DD248640A1

DD248640A1 - SAFETY AUTOMATICS FOR RADIO-GAS FUEL GENERATORS

Info

Publication number: DD248640A1
Application number: DD28966586A
Authority: DD
Inventors: Reiner Franz; Harald Boettcher; Rudolf Huebner
Original assignee: Orgreb Inst Kraftwerke
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1987-08-12

Abstract

Die Erfindung dient fuer den Anfahr- und Heizungsprozess eines mit Rohgasfeuerung betriebenen Dampferzeugers, dem das heisse Rohgas direkt vom Gaserzeuger ueber ein isoliertes Heissgasleitungssystem zugefuehrt wird. Ziel der Erfindung ist es, bei der Inbetriebnahme von mit Rohgas befeuerten Dampferzeugern die Sicherheit zu erhoehen. Erfindungsgemaess wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass die Vorbereitung und Inbetriebsetzung der einzelnen Anlagen, Gasgenerator, Brennkammer und Dampferzeuger ueber einen freiprogrammierbaren Mikrorechner derart erfolgt, dass parallel zueinander oder zeitlich versetzt nach Massgabe der Betriebszustaende der einzelnen Anlagen die Ueberpruefung und Bewertung der Melde- und Betriebszustandssignale und die Betaetigung der einzelnen Aggregate, wie Ventile, Klappen, Zuendeinrichtungen usw., entsprechend der technologischen Reihenfolge einzeln angesteuert, der jeweilige Prozessschritt angezeigt und bei Abweichung vom Sollwert das Programm fuer die gestoerte Anlage gestoppt und die Stoerung mit Stoerstelle signalisiert wird. Fig. 1The invention is used for the start-up and heating process of a steam generator operated with crude gas combustion, to which the hot raw gas is supplied directly from the gas generator via an insulated hot gas line system. The aim of the invention is to increase safety in the commissioning of raw gas-fired steam generators. According to the invention, this object is achieved in that the preparation and commissioning of the individual systems, gas generator, combustion chamber and steam generator via a microcomputer programmable such that parallel to each other or staggered according to the Betriebszustaende the individual systems Verüberung and assessment of the alarm and operating status signals and the actuation of the individual units, such as valves, flaps, ignition devices, etc., individually controlled according to the technological sequence, the respective process step displayed and stopped in deviation from the setpoint the program for the faulted system and the fault is signaled with fault location. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsautomatik für den Anfahr- und Heizungsprozeß eines mit Rohgasfeuerung betriebenen Dampferzeugers, dem das heiße Rohgas direkt von einer Gaserzeugungsanlage (Drehrostgenerator) über ein isoliertes Heißgasleitungssystem zugeführt wird.The invention relates to an automatic safety system for the start-up and heating process of a crude gas fired steam generator, the hot raw gas is fed directly from a gas generating plant (rotary grate generator) via an insulated hot gas line system.

Characteristic of the known technological solutions

Das Betreiben eines Dampferzeugers mit heißem teer- und staubhaltigen Vergasungsrohgas, das aus bituminösen Brennstoffen in Festbett-Vergasungsgeneratoren erzeugt wird und über ein isoliertes Heißgasleitungssystem den Brennern des Dampferzeugers direkt zugeführt wird, ist aus der DE-OS 3 347 587 bekannt. Um eine Kondensation der teerhaltigen Bestandteile des Rohgases in dem Heißgasleitungssystem zu vermeiden, wird das Rohgas überhitzt und das Heißgasleitungssystem vor dem Einleiten des heißen Rohgases mittels überhitztem Wasserdampf und/oder heißen Verbrennungsgasen auf mindestens 300⁰C vorgewärmt. Zur Gewährleistung der technischen Sicherheit ist es dabei bekannt (DD-PS 207 965), die Gaserzeugungsanlage mit einer Havarieabblasung, die über eine Sicherheitstauchung geführt ist, zu versehen, sowie das Heißgasleitungssystem mit einer Schnellschlußeinrichtung auszustatten, welche beim Ausfall der Schwachgasbrenner betätigt wird. Ferner wurde gemäß WP C 10 J/277 190 bereits vorgeschlagen, daß diese Schnellschlußeinrichtung aus einem, mit Absperrorganen versehenen, Wasserkasten besteht, bei dessen Schließung das Rohgas über eine Fackel abgeleitet und gleichzeitig über eine Steuereinrichtung eine Zündung der Fackel und eine Drosselung der Gaserzeugungsanlage erfolgt.Operating a steam generator with hot tar and dust gasification raw gas, which is produced from bituminous fuels in fixed bed gasification generators and is fed directly to the burners of the steam generator via an insulated hot gas line system is known from DE-OS 3 347 587. In order to avoid condensation of the tar-containing constituents of the raw gas in the hot gas line system, the raw gas is overheated and preheated the hot gas line system before introducing the hot raw gas by means of superheated steam and / or hot combustion gases to at least 300 ⁰ C. To ensure technical safety, it is known (DD-PS 207 965) to provide the gas generating system with a Havarieabblasung, which is guided via a safety diving, as well as equip the hot gas line system with a quick-closing device, which is actuated in case of failure of the low-gas burner. Furthermore, according to WP C 10 J / 277 190 has already been proposed that this quick-closing device consists of a, provided with shut-off, water tank, at its closure, the raw gas discharged via a torch and simultaneously via a control device ignition of the torch and throttling of the gas generating plant ,

Die einzelnen Anlagen, Gaserzeuger, Brennkammer sowie der Dampferzeuger sind jeweils mit einer MSR-Technik versehen, die den gesetzlichen Anforderungen an einem Sicherheits-Not-Aus-System entsprechen. Schwierigkeiten treten oft beim Anfahrprozeß dieser Einrichtungen auf, da bereits bei der Vorbereitung des Anfahrprozesses bei den einzelnen Anlagen eine Reihe von Melde- und Betriebszustandssignalen, wie z. B. Füllstände, Drücke, Schalterstellungen, Flammenwächter, kontrolliert und eine Anzahl von Aggregaten, wie z. B. Magnetventile, Gebläse, Luftklappen usw. in einer bestimmten technologischen Reihenfolge betätigt werden müssen. Ferner muß das Heißgasleitungssystem vor dem Eintritt des Rohgases auf über 300°C erwärmt werden.The individual plants, gas generators, combustion chambers and steam generators are each equipped with an MSR technology that meets the legal requirements for a safety emergency stop system. Difficulties often occur during the startup process of these facilities, as already in the preparation of the startup process in the individual systems a number of alarm and operating status signals such. B. levels, pressures, switch positions, flame detector, controlled and a number of aggregates, such. As solenoid valves, fans, louvers, etc. must be operated in a specific technological order. Furthermore, the hot gas piping system must be heated to above 300 ° C before the entry of the raw gas.

Zwischen einigen dieser Kontroll- und Schaltvorgänge sind festgelegte Wartezeiten zu realisieren. Zur Realisierung dieser umfangreichen Maßnahmen sind gleichzeitig mehrere Bedienpersonen erforderlich. Trotzdem sind Fehlhandlungen, die zum Teil große Folgeschäden verursachen können, nicht ausgeschlossen.Between some of these control and switching operations fixed waiting times have to be realized. To realize these extensive measures several operators are required at the same time. Nevertheless, errors that can sometimes cause great consequential damage are not excluded.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, bei der Inbetriebnahme von mit Rohgas befeuerten Dampferzeugern die Sicherheit zu erhöhen.The aim of the invention is to increase safety in the commissioning of raw gas-fired steam generators.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Dampferzeuger, die nach der Heißgastechnologie mit Rohgas betrieben werden, eine entsprechende Sicherheitsautomatik für die Vorbereitung und Durchführung des Anfahrprozesses sowie zur Aufrechterhaltung des Betriebszustandes anzugeben.The invention is based on the object for steam generators, which are operated by the hot gas technology with raw gas, specify a corresponding safety automatic for the preparation and implementation of the starting process and to maintain the operating condition.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorbereitung und Inbetriebsetzung der einzelnen Anlagen, Gasgeneratoren Brennkammer und Dampferzeuger über einen freiprogrammierbaren Mikrorechner derart erfolgt, daß parallel zueinander oder zeitlich versetzt nach Maßgabe der Betriebszustände der einzelnen Anlagen die Überprüfung und Bewertung der Melde- und Betriebszustandssignale und die Betätigung der einzelnen Aggregate, wie Ventile, Klappen, Zündeinrichtungen usw., entsprechend der technologischen Reihenfolge einzeln angesteuert, der jeweilige Prozeßschritt angezeigt und bei Abweichung vom Sollwert das Programm für die gestörte Anlage gestoppt und die Störung mit Störstelle signalisiert wird. Nach Behebung der Störung ist das Programm nur mit Startbeginn fortsetzbar. Während des Programmablaufes werden ständig alle bereits abgefragten und dem Sollwert entsprechende Signale und Aggregate weiter überwacht und bei eventuellem nachträglichem Ausfall die Störung signalisiert und das Programm gestoppt. Nach erfolgter Zündung der Schwachgasbrenner im Dampferzeuger übernimmt der Mikrorechner die Überwachung und Leistungsregelung der Gesamtanlage. Zu Versuchs- oder Überprüfungszwecken kann erfindungsgemäß die Vorbereitung und Inbetriebsetzung der einzelnen Anlagen über die Sicherheitsautomatik auch unabhängig voneinander erfolgen. Die Schaltungsanordnung für die Sicherheitsautomatik zeichnet sich dadurch aus, daß parallel zu dem jeweils vorhandenen Sicherheits-Not-Aus-System der einzelnen Anlagen diese über zugehörige Übergabeleisten und Digitaleingabebaugruppen und einem Systembus mit dem Mikrorechner und Programm- und Datenspeicher zur Überprüfung und Bewertung der Melde- und Betriebszustandssignale verbunden sind. Die Zuleitung der Betätigungs- und Stellsignale zu den einzelnen Aggregaten der Anlagen erfolgt über eine Digitalausgabebaugruppe und entsprechende Übergabeleisten. Der Systembus ist ferner über eine Tasteneingabebaugruppe mit der Bedieneinheit und über eine Lampenausgabebaugruppe mit dem Anzeigefeld verbunden.According to the invention the object is achieved in that the preparation and commissioning of the individual systems, gas generators combustion chamber and steam generator via a programmable microcomputer such that parallel to each other or staggered in accordance with the operating conditions of the individual systems, the review and evaluation of the alarm and operating status signals and the operation of the individual units, such as valves, flaps, ignition devices, etc., individually controlled according to the technological order, the respective process step displayed and stopped in deviation from the setpoint the program for the faulty system and the fault is signaled with fault. After the fault has been eliminated, the program can only be continued with the start of the program. During the program, all signals and aggregates that have already been interrogated and that correspond to the setpoint value are continuously monitored and, in the event of a possible subsequent failure, the fault is signaled and the program is stopped. After ignition of the low-gas burners in the steam generator, the microcomputer takes over the monitoring and power control of the entire system. For experimental or verification purposes, the preparation and commissioning of the individual systems via the automatic safety system can also be carried out independently of one another according to the invention. The circuit arrangement for the automatic safety system is characterized in that parallel to the existing safety emergency stop system of the individual systems this via associated transfer lists and digital input modules and a system bus with the microcomputer and program and data memory for review and evaluation of the reporting and operating state signals are connected. The supply of actuation and control signals to the individual units of the systems via a digital output module and corresponding transfer lists. The system bus is also connected via a key input module to the control unit and via a lamp output module to the display panel.

Um Fehlhandlungen des Bedienpersonals zu vermeiden, ist die Beeinflussung des Programmablaufes durch die Start/Quitt-Taste nur zu den im Programm fixierten Zeitpunkten möglich.In order to avoid incorrect actions of the operating personnel, the program sequence can only be influenced by the start / quit key at the times fixed in the program.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Sicherheitsautomatik bestehen in der freiprogrammierbaren Ablauf- und Folgesteuerung mit Überwachungsfunktion nach einem vorgegebenen technologischen Anfahrprogramm für die einzelnen Anlagen wie Gaserzeuger, Brennkammer und Dampferzeuger. Durch den automatischen Vorb-ereitungs- und Anfahrbetrieb können die einzelnen Anlagen optimal zueinander in Betrieb gesetzt werden. Fehlhandlungen des Betriebspersonals werden damit ausgeschlossen und somit die Sicherheit beim Anfahrprozeß in jeder Hinsicht gewährleistet. Da die mikrorechnergesteuerte Anfahrautomatik parallel zu dem bisher für die einzelnen Anlagen üblichen Sicherheits-Not-Aus-System geschaltet ist, bleibt letzteres durch die Anfahrautomatik hinsichtlich seiner Funktion in allen Phasen des Anfahr- und Betriebszustandes der Gesamtanlage unbeeinflußt, so daß eine doppelte Sicherheit gegeben ist.The advantages of the automatic safety system according to the invention consist in the freely programmable sequence and sequence control with monitoring function according to a predetermined technological start-up program for the individual systems such as gas generator, combustion chamber and steam generator. Thanks to the automatic preparation and start-up operation, the individual systems can be optimally put into operation with each other. Incorrect actions of the operating staff are thus excluded and thus the safety during the start-up process guaranteed in every respect. Since the microcomputer-controlled automatic starting system is connected in parallel to the usual safety systems emergency stop system, the latter remains unimpaired by the automatic starting point in terms of its function in all phases of the starting and operating state of the entire system, so that a double security is given ,

embodiment

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Ij der Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Ij show the drawing:

Fig. 1: ein technologisches Schema der Gaserzeugungsanlage mit Dampferzeuger Fig. 2: eine schematische Schaltungsanordnung.Fig. 1: a technological diagram of the gas generating plant with steam generator Fig. 2: a schematic circuit arrangement.

Der Gasgenerator 1 ist über ein Heißgasleitungssystem 5 mit den Schwachgasbrennern des Dampferzeugers 3 verbunden. Unmittelbar nach dem Gaserzeuger 1 ist das Heißgasleitungssystem 5 mit einer Fackel 4, Brennkammer 2 und vor dem Dampferzeuger 3 mit einem Schnellschlußorgan 6 und einer weiteren Fackel 4' versehen. Das erzeugte Rohgas verläßt den Gasgenerator 1 mit etwa 250⁰C und einem maximalen Überdruck von 2,5 kPa und wird in der Brennkammer 2 auf etwa 500°C aufgeheizt und dem Dampferzeuger 3 direkt (ohne Pufferorgane) zugeleitet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich (diese wurde wegen der besseren Übersicht auf zwei Blättern als Fig. 2 und dazugehörige Fig. 2a gezeichnet), steht der Mikrorechner I und Programm- und Datenspeicher Il über einen Systembus III mit den Anlagen, Gasgenerator 1, Brennkammer 2 und Dampferzeuger 3, in Wirkungsverbindung. Über die Bedieneinheit 14 und Tasteneingabebaugruppe 13 wird der Mikrorechner I in Betriebszustand gesetzt. Dabei kann vorgewählt werden, ob die Gesamtanlage vorbereitet und angefahren werden soll oder ob z. B. zu Versuchs- oder Überprüfungszwecken nur eine einzelne Anlage in Betrieb gesetzt werden soll. Nach dem Start der Anfahrautomatik wird eine freiprogrammierbare Ablauf- und Folgesteuerung mit Überwachungsfunktion nach einem vorgegebenen Programmablaufplan realisiert. Es werden Sprung- und Verzweigungsbedingungen sowie Wartezeiten verwirklicht. Zur Überprüfung und Bewertung der Melde- und Betriebszustandssignale der einzelnen Anlagen werden über die Digitaleingabebaugruppe 8, in der PIG-Schaltkreis, Optokoppler usw. enthalten sind, und Übergabeleiste 7 bis 7" dem Mikrorechner I die entsprechenden Signale zugeführt. Im Anzeigefeld 12 wird dabei der oder die jeweiligen Prozeßschritte angezeigt. Beim Abweichen vom Sollwert wird das Steuerprogramm für die jeweiligeThe gas generator 1 is connected via a hot gas line system 5 with the low-gas burners of the steam generator 3. Immediately after the gas generator 1, the hot gas line system 5 is provided with a torch 4, combustion chamber 2 and in front of the steam generator 3 with a quick-closing member 6 and a further torch 4 '. The raw gas produced leaves the gas generator 1 with about 250 ⁰ C and a maximum pressure of 2.5 kPa and is heated in the combustion chamber 2 to about 500 ° C and the steam generator 3 fed directly (without buffer members). As can be seen from FIG. 2 (this has been drawn on two sheets as FIG. 2 and associated FIG. 2 a for the sake of clarity), the microcomputer I and program and data memory II are connected to the systems, gas generator 1, combustion chamber via a system bus III 2 and steam generator 3, in operative connection. Via the operating unit 14 and key input module 13, the microcomputer I is set in the operating state. It can be preselected whether the entire system should be prepared and approached or whether z. B. for testing or verification purposes only a single system to be put into operation. After the start of the automatic starting a freely programmable sequence and sequence control with monitoring function is realized according to a predetermined program schedule. Jump and branch conditions as well as waiting times are realized. For checking and evaluating the alarm and operating state signals of the individual systems, digital signals are fed via the digital input module 8 in which PIG circuit, opto-couplers, etc., and transfer bars 7 to 7 "are supplied to the microcomputer I. In the display field 12, the or the respective process steps are displayed

-3- 248 Ü4U-3- 248 Ü4U

Anlage gestoppt und die Störung mit Störstelle im Anzeigefeld 12 signalisiert. Nach Behebung der Störung kann das Programm nur mit Startbeginn fortgesetzt werden. Auch während des Programmablaufes werden ständig alle bereits abgefragten und dem Sollwert entsprechende Signale und Aggregate weiter überprüft. Über die Digitalausgabebaugruppe 9 und Übergabeleisten 10 werden die einzelnen Aggregate, wie Magnetventile, Luftklappen, Gebläse, Zündung usw. der Anlagen 1 bis 3 betätigt und überwacht. Nach erfolgter Zündung der Schwachgasbrenner im Dampferzeuger 3 und Signalquittierung durch den Maschinisten übernimmt der Mikrorechner die Überwachung und Steuerung der Gesamtanlage, wie z. B. die Steuerung des Gaserzeugers 1 in Abhängigkeit der benötigten Leistung im Dampferzeuger 3 oder die Temperaturregelung der Brennkammer 2 in Abhängigkeit der Gasaustrittstemperatur des Rohgases.Plant stopped and the fault signaled with fault in the display panel 12. After the fault has been eliminated, the program can only be continued with the start of the program. During the program, all signals and aggregates that have already been queried and that correspond to the setpoint value are continuously checked. About the digital output module 9 and transfer bars 10, the individual units, such as solenoid valves, louvers, blowers, ignition, etc. of the units 1 to 3 are operated and monitored. After ignition of the low-gas burner in the steam generator 3 and signal acknowledgment by the machinist of the microcomputer takes over the monitoring and control of the entire system, such. B. the control of the gas generator 1 as a function of the required power in the steam generator 3 or the temperature control of the combustion chamber 2 in dependence of the gas outlet temperature of the raw gas.

Claims

1. Automatic security for operated with Rohgasfeuerung steam generator, which hot gas directly from a arranged near the steam generator gas generator via a hot gas line system through a combustion chamber additionally heated raw gas is fed directly, "between gas generator, combustion chamber and steam generator corresponding safety devices such B. torch, Schnellschlußorgan, valves, flame monitoring and hydraulic and motor-operated actuators and flaps are arranged, characterized in that the preparation and commissioning of the individual systems, Gasgernator, combustion chamber and steam generator via a programmable microcomputer such that parallel to each other or time-shifted in accordance with the operating conditions of the individual systems, the review and evaluation of the alarm and operating status signals and the operation of the individual units, such as valves, flaps, Zün institutions, etc., according to the technological sequence individually controlled, the respective process step displayed and stopped in deviation from the setpoint the program for the faulty system and the fault is signaled with fault, which after the fault, the program can be continued only with the start of the start and during the program flow constantly monitors all already queried and the setpoint corresponding signals and aggregates and signaled in eventual subsequent failure the program and the program is stopped, after ignition of the low-gas burner in the steam generator of the microcomputer takes over the monitoring and power control of the entire system.

2. Automatic safety according to item 1, characterized in that the preparation and commissioning of the individual systems via the automatic safety system is independent of each other.

3. Circuit arrangement for the automatic safety according to item 1 and 2, characterized in that parallel to the respective existing safety emergency stop system of the individual systems (1, 2, 3), these via associated transfer tables (7; 7 '; 7 " ) and digital input module (8), system bus (III) are connected to the microcomputer (I) and program and data memory (II) for checking and evaluating the alarm and operating status signals and that via the digital output module (9) and transfer bar (10; 10 '; 10') the actuating and control signals to the individual units of the system (1, 2, 3) are supplied to the control unit (14) via a key input module (13) and the display panel (12) via a lamp output assembly (11) with the System bus (III) are in operative connection.