DD241772A1

DD241772A1 - METHOD FOR REGULATING HEATING BOILERS UP TO 50KW PERFORMANCE

Info

Publication number: DD241772A1
Application number: DD28188785A
Authority: DD
Inventors: Rolf-Dieter Spenke; Klaus-Juergen Rupp; Manfred Strangalies; Frank Mueller
Original assignee: Harzer Werke Veb
Priority date: 1985-10-21
Filing date: 1985-10-21
Publication date: 1986-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Heizkesseln bis 50 kW-Leistung, die vorzugsweise fuer Warmwasserzentralheizungsanlagen in Einfamilienhaeusern oder Etagenwohnungen eingesetzt werden. Als Brennstoffe werden ueberwiegend Braunkohlenbriketts verwendet. Durch die Anwendung der Erfindung wird der Wirkungsgrad vorhandener oder neuzuerrichtender Heizungsanlagen des angefuehrten Leistungsbereiches verbessert und dabei eine Einsparung von Primaerenergietraegern erreicht. Durch Auswertung von verschiedenen Prozessparametern, wie Vorlauf-, Aussen- und Raumtemperatur sowie deren Umwandlung in entsprechende Regel- und Stellgroessen wird ueber die Steuerung, der die Verbrennung beeinflussenden Medien, dem Verbrennungsprozess ein Regime auferlegt, welches zur erfindungsgemaessen Verbesserung des Verbrennungsvorganges fuehrt. Erfindungsgemaess erfolgt in der Phase 2 die analog stetige Regelung, der dem jeweiligen Brennregime angepassten Luftmenge in Abhaengigkeit von der Leistungsanforderung des Kessels. Schwankende Leistungsabforderungen vom Kessel werden ausgeregelt.The invention relates to a method for controlling boilers up to 50 kW power, which are preferably used for hot water central heating systems in family houses or flats. As fuel mainly brown coal briquettes are used. By applying the invention, the efficiency of existing or newly established heating systems of the cited power range is improved, thereby achieving a saving of Primaerenergietraegern. By evaluating various process parameters, such as supply, outdoor and room temperature and their conversion into appropriate control and manipulated variables is over the control, the combustion-influencing media, the combustion process imposes a regime, which leads to the invention improvement of the combustion process. According to the invention, in phase 2, the analog continuous regulation, the amount of air adapted to the particular combustion regime as a function of the power requirement of the boiler. Fluctuating power demands from the boiler are corrected.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Heizkesseln bis maximal 50kW-Leistung bei Anwendung fester langflammiger Brennstoffe, vornehmlich Braunkohlenbriketts (BB).The invention relates to a method for controlling boilers up to a maximum of 50 kW power when using solid long-flammable fuels, especially lignite briquettes (BB).

Characteristic of the known technical solutions

Alle bisher angewendeten Verfahren zur Regelung von Heizkesseln mit einer maximalen Leistung bis 5OkW gehen von einem kontinuierlichen Brennprozeß aus und sind vornehmlich für den Kokseinsatz in Heizkesseln entwickelt worden. So wird z.B. in dem vom VEB Mertik Quedlinburg angewendeten Verfahren zur Regelung mit dem Feuerzugsregler von einem kontinuierlichen Prozeß ausgegangen, in dem ein Tonsionsthermometer in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur über eine entsprechende Mechanik die Verbrennungsluftzufuhr drosselt oder erhöht.All previously used methods for controlling boilers with a maximum power of up to 5OkW are based on a continuous combustion process and have been developed primarily for coke use in boilers. For example, in the applied by the VEB Mertik Quedlinburg method of control with the Feuerabsregler assumed a continuous process in which a Tonsionsthermometer depending on the flow temperature via a corresponding mechanism throttles or increases the combustion air supply.

Weiterhin sind durch DD-PS 59618 und DD-PS 85421 Fallklappen für häusliche Feuerstätten bekannt, die eine entsprechende Arretierung der Klappe und damit Feststellung der Verbrennungsluftzufuhr auf einen konstanten Wert nach Erreichen eines bestimmten Temperaturmaximas bewirken.Furthermore, DD-PS 59618 and DD-PS 85421 fall flaps for domestic fireplaces are known, which cause a corresponding locking of the flap and thus determination of the combustion air supply to a constant value after reaching a certain temperature maxima.

Nach DD-PS 141345 und DD-PS 143946 liegen Schaltungsanordnungen und Verfahren zur Überwachung von Heizkesseln, insbesondere BB-Heizkesseln vor.According to DD-PS 141345 and DD-PS 143946 are circuit arrangements and methods for monitoring of boilers, in particular BB boilers before.

In DD-PS 141345 wird dabei nach Erreichen eines bestimmten Kesselzustandes (z. B. Unterbrandkessel — nach voll in Gang gekommenen Verbrennungsprozeß) durch Auswertung der Vorlauf- und Rauchgastemperatur innerhalb eines oberen und unteren Grenzwertes die Drosselung der Verbrennungsluftzufuhr um einen konstanten Wert vorgenommen bzw. an diesem Wert erhöht.In DD-PS 141345, after reaching a certain boiler state (eg underfire boiler - after fully started combustion process), the throttling of the combustion air supply is performed by a constant value by evaluating the flow and flue gas temperature within an upper and lower limit value. increased at this value.

Bei DD-PS 143946 erfolgt im Zusammenwirken mit einem Feuerzugregler sowie einer erfindungsgemäßen mechanischen Anordnung von Hebeln und Seilzügen die Regelung des Brennprozesses ab dem Zeitpunkt eines bestimmten Feuerraumzustandes in oberen und unteren Grenzwerten, jedoch mit den durch den Feuerzugregler realisierten Stetiganteilen.In DD-PS 143946 takes place in cooperation with a Feuerzugregler and a mechanical arrangement of levers and cables according to the invention, the control of the combustion process from the time of a particular combustion chamber state in upper and lower limits, but with the realized by the Feuerzugregler Stetiganteilen.

Allen vorgestellten Varianten ist eigen, daß sie nur nach Erreichen eines bestimmten Brennzustandes funktionsfähig sind, bzw. den erhöhten Verbrennungsluftbedarf der Entgasungsphase von langflammigen Brennstoffen sowie den sich mit Fortschreiten des Brennprozesses verringernden Bedarf an Sauerstoff nicht berücksichtigen.Allen presented variants is peculiar that they are functional only after reaching a certain combustion state, or do not take into account the increased combustion air demand of the degassing phase of long-flammable fuels and the need to reduce oxygen as the combustion process progresses.

Damit entstehen bei Einsatz langflammiger Brennstoffe, vornehmlich BB, nichtoptimale Zustände des Verbrennungsprozesses, was Wirkungsgradverminderung, erhöhten Brennstoffbedarf und hohe Schadstoffemission (CO) zur Folge hat. Ebenfalls sind mögliche Gefährdungen (Explosion) (Co-Vergiftung) nicht ausgeschlossen.This results in the use of long-flammable fuels, mainly BB, non-optimal conditions of the combustion process, resulting in efficiency reduction, increased fuel consumption and high pollutant emissions (CO). Likewise, possible hazards (explosion) (co-poisoning) are not excluded.

Auch wird eine Auswertung der Rauchgastemperatur wegen der zu großen Dynamik sowie Störbehaftung nicht als günstig angesehen.Also, an evaluation of the flue gas temperature is not considered favorable because of the great dynamics and Störbehaftung.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Vorgabe eines Verfahrens zur Regelung von Kleinheizkesseln unter Einsatz langflammiger Brennstoffe (BB), welches die Nachteile bekannter Verfahren ausschließt und ein Maximum an bedienfreier Zeit gewährleistet. Wesentlich dabei ist, daß dieses Verfahren sowohl für Unterbrand-, als auch für Oberbrandkessel gleichermaßen zutrifft. Weiterhin besteht das Ziel der Erfindung darin, durch optimierte Verbrennung Primärenergieträger einzusparen sowie die Schadstoffemission zu senken. -.·;' ^: '". ' .'.' ^;. _;,·;'';..; ;:' . ·^: .;'.; ; : .' _: ^:- ';'-. ' ' / ·.·· " ' ' '..'- ; : :_.-:' vV/ '" -'-.-^:'v : . The aim of the invention is the specification of a method for the regulation of small boilers using langflammiger fuels (BB), which excludes the disadvantages of known methods and ensures a maximum of operator-free time. It is essential that this method is equally applicable both for underburner, as well as for upper fire boiler. Furthermore, the aim of the invention is to save by optimized combustion primary energy sources and to reduce the emission of pollutants. . - ·; ' ^: ''. '.'. '^;';;_..;';;, · ^'·:;...' .;;. ' _^: - '' - '' / · · · ". '''..'-;. :: _.-: ' vV /'"-'-.- ^: 'v :.

Darlegung des Wesens der Erfindung . ; Γ ' ; .' · ' -." .^: -. Explanation of the essence of the invention. ; Γ '; . ' · '-. " . ^: -.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die verfahrenstechnischen Mängelursachen der bekannten Lösungen zu vermeiden. Dabei soll wie bisher durch analoge Verbrenhungsluftstrombeeinflussung eine dem jeweiligen Betriebsregime entsprechende optimierte Luftmenge zugeführt werden. .-;..: \; : '..' ' .'. 1It is an object of the invention to avoid the procedural causes of defects of the known solutions. In this case, as in the past by analog Verbrenhungsluftstrombeeinflussung a the respective operating regime corresponding optimized amount of air to be supplied. .-; ..: \; : '..''.'. 1

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe folgendermäßen gelöst: ; > ί . '' "-.'. According to the invention, the problem is solved as follows: > ί. ''"-.'.

Der Brennzyklus (Zeitraum von einer Beschickung bis zur nächsteh) wird in drei Hauptphasen untergliedert. Diese drei Hauptphasen sind durch unterschiedliche Sauerstoffbedarfsanforderung seitens des Brennstoffs gekennzeichnet: In der Phase 1 (unmittelbar nach der Beschickung bis Erreichung des PunktesTI) liegt ein hoher Sauerstoffbedarf vor.Der Brennstoff muß zünden und es erfolgt eine stürmische Entgasung des Brennstoffes. Realisiert wird dieser maximale Sauerstoffzufuhr durch ein maximales Öffnen der Frischluftklappe. Erreichtdie Meßgröße—Vorlauftemperatur—einen bestimmten Wert, nahe der eingestellten wählbaren Vorlauftemperatur, tritt die Phas'e 2 in Funktion.The firing cycle (period from one batch to the next) is divided into three main phases. These three main phases are characterized by different oxygen demand requirement from the fuel: In phase 1 (immediately after loading until reaching point TI) there is a high oxygen demand. The fuel must ignite and a rough degassing of the fuel occurs. This maximum oxygen supply is realized by a maximum opening of the fresh air damper. When the measured value flow temperature reaches a certain value, close to the set selectable flow temperature, the phase 2 comes into operation.

Erfindungsgemaß erfolgt in der Phase 2 die analog-stetige Regelung der dem jeweiligen Brennregime notwendigen Luftmenge in Abhängigkeit von der Leistungsabforderung des Kessels. Da der Brennstoff jetzt zu wesentlichen Teilen entgast ist, ist der Sauerstoffbedarf geringer als in Phase 1. Durch die erfindungsgemäße Ausführung wird ein weiteres Überschwingen der Vorlauftemperatur über den Sollwert unterdrückt. Dies hat eine gute Regelgüte in diesem Bereich zur Folge. Schwankende Leistungsabforderungen vom Kessel werden ausgeregelt. Es ist ein P-Regelverhalten ausreichend. In der erfindungsgemäßen Phase 3 erfolgt die Glutbetthaltung. Charakterisiert ist diese Phase durch minimalen Sauerstoffbedarf. Leistungsäbforderung , vom Kessel kann nicht mehr realisiert werden. Durch Zufahren der Frischluftklappe des Kesselsauf einen Mindestspalt wird ein „Kaltblasen" der Glut verhindert und gute Bedingungen für das Anbrennen der Nachfolgebeschickung geschaffen. Erfindungsgemäß ist das Verfahren so ausgelegt, daß es sowohl bei Oberbrandkesseln, als auch bei Unterbrandkesseln zur Anwendung gelangen kann und nur durch Auswertung der Prozeßparameter Vorlauftemperatur sowie Rücklauftemperatur realisiert wjrd. ^: .:·. ''. . . .· ·" .;". -... '·./ :,·. /· : - .... ^: '.....'''/',.. . '.. ' ' ; ''' " ' '. .' .' ' According to the invention, in Phase 2, the analog-continuous control of the amount of air necessary for the particular combustion regime as a function of the power demand of the boiler. Since the fuel is now degassed to substantial parts, the oxygen demand is lower than in phase 1. By the execution of the invention, a further overshoot of the flow temperature is suppressed over the target value. This results in a good control quality in this area. Fluctuating power demands from the boiler are corrected. A P control behavior is sufficient. In the phase 3 of the invention, the glow bed attitude takes place. This phase is characterized by minimal oxygen demand. Leistungsäbforderung, from the boiler can not be realized. By moving the fresh air flap of the boiler to a minimum gap, "cold blasting" of the embers is prevented and good conditions are created for burning the succeeding feed Evaluation of the process parameters flow temperature and return temperature is realized as follows ^: .:. '.''.....''.''.-...' ·. /:, ·. / · : - .... ^: '. .... '''/', ... '..'';'''"'' . . ' . ''

Ausführungsbeispiel ...:·' ^: ^:~^:: ; : ß" : Embodiment ...: · ^{^':} ^~::; : ß " :

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die beigefügte Zeichnung, Figur 1, veranschaulicht dazu die Erläuterung. Ein Verbrenriungszyklus entsprechend erfindungsgemäßem Verfahren gestaltet sich demnach folgendermaßen: ^The inventive method will be explained in more detail with reference to an embodiment. The attached drawing, Figure 1, illustrates the explanation. A combustion cycle according to the method according to the invention is thus carried out as follows:

Nach erfolgter Beschickung mit Brennstoff, (BB), wird erfindungsgemaß ein Maximum an Verbrennungsluft bereitgestellt. Zunächst kömmt es aufgrund der zur Zündung des Brennstoffes hotwendigen Energie noch zu einer Temperaturabsenkung des Vorlaufes. Wegen des maximalen Luftangebotes wird ein schnelles Zünden des Brennstoffes, in dessen Folge die Entgasung einsetzt, bewirkt. Infolge des durch die Entgasung vorhandenen hohen Angebotes unyerbrannter Gase sowie durch die Bereitstellung maximaler Verbrennungsluft kommt es zur weitgehend optimalen Verbrennung aller zündfähigen Bestandteile und somit zu verbessertem Wirkungsgrad bei schneller Leistungsabgabe des Kessels. !^; After loading with fuel, (BB), according to the invention a maximum of combustion air is provided. At first, due to the energy required to ignite the fuel, there is still a drop in the temperature of the supply line. Because of the maximum air supply is a quick ignition of the fuel, which causes the degassing causes. As a result of the high supply of unyloyed gases due to the degassing and the provision of maximum combustion air, the largely optimal combustion of all combustible components and thus improved efficiency with rapid power output of the boiler. ! ^;

Bei Annäherung der Vorlauftemperatur T_v um die Differenz Δθ₂ an den Sollwert erfolgt der Übergang zur analog-stetig geregelten VerbrennungsluftzUführüng. Da die leichtflüchtigen Gasbestandteile bereits in der ersten Phase verbrannt wurden, benötigt der Heizkessel eine geringere Luftmenge. Des weiteren bewirken Verbrennungsluftdrosselungen keine Wirkungsgradverschiechterungen, da in diesem Falle eine generei je Leistungsabsenkung des Kessels erfolgt. Somit wird das Überschwingen verhindert sowie eine gute Kpnstanz des eingestellten Sollwertes realisiert, in deren Folge es zu einer Streckung der Brenndauer kommt. Nach erfolgtem Durchbrand des Brennstoffes ist der Kessel nicht mehr in der Lage, den Leistungsbedarf abzudecken. Es kommt zum Abfall der Vorlauftemperatur. Bei Erreichen der Temperatur Tq erfolgt die Drosselung der : ' Verbrennungslüftzufuhr auf ein Minimum. Dadurch wird das „Kaltblasen" der Glut durch erneute Erhöhung der Verbrennungsluftzuführung gegenüber den herkömmlichen Verfahren verhindert. Die Wärmeverluste durch Abgase erhitzter Luft in den Schornstein werden vermindert sowie die Reststrahlungswärme der Glut noch zur Abgabe an den Kessel genutzt. Somit wird eine Verminderung des Temperaturabfalls T_v sowie eine Verbesserung des Betriebswirkungsgrades erreicht. ; -When approaching the flow temperature T _v by the difference Δθ ₂ to the target value, the transition to the analogously controlled combustion air supply takes place. Since the volatile gas components were already burned in the first phase, the boiler requires a smaller amount of air. Furthermore, combustion air throttling does not cause any loss of efficiency, since in this case a generei per power reduction of the boiler takes place. Thus, the overshoot is prevented and a good Kpnstanz the set target value realized, as a result, it comes to an extension of the burning time. After firing of the fuel, the boiler is no longer able to cover the power requirement. There is a drop in the flow temperature. When the temperature Tq is reached, the throttling of the combustion air supply is minimized. This prevents "cold blowing" of the embers by further increasing the combustion air supply compared with conventional methods, reduces the heat losses from heated air into the chimney and uses the residual radiant heat of the embers to dispense to the boiler, thus reducing the temperature drop T _v and an improvement in the operating efficiency achieved.

Claims

Invention claim:

1. A process for the control of incinerators for solid fuels mainly from boilers to 50 kW power, characterized in that by decomposing the Brennzyklusses in 3 phases and the direct action on the combustion air supply in each phase by evaluating the flow temperature T _v and / or the Return temperature T _R optimization of the combustion is achieved.

2. Method for control according to item 1, characterized in that in the degassing phase (phase 1), a maximum combustion air supply takes place, which causes complete combustion and rapid achievement of the set target value.

3. Method for control according to Pkt. 1 and 2, characterized in that in the second phase of the burn-through of the boiler by analog-steady engagement corresponding to the power requirement, an optimal allocation of the combustion air quantity is ensured in accordance with the respective operating regime of the boiler.

4. Method for control according to item 1 to 3, characterized in that in the third phase, a glow bed attitude takes place, whereby by setting a minimum amount of combustion air premature "cold blowing" of the embers is prevented.

5. Method for control according to item 1 to 4, characterized in that the condition according to Pkt.4 (Phase 3) is only achieved if the existing glutinous layer no coverage of the requested power more.

6. A method for regulating according to Pkt. 1 to 5, characterized in that this method can be used in underburner as well as upper fire boilers.