CZ20031920A3 - Regenerační tepelné oxidační zařízení a způsob jeho provozu - Google Patents

Description

Regenerační tepelné oxidační zařízení a způsob jeho provozu

Oblast techniky

Regulace a/nebo eliminace nežádoucích nečistot a vedlejších produktů z různých výrobních procesů má značný význam z hlediska potenciálního znečištění nečistotami a vedlejšími produkty. Jedna konvenční technika pro eliminaci nebo alespoň částečné omezení kontaminujících látek spočívá v jejich oxidaci spalováním. Ke spalování dochází, když se kontaminovaný vzduch, obsahující dostatečné množství kyslíku, ohřeje na dostatečně vysokou teplotu a po dostatečně dlouhou dobu, aby se nežádoucí látky přeměnily na neškodné plyny, jakými je oxid uhličitý a vodní pára.

Z důvodu vysokých nákladů na palivo, které je nutné ke generování žádoucího tepla pro spalování, je výhodné rekuperovat pokud možno co nejvíce tepla. Za tímto účelem patentový dokument 3,870,474 uvádí tepelný regenerační oxidační zařízení zahrnující tři regenerátory, z nichž dva jsou v provozu v libovolném daném okamžiku, zatímco třetí přijímá malý podíl čištěného vzduchu, aby se z něho vytlačil libovolný nezpracovaný nebo kontaminovaný vzduch, a vyvádí tento nezpracovaný nebo kontaminovaný vzduch do spalovací komory, ve které se oxidují kontaminující látky. Po dokončení prvního cyklu průtok kontaminovaného vzduchu regenerátorem, z kterého se předtím vyvedl čištěný vzduch, se obrátí za účelem předehřátí kontaminovaného vzduchu v průběhu jeho průchodu skrze regenerátor před jeho zavedením do spalovací komory. Tímto způsobem se dosáhne rekuperace tepla.

Patentový dokument 4,302,426 popisuje tepelný regenerační systém proti znečištění, který reguluje nadměrné teploty ve vysokoteplotní spalovací zóně. Za tímto účelem se snímá ·· · ··· · · ·«·· teplota ve spalovací zóně a, když se uvnitř spalovací zóny dosáhne předem stanovená vysoká teplota, plyny, které by normálně procházely tepelným výměnným ložem, obtékají kolem tohoto lože, načež se sloučí s ostatními plyny, které se již ochladily v důsledku jejich normálního průchodu skrze tepelné výměnné lože, a vypustí do atmosféry.

Regenerační tepelná oxidace se používá, když koncentrace těkavých organických látek, jakými jsou např. hořlavá rozpouštědla nebo paliva, ve znečištěných procesních plynech, leží vně krajních mezí výbušných hodnot těkavých organických látek ve zpracovávaném plynu. Když současně koncentrace těkavých organických látek, rovněž uváděná jako energetický hustotní parametr, je nižší než samoudržovací krajní mez k udržení tepelné oxidace, hořák nebo jiné ohřívací zařízení může dodat dodatečnou energii. K ohřátí znečištěného procesního plynu se citlivý energetický podíl oxidovaného, tj . vyčištěného, procesního plynu může většinou spotřebovat. Tudíž eliminací činnosti hořáku nebo jiného ohřívacího zařízení se dosáhnou dvě hlavní výhody: energetická účinnost systému se zvyšuje, poněvadž není nutné, aby se přidal a ohřál spalovací vzduch, žádoucí pro činnost hořáku, a potenciál generování škodlivých plynů (N0₂), jakými jsou např. plyny, které se mohou tvořit uvnitř plamene hořáku, se sníží nebo eliminuje.

Obvykle měřením teploty mezi regeneračními tepelnými oxidačními tepelnými výměnným loži a/nebo uvnitř tepelného výměnného lože a dalším porovnáním snímané teploty(teplot) s pevně nastaveným bodem nebo pevně nastavenými body, se detekuje žádoucí dodatečné palivo. Potom, podle teplotního rozdílu nebo teplotních rozdílů, řídicí jednotka reguluje vstřikovací intenzitu žádoucího paliva do systému ke zvýšení energetické hustoty vzduchového proudu do oxidačního zařízení.

Tento přístup se jeví jako vhodný pokud exotermická • · · · · · energie dodatečného paliva je pouze použita k udržení tepelné oxidace. Avšak se ukázalo, že dosud používané techniky je nutné vylepšit zejména v případech, ve kterých se zavede více paliva než je žádoucí k udržení tepelné oxidace bez použití dodatečného tepelného zdroje, jakým je např. hořák. K tomu může dojít, např. tam, kde se vstříkne nadměrné množství paliva pro odbočení vysoce kalorických entalpických proudů za účelem použití jejich energie v jiných procesech, jako např. v druhém tepelném výměníku jako zdroje tepla pro sušičku.

Důvodem pro modifikaci systému je to, že tepelná výměnná lože typicky obsahují keramická nebo jiná média, která se vyznačují vysokou specifickou tepelnou kapacitou. To znamená, že tepelná výměnná lože jsou schopny uložit dostatek energie a mohou převést dočasně více tepla do procesního plynu, než přijaly nazpátek. Tato nerovnováha se může uskutečnit, aniž by se detekovala, poněvadž k žádné teplotní změně zpočátku nedochází. Avšak zpožděná teplotní změna spustí nastavení palivového vstřikování. Teplota se potom může zvýšit nebo se nemusí zvýšit v závislosti na rozsahu nerovnováhy energie. V nejhorším případě může dojít ke zhroucení teplotního profilu, přičemž regulace vstřikování paliva nemůže kompenzovat tepelnou nerovnováhu, poněvadž doba trvání oxidace paliva (tj . doba zdržení) se prodlužuje se snižujícími se teplotami a chemicky mezní energie paliva může zůstat částečně neuvolněná.

Za účelem zamezení zhroucení teplotních profilů v tepelném výměníku je žádoucí zlepšená a rychle působící palivová regulace.

• · · · · · ·· ···· • · · · · · • · · · · ·

Podstata vynálezu

Problémy dosavadního stavu techniky jsou řešeny vynálezem, který poskytuje regenerační tepelné oxidační zařízení a regulační systém, ve kterém se měří vhodné teploty procesního plynu uvnitř tepelných výměnných loží regeneračního oxidačního zařízení. V závislosti na složitosti systému pro optimální kontrolu mohou být žádoucí dva nebo více teplotních bodů. Snímané teploty se potom porovnají s vypočtenými hodnotami a provede se vhodná úprava nastavovacího bodu žádoucího parametru hustoty energie vzduchového proudu do oxidačního zařízení. Vynález se rovněž týká způsobu regulování vstřikování dodatečného paliva nebo vzduchového proudu k dosažení více uvedeného nastavovacího bodu hustoty energie.

Regulační schéma zahrnuje proměnné spínací doby založené na výfukovém proudu, přičemž tyto spínací doby jsou modifikovány individuálními tepelnými indexními hodnotami médiového lože k udržení stejné tepelné energie v každé z loží. Sušící výfukové energetické hustotní regulační schéma používá unikátní energetickou hustotní pozitivní zpětnovazební regulační techniku, která aktivně sleduje a reaguje na spotřebu energie integrovaného tepelného oxidačního/sušícího systému. Sušící výfukové energetické hustotní regulační schéma jedinečně používá energetický hustotní přístroj k měření hustoty energie sušícího výfukového proudu, což je zejména výhodou v tepelném sázecím pásovém ofsetovém tiskovém procesu. Tato technika nezakládá výfukovou rychlost na tiskové rychlosti, jak tomu bylo v minulosti, ale umožňuje optimalizaci tiskové rychlosti regulováním výfukové rychlosti k udržení energetického hustotního nastavovacího bodu. Poněvadž výfukový proud má přímý vliv na množství • · • * · · · · ·· ···· • φ · · · · * · · · · · integrovaných regeneračních tepelných oxidačních/sušících regulačních smyček, mnoho inovačních technik, jakou je např. vzájemné ziskové dělené řazení, technika s vysokým signálovým selekčním obvodem a technika na bázi tiskové rychlostní pozitivní zpětné vazby, se použilo na výfukovou proudovou nastavovací bodovou generační logiku. Výsledkem je účinný a adaptivní regulační schéma s odezvou.

V jednom provedení vynálezu průmyslové odpadní médium, které má být upraveno, jakým je např. kontaminovaný vzduch, se nejprve vede skrze horké tepelné výměnné lože a do komunikující vysokoteplotní oxidační (spalovací) komory nebo zóny, a potom skrze relativně studené druhé tepelné výměnné lože. Zařízení výhodně zahrnuje množinu vnitřně izolovaných tepelných výměnných sloupců s tepelným výměnným médiem, jakým je např. keramický žárovzdorný materiál, přičemž tepelné výměnné sloupce mají tekutinovou vazbu s vnitřně izolovanou spalovací komorou, ve které se dokončí oxidace zbylých nezoxidovaných těkavých organických látek. Kontaminovaný vzduch se vede do zařízení skrze vstupní rozvodné potrubí, obsahující vhodné ventilové prostředky. Vzduch se potom vede do tepelného výměnného média, které obsahuje uložené teplo z předcházejícího rekuperačního cyklu. V důsledku toho se kontaminovaný vzduch ohřeje na teplotu blízkou oxidačním teplotám. Oxidace se dokončí, když kontaminovaný vzduch prochází skrze spalovací komoru, ve které je umístěn jeden nebo více hořáků nebo jiných ohřívacích prostředků. Kontaminovaný vzduch se udržuje při operační teplotě po dobu dostatečnou pro dokončení zničení kontaminujících látek. Ze spalovací komory proudí čistý vzduch skrze další sloupec, obsahující tepelné výměnné médium, čímž se do média ukládá teplo pro použití v následném vstupním cyklu, když se obrátí proudové regulační ventily. Rezultující čistý vzduch se vede skrze výstupní ventil skrze výstupní rozvodné potrubí a uvolní se do atmosféry při teplotě nepatrně vyšší, je vstupní teplota, nebo se zpátky vede ke vstupu oxidačního zařízení nebo se vede do dodatečného zařízení, ve kterém se použije jeho teplo.

Přehled obrázků na výkresech

Za účelem lepšího pochopení předmětu vynálezu je v následující části této přihlášky vynálezu uveden popis příkladů provedení, ve kterém jsou činěny odkazy na přiložené obrázky, na kterých obr. 1 zobrazuje proudový diagram tepelných indexových hodnot podle vynálezu, obr. 2 zobrazuje schématický diagram umístění teplotních senzorů v oxidačním zařízením podle jednoho provedení vynálezu, obr. 3 zobrazuje proudový diagram, ukazující regulační schéma pro oxidační zařízení podle jednoho provedení vynálezu, obr. 4 zobrazuje proudový diagram, ukazující regulační schéma pro oxidační zařízení podle jednoho provedení vynálezu, obr. 5 zobrazuje graf, ukazující vztah mezi výstupem regulační jednotky sušícího skříně a rychlostmi produkčního vzduchu a výfukového proudu, obr. 6 zobrazuje schématický pohled na regulační schéma pro oxidační zařízení v jednom provedení vynálezu, obr. 7 zobrazuje graf, ukazující vztah mezi výstupem • 0

teploty napájecího vzduchu zóny sušícího zařízení a rychlostmi výfukového proudu, obr. 8 zobrazuje graf, ukazující vztah mezi výstupem regulátoru hustoty energie a výfukovým proudem a výstupem k regulačnímu ventilu vstřikování paliva podle vynálezu, a obr. 9 zobrazuje blokové schéma, ukazující umístění teplotních senzorů podle jednoho provedení vynálezu

Příklady provedení vynálezu

Výhodně tepelný oxidační regenerační systém zahrnuje dva nebo tři regenerační sloupce, nejvýhodněji dva sloupce, přičemž každý z těchto regeneračních sloupců má tekutinovou vazbu se spalovací komorou nebo zónou. V jednom zejména výhodném provedení, popsaném v níže uvedeném textu podrobněji, regenerační tepelné oxidační zařízení zahrnuje dva tepelné výměnné sloupce, které jsou vzájemně protilehlé, přičemž mezi každým sloupcem je centrálně umístěna spalovací komora nebo zóna. Každý z těchto dvou sloupců obsahuje tepelné výměnné médium, výhodně monolitické bloky strukturovaného keramického tepelného výměnného média, které se vyznačuje axiálními plynovými průtokovými průchody, směrující proud procesního plynu do spalovací komory a ze spalovací komory v horizontálním nebo v podstatě horizontálním směru. Spalovací zóna oxidačního zařízení má komunikační vazbu s pásovou sušičkou, výhodně pásovou flotační sušičkou, takže část horkého procesního plynu ze spalovací zóny se směřuje do vzduchových flotačních trysek, které ohřívají a nadnášejí pás, pohybující se skrze sušičku. Toto zařízení je popsáno ve zveřejněné patentové přihlášce No. PCT/US99/09943.

• φ ·· φφφφ φφ φφφ • φ φφφ φφφ φφφ • φ φ φφφ • Φ· · φφ φφ

Za použití prvního pravidla termodynamiky se stanoví vhodné umístění bodů, ve kterých se snímá nebo měří teplota. Kromě toho, energetická rovnováha systému se může vyjádřit jednou rovnicí tak, že hustota energie je uvedena na jedné straně rovnice a snímané teploty na druhé straně. Zde používaný termín „hustota energie je definován jako spotřeba paliva celého systému dělená průtokem znečištěného procesního plynu, proudícího do oxidačního zařízení. Tato hustota energie je vypočtená hodnota, odvozená z měření okamžité procesní teploty. Pro regulační účely hustota energie je kombinována s druhým výrazem, který přičítá nebo odečítá palivo (např. skrze proporcionální, proporcionální a integrální, nebo proporcionální, integrální a derivační (PID) smyčku. Tato předem odhadnutá hustota energie se porovná s výsledky analyzátoru, který snímá skutečnou hustotu energie v procesním toku na vhodném místě za místem vstřikování paliva, avšak před vstupem do oxidačního zařízení. Tyto analyzátory jsou komerčně dostupné, např. u společnosti Control Instruments Corporation. Podle rozdílu mezi předem odhadnutou hustotou energie a snímanou hustotou energie řídicí jednotka nastaví rychlost vstřikování žádoucí dodatečného paliva nebo rychlost výfukového vzduchu do oxidačního zařízení.

Schéma řízení časování ventilových spínačů

Proces ohřátí integrovaného regeneračního oxidačního zařízení spočívá v zapálení hořákového systému, regulované teplotní rampy, přičemž procesní vzduch se nepřetržitě reverzuje proudovým obtokovým zařízením skrze sekce oxidačního zařízení. Tak např., jak je to zřejmé z obr. 2, procesní výfuk vstupuje do médiového lože A, protéká skrze spalovací komoru a vystupuje skrze médiové lože B ve stanovené časové periodě. Po dokončení uvedené časové periody spínač nebo ventil přesměruje proud tak, že vstupuje do médiového lože B, protéká ·· 9··9 9« 9999 • · 9 · 9 9 skrze spalovací komoru a vystupuje skrze médiové lože A v druhé stanovené časové periodě. Tato sekvence se nepřetržitě opakuje v průběhu oxidačního zařízení. Spínací časová perioda ventilu je určena ze součtu dvou souborů logických rovnic. První soubor logických rovnic definuje společný základní spínací doba (T_Base) pro obě lože, založený na výfukovém toku (V_Actuai). Když se výfukový proud zvyšuje a spínací doba se ponechá konstantní, doba zadržení ředidlem zatěžkaného-výfuku v médiových ložích se zvyšuje a oxidační lokace v médiových loží se posune směrem ke spalovací komoře. Při konstantní spínací době existuje prahový výfukový tok (Vcriticai), který pohybuje oxidační bod k okraji spalovací komory.

Základní spínací doba se vypočte vůči objemu výfukového toku z následující logických rovnic (odkaz na obr. 1):

kdyZ Vgctuei <£ Vcriticalf T_Base T_max/ když Vgctuei >

ůcriticalr Tgase Vmax/VActuel X T_min kde

V_max = maximální výfukový tok

V_Act_uei = aktuální výfukový tok

Vcriticai = kritický výfukový tok

Tease = základní spínací doba

T_max - maximální základní spínací doba

Tmin = minimální základní spínací doba

Druhý soubor logických rovnic zahrnuje výpočet korigující doby (T_Trlm) žádoucí pro vyvážení latentního tepla v každém z médiových loží. Latentní teplo v médiovém loži je kvantifikováno vypočtením hodnoty indexu tepla v médiovém loži pro každé z médiových loží. Rozvinutí hodnot indexů tepla v médiovém loži je popsáno podrobněji níže. Při učinění odkazu na obr. 1, doba T_Trim se vypočte derivací aktuálního rozdílu (1) ♦ 0 · · · · ·· · · · · • · · · « «

0 0 0 0 0

0 0 0 0·· • ·0 0 00 0· indexu tepla v médiovém loži mezi každou individuální hodnotu z hodnot indexů tepla v médiových loží. Aktuální rozdíl indexu tepla v médiovém loži je porovnán (2) s žádoucí hodnotou rozdílu indexu tepla v médiovém loži, která je nastavena na nulu. Tato funkce rezultuje v hodnotu polární (+/-) chyby, která se integruje přes čas k vytvoření korigující časové hodnoty (T_Trim) , která se použije ke změně základní doby (T_Base) v koleraci s velikostí rozdílu mezi hodnotami indexů tepla v médiovém loži.

Indexová hodnota tepla v médiovém loži

Médiová lože absorbují tepelnou energii předanou hořákem nebo oxidací buď vstřikovaného dodatečného palivového plynu nebo uhlovodíky těkavých organických sloučenin přítomných v procesním výfukovém plynu. Teoreticky, když alternující proudové cesty regeneračních tepelných oxidačních zařízeních, koncentrace paliva, tepelná hmota a objemy komor, apod. by byly rovné, potom tepelné energie uložené v médiových ložích regeneračních oxidačních zařízeních by byly rovné a spínací doby nebo doby cyklů by byly upevněny pří časové periodě Tzákiadní♦ V praxi nejsou tyto skutečnosti reálné. Proudové cesty nejsou vždy symetrické, médiová lože nejsou naplněna identicky, nebo ostatní a procesní nepravidelnosti mohou přispívat k nerovnoměrnému ohřátí médiových loží. Konvenčně spínací doby byly změněny stejně vzhledem k implikování výfukového toku skrze použití výstupní budící výstupní frekvence výfukového ventilátoru. Teplotní měřící zařízení, jakými jsou např. termočlánky, se používají k bodovému monitorování teploty při zvolených místech podél médiového lože.

Když na médiová lože působí nestejné proudové objemy nebo • · · ·· · ♦ · ·· · · · · · · • · ··· ··· • ·»··« · · · « 9 · · · · ···· ······ · · » 94 4 4 nadměrné koncentrace procesních uhlovodíků, oxidační bod v loži se posune ven ze spalovací zóny směrem ke vstupní oblasti médiového lože. Tato podmínka se snímá zařízením pro měření teploty, jakým je typicky termočlánek, umístěným v blízkosti vstupní oblasti médiového lože a doba cyklu pro toto lože se sníží o předem určenou hodnotu sekund pokaždé, když se snímá kontrolní logický stupeň. Poněvadž oxidační bod v loži se posouvá zpátky směrem ke spalovací komoře, teplota v bodě pro měření vstupní teploty se sníží a doba cyklu médiového lože se nato sníží o předem nastavenou hodnotu sekund pokaždé, když se snímá kontrolní logika, dokud se ovlivněná doba cyklu médiového lože nerovná době základního cyklu pro ostatní médiová lože. V případě, že se v procesu použije regenerační tepelná oxidační technologie, která pro proces využívá tepelnou energii ze spalovacích komor a jakou je např. regenerační tepelné oxidační zařízení, přímo spojené z tiskařskou lisovací sušičkou, je nezbytné, aby se spalovací komora držela při konstantní teplotě pro přesné procesní sušící podmínky. Vynález aktivně sleduje a udržuje stejnou uloženou tepelnou energii v médiových ložích použitím řady snímání teplotu-snímajících bodů, umístěných podél délky každého médiového lože v rovnici indexu tepla. Tak např., (při učinění odkazu na obr. 2, v médiovém loži s pěti termoelektrickými články, rovnice indexového tepla může být vyjádřena následujícím způsobem:

indexová hodnota tepla v médiovém loži - l,016E + 0,889D + 0,762C + 0,635B + 0, 508A kde

A je teplota médiového lože v bodě A, umístěného v místě

1' od čela média spalovací komory,

B je teplota médiové lože v bodě B, umístěného v místě 2'

		» * * * f· .«	9 4	···♦
	• «	• » 4	» 4	1
	•	4 4 4	9 4	4
	«	4 4 4	4 4	4 ·
• »	4 « ·	4 4 4	44	♦ »

od čela média spalovací komory,

C je teplota médiového lože v bodě C, umístěného v místě

3' od čela média spalovací komory,

D je teplota médiového lože v bodě D, umístěného v místě

4' od čela média spalovací komory,

E je teplota médiového lože v bodě E, umístěno v místě 5' od čela média spalovací komory.

Násobitele pro proměnné se vypočtou multiplikační rozvinuté rovnici na obr. 2 proměnnou X. K řešení pro proměnnou X, se musí znát hodnota rozpětí rovnice regulační jednotky. Na obr. 2 hodnota 8000 je uvedena jak 16000/2. 16000 je plné signálové digitální výpočtové rozlišení regulační jednotky. Kdyby hodnota každého médiového lože ležela při 16000, potom výsledek beroucí v úvahu rozdíl mezi médiovými loži mohl vyprodukovat bipolární číslo > 16000, které přesahuje rozlišení regulační jednotky. Je tudíž nutné vydělit vypočtenou hodnotu celkového rozlišení dvěma k omezení potenciální hodnoty rozdílu mezi médiovými loži na hodnotu maximálního rozlišení regulační jednotky, které je v tomto případě 16000. Řešení pro proměnou X a jeho substituce poskytuje hodnoty násobitelů v rovnici pro hodnotu indexu tepla v mediovém loži. Unikátní znak techniky hodnoty indexu médiového lože spočívá v použití polohového váženého násobení (Y) příslušných teplotních měřeních (příslušného teplotního měření) , provedených při zvoleném výkonu (x) , Y*(měření)*. Součet rezultantů poskytuje hodnotu, která zůstane relativně malá, když oxidační oblast zůstane v blízkosti spalovací komory. Když kvůli procesním nepravidelnostem jedna z oxidačních oblastí médiových loží se posune dále ven ze spalovací komory vzhledem k ostatním médiovým ložím, indexová hodnota tepla v médiovém loži se zvyšuje exponenciálně, což vytváří velký rozdíl indexové hodnoty tepla v médiovém loži, což zase způsobuje velkou korekci T_Trim ve spínací době T_Base.

ve vazene řešením pro • 9 *·** »· «**·♦ »·»

9 • · · • 0 9 • · 9 • 9 9

A *9 9 • 9 9 » 9 9 9 • 9 9 · • 9 99

Výsledek způsobuje opětovné umístění médiového lože se zvětšenou oxidační oblastí zpátky směrem ke spalovací komoře. Tato technika ponechává T_Trim na minimální hodnotě s tím, že poskytuje malý opravný úkon na spínací době T_Base, zatímco profily médiových loží jsou stejné, avšak se učiní rychlý pokus o okamžitý opravný úkon, když profil médiového lože se nepříznivě odchýlí ode zbytku. Pro přesnou operaci teplotních regulačních smyček sušiček se nařídí stabilní teplota spalovací komory. Indexová hodnota tepla slouží tudíž pro následující účely:

a) poskytuje hodnotu příznačnou pro tepelnou energii uloženou v médiovém loži

b) poskytuje hodnotu příznačnou pro umístění oxidačního bodu v médiovém loži.

c) poskytuje stabilní teplotu ve spalovací komoře pro teplotní regulační smyčky sušičky

Ohřátí médiových ložích oxidačního zařízení

Činnost systému oxidačního zářízení/sušičky je zahájen, ventily odchylující proud v médiovém loži jsou oprávněny, systém je pročištěn a hořák je zapálen. V průběhu ohřívací periody tepelný obsah každého z médiových ložích se monitoruje a reguluje použitím výše popsaného regulačního schéma. Když teplota spalovací komory dosáhne předem určeného limitu, jakým je např. 828 °C, dodatečné plynové palivo se v pustí do výfukového proudu sušičky a reguluje se na specifickou hodnotu koncentrace, např. BTU/CUFT, nebo %LFL. Vhodné dodatečné plynné palivo zahrnuje přírodní plyn a propan. Jakmile se dodatečné palivo zapálí, teplota spalovací komory se zvýší s tím, že se uzavře ventil hořáku do pilotní polohy. Když ventil hořáku dosáhne pilotní polohy a teplota spalovací komory je nad předem stanovenou hodnotou přes nastavovací bod, • · • · • · • · např. teplota 899° s nastavovacím bodem 871°C, hořák se vyřadí s provozu. V tomto okamžiku dochází ke spalování v médiových ložích a teplota spalovací komory se reguluje modulováním nastavovacího bodu hustoty energie. Za účelem zabránění zastavení spalování v loži se musí přivést dostatečné množství palivového plynu ke generování žádoucího tepla pro pokračování spalování. V druhém extrémním případě, ve kterém se použije nadměrné množství palivového plynu, umístění oxidační zóny se posouvá ven ze spalovací zóny směrem ke studeným čelům tepelných výměnných loží. Když se dovolí trvání toho děje, teploty studených čel se zvýší a nepříznivě ovlivní mechanickou celistvost a proudovou kapacitu systému oxidačního zařízení. Tudíž, je důležité, aby se koncentrace palivového plynu udržovala při samoudržovacím bodě operace.

Rozvoj signálu kladné zpětné vazby hustoty energie

Regenerační tepelná oxidace se používá, když koncentrace hořlavých ředidel ve znečištěných procesních plynech leží vně limitů výbušných hodnot. Když současně koncentrace ředidel je pod samoudržovací mezní hodnotou pro udržení jejich tepelné oxidace, hořák může poskytnout dodatečnou energii. K ohřátí znečištěného (tj . špinavého) procesního plynu energetický obsah oxidovaného (tj. čistého) procesního plynu může být téměř spotřebován. Namísto činnosti hořáku se do procesního plynu může vstříknout plynné a/nebo kapalné palivo. To může být účinnější. Tudíž eliminováním činnosti hořáku se mohou dosáhnout dvě následující výhody:

(2) Potenciál generování škodlivých plynů (N0_x) , tj . plynů (1) Energetická účinnost systému se zvýší, poněvadž není nutné přidat a ohřát žádný spalovací vzduch • · • ·

2_5 ··· ··· ·· · které se mohou vytvořit uvnitř plamenů hořáku, se sníží nebo eliminuj e.

Žádoucí dodatečné palivo se detekuje obvykle měřeními teploty uvnitř tepelných výměnných loží a dále porovnáním snímaných teplot (snímané teploty) s pevnými nastavovacími body (pevným nastavovacím bodem). Potom podle rozdílů teplot (rozdílu teploty) regulační jednotka nastaví vstřikovací rychlost žádoucího paliva přiváděného do systému.

Tento přístup je vhodný, pokud exotermická energie dodatečného paliva se použije pouze k udržení tepelné oxidace. Avšak tento způsob je nutné zlepšit, když je potřeba více paliva k udržení tepelné oxidace a je nutné poskytnout vysokoteplotní vzduch ze spalovací komory pro procesní tepelné účely, např. pro tepelný pásový ofsetový tisk.

Důvodem pro zlepšení je skutečnost, že tepelná výměnná lože typicky obsahují keramické médium, charakteristické vysokou specifickou tepelnou kapacitou. Tepelná výměnná lože jsou tudíž schopna uložit více než postačující množství energie a mohou převést dočasně více tepla do procesního plynu, než jsou schopny přijmout nazpátek. Tato nerovnováha se může uskutečnit bez detekce, poněvadž z počátku nedochází k žádné snímatelné změně teploty. Když se tato změna detekuje, zpožděná teplotní změna spouští nastavení pro vstřikování paliva, při kterém se teplota může zvýšit nebo se nemusí zvýšit, a to v závislosti na závažnosti energetické nerovnováhy. V nejhorším případě se teplotní profil zhroutí a dodatečné vstřikování paliva se nemůže vytvořit pro tepelnou nerovnováhu, poněvadž doba reakce oxidace paliva se zvyšuje se snižující se teplotami, přičemž chemicky vázaná energie paliva se částečně uvolní. Za účelem zamezení zhroucení teplotních profilů v tepelných výměnných loží je žádoucí zlepšené a • · · · · · rychle působící palivové regulační schéma.

Rychlé určení dodatečné energie se může provést měřením vhodných teplot procesního plynu vně tepelných výměnných loží. Složitost daného systému vyžaduje množinu teplotních bodů (např. šest bodů pro integrované regenerační tepelné oxidační zářízení/sušičku).

Použití prvního pravidla termodynamiky napomáhá v nalezení umístění vhodných teplotních bodů. Kromě toho, energetická rovnováha se může vyjádřit jednou rovnicí tak, že hustota energie je uvedena na jedné straně rovnice a snímané teploty jsou uvedeny na druhé straně. (Hustota energie je definována jako spotřeba paliva celého systému dělená sušícím výfukovým tokem, proudícím do tepelných výměnných loží (viz. obr. 9 pro teplotní místa) (P(x) (m x — V_fuel X / Vpryer Exh ~ t( Cp X T) — ( C_p X T) p_£y_ex Oucl + { í Qproce··

k) SolventJ / + l( Cp X T) stack * ( C_p X T) mujJ { l ( C_p Bypae» “ ' / ( Cp x T)

Bypaaa ( Cp x T) MUaÍ) liv_fuel / ^Dryer fcxh ) x (Cp X T) Pueil ) ) ’

Tato hustota energie je vypočtenou hodnotou, odvozenou od okamžitých měření procesní teploty. Tak např., obr. 3 zobrazuje možné regulační schéma pro integrované regenerační tepelné oxidační zařízení, ve kterém teplotní regulační body jsou produkční vzduch, sušící výfuk, spalovací vzduch, vstupující do sušičky, a teplota mísícího boxu (v mísícím boxu se okolní produkční vzduch a vzduch ve spalovací komoře mísí před tím, než jsou zavedeny do sušičky) . V tomto případě se hodnota hustoty energie použije jako signál (BTU/CUFTfdfwd) kladné zpětné vazby a přičte se k základní hodnotě (BTU/CUFTsase) nastavovacího bodu. V této konfiguraci okamžité změny v sušícím procesu se bezprostředně projevují v hodnotě BTU/CUTF a převádí se do nastavovacího bodu regulátoru koncentrace výfukového toku BTU/CUFT.

·· ····

Konečně tato odhadnutá hustota energie, která obsahuje oba výrazy (BTU/CUFT_Setpoint = BTU/CUFT_Base + BTU/CUFT_Fdfwd) se nepřetržitě porovnává s výsledky signálu (BTU/CUFT_Processv_ariabie) analyzátoru (AT), který snímá skutečnou hustotu energie v procesním proudu ve vhodném místě za místem vstřikování paliva, avšak před vstupem do tepelných výměnných loží. Tento analyzátor je komerčně dostupný u, např. společnosti Control Instruments and Unisensor Sensorsysteme GmbH, přičemž analyzátor od této společnosti používá fyzické principy, jako např. teplotu plamene, IR spektroskopii, apod.). Rozdíl mezi odhadnutou hustotou energie (BTU/CUFT_SetpOint) a snímanou hustotou energie (BTU/CUFT_Processvariabie) se v tomto případě použije v regulátoru PID, používaného k modulování ventilu pro regulování vstřikování paliva a ve výfukovém ventilátoru s regulovanou rychlostí, používaného k udržení koncentrace hustoty energie v nastavovacím bodě.

Provedené pokusy ukázaly, že hustota energie osciluje mezi proudovými spínači kvůli pohybu teplotního profilu uvnitř regeneračního tepelného výměníku. Za účelem stabilizování teplotního profilu se vypočtená hustota energie, která je založena na snímaných teplotách, může superponovat s fázovým předstihem nebo fázovým zpožděním v závislosti na, např. spínací době, rychlosti toku a historii toku (odkaz na obr. 4) .

Manipulační schéma konečného regulačního prvku regulátoru koncentrace BTU/CUFT

Poněvadž proces probíhá ve spřaženém režimu, ředidla se uvolní, což způsobí snížení koncentrace BTU/FT³Processv_ariabie a uzavření (přes F(x)₂) ventilu pro regulování vstřikování paliva, poněvadž systém kontroly BTU/FT³ udržuje BTU/FT³Set_pOint.

·· ····

Poněvadž procesní rychlost se zvyšuje, více ředidel se uvolňuje, což nakonec způsobí uzavření ventilu pro regulování vstřikování plynného paliva. Až do okamžiku uzavření ventilu pro regulování vstřikování plynného paliva výfukový ventilátor je při minimální hodnotě nastavovacího bodu výfukového toku. Regulační systém je nastaven tak, že existuje zbrázděný přechod, mechanismem koordinace rozděleně řazené modulace mezi rovnicí pohonu výfukového ventilátoru s proměnnou rychlostí nebo rovnicí F(x)i nastavovacího bodu výfukového toku a rovnicí F(x)₂ (např. odkaz na obr. 8), přičemž se použije výstup regulační smyčky hustoty energie k rozvinutí regulačního výstupu k ventilu (Fx)₂) pro regulování vstřikování paliva a jako proudový nastavovací bod k regulační smyčce (F(x)i) výfukového toku. Pro přesné rozvinutí F(x)i a F(x)₂ se musí vyzkoušet relační vlivy vstřikovaného paliva a výfukového toku na spalovací komoru oxidačního zařízení. V tomto příkladě u tepelné energie (BTU/Min) každé složky se musí předpokládat, že regulovaným parametrem je teplota. V tomto příkladě se předpokládá, že příspěvek tepelné energie procesního ředidla je 750000 BTU/HR. Příspěvek vstřikování palivového plynu má maximální omezení 11,84 BTU/FT³ai_r. Když palivo je methan, potom 11,84 BTU/FT³alr * 0,001 FT³methan/BTU = 0,01184

FT³methan/FT³air. Maximální výfukový proud je 3100 FT³air/Min z 186000 FT³air/HR vzduchu, 186000 FT³alr/HR * 0,01184FT³methan/FT³air = 2202,24 FT³methan/HR. Tudíž příspěvek tepelné energie vstřikování plynného paliva je 2202,24 FT³methan/HR * 1000

BTU/FT³, což je 2,202,240 BTU/HR. Porovnáním dvou rozmezí vlivů relační ziskový faktor pro každý parametr může být dosažen použitím následující rovnice. Relační zisk A = celkový intervalový skalár A/celkový intervalový skalár A + celkový intervalový skalár B + celkový intervalový skalár C + apod. V tomto případě, relační zisk procesního ředidla = procesní ředidlo BTU/HR (756000)/procesní ředidlo BTU/HR (756000) + vstřikování plynného paliva BTU/HR (2202240). Relační zisk pro ·· · · jeho regulačního

0-25,4 %. Stejně vstřikování rozmezí tak j e paliva procesní ředidlo = 0,254. Použitím stejné logiky pro vstřikování plynného paliva, relační zisk vstřikování plynného paliva = 0,7458 (2202240/2950000). Interpretace výsledků ukazuje, že výfukovému proudu je přiděleno 25,4 % a systému pro vstřikování paliva je přiděleno zbývajících 74,58 % výstupu regulátoru hustoty energie. Za účelem pochopení výše uvedeného se předpokládá, že charakteristiky .regulovaných proměnných jsou lineární. Jak je to zřejmé z obr. 8, poněvadž výfukový ventilátor je primární regulační zařízení pro regulování výfukového proudu, je přípustné lineárně modulovat od 1550 SCFH do 3100 SCFH nastavovacího bodu v relaci k dovoleno, aby ventil pro regulování lineárně moduloval od 0 do 100 % jeho regulačního rozmezí v relaci k 25,4 až 100 % výstupu regulátoru hustoty energie. F(x)i se odvodí v tomto případě použitím rovnice pro přímou linii Y= mX + b. kde m = (1550-3100)/(0-25,4) nebo -61,023. Dosazením, když Y = 3100 a X = 0, b = 3100 -(-61, 023 * 0) .

Tudíž, Y = -61,023 * X + 3100. F(x)₂ se odvodí v tomto případě použitím rovnice pro přímou linii Y= mX+b. Kde m = (1000)/(100-25,4) nebo 1,34. Dosazením, když Y = 0 a X = 25,4, b =

- (1,34 * 25,4). Tudíž Y = 1,34 * X - 34,036. Tak např., ve snaze regulovat koncentraci BTU/FT³ se zvyšuje jednak koncentrace BTU/FT³ a jednak tisková lisovací rychlost, přičemž ventil pro regulování vstřikování plynného paliva se uzavírá a v okamžiku, ve kterém se ventil pro regulování plynného paliva uzavře, minimální nastavovací bod výfukového proudu se zvýší. Naopak když se lisovací rychlost sníží, množství uvolněného ředidla se rovněž sníží, což způsobí snížení výfukového proudu na minimální proudovou hodnotu a otevření ventilu pro regulování vstřikování plynného paliva a zahájení modulování. Modulování výfukového ventilátoru se typicky provádí za použití pohonu s proměnnou rychlostí.

··*·

Adaptivní regulace výfukového proudu

Výfukový proud je řízená proměnná pro koncentraci BTU/FT³, teplotu spalovací komory, tlak sušícího boxu a smyčky regulátoru teploty vzduchu v sušící zóně 1 v kombinovaném prototypovém regeneračním oxidačním zářízení/tiskovém lisovacím systému. Regulace výfukového proudu je kritická pro bezpečnost a účinný provoz systému.

Zkouška tlaku sušícího boxu, rychlosti lisování a křížové limitní regulační schéma nastavovacího bodu výfukového proudu a teploty vzduchu v sušící zóně 1

Poněvadž regulace tlaku v sušícím boxu a teploty v sušící zóně 1 jsou ovlivněny rychlostí výfukového proudu, je nutné, aby nastavovací bod výfukového proudu byl upraven k přizpůsobení vhodné operace těchto podsystémů. Tyto regulace jsou navrženy tak, aby se přizpůsobily změnám procesních podmínek, např. změnám materiálu pásu, tloušťky povlaku a podložky a tiskařské schopnosti krytí. Vzhledem k tlaku sušícího boxu, poněvadž výfukový proud se zvyšuje, potřeba sušení se prohlubuje a naopak. Poněvadž regulátory koncentrace BTU/HR jsou navrženy tak, aby se minimalizoval výfukový proud a maximalizovala sušící účinnost, je možné snížit výfukový proud na hodnotu, která způsobuje provoz regulátorů tlaku boxu s výstupem nižším než 5 %. Tak např., (v níže uvedeném textu jsou učiněny odkazy na obr. 6) výstup regulační smyčky tlaku v boxu se použije k rozvinutím regulačního výstupu (Fx)i₃ ventilátoru pro převod produkčního vzduch a jako proudového nastavovacího bodu F(x)_i4 k regulační smyčce výfukového proudu. Pro přesné rozvinutí F(x)₁₃ a F(x)i₄ se musí vyzkoušet relační vlivy proudu převodního ventilátoru a výfukového proudu na • ···

tlak v sušícím boxu. V tomto případě je rozsah nastavovacích bodů výfukového proudu od 1550 až 3100 SCFH vzduchu a regulační rozsah převodního transformátoru je 550 až 4000 SCFH vzduchu. Jak to může být zřejmé, rozmezí výfukového proudu je 3100 - 1550 = 1550 FH a rozmezí převodního transformátoru je 4000 - 550 = 3450 SCFH. Porovnáním dvou rozmezí vlivů relační ziskový činitel pro každý parametr se může dosáhnout použitím následující rovnice. Relační zisk A = celkový rozsahový skalár A/celkový rozsahový skalár A + celkový rozsahový skalár B + celkový rozsahový skalár C + apod.. V tomto příkladě, relační zisk převodního ventilátoru = celkový rozsah převodního ventilátoru (3450)/ celkový rozsah převodního ventilátoru (3450) + celkový rozsah výfukového ventilátoru (1550). Relační zisk pro převodní ventilátor - 0,69. Použitím stejné logiky na výfukový ventilátor, relační zisk výfukového ventilátoru = 0,31 (1550/3450 + 1550). Interpretace výsledků ukazuje, že se převodnímu ventilátoru přiřadí 69 % výstupu regulátoru tlaku v boxu a výfukovému ventilátoru se přiřadí zbývajících 31 % výstupu regulátoru tlaku v boxu. V zájmu lepšího pochopení se učinil předpoklad, že charakteristiky regulovaných proměnných jsou lineární. Jak je to zřejmé z obr. 5, poněvadž převodní ventilátor je primární regulační zařízení pro regulaci tlaku skříně, je dovolena lineární modulace od 13,75 % do 100 % jeho regulačního rozmezí v relaci k 0 - 69 % výstupního signálu regulátoru tlaku v boxu. Stejně tak výfukovému ventilátoru je dovolena lineární modulace od 50 do 100 % jeho regulačního rozmezí v relaci k 69 až 100 % výstupu regulátoru tlaku v boxu. F(x)i3 je odvozen v tomto případě použitím rovnice pro přímou linii, Y= mX + b. Kde m = (4000-550)/ (0-69) nebo -50. Dosazením, když Y = 4000 a X = 0, b = 4000 - (-50 * 0). Tudíž Y = -50 * X + 4000. Řešením pro F(x)i₄, m = (3100-1550)/(10069) = 50. Řešením pro b, Y = 1550 když X = 69, b = 1550 - (50 * 69) = -1900. Tudíž, F(x)i4 - 50 * X -1900.

99 •

·

Výsledkem zkoušky operace regulační smyčky tlaku v boxu je ta skutečnost, že, když se tlak v sušícím boxu stane více pozitivním, potom se zvýší výstup regulátoru tlaku v sušícím boxu, čímž se zvýší množství produkčního vzduchu do sušičky. Když výstup regulátoru tlaku v sušícím boxu prochází skrze 69 %, výstup převodního ventilátoru se drží při minimální rychlosti a nastavovací bod výfukového proudu začíná stoupat. Signál od F(x)i4 je vstupem do vysoce selekčního funkčního bloku, ve které se tento signál porovná s nastavovacím bodem ostatních výfukových proudů, generujícím signály. Poněvadž pokračuje zvyšování výstupu regulátoru tlaku v boxu, nastavovací bod výfukového proudu se zvyšuje a nakonec získá nejvyšší hodnotu nastavovacího bodu výfukového proudu a tlak v sušícím boxu se reguluje modulováním výfukového ventilátoru. To pokračuje, dokud se jiný signál nastavovacího bodu výfukového proudu nestane vyšším a tento signál se převezme. S jiným regulačním signálem, požadujícím vyšší výfukovou rychlost, tlak v sušícím boxu se stane více negativní, což snižuje výstup regulátoru tlaku v sušícím boxu a zvyšuje nastavovací bod rychlosti pohonu převodního ventilátoru k přidání dodatečného produkčního vzduchu.

Zkouška regulace teploty napájecího vzduchu v sušící zóně 1 na nastavovacím bodě sušícího výfukového proudu

Regulace teploty napájecího vzduchu v sušící zóně 1 používá horký vzduch spalovací komory k ohřátí sušícího obklopení. Množství horkého vzduchu, které je dostupné pro ohřátí a sušení pásu je závislé na rychlosti výfukového proudu. Regulační smyčka teploty v sušící zóně 1 reguluje regulátor tahu horkého vzduchu a nastavovací bod výfukového proudu. Regulační schéma používá relační ziskovou techniku, popsanou ve výše uvedeném schématu regulace tlaku v boxu a ···· ·♦ ·♦··

	23	*· ·· ♦ · ς : * ··· ···	.·*.···: .v*·: H f d i.* * ♦· ··
zobrazenou na obr. 5.	Rozvoj relačních zisků pro tento	příklad
vyžaduje definování	společných jednotek,	které se	týkaj i
fyzického parametru,	který je třeba	regulovat.	V tomto

případě, tyto jednotky jsou BTU/Min, které se mohou považovat za tepelnou rychlost. Za předpokladu, že proud vzduchu spalovací komory skrze regulátor tahu horkého vzduchu, který otevřen na 100 %, je 1850 SCFM při 871 °C. Entalpie pro tento vzduch je 582,01 BTU/LBM a specifický objem je 51,93 Ft³/LBM. Řešení pro BTU/Ft³: 582,01 BTU/LBM * 1/51,93 LBM/Ft³ = 11,20758 BTU/Ft³.

Řešení pro napájecí vzduch BTU/Min v sušící zóně 1: 11,20758 BTU/Ft³ * 1850 Ft³/Min = 20734 BTU/Min.

Pro tento příklad maximální rychlost výfukového proudu je 3100 Ft³/Min a maximální přípustný nastavovací bod % LEL je 25 % nebo 11,84 BTU/Ft³.

Řešení pro hodnotu BTU/Min pro maximální výfukový proud: 3100 Ft³/Min * 11,84 BTU/Ft³ = 36704 BTU/Min.

Poněvadž tato energie není zcela dostupná pro spalovací komoru, předpokládá se 5% ztrát, což poskytuje 34868,8 BTU/Min.

Výpočet celkové hodnoty BTU/Min, která je regulována s touto aplikací, je 34868 + 20734 = 55602,8 BTU/Min.

Výpočet relačního zisku pro každou z regulovaných proměnných:

napájecí vzduch v sušící zóně 1 = 20734/55602,8 = 0,3729 výfukový proud = 34868,8/55602,8 = 0,6271 ·« ·«♦·

Při učinění odkazu na obr. 7 a za předpokladu zjednodušení lineárním tepelným uvolněním z každého z regulačních prvků, může být vynesen následující graf:

výpočet F(x)n:

m= 1850-0/37,9-0 = 48,81, dosazením do Y = mX + b, když Y = 0, X = 0, tudíž b = 0.

F(x)n - 48,81 * X

Výpočet F(x)₁₂:

m - 3100 - 15/100-37,29 = 24,717, dosazením Y = mX + b, když Y = 1550, X = 37,29, řešením pro b. 1550 - 37,29 (24,717) = b =

628,303.

Tudíž F(x)i2 = 24,717 * X + 628,303.

Výsledkem zkoušky operace regulační smyčky teploty napájecího vzduchu v sušící zóně 1 je skutečnost, že, když teplota napájecího vzduchu v sušící zóně 1 začíná klesat od napájecího vzduchu, výstup regulátoru teploty v sušící zóně 1 se zvyšuje, čímž se otevře regulátor tahu horkého vzduchu. Když se požadavek na teplo zvýší na 37,29 % výstupu regulátoru teploty v sušící zóně 1, regulátor tahu horkého vzduchu je nyní otevřený na 100 %. Další přírůstky výstupu regulátoru teploty v sušící zóně 1 začínají zvyšovat nastavovací bod výfukového proudu skrze F(x)_i2 a ponechají regulátor tahu horkého vzduchu otevřený na 100 %. Signál od F(x)i₂ se zavede do vysoce selekčního funkčního bloku, ve kterém se porovná s jiným nastavovacím bodem výfukového proudu, generujícím signály. Poněvadž pokračuje zvyšování výstupu regulátoru teploty v sušící zóně, nastavovací bod výfukového proudu se *· ·«*· zvyšuje a nakonec získá nejvyšší hodnotu nastavovacího bodu výfukového proudu a teplota v sušící zóně 1 se reguluje modulováním výfukového ventilátoru. To pokračuje, dokud se jiný signál nastavovacího bodu výfukového proudu nestane vyšším, a tento signál se převezme. S jiným regulačním signálem, žádajícím o vyšší výfukovou rychlost se teplota v sušící zóně 1 stane příliš vysokou, čímž se výstup regulátoru teploty v sušící zóně 1 sníží na hodnotu dostatečně nízkou k navrácení regulátoru tahu horkého vzduchu k modulování.

Zkouška signálu dopředného posuvu ve formě rychlosti tisknutí

Rychlost tisku se použije jako signál dopředného posuvu a jeho vstup je sečten s hodnotou nastavovacího bodu výfukového plynu. V tomto případě signál rychlosti tisku se uvede ve vzájemný soulad s derivačním blokem, ve kterém výstup se vztahuje k rychlosti změny signálu rychlosti tisku. Tak např., když rychlost tisku je stálá, výstup z derivačního bloku je nula (0). Se značným zvýšením rychlosti tisku výstup z derivačního bloku získá význačnou hodnotu, která, když se sečte s nastavovacím bodem výfukového proudu, způsobí zvýšení výfukového proudu, přičemž přidání dodatečného BTU do oxidačního zařízení před účinkem zvýšení nebo snížení rychlosti se snímá přístroji. Tato odezva je užitečná pro zabránění vážného průhybu médiového lože a zamezení teplot ve spalovací komoře, který by mohly případně mít vliv na stabilitu regulace teploty napájecího vzduchu v sušící zóně 1.

Zahrnutí vysoce selekční logiky dovoluje, aby regulační smyčka s nejvyšší potřebou zvýšené výfukové hodnoty získala regulaci konečného regulačního prvku výfukového proudu.

Vytvoření tepelného indexu pro každé lože poskytuje následující výhody:

- poskytuje hodnotu, příznačnou pro tepelnou energii uloženou v médiovém loži a

- poskytuje hodnotu, příznačnou pro umístění oxidačního místa v médiovém loži.

S hodnotou tepelného indexu tepelná kapacita každého média může být okamžitě monitorována a regulována. To vylučuje dobu čekání na to, dokud oxidační bod nedosáhne konce médiového lože, jak je to obvyklé v současné době v průmyslu. Kvůli charakteristice tepelné indexové rovnice, vyjadřující skutečnost, že oxidační zóna se posunuje ze spalovací zóny, hodnota indexu tepla se exponenciálně zvyšuje vzhledem ke vzdálenosti od spalovací zóny. Tato funkčnost slouží k rychlé změně spínacích dob pro médiová lože pro situace tepelné nerovnováhy. To rovněž poskytuje přesnou indikaci místa oxidační zóny v médiovém loži.

Použití způsobu určení a regulování dodatečného paliva v regeneračních tepelných systémech, založeném na hustotě energie, poskytuje následující výhody:

a) Termodynamický energetický požadavek je vypočten na základě tepelných měřeních v různých místech zařízení,

b) Analyzátor je použit pro zjištění skutečného energetického obsahu v procesním plynu, a

c) Použití (a) a (b) jsou kombinována pro zavedení vhodného množství paliva do systému.

Zlepšení oproti stavu techniky spočívá v tom, že odezvy na *··

···· • ·»· • · • · procesní změny jsou okamžité a poskytují kladný zpětnovazební signál. Tato výhoda činí operace složitějších systémů (např. integrované sušičky s RTO) více bezpečné a více účinné použitím sofistikovanějších regulačních systémů.

Jedna z výhod regulačního schématu časování spínání ventilu spočívá v tom, že toto regulační schéma adaptivně nastavuje základní spínací dobu médiového lože k optimalizování termodynamického převodu tepla, jak to vyžaduje rychlost výfukového proudu. Tato technika se v poslední době nepoužívala v aplikacích integrovaného regeneračního tepelného oxidačního zářízení/sušícího zařízení.

Výhody manipulačního schématu konečného regulačního prvku regulátoru koncentrace BTU/CUFT jsou následující:

a) Poskytuje vícenásobnou regulaci konečného regulačního členu z jedné smyčky PID.

b) Schéma je navrženo tak, aby mělo jednu skupinu z ladících parametrů smyčky PID, která pracuje pro všechny konečné regulační členy.

c) Rozdělené uspořádání konečných regulačních členů umožňuje bezproblémový převod z jednoho konečného kontrolního členu na druhý.

Tato technika nebyla předtím realizována v regeneračním tepelném oxidačním zařízení nebo integrovaném regeneračním tepelném oxidačním zářízení/sušícím zařízení.

Použití derivačního schématu nastavovacího bodu regulátoru koncentrace BTU/CUFT v integrovaném regeneračním tepelném oxidačním zářízení/sušícím zařízení je jedinečné • * *·« · • · ** ·· z následujících důvodů:

a) Koncentrace BTU/CUFT výfuku procesního systému se reguluje. To poskytuje rychlou přesnou odezvu na procesní změny, což je v kontrastu s měřením pomalých teplotních vzestupů v oxidačních systémech a rychlostí výfukových proudů na bázi rychlostních signálů on-line.

b) Teplota spalovací komory regeneračního oxidačního zařízení se použije k vypočítání hodnoty základní koncentrace BTU/CUFT.

c) Použití rovnice hustoty energie a linkové rychlosti ve formě signálu kladné zpětné vazby k ponechání regeneračního tepelného oxidačního zařízení při automatickém tepelném bodě operace.

Regulace výfukového proudu pod vícenásobnými regulačními smyčkami je v integrovaném regeneračním tepelném oxidačním zářízení/sušícím zařízením jedinečné z následujících důvodů:

a) Dosavadní stav techniky pro regulaci výfuku se zabýval lineárním nastavením výfukového objemu, založeném na linkové rychlosti a/nebo teplotního vzestupu podél oxidačního systému. S množinou proměnných, závislých na objemu výfukového proudu, regulační schéma výfukového proudu je inteligentní a adaptabilní k udržení činnosti integrovaného regeneračního tepelného oxidačního zářízení/sušícího zařízení při optimální operační účinnosti. To je provedeno použitím selekčního obvodu signálu nastavovacího bodu výfukového proudu a použitím signálů kladné zpětné vazby lisovací rychlosti.

b) Regulátor hustoty energie automaticky kompenzuje vysoké nebo nízké procesní výchylky BTU/CUFT regulováním vstřikovacího ventilu palivového plynu a regulováním ·· *·«· ·· ··♦· nastavovacího bodu výfukového proudu. Tento regulační podsystém poskytuje základní hodnotu nastavovacího bodu výfukového proudu a pracuje k minimalizování výfuku a maximalizování úspory paliva.

c) Regulační schéma teploty sušící zóny 1 kompenzuje procesní podmínky, které přesahují exotermickou energii, poskytovanou vstřikovacím systémem palivového plynu, provozovaným při maximálním přípustným nastavovacím bodě a minimalizovaným hodnotě výfuku, to je pás s vysokou hmotností/slabé pokrytí nebo nízká hmotnost/silné pokrytí, prvním modulováním plného otevření regulátoru tahu horkého vzduchu a potom zvýšením nastavovacího bodu výfukového proudu. Poněvadž se koncentrace BTU/CUFT reguluje, zvýšení výfukového proudu zvyšuje proud plynného paliva, čímž se zvýší hodnota exotermické energie v oxidačním zařízení.

d) Regulační schéma výfuku používá rychlost změny lisovací rychlosti ve formě signálu pozitivní zpětné vazby, který se přičte k nastavovacímu bodu výfukového proudu.

e) Jedinečnost použití relačních ziskových konceptů pro regulované výstupy rozděleného rozsahu.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Regenerační tepelné oxidační zařízení, vyznačené tím, že zahrnuje alespoň první a druhý regenerační sloupec, přičemž každý z těchto sloupců obsahuje teplo výměnné médium; plynový vstupní prostředek a plynový výstupní prostředek, které jsou ve spojení s každým z regeneračních sloupců; spalovací zónu, která je ve spojení s každým z uvedených regeneračních sloupců; ventilový prostředek pro střídavé směrování uvedeného plynu do plynového vstupního prostředku jednoho z uvedených regeneračních sloupců v prvním směru a skrze druhý z uvedených regeneračních sloupců ve druhém směru; množinu teplotních snímacích prostředků pro detekování teploty uvedeného plynu v množině předem stanovených míst v každém z uvedených regeneračních sloupců; výpočetní prostředek pro vypočtení první hodnoty, která je ukazatelem tepelné energie uložené v tepelném výměnném médiu v uvedeném prvním regeneračním sloupci, a druhé hodnoty, která je ukazatelem tepelné energie uložené v tepelném výměnném loži v uvedeném druhém regeneračním sloupci; určovací prostředek pro určení rozdílu mezi uvedenou první hodnotou a druhou hodnotou; porovnávací prostředek pro porovnání uvedeného rozdílu s předem stanovenou hodnotou; a spínací prostředek, který má odezvu na uvedený porovnávací prostředek pro regulování časování ventilového prostředku.
2. 2. Regenerační tepelný prostředek podle nároku 1, vyznačený t í m, že dále zahrnuje výpočetní prostředek pro vypočtení hustoty energie procesního plynu, založené na uvedených detekovaných teplotách uvedeného plynu; měřící prostředek pro měření skutečné hustoty energie uvedeného procesního plynu; prostředek pro porovnání uvedené vypočtené hustoty energie s uvedenou skutečnou hustotou energie; a »» *·«· * · · ·♦ •00 • ·

   0 0·

   0· 00 pro regulování množství dodatečného paliva, do oxidačního zařízení na základě uvedeného prostředek přidaného porovnání.
3. 3. Způsob provozu regeneračního tepelného oxidačního zařízení, který má alespoň první a druhý regenerační sloupec, přičemž každý z těchto regeneračních sloupců obsahuje tepelné výměnné médium, plynový vstupní prostředek a plynový výstupní prostředek, které jsou ve spojení s každým z uvedených regeneračních sloupců, spalovací zónu, která je ve spojení s každým z uvedených regeneračních sloupců, a ventilový prostředek pro střídavé směrování uvedeného plynu do plynového vstupního prostředku jednoho z uvedených regeneračních sloupců v prvním směru a skrze druhý z uvedených regeneračních sloupců v druhém směru, vyznačený tím, že zahrnuje snímání teploty uvedeného plynu v množině předem stanovených míst v každém z uvedených regeneračních sloupců; vypočtení první hodnoty, která je ukazatelem tepelné energie, uložené v tepelném výměnném loži v prvním z regeneračních sloupců, a druhé hodnoty, která je ukazatelem tepelné energie, uložené v tepelném výměnném loži v uvedeném druhém z regeneračních sloupců; určení rozdílu mezi uvedenou první a druhou hodnotou; porovnání uvedeného rozdílu s předem stanovenou hodnotou; a uvedení uvedeného ventilového prostředku do činnosti v odezvě na uvedené porovnání.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že dále zahrnuje vypočtení hustoty energie uvedeného plynu, založené na uvedených snímaných teplotách uvedeného plynu; měření skutečné hustoty energie uvedeného plynu; porovnání uvedené vypočtené hustoty energie s uvedenou skutečnou hustotou energie; a regulování množství dodatečného paliva, přidaného do uvedeného oxidačního zařízení, založené na uvedeném porovnání.