DE102004008799A1 - Process for controlling the waste gas temperature in a boiler arrangement comprises determining the temperatures of the waste gas and heat transfer medium in a heat exchanger, and adjusting the temperature of the heat transfer medium - Google Patents

Process for controlling the waste gas temperature in a boiler arrangement comprises determining the temperatures of the waste gas and heat transfer medium in a heat exchanger, and adjusting the temperature of the heat transfer medium Download PDF

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    • F22D1/12—Control devices, e.g. for regulating steam temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
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    • Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage

Abstract

Process for controlling the waste gas temperature in a boiler arrangement comprises determining the temperatures of the waste gas and heat transfer medium in a predetermined stage of a heat exchanger, and adjusting the temperature of the heat transfer medium in one or more connected heat exchangers to control the waste gas temperature. Preferred Features: The heat transfer medium is fed through the heat transfer surfaces in larger amounts than in a normal operation. In the course of the process, the amount of heat transfer medium is changed and the temperature of the medium measured.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Abgastemperatur in Kesselanlagen in einer vorgegebenen Temperaturdifferenz vorzugsweise in Anlagen mit unterschiedlichem und wechselndem Wärmeübertragungsverhalten.The The invention relates to a method for controlling the exhaust gas temperature in boiler systems in a predetermined temperature difference preferably in plants with different and changing heat transfer behavior.

Es ist bekannt, die Eintrittstemperatur der Medien in Kesselanlagen anzuheben. Die bekannten Verfahren sind jedoch mit einem hohen Grad an Aufwendungen belastet, um die Medien in den Kesseltrommeln vorzuwärmen. Dazu müssen diese Trommeln größer ausgelegt werden und erfordern einen höheren Aufwand an Material und Arbeitszeit. Ein weiterer Nachteil des bekannten Standes der Technik ist darin zu sehen, dass die Heizflächen der jeweiligen Wärmetauscher unverhältnismäßig groß dimensioniert sein müssen. Eine weitere konstruktive Ausbildung von Kesselanlagen ist darin zu sehen, dass Bypasskanäle initiiert werden Eine derartige Konstruktion bedingt ein hohes Bauvolumen der Kessel und eine aufwendige Verfahrensführung des Kesselregimes, insbesondere dann, wenn wechselnde Brennstoffe im Kessel zur Verbrennung gebracht werden und damit die gebildeten Rauchgase unterschiedliche Zustände in ihrer Temperatur, in der Zusammensetzung und ihrer Affinität mit den Kesselwänden aufweisen. Das Herbeiführen derartiger nachteiliger Folgen für das Kesselregime ist durch bisher bekannte Verfahren und Einrichtungen nicht zu vermeiden.It is known, the inlet temperature of the media in boiler systems to raise. However, the known methods are at a high degree charged to expenses to preheat the media in the boiler drums. To have to designed these drums bigger become and require a higher one Expenditure of material and working hours. Another disadvantage of the known The prior art is to be seen in that the heating surfaces of the respective heat exchangers disproportionately large dimensions have to be. Another structural design of boiler systems is therein to see that bypass channels Such a construction requires a high volume of construction the boiler and a complex process control of the boiler regime, in particular when changing fuels in the boiler are incinerated and thus the flue gases formed have different states in theirs Temperature, composition and their affinity with the boiler walls exhibit. The induction such adverse consequences for the boiler regime is by previously known methods and devices can not be avoided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der Abgastemperatur in Kesselanlagen in einer vorgegebenen Temperaturdifferenz, vorzugsweise in Anlagen mit unterschiedlichem und wechselndem Wärmeübertragungsverhalten zu schaffen, mit dem ein anpassungsfähiges Regime der Kesselsteuerung bei wechselnden Kessellasten sowie Rauchgasverschmutzungen des Kessels mit geringen Heizflächengrößen erhalten wird.Of the Invention is based on the object, a method of control the exhaust gas temperature in boiler plants in a given temperature difference, preferably in plants with different and changing heat transfer behavior to create, with the an adaptive regime of boiler control with changing boiler loads as well as flue gas contamination of the boiler obtained with small heating surface sizes becomes.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren, mit dem in einer vorbestimmten Stufe eines Wärmeüberträgers die Temperatur des Abgases sowie des Wärmeübertragungsmediums ermittelt werden und davon ableitend die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums, in einer oder mehreren vorgeschalteten und/oder parallelen Wärmeübergangsstufen, zur Regelung der Abgastemperatur eingestellt wird. Die Erfindung ist dadurch ausgebildet, dass das Wärmeübertragungsmedium in größerer Menge als im Normalbetrieb gefördert durch die angesteuerten Wärmeübertragungsflächen geleitet und die nicht erforderliche Menge einer andersartigen Nutzung zugeführt wird. Eine weitere Ausformung der Erfindung erfolgt dadurch, dass im Verlauf des Verfahrens die Menge des Wärmeübertragungsmediums verändert und die Temperatur des Mediums gemessen wird.The Invention solves the task by a generic method with which in a predetermined stage of a heat exchanger the Temperature of the exhaust gas and the heat transfer medium determined and deriving from this the temperature of the heat transfer medium, in one or more upstream and / or parallel heat transfer stages, is set to control the exhaust gas temperature. The invention is formed by the heat transfer medium in a larger amount as promoted in normal operation passed through the controlled heat transfer surfaces and the unnecessary amount of a different use is supplied. A Further embodiment of the invention takes place in that in the course the method, the amount of heat transfer medium changed and the temperature of the medium is measured.

Dazu wird erfindungsgemäß mindestens eine Wärmeübertragungsfläche über die Regelungseinrichtung im Kesselregime angesteuert und durchströmt. Es ist sinnvoll nach der Erfindung, dass mindestens eine Wärmeübertragungsfläche teilweise durchströmt wird oder in Varianz der erfindungsgemäßen Lösung vollständig durchströmt werden kann. Es ist eine vorteilhafte Ausführungsart der Erfindung, dass bei Erreichen einer vorbestimmten Abgastemperatur eine Reinigung der Heizflächen eingeleitet wird, die in vorteilhafter Ausübung der erfindungsgemäßen Lösung mittels mechanischer Einrichtungen erfolgen oder auch in sinnvoller Weise mittels hydromechanischer Einrichtung durchgeführt werden kann Es erfüllt die erfindungsgemäße Lösung weiterhin, wenn die Reinigung der Heizflächen mittels mechanischer und hydromechanischer Mittel vorgenommen wird, wobei den Fluiden der hydromechanischen Mittel in Ausbildung der Erfindung Lösungsmittel zur Erhöhung ihrer Reinigungswirkung zugeführt werden können. Ausgestaltet ist die erfindungsgemäße Lösung weiterhin, wenn die verwendeten Fluide flüssig oder gasförmig ausgebildet sind und in der hydromechanischen Einrichtung so verwendet werden, dass den Fluiden flüssige oder auch gasförmige Lösungsmittel zugeführt werden können.To is at least one according to the invention Heat transfer surface over the Controlling device controlled in the boiler regime and flows through. It is makes sense according to the invention that at least one heat transfer surface is partially flowed through or completely flowed through in variance of the solution according to the invention can. It is an advantageous embodiment of the invention that upon reaching a predetermined exhaust gas temperature, a cleaning the heating surfaces is introduced, in the advantageous exercise of the solution according to the invention by means of mechanical means or in a meaningful way can be performed by means of hydromechanical equipment inventive solution further, if the cleaning of the heating surfaces made by mechanical and hydromechanical means, wherein the fluids of the hydromechanical agent in training the Invention Solvent to increase fed to their cleaning effect can be. The solution according to the invention is also designed, if the used Fluids liquid or gaseous are formed and used in the hydromechanical device so be that fluids fluid or gaseous solvent supplied can be.

Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung ist es vorteilhaft möglich, bei einer angepaßten wirtschaftlichen Größe der Heizflächen und Einhaltung einer vorgegebenen Temperaturdifferenz die Schwankungen der Kessellasten sowie des durch die unterschiedlich belasteten Rauchgase wechselnden Verschmutzungsgrades unkompliziert auszugleichen Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.By the application of the solution according to the invention is it is advantageously possible in a customized economic size of the heating surfaces and compliance a given temperature difference, the fluctuations of the boiler loads as well as the changing by the differently loaded flue gases Easily compensate for contamination level The invention is intended based on an embodiment be explained in more detail.

Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine Anordnung zur Regelung des Kesselregimes mit einer Erfassung der Rauchgastemperaturen.The associated Drawing shows an arrangement for regulating the boiler regime with a detection of the flue gas temperatures.

Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet mit folgenden Regelungsvorgängen:

  • – Kessel geht nach Revision in Betrieb; Heizflächen sauber
  • – Speisepumpe (1) fährt in den geforderten Lastbereich hoch
  • – Regler (temp 75) meldet, Temperatur des Rauchgases zu gering
  • – Dreiwegeventil (79) öffnet Speisewasservorwärmer (Kühler 72) vollständig
  • – Dreiwegeventil (73) schließt Steuerleitung zu Eco 3 bis der Regler (temp 84) meldet, dass vorgesehene Temperatur erreicht ist
  • – Temperatur steigt weiter
  • – Dreiwegeventil (73) öffnet Steuerleitung nach Signal von Regler
  • – Steuerleitung ist voll geöffnet, Temperatur steigt weiter, Dreiwegeventil (79) fährt Speisewasservorwärmer (Kühler 72) nach Vorgabe von Regler (temp 75) weiter zu, Medientemperatur sinkt, Regler (temp 84) regelt nach
  • – Regler (temp 84) und Regler (temp 75) melden Temperatur des Rauchgases zu hoch, es erfolgt eine Abreinigung der Heizflächen, ausführungsgemäß mit mechanischen Vorrichtungen
  • – der Regelungszyklus beginnt von vorn
  • – wenn Regler (temp 84) und Regler (temp 75) melden, dass die Temperatur des Rauchgases zu hoch ist und trotz Abreinigung der Heizflächen deren Temperatur weiter steigt, warnt ein akustisches bzw. optisches Warnsignal die Kesselwarte
The arrangement according to the invention works with the following control processes:
  • - boiler goes into operation after revision; Heating surfaces clean
  • - feed pump ( 1 ) moves up into the required load range
  • - controller (temp 75 ) reports, temperature of the flue gas too low
  • - three-way valve ( 79 ) opens feed water heater (radiator 72 ) Completely
  • - three-way valve ( 73 ) joins control line to Eco 3 until the controller (temp 84 ) reports that the intended temperature has been reached
  • - Temperature continues to rise
  • - three-way valve ( 73 ) opens control line to signal from controller
  • - Control line is fully open, temperature rises Next, three-way valve ( 79 ) runs feedwater heater (radiator 72 ) according to controller (temp 75 ) continues to rise, media temperature drops, controller (temp 84 ) regulates
  • - controller (temp 84 ) and controller (temp 75 ) Report the temperature of the flue gas too high, there is a cleaning of the heating surfaces, according to the design with mechanical devices
  • - The control cycle starts from the beginning
  • - if controller (temp 84 ) and controller (temp 75 ) Report that the temperature of the flue gas is too high and despite the cleaning of the heating surfaces whose temperature continues to rise, an audible or visual warning signal warns the boiler room

11
SpeisewasserzuflußregelungSpeisewasserzuflußregelung
2, 3, 42, 3, 4
Economisereconomizer
7272
Kühlercooler
8, 75, 858th, 75, 85
Reglerregulator
73, 79, 8073 79, 80
DreiwegeventilThree-way valve

Claims (13)

Verfahren zur Regelung der Abgastemperaturen in Kesselanlagen innerhalb einer vorgegebenen Temperaturdifferenz des Abgases, vorzugsweise in Anlagen mit unterschiedlichem und wechselndem Wärmeübertragungsverhalten, dadurch gekennzeichnet, dass in einer vorbestimmten Stufe eines Wärmeüberträgers die Temperaturen des Abgases sowie des Wärmeübertragungsmediums ermittelt werden und davon ableitend die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums, in einer oder mehreren vorgeschalteten und/oder parallelen Wärmeübergangsstufen zur Regelung der Abgastemperatur eingestellt wird.A method for controlling the exhaust gas temperatures in boiler systems within a predetermined temperature difference of the exhaust gas, preferably in plants with different and changing heat transfer behavior, characterized in that the temperatures of the exhaust gas and the heat transfer medium are determined in a predetermined stage of a heat exchanger and derived therefrom, the temperature of the heat transfer medium, is set in one or more upstream and / or parallel heat transfer stages for controlling the exhaust gas temperature. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungsmedium in größerer Menge als im Normalbetrieb gefördert durch die angesteuerten Wärmeübertragungsflächen geleitet und die nicht erforderliche Menge einer andersartigen Nutzung zugeführt wird.Method according to claim 1, characterized that the heat transfer medium in larger quantities as promoted in normal operation by passed the controlled heat transfer surfaces and the unnecessary amount of a different use is supplied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf des Verfahrens die Menge des Wärmeübertragungsmediums verändert und die Temperatur des Mediums gemessen wird.Method according to claim 1, characterized in that that in the course of the process, the amount of heat transfer medium changed and the temperature of the medium is measured. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wärmeübertragungsfläche über die Regelungseinrichtung im Kesselregime angesteuert und durchströmt wird.Method according to claim 1, characterized in that that at least one heat transfer surface over the Control device is controlled and flowed through in the boiler regime. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wärmeübertragungsfläche teilweise durchströmt wird.The method of claim 1 and one or more of the preceding claims, characterized in that at least one heat transfer surface partially flows through becomes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wärmeübertragungsfläche vollständig durchströmt wird.Method according to claim 1, characterized in that that at least one heat transfer surface is completely flowed through. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen einer vorbestimmten Abgastemperatur eine Reinigung der Heizflächen eingeleitet wird.The method of claim 1 and one or more of the preceding claims, characterized in that upon reaching a predetermined exhaust gas temperature a cleaning of the heating surfaces is initiated. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der Heizflächen mittels mechanischer Einrichtungen erfolgt.Method according to claims 1 and 7, characterized that cleaning the heating surfaces by means of mechanical devices takes place. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der Heizflächen mittels hydromechanischer Einrichtungen erfolgt.Method according to claims 1 and 7, characterized that cleaning the heating surfaces by means of hydromechanical devices takes place. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der Heizflächen mit mechanischen und hydromechanischen Mitteln vorgenommen wird.Method according to claim 1, characterized in that that cleaning the heating surfaces is made by mechanical and hydromechanical means. Verfahren nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fluid der hydromechanisch arbeitenden Einrichtung Lösungsmittel zur Erhöhung der Reinigungswirkung zugeführt werden.Method according to claims 1 and 10, characterized that the fluid of the hydromechanically operating device solvent to increase supplied to the cleaning effect become. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Fluid flüssig oder gasförmig ausgebildet der hydromechanischen Einrichtung zugeführt wird.The method of claim 1 and one of the following Claims, characterized in that the fluid used is liquid or gaseous trained the hydromechanical device is supplied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fluid flüssige oder gasförmige Lösungsmittel zugeführt werden.Method according to claim 1, characterized in that that the fluid is fluid or gaseous solvents supplied become.
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