DE3202425A1

DE3202425A1 - Einrichtung zur pendelfreien leistungsregulierung von feuerungsanlagen

Info

Publication number: DE3202425A1
Application number: DE19823202425
Authority: DE
Inventors: Erich 4300 Essen Pötter
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: Deutsche Kohle Marketing Steinkohlevertrieb-W GmbH
Priority date: 1982-01-26
Filing date: 1982-01-26
Publication date: 1983-07-28
Also published as: DE3202425C2

Description

Einrichtung zur pendelfreien Leistungsregulierung von
Feuerungsanlagen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur pendelfreien Leistungsregulierung von Feuerungsanlagen, bestehend aus einer temperatur- oder druckgesteuerten Regelung der Winkelstellung einer oder mehrerer Drosselklappe(n) im Zuleitungssystem der Verbrennungsluft und einer ihrerseits durch die Luftstromeinstellung gesteuerten Regelung der Brennstoffzufuhr.
Für einen optimalen Betrieb von Feuerungsanlagen, beispielsweise mit festen Brennstoffen beheizten Heißwasser- oder Dampferzeugern, ist es aus energetischen, regelungsteci1ischen und konstruktiven Gründen erforderlich, den energiefreisetzenden Verbrennungsvorgang der wechselnden Blergieabnahme durch externe Verbraucher so anzupassen, daß einerseits ein vorgegebener Temperatur- oder Druckwert des wärmeabführenden Mediums, beispielsweise Dampf, an einem vorgegebenen Ort im Wärmeübertrager, beispielsweise am Ausgang der Dampfleitung, und andererseits ein vorgegebenes Brennstoff/LuftF Verhältnis konstant gehalten werden. Ublicherweise wird zur Erfüllung dieser Anforderwnger) entweder die Temperatur oder der Druck des wärmeabführenden Mediums an einem vorgegebenen Ort im Wärmeübertrager mittels einer geeigneten Meßworrichtung ermittelt, das Ausgangssignal dieser Meßvorrichtung über einen gebräuchlichen Pl-Regler zur Steuerung der Winkelstellung einer Drosselklappe im Hauptzuleitungskanal aori Verbrennungsluft verwendet und durch einen mit der Drosselklappe gekoppclten winkelabhängigen Signalgeber, wie er beispielsweise in der DE-OS 27 00 102 beschrieben wird, ein Steuersignal auf die Regelung der Brensstoffzufuhr gegeben.
Die Wirkungsweise des Pl-Reglers besteht darin, daß er bei der kleinsten Abweichung des primären Meßwerts vom vorgege benen Sollwert die Winkelstellung der Drosselkiappe urM damit auch die Brennstoffzufuhr mit einer einstellbaren Verzögerungszeit so lange gegensteuert, bis der Sollwert wieder erreicht ist. Wegen der belastungsabhängigen Trägheit des gesamten Feuerungssystems - insbesondere bei Rostfeuerung mit festen Brennstoffen - läuft der primare Meßwert jedoch im allgemeinen über den Sollwert hinaus und setzdamit eine Korrektur in die andere Richtung in Gang. In der Praxis führt das zu einem ständigen Pendeln der Drosselklappe zwischen den Stellungen "ganz geöffnet" und "ganz geschlossen", bei Verwendung der Temperatur als Führungsgröße zu dauernde Schwankungen in der Größenordnung von # 7 grd und beim Verbrennungsvorgang selbst zu zeitlich und örtlich ungleichmäßiger Energieerzeugung zwischen ca. 20 % und > 100 O/o Vollastbetrieb. Eine Anpassung an die obengenannten Anforderungen wird damit nur in sehr grober Näherung erreicht.
Eine weitere ungünstige Beeinflussung dieser Anpassung kann erfolgen, wenn die Luftverteilung unter dem Rost in einz.e:Lne:z Zonen erfolgt, deren von der Hauptzuleitung dar Verbrennungsluft abzweigende Verteilerkanäle mit je einer üblicherweise handgeregelten Drosselklappe versehen sind. In diesem Fall kann die bei normalem Betriebszustand einer Feuerungsanlage ausgemessene Klappenkennlinic, d. h. der Luftstrom als Funktion der Winkelstellung der Drosselklappe in der Hauptzuleitung, als Basis der primaren Einstelung der gesamten Regelung nur für eine definierte Ausgangsstellung aller zusätzlichen Drosselklappen in den Verteilerkanälen festgelegt werden Im Betrieb führt die ständig erforderliche Korrektur der zusätzlichen Drosselklappen von Hand dann jedoch im allgemeinen zu einer derartigen Beeinflussung des tatsächlichen Luftstroms durch die Hauptzuleitung, daß merkliche Abweichungen von der Klappenkennlinie auftreten können und damit die an die Drosselklappenstellung gekoppelte Regelung der Brennstoffzufuhr ein vom Sollwert abweichendes Brennstoff/Luft-Verhältnis erzeugt.
Ein ungleichmäßiger Verbrennungsvorgang beeinträchtigt jedoch den Wirkungsgrad einer Feuerungsanlage ganz erheblich.
Einerseits durch den unterschiedlichen Ausbrand selbst, andererseits durch die - insbesondere bei der Verbrennung fester Brennstoffe - sehr rasch fortschreitende Verschmutzung der Anlage durch mögliche lokale Uberschreitungen des Ascheschmelzpunktes und der daraus resultierenden Anbackungen sowie durch Schäden an der Feuerung selbst bei der Verbrennung in reduzierender Atmosphäre, was häufige Reinigungen und Reparaturen und damit Stillstandszeiten der Anlage verursacht.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, den Verbrennungsvorgang in Feuerungsanlagen - insbesondere in mit festen Brennstoffen beheizten Anlagen - so zu regulieren, daß er gleichmäßig und damit mit maximalem Wirkungsgrad und optimaler Betriebssicherheit abläuft.
Dies erreicht die Erfindung dadurch, daß die Winkel einstellung der Drosselklappe(n) im Zuleitungssystem der Verbrennungsluft über einen oder mehrere temperatur- oder druckgesteuerte(n) P-Regler erfolgt und die nachgeschaitete Regelung der Brennstoffzufuhr durch die Winkelstellung der Drosselklappe(n) und/oder eine oder mehrere Sonde(n) zur Messung des Verbrennungsluftstromes im Zuleitungssystem angesteuert wir.
Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß ein P-Regler einer Abweichung der Führungsgröße Temperatur oder Druck vom Sollwert zwar nur proportional zu dieser Abweichung bis zum Erreichen eines neuen Gleichgewichtszustandes außerhalb des Sollwertes gegensteuert, durch die prompte und genau definierte Reaktion auf jede Anderung der Abweichung vom Sollwert unter Berücksichtigung der Reaktionsträghoit des Verbrennungsvorganges auf Änderungen des Lust- und Prcnnstoffangebotes - insbesondere bei der Feuerung mit festen Brennstoffen - jedoch nur eine langsame und kontinuierliche Wanderung dieser Gleichgewichtszustände in einem vorgegebenen Bereich um den Sollwert zuläßt, solange dieser Bereich nicht zu schmal gewählt wird. Bei zu enger Bereichswahl werden die Bereichsgrenzen und damit die äquivalenten Drcsselklappenstellung "ganz geöffnet" bzw. "ganz geschlossen" so schnell erreicht, daß ebenfalls ein Pendeln der Drosselklappe möglich ist. Bei Verwendung beispielsweise der Temiperatur als Führungsgröße genügt jedoch eine vorgegebene Schwankungsbreite von # (1,5 - 2) grd um den Sollwert, um Pendelbewegungen der Drosselklappe auszuschließen und einen nahezu gleichmäßigen Verbrennungsvorgang aufrecht zu erhalten.
Diese Regulierung des Verbrennungsluftstromes kann sowohl mit einer einzigen Drosselklappe im Hauptzuleitungskanal als auch mit einer Folge mehrerer hintereinander installierter rosselklappen zur Grob- und Feineinstellung des Luftstroms im Hauptzuleitungskanal vorgenommen werden. Parallele Installationen können auch für die Einzelregulierung der Luftstrme in den Verteilerkanälen einer Zonenfeuerung verwendet werde.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß die durch die Luftstrom einstellung zu steuernde Regelung der Brennstoffzufuhr nicht nur mit einem der Drosselklappenstellung äquivalenten Steuersignal, sondern auch parallel dazu oder vollkommen unabhängig davon mit dem Ausgangssignal einer Anordnung von einer oder mehreren Meßsonde(n) zur direkten Bestimmung des Verbrennungsluftstromes beauSschlagt wird. Damit läßt sich auch bei gewollten oder ungewollten Abweichungen der Klappenkennlinie von der ursprunglichen Eichung ein konstantes Brennstoff/Luft-Verhältnis aufrecht erhalten, was zu einer weiteren Optimierung eines gleichmäßigen Verbrennungsvorganges führt.
Wird die Regelung der Brennstoffzufuhr allein durch eine Anordnung von einer oder mehreren Meßsonde(n) zur Direktbestimmung des Luftstroms angesteuert, kann die aufwendige Ausmessung der Klappenkennlinie mit anschließender Justierung der gesamten Feuerungsregulierung sogar ganz entfallen, und zwar sowohl bei der Inbetriebnahme der Feuerungsanlage als auch nach Reparaturen am System der Drosselklappen inklusive der zugehörigen Stellmotoren. In diesem Fall genügt wegen des geforderten linearen Zusammenhangs zwischen Luftstrom und Brennstoffmenge eine einfache Zuordnung zwischen maximalem Luftstrom und zugehöriger maximaler Brennstoffmenge mittels eines linearen Stellgliedes - beispielsweise eines Potentiometers - in der Regelung der Rrennstoffzufuhr.
Zur Regulierung der Brennstoffzufuhr genügt im allgemeinen eine Meßsonde im Mauptzuleitungskanal, die sowohl im Ansaugals auch im Ausgangs-(Druck-)Kanal des Luftgebläses an beliebiger, konstruktiv geeigneter Stelle installiert sein kann.
Zur Erzielung einer Grob- und Feinregulierung können jedoch auch mehrere Meßsonden verwendet werden, wobei das Steuersignal einer Führungssonde im Hauptzuleitungskanal durch die Ausgangssignale der übrigen Sonden vor oder in der Regelung der Brennstoffzufuhr korrigiert wird. Die Zusatzsonden können sowohl im Hauptzuleitungskanal als auch in den Verteilerkanälen einer Zonenfeuerung installiert sein.
Als Meßsonden für den Verbrennungsluftstrom eignen sich beispielsweise Flügelradanemometer, wie sie üblicherweise im Versuchsbetrieb verwendet werden.
Das Ausgangssignal einer Anordnung von einer oder mehreren Luftstrom-Meßsonde (n) kann beispielsweise die Pausen- und Schüttelzeit einer Schüttelrostfeuerung, die Drehzahlregelung einer Wanderrostfeuerung oder die Drehzahlregelung des Schneckengetriebes einer Unterschubfeuerung steuern.

Claims

Einrichtung zur pendelfreien Leistungsregulierung von Feuerungsanlagen Patentansprüche: 1. Einrichtung zur pendelfreien Leistungsregulierung von Feuerungsanlagen, bestehend Us einer temperatur- oder druckgesteuerten Regelung der Winkelstellung einer oder mehrerer Drosselklappe(n) im Zuleitungssystem der Verbrennungsluft und einer ihrerseits durch die Luftstrom einstellung gesteuerten Regelung der Brennstoffzufuhr, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeleinstellung der Drosselklappe(n) über einen oder mehrere temperatur-oder druckgesteuerte(n) P-Reg,ler erfolgt und die nachgeschaltete Regelung der Brennstoffzufuhr durch die Winkelstellung der Drosselklappe(n) und/oder eine oder mehrere Sonde(n) zur Messung des Verbrennungsluftstromes im Zuleitungssystem angesteuert wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Ausgangs-(Druck-)Kanal des Luftgebläses eine Folge von einer oder mehreren temperatur- oder druckL;e regelten Drosselklappe(n) angeordnet ist und in den dahinter vom Druckkanal abzweigenden Verteilerkanälen zu einzelnen Feuerungszonen je eine weitere temperatur-oder druckgeregelte und/oder handgeregelte Drosselklappe installiert ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, daß einc Sonde zur Messung des Verbrennungsluitstromes im Ansaugkanal des Luftgebläses angeordnet ist.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonde zur Messung des Verbrennungsluftstromes im Druckkanal des Luftgebläses vor der ersten Drosselklappe installiert ist.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonde zur Messung des Verbrennungsluftstromes im Druckkanal des Luftgebläses hinter der Drosselklappenfolge und vor der Abzweigung der Verteilerkanäle angeordnet ist.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daS in jedem Verteilerkanal eine Sonde zur Messung des Verbrennungsluftstromes installiert ist.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Sonde für die Messung des Verbrennungsluftstromes ein Flt'gelradanemometer verwendet wird.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Luftstromeinstellung ein geeignetes elektro-mechanisches oder elektronisches Zeitglied ansteuert, das seinerseits die Pausen- und Schüttelzeit des Antriebs eines Schüttelrostes bestimmt.
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Luftstromeinstellung eine Drehzahlregelung für den Antrieb der Transportschnecke einer Unterschubfeuerung ansteuert.
10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Luftstromeinstellung eine Drehzahlregelung für den Antrieb eines Wanderrostes ansteuert.