DE3210620C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des in einer Kohlenstaub-Mühle erzeugten Kohlenstaub-Luft-Ge­ misches zur direkten Beschickung eines Dampferzeugers der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der SU-PS 3 41 525 ist eine Regelvorrichtung für den Kohledurchsatz in einer Kugelmühle bekannt, bei der ein von einem Luft-Durchsatzmesser angesteuerter Regler über einen Stellantrieb den Rohkohleeintrag in die Kugelmühle steuert. An den Regler sind ferner Meßelemente zum Erfas­ sen des Druckluftabfalls in der Kugelmühle und des Luftdurch­ satzes über eine Begrenzereinheit angeschlossen, so daß bei absinkender Mühlenbelastung der Rohkohleeintrag inner­ halb eines von der Begrenzereinheit definierten Bereiches erhöht wird. Wenn das Kohlenstaub-Luft-Gemisch direkt, d. h. ohne Zwischenspeicherung des Kohlenstaubs, in einem der Stromgewinnung dienenden Dampferzeuger verbrannt wird, können bei starken Anstiegen des Stromverbrauchs die hier­ zu notwendigen vergrößerten Gemischmengen nicht innerhalb der erforderlichen Zeit bereitgestellt werden. Auch bei größeren Änderungen des Feuchtigkeitsgehaltes in der Roh­ kohle ist eine genau geregelte Brennstoffversorgung des Dampferzeugers nicht gewährleistet.

Aus der SU-PS 6 88 226 ist eine Regelvorrichtung für die Brennstoffversorgung einer Anlage zur Kohlenstaub-Luft-Ge­ mischzubereitung für einen Dampferzeuger bekannt, deren Brennstoff-Regler über eine Differenziereinheit von einem Luft-Durchsatzmesser und von einem die Kohlenstaubmenge erfassenden Geber angesteuert werden. Der Regler wirkt auf ein Stellglied zur Steuerung der zugeführten Rohkohlenmen­ ge. Bei kurzzeitigen Belastungsänderungen des Dampferzeu­ gers wird der höhere Verbrauch an Kohlenstaub-Luft-Gemisch durch die in der Mühle-Separator-Anordnung gespeicherte Kohlenstaubmenge und durch eine erhöhte Mahlfeinheit des Kohlenstaubs kompensiert. Bei größeren Belastungsänderun­ gen, die z. B. im Stromnetz am Abend auftreten, sowie bei Qualitätsschwankungen der Rohkohle wird die Brennstoffver­ sorgung vom Bedienungsmann ferngesteuert korrigiert.

Aus der SU-PS 6 23 061 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Regelung des in einer Kohlenstaub-Mühle erzeugten Kohlenstaub-Luft-Gemisches zur direkten Beschickung in einen Dampferzeuger bekannt, das Regler für den Brenn­ stoffverbrauch, für die Primärluft und für die Gesamtluft sowie ein Meßelement für die Wärme im Dampferzeuger auf­ weist. Mehrere Luft-Durchsatzmesser sind über ein Summier­ glied an einen Luft-Durchsatzregler angeschlossen, der ein Stellglied zur Dosierung des Luftdurchsatzes ansteuert. Bei einer Belastungsschwankung des Dampferzeugers erfolgt eine praktisch trägheitslose Anpassung des Brennstoff- Luft-Gemisches, wobei jedoch keine Korrektur der Brenn­ stoffversorgung erfolgt. Im Übergangsbetrieb ist die Re­ gelgenauigkeit dieser Vorrichtung ungenügend.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Rege­ lung des in einer Kohlenstaub-Mühle erzeugten Kohlenstaub- Luft-Gemisches zur direkten Beschickung in einen Dampfer­ zeuger zu schaffen, welche eine Korrektur der Brennstoff­ konzentration im Gemisch in Abhängigkeit von der Belastung des Dampferzeugers sowie eine Anpassung der Brennstoffzu­ fuhr an größere Änderungen der Dampferzeugerbelastung er­ möglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden die Luftzu­ fuhr und der Rohkohleeintrag in die Kohlenstaub-Mühle entsprechend den Belastungsänderungen des Dampferzeugers gesteuert, wobei der Umformer und das Korrekturglied die Kennwerte der Rohkohlenzufuhr mit den Kennwerten der Dampferzeugerbelastung abgleichen, so daß die gewünschte Kohlenstaubkonzentration im Gemisch aufrechterhalten wird.

Die Vorrichtung kann auch zur Regelung des Kohlenstaub- Luft-Gemisches mehrerer parallel geschalteter Kohlenstaub- Mühlen eingesetzt werden, wobei in diesem Fall die mehre­ ren Luft-Durchsatzmesser der Kohlenstaub-Mühlen sowie meh­ rere Belastungs-Meßfühler des Dampferzeugers und mehrere im Dampferzeuger angeordnete Temperaturmesser über je ein Summierglied und über je ein Differenzierglied an den Luft-Durchsatzregler angeschlossen sind.

Aus der DD-PS 1 39 753 ist eine Regelvorrichtung für einen Dampferzeuger mit Wanderrostfeuerung bekannt, bei welcher der Druck bzw. die Temperatur am Austritt des Dampferzeu­ gers als Regelgröße für die dem Wanderrost zugeführte Luftmenge dient. Zur Vermeidung einer Rückzündung des Brennstoffs und eines Abrisses der Zündung soll die Schichthöhe des Brennstoffes auf dem Wanderrost stufenwei­ se automatisch über einen Wärmeleistungsrechner in Abhän­ gigkeit von der Leistung des Dampferzeugers geregelt wer­ den.

Ähnliche Systeme sind in der CH-PS 1 24 833 und in der AT-PS 1 65 969 beschrieben.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Blockschema eine Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffversorgung einer Anlage zur Brennstoff-Luft-Ge­ mischzubereitung für einen Dampfgene­ rator;

Fig. 2 ein Wirtschaftlichkeits-Diagramm für einen Dampferzeuger bei Leistungs­ schwankungen der Anlage zur Gemisch­ zubereitung.

Die in Fig. 1 dargestellte Regelungsvorrichtung enthält einen Brennstoff-Regler 1 für die der Kohlenstaub-Mühle zugeführte Rohkohle. An einen Eingang 2 des Brennstoff- Reglers 1 ist ein Geber 4 angeschlossen, der über die Wirkleistung der Kohlenstaub-Mühle die darin befindliche Kohlenmenge erfaßt. Ein Luft-Durchsatzmesser 6 für die der Kohlenstaub-Mühle zugeführte Warmluft ist über eine Differenziereinheit 5 an einen zweiten Eingang des Brennstoff-Reglers 1 geschaltet. Der Ausgang 7 des Brenn­ stoff-Reglers 1 ist mit dem Antrieb 8 eines Rohkohlenför­ derers verbunden. Ein Meßelement 9 erfaßt die Belastung des Dampferzeugers und ist über einen Umformer 10 mit dem Eingang 11 einer Korrektureinrichtung 12 für die Kohlen­ staubkonzentration im Brennstoff-Luft-Gemischstrom verbun­ den. Dieses Meßelement 9 kann ein beliebiger Verbrauchs­ messer für das dem Dampferzeuger zugeführte Speisewasser oder ein Druckmesser für den Dampfdruck im Dampferzeuger sein. Als Geber 4 für die Brennstoffversorgung wird ein Geber für die Wirkleistung an der Welle des Rührwerkes der Anlage zur Brennstoff-Luft-Gemischzubereitung eingesetzt. Der Umformer 10 führt eine nichtlineare Umwandlung der Ausgangssignale des Meßelements 9 aus, um die statische Kennlinie der optimalen Brennstoffversorgung der Bela­ stungskennlinie des Dampferzeugers zur Deckung zu bringen. Der Ausgang der Korrektureinrichtung 12 ist mit dem Ein­ gang 13 des Brennstoff-Reglers 1 verbunden.

Ein Abgassensor 14 überwacht den Verbrennungsvorgang des Kohlenstaub-Luft-Gemisches im Dampferzeuger und ist über einen Umformer 15 an den zweiten Eingang 16 der Korrek­ tureinrichtung 12 angeschlossen. Der Sensor 14 kann den O₂-, CO- oder CO₂-Gehalt der Verbrennungsprodukte über­ wachen. Der Umformer 15 führt eine nichtlineare Wandlung der Ausgangssignale des Abgassensors 14 aus, um die Kenn­ linie der optimalen Belastung der Anlage mit der Kennlinie der Verbrennungsgüte des Brennstoff-Luft-Gemisches zur Deckung zu bringen.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel für die Regelung einer mehrere Kohlenstaub-Mühlen enthaltenden Gemischzubereitung enthält einen Summierer 17, an dessen Eingänge 18 die Ausgänge mehrerer Luft-Durchsatzmesser 6 angeschlossen sind. Der Ausgang des Summierers 17 liegt am Eingang 19 einer Differenziereinheit 20, deren Ausgang mit dem Eingang 21 eines Luft-Durchsatzreglers 22 verbunden ist. An den anderen Eingang 23 des Luft-Durchsatzreglers 22 sind Temperaturgeber 25 für die Dampfströme im Dampf­ erzeuger über einen weiteren Summierer 24 angeschlossen. Der Ausgang des Luft-Durchsatzreglers 22 ist an einen Stellantrieb 26 einer Einrichtung für die Warmluftzufüh­ rung zu den Kohlenstaub-Mühlen angeschlossen.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt mehrere paarweise miteinander verknüpfte Regelblöcke 27 und einen zusätzlichen Summierer 28, mit dessen Eingängen 29 die Ausgänge von zwei Meßfühlern 9 verbunden sind. Der Ausgang dieses Summierers 28 ist an einen Eingang 30 des Gesamt­ luft-Durchsatzreglers 22 und an einen Eingang 32 einer weiteren Differenziereinheit 31 angeschlossen, deren Ausgang an einen weiteren Eingang 33 des Luft-Durchsatz­ reglers 22 angeschlossen ist. Der Ausgang des Summierers 24 ist außerdem an einen Eingang 34 einer Differenzierein­ heit 35 geschaltet, deren Ausgang mit einem weiteren Ein­ gang 36 des Luft-Durchsatzreglers 22 verbunden ist.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind je ein Meß­ element 9 für die Belastung des Dampferzeugers, ein Tempe­ raturgeber 14 und ein Korrekturglied 12 für die Brenn­ stoffkonzentration im Gemischstrom für je zwei benachbarte Regelblöcke 27 dargestellt.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm statischer Wirtschaftlichkeits- Kennlinien für den Dampferzeuger, in dem auf der Abszisse die Leistung Q der Anlage zur Brennstoff-Luft-Gemischzube­ reitung und auf der Ordinate der Elektronenenergieverbrauch W für die Kohlenmahlung und die pneumatische Förderung abge­ tragen ist. Die Kurve A ist die statische Wirtschaftlich­ keits-Kennlinie bei geringen Leistungen und einem geringen Warmluftverbrauch, und die Kurve B kennzeichnet die Wirt­ schaftlichkeit bei einem erhöhten Warmluftverbrauch, einer erhöhten Beschickung der Anlage und einer gesteigerten Mahlleistung. Mit dem Pfeil ist eine Versetzung der Kur­ venextreme dargestellt, die einer erhöhten Beschickung der Anlage bei einer Zunahme der Belastung des Dampfgenerators entspricht.

Die Wirkungsweise einer Vorrichtung zur Regelung des in einer Kohlenstaub-Mühle erzeugten Brennstoff-Luft-Gemischs ist folgende:

Bei einer Änderung der Kesselbelastung oder einer Störung der Feuerführung, beispielsweise infolge einer Änderung des Aschegehaltes oder des Heizwertes der Rohkohle, er­ zeugt das Meßelement 9 oder der Abgassensor 14 ein Ab­ weichungssignal. Über die Umformer 10, 15 gelangen diese Signale zum Korrekturglied 12 für die Brennstoffkonzentra­ tion, das ein Ausgangssignal zur Änderung der Beschickung einer Kohlenstaub-Mühle mit Rohkohle erzeugt.

Die Brennstoffversorgung der Anlage wird im Normalbetrieb auf einem geeigneten Niveau gehalten. Falls die Belastung des Dampferzeugers beispielsweise am Abend zunimmt oder sich der Feuchtigkeitsgehalt und damit der Heizwert der Rohkohle vermindert, muß die Menge an Brennstoff-Luft-Ge­ misch vergrößert werden, was einen Übergang von der Kurve A (Fig. 2) auf die Kurve B bedeutet.

Damit bei diesem Übergang die Wirtschaftlichkeit des Dampferzeugers nicht absinkt, gelangt ein Ausgangssignal vom Korrekturglied 12 (Fig. 1) zum Brennstoffregler 1, der den Stellantrieb 8 für die Rohkohlezuführung ansteuert. Die Einstellung des Korrekturglieds 12 wird derart vorge­ nommen, daß die Brennstoffversorgung der Anlage im maxima­ len Bereich liegt, wenn die Änderungsgeschwindigkeit der Brennstoffzufuhr mit der Änderungsgeschwindigkeit der Sollsignaländerung übereinstimmt und Verstopfungen der Anlage vermieden werden.

Gleichzeitig gelangen an den Brennstoffregler 1 Signale vom Geber 4 für die Brennstoffversorgung der Kohlenstaub- Mühle sowie vom Warmluft-Durchsatzmesser 6. Durch das Signal für die Änderungsgeschwindigkeit des Luftverbrau­ chers der Anlage werden Störungen so ausgeglichen, daß die Brennstoffversorgung der Anlage unverändert bleibt.

Die Wirkungsweise der dargestellten Regelvorrichtung ist folgende.

Da an den Dampferzeuger mehrere Anlagen zur Gemischzube­ reitung angeschlossen sind, ist eine aufeinander abge­ stimmte synchrone Regelung notwendig. Bei einer Schwankung der Belastung des Dampferzeugers gelangen Abweichungs­ signale von den Meßfühlern 9 zum Summierer 28, dessen Aus­ gangssignal dem gemeinsamen Luftdurchsatzregler 22 zuge­ führt wird. Die Ausgangssignale dieses Reglers 22 gelangen als Steuersignale zu einem Stellglied 26 für die Warmluft­ zuführung zu den Anlagen. Als Folge vollzieht sich eine praktisch trägheitslose Mengenänderung des Brennstoff- Luft-Gemisches und die Wiederherstellung der Wärmebilanz, die durch die Änderung der Kesselbelastung hervorgerufen wurde.

Als Rückkopplungssignal der Anlage dient ein Signal für die Änderungsgeschwindigkeit des Luftgesamtverbrauches, das in der Differenziereinheit 20 erzeugt wird, an deren Eingänge Signale von dem Ausgang des Summierers 17 gelan­ gen. Der Summierer 17 verarbeitet die von den Warmluft- Durchsatzmessern 6 erzeugten Signale. Durch Verwendung der Differenziereinheiten 20, 31, 35 erhöht sich die Stabili­ tät des Warmluft-Reglers 22 sowie die Regelungsgenauigkeit im Übergangsbetrieb, da dadurch das proportional-integrale Regelgesetz zur Regelung ausgehend von jeder Regelgröße verwirklicht wird.

Eine statische Einstellung des Warmluft-Gesamtverbrauchs­ reglers 22 wird durch die Deckung der statischen Kennli­ nien der Summierer 17, 28, 24 erreicht.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Regelung des in einer Kohlenstaub-Mühle erzeugten Kohlenstaub-Luft-Gemisches zur direkten Be­ schickung eines Dampferzeugers, bestehend

• a) aus mindestens einem Geber (4) zur Erfassung der von der Kohlenstaub-Mühle abgegebenen Wirkleistung,
• b) aus mindestens einem Luft-Durchsatzmesser (6) für die der jeweiligen Kohlenstaub-Mühle zugeführte Luftmenge,
• c) aus einem Abgassensor (14) zur Überwachung der Abgaszu­ sammensetzung,
• d) aus einem mit dem Geber (4) und dem Luft-Durchsatzmes­ ser (6) gekoppelten Brennstoff-Regler (1) zur Dosierung der in die jeweilige Kohlenstaub-Mühle eingebrachten Rohkohle, und
• e) aus einem vom Luft-Durchsatzmesser (6) angesteuerten Luft-Durchsatzregler (22), der mittels eines Stellan­ triebs (26) die Warmluftzuführung zur Kohlenstaub-Mühle steuert,

dadurch gekennzeichnet,

• f) daß mindestens ein die Belastung des Dampferzeugers er­ fassender Meßfühler (9) einerseits mit dem Luft-Durch­ satzregler (22) und andererseits über einen Umformer (10) und ein Korrekturglied (12) mit dem Brennstoff- Regler (1) verbunden ist, so daß bei Belastungsänderun­ gen des Dampferzeugers die Luftzufuhr und der Rohkohle­ eintrag in die Kohlenstaub-Mühle entsprechend gesteuert werden, und
• g) daß der Abgassensor (14) über einen Umformer (15) an das Korrekturglied (12) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Regelung des Kohlen­ staub-Luftgemisches mehrerer parallel geschalteter Kohlen­ staub-Mühlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Durchsatzmesser (6) der Kohlenstaub-Mühlen, der Belastungs-Meßfühler (9) eines Dampferzeugers und mehrere im Dampferzeuger angeordnete Temperaturmesser (25) über je ein Summierglied (17; 28; 24) und über je ein Differenzierglied (20; 31; 35) an den Luft-Durchsatzregler (22) angeschlossen sind.