated with one type of fuel alone or with at least two types of fuel indicates that only a numerical proportion of the burners is in operation at each burning point,
that on the one hand the consumption of one type of fuel when the proportion of this type of fuel that is used in the total amount of fuel consumed is changed while the output of the entire system remains unchanged by switching from one fuel type to another in at least one combustion point, with the heating output being the relevant burner or burners remains at least approximately constant, and that, on the other hand, if the output of the overall system changes, the output of all burners in operation is changed.
SUBClaims 1. The method according to claim I, characterized in that only the burner of one type of fuel is put into operation in each combustion point.
2. The method according to claim I, in applica tion in a fire system in which all burners for the same type of fuel are connected to a common management system for this type of fuel, characterized in that the fuel supply to this system is regulated so that the individual heating output of a burner in operation, regardless of how many burners in total are put into operation for one type of fuel, the required total output of the system is proportional.
3. The method according to dependent claim 1, characterized in that the fuel supply is regulated according to a parameter determining the individual heating output of a burner.
4. The method according to claim I, characterized in that the fuel supply to a burner according to the difference in pressures, ge measured at a point in front of the burner and in the combustion chamber controls in such a way that the pressure difference according to the required total output The system is set to be variable, but regardless of how many burners in total are put into operation for one type of fuel, while the overall output of the system remains constant.
5. The method according to claim I, characterized in that the fuel supply to a burner is regulated according to the individual consumption of the burner in such a way that this consumption is proportional to the required total output of the system, but regardless of how many burners in total for one Type of fuel are put into operation, while the overall performance of the system is kept constant.
6. The method according to claim I, in application in a fire system, in which individual burner return lines for the fuel posses zen, which open into a common return line system for all burners of the same fuel type, characterized in that the individual heating power of a burner according to the Regulates pressures in the supply system and in the return line system in such a way that the pressures are set variably according to the required total output of the system, but regardless of
how many burners in total are put into operation for one type of fuel, can be kept constant while the overall output of the system remains the same.