DE3441475A1

DE3441475A1 - Verfahren zur steuerung eines heisslufterzeugers fuer einen kessel mit kohlefeuerung

Info

Publication number: DE3441475A1
Application number: DE19843441475
Authority: DE
Inventors: Akira Katsuta Sugano; Eiji Hitachi Toyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-11-14
Filing date: 1984-11-13
Publication date: 1985-05-30
Also published as: US4592293A; AU3516684A; JPH0120325B2; DE3441475C2; AU550916B2; JPS60105819A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Heißlufterzeugers für einen Heizkessel mit Kohlefeuerung und betrifft insbesondere auch ein derartiges Steuerverfahren für den Heißlufterzeuger eines Kessels mit Kohlenstaubfeuerung, um den Wirkungsgrad der Anlage zu erhöhen.

Kessel mit Kohlefeuerung sind von je her bekannt und seit langem im praktischen Einsatz. Da es sich jedoch bei vielen dieser Kessel um solche mit Haldenkohlefeuerung handelte, bei denen die Verbrennungsasche beseitigt werden muß, die schwierig zu steuern sind und dergleichen Schwierigkeiten aufweisen, wurden sie nicht mehr verwendet und statt dessen seit einiger Zeit Kessel mit Ölfeuerung bevorzugt. Wegen der weltweiten Ölkrise haben jedoch Kessel mit Kohlefeuerung erneut die öffentiche Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Daher handelt es sich bei vielen der gegenwärtig geplanten, entworfenen.und gebauten Kessel um solche mit Kohlenstaubfeuerung.

Bei einem Kessel mit Kohlenstaubfeuerung werden durch Mahlen hergestellte kleine Kohleteilchen dem betreffenden Brenner zugeführt und dort verbrannt. Ein kennzeichnendes Merkmal dieses Kesseltyps besteht darin, daß keine Verbrennungsasche anfällt, und daß er leicht zu steuern ist. Der Kessel mit Kohlestaubfeuerung unterscheidet sich von anderen Kesseln mit Kohle- oder Ölfeuerung dadurch, daß er zusätzlich zu der Verbrennungsluft Förderluft zur Zuführung der pulverisierten Kohleteilchen von der Mühle zum Brenner erfordert. Er weist daher ein doppeltes Luftzufuhrsystem auf, von denen das eine zur Zuführung der Förderluft ("Primärluft") dient und generell als "Primärluft-Zuführsystem" bezeichnet wird, während das andere zur Zufuhr der Verbrennungsluft ("Sekundärluft") dient und generell als "Sekundärluft-

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Zuführsystem" bezeichnet wird. In beiden Fällen wird dabei dem Kessel Heißluft zugeführt, die durch Erhitzen der Umgebungsluft erzeugt wird. Der Grund dafür besteht darin, daß bei Zuführung von Kaltluft als Verbrennungsluft das Innere des Kessels derart abgekühlt wird, daß sich kein hoher Verbrennungs-Wirkungsgrad erzielen läßt. Um ferner die Kohlestaubteilchen mit Hilfe der Primärluft zur Erzielung eines hohen Verbrennungs-Wirkungsgrades zu transportieren, muß der Feuchtigkeitsgehalt des Kohlestaubs Null sein. Diese Heißluft wird mittels eines Heißlufterzeugers hergestellt, der so angeordnet ist, daß er einen Wärmeaustausch zwischen der Umgebungsluft und den Kesselabgasen bewirkt.

Aus der US-Patentschrift Nr. 3 246 635 ist ein Kessel für Kohlestaubfeuerung mit einem Luftzuführsystem bekannt. Wie in Figur 5 dieser Druckschrift gezeigt, werden die Luft (Kaltluft) in der ersten Stufe und die Luft (Heißluft) in der zweiten Stufe eines Heißlufterzeugers 9 über Schieber 26 bzw. 34 einer Mühle 25 zugeführt, in der die Lufttemperatur mittels eines Temperaturfühlers 60 derart überwacht wird, daß Explosionen in der Mühle aufgrund zu hoher Lufttemperatur vermieden werden, wobei die Temperatur durch Öffnungssteuerung der Heißluft- und Kaltluft-Schieber 26 und 3 4 auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird.

Bei dieser bekannten Ausführung wird also die Lufttemperatur in der Mühle durch Steuerung des Mischungsverhältnisses zwischen der primären Heißluft und der primären Kaltluft auf einen vorgegebenen Wert geregelt. Je nach der Art der verwendeten Kohle schwankt allerdings der Feuchtigkeitsgehalt der Kohle stark, wobei beim Einsatz von Kohle mit hohem Feuchtigkeitsgehalt die Lufttemperatur in der Mühle abnimmt, so daß der Betrieb in einem Zustand erfolgt, bei dem der Schieber für die primäre Heißluft voll geöffnet und der für die primäre Kaltluft voll geschlossen ist. Um dabei eine rasche Einstellung auf Kohle mit beliebig hohem Feuchtigkeitsgehalt zu erreichen, ist es erforderlich,

den Heißlufterzeuger ausreichend groß zu dimensionieren, um eine Temperaturerhöhung der primären Heißluft zu ermöglichen. Wird andererseits Kohle mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt verwendet, so läuft der Betrieb in einem Zustand ab, bei dem der Schieber für die primäre Kaltluft fast vollständig geöffnet und der für die primäre Heißluft fast vollständig geschlossen ist. In diesem Fall wird die Luft, nachdem sie von dem Heißlufterzeuger erhitzt worden ist, wieder auf eine Temperatur abgekühlt, die einem geeigneten Temperaturwert innerhalb der Mühle entspricht.

Daher ist das Maß des Wärmeaustausches in dem Heißlufterzeuger sehr niedrig und unwirtschaftlich.

Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde, Nachteile, wie sie bei vergleichbaren Anlagen nach dem Stand der Technik auftreten, mindestens teilweise zu beseitigen. Eine speziellere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, ein Verfahren zur Steuerung eines Heißluftex zeugers für einen Kessel mit Kohlefeuerung anzugeben, das es gestattet, die jeweils erforderliche Temperatur der Heißluft zu erzielen, ohne einen Heißlufterzeuger großer Kapazität zu benötigen, sowie in diesem einen hohen Wärmeaustausch zu bewirken.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung eines Heißlufterzeugers wird der Durchsatz an Kaltluft dadurch begrenzt, daß ein Kaltluftschieber, durch den die Kaltluft angesaugt wird, fast vollständig geschlossen gehalten und in diesem Zustand ein Gasschieber des Heißlufterzeugers derart gesteuert wird, daß die erforderliche Temperatur der Primärluft nach der Mischung erzielt wird.

Dadurch wird der Durchsatz an angesaugter Kaltluft minimiert und der Durchsatz an Abgasen in den Heißlufterzeuger erhöht. Daher läßt sich die erforderliche Primärlufttemperatur erreichen, ohne den Heißlufterzeuger selbst in seiner Kapazität groß zu machen. Außerdem läßt sich auch das Maß an Wärmeaustausch in dem Heißlufterzeuger erhöhen.

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Dies bedeutet, daß die Abgasmenge effektiv ausgenutzt werden kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Figur 1 ein System aus einem Heißlufterzeuger und den zugehörigen Bauteilen in Verbindung mit einem Kessel mit Kohlestaubfeuerung,

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Steuerung des Heißlufterzeugers, wobei die Lufttemperatur innerhalb der Mühle durch Steuerung eines Gasschiebers geregelt wird,

Figur 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Effektes, der sich bei Anwendung der in Figur 2 gezeigten Schaltung erzielen läßt,

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Figur 5 ein Diagramm mit der Eingangs/Ausgangs-Kennlinie eines in der Anordnung nach Figur 4 verwendeten Funktionsgenerators.

Zunächst soll anhand von Figur 1 ein Kessel mit Kohlestaubfeuerung erläutert werden, bei dem sich die Erfindung anwenden läßt. Gemäß Figur 1 erhitzen die Heißlufterzeuger 1 und 2 die dem Kessel 3 eines Heizkraftwerks zu-5 geführte Luft unter Verwendung der verbrannten Abgase des Kessels 3, wodurch der Wirkungsgrad der Verbrennung erhöht wird. Zu der Luft, die vorerhitzt werden soll, gehören zwei Arten, nämlich zum einen eine Primärluft, die dazu dient, den Kohlenstaub in den Kessel 3 zu transportieren, und zum anderen eine Sekundärluft, die zur Verbrennung der Kohle dient. Die Primär- und die Sekundärluft werden von außen angesaugt und mittels eines Saugluftgebläses 4 in die Heißlufterzeuger 1 bzw. 2 gedrückt. Nach Austritt aus dem Saugluftgebläse 4 wird die Primärluft A1 von der Sekundärluft A2.

abgezweigt und mittels eines Primärluftgebläses 5 beschleunigt, in den Primär-Heißlufterzeuger 1 eingeleitet und dort

mit den Abgasen zu der Heißluft A1h erhitzt. Danach strömt die Primärluft Aih durch einen Heißluftschieber 6 und wird in die Kaltluft A1c eingemischt, die von der Ausgangsseite eines Kaltluftschiebers 7 kommt. Durch die Vermischung nimmt das Gemisch aus der Heißluft Aih und der Kaltluft A1c eine bestimmte Temperatur an und passiert eine Mühle 8, wobei sie dazu dient, die Kohle zu trocknen und gleichzeitig in den Kessel 3 zu fördern. Dabei wird die Temperatur des Gemisches, d.h. der Primärluft, durch einen Temperaturfühler 11 überwacht, wobei sie durch Steuerung eines Gasschiebers 17 des Primär-Heißlufterzeugers 1 auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird. Die Temperatur der Kaltluft, die Temperatur am Auslaß des Primär-Heißlufterzeugers 1 und die Temperatur am Auslaß der Mühle werden von Temperaturfühlern 10, 9 bzw. 12 erfaßt. Damit die in die Mühle 8 geleitete Primärluft ihre Aufgabe erfüllen und die Kohlenstaubteilchen erwärmen und trocknen kann, muß die Temperatur am Ausgang oder am Eingang der Mühle 8 einen bestimmten Wert haben. Um die Temperatur beispielsweise am Ausgang der Mühle 8 auf einem bestimmten Wert zu halten, erfolgt die Steuerung herkömmlicherweise derart, daß der Heißluftschieber 6 oder der Kaltluftschieber 7 geschlossen und der jeweils andere Schieber geöffnet wird.

Von der aus dem Saugluftgebläse 4 stammenden Luft wird die Sekundärluft A2 durch die Abgase in dem Sekundär-Heißlufterzeuger 2 erwärmt und dem Kessel 3 zugeführt.

Andererseits werden die Abgase G, die aus dem Kessel 3 kommen, nach Durchsetzen eines elektrischen Staubabscheiders 13 in zwei Ströme aufgeteilt, von denen der eine G1 in den Primär-Heißlufterzeuger 1 eingeleitet wird. Nach Erwärmen der Primärluft passiert der Abgasstrom G1 den Gasschieber 17, wird mittels eines Saugzuggebläses 15 abgesaugt und entweicht durch einen Kamin 16.

Der andere Abgasstrom G2 wird in den Sekundär-Heißlufterzeuger 2 geleitet und erwämrt. dir Sekundärluft A2. Sodann

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durchsetzt dieser Strom einen Gasschieber 14 und wird mittels des Saugzuggebläses 15 abgesaugt, passiert eine Entschwefelungseinheit 18 oder dergleichen und entweicht durch den Kamin 16. Im allgemeinen sind zwei oder mehrere Mühlensysteme parallel geschaltet.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figur 2 beschrieben werden. In Figur 2 ist mit A ein Steuersystem für den Primär-Gasschieber 17 und den Sekundär-Gasschieber 14, mit.B ein Steuersystem für den Heißluftschieber 6 und den Kaltluftschieber 7 bezeichnet.

Zur Steuerung der Luftschieber wird die Auslaßtemperatur der Mühle 8 nach Figur 1 durch den Temperaturfühler 12 überwacht und die Differenz zwischen dieser Auslaßtemperatur und dem von einem Temperatur-Sollwertgeber 24 vorgegebenen Temperaturwert in einem Subtrahierglied 25 berechnet. Die so berechnete Differenz wird einem Proportional-Integrator 26 zugeführt, in der sie einer speziellen arithmetischen Operation unterworfen wird und ein Steuersignal zur Betätigung der Luftschieber 6 und 7 ergibt. Der Kaltluftschieber und der Heißluftschieber 6 sollten für derartigen Betrieb ausgelegt sein, daß dann, wenn einer geöffnet ist, der andere geschlossen ist. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des Proportionalintegrators 26 einmal durch einen Funktionsgenerator 27 geleitet, dort in ein Steuersignal umgesetzt, das eine Öffnungsumkehr angibt, und dann dem Heißluftschieber 6 zugeführt. Mit 43 und 44 sind Automatisch/ Manuell-Wahlstufen bezeichnet, die entweder das Signal des Proportionalintegrators 26 oder ein nicht gezeigtes manuelles Signal auswählen.

Bei dem oben beschriebenen Steuersystem für die Luftschieber erfolgt die Steuerung derart, daß dann, wenn die Auslaßtemperatur der Mühle über dem von dem Temperatur-Sollwertgeber 2 4 vorgegebenen Temperaturwert liegt, der Kaltluftschieber 7 geöffnet und der Heißluftschieber 6 geschlossen wird. Liegt die Auslaßtemperatur der Mühle dagegen unter

dem vorgegebenen Temperaturwert, so wird der Heißluftschieber 6 geöffnet und der Kaltluftschieber 7 geschlossen. Da im ersten Fall die Umgebungsluft nach ihrer Erwärmung durch den Heißlufterzeuger 1 wieder abgekühlt wird, ergibt sich ein verminderter thermischer Wirkungsgrad. Hat ferner im letzteren Falle die Kohle einen hohen Feuchtigkeitsgehalt, so wird der Einsatz eines großen Heißlufterzeugers unumgänglich.

Aus den genannten Gründen richtet sich die Erfindung darauf, die Öffnungsstellungen der Luftschieber 6 und 7 so konstant wie möglich zu halten und statt dessen die Öffnungsstellung des Gasschiebers derart zu steuern, daß die Auslaß-Lufttemperatur der Mühle 8 geregelt wird. Zu diesem Zweck wird das die Öffnungsstellung des Kaltluft-Schiebers 7 angebende Signal einem Subtrahierglied 31 zugeführt und dort von dem von einem Öffnungsstellungs-Sollwertgeber 32 vorgegebenen Signal abgezogen, das. einer nahezu geschlossenen Stellung (beispielsweise etwa 10 % geöffnet) des Luftschiebers 7 entspricht. Der so gewonnene Differenzwert wird in einem Proportionalintegrator 33 einer vorgegebenen Operation unterworfen. Das Ergebnis dieser Operation wird in das Steuersystem A eingegeben, in dem die Öffnungsstellung des Primärgasschiebers 17 und des Sekundärgasschiebers 14 gesteuert wird.

Im folgenden oll die Art und Weise beschrieben werden, auf die die Öffnungsstellung des PrimärgasSchiebers 17 gesteuert wird. Das Ausgangssignal des Proportionalintegrators 33 gibt einen Zielwert an, der am Ausgang des Auslaß-Temperaturfühlers 9 des Primär-Heißlufterzeugers 1 erreicht werden soll. Dieser Zielwert nimmt mit zunehmender Öffnungsstellung des Kaltluftschiebers 7 ab, d.h. er wird zu einem Wert, der die Auslaßtemperatür des Primär-Heißlufterzeugers 1 verringert. Die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Proportionalxntegrators 33 und dem des Temperaturfühlers 9 wird in einem Subtrahierglied 22 berechnet, in einem weiteren Proportionalintegrator 2 3 einer Operation unterworfen

und wird zu einem Betätigungssignal für den Primärgasschieber 17. Mit 41 ist eine Automatisch/Manuell-Wählstufe bezeichnet.

Bei der obigen Steuerung wird die Öffnungsstellung des Primärgasschiebers 17 größer, wenn das Ausgangssignal des Proportionalintegrators 33 das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 9 überschreitet, und bewirkt eine Erhöhung der Auslaß-Lufttemperatur des Primär-Heißlufterzeugers 1 (und damit des Ausgangssignals des Temperaturfühlers 9). Ist andererseits das Ausgangssignal des Proportionalintegrators 33 kleiner als das des Temperaturfühlers 9, so wird die Öffnungsstellung des Primärgasschiebers 17 verringert und bewirkt eine Abnahme der Auslaßtemperatur des Primär-Heißlufterzeugers 1 . Im Ergebnis wird dann, wenn die Auslaßtemperatur der Mühle 8 (das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 12) das Ausgangssignal des Temperatur-Sollwertgebers 24 überschreitet und damit eine größere Kaltluftmenge erforderlich wird, die Öffnungsstellung des Kaltluftschiebers 7 jedoch noch größer ist als 10 %, das Ausgangssignal des Proportionalintegrators 33 kleiner als das des Temperaturfühlers 9, so daß die Öffnungsstellung des Primärgasschiebers 17 verringert wird. Damit nimmt die Auslaßtemperatur des Primär-Heißlufterzeugers 1 ab, und daher wird die Öffnungsstellung des Kaltluftschiebers 7 verringert. Wird im umge- kehrten Fall eine größere Heißluftmenge erforderlich und beträgt die Öffnungsstellung des Kaltluftschiebers 7 weniger als 10 %, so wird das Ausgangssignal des Proportionalintegrators 33 größer als das des Temperaturfühlers 9. Infolgedessen wird die Öffnungsstellung des Primärgasschiebers 17 erhöht und die des Kaltluftschiebers 7 verringert. Im Ergebnis wird die Öffnungsstellung des Kaltluftschiebers 7 bei etwa 10% gehalten. Dies bedeutet, daß die Auslaßtemperatur der Mühle hauptsächlich durch den Primärgasschieber 17 gesteuert wird.

Vom Standpunkt des Wirkungsgrades des Wärmeaustausches

wäre es zwar zweckmäßiger, den Kaltluftschieber 7 vollständig geschlossen zu halten; ein gewisser Spielraum kann jedoch erforderlich sein, um auf verschiedene Vorgänge reagieren zu können.

In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 wird der Sekundärgasschieber 14 so gesteuert, daß er entsprechend der Öffnungsstellung des Primärgasschiebers 17 eine bestimmte Öffnungsstellung aufweist. Dazu wird in einem Subtrahierglied 35 die Differenz zwischen dem öffnungsstellungs-Istwert des Primärgasschiebers 17 und dem Ausgangssignal eines dafür vorgesehenen Öffnungsstellungs-Sollwertgebers 34 berechnet und über einen Proportionalintegrator 36 und eine Automatisch/Manuell-Wählstufe 42 dem Sekundärgasschieber 14 zugeführt.

Dieses Steuersystem A ist aus folgenden Gründen zusätzlich vorgesehen. Wird der Durchsatz an vom Kessel zu den Primär- und Sekundär-Heißlufterzeugern 1 und 2 strömenden Abgase gesteuert, so ändert sich die Last des Saugzuggeblases 15 in Abhängigkeit von der Gasströmung durch entweder den Primär- oder den Sekundär-Heißlufterzeuger 1 bzw. 2 stark. Daher ist in dem obigen Ausführungsbeispiel eine Einrichtung vorgesehen, um die Last des Saugzuggebläses 15 möglichst gering zu machen und die Notwendigkeit eines Gebläses mit großer Kapazität zu vermeiden. Die Last des Saugzuggebläses 15 ist zur Größe der Strömungsverluste in der Abgasleitung proportional. Da diese Verluste beim Sekundär-Heißlufterzeuger 2 im Vergleich zu denen beim Primär-Heißlufterzeuger 1 einen großen Anteil ausmachen, ist das Steuersystem A zusätzlich vorgesehen, um die Verluste in dem Sekundär-Heißlufterzeuger 2 zu minimieren.

Das Steuersystem A ist zu diesem Zweck für eine derartige Steuerung der Öffnungsstellung des Gasschiebers des Sekundär-Heißlufterzeugers 2 ausgelegt, daß der Gasschieber 17 eine Öffnungsstellung von näherungsweise 100 % (voll geöffnet) aufweist. Im einzelnen wird die Öffnungs-

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stellung des Gasschiebers 17 des Primär-Heißlufterzeugers 1 durch den Durchsatz an Abgasen in den Primär-Heißlufterzeuger 1 sowie durch die erforderliche Primärlufttemperatur beeinflußt. Durch Steuerung der Öffnungsstellung des Gasschiebers 14 des Sekundär-Heißlufterzeugers 2 wird nun der Durchsatz an Abgasen in den Primär-Heißlufterzeuger 1 derart gesteuert, daß der Gasschieber 17 des Primär-Heißlufterzeugers 1 in einer Öffnungsstellung gehalten .wird, die näherungsweise zu 100 % geöffnet ist. Dadurch wird es möglich, die Strömungsverluste in der Abgasleitung des Sekundär-Heißlufterzeugers, die einen großen Anteil der gesamten Strömungsverluste ausmachen, möglichst klein zu halten.

Um die obigen Vorgänge anhand von Figur 2 zu erläutern, sei eine vorgegebene Öffnungsstellung des Primärgasschiebers 17 mit 80 % geöffnet, d.h. nahezu vollständig geöffnet, gewählt und in dem Öffnungsstellungs-Sollwertgeber 34 gespeichert. Von diesem Vorgabewert von 80 % wird zunächst in dem Subtrahierglied 35 der öffnungsstellungs-Istwert des Gasschiebers 17 abgezogen, und die Differenz wird in dem Proportionalintegrator 36 einer arithmetischen Operation unterzogen und in ein Steuersignal für die Öffnungsstellung des Sekundärgasschiebers 14 umgesetzt. Beträgt die Öffnungsstellung des Primärgasschiebers 17 weniger als 80%, so wird der Sekundärgasschieber 14 geöffnet, um den Durchsatz an Abgasen durch den Primär-Heißlufterzeuger 1 zu verringern, wodurch der Primärgasschieber so gesteuert wird, daß sich seine Öffnungsstellung in Richtung von 80 % erhöht. Beträgt andererseits die Öffnungsstellung des Primärgasschiebers 17 mehr als 80 %, so wird der Sekundärgasschieber 14 geschlossen, um den Durchsatz an Abgasen durch den Primär-Heißlufterzeuger 1 zu erhöhen und dadurch den Primärgasschieber 17 derart zu steuern, daß sich seine Öffnungsstellung in Richtung auf 80 % verringert.

Im folgenden soll der durch die Steuerung des Sekundär-

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gasschiebers 14 erzielte Vorteil anhand von Figur 3 erläutert werden. Wird nur der Primärgasschieber 17 gesteuert und der Sekundärgasschieber 14 in einer festen Öffnungsstellung gehalten, so tritt der folgende Nachteil auf. Ist in diesem Fall beispielsweise infolge eines erhöhten Feuchtigkeitsgehalts der Kohle eine größere Wärmemenge für die Primärluft erforderlich, so muß der Primärgasschieber 17, wie mit der Kurve (1) in Figur 3 gezeigt ist, bei relativ niedriger Kohle-Zuführgeschwindigkeit (die - falls der Kessel mit Kohlefeuerung für einen Stromgenerator dient - zur Generatorlast proportional ist) voll geöffnet werden, und bei weiterem Ansteigen der Last kann die erforderliche Wärmemenge nicht mehr bereitgestellt werden.

Um diesen Nachteil zu überwinden, kann zwar, falls die Abgasleitung des Sekundär-Heißlufterzeugers 2 enger gemacht wird, der Durchsatz an Abgasen durch den Primär-Heißlufterzeuger 1 erhöht werden, womit das obige Problem im Bereich hoher Last gelöst wird, wie dies mit der Kurve (2) in Figur 3 gezeigt ist. In diesem Falle nimmt jedoch das Maß des Wärmeaustausches in dem Primär-Heißlufterzeuger 1 im Bereich geringer Last ab.

Wird dagegen der Sekundärgasschieber 14 gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel gesteuert, so erfolgt die Steuerung in diesem Fall gemäß der Kurve (3) in Figur 3 derart, daß der Primärgasschieber 17 ständig in einer Öffnungsstellung von 80 %, d.h. praktisch vollständig geöffnet, gehalten werden kann, wobei nicht nur die erforderliche Wärmemenge für die Primärluft selbst im Bereich hoher Last erreicht wird, sondern auch verhindert wird, daß das Maß des Wärmeaustausches in dem Primär-Heißlufterzeuger 1 im Bereich niedriger Last abnimmt. Gleichzeitig wird es möglich, die Strömungsverluste in der Abgasleitung des Sekundär-Heißlufterzeugers 2, die im Vergleich zu den Strömungsverlusten in der Abgasleitung des Primär-Heißlufterzeugers 1 einen großen Anteil ausmachen, zu minimieren.

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Der Grund, aus dem der Primärgasschieber 17 nicht vollständig geöffnet gehalten, sondern auf einen Öffnungsgrad von 80 % gesteuert wird, besteht darin, daß ein gewisser Steuerungsspielraum geschaffen wird. Der in dem Subtrahierglied 22 verwendete Sollwert für die Steuerung der Öffnungsstellung des Primärgasschiebers 17 kann vorzugsweise als Funktion des Kohle-Durchsatzes (x) bestimmt werden.

In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 steuert ferner das Steuersystem B für die Primärluftschieber die Öffnungsstellungen der Luftschieber 6 und 7 dadurch, daß das am Auslaß der Mühle 8 erfaßte Ausgangssignal des Lufttemperaturfühlers 12 rückgekoppelt wird. Diese Steuerung kann jedoch auch durch Rückkopplung des Ausgangssignals eines innerhalb der Mühle angeordneten (nicht gezeigten) Lufttemperaturfühlers erfolgen.

Ferner wird in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 die Auslaß- oder die Innentemperatur der Mühle dadurch konstant gehalten, daß die Gasschieber in Abhängigkeit vom Lufttemperatur-Rückkopplungssignal gesteuert werden. Der gleiche Effekt läßt sich jedoch auch dalnn erzielen, wenn der jeweilige Gasschieber in einer offenen Steuerschleife gesteuert wird, wie dies im folgenden geschrieben wird.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Anspruch ist das Luftschieber-Steuersystem B genauso aufgebaut wie in Figur 2, wobei also die Luftschieber 6 und 7 so gesteuert werden, daß die Auslaßtemperatur der Mühle konstant gehalten wird. In dem Gasschieber-Steuersystem A nach Figur 4 ist mit 100 eine Signalquelle für ein Lastsignal oder ein Hauptdampf-Durchsatzanforderungssignal oder ein aus diesen Signalen abgeleitetes Verbrennungsluft-Durchsatzsollwertsignal bezeichnet, mit 110 ein Funktionsgenerator, der ein Steuersignal zur Öffnung des Gasschiebers zum Steuern des Durchsatzes der Abgase am Auslaß des Sekundär-Heißlufterzeugers in Übereinstimmung mit dem Lastsignal bzw. dem Hauptdampf-Durchsatzanforderungssignal (oder dem Verbrennungs

luft-Durchsatzsollwertsignal) erzeugt, mit 42 die Automatisch/Manuell-Wählstufe, und mit 14 der Gasschieber zur Steuerung des Abgas-Durchsatzes am Auslaß des Sekundär-Heißlufterzeugers 2.

- Figur 5 zeigt ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Last (Hauptdampfdurchsatz) und dem Öffnungs-Verlauf des in dem Funktionsgenerator 110 nach Figur 4 erzeugten Gasschieber-Öffnungssignals. Dieses Signal wird über die Automatisch-Seite der Automatisch/Manuell-Wählstufe 42 _1n geführt, um den Gasschieber 14 entsprechend der Last oder dem Hauptdampfdurchsatz (oder dem Verbrennungsluft-Durchsatz), zu steuern. Infolgedessen wird dann, wenn die Last steigt, der Durchsatz an in den Primär-Heißlufterzeuger 1 einzuleitenden Abgase gesteuert, wobei das Maß des Wärmere austausches in dem Primär-Heißlufterzeuger 1 ebenfalls zunimmt. Dadurch wird ein Abfall der Auslaß-Lufttemperatur der Mühle kompensiert,so daß diese Temperatur auf einem vorgegebenen Wert konstant gehalten wird.

Da erfindungsgemäß, wie oben dargelegt, die Lufttemperatur innerhalb der Mühle durch Steuerung des Abgasdurchsatzes durch die Heißlufterzeuger geregelt wird, sind keine großen Heißlufterzeuger erforderlich, und der Betrieb kann mit hohem Maß an Wärmeaustausch aufrecht erhalten werden.

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Claims

.:. *ΡΑ*ΤΕΝΤ:ΛΝWALTE--" - STREHL SCHÜBEL-HOPF SCHULZ 3441475 WIDENMAYERSTKASSE 17, D-8000 MÜNCHEN 22 HITACHI, LTD. 13. November 1984 DEA-26 889 Verfahren zur Steuerung eines Heißlufterzeugers für einen Kessel mit Kohlefeuerung PATENTANSPRÜCHE

1.J Verfahren zur Steuerung eines Heißlufterzeugers für einen Kessel mit Kohlefeuerung, wobei der Heißlufterzeuger (1, 2) Heißluft durch Wärmeaustausch zwischen Abgasen des Kessels (3) und Umgebungsluft erzeugt, eine Mühle (8) zum Pulverisieren der Kohle und zum Trocknen des Kohlestaubs
unter Verwendung der Heißluft vorgesesehen ist, und der
Kohlestaub in den Kessel (3) transportiert wird, dadurch
gekennzeichnet , daß die Lufttemperatur am Auslaß der Mühle (8) durch Steuerung des Abgasdurchsatzes in den Heißlufterzeuger (1, 2) geregelt wird.

2. Verfahren zur Steuerung eines Heißlufterzeugers für einen Kessel mit Kohlefeuerung, wobei der Heißlufterzeuger (1, 2) Heißluft durch Wärmeaustausch zwischen Abgasen des Kessels (3) und Umgebungsluft erzeugt und eine Mühle -(8)

zum Pulverisieren der Kohle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischeinrichtung (6, 7) zum Mischen von Kaltluft mit der Heißluft vorgesehen ist, daß der Kohlestaub durch Einleitung des Luftgemisches aus der Mischeinrichtung (6, 7) in den Kessel (3) transportiert wird, daß das Mischungsverhältnis in der Mischeinrichtung (6, 7) entsprechend der Lufttemperatur am Auslaß der Mühle (8) gesteuert wird, und daß der Abgasdurchsatz in den Heißlufterzeuger (1, 2) entsprechend dem Mischungsverhältnis gesteuert wird.

3. Verfahren zur Steuerung eines Heißlufterzeugers für einen Kessel mit Kohlefeuerung, wobei der Heißlufterzeuger (1, 2) Heißluft durch Wärmeaustausch zwischen Abgasen des Kessels (3) und Umgebungsluft erzeugt und eine Mühle (8) zum Pulverisieren der Kohle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischeinrichtung (6, 7) zum Mischen der Heißluft mit von der Umgebungsluft gebildeter Kaltluft vorgesehen ist, daß der Kohlestaub durch Einleitung des Luftgemisches in den Kessel (3) transportiert wird, daß das Mischungsverhältnis der Mischeinrichtung (6, 7) entsprechend der Lufttemperatur am Auslaß der Mühle (8) gesteuert wird, und daß der Abgasdurchsatz in den Heißlufterzeuger (1, 2) entsprechend der Last des Kessels (3) gesteuert wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Mischeinrichtung einen Heißluftschieber (6) und einen Kaltluftschieber (7) zur Steuerung des jeweiligen Luftdurchsatzes aufweist.

5. Verfahren zur Steuerung eines Heißlufterzeugers für einen Kessel mit Kohlefeuerung, wobei der Heißlufterzeuger (1, 2) Primärluft zum Trocknen der Kohle und zum Transportieren der Kohle in den Kessel (3) sowie Sekundärluft zum Verbrennen der Kohle durch Wärmeaustausch zwischen der Primär- und der Sekundärluft einerseits und Abgasen des Kessels (3) andererseits erhitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißlufterzeuger einen Primär-Heißlufterzeuger (1) und einen damit parallel geschalteten Sekundär-Heißlufterzeuger (2) aufweist, wobei die Abgase des Kessels (3) mittels eines Saugzuggebläses (15) in die Heißlufterzeuger (1, 2) eingeleitet werden, daß der Abgasdurchsatz in jeden der beiden Heißlufterzeuger (1, 2) jeweils durch einen Gasschieber (17, 14) gesteuert wird, daß die erwärmte Primärluft mit Kaltluft auf einen geeigneten Temperaturwert zum Trocknen und Transportieren der Kohle gemischt wird, und daß die Öffnungsstellung eines Schiebers (7) zum Einleiten der Kaltluft auf einem niedrigen Wert von nahezu Null Prozent gehalten wird, so daß der geeignete Teraperaturwert durch Steuerung des Gasschiebers (17) für den Primär-Heißlufterzeuger (1) erhalten wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Primär-Heißlufterzeuger (.1) durch derartige Steuerung der Öffnungsstellung des Gasschiebers (14) für den Sekundär-Heißlufterzeuger (2) geregelt wird, daß der Gasschieber (17) für den Primär-Heißlufterzeuger (1) in einer Öffnungsstellung von nahezu 100 % gehalten wird.