DE3825933A1 - Verfahren zur regelung der feuerleistung bei verbrennungsanlagen - Google Patents
Verfahren zur regelung der feuerleistung bei verbrennungsanlagenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Regelung der Feuerleistung bei Verbrennungsanlagen,
insbesondere Abfallverbrennungsanlagen, bei dem der
im Rauchgas gemessene O2 feucht-Gehalt als übergeordnete
Sollwert-Regelgröße für die Regelung der Brennstoffzufuhr
und wahlweise der gemessene Dampfmassenstrom oder
die im Verbrennungsgas gemessene Feuerraumtemperatur
als untergeordnete Sollwert-Regelgröße für die Regelung
der Primärluftzufuhr verwendet wird.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art ermöglicht
die Verbindung von thermischen Meßwerten, z. B. Feuer
raumtemperatur und Dampfmassenstrom, und stofflichen
Meßwerten, z. B. O2 feucht-Gehalt, das Konstanthalten
der Feuerleistung einerseits, d. h. das Konstanthalten
des Dampfmassenstromes und das Minimieren von Schadstoff
emissionen andererseits, d. h. die Herabsetzung der
im Rauchgas enthaltenen Schadstoffe wie Kohlenmonoxyd,
Staub, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide. Durch die
Verwendung des O2 feucht-Gehaltes als übergeordnete
Regelgröße innerhalb eines solchen Regelkonzeptes
ergibt sich eine schnell ansprechende Regelung.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Tatsache,
daß der O2 feucht-Gehalt keine definierte Aussage
über den O2 trocken-Gehalt und somit über den wahren
Luftüberschuß ergibt. Die Messung des O2 trocken-Gehaltes
des Verbrennungsgases ist jedoch zu träge und bei
den vorhandenen Betriebsverhältnissen zu unsicher.
Bei Konstanthalten des O2-feucht-Gehaltes als übergeord
neten Sollwert und Konstanthalten des Dampfmassenstromes
ergibt sich bei Schwankungen im Feuchtigkeitsgehalt
der Rauchgase eine Verschiebung der Feuerraumtemperatur.
Diese Schwankungen im Feuchtigkeitsgehalt der Rauchgase
können aufgrund der sich stark ändernden Brennstoff
zusammensetzung bei Abfallverbrennungsanlagen jedoch
nicht vermieden werden. Dies kann zu einer Ver
schlechterung der Emissionswerte bei der eingestellten
und gewünschten Leistung führen.
Wird dagegen die Feuerraumtemperatur bei konstant
gehaltenem O2 feucht-Gehalt als übergeordnete Sollgröße
konstant gehalten, so ergibt sich bei Schwankungen
im Feuchtigkeitsgehalt der Rauchgase eine Veränderung
des Dampfmassenstromes, was zu einer Verschlechterung
der thermischen Ausnutzung der Gesamtanlage führen
kann.
Wegen der Bedeutung niedriger Emissionswerte für
die Umwelt dominiert die stoffliche Größe, d. h.
der O2 feucht-Gehalt über die thermischen Größen,
nämlich den Dampfmassenstrom und die Feuerraumtemperatur.
Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von den beiden
eingangs erwähnten Varianten der bekannten Verfahren
sowohl die Emissionswerte als auch die Feuerleistung
zu optimieren.
Diese Aufgabe kann auf zweierlei Weise gelöst werden.
Ausgehend von einem Verfahren, bei dem der im Rauchgas
gemessene O2 feucht-Gehalt als übergeordnete Sollwert-
Regelgröße für die Regelung der Brennstoffzufuhr
und der gemessene Dampfmassenstrom als untergeordnete
Sollwert-Regelgröße für die Regelung der Primärluftzufuhr
verwendet wird, besteht die Lösung der Aufgabe darin,
daß der vorgegebene O2 feucht-Sollwert in Abhängig
keit von der im Rauchgas gemessenen Feuerraumtemperatur
verändert wird.
Geht man dagegen von einem Verfahren aus, bei dem
der im Rauchgas gemessene O2 feucht-Gehalt als übergeord
nete Sollwert-Regelgröße für die Regelung der Brennstoff
zufuhr und die im Rauchgas gemessene Feuerraumtemperatur
als untergeordnete Sollwert-Regelgröße für die Regelung
der Primärluftzufuhr verwendet wird, so besteht die
Lösung der Aufgabe darin, daß der vorgegebene O2-feucht-
Sollwert in Abhängigkeit von dem gemessenen Dampfmassen
strom verändert wird.
Bei der Durchführung der ersten Variante des Verfahrens
werden zwei Temperaturpunkte als Grenzwerte festgelegt,
wobei bei Überschreiten des oberen Temperaturwertes
der O2 feucht-Sollwert erhöht wird, während bei Unter
schreiten des unteren Temperatur-Grenzwertes der
O2 feucht-Sollwert abgesenkt wird. Im ersten Falle
wird also der "scheinbare" Luftüberschuß erhöht,
während im zweiten Falle der "scheinbare" Luftüberschuß
abgesenkt wird. Solange sich die Feuerraumtemperatur
jedoch innerhalb der gewählten Grenzwerte befindet,
erfolgt keine Beeinflussung des O2 feucht-Sollwertes.
In ähnlicher Weise wird bei der zweiten Variante
verfahren, wobei an Stelle von zwei Temperatur-Grenz
werten zwei Dampfmassenstrom-Grenzwerte gewählt werden,
bei deren Überschreitung bzw. Unterschreitung der
O2 feucht-Sollwert erhöht bzw. abgesenkt wird. Wegen
der besonderen Bedeutung der Emissionswerte für die
Umwelt wird auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
den stofflichen Werten, d. h. dem O2 feucht-Sollwert
die Priorität zugemessen.
Eine noch bessere Regelgenauigkeit wird nach einer
bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens dadurch
erzielt, daß bei Veränderung des O2 feucht-Sollwertes
die Änderungsgeschwindigkeit des gemessenen Temperatur-
bzw. Dampfmassenstrom-Wertes berücksichtigt wird.
Bei dieser Ausgestaltung wird also das Differential
der Temperaturänderung bzw. der Dampfmassenstromänderung
über der Zeit berücksichtigt, so daß bereits vor
Erreichen der Grenzwerte eine Änderung des O2-feucht-
Sollwertes durchgeführt werden kann, wodurch der
Betrieb der Verbrennungsanlage noch gleichmäßiger
erfolgt, weil die Regelung feinfühliger ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der
Zeichnung beispielsweise dargestellter Schemata erläu
tert.
In dieser zeigen:
Fig. 1 ein Regelschema bekannter Art;
Fig. 2 eine erste Regelvariante nach der Erfindung;
und
Fig. 3 eine zweite Regelvariante nach der Erfindung
Fig. 1 erläutert das eingangs beschriebene bekannte
Verfahren. Danach wird zur Regelung der Feuerleistung
einer aus Feuerung und Kessel bestehenden Verbrennungs
anlage 1 der im Rauchgas 2 gemessene O2 feucht-Gehalt
als übergeordnete Regelgröße 7 verwendet, die einem
Regler 3 zugeführt wird, welcher bei Abweichen dieser
Regelgröße von einer bestimmten Richtwertbandbreite
auf die Aufgabevorrichtung zur Beschickung der Feuerung
mit Brennstoff und/oder auf den Schürrostantrieb
einwirkt.
Gleichzeitig wird bei 4 der aus dem Kessel austretende
Dampfmassenstrom D gemessen und diese Regelgröße 10
einem weiteren Regler 5 zugeführt, der bei Abweichung
des gemessenen Wertes von einer vorgegebenen Richtwert
bandbreite des Dampfmassenstromes auf die zur Einstellung
der Verbrennungsluftmenge vorgesehenen Einrichtungen
wie z. B. Ventilatorantrieb und Steuerklappen im
Luftverteilungssystem einwirkt.
Die Nachteile dieses Regelverfahrens sind eingangs
erläutert worden.
Bei einer ersten Variante des Regelverfahrens nach
der Erfindung, die in Fig. 2 dargestellt ist, wird
in dem aus der Feuerungsanlage 1 austretenden Rauchgas
2 sowohl die Feuerraumtemperatur als Regelgröße 6
als auch der O2 feucht-Gehalt, der als Meßwert 7
bezeichnet ist, festgestellt. Beide Werte 6 und 7
werden einem Regler 8 zugeführt. Ausgehend von einer
als besonders günstig bzw. optimal anzusehenden Betriebs
weise wird der gemessene O2 feucht-Gehalt als Sollwert
angesehen. Tritt nun eine Veränderung der Feuerraum
temperatur ein, wobei diese Änderung über einer vorge
gebenen Toleranzgrenze liegen muß, so wird durch
den Regler 8 der O2-feucht-Sollwert verändert. Dabei
wird bei Überschreiten der oberen Toleranzgrenze
des Temperaturwertes der O2 feucht-Sollwert erhöht,
während bei Unterschreiten der unteren Temperatur
toleranzgrenze der O2 feucht-Sollwert abgesenkt wird.
Dieser abgeänderte O2 feucht-Sollwert wird dann als
Regelgröße 9 dem Regler 3 zugeleitet, der eine Verände
rung der Brennstoffzufuhr durch Einwirkung auf die
Aufgabevorrichtung und/oder eine Veränderung der
Rostgeschwindigkeit durch Einwirkung auf den Schürrost
antrieb vornimmt. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 darge
stellten bekannten Verfahren wird also der Regler
3 nicht mit dem gemessenen O2 feucht-Wert, sondern
mit einem in Abhängigkeit von der Feuerraumtemperatur
korrigierten O2 feucht-Sollwert beaufschlagt.
Gleichzeitig wird bei 4, wie dies auch in dem in
Fig. 1 erläuterten Verfahren der Fall ist, der gemessene
Dampfmassenstrom D als Regelgröße 10 dem Regler
5 zugeführt, der, wie bei dem bekannten Verfahren
die Verbrennungsluftzufuhr überwacht.
Bei der zweiten Variante des Regelverfahrens nach
der Erfindung, die in Fig. 3 erläutert ist, wird
ebenfalls ausgehend von einem als optimal angesehenen
Betriebszustand der gemessene O2 feucht-Meßwert als
Sollwert herangezogen. Dieser Meßwert wird ebenfalls
im Rauchgas 2 erfaßt, welches die aus Feuerung und
Kessel bestehende Verbrennungsanlage 1 verläßt. Dieser
Meßwert 6 wird dem Regler 8 zugeführt. Gleichzeitig
erhält der Regler 8 den bei 4 gemessenen Dampfmassenstrom
D als Regelgröße 10 zugeführt. Der Regler 8 verändert
nun die Regelgröße 6, wenn der Dampfmassenstrom eine
vorgegebene Richtwertbandbreite verläßt, und zwar
wird bei Überschreitung des oberen Dampfmassenstrom-
Grenzwertes der O2 feucht-Sollwert erhöht und bei
Unterschreitung des unteren Dampfmassenstrom-Grenzwertes
der O2 feucht-Sollwert abgesenkt und als korrigierte
Regelgröße 11 dem Regler 3 zugeführt, der bei entspre
chender Abweichung des O2 feucht-Sollwertes eine
Veränderung der Brennstoffzufuhr und/oder der Verbren
nungsrostgeschwindigkeit vornimmt. Die im Rauchgas
gemessene Feuerraumtemperatur wird als untergeordnete
Regelgröße 12 dem Regler 5 zugeführt, der die Menge
der zugeführten Verbrennungsluft überwacht.
Claims (3)
1. Verfahren zur Regelung der Feuerleistung bei Verbren
nungsanlagen, insbesondere Abfallverbrennungsanlagen,
bei dem der im Rauchgas gemessene O2 feucht-Ge
halt als übergeordnete Sollwert-Regelgröße für
die Regelung der Brennstoffzufuhr und der gemessene
Dampfmassenstrom als untergeordnete Sollwert-Regel
größe für die Regelung der Primärluftzufuhr verwendet
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene
O2 feucht-Sollwert in Abhängigkeit von der im
Verbrennungsgas gemessenen Feuerraumtemperatur
verändert wird.
2. Verfahren zur Regelung der Feuerleistung bei Verbren
nungsanlagen, insbesondere Abfallverbrennungsanlagen,
bei dem der im Rauchgas gemessene O2-feucht-Ge
halt als übergeordnete Sollwert-Regelgröße für
die Regelung der Brennstoffzufuhr und die im Rauchgas
gemessene Feuerraumtemperatur als untergeordnete
Sollwert-Regelgröße für die Regelung der Primärluft
zufuhr verwendet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der vorgegebene O2 feucht-Sollwert in Abhängig
keit von dem gemessenen Dampfmassenstrom verändert
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei der Veränderung des O2 feucht-Soll
wertes die Änderungsgeschwindigkeit des gemessenen
Temperatur- bzw. Dampfmassenstrom-Wertes berück
sichtigt wird.
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