DE19625734C2 - Verfahren zur Ansteuerung von Mehrkesselanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung von vorzugsweise aus Wandheizkes­ seln bestehenden Mehrkesselanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Allgemein kennt man verschiedene Regelvarianten für Mehrkesselanlagen. Man unter­ scheidet den Führungsbetrieb, d. h. die volle Auslastung eines Kessels, bevor ein weiterer zuschaltet und den Parallelbetrieb. Hierbei findet die Leistungsverstellung parallel an zwei Kesseln statt. Weiterhin gibt es den Folgebetrieb, bei dem ein erster Kessel nach voller Auslastung eine Stufe zurückschaltet, wenn der zweite Kessel zuschaltet.

Ziel aller Regelvarianten ist eine möglichst genaue Anpassung der Mehrkesselanlage an die geforderte Leistung im Hinblick auf Brennstoffeinsparung, Schadstoffreduzierung und Heizwärme-Komfort.

Meist werden derartige Anlagen aus zwei Kesseln aufgebaut, wovon jeder mit einem Zwei- Stufen-Brenner ausgerüstet ist. Es entsteht dadurch eine Möglichkeit zur Leistungsanpas­ sung in vier Stufen. Diese Verstellung mit Stufensprüngen erfordert jedoch einen weiteren Regelungsaufwand im Bereich der Anlagenhydraulik, um die schlagartige Zu- und Ab­ schaltung der Brenner den sich kontinuierlich verändernden Leistungsanforderungen von der Verbraucherseite anzupassen. Oft gehen bei dieser Anordnung weitere Brennerstufen bzw. Kessel mit relativ hoher Leistung nur kurzzeitig in Betrieb, weil die Leistungsanforde­ rung für einen Moment gering über der Abgabe der schon laufenden Stufen bzw. Kessel liegt. Daher wurde versucht, zwei Kessel mit modulierenden Brennern parallel zu schalten, um die Anlage besser der Leistungsanforderung anzupassen. Dabei ist die Leistungs­ verstellung aber immer noch verhältnismäßig grob.

Aus der US 51 72 654 ist ein Verfahren zur Ansteuerung von Mehrkesselanlagen in Ab­ hängigkeit von der benötigten Leistung mit mindestens einem modulierten Kessel bekannt. Dabei werden einer oder mehrere Kessel in ihrem optimalen Arbeitspunkt betrieben. Wei­ terhin enthält die DE 35 17 902 A1 ein gattungsgemäßes Verfahren zum Zu- und Ab­ schalten von Heizkesseln. Über das Einschaltverhältnis jedes Brenners wird hier die mo­ mentane Leistung der einzelnen Kessel erfasst. Aufgrund der Leistungsbilanz und unter Berücksichtigung des wirtschaftlichen Arbeitspunktes jedes Heizkessels wird deren Zu- und Abschaltung eingeleitet.

Besonders bei den vermehrt zum Einsatz kommenden Brennwertkesseln muß mit erhebli­ chem Aufwand die Brennwertnutzung in allen Betriebszuständen der Anlage sichergestellt sein, damit hohe Jahresnutzungsgrade erreicht werden. Man setzt deshalb mehrere kleine­ re Kessel mit gleicher oder unterschiedlicher Leistung und modulierenden Brennern in ei­ ner Folgeschaltung ein.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung von Mehr­ kesselanlagen in Abhängigkeit von der benötigten Leistung zu entwickeln, welches auf verschiedene Betriebs- und Anlagenbedingungen übertragbar ist.

Erfindungsgemäß wurde dies mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 enthaltenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Das Verfahren zur Ansteuerung von vorzugsweise aus Wandheizkesseln bestehenden Mehrkesselanlagen in Abhängigkeit von der benötigten Lei­ stung mit mindestens einem modulierenden Kessel ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leistungsverstellung stufenlos durch Zu- bzw. Abschalten von Kesseln in Verbindung mit zugeordnetem Modulieren mindestens eines weiteren Kessels erfolgt. Einerseits wird das stufenweise Zu- bzw. Abschalten von Kesseln für Spitzenlast durch zugeordnetes Modulieren eines Kessels für Grundlast ausgeglichen. Andererseits gleicht durch entsprechendes Modulieren der jeweils zuletzt zugeschaltete Kessel das stufenweise Zuschalten des nachfolgenden Kessels aus. Bei der Reduzierung der Leistung moduliert der jeweils nächste abzuschaltende Kessel entsprechend dem stufenweisen Abschalten eines anderen Kessels.

Mit dem Verfahren wird eine kontinuierliche Anpassung der Kessel- und Brennerleistung an den tatsächlichen Wärmebedarf sowie ein optimierter Betrieb der Gesamtanlage erreicht. Es können beliebige Kessel von unter­ schiedlicher Größe mit modulierenden oder in Stufen geschalteten Brennern kombiniert werden. Dabei kann die Leistung der einzelnen Kessel bzw. Brenner unbekannt sein. Durch zugeordnetes Modulieren werden sämtliche Stufensprünge der anderen Kessel ausgeglichen. Diese würden sich ebenfalls im modulierenden Betrieb ergeben, weil sich die Leistung eines Brenners nicht im gesamten Bereich von 0 bis 100%, sondern nur bis auf eine Minimalstufe, regeln läßt. Es können auch mehrere Kessel bzw. Brenner mit kleiner Leistung zusammen angesteuert werden, um gemein­ sam durch Modulieren einen größeren Leistungssprung auszugleichen. Das Takten einzelner Brenner wird vermieden, weil ein konstanter Betrieb mit kleiner Leistung durch das Zurückfahren eines anderen Brenners ermöglicht wird.

Die Zeichnung stellt in Diagrammen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt:

Fig. 1: Die Leistungserhöhung bei vier Kesseln mit gleicher Leistung, wobei Kessel I durch Modulation die Stufensprünge der übrigen Kessel ausgleicht.

Fig. 2: Die Leistungserhöhung bei vier Kesseln mit gleicher Leistung, wobei der jeweils zuletzt zugeschaltete Kessel durch Modu­ lation den Stufensprung des nachfolgenden Kessels ausgleicht.

Fig. 3: Die Leistungsreduzierung bei vier Kesseln mit gleicher Lei­ stung, wobei der jeweils nächste abzuschaltende Kessel das stufenweise Abschalten eines Kessels durch Modulation ausgleicht.

In allen Figuren ist auf der Abszissenachse die Gesamtleistung der Hei­ zungsanlage in Prozent abgetragen. Die Ordinatenachse enthält die einzel­ nen Kesselleistungen. Alle Darstellungen zeigen jeweils die Verhältnisse an einer Anlage mit vier leistungsgleichen Kesseln. Jeder Kessel besitzt eine Grundlaststufe mit minimaler Leistung und kann oberhalb dieses Sockels bis zur maximalen Leistung frei modulierend betrieben werden.

Beim Schaltschema der Anlage in Fig. 1 wird nur einem Kessel vom Regler die freie Modulation zugewiesen. Die drei anderen Kessel schalten in Stufen zwischen Aus, Minimal- und Maximalleistung. Um eine kontinuierliche Leistungssteigerung zu erreichen, wird Kessel I eingeschaltet und modu­ liert frei. Sobald die Leistung des ersten Kessels für die Deckung der Wär­ meanforderung nicht mehr ausreicht und das Maximum erreicht hat, wird Kessel II mit minimaler Leistung hinzugeschaltet. Dann wird Kessel I von seiner maximalen Leistung, dem Kriterium für das Umschalten, auf eine niedrigere Leistung heruntergefahren. Diese steht in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung der Wärmeverbraucher. Erreicht Kessel I wieder Maximalleistung, so schaltet Kessel II ebenfalls direkt auf sein Maximum um. Kessel I beginnt wieder zu modulieren und fährt zurück. Er gleicht nach dem beschriebenen Verfahren alle Stufensprünge der anderen Kessel aus und bildet den variablen, kontinuierlich verstellbaren Teil für die Gesamtan­ lagenleistung.

In Fig. 2 erfolgt die Leistungssteigerung ebenfalls zuerst durch freies Modu­ lieren des Kessels I. Dieser gleicht dadurch aber nur noch den Stufen­ sprung auf Minimalleistung am Kessel II aus. Anschließend weist der Regler zum Erhöhen der Leistung die freie Modulation dem Kessel II zu und Kessel I läuft konstant auf Maximalleistung. Analog dazu wird die freie Modulation an Kessel III übertragen, nachdem Kessel II dessen Grundlast-Sockel ausge­ glichen hat.

Fig. 3 zeigt die Leistungsreduzierung bzw. die Reduzierung der in Betrieb stehenden Kessel bei geringerer Wärmeanforderung. Auch hier wird die freie Modulation den einzelnen Kesseln nacheinander vom Regler zugewiesen. Nach dem Zurückfahren des Kessels IV von Maximalleistung auf Grundlaststufe beginnt Kessel III frei zu modulieren und bildet den variablen Teil für die Gesamtanlagenleistung. Hat hier ebenfalls die Leistungsreduzierung die konstante Grundlaststufe erreicht, geht Kessel IV außer Betrieb und Kessel III gleicht vorübergehend den Ausschalt-Sprung aus, bevor der Regler die Modulation am Kessel II freigibt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Ansteuerung von vorzugsweise aus Wandheiz­ kesseln bestehenden Mehrkesselanlagen in Abhängigkeit von der benötig­ ten Leistung mit mindestens einem modulierenden Kessel, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsverstellung stufenlos durch Zu- bzw. Abschalten von Kesseln in Verbindung mit zugeordnetem Modulieren mindestens eines weiteren Kessels erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stufenweise Zu- bzw. Abschalten von Kesseln für Spitzenlast durch zugeordnetes Modulieren eines Kessels für Grundlast ausgeglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Leistungssteigerung durch zugeordnetes Modulieren der jeweils zuletzt zugeschaltete Kessel das stufenweise Zuschalten des nachfolgenden Kessels bzw. zur Leistungsreduzierung der jeweils nächste abzuschaltende Kessel das stufenweise Abschalten eines Kessels ausgleicht.