DD139753A5

DD139753A5 - Einrichtung zur regelung der leistung von dampf-oder heisswasserkesseln mit wanderrostfeuerung

Info

Publication number: DD139753A5
Application number: DD20907878A
Authority: DD
Inventors: Dieter Tries
Original assignee: Steag Ag
Priority date: 1978-11-14
Filing date: 1978-11-14
Publication date: 1980-01-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leistungsregeleinrichtung für Dampf" oder Heißwasserkessel mit Wanderrostfeuerung, bei der der Druck bzw. die Temperatur am Kesselaustritt als Regelgröße für die dem Wanderrost zugeführte Luftraenge dient. Ihr Ziel und ihre Aufgabe bestehen in der Entwicklung einer sicher arbeitenden Regeleinrichtung, die eine Rückzündung des Brennstoffes und einen Abriß der Zündung ausschließt, und die sich vollautomatisch über den gesamten regelbaren Lastbereich mit optimalem Wirkungsgrad betreiben läßt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anordnung zur .stufenweisen Einstellung der Schichthöhe des Brennstoffes auf dem Wanderrost automatisch über einem Wärmeleistungsrechner in Abhängigkeit von der Leistung des Kessels regelbar, und der Verbrennungsregler außer mit einem Meßumformer zur Übermittlung der der zugeführten Luftmenge entsprechenden Regelgröße noch mit einem Brennstoffraengenrechner zur Übermittlung von aus der Geschwindigkeit und den Breitenabmessungen des Wanderrostes- sowie der Schichthöhe und weiteren Daten des Brennstoffes gewonnenen Regelgrößen verbunden ist.

Description

Berlin, 5.3.1979 . AP F 23 N/209 078 54 481 / 26

Leistungsregeleinrichtung für Dampf- oder Heißwasserkessel mit Wanderrostfeuerung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Leistung von Dampf- oder Heißwasserkessel]! mit Wanderrostfeuerung, bei der der Druck bzw. die Temperatur am Kesselaustritt als Regelgröße für die dem Wanderrost zugeführte Luftmenge und diese wiederum als Regelgröße für einen die Geschwindigkeit des Wanderrostes steuernden Regler dient, sowie mit einer Einrichtung zur stufenweisen Einstellung der Schichthöhe des Brennstoffes auf dem Wanderrost.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei schnell reagierenden, beispielsweise mit Öl oder Gas betriebenen Feuerungen ist es bereits bekannt, die zugeführte Brennstoffmenge mit dem Leistungsregler zu ver«- stellen und die Luftmenge mechanisch zu koppeln oder über einen zweiten Verbrennungsregler der Brennstoffmenge nachzuführen. Eine solche Regelung läßt sich bei einer Wanderrostfeuerung jedoch nicht verwirklichen.

Zur Regelung der Leistung von Dampf- oder Heißwasserkessel*! mit Wanderrostfeuerung wird entsprechend des bekannten ^ütandes der Technik die Kesselaustrittstemperatur einem

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Führungsregler als Regelgröße zugeführt, dessen kontinuierliches Ausgangssignal zu einem Folgeregler als Führungsgröße für die Luftmenge gelangt» Außerdem wird diesem Führungsregler noch die durch den Kessel fließende Y/assermenge als Hilfsregelgröße aufgeschaltet. Durch diese Meßgeräte ist jeder Laständerung ohne Zeitverzug die Leistung der Feuerung anpaßbar» Der von der Kesselaustrittstemperatur als Regelgröße gespeiste Führungsregler greift dann ein, wenn sich eine Abweichung der Temperatur einstellt. Die Luftmenge dient außerdem dem Verbrennungsregler, der die Rostgeschwindigkeit verstelltj, als Führungsgröße. Somit wird der Luftmenge die Brennstoffmenge, die sich _durch die Rostgeschwindigkeit ausdrucken läßt j nachgefahren»

Diese bekannte Regeleinrichtung erfordert jedoch das Eingreifen von Bedienungspersonal über den gesamten Regelbereich.

Die Luftmenge wird nicht als solche gemessen, sondern der Drehwinkel der Luftklappq41s Ersatzmeßgröße. Der Durchfluß der Luftmenge in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Luftklappe ist nicht linear und damit der für den Verbrennungsregler ermittelte Meßwert nicht richtig» Es muß somit über einen Verhältnissteller am Regler im gesamten Lastbereich das -Verhältnis von Luftmenge zu Brennstoffmenge vom Bedienungspersonal manuell nachgestellt v/erden ο

Die von der Geschwindigkeit des Wanderrostes abgeleitete Brennstoffmenge ist außerdem von der Schichthöhe abhängig, Da die Schichthöhe als solche nicht gemessen -wird, kann das dem Verbrennungsregler eingegebene, der Brennstoffmenge proportionale Meßsignal ebenfalls falsch sein» Es muß deshalb die Schichthöhe in Abhängigkeit von der

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geforderten Leistung vom Bedienungspersonal manuell in Stufen verstellt werden.

Schließlich darf der an sich mögliche Geschwindigkeitsbereich des Wanderrostes, der im allgemeinen von 32 mm/min, bis zu 330 mm/min, reicht, nicht vollausgenutzt v/erden, sondern ist auf dem Bereich von 100 mm/min. bis 150 mm/min, beschränkt. Unterschreitet man den angegebenen Wert von 100 mm/min., so besteht die Gefahr einer Rückzündung und überschreitet man 150 mm/min., so besteht die Gefahr eines Zündabrisses im Brennstoff.

Nun gibt es aber Fälle, wo solche GrenzwertÜberschreitungen auftreten können, beispielsv/eise bei schnellen Laständerungen hervorgerufen durch Regenabkühlung oder Sonneneinfluß der Außenthermometer, oder durch unrichtige Einstellung der Schichthöhe, Auch hier muß das Bedienungspersonal die Verbrennungsregelung auf Handsteuerung umschalten und den Kessel wieder in den Regelbereich zurückführen.

Die bekannten Regeleinrichtungen für Wanderrpstfeuerungen weisen also den Nachteil auf, daß bei einer Änderung der Last zwar die Luftmenge und über die Geschwindigkeit des Wanderrostes auch die Brennstoffmenge veränderbar sind, die Luftzuführung jedoch, da die Schichthöhe konstant bleibt, zur Erzielung eines einwandfreien Ausbrandes in den einzelnen Zonen manuell der jeweiligen Last angepaßt werden muß. Außerdem besteht bei den bekannten Leistungsregelungen die angedeutete Gefahr eines zu geringen Vorschubes und dadurch einer Rückzündung bzw. eines Trichterbrandes oder eines zu hohen Vorschubes und damit die Gefahr eines Abrisses der Zündung. Im letzteren Falle kann es zum Ausfall der Wärmeerzeugung kommen.

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AP F 23 N/209 Ziel der

Das Ziel der Erfindung besteht deshalb in der Entwicklung einer sicheren,- ohne manuelle Eingriffe arbeitenden Regeleinrichtung, die eine Rückzündung des Brennstoffes und damit einen Trichterbrand sowie einen Abriß der Zündung im Bereich des Wanderrostes und damit einen Ausfall der Y/ärme erzeugung ausschließt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Regelung der Leistung von Dampf- oder Heißwasserkesseln mit Wanderrostfeuerung der eingangs gekennzeichneten Art zu schaffen, die. sich vollautomatisch über den gesamten regelbaren Lastbereich mit optischem Wirkungsgrad betreiben läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anordnung zur stufenweisen Einstellung der Schichthöhe des Brennstoffes auf dem Wanderrost, bestehend aus Grenzwertgebern, Zeitrelais und- Höhenzuordnungsschaltrelais automatisch über einen Wärmeleitungsrechner in Abhängigkeit von der Leistung des Kessels regelbar, und der Verbrennungsregler außer mit einem Meßumformer zur Übermittlung der der Luftmenge entsprechenden Regelgröße noch mit einem Brennstoffmengenrechner zur Übermittlung von aus der. Geschwindigkeit und den Breitenabmessungen des Wanderrostes sowie der Schichthöhe und Daten des Brennstoffes gewonnenen Regelgrößen verbunden ist.

Mit dieser Maßnahme wird erreicht,'daß bei jeder Laständerung die Wanderrostgeschwindigkeit und/oder die Schichthöhe automatisch nachgesteuert werden'kann und damit eine manuelle Nächsteuerung durch das Bedienungsper-

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sonal entfällt.

Die dem Verbrennungsregler zugeführe zweite Regelgröße, die exakt der Brennstoffmenge entspricht, garantiert die Zuführung der richtigen Luftmenge in Abhängigkeit von der Schichthöhe. Dadurch wird ein größtmöglicher C02-Gehalt und damit Wirkungsgrad erreicht.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die der dem Wanderrost zugeleiteten Luftmenge entsprechende Regelgröße von einer mit der Luftklappe gekoppelten Kurvenscheibe linear abnehmbar. Damit ist eine Verstellung eines Ver~ hältnisstellers am Verbrennungsregler durch das Bedie~ nungspersonal nicht mehr erforderlich.

Vorzugsweise werden als Regelgrößen für die Brennstoffmenge die Schichthöhe, die Rostgeschwindigkeit und das Schüttgewicht verwendet. Da das Schüttgewicht in Abhängigkeit von der Körnung des Brennstoffes schwanken kann, können sich kleine Fehler ergeben, die zu Abweichungen des C02-Gehaltes im Abgas führen. Hier wird in weiterer Ausbildung der Erfindung ein im Abzug des Wanderrostes liegendes C02-Analysen-Meßgerät vorgeschlagen, dessen Meßwerte ebenfalls dem Verbrennungsregler aufgegeben werden. Dieser kompensiert kleine Fehler und optimiert so den Wirkungsgrad des Kessels.

Vorzugsweise ist nach einem letzten Merkmal der Erfindung dem Wanderrostantrieb ein Grenzwertgeber zugeordnet, der den Luftklapperiverstellantrieb beeinflußt. Bei Überschreiten maximaler bzw. minimaler Werte wird die entsprechende Schalteinrichtung der Luftklappenverstellung und damit auch die Regelung für den Verstellmotor des Wanderrostes unterbrochen, so daß es nicht zu einer Re-

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gelung in einen Gefahrenbereich bei zu schnellen Laständerungen kommen kann.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei- |

spiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung j

zeigt eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Regelung. |

Das Kesselwasser gelangt über die Kesseleintrittsleitung 1 und die Leitung 2 zur Kesselaustrittsleitung 3. Im Bereich der Leitung 2 erfolgt die Erwärmung des Kesselwassers durch die Wanderrostfeuerung mit dem Abzug 4· Zwischen Kesseleintrittsleitung 1 und Kesselaustrittsleitung 3 befindet sich der Führungsregler "Last" 4a, dem als Regler der Kesselwasseraustrittstemperatur das durch die Kesselaustrittsleitung 3 strömende Wasser zugeführt wird.

Die gewünschte Solltemperatur kann von Hand mit Hilfe des Sollwertstellers "Temperatur" 5 eingestellt werden. Jedem Reglerj auch den noch nachfolgend aufgeführten, ist ein Leitgerät 6 zugeordnet« Vom Folgeregler "Last" 7 wird über den Grenzwertgeber 8 für die Rostgeschwindigkeit der Motor 9 für die Verstellung der nur schematisch gekennzeichneten Luftklappe 10 geregelt. Der Luftklappe 10 ist ein Gebläse 11 zugeordnet. Ihre WinkeIsteilung •wird mit Hilfe einer Kurvenscheibe 12 abgegriffen, die linear die durch die Verstellung der Luftklappe 10 hervorgerufene Änderung der zugeführten Verbrennungsluftmenge an den Meßumformer 13 weitergibt. Von diesem ge~ langt die entsprechende Regelgröße zum Verbrennungsregler 16, der ebenfalls wieder mit. einem Leitgerät 6 versehen ist. Zur vorgewählten Einstellung des Verhältnisses von Luft und Brennstoffs und damit zur Nachstellung der Ge-

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schwindigkeit des Wanderrostes 3a dient ein Verhältnissteiler Luft/Brennstoff 17.

Vom Verbrennungsregler 16 wird der Motor 18 für die Einstellung der Geschwindigkeitsänderung des Wanderrostes 3a ,angetrieben. Der Antrieb des Wanderrostes selbst erfolgt durch den Motor 19. Zur Regulierung dieser Geschwindigkeitseinstellung dient ein stufenloses Untersetzungsgetriebe 20. Durch Änderung der Geschwindigkeit des Wanderrostes 3a kann somit pro Zeiteinheit mehr oder weniger Brennstoff Brennstoff in den Brennraum zugeführt werden, und zwar in Abhängigkeit von der über die Luftklappe 10 vom Gebläse 11 über die Leitung 21 zugeführten Luftmenge«

Vom Untersetzungsgetriebe 20 wird über eine Welle ein Meßumformer 22 für die Geschwindigkeit des Wanderrostes 3a beaufschlagt, der seine Meßgrößen an den Brennstoffmengenrechner 23 liefert. Weitere Meßgrößen erhält der Brennstoffmengenrechner 23 von einem Meßumformer 24 für die Schichthöhe und einem von Hand verstellbaren Anteilsteller "Brennstoff" 25. Zur Einstellung der Schichthöhe des Brennstoffes ist ein vom Motor 26 verstellbarer Schichthöhenschieber 27 vorgesehen. Die Verstellung erfolgt, gesteuert durch eine später noch näher erläuterte Anordnung 28 stufenweise. Der Brennstoffmengenrechner 23 gibt seine von ihm erzeugte Regelgröße auf den Verbrennungsregler 16, von wo aus der Motor 18 für die Geschwindigkeit des Wanderrostes 3a beeinflußt wird. Die Anordnung 28 wird mit Meßgrößen aus dein Wärmeleistungsrechner 29 beaufschlagt, der zwischen Kesseleintrittsleitung 1 und Kesselaustrittsleitung 3 gelegt ist. Die von ihm stammende Regelgröße gelangt über die Grenzwertgeber 30_t und Zeitrelais 31 zu einem Höhenzuordnungsschaltrelais 32, dessen Ausgangssignale zum Motor 33 für die Schichthöhcnverstellung geht.

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Die einstellbaren Kontakte beenden die Verstellung der Schichthöhe an ihrem Zuordnungspunkt. Weiterhin ist in das System noch ein Meßumformer 34 für die .Wassermenge eingeschaltet, um die Wassermenge als vorlaufenden Impuls und damit als Hilfsregelgröße einzuführen.

Zur Ermittlung des C02-Gehaltes der Abzugsgase sind im Abzug 4 CÖ2-Analysenmeßgeräte 37 vorgesehen, deren Regelgrößen an einen C02~Korrektur~Regler 35 mit Sollwertsteller 36 geleitet werden.

Die über den Wärmeleistungsrechner 29 gemessene Wärmemenge wird mittels sechs Grenzwertgebern 30 in sechs Schichthöhen-Zuordnungs'schaltpunkte aufgegliedert, die nach der wiedergegebenen Ausführungsform Schichthöhen .von 10,5 cm» 13.CmJ 15 cm, 18 cm, 21 cm und 25 cm entsprechen. Die Stellbefehle der Grenzwertgeber 30 werden über die einstellbaren Zeitrelais 31 und über die Höhenzuordnungsschaltrelais 32 sowie ein Leitgerät 6 dem Motor 26 für den Schichthöhenschieber 27 zugeführt.

Die Messungen ex-folgen über die gesamte mögliche Rostgeschwindigkeit, die Regelung aber nur in dem erlaubten Regelbereich, im Ausführungsbeispiel zwischen 100 mm/min, und 150 mm/min.

Sobald die Kessellast steigt und.damit der Bedarf an Brennstoffmenge zunimmt, steigert sich die Geschwindigkeit des Wanderrostes 3a,, jedoch im allgemeinen nicht bis zur Grenze des Regelbereiches. Vielmehr wird in der Regel bereits vorher durch die Schichthöheneinstellung der nächste Schichthöhenschaltpunkt erreicht, so daß die Wanderrostgeschwindigkeit zurückgehen kann und die erforderliche Vergrößerung der Brennstoffmenge durch die Erhöhung der

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Schichthöhe erreicht wird.

Die Zeitrelais 31 sind nur in der Schaltrichtung einer Erhöhung der Schichthöhe wirksam und haben die Aufgabe, eine zu schnelle Schichtveränderung zu verhindern. Es besteht nämlich bei solchen Feuerungen eine beträchtliche Zeitverzögerung zwischen der Brennstoffänderung und der Laständerung. Diesem Umstand kann über die Zeitrelais 31 Rechnung getragen werden.

Mit dem Grenzwertgeber 8 wird die Vorschubgeschwindigkeit des Wanderrostes 3a überwacht. Das Überschreiten eines minimalen bzw. maximalen Wertes bewirkt eine Unterbrechung der entsprechenden Schalteinrichtung für die Luftklappenverstellung. Damit kann auch die Geschwindigkeit des Wanderrostes 3a nicht mehr ansteigen, weil insoweit über die Kurvenscheibe 12 und den Meßumformer 13 keine Beeinflussung des Verbrennungsreglers mehr erfolgt. Bei zu schnellen Laständerungen kann also die Regelung nicht in einen Gefahrenbereich geraten.

Claims

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Erf indungsanspruchj_

1· Einrichtung zur Regelung der Leistung von Dampf- oder Heißwasserkesseln mit Wanderrostfeuerung, bei der der Druck bzw« die Temperatur am Kesselaustritt als Regelgröße für die dem Wanderrost zugeführte Luftmenge und diese wiederum als Regelgröße für einen die Geschwindigkeit des Wanderrostes steuernden Verbrennungsregler dient, mit einer Anordnung zur stufenweise}} Einstellung der Schichthöhe des Brennstoffes auf dem Wanderrost, gekennzeichnet dadurch, daß die Anordnung '(28) zur stufenweisen Einstellung der Schichthöhe des Brennstoffes auf dem Wanderrost (3a), bestehend axis Grenzwertgebern(30)j Zeitrelais (31) und Höhenzuordnungsschaltrelais (32) automatisch über einen Wärmeleistungsrechner (29) in Abhängigkeit von der Leistung des Kessels regelbar, und der Verbrennungsregler (16) außer mit einem Meßumformer (13) zur Übermittlung der der Luftmenge entsprechenden Regelgröße noch mit einem Brennstoffmengenrechner (23) zur Übermittlung von aus der Geschwindigkeit und den Breitenabrnessungen des Wanderrost es (3a) sowie der Schichthöhe und Daten des Brennstoffes gewonnenen Regelgrößen verbunden ist»

2* Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die der dem Wanderrost (3a) zugeleiteten Luftmenge entsprechende Regelgröße von einer mit der Luftklappe (10.) gekoppelten Kurvenscheibe (12) linear abnehmbar ist.

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3. Einrichtung nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die der Brennstoffmenge proportionale Regelgröße aus den Regelgrößen der Schichthöhe, der Rostgeschwindigkeit und dem Schüttgewicht des Brennstoffes abgeleitet ist.
4. Einrichtung nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein im Abzug (4) des Wanderrostes (3a) liegendes C02-Analysen-Meßgerät (37), welcher mit dem Verbrennungsregler (16) zur Übermittlung der Meßwerte verbunden ist.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß dem Wanderrostantrieb (18; 19) ein den Luftklappenversteilantrieb den Motor (9) beeinflussender Grenzwertgeber (8) zugeordnet ist.

Hierzu Λ Seite Zeichnung ..

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