DE1279275B

DE1279275B - Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung von Saugzuggeblaesen

Info

Publication number: DE1279275B
Application number: DEH54240A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eugen Braun; Dipl-Ing Erich Friedl; Dipl-Ing Ernst Hey; Franz Hinte; Germuth Von Hoffmann; Hans Kuipers; Dipl-Ing Volker Schiel
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG; Fried Krupp Huettenwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG; Fried Krupp Huettenwerke AG
Priority date: 1964-11-07
Filing date: 1964-11-07
Publication date: 1968-10-03
Also published as: US3416470A; BE671899A; GB1126812A; SE333208B

Description

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung von Saugzuggebläsen Die Erlmdung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Steuerung und/oder Regelung von Saugzuggebläsen für Kessel mit schnell wechselndem Wärmeangebot, insbesondere für Abhitzekessel metallurgischer öfen, z. B. Sauerstoffaufblaskonverter.
Es ist bekannt, Sauerstoffaufblaskonvertern Abhitzekessel nachzuschalten und den Abgasen, die während der metallurgischen Prozesse entstehen und mittels Saugzuggebläse durch die Abhitzekessel hindurch abgesaugt werden, Sauerstoff zuzuführen, so daß das in den Abgasen enthaltene Kohlenmonoxyd verbrennt. Um eine bestmögliche Verwertung des Wärmeinhaltes der Abgase zu erzielen, soll diesen jeweils gerade so viel Sauerstoff zugeführt werden, wie zur vollkommenen Verbrennung des in den Ab- gasen enthaltenen Kohlenmonoxyds erforderlich ist (österreichische Patentschrift 203 527). Um der Forderung, den Sauerstoff in Abhängigkeit von den Ab- gasen zuzuführen, zu entsprechen, sind verschiedene Verfahren bekannt.
Bei einem bekannten Verfahren ist für das Saugzuggebläse, mit dessen Hilfe Verbrennungsluft und damit der erforderliche Sauerstoff den Abgasen zugeführt werden soll, eine Programmsteuerung vorgesehen, so daß die Menge der den Abgasen zuzuführenden Verbrennungsluft für jeden Zeitpunkt während der Blasperiode im voraus festgelegt ist. Da die Schmelzen unterschiedlich ausfallen und auch deren Verlauf nicht inuner gleich ist, muß bei diesem Verfahren von vornherein mit einem übermäßigen Luftüberschuß gearbeitet werden, um auch für den Fall des größtmöglichen Kohlenmonoxydgehaltes eine ausreichende Sauerstoffmenge zur Verfügung zu haben.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird verhindert, daß Luft durch einen Spalt zwischen der Konvertermündung und der Kesseleintrittsöffnung zu den Abgasen gelangt, und die Verbrennungsluft wird mit Hilfe eines Gebläses durch die Kesselwand zugeführt (französische Patentschrift 1288 264). Nachteile .ergeben sich hierbei durch die notwendige Doppelsteuerung des Frischlüfters und des nachgeschalteten Saugzuggebläses. Auch ist die Abnahme des zur Regelung benötigten elektrischen Impulses unbefriedigend gelöst.
Eine weitere-bekannte Möglichkeit ist die Verwendung des überdruckes an der Kesseldecke und des Kohlenmonoxyd- bzw. des Sauerstoffgehaltes der Abgase als Regelgröße für die Steuerung des Saugzuggebläses. Auch diese Steuerung ist nicht befriedigend, da es nicht gelingt, die Kohlenmonoxyd- bzw. Sauerstoffanalyse der Abgase mit genügender Geschwindigkeit zu erhalten. In Hüttenwerken, in denen keine oder lediglich eine begrenzte Verwendungsmöglichkeit für den bei der Verbrennung der Abgase anfallenden Dampf besteht, befinden sich Anlagen in Gebrauch, die mit gesteuerter Absaugung der Abgase, jedoch ohne Ver-'brennung der Abgase vor deren Entstaubung arbeiten (österreichische Patentschrift 205 527). Bei diesen Verfahren kommt es in erster Linie auf die Entstaubung der Abgase an, und nur als Nebenzweck wird eine verhältnismäßig geringe Wärmeausnutzung oder eine sonstige Verwendung der brennbaren Abgase angestrebt. Für diese Betriebsweise ist nicht nur eine gute Abdichtung zwischen der Konvertermündung und der Kesseleintrittsöffnung- erforderlich, sondern auch eine schnelle und sichere Folgesteuerung zwischen der im Abgas enthaltenen Menge an Kohlenmonoxyd und der Leistung des Saugzuggebläses.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der> eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem in einfacher und sicherer Weise die Leistung des Saugzuggebläses dem schnell wechselnden Wärmeangebot entsprechend schnell und mit geringstmöglicher Verzögerung angepaßt werden kann; und die Erfindung besteht in erster Linie darin, daß im Kessel die Temperatur der Abgase nach abgeschlossener Verbrennung fortlaufend gemessen und in einem Meßwertumformer umgeformt wird, gleichzeitig im Abgaskamin der dem Quadrat der Abgasgeschwindigkeit proportionale Differenzdruck fortlaufend gemessen und in einem Meßwertumformer umgeformt wird und die beiden umgeformten Meßwerte einem die Leistung des Saugzuggebläses steuernden Regler zugeführt werden. Dadurch wird unter Vermeidung der den bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile erreicht, daß den Abgasen stets die je- weils erforderliche Verbrennungsluftmenge zugeführt wird. Da die Abgastemperatur ein lineares Maß für die z. B. aus einem Konverter ausströmende Kohlenmonoxydmenge darstellt, wird hiermit ein gleichbleibendes Verhältnis von Abgasmenge zu Abgastemperatur, d. h. ein konstanter Luftüberschuß, erreicht.
Um in jedem Fall, also auch bei schnellen Temperatursteigerungen des Abgases, eine schnelle und sichere Folgesteuerung zu erhalten und Abweichungen von dem linearen Verhältnis Abgasmenge zu Ab- gastemperatur ausgleichen zu können, ist es vorteilhaft, die Regelung der Leistung des Saugzuggebläses durch Eingabe weiterer Meßwerte in den Regler, z. B. des Temperaturgradienten oder des Druckes an einer beliebigen Stelle des Abgaskamins oder der Decke des Abhitzekessels, zu korrigieren.
Soff das Saugzuggebläse selbsttätig arbeiten, so wird vorteilhafterweise mit Hilfe eines Sollwertes für das Verhältnis der Abgasmenge zur Abgastemperatur die Leistung des Saugzuggebläses selbsttätig geregelt.
Die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendete Vorrichtung ist in F i g. 1 in Form eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt; F i g. 2 zeigt die Abhängigkeit zwischen der Abgastemperatur und der Abgasmenge.
über eine nicht dargestellte Sauerstoffblaslanze wird auf ein ül einem Konverter 1 befindliches Roheisenbad Sauerstoff aufgeblasen. Die bei der Reaktion des Sauerstoffs mit dem Kohlenstoff des Roheisens entstehenden Abgase gelangen, wie durch Pfeile 2 angedeutet, über eine Gasfanghaube 3 in einen Abhitzekessei 4, wo der brennbare Anteil der Abgase, der hauptsächlich aus Kohlenmonoxyd besteht, verbrannt wird. An der Decke des Abhitzekessels 4, wo die Verbrennung der Abgase abgeschlossen ist, wird mit Hilfe eines dort eingebauten Meßfühlers 5, z. B. eines The,rmoelementes, die Temperatur der verbrannten Abgase fortlaufend gemessen, in einem Meßwertumformer 6 in einen proportionalen eingeprägten Gleichstrom umgeformt und über einen Temperaturschreiber 7 einem Regler 8 zugeführt.
Die verbrannten Abgase werden in einem Kühler 9 gekühlt, in einem Filter 10 entstaubt und gelangen über ein Saugzuggebläse 11 in einen Abgaskamin 12.
Im Abgaskamin 12 wird mittels einer dort angeordneten Venturidüse 13 der dem Quadrat der Ab- gasgeschwindigkeit proportionale Differenzdruck fortlaufend gemessen, in einem radizierenden Meßwertumformer 14 in einen eingeprägten Gleichstrom umgewandelt und dieser über einen Abgasmengenschreiber 15 dem Regler 8 als Gegensignal zugeführt. Mit Hilfe eines in ein Sollwertpotentiometer 16 eingegebenen Sollwertes für das Verhältnis der Abgasmenge zur Abgastemperatur wird nun über das Ausgangssignal des Reglers 8 die Leistung des Saugzuggebläses 11 geregelt. Dieses Ausgangssignal des Reglers 8 gelangt über ein Proportional-Integral-Differential-(PID)-Gerät 17, mit dessen Hilfe schnelle Änderungen des Temperaturgradienten dtldz, d. h. Temperaturänderungen der verbrannten Abgase im Abhitzekessel 4 pro Zeiteinheit berücksichtigt werden, zu einem zweistufigen Regelverstärker 18. Der Differentialanteil des Temperaturgradienten dtldz bewirkt dabei eine zeitlich begrenzte Voreilung der Abgasmenge. Mit' der verstärkten Ausgangsspannung des Regelverstärkers 18 wird ein Stellmotor 19 beauf-.schlagt, der über ein Stellgetriebe 20 vor dem Saugzuggebläse 11 angeordnete Leitschaufeln 21 verstellt und damit die Leistung des Saugzuggebläses 11 regelt. Auf einem Anzeigegerät 22 kann jederzeit die Stellung der Leitschaufeln 21 abgelesen werden.

Bei einem etwa gleichbleibenden Sauerstoffgehalt der Abgase von etwa 3 (l/o, was etwa einer Luftüberschußzahl von 1,25 entspricht, wurden folgende Werte ermittelt, die, wie aus F i g. 2 hervorgeht, in etwa eine lineare Abhängigkeit zwischen der mit dem Meßfühler 5 gemessenen Abgastemperatur T und der mittels der Venturidüse 13 gemessenen Abgasmenge Q bei einem kleinen Temperaturgradienten dtldz zeigen.

Temperatur (0 C) .......................... 760 840 960 960 940 1200 360 480

Abgasmenge (103m3/h) ..................... 140 150 160 170 180 210 80 110

Gehalt der Abgase an

Kohlenmonoxyd (O/o) ................... 0 0 0,4 0 0,5 0 #_O 0-

Sauerstoff (10/9) ........................ ..4 2 1 2 .0,4 3 6 4

Temperaturgradient (1 C/Min.) ......... 10 0 0 0 25 0 50 80

Zusammen mit den gemessenen Werten kann bei Ausfall des Reglers 8 mit Hilfe eines Fernsteuerschalters 23 die Leistung des Saugzuggebläses 11 jederzeit von Hand gesteuert ' werden.

Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel, bei dem die Regel#mg der Leistung des Saugzuggebläses 11 zur Einhaltung eines möglichst niedrigen Luft-Überschusses zur vollkommenen Verbrennung der Abgase während des ganzen Blasverlaufes benutzt wird, ist es auch möglich, diese Regelung durch Veränderung des Sollwertes für das Verhältnis von Ab- gasmenge zu Abgastemperatur zur Unterdrückung der Verbrennung der Abgase, d. h. zur Einhaltung eines konstanten Luftunterschusses zu benutzen, um die gereinigten Abgase als Nutzgas zu verwenden.

Claims

Patentanspräche-1. Verfahren zur selbsttätigen Steuerung undi oder Regelung von Saugzuggebläsen für Kessel mit schnell wechselndem Wärmeangebot, insbesondere für Abhitzekessel metallurgischer öfen, z. B. Sauerstoffaufblaskonverter, d a d u r c h g e -k e n n z # i c h n e t, daß im Kessel die Temperatur der Abgase fortlaufend gemessen und in einem Meßwertumformer umgeformt wird, gleichzeitig im Abgaskamin der der Abgasgeschwindigkeit proportionale Differenzdruck fortlaufend ge- messen und in einem MeßwertumfOrMer umgeformt wird und die beiden umgeformten Meßwerte einem die Leistung des Saugzuggebläses steuernden Regler zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Leistung des Saugzuggebläses durch Eingabe weiterer Meßwerte in den Regler, z. B. des Temperaturgradienten oder des Druckes an einer beliebigen Stelle des Abgaskamins oder der Decke des Abhitzekessels, korrigiert werden. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Sollwertes für das Verhältnis der Abgasmenge zur Abgastemperatur die Leistung des Saugzuggebläses selbsttätig geregelt wird. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall des Reglers die Leistung des Saugzuggebläses von Hand gesteuert wird. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Leistung des Saugzuggebläses zur Einhaltung eines niedrigen Luftüberschusses benutzt wird. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Leistung des Saugzuggebläses durch Veränderung des Sollwertes für das Verhältnis von Abgasmenge zur Abgastemperatur zur Unterdrückung der Verbrennung der Konverterabgase, d. h. zur Einhaltung eines konstanten Luftunterschusses benutzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: S. G. G e r a s s i in o w, Automatische Regelung von Kesselanlagen, Verlag Technik, Berlin, 1952, S. 271.