ES2890881T3 - Módulo de control electrónico y método para controlar el funcionamiento y la seguridad de al menos un quemador de tubo radiante - Google Patents
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Abstract
Método para controlar al menos un quemador (4, 5) de tubo radiante en un recinto (1) térmicamente aislado en el cual entra (2) una banda metálica, adecuado para ajustar una línea horizontal o vertical para el tratamiento térmico continuo de bandas metálicas, comprendiendo dicho al menos un quemador una válvula (7) de suministro de combustible, una válvula (6) de suministro de oxidante y un conducto (8) de descarga de humos de combustión, consistiendo el método en: - controlar el funcionamiento de dicho al menos un quemador con una regulación del porcentaje de apertura de las válvulas de suministro de oxidante y combustible de dicho al menos un quemador según una razón oxidante/combustible deseada a partir de la información suministrada por un medio de medición de calidad de combustión instalado en el conducto de descarga de humos de combustión de dicho al menos un quemador, - calcular un valor del poder combustible Va del combustible que abastece a dicho al menos un quemador, en particular a partir de los datos suministrados por los componentes para medir la velocidad de flujo de oxidante y combustible y la información suministrada por el medio de medición de calidad de combustión de dicho al menos un quemador, y comparar este valor Va del poder combustible con un valor teórico para detectar una diferencia que supera un umbral definido, y si la diferencia supera el umbral definido, emitir una alerta.
Description
DESCRIPCIÓN
Módulo de control electrónico y método para controlar el funcionamiento y la seguridad de al menos un quemador de tubo radiante
La invención se refiere a un módulo de control electrónico y a un método para el control óptimo de la combustión y la seguridad de quemadores industriales con tubos radiantes ajustados en particular a líneas horizontales o verticales para el tratamiento térmico continuo de bandas metálicas.
Con referencia a la Figura 1 de los dibujos, puede observarse un ejemplo esquemático de parte de una línea vertical para el tratamiento térmico continuo de una banda metálica según la técnica anterior. Comprende una zona Z1 para precalentar la banda 2, por ejemplo, mediante chorros de gases calientes, una zona Z2 para calentar la banda mediante quemadores de tubo radiante, una zona Z3 para mantener la temperatura de la banda también equipada con quemadores con tubos radiantes y zonas Z4 descendentes y zonas subsiguientes no detalladas usadas para otros tratamientos de la banda, por ejemplo, enfriándola.
Esta línea se compone de un recinto 1 aislado térmicamente en el cual entra la banda 2 sobre una pluralidad de rodillos 3 para garantizar su orientación según múltiples pasadas verticales. En la altura de cada pasada vertical se disponen tubos radiantes 4, 5 representados esquemáticamente por rectángulos. En una línea de recocido moderna, el número de tubos radiantes y, por tanto de quemadores, instalados puede ser entre 200 y 400. Cada uno de estos quemadores se controla individualmente y funciona en modo de encendido-apagado, funcionando los tubos radiantes, por ejemplo, en modo de compresión-tracción.
En la Fig. 1, los tubos radiantes 4 cuyos quemadores se extinguen se representan en color blanco, los tubos radiantes 5 cuyos quemadores se iluminan se representan en color negro.
La producción de calor máxima Pmáx que puede suministrarse por la zona Z2 de calentamiento corresponde a la ignición simultánea de todos los tubos radiantes.
Se conoce el documento FR-2712961, que da a conocer el ajuste en tiempo real de un quemador de combustible de características variables, en particular para un horno de recalentamiento metalúrgico.
Se conoce, además, el documento WO2010/007547, que da a conocer un dispositivo para controlar quemadores regenerativos usados como equipos de calentamiento, en particular para hornos para recalentar productos de acero o tubos radiantes para líneas de tratamiento continuo para bandas de acero.
Finalmente, se conoce el documento FR-3015009 del solicitante, que da a conocer un método y un quemador para reducir la emisión de óxidos de nitrógeno durante la combustión de un combustible gaseoso.
Según la técnica anterior, cuando la producción de calor solicitada Prequerida para la zona Z2 es menor que Pmáx, por ejemplo igual al 60 % de Pmáx, cada uno de los quemadores de los tubos radiantes en la zona de calentamiento se someten a ignición durante el 60 % del tiempo del ciclo, establecido normalmente en 1 o 2 minutos.
Se entiende que obtener en cada momento la potencia calorífica requerida Prequerida se obtiene ajustando el tiempo de funcionamiento de cada quemador de tubo radiante para una porción del tiempo de ciclo igual al porcentaje de Prequerida/ Pmáx.
La Fig. 2 tiene una columna de tubos radiantes 4, 5 ubicados en una cara de la banda 2 que discurre sobre los rodillos 3. El suministro/descarga de cada uno de los tubos radiantes 4, 5 de esta columna se muestran en esta figura, el suministro de oxidante, por ejemplo, aire de combustión, se muestra esquemáticamente mediante 6, el suministro de combustible líquido o gaseoso, por ejemplo, gas natural, mediante 7 y la descarga de humos mediante 8. Se entenderá que dependiendo de la posición de las conexiones de fluido de los tubos radiantes en los colectores de suministro/descarga, las presiones de suministro de aire o gas o las presiones de descarga de humos son diferentes para cada uno de los tubos radiantes.
A continuación en la memoria, para simplificar la descripción de la invención, se usará el término “gas” para indicar el combustible que abastece a los quemadores, cualquiera que sea la naturaleza del mismo, y el término “ aire” para indicar el oxidante, independientemente de su contenido de oxígeno.
Los cambios en el modo de funcionamiento del horno en función de la producción, del formato de banda o de la temperatura que debe alcanzar conducen a una fluctuación en el número de quemadores en servicio que induce una variación en las presiones del aire, gas o humos a los quemadores.
Por otra parte, la ignición y extinción de un quemador también pueden inducir fluctuaciones de presión en los conductos de los quemadores ubicados cerca o en la misma zona del horno.
Además, aumentar la temperatura del tubo radiante tiene el efecto de reducir el exceso de aire.
También se observa en los sitios de producción donde se instalan las líneas de tratamiento térmico que la naturaleza o la composición del gas pueden variar, algunas veces en proporciones significativas, por ejemplo, con variaciones en el poder calorífico de /- 10 % en comparación con un valor promedio. La instalación también puede abastecerse con varios tipos de gas, por ejemplo, gas natural y gas de horno de coque con características de densidad o poder calorífico muy diferentes.
Puede observarse que las condiciones de funcionamiento de los quemadores pueden ser extremadamente variables dependiendo de las presiones del suministro de aire o gas o de la extracción de humos, las características del gas usado, las temperaturas de funcionamiento del tubo radiante, la influencia de las igniciones y la extinción de quemadores vecinos en la columna, de la zona o de un circuito de fluido.
Estas variaciones pueden ser rápidas y se añaden a la velocidad del ciclo de ignición y extinción de los quemadores con una operación de encendido-apagado, por ejemplo, con 30 o 60 ciclos de ignición y extinción por hora, lo que puede provocar perturbaciones significativas en el funcionamiento del quemador solo y en todos los quemadores de una columna, de la zona o de un circuito de fluido.
En particular, todas estas variaciones pueden provocar fluctuaciones significativas en la razón aire-gas con respecto al valor teórico deseado y/o la producción significativa de contaminantes tales como CO (monóxido de carbono) o NOx (óxidos de nitrógeno).
Para resolver este problema, los valores de exceso de aire de 10 % a 20 % se seleccionan tradicionalmente con respecto al valor estequiométrico de modo que la combustión se lleve a cabo independientemente de las condiciones del suministro de aire y gas y las características del gas. Esta porción adicional de aire de combustión no participa en la combustión. Por el contrario, la energía requerida para su calentamiento es energía perdida a expensas de la eficiencia de la instalación.
Puede observarse que los equipos según la técnica anterior no hacen que sea posible controlar eficazmente la calidad de la llama según las variaciones en las características del gas o de su suministro, incluidas durante las fases de ignición y extinción de la llama, que están en gran número en una instalación que comprende un gran número de quemadores que funcionan en modo de encendido-apagado.
Se entiende que la razón de aire con respecto a gas en cada momento de las fases de ignición, funcionamiento y extinción del quemador es el resultado en cada momento del porcentaje de apertura de las válvulas de aire y gas, de las presiones de suministro de los colectores de aire y gas y del poder calorífico real del gas en relación con el valor de ajuste teórico. Estas diferencias son particularmente importantes durante las fases de ignición y extinción de la llama dependiendo de las características de apertura y cierre de las válvulas, su sellado real, el desgaste de sus dispositivos de sellado y las variaciones en las características de los suministros de aire y gas (variaciones de presión debidas a la incrustación de las tuberías, por ejemplo) o variaciones en el poder calorífico del gas.
Estas fases transitorias de control aproximado de la calidad de la combustión, es decir, flujos de aire y gas y/o la razón entre los flujos de aire y gas (la razón aire/gas) tienen una combinación de consecuencias:
. Producción aumentada de contaminantes, en particular óxidos de nitrógeno (NOx), cuyas velocidades de descarga son cada vez más limitadas y, algunas veces, hasta gravadas
. La posibilidad de producir elementos no quemados (combustible no quemado), en particular CO, que reducen la eficiencia de la instalación y crean un riesgo de explosión en los colectores, cámara de distribución y circuito de descarga de humos final que, por tanto, pueden afectar negativamente a la seguridad de personal y equipos,
. La producción de un entorno de combustión no controlada que puede ser oxidante o reductor y que puede reducir la vida útil de los equipos expuestos a este entorno, por ejemplo, tubos radiantes y, más generalmente, todos los equipos de acero refractario que funcionan a altas temperaturas y están expuestos a los gases de combustión del/de los quemador(es).
Los equipos de control actuales, instalados según las normas vigentes, por ejemplo, EN 746-2 y EN 298, verifican la existencia de la llama sin verificar la calidad de dicha llama. Por tanto, estos son modos de funcionamiento de bucle abierto que no permiten optimizar la combustión.
Puede observarse que todas las imperfecciones de la técnica anterior conducen a fallos en el control de la combustión de cada uno de los quemadores en cualquier momento, que se relacionan con diversos aspectos de la instalación, en particular la reducción de la eficiencia de la combustión, la degradación de los niveles de contaminantes emitidos, la resistencia de los materiales en contacto con gases de combustión, la creación de riesgos de explosión de gas en los
colectores, cámara de distribución y circuito de descarga de humos final o, más generalmente, riesgos para personal o equipos cercanos.
Estos fallos en el control de combustión se relacionan con fenómenos rápidos, en la escala del tiempo de ciclo del funcionamiento de los quemadores o los tiempos de apertura/cierre de las válvulas de suministro de gas y/o aire. Estos cortos tiempos de control de combustión pobre y seguridad operativa del quemador requieren la implementación de dispositivos de control rápido, si es posible dispositivos locales, tan cerca como sea posible del quemador controlado y funcionar en forma de bucles de control cerrados con tiempos de reacción rápidos.
Algunos equipos comerciales incorporan sensores ubicados en los suministros de aire y gas o en los humos para realizar correcciones a las condiciones de funcionamiento de los quemadores, pero ninguno de los cuales optimiza cada fase de funcionamiento del ciclo de encendido-apagado ni compensa las variaciones en el poder calorífico del gas de suministro.
Además, los equipos según la técnica anterior no hacen que sea posible detectar rápidamente un mal funcionamiento en un tubo radiante, ya sea por el fallo de un componente o un modo de funcionamiento degradado.
El módulo de control electrónico y el método según la invención posibilitan optimizar la combustión de quemadores de tubo radiante, reducir las cantidades de contaminantes emitidos, compensar las variaciones en la potencia calorífica del gas de suministro, mejorar la eficacia de combustión mediante la reducción del exceso de aire necesario para garantizar el funcionamiento adecuado del quemador y detectar rápidamente un mal funcionamiento en dicho tubo radiante.
Según la invención, se proporciona un módulo de control para al menos un quemador de tubo radiante capaz de equipar una línea horizontal o vertical para el tratamiento térmico continuo de bandas metálicas, comprendiendo dicho al menos un quemador una válvula de suministro de combustible, una válvula de suministro de oxidante y un conducto de descarga de humos de combustión, comprendiendo el módulo de control:
. un medio de medición de calidad de la combustión instalado en el conducto de descarga de humos de combustión de dicho al menos un quemador,
. un dispositivo de medición de flujo de combustible,
. un dispositivo de medición de flujo de oxidante,
. un medio para controlar dicho al menos un quemador, configurado para actuar sobre el porcentaje de apertura de las válvulas de suministro de oxidante y de combustible de dicho al menos un quemador para adaptar la razón de velocidad de flujo de oxidante/velocidad de flujo de combustible en función de la información suministrada por el medio de control de calidad de combustión.
El módulo de control comprende un medio para calcular el poder combustible Va del combustible mediante el uso de los datos suministrados por el medio de medición de calidad de la combustión, el dispositivo de medición de flujo de combustible y el dispositivo de medición de flujo de oxidante, comparándose el valor de Va calculado por el medio de cálculo con un valor teórico para detectar una desviación que supera un umbral predefinido, y si la desviación supera el umbral definido, para emitir una alerta.
El medio para controlar la calidad de combustión pueden ser un sensor de oxígeno residual.
Incluso más ventajosamente, el módulo puede ser capaz de controlar dos quemadores de tubo radiante, calculándose el poder combustible Va del combustible para cada quemador, en particular a partir de los datos suministrados por los dispositivos de medición de flujo de oxidante y combustible y la información suministrada por el medio de control de calidad de combustión, comparándose los dos valores de Va obtenidos para los dos quemadores para detectar una desviación que supera un umbral definido.
La invención también se refiere a un método para controlar al menos un quemador de tubo radiante en un recinto (1) aislado térmicamente en el cual entra (2) una banda metálica, capaz de equipar una línea horizontal o vertical para el tratamiento térmico continuo de bandas metálicas, comprendiendo dicho al menos un quemador una válvula de suministro de combustible, una válvula de suministro de oxidante y un conducto de descarga de humos de combustión, consistiendo el método en:
. controlar el funcionamiento de dicho al menos un quemador con una regulación del porcentaje de apertura de las válvulas de suministro de oxidante y combustible de dicho al menos un quemador según una razón oxidante/combustible deseada a partir de la información suministrada por un medio de medición de la calidad de combustión instalados en el conducto de descarga de humos de combustión de dicho al menos un quemador, para calcular un valor del poder combustible Va del combustible que abastece a dicho al menos un quemador, en particular a partir de los datos suministrados por los dispositivos de medición de flujo de oxidante y combustible y la
información suministrada por el medio de control de calidad de combustión de dicho al menos un quemador, y para comparar este valor Va del poder combustible con un valor teórico para detectar una desviación que supere un umbral definido.
Ventajosamente, el método de control también hace que sea posible:
. controlar dos quemadores de tubo radiante,
. calcular un valor del poder combustible Va del combustible para cada quemador, en particular a partir de los datos suministrados por los dispositivos de medición de flujo de oxidante y combustible y la información suministrada por el medio de medición de calidad de combustión de dicho quemador, y comparar los dos valores de Va obtenidos para los dos quemadores para detectar una desviación que supera un umbral definido.
Por tanto, la invención proporciona un sistema rápido y eficiente para gestionar el funcionamiento de quemadores de tubo radiante instalados en grandes números en un horno industrial. Optimiza la combustión y reduce la cantidad de contaminantes producidos, mientras garantiza la seguridad operativa de los quemadores. La invención proporciona una solución para controlar los quemadores incluso cuando el gas de suministro tiene características variables (poder calorífico o presión de suministro), haciendo que sea posible controlar la cantidad de gas en función de la cantidad de aire para mantener la razón aire/gas requerida para cada quemador en todo momento.
A continuación, la invención se explica en detalle basándose en una realización a modo de ejemplo con referencia a las Figuras 2 y 3 de los dibujos.
. La Figura 2 es una vista en alzado esquemática parcial de los colectores de distribución de fluido a los quemadores según la técnica anterior,
. la Figura 3 es una representación esquemática de un conjunto de tubo radiante según una realización a modo de ejemplo de la invención.
Tal como se muestra en las Figuras 2 y 3 de los dibujos, los quemadores de tubo radiante se abastecen por colectores de aire 6 y gas 7. El suministro de aire al quemador está equipado con un dispositivo de medición de flujo, por ejemplo, un diafragma 13 y un sensor 12 de presión diferencial y una válvula 14 de apertura controlada eléctrica o neumáticamente, de manera opcional con una señal de realimentación de la posición de apertura.
El aire de combustión se calienta por los humos en un intercambiador mostrado esquemáticamente mediante 10 para suministrar aire caliente al quemador 20.
El suministro de gas del quemador comprende un dispositivo de medición de flujo, por ejemplo, un diafragma 16 y un sensor 15 de presión diferencial y dos válvulas 17 y 18 de apertura controladas eléctrica o neumáticamente que proporcionan la doble función de barrera según la norma EN 746-2 y, opcionalmente, al menos una de las cuales proporciona realimentación sobre la posición de apertura (válvula 18 en la figura) y sobre un interruptor 26 de presión entre las válvulas 17 y 18. Por tanto, se suministra gas y aire al quemador 20.
Las válvulas 14, 17 y 18 de apertura controlada también pueden estar equipadas con sensores o interruptores de fin de carrera destinados a confirmar la posición de las válvulas completamente abiertas o cerradas.
El quemador 20 está equipado con un medio de detección 21 de llama, por ejemplo, una celda óptica del tipo para ultravioleta y con unos medios de ignición 22, por ejemplo un electrodo de ignición.
El tubo radiante está equipado con sensores de temperatura, por ejemplo, al menos un termopar 25 para medir su temperatura de superficie y un sensor 24 ubicado en la descarga de humos húmedos 8 del tubo radiante 4 para controlar la calidad de la combustión, por ejemplo, un sensor de oxígeno residual.
El sistema de combustión está equipado con un módulo 23 de control electrónico ubicado en la proximidad inmediata del quemador, con señales 23a de salida y señales 23b de entrada. Las señales de entrada según el ejemplo mostrado son las posiciones de las válvulas 14 y 18 controladas, la detección 21 de llama, las mediciones 12 y 15 de flujo de aire y gas, el oxígeno residual en los humos húmedos medidas por el sensor 24 y la temperatura del tubo medida por el termopar 25. Las señales de salida son los controles para las válvulas 14, 17 y 18 así como el control 22 de ignición.
Finalmente, un enlace digital permite transmitir y recibir información entre un sistema de control/mando centralizado y los módulos 23 de control electrónico y/o entre los módulos 23 de control electrónico.
Este módulo de control electrónico garantiza todas las funciones manejadas por los sistemas de control de quemador existentes en el mercado según la técnica anterior y tal como se define en las normas, en particular las funciones de
secuenciación para la ignición, funcionamiento, extinción del quemador y la seguridad asociada con cada una de estas fases de funcionamiento. También tiene control de combustión y control de fallo, tal como se detalla a continuación en la memoria.
En el modo de funcionamiento de encendido-apagado, el sistema propuesto regula una cantidad de aire, que es la imagen de la potencia instantánea que va a suministrar el quemador en sus diversas fases de funcionamiento, mediante el uso de la válvula 14. El sensor 12 de presión diferencial se conecta al módulo 23 de control electrónico, que calcula la velocidad de flujo instantánea de aire suministrado al quemador.
El sensor 24 para medir el oxígeno residual en los humos se conecta al módulo 23 de control electrónico, que determina la cantidad de gas necesaria para satisfacer el nivel de oxígeno requerido en los humos húmedos en las diversas fases de funcionamiento del quemador tales como ignición, funcionamiento estabilizado y extinción y regula este flujo controlando la válvula 18.
De manera similar, en el circuito de gas, el sensor 15 de presión diferencial se conecta al módulo 23 de control electrónico, que calcula la velocidad de flujo instantánea de gas suministrado al quemador.
Los flujos de aire y gas se calculan usando la fórmula descrita en la norma ISO 5167-2, que incorpora las características geométricas de los elementos 13, 16 de medición primarios, los parámetros relacionados con las propiedades de los fluidos y las condiciones de servicio, tales como presión atmosférica, presiones, temperaturas y pesos específicos de fluidos que son datos dinámicos individuales o comunes medidos y transmitidos al módulo 23 de control electrónico.
A partir de los parámetros de combustión Va (aire estequiométrico, o poder combustible, de un gas combustible que corresponde a la cantidad de aire necesaria y suficiente para garantizar la combustión completa de la unidad de volumen de gas), el factor de aire deseado (o tasa de aireación) indicado por n, así como la razón aire/gas indicada por R (R = n x Va) así como otros parámetros específicos para cada uno de los fluidos, el módulo 23 de control electrónico calcula la tasa de oxígeno residual esperada en los humos húmedos y ajusta el flujo de gas para mantener el nivel de oxígeno requerido en los humos húmedos. Por tanto, la invención hace que sea posible mantener la calidad de la combustión independientemente de las variaciones en la presión de suministro del gas y el aire.
Esta publicación también proporciona otras funcionalidades, tales como un secuenciador de prueba de sellado de válvula de gas controlado por el interruptor 26 de presión, así como protección en caso de que supere una temperatura de funcionamiento máxima controlada por el termopar 25.
El sensor 25 para medir la temperatura del tubo radiante 4 se conecta al módulo 23 de control electrónico. Por tanto, el módulo 23 puede controlar la parada del quemador en caso de superar una temperatura de seguridad máxima alcanzada por el tubo radiante.
Se entiende el interés de esta invención para el usuario final del horno porque permite, además de mejoras en el método de producción, una reducción del coste del combustible consumido por la instalación y una reducción de cualquier impuesto que pudiera imponerse dependiendo de las cantidades de contaminantes emitidos.
Según otra característica, el módulo 23 de control electrónico hace que sea posible detectar rápidamente un mal funcionamiento en el tubo radiante al que se conecta y colocar dicho tubo en una posición segura si se considera que el mal funcionamiento es significativo.
Dependiendo de la naturaleza de la señal recibida que revele un mal funcionamiento, en particular dependiendo del componente en cuestión, el módulo electrónico emitirá una alerta de manera local y/o al sistema de control/mando centralizado, manteniendo en servicio el tubo radiante en cuestión, o deteniendo este último al colocarlo en una posición segura.
Tal como se observó anteriormente, el módulo 23 de control electrónico intercambia información con los dispositivos para medir y controlar las velocidades de flujo de aire 12, 13, 14 y gas 15, 17, 18, 26, así como el sensor 24 de oxígeno residual y el sensor 25 de temperatura. Por tanto, el módulo 23 de control electrónico puede detectar una discrepancia entre la información suministrada por uno de estos componentes o sensores, la información suministrada por los otros componentes o sensores y los datos teóricos esperados.
Por ejemplo, esta discrepancia puede consistir en:
. Una discrepancia entre la velocidad de flujo medida en el aire o gas y la apertura de la válvula para ajustar dicho flujo,
. Una discrepancia entre la medición del contenido de oxígeno residual y lo esperado con respecto a las mediciones de flujo de aire y gas,
. Una discrepancia entre la temperatura medida del tubo radiante y la esperada.
Basándose en particular en los datos suministrados por los dispositivos de medición de flujo de oxidante y combustible y un sensor que mide el contenido de oxígeno residual en los humos de combustión del quemador, el módulo 23 de control electrónico calcula el Va del combustible y lo compara con el Va teórico del combustible. Este Va teórico se suministra ventajosamente al módulo por el sistema de control/mando centralizado. También puede introducirse directamente en el módulo por un operador. En el caso de una discrepancia entre el valor calculado de Va y el valor teórico del combustible, el módulo 23 de control electrónico emite una alerta más allá de un determinado umbral de desviación. Cuando esta diferencia alcanza un segundo umbral más alto, el tubo radiante se detiene y se asegura. El primer umbral es, por ejemplo, una diferencia de 10 % y la segunda una diferencia de 15 %.
El valor teórico de Va del combustible se calcula, por ejemplo, en función de la composición del gas según la siguiente fórmula, en donde las formulaciones químicas de los gases han de reemplazarse por el contenido de estos gases en el combustible expresado en m3 de gas por m3 de combustible:
Va = H2x2,36 COx2,38 CH4x9,54 C2^x14,4 C2^x16,84 C3^x21,84 C3Hex24,37 C4^ x 29,64 C4H1qx32,41 C5H12x40,87 - O2x4,77
Ventajosamente, el módulo 23 de control electrónico se coloca en la proximidad inmediata del tubo radiante que controla. Esto permite un rápido intercambio de información entre el módulo de control electrónico y los componentes colocados en el tubo radiante debido a una longitud de cable reducida. Esta solución hace que sea posible controlar y fijar los conjuntos de tubo radiante más rápidamente de lo que se podría mediante el uso de un sistema de control/mando centralizado. La proximidad entre el módulo de control electrónico y el tubo radiante al que se conecta facilita, además, la intervención de los operadores durante la puesta en servicio y mantenimiento de los equipos.
Ventajosamente, el módulo 23 de control electrónico se conecta a dos tubos radiantes ubicados cerca entre sí. Por tanto, puede detectar un rendimiento diferente de los dos tubos radiantes que podría revelar un mal funcionamiento de uno de los dos.
Esta solución es particularmente ventajosa porque hace que sea posible eliminar las perturbaciones que estarían relacionadas con una variación en las características del gas y/o del aire, las cuales son comunes en los dos tubos radiantes.
Por ejemplo, si el módulo 23 de control electrónico detecta una discrepancia entre el contenido de oxígeno residual notificado por el sensor 24 de uno de los tubos radiantes y las velocidades de flujo medidas en el aire y el gas de este tubo radiante, esta discrepancia puede interpretarse como relacionada con un cambio en la composición del combustible y de su Va. En esta situación, el módulo 23 de control electrónico según la invención comprueba si esta misma discrepancia está presente en el segundo tubo radiante. Si este es el caso, de hecho es un cambio en las características de uno de los fluidos. Si este no es el caso, hay un mal funcionamiento de un componente en el primer tubo radiante y el módulo de control electrónico proporciona una alerta. Este análisis también hace que sea posible detectar la perforación de un tubo radiante porque daría como resultado una entrada de la atmósfera del horno en el tubo, si el tubo radiante funciona en modo de compresión-tracción (la presión en el interior del tubo es menor que la del exterior del tubo) y, por tanto, una disminución del nivel de oxígeno residual medido en los humos.
Tal como se ha visto, el módulo de control electrónico según la invención comprende, en una realización optimizada:
. las funciones de seguridad según la técnica anterior y los requisitos de las normas existentes,
. el control del funcionamiento de uno o dos quemadores con regulación de bucle cerrado de las aperturas de las válvulas de suministro de aire y gas; funcionando estos bucles según una razón aire/gas que depende del valor de oxígeno deseado en los humos húmedos en cualquier punto del ciclo de funcionamiento (encendido, funcionamiento estabilizado, extinción), si los quemadores están funcionando en modo de encendido-apagado o proporcional,
. tener en cuenta los datos sobre las características del aire y el gas, en particular las composiciones, temperaturas, presiones de suministro y el poder calorífico del combustible, para controlar la razón aire-gas del funcionamiento del quemador,
. la verificación de la razón de funcionamiento aire-gas del quemador llevada a cabo en un bucle cerrado a partir de la medición de O2 residual en los humos validados mediante cálculos de flujo,
. un sistema para calcular el Va de gas para verificar si cumple con el suministrado por el sistema de control/mando centralizado y para activar una alerta si existe una diferencia que supera un umbral definido,
. el control de las fases de apertura y cierre combinadas de las válvulas de aire y gas llevado a cabo en tiempo real en cada punto de esta secuencia de apertura o cierre para mantener la razón aire/gas deseada,
. la verificación periódica del sellado de las válvulas de gas haciendo que el quemador esté seguro si no se valida la prueba.
Claims (6)
- REIVINDICACIONESi. Método para controlar al menos un quemador (4, 5) de tubo radiante en un recinto (1) térmicamente aislado en el cual entra (2) una banda metálica, adecuado para ajustar una línea horizontal o vertical para el tratamiento térmico continuo de bandas metálicas, comprendiendo dicho al menos un quemador una válvula (7) de suministro de combustible, una válvula (6) de suministro de oxidante y un conducto (8) de descarga de humos de combustión, consistiendo el método en:- controlar el funcionamiento de dicho al menos un quemador con una regulación del porcentaje de apertura de las válvulas de suministro de oxidante y combustible de dicho al menos un quemador según una razón oxidante/combustible deseada a partir de la información suministrada por un medio de medición de calidad de combustión instalado en el conducto de descarga de humos de combustión de dicho al menos un quemador,- calcular un valor del poder combustible Va del combustible que abastece a dicho al menos un quemador, en particular a partir de los datos suministrados por los componentes para medir la velocidad de flujo de oxidante y combustible y la información suministrada por el medio de medición de calidad de combustión de dicho al menos un quemador, y comparar este valor Va del poder combustible con un valor teórico para detectar una diferencia que supera un umbral definido, y si la diferencia supera el umbral definido, emitir una alerta.
- 2. Método de control según la reivindicación anterior, que comprende las etapas de: controlar dos quemadores de tubo radiante, calcular un valor del poder combustible Va del combustible para cada quemador, en particular a partir de los datos suministrados por los dispositivos de medición de flujo de oxidante y combustible y la información suministrada por el medio de medición de calidad de combustión de dicho quemador, y comparar los dos valores de Va obtenidos para los dos quemadores para detectar una desviación que supera un umbral definido.
- 3. Módulo de control de al menos un quemador (4, 5) de tubo radiante capaz de equipar una línea horizontal o vertical para el tratamiento térmico continuo de bandas metálicas, comprendiendo el al menos un quemador una válvula (7) de suministro de combustible, una válvula (6) de suministro de oxidante, un conducto (8) de descarga de humos de combustión, un dispositivo de medición de flujo de combustible, y un dispositivo de medición de flujo de oxidante, un medio de medición de calidad de combustión que se instala en el conducto (8) de descarga de humos de combustión de dicho al menos un quemador, comprendiendo el módulo de control:- medios para controlar dicho al menos un quemador, configurados para actuar sobre los porcentajes de apertura de las válvulas de suministro de oxidante (6) y combustible (7) de dicho al menos un quemador para adaptar la razón flujo de oxidante/flujo de combustible según la información suministrada por el medio de medición de calidad de combustión, - un medio para calcular el poder combustible Va del combustible mediante el uso de los datos suministrados por el medio de medición de calidad de combustión, el dispositivo de medición de flujo de combustible y el dispositivo de medición de flujo de oxidante, comparándose el valor de Va calculado por el medio de cálculo con un valor teórico para detectar una desviación que supera un umbral predefinido, y si la desviación supera el umbral definido, emitir una alerta.
- 4. Módulo de control según la reivindicación anterior, en donde el medio de medición de calidad de combustión es un sensor (24) de oxígeno residual.
- 5. Módulo de control según la reivindicación 3 o 4, en donde el módulo es capaz de controlar dos quemadores de tubo radiante, calculándose el poder combustible Va del combustible para cada quemador, en particular a partir de los datos suministrados por los dispositivos de medición de flujo de oxidante y combustible y la información suministrada por el medio de medición de calidad de combustión, comparándose los dos valores de Va obtenidos para los dos quemadores para detectar una desviación que supera un umbral definido.
- 6. Quemador (4, 5) de tubo radiante capaz de equipar un recinto (1) térmicamente aislado de una línea horizontal o vertical para el tratamiento térmico continuo de bandas metálicas, que comprende una válvula de suministro de combustible, una válvula de suministro de oxidante, un conducto de descarga de humos de combustión, un dispositivo de medición de flujo de combustible, y un dispositivo de medición de flujo de oxidante, un medio de medición de calidad de combustión que se instala en el conducto de descarga de humos de combustión de dicho al menos un quemador, caracterizándose el quemador por que comprende un módulo de control según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5.
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