DK163075B - Fremgangsmaade til regulering af restoxygenindholdet i roegen fra et med blaeser arbejdende fyringsanlaeg og apparat til gennemfoerelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i

DK 163075 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til regulering af restoxygen indhol det i røgen fra et med blæser arbejdende fyringanlæg og et apparat til gennemførelse af fremgangsmåden som angivet i indledningen til kravene 1 og 3.

5 Olie-, gas- eller kulstøvbrændere skal for at sikre en fuldstændig forbrænding altid drives med et luftoverskud i forhold til den støkiometrisk nødvendige luftmængde for derved at forhindre en sod- og CO-dannelse. De luftandele, der ikke deltager i forbrændingen, medfører tab, der reducerer varmevirkningsgraden. Fra 10 beskrivelsen til schweizisk patent nr. 615.496 er det kendt for at holde disse tab små kontinuerligt at måle restiltindholdet i røgafgangskanalen ved hjælp af en elektrolyt!sk oxygendetektor i fast form og yderligere med en afgangsrøgregulator at øve indflydelse på forholdet mellem brændslet og luftmængden.

15 I store anlæg, såsom fjernvarmekraftværker eller industri anlæg, anvendes såkaldte modulerende brændere, hvis ydelse i et område på ca. 100 - 30% kontinuerligt tilpasses efter det øjeblikkelige varmebehov. Ved den dertil nødvendige samtidige indstilling af et brændselsreguleringsorgan og et luftreguleringsorgan skal 20 disse altid indstilles i et bestemt forhold til hinanden. Dette sker sædvanligvis ved hjælp af kurveskiver. Det forekommende restoxygen-indhold i afgangsrøgen tilpasses yderligere ved hjælp af afgangsrøgregulatoren. Reguleringen vanskeliggøres imidlertid af, at brænderen af hensyn til en stabil drift skal drives med et større 25 luftoverskud, d.v.s. med et større restoxygenindhold ved del 1 ast end ved fuldlast. Dette kan forklares ved, at brændslet og luften ved fuldlast gennemblandes bedre på grund af større turbulens i fyrrummet end ved lavere last. Det er derfor nødvendigt at styre indstillingen af afgangsrøggasregulatoren i afhængighed af den øjebiikke-30 lige brænderydelse, hvorunder der alt efter brændslet skal lægges forskellige afhængighedsværdier til grund.

Ved igangsætningen af et anlæg skal der foruden hensynet til den allerede nævnte indflydelse yderligere tages hensyn til følgende varierende forhold: 35 Temperatur, atmosfærisk tryk og forbrændingsluftens fugtig hed, ændringer i netspændingen og disses indflydelse på blæserydelsen samt varierende brændværdi.

2

DK 163075 B

For at røgregulatoren skal kunne udligne alle disse forstyrrelser, og for at der under ingen omstændigheder skal optræde drift med sod- eller CO-dannelser, skal værdien af restoxygenind-holdet fastsættes forholdsvis højt. Sandsynligheden af sammentræf af 5 flere uheldige tilstande er forholdsvis lille, og dersom der selv ved deres samtidige optræden ikke må optræde soddannelse, skal forbrændingen i den øvrige tid nødvendigvis foregå med et højt restoxygeni ndhold.

Endvidere skal der tages hensyn til, hvad der kan ske i 10 tilfælde af en fejl i restoxygenregulatoren. Et anlæg vil da i længere tid blive drevet med luftmangel, uden at dette bemærkes.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat, der muliggør drift med et generelt lavere rest-oxygenindhold i røgen end hidtil muligt og ved en forstyrrelse ud-15 løser en alarm.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved den i krav l's kendetegnende del angivne fremgangsmåde og det i krav 3's kendetegnende del angivne apparat til gennemførelse af fremgangsmåden.

I det følgende forklares et udførelseseksempel på opfindel-20 sen nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser konstruktionen af et fyringsanlæg i forenklet form, og fig. 2 skematisk viser en enkelthed ved fyringsanlægget.

I begge tegningsfigurerne er forbindelsesledninger forsynede 25 med pile, der til en bedre forståelse angiver signal retningen i den pågældende ledning.

I fig. 1 betegner 1 et med blæser arbejdende fyringsanlægs fyrrum. Til overvågning af en flamme tjener en fyringsautomat 2's ikke viste flammeføler, der over en motor 3 til en første brænd-30 selsventil 4 frigiver brændslet i en brændselsledning 5, og dersom flammes slukkes, helt spærrer brændselsledningen. Ventilen 4 har kun to stabile stillinger, nemlig helt åben eller helt lukket.

En brænder 6 forsynes over en hovedi uftkanal 7 med den nødvendige forbrændingsluft ved hjælp af en ikke vist blæser. Den 35 samme blæser føder en parallelt med hovediuftkanalen 7 anbragt hjælpeluftkanal 8, hvis formål senere skal forklares.

Brænderen 6 kan være en såkaldt modulerende brænder. Dens ydelse reguleres konstant efter det øjeblikkelige varmebehov. Hertil tjener i det beskrevne eksempel en temperaturføler 9, der imidlertid

DK 163075 B

3 også kunne være en trykføler, en dampventilmotors stillingsindikator eller en dampmængdemåler. Temperaturføleren 9 hører til en ydelsesregulator 10 i fyringsanlægget og er over en ledning 11 forbundet med ydelsesregulatoren 10. Ydelsesregulatoren 10 afgiver et signal 5 til fyringsautomaten 2 om at opretholde forbrændingen, hvilket er antydet ved en linie 12, og styrer desuden over en forbindelse 13 stillingen af en servomotor 14, som også over en ledning 15 overvåges af fyringsautomaten 2. Servomotoren 14 betjener en ventil 16 i brændselsledningen 5 og øver derved indflydelse på den pr. tidsenhed 10 til brænderen 6 tilførte brændselsmængde. I det beskrevne eksempel er brændslet olie eller gas, men det kan også være kulstøv eller et andet brændsel. Endvidere betjener servomotoren 14 et spjæld 17 i hoved!uftkanalen 7. Ventilen 16's og spjældet 17's stilling er fast indstillet på en sådan måde i forhold til hinanden, at der ved hver 15 åbningsgrad fås en teoretisk optimal forbrænding. Servomotoren 14 betjener desuden en stillingsindikator 18, hvis formål senere skal forklares.

I en umiddelbart efter fyrrummet 1 følgende røgkanal 19 befinder der sig en oxygendetektor 20, der påvirkes af restoxygen-20 indholdet i røgen og over en ledning 21 er forbundet med en røgregulator 22, der regulerer restoxygenindholdet. Fra røgregulatoren 22 udgår fire yderligere forbindelser 23,24,25 og 39, af hvilke den første fører til et indstillingsorgan 26 til betjening af et i hjælpeluftkanalen 8 anbragt hjælpel uftspjæld 27. I det viste eksem-25 pel transporterer hjælpeluftkanalen 8 parallelt med hoved!uftkanalen 7 forbrændingsluft til brænderen 6. Når hjælpeluftspjældet 27 åbnes, stilles der en større luftmængde til rådighed for forbrændingen end ved lukket luftspjæld 27. Hjælpeluftkanalen 8 kunne imidlertid også være ført ud i det fri efter 1 uftspjæl det 27. Luftspjældet 27's 30 reguleringsfunktion ville da være den omvendte, idet der ved åbent luftspjæld 27 ville stå en mindre luftmængde til rådighed for brænderen 6 end ved lukket luftspjæld.

Til registrering af forbrændingsluftens tilstand tjener en temperaturføler 28, der over en forbindelse 29 er sluttet til en 35 hjælperegulator 30. Hjælperegulatoren 30 påvirker over en ledning 31 indstillingsorganet 26. Hjælperegulatoren 30 tjener til i afhængighed af tilstanden af den tilførte forbrændingsluft at korrigere indstillingsorganet 26's og dermed hjælpeluftspjældet 27's tilladelige reguleringsområde. Reguleringsområdet betegnes som 4

DK 163075 B

"tilladeligt'' , dersom dets foranderlige grænseværdier er fastlast på en sådan måde, at fyringsanlægget ved enhver tænkelig driftstilstand arbejder med minimalt luftoverskud. Ved det beskrevne eksempel ændres reguleringsområdet udelukkende ved hjælp af temperaturen.

5 Derudover ville det også være tænkeligt at anvende det atmosfæriske tryk og/eller luftfugtigheden. Hjælperegulatoren 30 sørger for, at hjælpeluftspjældet 27's tilladelige reguleringsområde afhængigt af forbrændingsluftens temperatur tilpasses i retning af en reduktion eller en forøgelse af reguleringsområdet og dermed af restoxygen-10 indholdet. Hertil indeholder indstil!ingsorganet 26 som vist i fig.

2 grænsekontakter 32,33,34, der aktiveres i trinvise afstande fra hjælpeluftspjældet 27's til det minimale restoxygenindhold svarende endesti11 ing. I det beskrevne eksempel skifter grænsekontakterne 32.33.34 og endestopkontakten 40 deres kontaktsti11 ing i den nævnte 15 rækkefølge under hjælpeluftspjældet 27's lukning. Grænsekontakterne 32.33.34 giver, som det forklares i det følgende, mulighed for forud at vælge forskellige grænseendestillinger, hvorved de mulige endestillinger af hjælpeluftspjældet 27 kan ændres i tre faste trin. En sådan ændring kunne også opnås på anden måde, f.eks. kontinuert 20 mellem to grænsestillinger.

I det i fig. 2 viste eksempel indeholder hjælperegulatoren 30 tre kontaktelementer 35,36 og 37. Disses kontaktstillinger bestemmes af temperaturføleren 28. De fra røggasregulatoren 27 over forbindelsen 39 afgivne signaler til formindskelse af restoxygen-25 indholdet i afhængighed af forbrændingsluftens temperatur føres til en motor 38 i indstillingsorganet 26. Hertil bliver et over for forbindelsen 39 afgivet signal alt efter stillingen af kontaktelementerne 35,36,37 over en af ledningerne 31 videreført til en af grænsekontakterne 32,33,34, der begrænser reguleringsområdet i 30 forskellig grad. En udgang af hver af grænsekontakterne 32,33,34 er over grænseafbryderen 40 forbundet med en lukketilslutning 41 til motoren 38. Til motoren 38 fører desuden en nulleder N samt en åbnetilslutning 42. En anden grænseafbryder 43 er indskudt mellem forbindelsen 23 og åbnetilslutningen 42. De to grænseafbrydere 40 og 35 43 bestemmer hjælpeluftklappen 27's totale reguleringsområde.

Et alarmapparat 44 er over forbindelsen 25 (fig. 1) sluttet direkte til røgregulatoren 22 og er over en ledning 45 forbundet med de to grænsekontakter 32 og 33 (fig. 2).

Stillingsindikatoren 18 melder løbende på grundlag af

DK 163075 B

5 servomotoren 14's åbningsgrad styringsanlæggets øjeblikkelige ydelse til en styreværdigiver 46, der over forbindelsen 24 indvirker på røgregulatoren 22's indstillingsværdi. Alt efter brændslet i det beskrevne eksempel olie eller gas kræves forskellig arbejdsmåde af 5 styreværdigiveren 46, hvilket er antydet ved hjælp af en omskifter 47. Styreværdigiveren 46 foranlediger f.eks. afføling af forskellige kurveskiver til styring af brændsels-luftforholdet og af røgregulatoren 22's indstillingsværdi, alt efter om der fyres med olie eller gas.

10 Anlæggets arbejdsmåde er som følger: I overensstemmelse med det af temperaturføleren 9 registrerede varmebehov bliver ventilen 16 og klappen 17, hvis åbnings-forhold er fast forudbestemt i forhold til hinanden, hvilket fordelagtigt mekanisk opnås over de nævnte kurveskiver, reguleret til 15 en bestemt stilling ved hjælp af ydelsesregulatoren 10. Ved det forud fastsatte åbningsforhold ville der teoretisk ved ideel indstilling opnås en optimal forbrænding, hvilket imidlertid ikke er praktisk opnåeligt på grund af variable påvirkninger, der ikke afføles. Oxygendetektoren 20 sammenligner derfor løbende restoxy-20 genindholdet i røgen med den fra styreværdigiveren 46 til røgregulatoren 22 afgivne indstillingsværdi og påvirker over forbindelserne 23 og 39 indstillingsorganet 26 og dermed hjælpeluftspjældet 27.

Dersom røgregulatoren 22 som følge af et sammenfald af uheldige tilstande afgiver en for vidtgående kommando til indstillingsorganet 25 26 om reduktion af restoxygenindholdet, udløses en alarm, således som beskrevet i det følgende:

Kontaktelementerne 35,36,37 er f.eks. indstillede på en sådan måde, at kontaktelementet 35 ved en lufttemperatur på under 30°C, 30 kontaktelementet 36 ved en lufttemperatur på under 20°C, og kontaktelementet 37 ved en lufttemperatur på under 10°C indtager kontaktstillingen til venstre i fig. 2. Derved sker der en udløsning af alarmen ved forskellige grænsestillinger af hjælpe-35 luftspjældet 27. I det i fig. 2 viste eksempel befinder kontaktelementet 37 sig i dets højre kontaktstilling, og kontaktelementerne 35 og 36 indtager den venstre kontaktstilling. Temperaturen af forbrændingsluften ligger derfor mellem værdierne 10°C og 20°C. De lukkesignaler, som røgregulatoren 22 over forbindelsen 39 afgiver

DK 163075 B

6 til hjælperegulatoren 30, når over kontaktelementerne 37 og 36 samt en af ledningerne 31 frem til grænsekontakten 33, der nu er aktiveret til begrænsning af den yderste stilling af hjæl peluftspjældet 27, og når derefter over grænseafbryderen 40 til motoren 38. Dersom 5 lukkesignalet ikke afgives så længe, at hjælpeluftspjældet 27 bevæges til den til grænsekontakten 33 svarende lukkestilling, indgribes der ikke i røgregulatoren 227s regulering. Dennes åbnesignaler når over ledningen 23 direkte til motoren 38. Dersom hjælpeluftspjæl det 27 imidlertid under de beskrevne betingelser 10 lukkes så meget, at grænsekontakten 33 omskifter, indkobles alarm-apparatet 44 over ledningen 45. Samtidig med en alarmafgivelse bevirkes over forbindelsen 25 (fig. 1) en forskydning af røgregulatoren 22, der ved åbnesignaler over forbindelsen 23 atter åbner hjælpeluftspjældet 27. Brænderen arbejder derefter, indtil årsagen 15 til forstyrrelsen er elimineret, med forøget luftoverskud, hvilket er mindre uheldigt end en CO- og soddannelse.

I stedet for den beskrevne konstruktion af anlægget med en hjæl pel uftkanal 8 kan indstil! i ngsorganet 26 i stedet for at indvirke på hjælpeluftkanalen indvirke direkte på forbindelsen mellem 20 spjældet 17 og ventilen 16 og dermed øve indflydelse på det fast indstillede brændsels/luftforhold. I dette tilfælde skal den maksimalt mulige indflydelse på brændsels/luftforholdet over hjælperegulatoren 30 begrænses.

Det skal endvidere nævnes, at der i stedet for røgregula-25 toren 22's indvirkning på lufttilførslen også kan arbejdes med en indvirkning på brændelsmængden for på denne måde at opnå indflydelse på brændsels/luftforholdet.

Ved hjælp af den stadige overvågning og den deraf omfattede afføling af forbrændingsluftens tilstand samt den stadige kontrol af 30 hjælpespjældet 27's stilling er det muligt ved grundindstillingen ved igangsætning af et anlæg at indstille et generelt lavere rest-oxygenindhold end hidtil, hvilket tillader en generel sænkning af restoxygenindhol det og dermed muliggør betydelige energibesparelser ved store anlæg.

35

Claims (3)

1. Fremgangsmåde til regulering af restoxygenindhol det i røgen fra et med blæser arbejdende fyringsanlæg, der med en ydel- 5 sesregulator, der styrer tilførselsmængden af luft og af brændsel i et fast indstillet forhold til hinanden, løbende tilpasses efter det øjeblikkelige varmebehov, og ved hvilken en restoxygendetektor i en anden regulator, der betjener et indstil!ingsorgan til ændring af det ved ydelsesregulatoren fast indstillede brændsels/1uftforhold, 10 ved faldende ydelse i afhængighed af fyringsanlæggets øjeblikkelige ydelse ændrer den anden regulators indstil!ingsværdi i retning mod en højere restoxygenmængde, kendetegnet ved, at det af den anden regulator (22) styrede indstillingsorgan (26,27) tilladelige reguleringsområde ændres i afhængighed af tilstanden af den 15 tilførte forbrændingsluft, og at der ved underskridelse af en grænseværdi for reguleringsområdet under samtidig forøgelse af lufttilførslen udløses en alarm.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der til afføling af forbrændingsluftens tilstand anvendes en 20 temperaturføler (28), der hører til en hjælperegulator (30), der svarende til forbrændingsluftens temperatur tilpasser indstillings-organets (26,27) i retning mod en formindskning eller forøgelse af reguleringsområdet og dermed tilpasser restoxygenindholdet og ved underskridelsen a f en af forbrændingsluftens temperatur afhængig 25 grænsestilling udløser alarmen og samtidig lader indstillingsorganet (26,27) bevæge sig i retningen mod forøgelse af restoxygenindhol det.

3. Apparat til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge krav 2, kendetegnet ved, at indstillingsorganet (26,27) er et af et indstillingsorgan (26) betjent hjælpeluftspjæld (27), der er 30 anbragt i en parallelt med en hovediuftkanal (7) liggende hjælpe-luftkanal (8), og at hjælpel uftspjældets (27) indstillingsorgan (26) indeholder grænsekontakter (32,33,34), der aktiveres i trinvise afstande fra hjælpeluftspjældets (27) til det minimale restoxygen-indhold svarende endestilling, og at hjælperegulatoren (30) inde-35 holder kontaktelementer (35,36,37), hvis kontaktsti 11 inger kan påvirkes på en sådan måde af temperaturføleren (28), at en motor (38) i indstillingsorganet (26) over en af grænsekontakterne (32,33,34), der i forskellig grad begrænser reguleringsområdet, får tilført de fra den anden regulator (22) kommende signaler til 5 DK 163075 B 8 formindskelse af restoxygenindholdet i afhængighed af forbrændingsluftens temperatur. 10 15 20 25 30 35