FI110890B - Menetelmä lämmityskattilan säätämiseksi - Google Patents

Description

110890

Menetelmä lämmityskattilan säätämiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä vesikiertoisen lämmityskattilan säätämiseksi laajalla tehoalueella, jossa lämmityskattilassa 5 tehon säätö tapahtuu polttoaine- ja ilmasyöttöä ohjaamalla siten, että kulloinkin vesikierron ulostulolämpötila pysyy asetusarvossaan.

Lämmitys- ja kaukolämpökattiloiden mitoitusvaatimukset hyö-10 tysuhteen ja savukaasun loppulämpötilan suhteen ovat viime vuosina huomattavasti tiukentuneet. Varsinkin bioenergiakatti-loilta edellytetään nykyisin, että nimellisteholla/ maksimi-kuormallakin savukaasun lämpötila on enintään 150 'C tai jopa 130 'C. Koska kattilaa ei kuitenkaan voida jatkuvasti käyttää is tasaisella nimellisteholla, johtaa tällainen mitoitus siihen, että pienemmällä teholla käytettäessä savukaasun lämpötila laskee liian pieneksi, alle kastepisteen. Kostea, kondensoitunut savukaasu aiheuttaa monia ongelmia. Kanavien korroosio ja loppupäässä jopa jäätyminen sekä savukaasupuhdistimien toiminta 20 - ja tukkeutumisongelmat.

Tunnettu ratkaisu tähän ongelmaan on mitoittaa kattilan tuli-pinnat ja konvektiopinnat vain osateholle riittäväksi ja suu-. , rella teholla savukaasua jäähdytetään savukaasun lämmönvaihti- '·· · 25 mella eli luvolla. Tämä energia voidaan käyttää esim. pala- misilman lämmittämiseen.

• · · » · ;.· { Toinen tunnettu tapa on mitoittaa tulipinnat maksimitehon mu- ! kaan ja osatehoilla osa tulipinnoista jätetään pois käytöstä ;***; 30 erilaisilla ohituspelti ja kanavaratkaisuilla.

• · ,·. : Vanhin tunnettu ratkaisu on mitoittaa kattila sillä tavoin, * i i ettei kosteusongelmia tule pienelläkään teholla. Tällöin kui-tenkin suurella teholla savukaasun lämpötila nousee korkeaksi, ·. ·; 35 250 - 300 'C ja laitoksen vuosihyötysuhde jää pieneksi.

2 110890

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada kattilan säätöjärjestelmä, jota käyttäen kattila voidaan mitoittaa riittävän tehokkaaksi ilman pienellä teholla ilmeneviä kosteushaittoja. Keksinnön tunnusmerkilliset piirteet on esitetty oheisissa patent-5 tivaatimuksissa.

Seuraavaksi keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin kuviin, jotka esittävät keksinnön mukaista järjestelmää kaaviollisesti.

10 Kuvat la ja Ib esittävät lämmityskattilan kuormitustilanteita osa- ja täydellä teholla.

Kuva 2 esittää erästä instrumentointitapaa

Kuva 3 esittää kattilan ja savukaasun lämpötiloja kuormituksen funktiona 15 : : : Suurella teholla kattilaa käytettäessä pidetään kattilaveden lämpötilaa niin matalana kuin lämmitysverkoston säätäminen ,,· vaatii. Nykyisin tavanomainen arvo n. 70/95 ’C, kuva la. Katti- · lan tulipinnat voidaan mitoittaa sellaisiksi, että kaasuvirras- · 20 ta saadaan talteen kaikki mahdollinen energia ja savukaasu _ jäähdytetään esim. 150 ’C. Pientä kattilatehoa tarvittaessa kattilaveden lämpötila nostetaan niin korkeaksi, että savu- : .! kaasun lämpötila ei nytkään laske alle 120 'C. Kun veden lämpö- ' tila on esim. 120/130 *C ei lämpöä enää siirry koska ei ole ,· ; 25 lämpötilaeroa (Kuva Ib) .

* > · » ·

• I

’ Kattilaveden lämpötilan säätämiseen voidaan käyttää useata eri '·;·* menetelmää, myös yhtäaikaisesti. Kattiloita ja laitoksia sääde- • 1 · '· tään yleisesti logiikka- tai PC-prosessoreiden avulla portaat- 30 tomasti tehontarpeen mukaan. Tämä tapahtuu mittaamalla kattilan menoveden lämpötilaa ja lisäämällä tai vähentämällä polttoaineen ja palamisilman määrää siten, että veden lämpötila pysyy halutussa, asetetussa arvossa. Tällaiseen järjestelmään voidaan helposti ohjelmallisesti lisätä toiminto, jolla menoveden läm-35 pötilan asetusarvoa korotetaan mikäli savukaasun lämpötila laskee haluttua alhaisemmaksi.

3 110890

Keksinnön mukaan säädetään savukaasun lämpötila oleellisesti vakioksi ohjaamalla ainakin yhtä vesikierron lämpötilaa siten, että sen asetusarvo laskee kuormituksen lisääntyessä ja savukaasuja jäähdyttävä keskimääräinen lämpötilaero kasvaa samalla.

5

Kattilaveden keskimääräistä lämpötilaa voidaan nostaa myös paluuveden lämpötilaa muuttamalla. Tämä voi tapahtua sekoitus-pumppua tai sekoitusventtiiliä säätämällä, riippuen kattilan sekoitusjärjestelmästä.

10

Meno ja paluuveden lämpötiloja voidaan säätää myös yhtäaikaisesti. Jaksottaisesti toimivissa kattiloissa veden lämpötilaa voidaan nostaa käyttämällä erilaisia termostaatteja ja säätö- venttiileitä.

15 Lämpötilojen tulee tietysti kuitenkin olla kattilan ja muiden laitteiden sallittujen lämpötilojen alapuolella ja myös alle laitosvarustukseen kuuluvan ylilämpösuojan asetusarvon. Kun kattilalaitoksista voidaan jättää pois erilliset luvot, ylimää-20 räiset säätö- ja ohituspellit sekä näiden tarvitsemat kanavis-tot, päästään kokonaiskustannuksissa selvästi aikaisempaa alemmalle tasolle.

I · · ,···, Konvektio-osan ohittamista käyttävissä järjestelmissä on ilmen- 25 nyt kattilassa paikoillaan seisovan ja jäähtyvän kaasun kostu-misen aiheuttamia syöpymisongelmia. Keksinnön mukaista järjes-| telmää käyttäen myös näistä ongelmista vältytään. Savukaasu '· ” virtaa läpi koko kattilan ja kattila pysyy kuivana, vaikka savukaasu ei enää jäähdykään.

30 >‘,’*1 Kattilaveden lämpötilan nostaminen parantaa kattilan toimintaa ( · » myös palamisen osalta. Erityisesti pienillä tehoilla ja huo-. noilla (yleensä kosteilla) polttoaineilla päästään parempaan palamistulokseen koska korkeammasta veden lämpötilasta johtuen * · 35 myös tulipesän lämpötila pysyy palamisen kannalta riittävän korkeana pienemmällä teholla.

* k 4 110890

Kuvassa 2 kattilalaitokseen kuuluu seuraavat säätöpiirit: SK1:Kattilan tavanomainen tehonsäätö SK2:Menoveden lämpötilansäätö savukaasun lämpötilan mukaan 5 SK3:Paluuveden lämpötilan säätö joko sekoituspumppua tai sekoi-tusventtiiliä käyttäen

On selvää, että savukaasun lämpötila ei voi olla aivan vakio kuvan 2 säätöpiirissä, jota säätö voi toimia. Savukaasun lämpö-10 tilan nousu kuormituksen mukana on kuitenkin murto-osa aikaisemmasta. Savukaasun lämpötilan säätö toimii oleellisesti hitaammin kuin kattilan ulostuloveden säätö.

Vaihtoehtoisesti mitataan polttoainevirtaa tai kuormitusta 15 kattilan kuormitustilan määrittämiseksi ja ohjataan sen perus-.teella vesikierron uloslämpötilaa. Säätökäyrä on asetettavissa :kattilan ominaisuudet tuntien tällöin niin, että savukaasun . lämpötila on vakio (kuva 3) . Kuormitustilaa voidaan mitata myös karkeasti ulkolämpötilasta ja tehdä hienosäätö savukaasulämpö- ; 20 tilan perusteella.

t • > · » · · I · • · I · · I t » • > ·

Claims (4)

110890

1. Menetelmä vesikiertoisen lämmityskattilan säätämiseksi laajalla tehoalueella, jossa lämmityskattilassa tehon säätö tapah- 5 tuu polttoaine- ja ilmasyöttöä ohjaamalla siten, että kulloinkin vesikierron ulostulolämpötila pysyy asetusarvossaan, tunnettu siitä, että säädetään savukaasun lämpötila oleellisesti vakioksi ohjaamalla ainakin yhtä vesikierron lämpötilaa siten, että sen asetusarvo laskee kuormituksen lisääntyessä ja ίο savukaasuja jäähdyttävä keskimääräinen lämpötilaero kasvaa samalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitataan savukaasun lämpötila ja ohjataan sen perusteella is vesikierron lämpötilaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitataan polttoainevirtaa kuormitustilan määrittämiseksi ja ohjataan sen perusteella vesikierron lämpötilaa. 20

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, : että mitataan kuormitustehoa ja ohjataan sen perusteella vesi- • · · kierron lämpötilaa. • · · » · : : : 25 »· · · • · » 1 » · * · · • · • · • · t 1 · i · · ' · · • · 6 110890