DE2930707A1 - Regelung der energiezufuhr bei heissgaserzeugern - Google Patents

Regelung der energiezufuhr bei heissgaserzeugern

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DE2930707A1
DE2930707A1 DE19792930707 DE2930707A DE2930707A1 DE 2930707 A1 DE2930707 A1 DE 2930707A1 DE 19792930707 DE19792930707 DE 19792930707 DE 2930707 A DE2930707 A DE 2930707A DE 2930707 A1 DE2930707 A1 DE 2930707A1
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DE
Germany
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air
fuel
exhaust gas
regulator
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Withdrawn
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DE19792930707
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English (en)
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Walter Spiesmacher
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Evonik Operations GmbH
Original Assignee
SKW Trostberg AG
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F23N5/006Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/02Air or combustion gas valves or dampers
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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Description

  • Regelung der Energiezufuhr bei Heißgaserzeugern
  • Regelung der Energiezufuhr bei Heißgaserzeugern Die Erfindung betrifft eine Regelung der Energiezufuhr bei Heißgaserzeugern über direkt miteinander gekoppelte Verbundstellglieder fUr Luft und Brennstoff.
  • An vielen Heißgaserzeugern wie z.B. Dampfkesseln oder Großtrocknungsanlaien wird die von den Brennern benötigte Luftmenge in einer Weise geregelt, die nicht den zukünftigen energiewirtschaftlichen Richtlinien entspricht. So werden beispielsweise aus Sicherheitsgründen noch Brenner mit einem Saucrstoffüberschuß im Abgas von mehr ols 3 % betrieben.
  • Hierdurch wird zwar die Emission von Kohlenmonoxid auf den gemaß Umweltschutzauflagen zulässigen Wert von maximal # 100 ppm vermindert, andererseits steigen dadurch jedoch die ebenfalls höchst unerwütscllten NO -Anteile im Abgas beträchtlich an.
  • x Durch den relativ hohen Sauerstoffüberschuß erhöht sich außerdem der Energiebedarf um Werte, die, wie eine einfache Rechnung zeigt, die Installation einer erfindungsgemäßen Regelung der Energiezufuhr bei Heißgaserzeugern durch ein Sicherheitsverbundstellglied schnell amortisieren.
  • Bisher bekannte Regelungen des Brennstoff- zu Luftverhältnisses an Großfeuerungsanlagn verwenden zur Einstellung der Luftmenge eine mit dem Brennstoffventil über ein starres Gestänge gekoppelte, verstellbare, an die Betriebsverhältnisse anpaßbare Kurvenscheibc zur Steuerung des Luftventils. Hierdurch kann jedoch günstigstenfolls ein Sauerstoffüberschuß im Abgas von 3 bis 4 Vol.-% eingestellt werden, um möglichst alle Heizwertschwankungen des Brennstoffs sowie Luftdruck- und Temperaturschwankungen obzufangen, die zu unterstöchiometrischer Verbrennung und dumit zu einer Bildung von Kohlenmonoxid führen könnten.
  • Wesentliche Verbesserungen hinsichtlich der Anpassung des Luftbedorfs an die Brennstoffmenge werden mit Verhältnisregelungen von Brennstoff zu Luft im offenen Verbund über regelungstechnische Koppelung mit Verhältnisverstellung von Hand erreicht, wobei die Sauerstoffbestimmung i.n Heißgas mittels Zirkoniumsonden erfolgte (vgl. J. Weinberger und W.
  • Spiesmacher, Gas Wärme International Bd, 25, Nr. 9, Sept. 1976). Nachteilig bei solcnen Regelungen ist, daß ein Ausrcil auch nur eines Regelkreiscs oder eines Bauteiles zur Bildung explosiver Gemische mitullen daraus resultierenden Folgen führen kann.
  • Es bestand daher die Aufgabe, die Nachteile bisheriger Regelungeii an Heißgaserzeugern zu vermeiden und ein sicher arbeitendes Regelsystem zu schaffen, cbs die Brenner mit der eben benötigten stöchiometrische Luftmenge oder einem geringen Luftüberschuß von maximal 1,5 % beaufschlagt.
  • Gclöst wurde diese Aufgabe einer Regelung der Energiezufuhr bei HeiS-gaserzeugern über direkt miteinander gekoppelte Verbundstellglieder für Luft und Brennstoff dadurch, daß ein von einer sauerstoffsonde im Abgas angesteuerter Lwischentrieb eine zusätzliche Dreheinwirkung auf das Luftventil ausübt und das Verhältnis Brennstoff- zu Luftmenge optimiert.
  • Dieser Zwischentrieb wird von einer Sauerstoffsonde mit Regler im Abgas angesteuert und führt kontinuierlich eine zusätzliche Dreheinwirkung auf die Kurvenscheibe aus, wodurch unter Veränderung des Brennstoff-Luft-Verhü.ltnisses bei jeder Brennerleistung unabhängig on Druck- und Temperaturschwankungen eine Einstellung des Sauerstoffüberschusses im Abgas auf 1 bis 1,5 Vol.-% ermöglicht wird.
  • Die Wirkungsweise des gesamten Systems geht aus 6ild 1 hervor: Der z.. vom Kesseldruckregler 10 her beaufschlagte Antrieb 1 betätigt über das angekoppelte Gestonge das Energiestellglied 2 für einen Öl- oder Gasbrenner, Die Luftklappe 8 ist hiermit über weitere Zwischen gestänge 3 und 4 gekoppelt, wobei eine vom Antrieb 1 ausgehende Schubbewegung über die Zwischengestänge auf die Kurvenscheibe 6 und den Stößel 7 die Luftklappe 8 in eine Drehbewegung versetzt.
  • Der Zwischentrieb 5 stellt einen Doppelkolbendrehantrieb dar ild 2), der mit dem aufgesetzten Stellungsregler 5.3 abhängig vom kontinuierlich veränderlichen Ansteuersignal - dessen Einheitssignale 0,4 bis 20 mA oder 0,2 bis 1 bar sind, die z.B. von der im Abgasstrom befindlichen Scuerstoftsonde mit nachgeschaltetem Regler 9 geliefert werden -den Winkel zwischen Gehäuselängsachse 5.2 und Antriebszapfen der Welle 5.1 proportional zwischen 0 und 90 o verändert. Bei konstantem Ansteuerungssignal an den Stellungsregler 5.3 bleibt der Winkel zwischen Antriebszapfen .0.1 und Gehouselängsachse 5.2 konstant. Damit wird die vom Antrieb 1 über die Zwischengestönge 3 und 4 kommende Schubbewegung unveründert über den Zwischen flansch 5.4, die Kurvenscheibe 6, Stößel 7 auf die Luftklappe 8 übertragen.
  • Ändert sich jedoch das von der Sauerstoffsonde 9 gelisfnrte Ansteuersignal auf den Stellungsregler 5.3, so ändert sich proportional zu diesem auch der Winkel zwischen Antriebszapfen 5.1 und Gehäuselängsachse 5.2. Durch diese Winkelverönderung wird über den Zwischenflansch 5.4 und die mit diesem starr verbundene Kurvenscheibe 6 die Stellung der luftklappe 8 über-den Stößel 7 verändert. Somit wird eine zusätzliche, wom Kesseldruckregler unabhängige Veränderung der Luftmenge zur Brennstoffmenge erhalten und damit die gewünschte genaue Einstellung des Sauerstoffgehaltes im Abgas auf 1 bis 1,5 Vol.-% erreicht.
  • Die von der Sonde ermittelten Sauerstoffgehalte im Abgas können sowohl in Form elektrischer s-15 auch pneumatischer Impulse an den Stellungsreg-@er 5,3 des Zwischentriebes weitergegeben werden. Die vom Stellungsregler @usgehende Drehbewegung ist jedoch so einjusticrt und begrenzt, daß das System niemals den cxplosiblen Gemischbereich von Brennstoff zu Luft erreicht.
  • Außerdem ist die Ansteuerung des ZwiscIentriebc'.s so ausgelegt, daß bei einem Ansteuersignal Null der Sauerstoffsonde, der etwa durch einen Ausfall irgendeines Regelgliedes eintreten könnte, der Brenner mit maximalern Sauerstoffüberschuß betrieben wird.
  • Legt man bcispielsweise für das Ansteuersignal Null ein Verhältnis Luft zu Brennstoff von 1 = 1,06 fest und justiert bei 100 % Ansteuersignal den vom Zwischentrieb ausgeführten Winkel so, daß ein Verhültnis Luft zu Brennstoff von # = 0,98 nicht unterschritten wird, so ist der Verstellbereich genügend groß ausgelegt, daß sowohl Heizwertschwankungen als auch die über die Lufttemperatur und atmosphärischen Druck bedingten Schwankungen der Luftmenge ausgeregelt werden können.
  • Die genannten Ober- und Untergrenzen können durch entsprechende Anpassung sowohl von der Ansteuerseite her als auch mechanisch eingeengt oder erweitert werden, falls dies notwendig oder wünschenswert erscheint. Bevorzugt wird ein Verhältnis von Luft zu Brennstoff von B= 1,01 bis 1,015 eingestellt.
  • Mit dem erfindungsgemäßen, von einer Sauerstoffsonde im Abgas angesteuerten Zwischentrieb, der über weitere Steliglieder eine von der mechanischen Steuerung unabhängige Drehbewegung auf die Lufticlappe ausübt, wird eine gute Einregelung des Abgasstroms auf 1 bis 1,5 Vol.-o Sauerstoff erreicht. Voraussetzung ist natürlich, daß die eingesetzten Brenner unter solchen Bedingungen noch einwandfrei arbeiten.

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1. Reglung der Energiezufuhr bei Heißgaserzeugern über direkt miteinander gekoppelte Verbundstellglieder für Luft und Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer Sauerstoffsonde im Abgas angesteuerter Zwischentrieb eine zusätzliche Dreheinwirkung auf des Luftventil ausübt und das Verhältnis Brennstoff- zuLeftmenge optimiert.
  2. 2. Regelung ncich Anspruc;h 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Sauerstoffsonde ermittelten Gehalte an Sauerstoff in Form elektrischer Ansteuersignale an den Zwischentrieb weitergegeben werden.
  3. 3. Regelung nuch Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis Brennstoff zu Luft von #max = 1,06 und in = 0,98 eingehalten wird.
  4. 4. Vorrichtung zur Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischentrieb als Doppolkolben@rehontrieb mit Stellungsregler ausgebildet ist, der aufgrund der Ansteuersignale der Sauerstoffsonde eine zusätzliche Regelwirkung auf die Luftklappe ausübt.
DE19792930707 1979-07-28 1979-07-28 Regelung der energiezufuhr bei heissgaserzeugern Withdrawn DE2930707A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4421473A (en) * 1981-07-27 1983-12-20 Coen Company, Inc. Apparatus for operating a burner at an optimal level

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4421473A (en) * 1981-07-27 1983-12-20 Coen Company, Inc. Apparatus for operating a burner at an optimal level

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