CZ302544B6 - Method of controlling gasifying boiler capacity - Google Patents
Method of controlling gasifying boiler capacity Download PDFInfo
- Publication number
- CZ302544B6 CZ302544B6 CZ20090650A CZ2009650A CZ302544B6 CZ 302544 B6 CZ302544 B6 CZ 302544B6 CZ 20090650 A CZ20090650 A CZ 20090650A CZ 2009650 A CZ2009650 A CZ 2009650A CZ 302544 B6 CZ302544 B6 CZ 302544B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- boiler
- flue gas
- temperature
- programming algorithm
- gasification
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká způsobu víceparametrové regulace výkonu zplyňovacího kotle určeného zejména pro vytápění nebo ohřev teplé vody rodinných domů, bytů, penzionů, restauračních a hotelových zařízení i průmyslových objektů - hal.The invention relates to a method for multi-parameter regulation of the gasification boiler output, intended especially for heating or hot water heating of family houses, apartments, guest houses, restaurants and hotel facilities and industrial buildings - halls.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Zplyňovací kotle jsou konstruovány výhradně pro spalování dřeva většinou na tepelný výkon od 10 do 100 kW. Jako palivo se používá jakékoli suché dřevo, zejména polena do maximální délky 500 mm, dřevný odpad jako jsou piliny, hobliny atd., ale vždy v kombinaci s kusovým dřevem. Není vyloučeno používat i vlhčí dřevo, čímž se však spotřeba paliva zvyšuje. Jejich velká přikládací komora přitom šetří čas a fyzickou námahu při dělení a tvarování dřeva. Popel u těchto kotlů představuje jen cca 1 až 2 % z množství dodaného paliva a jejich čištění bývá jen cca 1 až 2 krát týdně. Pokud pracují v řádném provozním režimu, je provoz těchto kotlů přínosem pro životní prostředí s nízkou tvorbou škodlivin. Jejich spalování využívá princip generátorového zplyňování dřevní hmoty za teploty (cca 1100 °C). Takový systém spalování je vůči klasickým kotlům ekonomičtější a dosahuje úsporu paliva až o 40 %. Hoření dřevoplynu je přitom podporované ventilátorem, který přivádí spalovací primární vzduch do jejich horního ohniště a sekundární přes dýzu do dolního ohniště. Průtokové množství tohoto vzduchu a tah v komíně jsou závislé na otáčkách ventilátoru, které je možné plynule regulovat frekvenčním měničem. Termodynamická, výkonová a okysličovací dokonalost spalování jsou velmi závislé zejména na parametrech odtažení zplodin komínem. Tak v komíně se ve skutečnosti velmi rychle mění v závislosti na změnách atmosférického tlaku, teploty a vlhkosti atmosférického vzduchu, na intenzitě a směru větru. Měření ukazují, že v čase tyto změny probíhají s vysokou intenzitou a četností a že výkonové parametry, resp. amplitudy výkonu kotle, tyto změny přímo úměrně nežádoucím způsobem kopírují. Z tohoto hlediska je dostatečně výkonný vyrovnávací ventilátor důležitým konstrukčním prvkem. V současnosti se však přímá funkční vazba mezi okamžitým výkonem ventilátoru a některým důležitým technologickým parametrem, například tahem komína, okamžitým výkonem kotle, tlakem nebo teplotou spalin v komínovém hrdle, konstrukčně nezabezpečuje. Ani rovnice a vzájemné funkční vztahy mezi technologickými a termodynamickými parametry systému se dosud dostatečně nezjišťovaly. Vyrovnávací, tj. regulační, funkce ventilátoru proto v současnosti není konstrukčně dostatečně zajištěna a při nevhodném nastavení otáček může způsobovat příliš nízký nebo naopak příliš vysoký tah, čímž může tak mít dokonce na parametry spalování i na parametry termodynamické rovnováhy systému negativní dopad.Gasification boilers are designed exclusively for wood combustion, mostly for heat output from 10 to 100 kW. Any dry wood is used as fuel, especially logs up to a maximum length of 500 mm, wood waste such as sawdust, shavings, etc., but always in combination with lump wood. The use of damp wood is not excluded, but this increases fuel consumption. Their large stoking chamber saves time and physical effort in cutting and shaping wood. The ash of these boilers represents only about 1 to 2% of the amount of supplied fuel and their cleaning is only about 1 to 2 times a week. If they operate in proper operating mode, the operation of these boilers is beneficial for the environment with low pollutant production. Their combustion uses the principle of generator gasification of wood mass at temperatures (approx. 1100 ° C). Such a combustion system is more economical than conventional boilers and achieves fuel savings of up to 40%. The combustion of wood gas is supported by a fan, which supplies combustion primary air to their upper hearth and secondary through a nozzle to the lower hearth. The flow rate of this air and the draft in the chimney are dependent on the fan speed, which can be continuously controlled by the frequency converter. The thermodynamic, power and oxidation perfection of combustion is very dependent on the parameters of the combustion products exhaust through the chimney. Thus, in the chimney, it actually changes very quickly, depending on changes in atmospheric pressure, temperature and humidity of atmospheric air, the intensity and direction of the wind. The measurements show that over time these changes take place with high intensity and frequency, and that the performance parameters, respectively. amplitude of boiler output, these changes directly proportionally copy undesirable. From this point of view, a sufficiently powerful buffer fan is an important component. At present, however, the direct functional link between the instantaneous fan output and some important technological parameter, such as chimney draft, instantaneous boiler output, pressure or flue gas temperature in the chimney neck, is not structurally ensured. Equations and functional relationships between the technological and thermodynamic parameters of the system have not yet been sufficiently investigated. The balancing, ie regulating, function of the fan is therefore currently not sufficiently ensured by the design and, if the speed is set incorrectly, it can cause too low or too high draft, thus having a negative impact on combustion parameters and thermodynamic equilibrium parameters of the system.
Dosud probíhá stanovení výkonu a koncentrace emisních zplodin zplyňovacích kotlů pouze ve specializovaných zkušebnách na žádost producentů nebo jejich uživatelů. Vlastní měření však vyžaduje použití speciálních nákladných prostředků a měřicích přístrojů, je časově náročné, pracné, nákladné a nevhodné pro přímého uživatele kotle.So far, the performance and concentration of the exhaust gas emissions from gasification boilers has been determined only in specialized testing facilities at the request of producers or their users. However, the actual measurement requires the use of special costly means and measuring instruments, it is time consuming, laborious, expensive and unsuitable for the direct boiler user.
V současnosti je v provozu zplyňovacích kotů u uživatelů používána zejména jejich dvoupolohová automatická a/nebo ruční regulace. Kotle mají nainstalovány dva termostaty, tj. vnitřní na sledování teploty teplé výstupní vody z kotle a vnější na sledování teploty ve vytápěné místnosti. Regulace se provádí vnitřním snímačem teploty kotle při dosažení hodnoty teploty výstupní vody 90 °C a/nebo nastavené teploty v místnosti buď vypnutím ventilátoru přívodu vzduchu do ohnišť, nebo přepnutím na vnější okruh zplyňovacího kotle. Pro přenos teplotních parametrů mezi kotlem a regulátorem se používají různé druhy digitálních linek, například regulátor při provozu kotle s vestavěnou ekvitermní regulací typu „on/off“ nebo modernější typ „OpenTherm“, který určuje za jakých okolností a na jakou teplotu má kotel topit pro aktuální vnitřní teplotu. Regulace typu „OpenTherm“ určuje přitom nej menší nutný výkon kotle potřebný v daném čase, přičemžAt present, the two-position automatic and / or manual regulation is used in the operation of gasification wheels for users. Boilers have two thermostats installed, ie an internal one for monitoring the temperature of the hot water leaving the boiler and an external one for monitoring the temperature in the heated room. The regulation is carried out by the internal boiler temperature sensor when the outlet water temperature of 90 ° C and / or the set room temperature is reached either by switching off the combustion air fan or by switching to the external circuit of the gasification boiler. Various types of digital lines are used to transfer the temperature parameters between the boiler and the controller, for example the controller when operating the boiler with built-in equithermal regulation type “on / off” or more modern type “OpenTherm”. current indoor temperature. The “OpenTherm” control system determines the lowest boiler output required at a given time, and
- 1 CZ 302544 B6 tento regulátor je vždy nadřazen instalované automatice kotle. Bezdrátové regulátory se pro tento účel v současnosti zatím nepoužívají. Regulace typu „OpenTherm“ zajišťuje tedy regulaci výkonu čerpadla vody pouze nepřímo přes automatiku kotle. Regulátor v tomto případě pouze určuje potřebnou výstupní teplotu. Venkovní Čidlo bývá jen doporučené a spojené s automatikou kotle, tzv. Opentherm Plus linkou. Údaje o vnější teplotě přitom dostává regulátor nepřímo pres kotel. Jejích provoz bez vnějšího čidla teploty je sice možný, ale ekonomicky značně nevýhodný v porovnání s použitým vnějším snímačem. Běžně a nejlépe přitom běží kotel v režimu, kde se podle požadavku v budově mění výstupní teplota. Regulátor přepočítává právě nejnižší množství potřebného tepla tak, aby kotel běžel podle možnosti na Jeden start“ celý den, což je však ideální stav, který se však nezajišťuje za každých okolností. Správně nastavená regulace proto nevypíná kotel „podle PID“ algoritmů, ale proto, že je potřeba tepla nižší než minimální výkon kotle. Kotel tehdy nedokáže dosáhnout požadovanou (již velmi) nízkou teplotu na výstupu - musí se odstavit z provozu a počkat na zchlazení zpátečky, aby znovu nastartoval. To jak se bude kotel chovat v konkrétní budově závisí na mnoha faktorech (ztráty, velikosti radiátorů atd.). Pro bezproblémový chod je dobré ne předimenzovat kotel. Nízký spodní výkon je přitom důležitější než jeho výkonová rezerva vzhůru. Čím plynulejší je chod kotle, tím je větší úspora paliva.- this controller is always superior to the installed boiler automatics. Wireless controllers are currently not used for this purpose. The “OpenTherm” control system therefore only regulates the water pump output indirectly via the boiler control system. In this case, the controller only determines the required flow temperature. The outdoor sensor is only recommended and connected with the boiler automatics, so-called Opentherm Plus line. The controller receives indirectly the outside temperature via the boiler. Their operation without an external temperature sensor is possible, but economically disadvantageous compared to the external sensor used. Normally and best, the boiler runs in a mode where the flow temperature changes as required in the building. The regulator recalculates the lowest amount of heat required so that the boiler runs as far as possible for one start “all day”, which is an ideal condition, but it is not always ensured. Correctly set regulation therefore does not switch off the boiler according to PID algorithms, but because the heat demand is lower than the minimum boiler output. At that time, the boiler cannot reach the desired (already very low) flow temperature - it must shut down and wait for the return to cool down to restart. How the boiler will behave in a particular building depends on many factors (losses, size of radiators, etc.). For trouble-free operation it is good not to oversize the boiler. A low power output is more important than its upward power reserve. The smoother the boiler operation, the greater the fuel economy.
Většina zplyňovacích kotlů však neakceptuje kombinaci regulací typu „on/off“ a „OpenTherm“, což neumožňuje zpětné hlášení teplot z prostoru, proto je tato regulace nedokonalá a neúplná, má komfortní, málo úsporná a zapříčiňuje nedokonalé spalování, nízkou účinnost, překračování přípustných emisí ve spalinách a nezajišťuje se trvalá termodynamická rovnováha spalovacího systému.However, most gasification boilers do not accept a combination of “on / off” and “OpenTherm” controls, which does not allow room temperature feedback, therefore this control is imperfect and incomplete, comfortable, low-cost, and imperfect combustion, poor efficiency in the flue gas and does not provide a permanent thermodynamic equilibrium of the combustion system.
Známý je i způsob automatického řízení spalování v peci a systém k provádění tohoto způsobu podle patentu SK 284272, který se týká snižování definované koncentrace oxidu uhlíku v odpadních plynech. Poté se definovaná koncentrace volného kyslíku zvyšuje, přičemž se po snížení koncentrace oxidu uhlíku opět snižuje definovaná koncentrace volného kyslíku. Systém zahrnuje programovací zařízení s programem změny definované koncentrace volného kyslíku v odpadních plynech, což závisí na poměru koncentrace oxidu uhlíku. Uvedený způsob je však pro běžně používané zplyňování kotle s výkonem do lOOkW velmi technicky náročný, nákladný a prakticky pro běžné uživatele kotlů nepoužitelný.Also known is a method for automatically controlling furnace combustion and a system for carrying out this method according to the patent SK 284272, which relates to the reduction of a defined concentration of carbon dioxide in the waste gases. Thereafter, the defined concentration of free oxygen is increased, whereby the concentration of free oxygen decreases again after the carbon dioxide concentration is reduced. The system includes a programming device with a program for changing the defined concentration of free oxygen in the off-gas, depending on the ratio of carbon dioxide concentration. However, this method is very technically demanding, expensive and practically unusable for conventional boiler users for conventional gasification of the boiler with output up to 100 kW.
Cílem předloženého technického řešení je proto odstranění nebo alespoň minimalizace nevýhod dosavadních způsobů regulace výkonu zplyňovacího kotle.The object of the present invention is therefore to eliminate or at least minimize the disadvantages of the prior art gasification boiler output control methods.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje způsob regulace výkonu zplyňovacího kotle podle technického řešení. Podstatou technického řešení je, že při termostatem nastavené teplotě teplé výstupní vody z kotle a/nebo í při termostatem nastavené teplotě ve vytápěné místnosti, PID regulátory v zplyňovacím kotli řídí tlak spalin v rozsahu 8 až 38 Pa a absolutní teplotu spalin v rozsahu 9 až 258 °C při maximálním rozptylu ± 15 % od nastaveného parametru otáčkami ventilátoru přívodu primárního a sekundárního vzduchu do ohnišť v rozsahu 1100 až 2900 ot/min., přičemž vzájemné funkční vztahy mezi sledovanými veličinami jsou určeny programovacím algoritmem kotle.The aforementioned drawbacks are largely eliminated by the method of regulating the gasification boiler output according to the technical solution. The essence of the technical solution is that at the thermostatically set temperature of the hot outlet water from the boiler and / or at the thermostatically set temperature in the heated room, the PID controllers in the gasification boiler control the flue gas pressure in the range 8 to 38 Pa ° C at a maximum variance of ± 15% from the set parameter by the fan speed of the primary and secondary air supply to the fireplaces in the range 1100 to 2900 rpm. The mutual functional relations between the monitored variables are determined by the boiler programming algorithm.
Je optimální, pokud je regulace realizována při termostatem nastavené teplotě teplé výstupní vody z kotle a/nebo i při termostatem nastavené teplotě ve vytápěné místnosti.It is optimal if the control is carried out at the thermostat-set temperature of the hot water leaving the boiler and / or even at the thermostat-set temperature in the heated room.
Je přitom výhodné, pokud je programovací algoritmus experimentálně určen z parametrů tlaku a absolutní teploty spalin při maximálním výkonu kotle a při předepsaných koncentracích emisí spalin COx a NOx.It is advantageous if the programming algorithm is determined experimentally from the parameters of pressure and absolute temperature of the flue gas at maximum boiler output and at the prescribed flue gas emission concentrations COx and NOx.
Rovněž je výhodné, pokud je buď alespoň jeden PID regulátor vybaven vnitřním mikropočítačem s programovacím algoritmem kotle nebo pokud jsou PID regulátory propojeny s programovacím algoritmem kotle v osobním počítači.It is also advantageous if either at least one PID controller is equipped with an internal microcomputer with a boiler programming algorithm or if the PID controllers are connected to a boiler programming algorithm in a personal computer.
Způsob regulace výkonu zplyňovacího kotle podle technického řešení umožňuje jednoduché, levné, expresní a kontinuální dodržování vysokého výkonu při nízkých koncentracích emisních zplodin zplyňovacích kotlů u uživatele kotle, jakož i kontinuální kontrolu sledování těchto parametrů při jejich vývoji a výrobě. Uvedené parametry souvisejí s dokonalostí spalování dřevní hmoty, tj. s jejich zvýšenou účinností, bezpečností, ekologií a ekonomikou provozu. Dále umožňuje jednoduchou operativní kontrolu výkonu a koncentrací emisí spalin, což je velmi důležité pro výrobce zplyňovacího kotle z hlediska dodržení projektovaných parametrů, kvality výroby, dokonalé výstupní kontroly každého jednotlivého výrobku a jeho konkurenceschopnosti. Technické řešení pro uživatele především zvyšuje bezpečnost, ekologii a ekonomiku provozu kotle. Provozní, ekologické a ekonomické výhody a důležitost využití kontroly hlavních technologických parametrů v reálném čase navrhovaným způsobem podle naměřených teplot komplexně ukazuje příklad kontroly správného vztahu těchto parametrů u nově vyvinutého kotle sozn. Maga-23 (turbo), kde se využitím technického řešení dosahuje překročení projektovaného výkonu na takovém zplyfiovacím kotli až o + 31,9 % oproti dosavadnímu stavu techniky, tj. s použitím protokolárního měření při současném snížení koncentrace emisí COx a NOx v jednotkách hmotnostních [mg/m3] a objemových [ppm] v průměru až o -19,3 % a dosažení zvýšení faktoru kyslíkové bilance ze záporné úrovně - 0,8 na kladnou úroveň + 2,2. Realizace technického řešení v zplyňovacím kotli je přitom technicky jednoduchá a málo nákladná. Technické řešení umožňuje vůči současně projektovému stavu kotle použití až o cca třetinu výkonově menšího zplyňovacího kotle, což podstatně snižuje jeho rozměry, pořizovací náklady a vedle udržování potřebné teploty umožňuje i účinnější regulaci spalování dřeva, a tím i zvýšenou účinnost zplyňovacího kotle. Navrhovaný způsob regulace má svůj význam i v případě potřeby snížit nadměrný výkon kotle, což umožňuje určitý systém samoregulace. Regulační funkce podle návrhu je i zpětná a jejím úkolem je pří poklesu okamžitého výkonu adekvátně reagovat snížením otáček ventilátoru, tj. dodávkou menšího průtokového množství a snížením tlaku spalin v komínovém hrdle tak, aby byla zachována algoritmem daná termodynamická rovnováha systému. Takový způsob regulace se v každém okamžiku řídí a chová podle měřených okamžitých hodnot teploty a tlaku spalin v komínovém hrdle, které jsou vždy přímo úměrné okamžitému tepelnému výkonu kotle, který se dá podle potřeby otáčkami ventilátoru zvyšovat nebo naopak snižovat. Termodynamickou rovnováhu systému, tj. poměry mezi parametry výkonu, teplotou, tlakem spalin, průtokovým množstvím vzduchu a kyslíkovou bilancí, je možné v obou těchto případech vždy v reálném čase otáčkami ventilátoru udržovat na předepsaných hodnotách pro zajištění dokonalého spalování s minimálním vývojem plynných škodlivin, tj. váhových a objemových emisí COx a NOx.The method of regulating the gasification boiler power according to the invention enables simple, cheap, express and continuous adherence to high output at low concentrations of gasification boiler exhaust emissions at the boiler user, as well as continuous monitoring of these parameters during their development and production. These parameters relate to the perfection of wood mass combustion, ie to increased efficiency, safety, ecology and economy of operation. Furthermore, it enables simple operative control of output and concentration of flue gas emissions, which is very important for gasification boiler manufacturers in terms of compliance with design parameters, production quality, perfect output control of each individual product and its competitiveness. The technical solution for the users primarily increases the safety, ecology and economy of the boiler operation. The operational, ecological and economic advantages and importance of using the real-time control of the main technological parameters in a designed way according to the measured temperatures comprehensively show an example of checking the correct relationship of these parameters in a newly developed boiler. Maga-23 (turbo), where the utilization of the technical solution achieves the projected output on such a gasification boiler by up to + 31.9% compared to the prior art, ie using protocol measurement while reducing the concentration of COx and NOx emissions in units of mass [ mg / m 3 ] and volume [ppm] on average up to -19.3% and achieving an increase in oxygen balance factor from negative level - 0.8 to positive level + 2.2. The realization of the technical solution in the gasification boiler is technically simple and inexpensive. The technical solution enables the boiler to be used by up to about one third of the smaller gasification boiler, which significantly reduces its dimensions, purchase costs and, in addition to maintaining the required temperature, enables more efficient regulation of wood combustion and thus increased efficiency of the gasification boiler. The proposed method of regulation is important even if necessary to reduce excessive boiler output, which allows a certain system of self-regulation. The control function according to the design is also reversible and its task is to react adequately by decreasing the instantaneous power by reducing the fan speed, ie by supplying a smaller flow rate and by reducing the flue gas pressure in the chimney neck so that the thermodynamic equilibrium of the system is maintained. This type of control is always controlled and behaves according to the measured instantaneous temperature and flue gas pressure values in the chimney flue, which are always proportional to the instantaneous heat output of the boiler, which can be increased or decreased as required by the fan speed. The thermodynamic equilibrium of the system, ie the ratios between power parameters, temperature, flue gas pressure, air flow rate and oxygen balance, can always be maintained at the prescribed values in real time in real time to ensure perfect combustion with minimal evolution of gaseous pollutants COx and NOx weight and volume emissions.
Přehled obrázků na výkresechOverview of the drawings
Konkrétní příklad způsobu regulace výkonu zplyňovacího kotle podle vynálezu a vztahu regulovaných parametrů u zplyňovacího kotle Maga - 23 (turbo) je graficky zobrazen na přiloženém výkrese.A specific example of a method for controlling the power of a gasification boiler according to the invention and the relation of the regulated parameters of a Maga-23 (turbo) gasification boiler is shown graphically in the attached drawing.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Příklad způsobu regulace výkonu zplyňovacího kotle podle vynálezu je blíže graficky zobrazen na přiloženém výkrese pro zplyňovací kotel Maga-23 (turbo) s předpokládaným výkonem Nk = 23 kW. Ve zkušebně nebo u výrobce se před zkouškou nejdříve osadí snímače teploty a tlaku spalin PID regulátorů, např. do silnostěnné části komínového hrdla zplyňovacího kotle, kteréjsou vodivě propojeny s programovacím členem algoritmu kotle. Poté se zplyňovací kotel běžným způsobem uvede do provozního stavu, např. až na termodynamicky optimální výkon Nk =An example of a method for controlling the power of a gasification boiler according to the invention is shown in more detail in the accompanying drawing for a Maga-23 (turbo) gasification boiler with an assumed output Nk = 23 kW. Prior to testing, the temperature and flue gas pressure sensors of the PID controllers, eg in the thick-walled part of the gas-fired boiler chimney, which are conductively connected to the boiler algorithm programming element, are first installed in the test room or at the manufacturer. Then, the gasification boiler is put into operation in the normal way, eg up to the thermodynamically optimal output Nk =
- j CZ 302544 B6- j GB 302544 B6
25,2 kW za dobu cca 60 min. Následně se snímači PID regulátorů průběžně měří a zaznamenává v programovém členu algoritmus tlaku spalin v rozsahu p = 15 až 27 Pa a absolutní teplota spalin T3 v rozsahu 9 až 258 °C ve formě kalibračních křivek při dosahování termodynamicky optimálního výkonu Nk = 25,2 kW otáčkami ventilátoru přívodu primárního a sekundárního vzduchu do jeho ohnišť vyregulování na hodnotu n = 1543 ot / min za dosažení tlaku spalin p - 23 Pa, teploty spalin T3 = 151 °C, teploty výstupní vody T2 = 93 °C, teploty rukojeti spodních dvířek Tl = 48 °C, objemové koncentrace emisí CO = 565 ppm, NO = 18 ppm i Nox = 21 ppm a hmotnostní koncentrace emisí CO = 706 mg/m3 i Nox = 64 mg/m3. Tyto hodnoty přitom oproti termodynamicky nevyváženému stavu kotle při protokolárního výkonu Pprot = 19 kW představují v technologických parametrech výkonový nárůst + 30 % a v emisních parametrech produkční pokles až o -19.3%, přičemž kyslíková bilance, jako nejdůležitější faktor úplnosti a kvality spalování vzrostla ze záporné hodnoty F = - 0,8 na požadovanou optimální kladnou hodnotu F = + 2,2.25.2 kW for approx. 60 min. Subsequently, the PID sensors are continually measured and recorded in the program member by the flue gas pressure algorithm in the range p = 15 to 27 Pa and the absolute flue gas temperature T3 in the range 9 to 258 ° C in the form of calibration curves achieving thermodynamically optimal performance Nk = 25.2 kW speed of the primary and secondary air supply fan to its furnaces is regulated to the value of n = 1543 rpm to achieve flue gas pressure p - 23 Pa, flue gas temperature T3 = 151 ° C, outlet water temperature T2 = 93 ° C, lower door handle temperature Tl = 48 ° C, CO emission volumetric concentration = 565 ppm, NO = 18 ppm i Nox = 21 ppm and mass concentration of CO = 706 mg / m 3 i Nox = 64 mg / m 3 . These values, compared to the thermodynamically unbalanced state of the boiler at the logic output Pprot = 19 kW, represent a technological increase of + 30% in the technological parameters and a production decrease of -19.3% in the emission parameters, while the oxygen balance as the most important factor of completeness and combustion quality increased from negative value of F = - 0.8 to the required optimum positive value of F = + 2.2.
Na přiloženém výkrese jsou přitom v kalibračních křivkách svislými řezy zdůrazněny tři provozní stavy kotle a jim odpovídající jeho výkonové a emisní parametry. Provozní stav s označením Pprot se týká protokolárního měření při kterém nebyly dosaženy projektované parametry podle řezu s označením Pproj a optimalizovaný provozní stav s označením Popt pří nastavení technologických parametrů kotle podle technického řešení otáčkami ventilátoru přívodu primárního a sekundárního vzduchu do ohnišť, přičemž tento stav kotle se dále známým způsobem v zaznamenaném algoritmu předvolí na nej výhodnější provozní stav zplyň ovací ho kotle. Nakonec se zkouška kotle ukončí a kotel se známým způsobem nainstaluje u uživatele se shodně osazenými snímači teploty a tlaku spalin PID regulátorů, např. do silnostěnné části jeho komínového hrdla, které jsou vodivě propojeny s programovacím algoritmem kotle s naprogramovanými kalibračními křivkami.In the enclosed drawing, three operating states of the boiler and its corresponding output and emission parameters are highlighted in the calibration curves by vertical sections. Pprot operating state refers to a protocol measurement in which the design parameters according to the Pproj section were not achieved and the optimized operating state Popt when setting the boiler technological parameters according to the technical solution of the primary and secondary air blower fan speed. further in a manner known per se in the recorded algorithm presets to the most advantageous operating state of the gasification boiler. Finally, the boiler test is terminated and the boiler is installed in a known manner by a user with identically mounted PID temperature and flue gas pressure sensors, eg in a thick-walled part of its chimney flue, which are conductively connected to the boiler programming algorithm with programmed calibration curves.
Takto osazený zplyňovací kotel se pak může známým způsobem připojit u uživatele na regulační termostat ve vytápěné místnosti a podle potřeby se nastaví na termostatu nutná teplota vytápěné místnosti. Následně se zplyňovací kotel známým způsobem uvede do provozního stavu, např. na výkon Nk = 23 kW za dobu cca 60 min. a pak se nastaví buď na výchozí optimalizovaný provozní stav s označením Popt nebo na některý menší výkon v rozsahu mezi předpokládaným výkonem s označením Pproj a optimalizovaným provozním stavem s označením Popt. Při vytápění kotle se průběžně snímači tlaku a teploty spalin PID regulátory regulují otáčky ventilátoru přívodu primárního a sekundárního vzduchu s dřevoplynem do ohnisek v rozsahu 1100 až 2900 ot / min tak, aby rozdíl skutečné teploty a tlaku spalin kotle byt menší než ±15% od jejich parametrů uvedených v kalibrační křivce. Takto optimalizovaný provozní stav Popt podle vynálezu pak představuje u uživatele překročení projektovaného výkonu kotle na hodnotu 25,2 kW, tj. navýšení o + 31,9% při současném snížení koncentrace emisí COx a NOx v jednotkách [mg/m3] i [ppm] v průměru o - 19,3 % a dosažení faktoru kyslíkové bilance na úrovni F = + 2,2. Po dosažení teploty vytápěné místnosti nastavené na termostatu nebo při překročení nastavené teploty teplé výstupní vody z kotle, např. při poruše kotle a pod., se termostatem automaticky vypne jeho ventilátor pro nutnou dobu a tím i přívod primárního a sekundárního vzduchu do ohnišť a/nebo se zplyňovací kotel známým způsobem přepne na svůj vnější okruh. Stejný stav nastane i v případě poruchy kotle při překročení nastavené teploty teplé výstupní vody z kotle.The gasification boiler thus installed can then be connected to the control thermostat in the heated room in a known manner at the user and, if necessary, the necessary temperature of the heated room is set on the thermostat. Subsequently, the gasification boiler is brought into an operating state in a known manner, for example at an output Nk = 23 kW in a period of approx. 60 min. and then set to either the default optimized Popt operating state or some less power in the range between the predicted power of Pproj and the optimized Popt operating state. When heating the boiler, the PID regulators continuously control the fan speed of the primary and secondary wood gas supply to the furnaces in the range from 1100 to 2900 rpm so that the difference between the actual temperature and the flue gas pressure of the boiler is less than ± 15%. parameters listed in the calibration curve. Thus optimized operating state Popt according to the invention represents for the user exceeding the projected boiler output to 25.2 kW, ie an increase of + 31.9% while reducing the concentration of COx and NOx emissions in units [mg / m 3 ] i [ppm ] by an average of - 19.3% and achieving an oxygen balance factor of F = + 2.2. When the temperature of the heated room set on the thermostat is reached or when the set temperature of the hot water leaving the boiler is exceeded, eg in case of boiler failure, etc., the thermostat automatically switches off its fan for the necessary time and thus supplying primary and secondary air to the fireplace and / or the gasification boiler switches to its outer circuit in a known manner. The same condition occurs in case of boiler failure when the set temperature of the hot water leaving the boiler is exceeded.
Popsané a vyobrazené uskutečnění není přitom jediným možným řešením podle vynálezu, protože zplyňovací kotel nemusí obsahovat regulační termostat ve vytápěné místnosti. Alespoň jeden PID regulátor může být vybaven vnitřním mikropočítačem s programovacím algoritmem kotle nebo PID regulátory mohou být propojeny s programovacím algoritmem kotle v osobním počítací. Rovněž snímače teploty a tlaku spalin PID regulátorů, mohou být umístěny mimo hrubostěnnou část komínového hrdla kotle a mohou být alternativně bezdrátově propojeny s programovacím algoritmem kotle nebo s řídícím počítačem.The embodiment described and illustrated is not the only possible solution according to the invention, since the gasification boiler does not have to comprise a control thermostat in the heated room. At least one PID controller may be equipped with an internal microcomputer with a boiler programming algorithm or the PID controllers may be connected to a boiler programming algorithm in a personal counter. Also, the flue gas temperature and pressure sensors of the PID controllers may be located outside the thick-walled part of the boiler chimney and may alternatively be wirelessly connected to the boiler programming algorithm or to the control computer.
-4CZ 302544 B6-4GB 302544 B6
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Způsob víceparametrové regulace výkonu zplyftovacího kotle je vhodný pro vytápění nebo ohřev teplé vody lokálních objektů bytové zástavby, ubytovacích, restauračních a hotelových provozů, zemědělských objektů a objektů potravinářského, chemického, textilního, farmaceutického průmyslu a pod.The method of multi-parameter regulation of gasification boiler output is suitable for heating or hot water heating of local buildings of residential buildings, accommodation, restaurant and hotel operations, agricultural buildings and buildings of food, chemical, textile, pharmaceutical industry and the like.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090650A CZ302544B6 (en) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Method of controlling gasifying boiler capacity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090650A CZ302544B6 (en) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Method of controlling gasifying boiler capacity |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2009650A3 CZ2009650A3 (en) | 2011-07-07 |
| CZ302544B6 true CZ302544B6 (en) | 2011-07-07 |
Family
ID=44227211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20090650A CZ302544B6 (en) | 2009-10-05 | 2009-10-05 | Method of controlling gasifying boiler capacity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ302544B6 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62178812A (en) * | 1986-01-31 | 1987-08-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Air distribution controlling method for high speed fluidized bed boiler |
| EP0375494A1 (en) * | 1988-12-20 | 1990-06-27 | Les Fonderies Franco-Belges | Automatic regulation method and apparatus for a discontinuously solid fuel-fired boiler using forced draft, particularly for a wood-fired boiler |
| WO1999028678A1 (en) * | 1997-12-03 | 1999-06-10 | Swedish Bioburner System Aktiebolag | Method for automatized combustion and combustion apparatus |
| JPH11193921A (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-21 | Kawasaki Thermal Eng Co Ltd | Boiler pressure controller and control method |
-
2009
- 2009-10-05 CZ CZ20090650A patent/CZ302544B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62178812A (en) * | 1986-01-31 | 1987-08-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Air distribution controlling method for high speed fluidized bed boiler |
| EP0375494A1 (en) * | 1988-12-20 | 1990-06-27 | Les Fonderies Franco-Belges | Automatic regulation method and apparatus for a discontinuously solid fuel-fired boiler using forced draft, particularly for a wood-fired boiler |
| WO1999028678A1 (en) * | 1997-12-03 | 1999-06-10 | Swedish Bioburner System Aktiebolag | Method for automatized combustion and combustion apparatus |
| JPH11193921A (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-21 | Kawasaki Thermal Eng Co Ltd | Boiler pressure controller and control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2009650A3 (en) | 2011-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10648739B2 (en) | Controller with clinker agitator control for biofuel-fired furnace | |
| CN109084324B (en) | The burning air quantity control system and control method of biomass boiler | |
| Žandeckis et al. | Solar and pellet combisystem for apartment buildings: Heat losses and efficiency improvements of the pellet boiler | |
| CN101324399B (en) | Drying room waste gases incineration flue gas heating system with adjustable heat supply | |
| US7457689B2 (en) | Process control methodologies for biofuel appliance | |
| CN205174787U (en) | Gas heating water heater of formula of burning by stage | |
| US6216685B1 (en) | Common venting of water heater and induced draft furnace | |
| CN110307643A (en) | A kind of gas heater and its method for controlling combustion | |
| CN105650673A (en) | High-temperature air and high-temperature low-oxygen smoke mixed combustion-supporting type full-automatic control ceramic kiln | |
| CN208170751U (en) | A kind of gas heater | |
| RU124948U1 (en) | DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL AND MANAGEMENT OF BOILER UNIT | |
| CZ302544B6 (en) | Method of controlling gasifying boiler capacity | |
| SK288260B6 (en) | Regulation method of combustion device | |
| EP3236154A1 (en) | Mechanical one-way valve | |
| CN110207362A (en) | Self-adaptive control method for air volume of gas water heater | |
| SK500342009U1 (en) | Regulation method of combustion device | |
| CN204693481U (en) | A kind of many burner combustions energy-conserving regulate and control system | |
| KR20200125027A (en) | A hot air fan capable of supplying proper oxygen | |
| US20080097650A1 (en) | Process control methodologies for biofuel appliance | |
| US11499752B2 (en) | Systems and methods for preventing short cycling in high-efficiency water heaters | |
| RU202243U1 (en) | AIR SUPPLY REGULATOR FOR CONVECTION GAS BOILER | |
| PL226414B1 (en) | Electronic system and method for controlling the furnace, preferably for boilers and furnaces with feeders | |
| CN107741050A (en) | The small-sized heating equipment control device of unit style | |
| RU2686130C1 (en) | Boiler of low power of high-temperature boiler layer with a system of automatic regulation of the combustion process | |
| WO2023121479A1 (en) | A chimney control assembly for minimizing particle emission in a fuel burning heating device and a method for minimizing particle emission in a fuel burning heating device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20191005 |