DE2261069A1

DE2261069A1 - Vorrichtung zur regelung der verbrennung in der brennkammer eines dampferzeugers

Info

Publication number: DE2261069A1
Application number: DE2261069A
Authority: DE
Inventors: Oliver Durrant
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox AG
Priority date: 1971-12-16
Filing date: 1972-12-14
Publication date: 1973-06-20
Also published as: JPS5614921B2; FR2167048A5; US3760776A; IL41106A0; AR197885A1; IT976086B; ES410231A1; IL41106A; JPS4919201A

Description

Dampferzeugers

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Verbrennung in der Brennkammer eines Dampferzeugers, in die Brennstoff und Luft durch Brenner zugeführt und Rauchgase aus dem Kessel in die Brennerluft zugegeben wird.

Bei der Reaktion des Stickstoffes mit Sauerstoff, die beide in der für die Verbrennung fossiler Brennstoffe zugeführten Luft enthalten sind, wird Stickoxyd (NO) in einer Menge gebildet, die von der Flammentemperatur, der Verweilzeit der Verbrennungsgase im Hochtemperaturbereich und dem SauerstoffÜberschuß abhängt. Dabei nimmt die Stickoxyd-Bildung mit der Erhöhung der Flammentemperatur zu. Die Reaktion braucht jedoch eine gewisse Zeit, so daß eine Mischung von Stickstoff und Sauerstoff bei gegebener Temperatur während einer sehr kurzen Zeit weniger Stickoxyd erzeugen kann, als die gleiche Mischung bei einer niedrigeren Temperatur, jedoch während einer längeren Einwirkungszeit.

Bei Dampferzeugern, bei denen die Verbrennung des Brennstoffes und der Luft Temperaturen bis zu 2000° C erzeugen kann, ist das die Reaktion bestimmende Zeit-Temperatur-Verhältnis derart, daß bei Flammentemperaturen unter 1600° C Stickoxyd nicht in einem wesentlichen Umfang erzeugt wird, während bei Temperaturen die über dieser Grenze liegen, die Reaktionsgeschwindigkeit rasch zunimmt.

30982 5/0378

co CD in

Stickoxyd ist ein unsichtbares, verhältnismäßig harmloses Gas. Wenn es jedoch durch den Dampferzeuger strömt und mit Sauerstoff in Berührung kommt, reagiert es zu Stickstoffdioxyd (NO«) oder zu anderen Stickoxyden, die im allgemeinen mit dem Sammelbegriff NO bezeichnet werden. NO« ist ein gelbbraunes Gas, das in bestimmten Konzentrationen fUr die Umwelt schädlich ist. Dieses Gas kann die sichtbare Fahne an der MUndung eines Dampferzeuger-Schornsteins verursachen.

Aus diesen Darlegungen geht hervor, daß die Bildung von NO durch die Herabsetzung der Flammentemperatur vermindert und bei einer Flammentemperatur von 1600° C oder weniger auf eine Geringstmaß herabgesetzt werden kann. Eine solche Herabsetzung der Flammentemperatur kann dadurch erzielt werden, daß ein Inertgas in die Verbrennungsluft eingeführt wird.

Es ist bereits bei Dampferzeugern, die mit einem Überhitzer und/oder einem Zwischenüberhitzer ausgestattet sind, mehr oder weniger Üblich, die Temperatur des aus dem ZwischenUberhitzer austretenden Dampfes vollständig oder teilweise durch die Einführung von Rezirkulationsgas in die Brennkammer zu regeln. Dadurch wird das Wärmeaufnahmebild innerhalb des Dampferzeugers entsprechend den vorgegebenen Werten verändert. In zweckmäßiger Weise kann auch ein solches Rezirkulationsgas, das für die Regelung der Zwischendampftemperatur verwendet wird, teilweise oder vollständig als Quelle für die Einblasung von Inertgas in die Verbrennungsluftzuführung benutzt werden, um die Flammentemperatur herabzusetzen und dadurch die Bildung von NO zu vermindern oder auszuschalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Einführung von Rezirkulationsgas in die Verbrennungsluftzuführung zu der Brennkammer eines Dampferzeugers zu regeln und dadurch die Bildung von NO auf ein Geringstmaß herabzusetzen. Eine weitere Aufgabe besteht

309825/0378

CD 00 in

BABC(^)CK

iarin, eine solche Regelvorrichtung zu schaffen, die das Rezirkulationsgas zwischen der Brennkammer und der Verbrennungsluftzuführung aufeilt, um sowohl die Temperatur des aus dem Zwischenüberhitzer ausretenden Dampfes als auch die Bildung von NO _v zu. regeln.

)iese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung zur Erzeugung eines ersten Regelsignals entsprechend der Rauchgasmengenzugabe in die Brennerluft und eine weitere Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer konstanten Rauchgasmengeneinblasung in die Luftzuführung beeinflußt.

Weitere zweckmäßige Maßnahmen werden durch die im einzelnen in den Unteransprüchen angeführten Merkmale zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgaben geschaffen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es möglich wird, die Bildung gelbbrauner Stickstoffdoixyd-Gase auf ein Geringstmaß herabgesetzt wird. Darüber hinaus wird die Rezir-

ulationsmenge durch die erfindungsgemäße Regelvorrichtung über die Menge hinaus angehoben, die für die Regelung der Temperatur des aus dem Zwischenüberhitzer austretenden Dampfes erforderlich ist, falls dieses für eine Nu - Regelung notwendig ist. Danach wird die Zwischendampftemperatur durch eine zusätzliche Vorrichtung geregelt. Insgesamt ergibt sich der Vorteil, daß die erforderliche Rezirkulationsgasmenge mit minimalem Kraftverbrauch und maximalem Wirkungsgrad durch den Kessel geführt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

ig. 1 eine aufgegliederte schematische Ansicht eines Dampferzeugerund Überhitzeraggregats, an dem die Grundsätze, der Erfindung erläutert werden.

30982 5/0 3 78

OO in

Fig. 2 eine Aufriß eines Teils eines Luftkanals mit einem Stromlinienkörper,

Fig. 3 einen Aufriß des Luftkanals in Richtung der Pfeile 3-3 nach Fig. 2,

Fig, 4 ein Logikschema einer Regelvorrichtung für den in Fig. 1 dargestellten Dampferzeuger,

Fig. 5 und 6 Kurvenbilder, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der Regelvorrichtung nach Fig. 4 benutzt werden.

In Fig. 1 wird in schematiseher Form ein Dampferzeuger dargestellt, der eine Brennkammer 1 besitzt, die gekühlte Wunde und eine Anzahl von Heizflächen hat, Über die die Rauchgase strömen, Brennstoff und Luft werden in die Brennkammer 1 durch einen oder mehrere Brenner 2 aufgegeben. Der Brennstoff wird zu den Brennern durch -Brennstoffzuführungen 3 aus einer gemeinsamen Leitung 4 gefördert. Während der Einfachheit halber Heizölbrenner dargestellt sind, wird es aus der weiteren Beschreibung hervorgehen, daß die Erfindung in gleicher Weise fUr die Verbrennung eines anderen fossilen Brennstoffs, z. B. Gas oder Kohle, verwandt werden kann·

Die Verbrennungsluft wird den Brennern 2 Über eine Luftzuführung 5, von einem Frischlufter 6 zugeleitet, an den der Luftkanal 7 und ein Luftvorwärmer 8 angeschlossen ist. In einem Stück des Kanals 7 ist eine Luftmengen-Meßstrecke 9 angeordnet, die weiter unten im einzelnen beschrieben wird.

Die Rauchgase, durchströmen nach dem Verlassen der Brennkammer 1 eine Reihe von Heizflächen, die in Üblicher Reihenfolge geschaltet sind, z. B. Sekundärüberhitzer 10, Zwischenüberhitzer 12. Primärüberhitzer und Speisewasservorwärmer 16. Die Rauchgase strömen dann durch einen

309825/0378

OO QO ID

Kanal 18, den Luftvorwärmer 8 und einen Kanal 18A, bevor sie in die Atmosphäre abgeblasen werden.

Die Temperatur des aus dem Zwischenüberhitzer 12 austretenden Dampfes wird vollständig oder teilweise dadurch geregelt, daß man Rauchgas in die Brennkammer 1 einführt, wodurch das Wärmediagramm innerhalb des Dampferzeugers geändert wird. Gemäß der Darstellung wird Rauchgas über einen an Kanal 18 angeschlossenen Kanal 20 durch ein Rezirkulationsgebläse 22 abgesaugt und von denselben Über einen Kanal 24 in die Brennkammer 1 gedruckt. Das rezirkulierte Gas wird gewöhnlich so in die Brennkammer 1 eingeführt, daß eine Störung der Brennstoffverfeuerung vermieden wird.

Die im einzelnen in den Fig. 2 und 3 dargestellte Luftmengen-Meßstrecke umfaßt einen oder mehrere Stromlinienkörper 28 mit einer Nase 30 und einem Schweif 32. Der Stromlinienkörper ist hohl und erstreckt sich von einer Seite zur anderen Seite des Kanals 7, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Der Stromlinienkörper erzeugt eine Druckdifferenz, die sich in Abhängigkeit von der Luftmenge ändert und an den Druckentnahmestellen P,, P₂ agbetastet wird, die an den Luftmengenregler durch Rohre 34 bzw. 36 angeschlossen werden.

Das durch den Regler 38 erzeugte Regelsignal wird gewöhnlich in einer Verbrennungsregeleinrichtung der einen oder anderen Art benützt. Ein typisches System dieser Art ist in Fig. 4 in einer elementaren und vereinfachten Form als ein Verbrennungsregelsystem für einen Dampferzeuger dargestellt, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Im Zusammenhang mit Fig. 4 ist darauf hinzuweisen, daß übliche Sinnbilder von logischen Regelschaltungen benützt worden sind. Die durch solche Sinnbilder dargestellten Regelorgane, die manchmal auch mit "Hardware" bezeichnet werden, sind auf dem Markt gängige Produkte, deren Arbeitsweise den Fachleuten bekannt ist. Außerdem sind übliche Sinnbilder für Logik-

-6 -

309825/0378

schaltungen benutzt worden, um eine Verwechselung der Regelvorrichtung mit einer onderen Regelung, z. B. einer pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Regelung oder einer Kombination derselben zu vermeiden, da die Erfindung in jede dieser Arten eingegliedert werden kann· Die in Fig. 4 dargestellten Regler sowie die Stellglieder sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 dargestellt.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Verbrennungsregelvorrichtung erzeugt ein Druckregler 92 ein Hauptregelsignal proportional dem Druck des aus dem Sekundärüberhitzer 10 austretenden Dampfes; Über ein PI-Gerät 98 verstellt das Signal parallel einen Klappenantrieb 96 zur Regelung der Verbrennungeluftbeaufschlagung und ein Brennstoffregelventil 94 zur Regelung der Brennstoffmenge zu den Brennern 2, und zwar im erforderlichen Moße, um einen Dampfdruck-Sollwert aufrechtzuerhalten.

Das durch den Regler 38 erzeugte Signal wirkt als ein Rückführungssignal; Über ein D-Gerät 102 sowie ein PI-Gerät 106 bildet es eine feste Luftmenge fUr jeden Wert des von dem Gerät 98 erzeugten Regelsignals. Ein gleiches Rückführungssignal wird in einem Brennstoffmengenregler 100 erzeugt; Über ein P-Gerät 103, ein D-Gerät 101 und ein PI-Gerät 105 wirkt dieses Signal, um eine feste Brennstoffmenge fUr jeden Wert des im Gerät 98 erzeugten Regelsignals zu schaffen„ Das beschriebene System wird "paralleles Regelsystem¹¹ genannt, da Brennstoff und Luft parallel im erforderlichen Maße verstellt werden, um den Dampfdruck auf einem Sollwert zu halten. Den Fachleuten ist es klar, daß verschiedene Änderungen, Verfeinerungen und Hinzufügungen beim dem beschriebenen elementaren Regelsystem gewöhnlich notwendig sind, um die Regelung dem jeweiligen Erzeugungsaggregat anzupassen. So werden z. B. gewöhnlich die mit 107 und 108 bezeichneten Leitgeräte in die Schaltung eingebaut, um die Umschaltung der Regelung von Automatik auf Hand bei Störungen, Inbetriebnahme und dergleichen zu erlauben.

309825/0378

co in

BABC<Ä>CK

Der Stromlinienkörper 28 dient nicht nur als Geber, der einen Wirkdruck in Abhängigkeit von der Luftmenge im Kanal 7 erzeugt, sondern auch als ein Mittel, um in wirksamer und wirtschaftlicher Weise Rauchgas in die Luftzuführung einzublasen. Nach der Darstellung ist der hohle Innenraum des Stromlinienkörpers 28 an eine Füllkammer 44 angeschlossen, in die der Kanal 26 mündet. In dem Profilende 32 sind zahlreiche Öffnungen 40 angeordnet (die gemeinsam einen Strömungsweg bilden), durch die das Rauchgas in die Verbrennungsluftzuführung eintritt. Durch Anordnung der Öffnungen 40 am Ende unmittelbar nach der Ebene der maximalen Geschwindigkeit oder, wie sie manchmal genannt wird, der Ebene des eingezogenen Durchgangs tritt eine Mischung des Rauchgases und der Luft ein, so daß ein verdünntes homogenes Luftr gemisch an den Brennern 2 ansteht. Die Öffnungen 40 werden vorzugsweise dicht hinter der Ebene maximaler Geschwindigkeit angeordnet, damit die durch die Druckdifferenz zwischen den Druckentnahmestellen P, und ?2 bewirkte Luftmengenmessung nicht beeinträchtigt wird.

Durch eine solche Anordnung der Öffnungen 40 wird das Rauchgas in den Luftstrom in einem solchen Verhältnis zur Luftmenge abgesaugt, daß das einmal eingestellte richtige Verhältnis (gewöhnlich zur Herstellung eines verdünnten Gemisches mit einem Rauchgasonteil von etwa 10 bis 20 %) sich danach bis zu einem gewissen Ausmaß selbst regelt. Während ein verdünntes Luftgemisch mit einem Anteil von 10 bis 20 % Rauchgas oder eines anderen In*ertgase$ vorgeschlagen wird, ist es klar, daß dieser Prozentsatz im erforderlichen Maße geändert werden kann, um die Flammentemperatur ausreichend herabzusetzen, damit die Bildung von NO vermieden oder auf ein annehmbares Maß verringert wird*

Während ein Stromlinienkörper als eine bevorzugte Geberforra gezeigt wird, kann die Erfindung auch mit jeder anderen Geberform verwendet werden, wie z. B. ein Venturirohr, eine Strömungsdüse oder eine

309825/0378

OD
Φ
If»

Meßblende. Die Technik der Mengenmessung mit solchen Vorrichtungen ist bekannt. Bei einer jeden Vorrichtung dieser Art wie die Strömungsgeschwindigkeit durch eine Einschnürung im Strömungsweg erhöht, wodurch ein verminderter Druck geschaffen wird, der an der Ebene maximaler Geschwindigkeit ein Maximum erreicht.

Ohne Rücksicht auf die Übereinstimmung mit der Erfindung benutzten Geberart werden die Öffnungen 40 vorzugsweise gerade hinter der nachgeschalteten Druckentnahmestelle P« angeordnet, wo ein Zustand minimalen statischen Drucks besteht, ohne daß die Mengenmeßvorrichtung gestört wird.

Die in Fig. 4 dargestellte Regelvorrichtung wirkt so, daß es die Rezirkulationsgasmenge regelt, um sowohl eine gewünschte Zwischen-Uberhitzungstemperatur als auch eine gewünschte Flammentemperatur aufrechtzuerhalten. Diese Anforderung, der die Regelvorrichtung entsprechen muß, wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 erkannt. Wie durch die Kurve A dargestellt, ändert sich in typischer Weise die zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Zwischenüberhitzungstemperatur erforderliche Gesamtgasrezirkulation in einem umgekehrten, nichtlinearen Verhältnis zur Erzeugerleistung. Obwohl das genaue Verhältnis von einer Erzeugerart zur anderen unterschiedlich ist, kann die Kurve A als eine Verallgemeinerung des umgekehrten, nichtlinearen Verhältnisses zwischen der erforderlichen Gasrezirkulation und der Erzeugerleistung betrachtet werden, um eine gewünschte oder vorher festgelegte Zwischenüberhitzungstemperatur aufrechtzuerhalten.

Da die fUr die Verbrennung erforderliche Luft sich in einem im wesentlichen geradlinigen Verhältnis zur Erzeugerleistung ändert, ist es klar, wie durch die Kurve B gezeigt ist, daß die in die Luftzuführung eingeblasene Menge Inertgas sich auch in einem geradlinigen Verhältnis zur Erzeugerleistung ändert. Die Neigung der Kurve B ändert sich je nach der Zusammensetzung des Luft-Gas-Gemisches,

3 0 9 8 2 5/0378

co OO in

BABC<Ä>CK

das erforderlich ist, um eine gewünschte Flammentemperatur aufrecht zu erhalten,,

In Fig. 5 ist ebenfalls dargestellt, daß das Rezirkulationsgas, welches erforderlich ist, um ein gewünschtes Luft-Gas-Gemisch aufrechtzuerhalten, bei hohen Leistungen dasjenige überschreiten kann, das für die Regelung der Zwischenüberhitzungstemperatur erforderlich ist. Wenn dies der Fall ist, wird die Rezirkulationsgasmenge vorzugsweise sa eingestellt, wie es erforderlich ist, um das gewünschte Luft-Gas-Gemisch aufrechtzuerhalten, während die gewünschte Zwischenüberhitzungstemperatur durch zusätzliche Vorrichtungen, z. B. durch einen Einspritzkühler, aufrechterhalten wird.

Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung für die Regelung der Rezirkulationsmenge zur Äufrechterhaltung einer gewünschten Zwischenüberhitzungstemperatur verwendet das von dem Regler 38 erzeugte Signal als ein Vorabsignal, insofern als es proportional der Verbrennungsluftmenge und somit im wesentlichen proportional der Erzeugerleistung ist. Dieses Signal verstellt einen Klappenantrieb 48 im Kanal 20. Ein Rückführungssignal, das von einer den Strom- oder Leistungsverbrauch des Gebläses 22 messenden Vorrichtung 50 erzeugt wird, wird mit dem Vorabsignal in einem D-Gerät 53 verglichen. Der Strom- oder Leistungsverbrauch des Gebläses ist ein Maßstab für das vom Gebläse geförderte Gasgewicht. Eine ähnliche Regelschaltung könnte unter Verwendung irgendeines anderen Maßes für die Gasmenge, z. B. des Druckverlusts in einer Blende oder einer Venturidüse, vorgesehen werden. Das im Gerät 53 erzeugte Fehlersignal wird dann einem PI-Gerät 53 aufgeschaltet, und der Klappenantrieb 48 wird verstellt, bis das Fehlersignal auf 0 reduziert ist. Ein Signal, das proportional der Temperatur des aus dem Zwischenüberhitzer 12 austretenden Dampfes ist, wird in einem Temperaturregler 52 erzeugt und in einem b-Gerät 110 mit einem Signal verglichen^ das der gewünschten Zwischenüberhitzungs-

- 10 -

309825/03

OD αο tr»

- 10 -

emperatur entspricht, wie sie durch den verstellbaren Sollwerteinteller 109 vorgegeben wird. Das im Gerät 110 erzeugte Fehlersignal ird dann einem PI-Gerät 54 aufgeschaltet, das ein Signal erzeugt, elches das Vbrabsignal in einem Summiergerät 51 beeinflußt, so daß Lm Beharrungszustand eine Korrektur an dem Vorabsignal vom Regler 38 orgenommen wird, um die ZwischenUberhitzungstemperatur auf den jewünschten Wert zu halten.

erschiedene Signaländerungs- und -bildungsorgane können bei Bedarf Ln die Regelung aufgenommen werden. So kann z. B. das vom Regler 38 erzeugte Signal im Gerät 56 aufwärts oder abwärts beeinflußt werden, während es in einem P-Gerät 57 maßstäblich geändert und, falls erforierlich, umgewandelt werden kann. Die Hand-Automatik-Station 60 kann in die Regelung eingegliedert und unmittelbar vor dem Klappenantrieb angeordnet werden, wodurch die Regelung bei Störungen, beim Anfahren und dergleichen auf ein von Hand erzeugtes Siganl umgestellt werden kann.

Eine Hauptfunktion der jetzt zu beschreibenden Regelung besteht darin, das gewünschte Verhältnis zwischen der Luftmenge zu den Brennern 2 und der Menge aufrechtzuerhalten, in der Rauchgas in die Luftströmung eingeblasen wird. Im Prinzip umfaßt die Vorrichtung eine Konstantmengenregelung des in die Luftzuführung eingeblasenen Rauchgases, wobei diese Rauchgasmenge ein festes Verhältnis zur Luftmenge hat, jedoch mit einem Sollwert, der in Abhängigkeit von Änderungen der Luftmenge verstellt wird. Dementsprechend wird im gesamten Lastbereich des Dampferzeugers ein gewünschtes festes Verhältnis zwischen der Luftmenge und der Rauchgasmenge aufrechterhalten.

Ein üifferenzdrwckregler 61 erzeugt ein Regelsignal, das in ein D-Gerät 62 eingespeist wird, welches auch ein Regelsignal empfängt, welches von dem Mengenregler 38 erzeugt und in einem P-Gerät 64 maßstäblich geändert wurde. Die Druckentnahmestellen für den Differenz-

- 11 -

309825/0378

druckregler 61 werden vorzugsweise so angeordnet, daß sie nicht bedeutend durch eine sich ändernde Geschwindigkeit beeinträchtigt werden. Zu diesem Zweck wird nach der Darstellung in Fig. 1 eine Druckentnahmestelle zum Regler 61 in den Brennerluftkasten 5 eingebaut, wo die an dem Standort der Luftmengenmeßstrecke 9 bestehenden Geschwindigkeitshöhen in statischen Druck umgewandelt worden sind und wenig oder keine Wirkung infolge der Luftgeschwindigkeit vorhanden ist. Die andere Druckentnahmestelle zum Regler 61 wird in den Kanal eingebaut, und zwat in einen Bereich verhältnismäßig niedriger Gasgeschwindigkeit, wodurch eine begrenzte Wirkung auf den statischen Druck gegeben ist.

Das Ausgangssignal (Fehlersignal) vom D-Gerät 62 wird einem PI-Gerät aufgeschaltet, dessen Ausgangssignal einen Klappenantrieb 68 verstellt, der im Kanal 24 nach der Rezirkulationsgasentnahme in den Kanal 26 angeordnet ist, und einen Klappenantrieb 72, der im Kanal 26 vorgesehen ist. Die Antriebe 68 und 72 werden vorzugsweise in Reihenfolge betätigt, wobei die durch den Antrieb 68 betätigte Klappe in einer offenen Stellung verbleibt, während die durch den Antrieb 72 betätigte Klappe von einer geschlossenen in eine offene Stellung gefahren wird, um den Anforderungen hinsichtlich der Rauchgaseinblasung bei steigender Kesselleistung GenUge zu tun; bei weiterer Steigung der Leistung wird danach die durch den Antrieb 68 betätigte Klappe in . Schließrichtung gefahren, um genügend Rauchgase einzublasen· Die gewünschte Reihenfolge in der Betätigung der Klappenantriebe 72 und 68 kann durch ein Beeinflussungsgerät 76 erreicht werden, das das Regelsignal zum Klappenantrieb 72 gegenüber dem Regelsignal zum Klappenantrieb 68 ändert. Eine solche Betätigung der Klappenantriebe 68 und 72 beeinträchtigt die Gesamtrezirkulationsgasmenge^ dae für Zwischenüberhitzungstemperaturregelung erforderlich ist, nicht, da für jeden Wert des Regelsignals zum D-Gerät 53 eine feste Gesamtrezirkulationsgasmenge vorgegeben ist ohne Rücksicht auf Systemwider-

» -12-

3098 2-5/0378

2 2 6 Γ 0 6

- 12 -

Standsänderungen, die durch Verstellung der durch die Antriebe 68 und 72 betätigten Klappen verursacht werden. Üie Arbeitsweise der bisher beschriebenen Regelung hält einen im wesentlichen konstanten Differenzdruck vorgegebenen Werts aufrecht, der durch die Einstellung des PI-Geräts 66 hergestellt wird.

Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, kann die in die Luftzuführung aufgegebene Kezirkualtionsgasmenge in gewissen Fällen im Verhältnis zur Kesselleistung ansteigen, obwohl der Differenzdruck konstant gehalten wird, und zwar durch die zuvor beschriebene Saugwirkung. Als Beispiel zeigt Fig. 6, daß ein im wesentlichen konstanter Differenzdruck mit dem Wert 0 ein verdünntes Luftgemisch aufrechterhielt, das etwa 10 % Rauchgas umfaßte. Weiterhin zeigt Fig. 6, daß der Differenzdruck zur Aufrechterhaltung eines anderen verdünnten Luftgemisches in einer im wesentlichen geradlinigen Beziehung zur Kesselleistung steht, wobei der Differenzdruck mit der Leistung fUr geringe Verdünnungen abnimmt und mit der Leistung fUr starke Verdünnungen zunimmt. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die Kurven in Fig. 6 willkürlich gezeichnet worden sind, um die Tatsache zu erläutern, daß die zur Aufrechterhaltung eines gewünschten verdünnten Luftgemisches erforderliche Differenz von der Leistung abhängt, wobei das genaue Verhältnis bei jedem einzelnen Kessel durch einen Versuch festgelegt werden muß.

Wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist, erhält man die gewünschte Beziehung zwischen dem Differenzdruck und der Kesselleistung dadurch, daß man in das D-Gerät 62 das durch den Regler 38 erzeugte Regelsignal nach Änderung durch ein P-Gerät 64 einführt. Somit arbeitet die Regelung, um einen Differenzdruck aufrechtzuerhalten, der durch das Ausgangssignal aus dem P-Gerät 64 vorgegeben ist. Durch Verstellung des P-Geräts 64 kann der aufrechterhaltene Differenzdruck irgendeiner Kurve der in Fig. 6 dargestellten Kurvenschar angepaßt werden.

Ein Vorabsignal aus dem Regler 38 wird in die Regelung für die Klappenantriebe 6iS und 72 bei einem Summiergerät 70 eingeführt, nachdem es

- 13 -

0 9 8 2 5/0378 original inspected

OO QO in

BABC#OK

- 13 -

im P-Gerät 63 geändert worden ist. Somit wird bei Übergangszuständen eine etwa richtige Verstellung der Rezirkulationsgaseinblasung vorgenommen, während anschließend im Beharrungszustand eine genaue Korrektur erfolgt, die durch den Differenzdruckregler 61 eingeleitet wird.

Wie zuvor erwähnt und durch die Kurve A in Fig. 5 erläutert, kann bei außergewöhnlich hohen Lasten die zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Zwischenüberhitzungstemperatur erforderliche Rezirkulationsgasmenge nicht ausreichend sein, um den Anforderungen an Gaseinblasung in die Luftzuführung GenUge zu tun. Wenn ein solcher Zustand gegeben ist, dann hat die Anforderung an Gaseinblasung Vorrang und dann wird die Zwischenüberhitzungstemperatur durch zusätzliche Vorrichtungen aufrechterhalten, wie z. B. durch den tinspritzkühler 121, dem Kühlmittel von einer geeigneten Quelle (nicht dargestellt) zugeführt wird. Der relative Bedarf an Rezirkulationsgas für die Zwischenüberhitzungstemperaturregelung und für die Gaseinblasung wird dadurch bestimmt, daß man die Werte der Signale aus den Summiergeräten 70 und 51 in einem Hochsignalwähler 78 vergleicht. Das Signal aus dem Summiergerät 70 wird zu dem Signal aus dem Summiergerät 51 durch Beeinflussungsgerät und P-Gerät 58 in Beziehung gesetzt.

Normalerweise ist das Regelsignal aus dem Summiergerät 51 größer als das aus, dem P-Gerät 58, so daß die Gesamtrezirkulationsgasmenge so verstellt wird, wie es erforderlich .ist, um die gewünschte Zwischenüberhitzungstemperatur aufrechtzuerhalten; wenn der Bedarf an Rauchgaseinblasung größer ist, dann wird das Kegelsignal aus dem P-Gerät das größere sein und dann wird die Gesamtrauchgasmenge so verstellt, wie es für üaseinblasuncj erforderlich ist.

In den Zeiten, in denen die RezLrkula t ionscjasmenge diejenige überschreitet, die für Zwischenuberhitzuncjstemperaturregelung erforderlich ist, wird das Ausgangssignal aus dem Pi-Gerät 54 einen solchen Wert haben, daß der Einspritzkühler 121 in dem für die Aufrechterhaltung

- 14 -

309825/0378

2261Ü69

- 14 -

der gewünschten ZwischenUberhxtzungstemperatur erforderlichen Maße betätigt wird. Entsprechend der Darstellung kann das Ausgangssignal aus dem Gerät 54 durch ein ßeeinflussungsgerät 120 geändert werden, falls es erforderlich ist.

Hand-Automatik-Stationen, wie sie mit 80 und 82 bezeichnet sind, können vorgesehen werden, um die Regelung der Klappenantriebe 68 bzw. 72 auf Hand und umgekehrt umzustellen. Fig. 4 zeigt auch Umschaltstationen 84 und 86, die unter Notbedingungen die Klappenantriebe 68 und 72 in Stellungen fahren, welche durch Signale vorgegeben werden, die in Signalbildern 88 und 90 erzeugt werden.

In der obigen Beschreibung wurden verschiedene Signaländerungsgeräte, wie z. B. P-Gerate und Beeinflussungsgeräte, in erster Linie deswegen erwähnt, um darauf hinzuweisen, daß solche fUr die Anpassung der Regelung an einen bestimmten Verwendungszweck erforderlichen Geräte vorgesehen werden können, wie es den Fachleuten klar sein wird. Als weiteres Beispiel solcher Geräte ist bei 104 ein verstellbares P-Gerät gezeigt, durch das das im Regler 38 erzeugte Signal in eine richtige Beziehung zu dem Ausgangssignal aus dem P-Gerät 103 gesetzt werden kann, so daß die Luft zu den Brennern 2 in einem gewünschten Verhältnis zur brennstoffmenge gehalten wird, tine Hand-Automatik-Wahlstation 99 kann vorgesehen werden, um gleichzeitig Brennstoff und Luft auf Handregelung und umgekehrt umzuschalten.

Es ist klar, daß die dargestellte Regelschaltung nur als tieispiel dienen soll und daß verschiedene Änderungen im Rahmen der hrfindung vorgelommen werden können.

-15 -

30982 R /0378

Claims

- 75 -

PATENTANSPRÜCHE: Vorrichtung zur Regelung der Verbrennung in der Brennkammer eines Dampferzeugers, in die Brennstoff und Luft durch Brenner zugeführt und Rauchgase aus dem Kessel in die Brennerluft zugegeben wird, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines ersten Regelsignals entsprechend der Rauchgasmengenzugabe in die Brennerluft, die eine weitere Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer konstanten Rauchgasmengeneinblasung in die Luftzuführung beeinflußt.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, ge kennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Messen der Luftmenge zum Brenner, einer Vorrichtung, die auf die erstgenannte Vorrichtung anspricht und ein zweites Regelsignal entsprechend der Luftmenge zum Brenner herstellt, sowie einer Vorrichtung, die die durch das erste Regel -signal aufrechterhaltene konstante Menge in Abhängigkeit von dem zweiten Regelsignal herstellt, wodurch die in die Luftzuführung eingeblasene Rauchgasmenge in Abhängigkeit von der Luftmenge zum Brenner gehalten wird*

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampferzeuger mit einem ersten Kanal und mit einem Gebläse in diesem Kanal ausgestattet ist, um dem Dampferzeuger entnommenes Rauchgas in die Brennkammer zurückzuführen und dadurch das Wärmeaufnahmebild innerhalb des Dampferzeugers zu ändern, sowie mit einem zweiten Kanal, der an den ersten Kanal auf der Druckseite des Gebläses zur Einblasung von Rauchgas in die Luftzuführung angeschlossen ist, und, daß die unter dem Regeleinfluß des ersten Signals stehende Vorrichtung ein erster Klappenantrieb ist, der in dem zweiten Kanal angeordnet ist.

\6

309B25/0378

2261Ü69

OO 00 in

BABC0CK

- 16 -

4. Kegelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampferzeuger mit einem dritten Kanal und einem an den Kanal angeschlossenen Gebläse ausgestattet ist, um Luft zu den Brennern zu fördern und daß die Vorrichtung zum Messen der Luftmenge einen in dem Kanal angeordneten Stromlinienkörper umfaßt und eine Einrichtung zum Messen des durch den Stromlinienkörper erzeugten Differenzdrucks.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromlinienkörper sich von Seite zu Seite des Luftkanals erstreckt, das Rauchgas in die Luftzuführung von innerhalb des Stromlinienkörpers durch eine Anzahl von im Schweif des Stromlinienkörpers angeordneten Öffnungen eingeblasen wird und die Vorrichtung zum Messen der Rauchgaseinblasung in die Luftzuführung eine Vorrichtung zum Messen des Differenzdrucks durch die Öffnungen umfaßt.

6. Regelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampferzeuger mit einem Zwischenüberhitzer ausgestattet ist und ein zweiter Klappenantrieb in dem ersten Kanal vor dem Gebläse angeordnet ist, sowie eine Vorrichtung, die die Temperatur des aus dem Zwischenüberhitzer austretenden Dampfes mißt, und durch eine auf die Meßvorrichtung ansprechende Vorrichtung, die eine drittes Regelsignal entsprechend der Dampftemperatur erzeugt, wodurch die Verstellung des zweiten Klappenantriebs in dep Maße geregelt wird, wie es erforderlich ist, um den Zwischendampf auf einem Temperatursollwert zu halten.

7. Regelvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Messen der Rezirkulationsgasmenge, eine Vorrichtung, die auf die letztgenannte Vorrichtung anspricht und entsprechend der Rezirkulationsgasmenge ein Rückführsignal erzeugt, ein D-Gerät, das auf das dritte Regelsignal und das

- 17 -

0 9 8 2 5/0378

- 17 -

Rückführsignal anspricht und ein Fehlersignal proportional der Differenz zwischen dem dritten Signal und dem Rückführsignal erzeugt, sowie ein PI-Gerät, das auf das Fehlersignal anspricht und ein viertes Regelsignal erzeugt, welches.die Verstellung des zweiten Klappenantriebs regelt.

B-. Regelvorrichtung nach Anspruch 7„ gekennzeichnet durch einen Hochsignalwähler, der auf das erste und dritte Regelsignal anspricht und die Regelung des zweiten Klappenantriebs von demd dritten auf das erste Regelsignal umschaltet, wenn das erste Regelsignal größer als das dritte Regelsignal ist_o

9. Regelvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen dritten Klappenantrieb in dem ersten Kanal zwischen der Brennkammer und dem Anschluß an den zweiten Kanal, wobei das erste Regelsignal zunächst den ersten Klappenantrieb in eine offene Stellung fährt, wenn der Bedarf an Rauchgaseinblasung in die Luftzuführung, ansteigt, und danach den dritten Klappenantrieb in eine geschlossene Stellung bei weiterem Anstieg des Bedarfs an Rauchgas fährt.

10. Regelvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Zusatavorrichtung zum Regeln der Zwischenüberhitzungstemperatur in Abhängigkeit von dem dritten Regelsignal, wenn das erste Regelsignal größer ist als das dritte Regelsignal.

309825/0378

Leersei te