DE3202425C2

DE3202425C2 -

Info

Publication number: DE3202425C2
Application number: DE3202425A
Authority: DE
Inventors: Erich 4300 Essen De Poetter
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: DEUTSCHE KOHLE MARKETING GMBH STEINKOHLEVERTRIEB-W
Priority date: 1982-01-26
Filing date: 1982-01-26
Publication date: 1987-06-11
Also published as: DE3202425A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Leistungsregulierung von Feuerungsanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für einen optimalen Betrieb von Feuerungsanlagen von mit festen Brenn stoffen beheizten Heißwasser- oder Dampferzeugern ist es aus energetischen, regelungstechnischen und konstruktiven Gründen erforderlich, den energie freisetzenden Verbrennungsvorgang der wechselnden Energieabnahme durch externe Verbraucher so anzupassen, daß einerseits ein vorgegebener Tempe ratur- oder Druckwert des wärmeabführenden Mediums, beispielsweise Dampf, an einem vorgegebenen Ort im Wärmeübertrager, beispielsweise am Ausgang der Dampfleitung, und andererseits ein vorgegebenes Brennstoff/Luft-Ver hältnis konstant gehalten werden. Üblicherweise wird zur Erfüllung dieser Anforderungen entweder die Temperatur oder der Druck des wärmeabführenden Mediums an einem vorgegebenen Ort im Wärmeübertrager mittels einer geeig neten Meßvorrichtung ermittelt, das Ausgangssignal dieser Meßvorrichtung über einen gebräuchlichen PI-Regler zur Steuerung der Winkelstellung einer Drosselklappe im Hauptzuleitungskanal der Verbrennungsluft verwendet und durch einen mit der Drosselklappe gekoppelten winkelabhängigen Signalgeber, wie beispielsweise einem mit Schaltnocken bestückten Walzenschalter gemäß der DE-OS 27 00 102 oder einer Kurvenscheibe gemäß der DD-PS 1 39 753, ein Steuersignal auf die Regelung der Brennstoffzufuhr gegeben.

Das der DD-PS 1 39 753 zugrundeliegende Verfahren kann auch bei Feuerungs anlagen zur Anwendung gelangen, die - beispielsweise im Falle einer Mehr zonenfeuerung - ein verzweigtes Zuleitungssystem für die Verbrennungsluft aufweisen, wobei in mehreren Zweigen dieses Zuleitungssystem verstellbare Drosselklappen installiert sind. In diesem Falle ist gemäß der DD-PS 1 39 753 - insbesondere gemäß der zugehörigen Figur - jeder dieser Drosselklappen eine spezielle Meßvorrichtung für Temperatur oder Druck an einem vorge gebenen Ort im Wärmeübertrager und ein dadurch angesteuerter PI-Regler zur Steuerung der Winkelstellung dieser Drosselklappe vorzuschalten. Die Wirkungsweise des PI-Reglers besteht darin, daß er bei der kleinsten Abweichung des primären Meßwerts vom vorgegebenen Sollwert die Winkel stellung der Drosselklappe und damit auch die Brennstoffzufuhr mit einer einstellbaren Verzögerungszeit so lange gegensteuert, bis der Sollwert wieder erreicht ist. Wegen der belastungsabhängigen Trägheit des gesamten Feuerungssystems bei Rostfeuerung mit festen Brennstoffen läuft der primäre Meßwert jedoch im allgemeinen über den Sollwert hinaus und setzt damit 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 dauernden Schwankungen in der Größenordnung von 7 grd und beim Verbrennungsvorgang selbst zu zeitlich und örtlich ungleichmäßiger Energieerzeugung zwischen ca. 20% und <100% Vollastbetrieb. Eine An passung an die obengenannten Anforderungen wird damit nur in sehr grober Näherung erreicht. Diese Anpassung wird noch unzureichender, wenn in einem Zuleitungssystem der Verbrennungsluft - beispielsweise bei einer Mehr zonenfeuerung - mehrere Drosselklappen vorhanden und ihre Winkelstellungen gleichzeitig, aber in verschiedenem Maße zu verändern sind. Beim gleich zeitigen Pendeln mehrerer Drosselklappen entsteht einerseits eine völlig undefinierte Verteilung des Luftstromes in seinem Zuleitungssystem, anderer seits erzeugt die durch die Summe aller jeweiligen Winkelstellungen der Drosselklappen - beispielsweise derart, daß ein der Winkelstellung einer Drosselklappe in der Hauptzuleitung als Führungsgröße dienendes Meßsignal durch die entsprechenden Meßsignale von den übrigen Drosselklappen nur korrigiert wird - angesteuerte Regelung der Brennstoffzufuhr nur in Aus nahmefällen ein nicht vom Sollwert abweichendes Brennstoff/Luft-Verhältnis.

Ein ungleichmäßiger Verbrennungsvorgang beeinträchtigt jedoch den Wirkungs grad einer Feuerungsanlage ganz erheblich. Einerseits durch den unterschied lichen Ausbrand selbst, andererseits durch die bei der Verbrennung fester Brennstoffe sehr rasch fortschreitende Verschmutzung der Anlage durch mögliche lokale Überschreitungen 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 von mit festen Brennstoffen be heizten Heißwasser- oder Dampferzeugern mit Rostfeuerung so zu regulieren, daß er gleichmäßig und damit mit maximalem Wirkungsgrad und optimaler Betriebssicherheit abläuft.

Dies erreicht die Erfindung mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

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 Gleich gewichtszustandes außerhalb des Sollwertes gegensteuert, durch die prompte und genau definierte Reaktion auf jede Änderung der Abweichung vom Soll wert unter Berücksichtigung der Reaktionsträgheit des Verbrennungsvorganges auf Änderungen des Luft- und Brennstoffangebotes 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 Drossel klappenstellungen "ganz geöffnet" bzw. "ganz geschlossen" so schnell er reicht, daß ebenfalls ein Pendeln der Drosselklappe möglich ist. Bei Ver wendung beispielsweise der Temperatur als Führungsgröße genügt jedoch eine vorgegebene Schwankungsbreite von ±(1,5-2) grd um den Sollwert, um Pendelbewegungen der Drosselklappe auszuschließen und einen nahezu gleich mäßigen Verbrennungsvorgang aufrechtzuerhalten.

Diese Regulierung des Verbrennungsluftstromes kann sowohl mit einer einzigen Drosselklappe im Hauptzuleitungskanal als auch mit einer Folge mehrerer hintereinander installierter Drosselklappen zur Grob- und Feineinstellung des Luftstromes im Hauptzuleitungskanal vorgenommen werden. Parallele Installationen können auch für die Einzelregulierung der Luftströme in den Verteilerkanälen einer Zonenfeuerung verwendet werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß die durch die Luftstrom einstellung zu steuernde Regelung der Brennstoffzufuhr mit dem Ausgangs signal einer Anordnung von einer oder mehreren Meßsonde(n) zur unmittel baren Bestimmung des Verbrennungsluftstromes - beispielsweise einem Flügelradanemometer(n) - beaufschlagt wird. Damit läßt sich auch bei gewollten oder ungewollten Abweichungen der sogenannten Klappenkennlinie(n), d. h. der nichtlinearen Abhängigkeit des Luftstromes von der Winkelstellung einer Drosselklappe, von einer ursprünglichen Eichung eins konstantes Brennstoff/Luft-Verhältnis aufrechterhalten, was zu einer weiteren Opti mierung eines gleichmäßigen Verbrennungsvorganges führt.

Wird die Regelung der Brennstoffzufuhr allein durch eine Anordnung von einer oder mehreren Meßsonde(n) zur unmittelbaren Bestimmung des Verbren nungsluftstroms angesteuert, kann die aufwendige Ausmessung der Klappen kennlinie(n) mit anschließender Justierung der gesamten Feuerungsregulierung, die bei der Verwendung von mit den Drosselklappen mechanisch gekoppelten Walzenschaltern oder Kurvenscheiben wegen der möglichen Veränderungen des mechanischen Koppelungsgrades (Spiel) und des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen Luftstrom und Winkelstellung einer Drosselklappe unbedingt erfor derlich ist, 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 ge forderten linearen Zusammenhangs zwischen Luftstrom und Brennstoffmenge eine einfache Zuordnung zwischen maximalem Luftstrom und zugehöriger maxi maler Brennstoffmenge mittels eines linearen Stellgliedes - beispielsweise eines Potentiometers - in der Regelung der Brennstoffzufuhr.

Zur Regulierung der Brennstoffzufuhr genügt im allgemeinen eine Meßsonde im Hauptzuleitungskanal, die sowohl im Ansaug- als auch im Ausgangs-(Druck-) Kanal des Luftgebläses an beliebiger, konstruktiv geeigneter Stelle in stalliert 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.

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 Unterschub feuerung steuern.

Claims

1. Einrichtung zur Leistungsregulierung von Feuerungsanlagen von mit festen Brennstoffen beheizten Heißwasser- oder Dampferzeugern mit Rostfeuerung, bei der

a) eine Regelung, die durch im Heißwasser- oder Dampferzeuger ermittelte Temperatur- oder Druckwerte angesteuert wird, die Winkelstellung einer oder mehrerer Drosselklappe(n) im Zuleitungssystem der Verbrennungsluft entsprechend der Leistungsanforderung der Feuerungsanlage nachführt und
b) eine weitere Regelung, die von durch einen oder mehrere Meßwertauf nehmer im Zuleitungssystem der Verbrennungsluft ermittelten und dem durch die Winkelstellung der Drosselklappe(n) eingestellten Verbrennungs luftstrom proportionalen Meßwerten angesteuert wird,
durch Anpassung der Brennstoffzufuhr an den Verbrennungsluftstrom ein vorgegebenes Verbrennungsluft-/Brennstoff-Verhältnis aufrechterhält,

dadurch gekennzeichnet, daß

c) die Winkeleinstellung der Drosselklappe(n) über einen oder mehrere von Temperatur- oder Druckwerten angesteuerte(n) P-Regler erfolgt und
d) die Anpassung der Brennstoffzufuhr von einem oder mehreren Meßwertauf nehmer(n) für die Einstellung des Verbrennungsluftstromes gesteuert wird, der (die) mit der Winkelstellung der Drosselklappe(n) allein über den Verbrennungsluftstrom selbst gekoppelt ist (sind).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwertaufnehmer für die Einstellung des Verbrennungsluftstromes Flügelradanemometer verwendet werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Brennstoffzufuhr die Pausen- und Schüttelzeit des An triebes eines Schüttelrostes bestimmt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Brennstoffzufuhr die Drehzahl für den Transportschnecken antrieb einer Unterschubfeuerung bestimmt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Brennstoffzufuhr die Drehzahl eines Wanderrostantriebes bestimmt.