NO174481B - Anordning for stryring av forbrenning for kjele av typen med fluidisert sjikt - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for styring av forbrenning for kjele av typen med fluidisert sjikt, omfattende

- et forbrenningskammer fylt med fluidisert medium for forbrenning av brennstoffer i det fluidiserte medium, - midler for brennstofftilførsel, for å tilføre en bestemt mengde brennstoffer til forbrenningskammeret, - midler for tilførsel av forbrenningsluft til forbrenningskammeret, - en kjelebeholder for å motta varme fra forbrenningskammeret, - et varmegjenvinningskammer nær forbrenningskammeret og slik beliggende at det fluidiserte medium i forbrenningskammeret kan sirkulere gjennom dette, - midler for tilførsel av sirkulasjonsluft, for å tilføre sirkulasjonsluft til varmegjenvinningskammeret, ved en bestemt lufthastighet (eller massehastighet) , - midler for varmegjenvinning anordnet i varmegjenvinningskammeret, for gjenvinning og overføring til kjelebeholderen varmen i det fluidiserte medium som sirkulerer gjennom varmegjenvinningskammeret i samsvar med den bestemte hastighet (eller massehastighet) til sirkulasjonsluften, og - midler for detektering av damptrykk, for å detektere damptrykket i kjelebeholderen og for å avgi et damptrykksignal som indikerer damptrykket, samt damptrykkavhengige midler for styring av tilførselen av sirkulasjonsluft, innrettet til å reagere på damptrykksignalet og å styre hastigheten (massehastigheten) til sirkulasjonsluften i midlene for tilførsel av sirkulasjonsluft på basis av damptrykket.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en anordning for styring av mengden av varmeenergi som gjenvinnes fra et parti av det fluidiserte sjikt i et kjelesystem og tilføres beholderen i dette, idet kjelesystemet er slik konstruert at slike brennstoffer som avfall fra byområder, industriavfall, kull e.l. forbrennes i et fluidisert sjikt og beholderen tilføres den resulterende varmeenergi. Den foreliggende oppfinnelse angår en forbedring av en anordning for styring av forbrenning, innrettet til å forbedre responsen til den undertrykkede styring på økninger og minskninger i damptrykk bevirket av variasjoner i dampbelastningen ved å korrelere damptrykket i beholderen med styringen av varmeenergien som gjenvinnes av beholderen.

Kjeler med fluidisert sjikt er velkjent. Det har imidlertid nylig vært en generell interesse knyttet til kjeler av denne type som har en konstruksjon der det fluidiserte medium inn-deles i to deler, idet en del befinner seg i forbrenningskammeret og den annen del befinner seg i kammeret for gjenvinning av varmeenergi, på en slik måte at mediet sirkulerer, og varmeenergi gjenvinnes fra midlene for varmegjenvinning som er i form av vannrør e.l. anordnet i gjenvinningskammeret, og mengden av varmeenergi som gjenvinnes kan reguleres.

Når det gjelder prinsippet med å styre mengden av varmeenergi som skal gjenvinnes fra det fluidiserte medium i et slikt varmegjenvinningskammer, er det kjent fremgangsmåter, ved hvilke kontaktflaten mellom midlene for varmegjenvinning, slik som vannrør e.l., og det fluidiserte medium i det fluidiserte sjikt i varmegjenvinningskammeret varieres slik at mengden av varmeenergi som overføres kan reguleres (d.v.s. den såkalte synkesjiktmetoden), der tilstanden i sjiktet som består av det fluidiserte medium i varmegjenvinningskammeret varieres slik at varmeovergangstallet mellom det fluidiserte medium og midlene for varmegjenvinning kan reguleres. Den sistnevnte kategori omfatter slike fremgangsmåter som at tilstanden i sjiktet som består av det fluidiserte medium varieres mellom en tilstand med fluidisert sjikt som har et meget høyt varmeovergangstall og en tilstand med fast sjikt som har et meget lavt varmeovergangstall, idet varmegjenvinningen reguleres intermittent (slik som beskrevet i japansk patentpublikasjon 58-183937, US-patent 3970011 og US-patent 4363292), og idet overgangen mellom området med tilstanden av fluidisert sjikt og tilstanden av fast sjikt varieres kontinuerlig, slik at varmegjenvinning kan reguleres kontinuerlig og jevnt (slik som beskrevet i japansk patentpublikasjon 59-1990). Dessuten er en annen fremgangsmåte blitt foreslått (slik som beskrevet i japansk patentsøknad 62-9057), i hvilken det fluidiserte medium i varmegjenvinningskammeret tilføres luft med en forholdsvis lav lufthastighet, 0 Gmf - 2 Gmf når det gjelder massehastighet, idet 1 Gmf her betyr den minste massehastighet som bevirker fluidisering, idet det fluidiserte medium opp-rettholdes som et transient sjikt, som er en vanlig sjikt-tilstand med et varmeovergangstall som vil variere hovedsakelig lineært med lufthastigheten, idet varmeovergangstallet varieres kontinuerlig på en hovedsakelig lineær måte, slik at gjenvinning av varmeenergi kan reguleres kontinuerlig og jevnt.

Det skal her bemerkes at ettersom reguleringen av mengden av varmeenergi som gjenvinnes av beholderen fra et varmegjenvinningskammer er særdeles effektiv for å opprettholde temperaturen i det fluidiserte sjikt i forbrenningskammeret i et passende område, og denne type regulering anses som fordelaktig fordi den medfører følgende fordeler: 1) Ved å holde temperaturen i et fluidisert sjikt på 800 - 850°C kan forbrenningseffektiviteten forbedres (når det gjelder forbrenning av kull). 2) Ved å unngå økning i temperaturen i det fluidiserte sjikt over 850°C kan forbrenningen av det fluidiserte sjikt forhindres (når det gjelder forbrenning av avfall fra byområder) . 3) Ved å holde temperaturen i det fluidiserte sjikt på 800 - 850°C, som er et ønskelig nivå for dolomitt, kalksten o.l. for å absorbere svovel når det gjelder kullforbrenning, kan det oppnås en effektiv svovelfjernelse. 4) Ved å unngå minskning av temperaturen i det fluidiserte sjikt under 700°C kan dannelsen av karbonmonooksyd hindres (når det gjelder kullforbrenning). 5) Korrosjon av midlene for varmegjenvinning, slik som vannrør o.l., kan forhindres.

Et eksempel på en slik anordning for regulering av mengden av varmeenergi som gjenvinnes fra et varmegjenvinningskammer og som muliggjør at de ovenfor nevnte fordeler kan oppnås, er beskrevet i US-patent 4363292. Nærmere bestemt styres i henhold til denne anordning, slik som vist i fig. 1, mengden av varmegjenvinning fra et rør 106 som middel for varmegjenvinning i en annen fluidisert sone 100 hovedsakelig i avhengighet av temperaturen i et ildsted, hovedsakelig temperaturen i et fluidisert sjikt i en første fluidisert sone 107, med regulering av mengden av sirkulasjonsluft som tilføres fra andre kasser, gjennom åpninger 102, til den andre fluidiserte sone 100 som sammen med det fluidiserte medium bevirker varmegjenvinning i et varmegjenvinningskammer, ved åpning eller lukking av en reguleringsventil 104 anordnet i en ledning 103 i kommunikasjon med den annen kasse 101, i samsvar med en temperaturreguleringsanordning TC som reagerer på tem-peraturs ignalet fra en temperaturføler 105 i ildstedene.

Med en tidligere kjent type kjele med fluidisert sjikt, av den type som er forklart ovenfor, har det imdlertid vært vanskelig hurtig å undertrykke økning eller minskning i damptrykket i beholderen som bevirkes av variasjoner i dampbelastningen.

Nærmere bestemt, med en kjele med fluidisert sjikt av denne type, er det vanlig praksis å regulere mengden av brennstoffer som tilføres til det fluidiserte sjikt i forbrenningskammeret (eller det fluidiserte sjikt i f.eks. den første fluidiserte sonen 107) ved detektering av eventuell variasjon i damptrykket, for å begrense enhver innvirkning som skyldes økninger i damptrykket i en kjelebeholder. Denne praksis er velkjent. Dersom imidlertid mengden av brennstoffer som tilføres økes etter detektering av en minskning av damptrykket, blir den termiske treghet i det fluidiserte sjikt i forbrenningskammeret meget høy, og følgelig vil temperaturen i det fluidiserte sjikt ikke avta plutselig men bare gradvis.

Følgelig, dersom volumet av luft som tilføres for varmegjenvinning til det fluidiserte medium i varmegjenvinningskammeret reguleres og lufttilførselen bare økes i avhengighet av de gradvise økninger av temperaturen i det fluidiserte sjikt som oppstår på den ovenfor forklarte måte, kan mengden av varmeenergi som skal gjenvinnes fra det fluidiserte medium i varmegjenvinningskammeret (eller f.eks. strålestrømsjiktet i den annen fluidiserte sone) ikke økes hurtig. Enhver økning eller minskning av damptrykket i kjelebeholderen bevirket av variasjoner i dampbelastningen kan således ikke hurtig begrenses, og alvoret med dette fenomen avhenger av mengden av gjenvunnet varme som skal sirkuleres tilbake til kjelebeholderen.

Det er derfor et generelt formål med den foreliggende oppfinnelse å løse problemene som er knyttet til den ovenfor nevnte kjente teknikk, som ikke muliggjør hurtige reaksjoner ved styring av variasjoner i damptrykket som er gjort nødvendige på grunn av variasjoner i dampbelastningen.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at midlene for tilførsel av sirkulasjonsluft omfatter rør med åpninger som sirkulasjonsluften kan strømme ut av med en hastighetskomponent rettet nedover i kammeret, for å bevirke at det fluidiserte medium som strømmer gjennom varmegjenvin-ningkammeret danner et sjikt som beveger seg nedover i kammeret.

Utførelsesformer av anordningen er definert i de etter-følgende, uselvstendige patentkrav.

Dette arrangement danner en anordning for styring av forbrenning for en kjele av typen med fluidisert sjikt som er i stand til å løse de ovenfor nevnte problemer og umiddelbart å reagere på variasjoner i damptrykk, for momentant å endre mengden av varmeenergi som gjenvinnes av kjelebeholderen fra varmegjenvinningskammeret, for derved å oppnå hurtig styring av variasjoner i damptrykket.

Når hastigheten til luften endres, vil varmeovergangstallet mot midlene for varmegjenvinning endres. Varmeovergangstallet vil generelt øke med økende lufthastighet. I et stabilt, fluidisert sjikt er massehastigheten til luften større enn 2 Gmf, slik dette er definert ovenfor. Når massehastigheten er i området 0-1 Gmf, regnes sjiktet som "fast", dvs. ikke fluidisert. Når massehastigheten er i området 1-2 Gmf, regnes sjiktet som fluidisert men ustabilt. Når sjiktet endres fra å være "fast" til fluidisert, vil varmeovergangstallet endres med en forholdsvis stor gradient i området fra 1 Gmf og oppover til omtrent 1,3 Gmf; dvs. at endringen av varmeovergangstallet er forholdsvis stor i forhold til endringen av hastigheten, sammenlignet med andre hastighetsområder. Når derimot sjiktet holdes ustabilt fluidisert, vil varmeovergangstallet være vesentlig nærmere proporsjonalt med massehastigheten til luften, og det muliggjøres en nøyaktigere regulering av varmeovergangstallet ved endring av massehastigheten.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares ved hjelp av utførelsesformer som er vist på de vedføyde tegninger. Fig. 1 er en skjematisk avbildning som illustrerer konstruk-sjonen av en kjele av typen med fluidisert sjikt i henhold til kjent teknikk. Fig. 2A, 2B, 3A, 3B og 4 er forklarende illustrasjoner som viser oppbygningen og virkemåten til kjelen som skal styres av anordningen for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse, idet fig. 2A og 2B er vertikalsnitt som viser oppbygningen av kjelen, fig. 3A er et diagram som ved hjelp av en eksempel viser forholdet mellom lufthastigheten (vist langs abscissen) til luften for forbrenning og mengden av fluidisert medium som sirkulerer (vist langs ordinaten), fig. 3B er et diagram som ved hjelp av et eksempel viser forholdet mellom lufthastigheten (vist langs abscissen) til luften og mengden av fluidisert medium som sirkulerer (vist langs ordinaten), og fig. 4 er et diagram som ved hjelp av et eksempel viser forholdet mellom lufthastigheten (vist langs abscissen) til luften for varmegjenvinning og varmeovergangstallet a (vist langs ordinaten) mot varmegjenvinningsrøret i det bevegelige sjikt. Fig. 5A, 5B og 6 viser en første utførelse av anordningen for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse, idet fig. 5A og 5B er blokkskjemaer som viser oppbygningen av utførelsen, og fig. 6 er et diagram som ved hjelp av et eksempel viser inngangs- og utgangskarakteristikkene til signalomvenderen 32 som utgjør midlene for styring av de innstilte temperaturverdier. Fig. 7A, 7B, 8 og 9 viser en annen utførelse av anordningen for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse, idet fig. 7A og 7B er blokkskjemaer som viser oppbygningen av utførelsen, fig. 8 er et diagram som ved hjelp av et eksempel illustrerer inngangs- og utgangskarakteristikkene til regneelementet 35 som utgjør midlene for styring av mengden av brennstoffer som tilføres i samsvar med dampbelastningen, og fig. 9 er et diagram som ved hjelp av et eksempel viser forholdet mellom dampstrømningsmengden (vist langs ordinaten) i den tilstand der midlene 31 for styring av mengden av brennstoffer som skal tilføres er i en likevektstilstand samt mengden av brennstoffer som kreves for å danne denne dampstrømningsmengde, eller de operative utgangssignaler YO (vist langs abscissen) fra regneelementet 35. Fig. 10A og 10B er blokkskjemaer som viser en tredje utførelse av anordningen for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2A og 2B illustrerer forskjellige eksempler på kjeler som skal styres av anordningen for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse. I fig. 2A er hele kjelen A omgitt av veggen 1, og forbrenningskammeret 3 er

avgrenset av et par skilleplater 2, 2, mens varmegjenvinningskamrene 4, 4 er avgrenset mellom skilleplatene 2, 2 og veggen til kjelen.

Ved bunnpartiet av forbrenningskammeret 3 er et luftkammer 6 med en øvre flate som er dekket av en lufttilførselsplate 5 som har flere lufttilførselsåpninger 5a. Luftkammeret 6 kan være inndelt i flere underkamre. Luftkammeret 6 er koblet til et tilførselsrør 7 for forbrenningsluft som kommer fra forrådet av forbrenningsluft. En temperaturføler 3a som utgjør et middel for temperaturdetektering er festet i en stilling over luftkammeret 6. Lufttilførselsplaten 5, lufttilførselsåpningene 5a og luftkammeret 6 danner sammen midlene for lufttilførsel for forbrenning. Inne i tilførselsrøret 7 for forbrenningsluft er innført en styreventil 7a og en strømningsmåler 7b, med den førstnevnte nærmest forrådet av forbrenningsluft. I bunnpartiet av varmegjenvinningskammeret 4 er et luftkammer 6a med en øvre flate som er dekket av en luftspredningsplate 8 (middel for lufttilførsel) som har flere lufttilførselsåpninger 8a og til hvilken er forbundet et tilførselsrør 9 for sirkulasjonsluft fra forrådet av luft. I tilførselsrøret for sirkulasjonsluft er innført en styreventil 9a og en strømningsmåler 9b, med den førstnevnte nærmest forrådet av luft. Et varmegjenvinningsrør 10 er anordnet i spiral over luftspredningsplaten 8 i varmegjenvinningskammeret 4. En ende av varmegjenvinningsrøret 10 er direkte forbundet med en kjelebeholder 17, slik det skal forklares senere, og den annen ende av røret 10 er forbundet med kjelebeholderen via en sirkulasjonspumpe 11.

Forbrenningskammeret 3 og varmegjenvinningskammeret 4 er begge fylt med partikler (med en partikkelstørrelse på omtrent 1 mm) av kvarts e.l. Det skal påpekes at partiklene som inneholdes i forbrenningskammeret 3 tillates å strømme over den øvre enden av de respektive skilleplater 2 og inn i det fluidiserte medium som inneholdes i varmegjenvinningskammeret 4, mens partiklene som inneholdes i varmegjenvinningskammeret 4 bringes til å returnere til forbrenningskammeret 3 gjennom området under de respektive skilleplater 2, slik at det muliggjøres sirkulasjon av det fluidiserte medium.

Anordnet ved en åpning (ikke vist) som kommuniserer med forbrenningskammeret 3 er midler 14 for tilførsel av brennstoffer, utstyrt med en transportør 13 av skruetypen (se fig. 5A) som drives av en motor 12 i denne.

På den annen side er kjelebeholderen 17 innrettet til å passe inn i veggen 1 til kjelen A i det øvre parti av denne, på en slik måte at den omgis av et varmemottagende vannrør 16 som har en åpning 16a i et parti og er i stand til å motta varme fra forbrenningskammeret 3. Kjelebeholderen 17 er utstyrt med en øvre dampbeholder 17a og en nedre vannbeholder 17c som er koblet til dampbeholderen ved hjelp av flere konveksjonsrør 17b.

Et vanntilførselsrør 19 rager fra vannforrådet til dampbeholderen 17a og damprøret 20 rager fra dampbeholderen 17a til en dampbelastning 21 via en dampseparator 17d. Det er i damprøret anordnet en strømningsmåler 20a som utgjør et middel for å detektere dampstrømningsmengden samt en trykkmåler 20b som utgjør et middel for å detektere damptrykk. En avgasskanal 22 for forbrenningsgass er innfestet i veggen 1 til kjelen nær kjelebeholderen 17.

Styreanordningen B er anordnet som en separat enhet nær kjelen A som styres av anordningen B. Anordningen B mottar via signalledninger utgangssignaler fra henholdsvis temperatur-føleren 3a, strømningsmålerne 7b, 9b og 20a og trykkmåleren 2 0b. Utgangssignalene fra styreanordningen B tilføres via signalledningene til styreventilene 7a, 9a og en anordning 14 for tilførsel av brennstoffer.

Fig. 2B viser en alternativ utførelse av en kjele som skal styres ved hjelp av styreanordningen for forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse. I fig. 2B er hele kjelen C omgitt av veggen 1. Forbrenningskammeret 3 avgrenses av et par reflekterende skilleplater 2b, 2b med det øvre endeparti 2a bøyd oppover og vertikalt ved det midtre parti ved bunnen av kjelen, under den skrå flaten til skilleplatene, mens varmegjenvinningskamrene 4, 4 er avgrenset ved den ytre omkrets av det midtre bunnparti over den skrå flate.

Ved bunnen av forbrenningskammeret 3 er anordnet luftkamre som er inndelt i flere underkamre, idet den øvre flate av disse er dekket av en lufttilførselsplate 5 som har flere lufttilfør-selsåpninger 5a og er anordnet som en rampe som fører til midten av bunnpartiet til forbrenningskammeret. Luftkammeret 6 er forbundet med røret 7 for forbrenningsluft fra luft-forrådet for forbrenning. Temperaturføleren 3a som utgjør midlene for å detektere temperatur er festet over kammeret. Lufttilførselsplaten 5, lufttilførselsåpningene 5a og luftkammeret 6 danner sammen midlene for tilførsel av forbrenningsluft. Inne i røret 7 for forbrenningsluft er montert en rekke styreventiler 7a og en strømningsmåler 7b, idet den førstnevnte er nærmest forrådet av forbrenningsluft. På den annen side er flere rader av sylindriske luft-fordelingsrør 8b anordnet ragende langs den skrå øvre flaten til den reflekterende skilleplaten 2b som midler for lufttilførsel (i fig. 2B er vist bare én rad av slike rør). Flere luftfordelingsåpninger 8a' er dannet i luftfordelings-røret 8b på den side som vender mot den reflekterende skilleplaten 2b. Den nedre enden av luftfordelingsrøret 8b er forbundet med lufttilførselsrøret 9, som rager fra lufttilførselsforrådet. En styreventil 9a og strømnings-måleren 7b er montert i lufttilførselsrøret 9 etter hverandre, med den førstnevnte nærmest lufttilførselsforrådet. Et varmegjenvinningsrør 10 som inngår i midlene for varmegjenvinning er anordnet over luftfordelingsrøret 8b i varmegjenvinningskammeret 4. En ende av varmegjenvinningsrøret 10 er direkte forbundet med kjelebeholderen 17, og den annen ende er forbundet med kjelebeholderen via sirkulasjonspumpen 11. Forbrenningskammeret 3 og varmegjenvinningskammeret 4 er begge fylt med et fluidisert medium, slik som partikler av kvarts (med en partikkelstørrelse på omtrent 1 mm) e.l. Det fluidiserte medium i forbrenningskammeret 3 tillates å komme inn i varmegjenvinningskammeret 4 over det øvre endeparti av de respektive reflekterende skilleplater 2b, mens det fluidiserte medium i varmegjenvinningskammeret 4 returnerer til forbrenningskammeret 3 under de respektive reflekterende skilleplater 2b i varmegjenvinningskammeret 4, idet det fluidiserte medium således kan sirkulere i begge kamrene.

Midler 14 for tilførsel av brennstoffer er anordnet ved åpninger (ikke vist) anordnet i kommunikasjon med forbrenningskammeret 3. En transportør 13 av skruetypen (se fig. 5A) drevet av en motor 12 inngår i disse midler for brennstoff-tilførsel.

Kjelebeholderen 17 er innpasset i veggen 1 til kjelen C ved det øvre parti av denne, på en slik måte at den omgis av et varmemottagende vannrør 16 som har en åpning 16a i ett parti og kan motta varme fra forbrenningskammeret 3. Kj ele-beholderen 17 er utstyrt med en øvre dampbeholder 17a og en nedre vannbeholder 17c som er sammenkoblet ved hjelp av flere konveksjonsrør 17b.

Et vanntilførselsrør 19 er anordnet ragende fra vannforrådet til dampbeholderen 17a. Anordnet i et damprør 2 0 som rager fra dampbeholderen 17a til en dampbelastning 21 via en dampseparator 17d er en strømningsmåler 20a som tjener som et middel for å detektere dampstrømningsmengden samt en trykkmåler 20b som tjener som et middel for å detektere damptrykk. En avgasskanal 22 for forbrenningsgass er anordnet i veggen 1 til kjelen nær kjelebeholderen 17.

En styreanordning B er anordnet som en separat enhet nær kjelen C som den styrer i. Styreanordningen B tilføres utgangssignåler gjennom signal- ledninger fra temperatur-føleren 3a, strømningsmålerne 7b, 9b og 20 og trykkmåleren 20b. Utgangssignaler fra styreanordningen B tilføres gjennom signalledninger til styreventilene 7a, 9a og midlene 14 for brennstofftilførsel.

En generell forklaring av virkemåten til kjelene A og C vist i fig. 2A og 2B, styrt av anordningen for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse, skal nå gis.

Det fluidiserte medium i forbrenningskammeret 3 blåses oppover av forbrenningsluft som har tilstrekkelig lufthastighet (en massehastighet på mer enn omtrent 2 Gmf), som tilføres i luftkammeret 6 gjennom røret 7 for forbrenningsluft og strømmer oppover i forbrenningskammeret 3 fra lufttilførselsåpningene 5a i lufttilførselsplaten 5 og danner således et fluidisert sj ikt.

En del av det fluidiserte sjiktet i forbrenningskammeret 3 bringes til å strømme fra den plaskende overflaten til sjiktet, og en del av det fluidiserte medium som passerer over det øvre endeparti 2a til skilleplaten 2 bringes til å virvle inn i varmegj envinningskammeret 4. Den samme mengden fluidisert medium, d.v.s. tilsvarende den mengde fluidisert medium som således kommer inn i varmegjenvinningskammeret 4, bringes til å returnere til forbrenningskammeret 3, for derved å danne en sirkulerende strøm. Den mengde fluidisert medium som kan strømme inn i varmegjenvinningskammeret 4 fra forbrenningskammeret 3 kan styres i samsvar med lufthastigheten til forbrenningsluften (eller massehastigheten).

Fig. 3A illustrerer et eksempel på forholdet mellom lufthastigheten til forbrenningsluften (massehastigheten) og mengden av fluidisert medium som strømmer inn i varmegjenvinningskammeret fra forbrenningskammeret. I henhold til dette diagram vist i fig. 3a, når lufthastigheten varierer i området fra 4 Gmf til 8 Gmf, kan mengden av sirkulerende fluidisert medium styres til ikke å variere mere enn med en faktor på ti ganger,

omtrent i området fra 0,1 til 1.

Fig. 3B illustrerer et eksempel på forholdet mellom lufthastigheten til sirkulasjonsluften (eller massehastigheten) og synkehastigheten til det fluidiserte medium i det bevegelige sjikt i varmegjenvinningskammeret 4, eller mengden av fluidisert medium som kan returnere til forbrenningskammeret 3 fra varmegjenvinningskammeret 4. I henhold til dette forhold kan mengden av sirkulerende, fluidisert medium som bestemmes av mengden av fluidisert medium som skal returnere til forbrenningskammeret uttrykkes ved forholdet (eller driftskurven) til mengden av fluidisert medium som strømmer inn i varmegjenvinningskammeret (eller parameteren vist i fig. 3B). Graden av sirkulasjon varierer i avhengighet av hastigheten til forbrenningsluften og øker lineært med mengden av fluidisert medium som strømmer over fra forbrenningskammeret til varmegjenvinningskammeret. Dersom mengden av sirkulerende fluidisert medium som strømmer fra forbrenningskammeret spesifiseres, kan denne mengde fluidisert medium øke eller minske hovedsakelig proporsjonalt med lufthastigheten for varmegjenvinning, angitt langs abscissen langs den tilsvarende driftskurve i området 0 til 1 Gmf for lufthastigheten for forbrenning.

Når således lufthastigheten for forbrenningsluften er konstant kan mengden av sirkulerende, fluidisert medium styres i samsvar med lufthastigheten til sirkulasjonsluften. Når lufthastigheten til forbrenningsluften ikke er konstant kan imidlertid mengden av sirkulerende, fluidisert medium styres i samsvar med lufthastigheten for både sirkulasjonsluften og forbrenningsluften.

Brennstoffer slik som kull e.l., eller avfall, slik som avfall fra byområder e.l., tilføres fluidsjiktet i forbrenningskammeret 3 for forbrenning i dette, og holder fluidsjiktet på en høy temperatur i området 800 - 900°C. Dette medfører at kjelebeholderen 17 mottar varmen som dannes ved denne høye temperatur og omdanner vannet som tilføres kjelebeholderen 17 via vanntilførselsrøret 19 til damp i dampbeholderen 17a. Deretter, etter at vann er fjernet fra separatoren 17d for damp og vann, tilføres dampen til dampbelastningen 21 via damprøret 20.

På den annen side vil det fluidiserte medium i varmegjenvinningskammeret danne et bevegelig sjikt som gradvis synker på en veldefinert måte i retning nedover som en "fast" masse som en reaksjon på tilførsel av sirkulasjonsluft, idet lufthastigheten til denne er forholdsvis liten fra fordelings-åpningene 8a i luftfordelingsplaten 8 i varmegjenvinningskammeret. Dette bevegelige sjikt vil holdes i kontakt med varmegjenvinningsrøret for å lede varmen i det bevegelige sjikt inn i vannet i varmegjenvinningsrøret 10 ved hjelp av varmeoverføring. Følgelig vil det varme vannet i varmegjen-vinningsrøret 10 drives inn i dampbeholderen 17a ved hjelp av sirkulasjonspumpen 11. På denne måte vil varmen i det fluidiserte medium i varmegjenvinningskammeret 4 eller varmen i fluidsjiktet i forbrenningskammeret 3 gjenvinnes av og overføres til kjelebeholderen 17. På denne måte vil varmen i det fluidiserte medium som inneholdes i varmegjenvinningskammeret 4 og varmen i fluidsjiktet i forbrenningskammeret 3 overføres til kjelebeholderen. Det skal imidlertid påpekes at mengden av varmeenergi som gjenvinnes kan styres i samsvar med lufthastigheten (eller massehastigheten) til luften som kommer inn i varmegjenvinningskammeret 4 gjennom luftfordelingsplaten 8. Nærmere bestemt illustrerer fig. 4 med heltrukne linjer et eksempel på forholdet mellom hastigheten (eller massehastigheten) til sirkulasjonsluften og varmeovergangstallet a til varmegjenvinningsrøret 10 i det bevegelige sjikt. I henhold til dette diagram, når lufthastigheten til sirkulasjonsluften varierer i området fra 0 Gmf til 2 Gmf, kan varmeovergangstallet a styres hovedsakelig lineært med en forholdsvis stor gradient sammenlignet med den samme for det fluidiserte sjikt eller det "faste" sjikt.

I det samme diagram antyder den stiplede linje eksempler på varmeovergangstallet som vil variere i avhengighet av lufthastigheten, og de angitte varmeovergangstall er de som normalt vil oppnås i et "fast" sjikt ved en lufthastighet på mindre enn 1 Gmf, og i et fluidisert sjikt ved en lufthastighet på mere enn 2 Gmf, og disse er vist i sammenligning med dem som oppnås med et bevegelig sjikt (angitt med den heltrukne linje). Som diagrammet viser er variasjonen i varmeovergangstall som skyldes endringer i lufthastigheten små

(eller gradienten er meget liten), og selv om en variasjon av varmeovergangstallet i samsvar med lufthastigheten vil bli meget betydelig i overgangsområdet mellom det faste sjikt og det fluidiserte sjikt, er området for lufthastigheten som tilsvarer dette overgangsområdet så liten at styring av varmeovergangstallet i det "faste" sjikt, det fluidiserte sjikt eller overgangsområdet ikke er av noen praktisk betydning.

Ettersom driften av kjelen C vist i fig. 2B er identisk med driften av kjelen A som allerede er forklart, vil en forklaring ikke bli gitt her.

Den konkrete utforming og drift av en anordning B for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse skal nå forklares. De samme henvisningstall og henvisningssymboler benyttes i den følgende forklaring for å angi komponenter som er de samme som dem som allerede er benyttet i beskrivelsen av disse.

Fig. 5A og 5B illustrerer den første utførelse av anordningen for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse, slik den anvendes for kjelene A og C. Utgangskoblingen til trykkmåleren 20b som inneholdes i damprøret 20 er tilkoblet en kobling for å tilføre inngangssignal PV01 til trykkregulatoren 31, som utgjør et middel for å styre mengden av brennstoffer som tilføres, og en kobling for å tilføre den innstilte trykkverdi SV01 til trykkregulatoren 31 er i sin tur tilkoblet kilden for relevante signaler for innstilt trykkverdi. Koblingen for det operative utgangssignal MV01 fra trykkregulatoren 31 er tilkoblet inngangskoblingen til en signalomvender 32 som utgjør et middel for å styre den innstilte temperaturverdi, samt til en motor 12 som inngår i midlene 14 for brennstofftilførsel på et mellomliggende sted mot grenen til signalomvenderen.

Utgangen fra signalomvenderen 32 er tilkoblet koblingen for det innstilte temperaturverdiinngangssignal SV01 til en temperaturregulator 33, og temperaturføleren 3a som utgjør et middel for å detektere temperaturen i forbrenningskammeret 3 er tilkoblet koblingen for å tilføre inngangssignalet SV02 til temperaturregulatoren 33. Koblingen for det operative utgangssignal MV02 fra temperaturregulatoren 33 er tilkoblet koblingen for å tilføre det innstilte strømningsmengdeverdi--inngangssignal SV03 til en strømningsmengderegulator 34.

Koblingen for det operative utgangssignal MV03 fra strømnings-mengderegulatoren 34 er tilkoblet styrekoblingen for styreventilen 9a som inneholdes i røret 9 for sirkulasjonsluft, og koblingen for å tilføre inngangssignalet PV03 til strømnings-mengderegulatoren 34 er tilkoblet utgangskoblingen til strøm-ningsmåleren 9b som inneholdes i luftrøret 9. Temperaturregulatoren 33, strømningsregulatoren 34, styreventilen 9a og strømningsmåleren 9b som inneholdes i luftrøret 9 danner sammen midler for å styre lufttilførselen for varmegjenvinning. Dessuten danner de, sammen med midlene 31 for styring av brennstofftilførselen og midlene 32 for styring av den innstilte temperaturverdi, midler for å styre luft-tilførselen for varmegjenvinning i samsvar med damptrykket.

Anordningen for styring av forbrenning vist i fig. 5A og 5B skal heretter forklares. Når dampbelastningen øker vil damptrykket som detekteres av trykkmåleren 20b i damprøret 20 avta, og signalet PV01 som tilføres trykkregulatoren 31 vil således også avta. Derved, ettersom inngangssignalet PGOl vil bli mindre i forhold til signalet SV01 for den innstilte trykkverdi, som er innstilt på en konstant verdi, viser det operative utgangssignal MV01 fra trykkregulatoren 31 en tendens til å stige, for derved å øke omdreiningshastigheten til motoren 12 i midlene 14 for brennstofftilførsel. På denne måten vil den operative hastigheten til transportøren 13 av skruetypen øke for å øke mengden av brennstoffer som tilføres, slik at forbrenningen i forbrenningskammeret kan gjøres mere aktiv. Således vil temperaturen i det fluidiserte sjikt i forbrenningskammeret 3 stige etterhvert, og som et resultat vil mengden av varme som mottas av kjelebeholderen fra forbrenningskammeret 3 også øke, slik at damptrykket i kjelebeholderen 17 gradvis vil øke og gå tilbake til det tidligere nivå.

Mens den ovenfor nevnte operasjon finner sted vil signalomvandleren 32 på kort tid reagere på det operative utgangssignal MV01 fra trykkregulatoren 31 og tilføre utgangssignalene til temperaturregulatoren 33 som det innstilte temperaturverdsignal SV01 for temperaturregulatoren, for derved å muliggjøre endringer i den innstilte temperaturverdi. Nærmere bestemt har signalomvandleren 32 inngangs- og utgangskarakteristikker slik som vist i fig. 6, slik at den som inngangssignal vil motta det operative utgangssignal MV01 fra trykkregulatoren 31, hvilket varierer i området fra 0 % til 100 %, og den vil avgi det innstilte temperaturverdisignal SV01 som tilsvarer en temperatur i området fra 800°C til 850°C, til temperaturregulatoren 33. Ettersom det operative utgangssignal MV01 har en tendens til å øke i det beskrevne driftseksempel, vil det punkt hvor signalomvandleren vil aktiveres flytte seg i retningen som er angitt med pilen i fig. 6, og det innstilte temperaturverdisignal SV02 som tilføres temperaturregulatoren vil således endres til en lavere verdi. Det vil her forstås at variasjonsområdet til det innstilte temperaturverdisignal SV02 som tilsvarer variasjonsområdet på 0 % til 100 % for det operative utgangssignal MV01 er valgt som 800°C - 850°C, basert på kjenn-skapen til at driften av det fluidiserte sjikt i dette temperaturområde foretrekkes av forskjellige grunner, slik som bedre forbrenningseffektivitet, forhindring av "sintring" av det fluidiserte sjikt, bedre effektivitet ved fjernelse av svovel (når det gjelder kullforbrenning), forhindring av dannelse av karbonmonooksyd (når det gjelder kullforbrenning) o.s.v.

Når det innstilte temperaturverdisignal SV02 i temperaturregulatoren 33 minskes, samsvarer ikke inngangssignalet PV02 fra temperaturføleren 3a med det innstilte temperaturverdisignal SV02 i temperaturregulatoren 33, slik at temperaturregulatoren 33 aktiveres for å minske forskjellen ved å øke det operative utgangssignal MV02.

Derved, ettersom større innstilte strømningsverdier er opprettet i strømningsregulatoren 34 som mottar det økede operative utgangssignal MV02 som det innstilte strømnings-mengdesignal SV03, vil det operative utgangssignal MV03 økes slik at inngangssignalet PV03 fra strømningsmåleren 9b samsvarer med den nye, innstilte verdi. Således vil åpningsgraden til styreventilen 9a økes, og hastigheten til sirkulasjonsluften som tilføres luftfordelingsplaten 8 via røret 9 for sirkulasjonsluft og deretter strømmer inn i varmegjenvinningskammeret 4 vil øke.

Følgelig, slik det fremgår av diagrammet vist i fig. 4 som er forklart ovenfor, vil også varmeovergangstallet til det bevegelige sjikt i varmegjenvinningskammeret 4 ha en tendens til å øke i samsvar med tendensen til at hastigheten til sirkulasjonsluften og mengden av varmeenergi som overføres til kjelebeholderen 17 fra varmegjenvinningskammeret 4 gjennom varmegjenvinningsrøret 10 også øker.

Økning av mengden av varmeenergi i samsvar med hastigheten til sirkulasjonsluften slik som forklart ovenfor kan muliggjøre at damptrykket kan økes og bringes tilbake til sitt tidligere

nivå i løpet av kort tid, på en slik måte at akkumulert varme i det bevegelige sjikt i varmegjenvinningskammeret 4 avgis til varmegjenvinningsrøret 10. Dette skjer imidlertid umiddelbart før damptrykket øker i samsvar med mengden av tilført brennstoff, hvilket tar lengre tid, slik som allerede forklart.

Når damptrykket er øket og er kommet tilbake til sitt tidligere nivå, vil også inngangssignalet PV01 til trykkregulatoren 32 fra trykkmåleren 20b også ha en tendens til å øke. Ettersom trykkregulatoren 31 vil være i likevekt på det tidspunkt hvor inngangssignalet PV01 har øket slik at det samsvarer med det forutbestemte, innstilte trykkverdisignal SV01, vil det operative utgangssignal MV01 fra trykkregulatoren 31 bli liggende ved det midlere punkt (50 %). Tilsvarende vil også mengden av brennstoffer som skal tilføres midlene 14 for brennstofftilførsel på nytt bli innstilt på den midlere verdi (50 %), og på dette tidspunkt, i korrelasjon med dette, vil lufthastigheten til sirkulasjonsluften ved luftfordelingsplaten i varmegjenvinningskammeret 4 også bringes tilbake til nær den midlere verdi (50 %). Operasjonen som er forklart ovenfor utføres som en respons fra systemet på hvilken som helst ytre forstyrrelse som skyldes en minskning av damptrykket. Operasjonen vil naturligvis reverseres som respons på enhver ytre forstyrrelse som skyldes en økning av damptrykket.

F.eks. kan mengden av tilførte brennstoffer styres i samsvar med damptrykket på en slik måte at trykkregulatoren 31 som utgjør midler for styring av mengden av tilførte brennstoffer frembringer det operative utgangssignal MV01 til midlene 14 for brennstofftilførsel, slik at damptrykksignalet PV01 fra trykkmåleren 20b som utgjør midlene for detektering av damptrykket kan bringes i likevekt i forhold til det innstilte trykkverdisignal SV01. På den annen side vil temperaturregulatoren 33 som utgjør midlene 33, 34, 9, 9a, 9b for styring av tilførselen av sirkulasjonsluft avgi det operative utgangssignal MV02 til strømningsregulatoren 34 som det innstilte verdisignal SV03, slik at temperatursignalet PV02 fra midlene 3a for temperaturdetektering kan bringes i likevekt i forhold til det innstilte temperaturverdisignal SV02. Strømningsregulatoren 34 tilfører det operative utgangssignal MV03 til midlene 9a for styring slik at luftstrømningssignalet PV03 fra strømningsmåleren 9b kan bringes i likevekt i forhold til det innstilte verdisignal SV03, varierer mengden av luften (lufthastigheten) som tilføres i varmegjenvinningskammeret 4 og styrer mengden av varmeenergi som overføres til kjelebeholderen 17 fra varmegjenvinningskammeret 4 i samsvar med temperaturen. To typer styreoperasjoner som forklart ovenfor kan sammenkobles ved å korrelere det operative utgangssignal MV01 fra trykkregulatoren 31 med det innstilte verdisignal SV02 som tilføres til temperaturregulatoren 33 av signalomvandleren 32 som utgjør midlene for styring av innstilt temperatur. På denne måte, mens en styreoperasjon som tjener til å utføre styring i lang tid utføres ved at trykkregulatoren 31 virker som middel for å styre brennstofftilførselen for konstant å sikre korrekt mengde brennstoff uansett økninger eller minskninger i damptrykket forårsaket av variasjoner i dampbelastningen, kan mengden av sirkulasjonsluft (eller lufthastigheten) som tilføres i varmegjenvinningskammeret 4 økes eller minskes i en kort periode i samsvar med damptrykket, slik at varmen som akkumuleres i det fluidiserte medium i varmegjenvinningskammeret 4 kan overføres til kjelebeholderen 17 på en slik måte at den kan avgis omgående, eller varmetilførselen til kjelebeholderen 17 kan begrenses på en slik måte at varmen omgående akkumuleres i det fluidiserte medium. Således kan operasjonen for å styre damptrykket utføres hurtig hver gang det skjer en variasjon i dampbelastningen.

Det skal imidlertid påpekes at i anordningene for styring av forbrenning vist i fig. 5A og 5B, ettersom mengden av brennstoffer som skal tilføres styres utelukkende på basis av damptrykk, når det er nødvendig konstant å styre mengden av brennstoffer som tilføres ved tilfeller av variasjoner i dampbelastningen eller damptrykket i en lang periode, blir det nødvendig konstant å regulere mengden av brennstoffer som tilføres av midlene 14 for brennstofftilførsel, hvilket medfører at styringen av damptrykket i trykkregulatoren 31 kommer ut av likevekt. Som et resultat, med hensyn til styringen av damptrykket på basis av hastigheten til sirkulasjonsluften ved samvirke mellom temperaturregulatoren 33 og strømningsregulatoren 34, må det tas i betraktning at opprettholdelse av lufthastigheten til sirkulasjonsluften nær den midlere verdi (eller 50 %) i tilfelle av ytre forstyr-relser vil bli umulig, og at det vil bli vanskelig å oppnå en ensartet maksimering av mengden av varmeenergi som gjenvinnes og overføres til kjelebeholderen 17, hvilket kan medføre både økninger og minskninger av denne mengde.

Fig. 7A og 7B illustrerer en annen utførelse av en anordning for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse som kan anvendes henholdsvis for kjelen A vist i fig. 2A og kjelen C vist i fig. 2B.

I fig. 7A er en utgangskobling til en strømningsmåler 20a som inneholdes i damprøret 20 tilkoblet en av inngangskoblingene til et regneelement 35 som utgjør midler for styring av mengden av brennstoffer som tilføres på basis av dampbelastningen, mens den annen inngangskobling til regneelementet 35 er tilkoblet en kobling for et operativt utgangssignal MV01 fra en trykkregulator 31. En utgangskobling for regneelementet 35 er koblet til en motor 12 for midlene 14 for brennstoff tilførsel . Resten av anlegget er identisk med den første utførelse vist i fig. 5A og 5B.

Anordningen for styring av forbrenning vist i fig. 7A skal nå forklares. Når dampbelastningen øker vil damptrykket som detekteres av trykkmåleren 2 0b avta, og det operative utgangssignal MV01 fra trykkmåleren 31 vil således ha en tendens til å øke. Dette er det samme som i tilfellet med den første utførelse (vist i fig. 5A og 5B). Imidlertid føres det operative utgangssignal MV01 ikke direkte til motoren 12 for midlene 14 for brennstofftilførsel, slik som i den første utførelse, men tilføres i stedet til den annen inngangskobling for regneelementet 35.

I løpet av denne tid, ettersom et utgangssignal fra strømningsmåleren 20a som inneholdes i damprøret 20 tilføres som et inngangssignal PV04 som indikerer at dampstrømnings-mengden har en tendens til å øke, vil regneelementet 35 beregne det aritmetisk utgangssignal YO uttrykt i den følgende ligning, i samsvar med inngangssignalet PV04 og det operative utgangssignal MV01, og tilføre disse til motoren 12.

YO = PV04 + a(2MV01 - 100)

der a er en konstant, som således bestemmer variasjonsområdet til det aritmetiske utgangssignal YO.

Det skal nå gis en forklaring med hensyn til hvordan det aritmetiske utgangssignal YO bestemmes av signalene PV04 og MV01 som frembringes av strømningsmåleren 20a og trykkregulatoren 31, under henvisning til fig. 8 og 9. Fig. 8 er et diagram som viser forholdet mellom det operative utgangssignal MV01 som tilføres den annen inngangskobling til regneelementet 35 og det aritmetiske utgangssignal YO fra regneelementet. Det operative punkt Pl som representerer en normal tilstand der det operative utgangssignal MV01 fra trykkregulatoren 31 holder seg på 50 % befinner seg på karakteristikkurven vist med den heltrukne linje, og det aritmetiske utgangssignal YO på abscissen som tilsvarer punktet Pl kan således bestemmes. Som det fremgår av den ovenfor nevnte ligning styres også det aritmetiske utgangssignal YO av inngangs- signalet PV04 som tilføres til en av inngangskoblingene til regneelementet 35. Fig. 9 er et diagram som viser forholdet mellom damp-strømningsmengden (PV04) som detekteres av strømningsmåleren

20a og mengden av brennstoffer som tilføres (%) eller det aritmetiske utgangssignal YO som tilføres midlene 14 for brennstofftilførsel fra regneelementet 35. Ettersom dette forhold er inkludert i inngangs- og utgangskarakteristikkene til regneelementet 35 og styres av inngangssignalet PV04, og dersom dampstrømningsmengden (PV04) er Ql i normal stilling, d.v.s. ved 50 %, befinner det operative punkt Ql seg på karakteristikkurven, og det aritmetiske utgangssignal YOl på abscissen som tilsvarer det operative punkt kan bestemmes.

Det vil forstås at det aritmetiske utgangssignal YOl faller sammen med det aritmetiske utgangssignal YOl som tilsvarer det operative punkt Pl på karakteristikkiinjen antydet med heltrukket linje i fig. 8.

Når dampbelastningen øker og dampstrømningsmengden (PV04) øker på en trinnvis måte fra Ql til Q2, flyttes det operative punkt fra ql til q2 på karakteristikklinjen i fig. 9. Følgelig, ettersom verdien til det aritmetiske utgangssignal YO øker på en trinnvis måte fra YOl til Y02, vil karakteristikklinjen som er tegnet som en heltrukket linje i fig. 8 flytte seg oppover og mot høyre på tegningen, til den stilling for karakteristikklinjen som er tegnet som en stiplet linje, og følgelig vil det operative punkt Pl umiddelbart flyttes til det operative punkt P2.

Ettersom damptrykket vil reagere på økninger av dampstrøm-ningsmengden (PV04) som etterfølges av en økning av dampbelastningen på en integrert måte, vil damptrykket midlertidig synke, og inngangssignalet fra trykkmåleren 20b til trykkregulatoren 31 vil også avta. Som en respons på denne minskning vil det operative utgangssignal MV01 fra trykkregulatoren 31 gradvis øke, og det operative punkt P2 på karakteristikklinjen som er tegnet som en stiplet linje i fig. 8 vil også heves langs karakteristikklinjen, til f.eks. det operative punkt P'2. Følgelig vil det aritmetiske utgangssignal YO langs abscissen i fig. 8 gradvis øke til punktet Y02' .

Deretter, som en respons på den gradvise økning av det aritmetiske utgangssignal YO vil hastigheten til motoren 12 øke, og mengden av brennstoffer som tilføres av midlene 14 for brennstoff tilførsel vil også øke, hvorved forbrenningen i forbrenningskammeret 3 intensiveres, og det vil dannes en øket mengde av damp i kjelebeholderen 17. Dette vil i sin tur bevirke at damptrykket gradvis økes, og i løpet av lengre tid vil det operative utgangssignal MV01 fra trykkregulatoren 31 bringes opp til verdien på 50 %, på det tidspunkt at trykkregulatoren 31 er i en likevektstilling, og vil holde seg på denne verdi.

Under denne operasjon vil samvirket mellom signalomvandleren 32, som fortløpende reagerer på gradvise økninger av det aritmetiske utgangssignal YO ved å bevirke en økning av det operative utgangssignal MV01, og temperaturregulatoren 33 og strømningsregulatoren 34 styre mengden av varmeenergi som overføres til kjelebeholderen 17 fra varmegjenvinningskammeret 4, slik som tidligere forklart, hvorved operasjonen som utføres av trykkregulatoren 31 for å bringes i likevekt vil forenkles.

Følgelig vil det operative punkt P2', som er blitt hevet langs karakteristikkurven, tegnet som en stiplet linje i fig. 8, bli drevet nedover for å bringes til det operative punkt P2. Det aritmetiske utgangssignal YO som tilsvarer det operative punkt P2 vil på dette tidspunkt stille seg på verdien Y02, for å sikre at det operative punkt q2 tilsvarer dampstrømnings-mengden Q2 som øker konstant langs karakteristikklinjen vist i fig. 9. Når således mengden av brennstoffer som tilføres av midlene 14 for brennstofftilførsel øker eller minker på grunn av den konstante endring av verdien til det aritmetiske utgangssignal YO fra regneelementet 35 som respons på de konstante variasjoner i dampbelastningen, kan det operative utgangssignal MV01 fra trykkregulatoren 31 konstant bringes nedover til verdien på 50 %.

Dette vil muliggjøre at den variable mengde varmeenergi som gjenvinnes og overføres til kjelebeholderen 17 fra varmegjenvinningskammeret 4 kan maksimeres ensartet enten det skjer økninger eller minskninger av denne mengde, ettersom hastigheten til sirkulasjonsluften holdes konstant på det midlere punkt innen et styrbart område, med damptrykket i normal tilstand. Dette er mulig fordi damptrykket hurtig bringes tilbake til det tidligere nivå når det skjer en økning eller minskning, og dette oppnås ved at det bevirkes en omgående økning eller minskning av mengden av varmeenergi i samsvar med hastigheten til sirkulasjonsluften ved samvirke mellom signalomvandleren 32, temperaturregulatoren 33 og strømningsregulatoren 34, som arbeider på samme måte som i den første utførelse (illustrert i fig. 5A og 5B).

Den annen utførelse av anordningen for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse benyttet for kjelen A vist i fig. 2A er forklart med henvisning til fig. 7A. Ettersom anvendelsen av anordningen for styring av kjelen C vist i fig. 2B er lik den ovenfor nevnte anvendelse, utelates forklaring av anordningen for styring av forbrenning vist i fig. 7B.

Som en oppsummering, i henhold til den annen utførelse av anordningen for styring av forbrenningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse, vil regneelementet 35 som utgjør et middel for styring av brennstofftilførsel for styring av mengden av brennstoffer som tilføres på basis av dampbelastningen, beregne og danne det aritmetiske utgangssignal YO som kreves for å sikre konstant regulering av mengden av brennstoffer som tilføres i samsvar med de konstante variasjoner i dampbelastningen, som avhenger av dampstrømningsmengden, når det tilføres det operative utgangssignal MV01 (50 %) fra trykkregulatoren 31 som utgjør midler for styring av brennstoff tilførsel i det tidsrom når systemet er i en likevektstilstand, og dette signal går ut til midlene 14 for brennstoff tilførsel . Dette vil bevirke at trykkregulatoren 31 holdes konstant i likevekt i normal tilstand uansett den opptredende dampbelastning eller mengden av brennstoffer som tilføres, idet det operative utgangssignal MV01 holdes på verdien 50 %, og mengden av sirkulasjonsluft som tilføres (eller lufthastigheten) bringes nær medianen på 50 % i midlene 33, 34, 9, 9a og 9b for styring av lufttilførselen for varmegjenvinning, hvilke midler reagerer på det operative utgangssignal MV01 og således ensartet maksimerer området for variasjon av mengden av sirkulasjonsluft som tilføres, enten denne mengden øker eller minsker.

I henhold til den annen utførelsesform av anordningen for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse, dersom en konstant mengde av fluidisert medium strømmer fra forbrenningskammeret 3 til varmegjenvinningskammeret 4 (den konstante mengde bestemmes av forbrenningslufthastigheten som er fast innstilt), vil dette bevirke at varmen som er akkumulert i det fluidiserte medium i det bevegelige sjikt i varmegjenvinningskammeret avgis omgående for å overføres til kjelebeholderen 17. Imidlertid styres i det hele tatt ikke mengden av det fluidiserte medium som kan avgis fra forbrenningskammeret 3 til varmegjenvinningskammeret 4. Følgelig kan mengden av varmeenergi med fordel økes eller minskes som en følge av en variasjon i hastigheten til sirkulasjonsluften når det er en likevektstilstand i hvert av midlene 33, 34, 9, 9a og 9b for tilførsel av sirkulasjonsluft. Imidlertid, ettersom varmeenergien som er akkumulert i det fluidiserte medium som inneholdes i det bevegelige sjikt i varmegjenvinningskammeret 4 ikke styres fullstendig, vil mengden av varmeenergi akkumulert i varmegjenvinningskammeret 4, når damptrykket er brakt tilbake til normal tilstand etter en ytre forstyrrelse som bevirker en økning av trykket, være så liten at det kan være problemer med omgående å gjenopprette damptrykket.

Fig. 10A og 10B illustrerer oppbygningen av en tredje utførelse av anordningen for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse, anvendt for kjelen A vist i fig. 2A og kjelen C vist i fig. 2B. Forskjellen mellom den tredje utførelse og den annen utførelse vist i fig. 7A og 7B ligger i at signalledningen som forbinder utgangskoblingen til regneelementet 35 med motoren 12 som inngår i midlene 14 for brennstofftilførsel også er avgrenet i et punkt langs ledningen før den kommer frem til motoren, og denne avgrening leder til koblingen for det innstilte strømningsverdisignal SV05 for strømningsregulatoren 36 for tilførsel av forbrenningsluft.

I røret 7 for tilførsel av forbrenningsluft som fører til luftkammeret 6 fra et forråd av forbrenningsluft som ikke er vist på tegningen er det en styreventil 37 og en strømnings-måler 38, anordnet i denne rekkefølge mot et luftkammer 6. Koblingen for et operativt utgangssignal MV05 fra en strøm-ningsregulator 36 for forbrenningsluft er forbundet med styrekoblingen til en styreventil 37, og utgangskoblingen til strømningsmåleren 38 er forbundet med koblingen for et inngangssignal PV05 til strømningsregulatoren 36. Strømnings-regulatoren 3 6,' styreventilen 37 i røret 7 for f orbrennings-luf t og strømningsmåleren 38 i luftrøret danner midler for styring av tilførselen av forbrenningsluft.

I henhold til den utførelse som er forklart ovenfor vil, på det tidspunkt at dampbelastningen momentant øker eller minsker, og når dampstrømningsmengden som detekteres av strømningsmåleren 20a øker eller minsker, inngangssignalet PV04 til regneelementet 35 øke eller minske, og som en reaksjon på dette vil regneelementet momentant flytte det operative punkt på karakteristikkkurven vist i fig. 8 oppover enten mot venstre eller mot høyre, for omgående å øke eller minske det aritmetiske utgangssignal YO fra regneelementet 35. Dette vil sikre momentan gjenopprettelse av damptrykket. På den annen side, dersom damptrykket som detekteres av trykkmåleren 20b, avhengig av hvorvidt den normale endring av dampbelastningen øker eller minsker på normal måte, vil regneelementet 35 variere stillingen for stabil drift på tidspunktet for likevektstilstand for trykkregulatoren 31, avhengig av mengden av dampstrømmen, og avgi til den elektriske motor 12 et normalt aritmetisk utgangssignal YO som samsvarer med den økede eller minskede dampbelastning. Dette vil sikre en styreoperasjon for damptrykket i en lang tidsperiode. Ettersom et slikt utgangssignal YO fra regneelementet 35 også tilføres til strømningsregulatoren 3 6 for tilførsel av forbrenningsluft som et innstilt strømnings-mengdeverdisignal SV05, og det antas at dampbelastningen øker slik at mengden av brennstoffer som tilføres av midlene 14 for brennstofftilførsel vil vise tegn til økning, vil det innstilte strømningsmengdeverdisignal SV05, som er utgangssignalet fra regneelementet 35, også vise tegn til økning. Følgelig, ettersom inngangssignalet PV05 ikke vil tilsvare det innstilte strømningsmengdeverdisignal SV05 for strømnings-regulatoren 36, vil strømningsmengderegulatoren 3 6 øke det operative utgangssignal MV05 og øke åpningsgraden til styreventilen 37.

Resultatet er at når dampbelastningen øker normalt og mengden av tilført brennstoff også øker normalt, vil også åpningsgraden til styringsventilen 37 øke normalt, slik at hastigheten til forbrenningsluften som tilføres i forbrenningskammeret 3 fra luftkammeret 6 gjennom røret 7 for forbrenningsluft også øker. Følgelig vil det operative punkt på den operative kurven forklart med henvisning til fig. 3A bli flyttet i den retning som er antydet med pilen vist i fig. 3A, og mengden av det fluidiserte medium som strømmer fra forbrenningskammeret 3 til varmegjenvinningskammeret 4 vil øke, slik at parameteren eller mengden av sirkulerende fluidisert medium i de operative kurver vist i fig. 3B som tidligere forklart vil øke tilsvarende, og de operative kurver for vedkommende operasjon vil beveges i retningen antydet med pilen.

Derfor vil mengden av fluidisert medium som strømmer fra varmegjenvinningskammeret 4 til forbrenningskammeret 3, eller mengden av fluidisert medium som sirkulerer, øke, og dette fluidiserte medium vil bringes til det fluidiserte medium som inneholdes i det bevegelige sjikt i varmegjenvinningskammeret 4, hvilket bevirker at varmeenergien som akkumuleres i det bevegelige sjikt øker, og det begrenser senkningen av temperaturen i det bevegelige sjikt som varierer i avhengighet av varmeenergigjenvinningen, for å holde temperaturen på et høyt nivå.

Ettersom varmeverdien R som gjenvinnes i kjelebeholderen 17 fra varmegjenvinningskammeret 4 uttrykkes av ligningen:

R = A* a* AT

der A er det effektive varmemottagende areal til varmegjenvin-ningsrøret 10, og der

a er varmeovergangstallet,

AT er temperaturforskjellen mellom det fluidiserte medium i det bevegelige sjikt i varmegjenvinningskammeret 4 og

dampen i kjelebeholderen 17,

betyr opprettholdelse av et høyt nivå for temperaturen i det fluidiserte medium i det bevegelige sjikt i varmegjenvinningskammeret 4 at det kan gjenvinnes mere varmeenergi. Selv dersom dampbelastningen vanligvis er for stor, kan tilstrekkelig gjenvinning av varmeenergi i kjelebeholderen fra varmegjenvinningskammeret 4 sikre en hurtig gjenopprettelse av damptrykket.

Som det fremgår av den ovenstående forklaring av den tredje utførelse av anordningen for styring av forbrenning i henhold til den foreliggende oppfinnelse, vil midlene 7, 36, 37 og 38 for styring av tilførselen av forbrenningsluft reagere på det kontinuerlig økende aritmetiske utgangssignal YO som tilføres fra regneelementet 35 som inngår i midlene for styring av mengden av brennstoff som tilføres i avhengighet av dampbelastningen når dampbelastningen øker på normal måte, og øke mengden av forbrenningsluft som tilføres (eller hastigheten til luften for forbrenning) i forbrenningskammeret 3, øke mengden av det fluidiserte medium som sirkulerer i varmegjenvinningskammeret 4, og øke varmeenergien som bringes fra forbrenningskammeret 3 og lagres i det fluidiserte medium. Dette vil sikre tilstrekkelig mengde av varmeenergi som gjenvinnes i kjelebeholderen 17 fra varmegjenvinningskammeret 4 selv dersom dampbelastningen normalt er for stor, slik at gjenopprettelse av damptrykket på grunn av utilstrekkelig gjenvunnet varmeenergi kan hindres i å bli forsinket.

Claims (13)

1. Anordning for styring av forbrenning for kjele av typen med fluidisert sjikt, omfattende

- et forbrenningskammer (3) fylt med fluidisert medium for forbrenning av brennstoffer i det fluidiserte medium, - midler (14) for brennstofftilførsel, for å tilføre en bestemt mengde brennstoffer til forbrenningskammeret (3), - midler (5, 5a, 6, 7) for tilførsel av forbrenningsluft til forbrenningskammeret (3), - en kjelebeholder (17) for å motta varme fra forbrenningskammeret (3) , - et varmegjenvinningskammer (4) nær forbrenningskammeret (3) og slik beliggende at det fluidiserte medium i forbrenningskammeret (3) kan sirkulere gjennom dette, - midler (6a, 8, 8a, 8a', 8b) for tilførsel av sirkulasjons-luf t, for å tilføre sirkulasjonsluft til varmegjenvinningskammeret (4), ved en bestemt lufthastighet (.eller massehastighet), - midler (10, 11) for varmegjenvinning anordnet i varmegjenvinningskammeret (4), for gjenvinning og overføring til kjelebeholderen (17) varmen i det fluidiserte medium som sirkulerer gjennom varmegjenvinningskammeret (4) i samsvar med den bestemte hastighet (eller massehastighet) til sirkulasjonsluften, og - midler (2 0b) for detektering av damptrykk, for å detektere damptrykket i kjelebeholderen (17) og for å avgi et damptrykksignal (PV01) som indikerer damptrykket, samt damptrykkavhengige midler (31, 32, 33, 34, 9, 9a, 9b) for styring av tilførselen av sirkulasjonsluft, innrettet til å reagere på damptrykksignalet (PV01) og å styre hastigheten (massehastigheten) til sirkulasjonsluften i midlene (6a, 8, 8a, 8a', 8b) for tilførsel av sirkulasjonsluft på basis av damptrykket, karakterisert ved at midlene (6a, 8, 8a, 8a', 6b) for tilførsel av sirkulasjonsluft omfatter rør (8b) med åpninger (8a') som sirkulasjonsluften kan strømme ut av med en hastighetskomponent rettet nedover i kammeret, for å bevirke at det fluidiserte medium som strømmer gjennom varmegjenvin-ningkammeret (4) danner et sjikt som beveger seg nedover i kammeret (4).

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter en tempera-turføler (3a) for detektering av temperaturen i forbrenningskammeret (3) og for å avgi et temperatursignal (PV02) som indikerer temperaturen, idet de damptrykkavhengige midler for tilførsel av sirkulasjonsluft omfatter midler (33, 34, 9a, 9b) for styring av tilførselen av sirkulasjonsluft som reagerer på damptrykksignalet (PV01) og temperatursignalet (PV02) og styrer hastigheten (eller massehastigheten) til sirkulasjonsluften i midlene (6a, 8, 8a, 8a', 8b) for tilførsel av sirkulasjonsluften, for å bevirke at temperaturen i forbrenningskammeret (3) samsvarer med en bestemt, innstilt temperaturverdi.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den omfatter midler (31) for å styre mengden av brennstoffer som tilføres av midler (14) for brennstofftilførsel, i avhengighet av damptrykksignalet (PV01).

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at den omfatter midler (32) for å styre en innstilt temperaturverdi i midlene (33, 34, 9, 9a, 9b) for styring av tilførselen av sirkulasjonsluft samtidig med styring av mengden av brennstoffer som tilføres av midlene (14) for brennstofftilførsel, hvilke styres av midlene (31) for styring av brennstofftilførsel.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at den bestemte, innstilte temperaturverdi (SV02) samsvarer med utgangssignalet (MV01) fra midlene (31) for styring av brennstofftilførselen, og idet midlene for styring av tilførselen av sirkulasjonsluft omfatter en temperaturregulator (33) innrettet til å motta det bestemte, innstilte temperaturverdisignal (SV02) og temperatursignalet (PV02) fra temperaturføleren (3a), og å avgi et innstilt strømningsmengdeverdisignal for å styre strømnings-mengden til sirkulasjonsluften.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at midlene for styring av den innstilte temperaturverdi omfatter en omvender (32) innrettet til å omvende utgangssignalet fra midlene (31) for styring av brennstofftilførsel.

7. Anordning som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved at den omfatter midler (20a) for å detektere strømningsmengden til dampen fra kjelebeholderen (17) til en dampbelastning og for å avgi et dampstrømningsmengdesignal (PV04) som indikerer strømnings-mengden, og dampbelastningsavhengige midler (35) for styring av brennstofftilførsel, for å styre mengden av brennstoffer som tilføres av midlene (14) for brennstofftilførsel i avhengighet av strømningsmengden av damp som indikeres av dampstrømningsmengdesignalet (PV04) i avhengighet av dampbelastningen, i tillegg til styring fra midlene (31) for styring av brennstofftilførsel, for å styre mengden av brennstoffer som tilføres av midlene (14) for brennstoff-tilførsel.

8. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at de dampbelastningsavhengige midler for styring av brennstofftilførsel er et regneelement (35) innrettet til å motta et operativt utgangssignal (MV01) som avgis av midlene (31) for styring av brennstoff-tilførsel i avhengighet av damptrykksignalet (PV01) og damp-strømningsmengdesignalet (PV04), og å beregne et utgangssignal (YO) som tilføres midlene (14) for brennstofftilførsel, i henhold til formelen: YO = PV04 + a(2MV01 - 100) der a er en koeffisient for å stipulere variasjonsområdet til YO.

9. Anordning som angitt i krav 7 eller 8, karakterisert ved at den omfatter midler (7, 36, 37, 38) for styring av tilførselen av forbren-ningsluf t, for å styre hastigheten (eller massehastigheten) til forbrenningsluften i midlene (5, 5a, 6, 7) for tilførsel av forbrenningsluft, samtidig med styring av mengden av brennstoffer som tilføres av midlene (14) for brennstofftilførsel, under styring av midlene (31) for styring av brennstofftil-førsel og de dampbelastningsavhengige midler (35) for styring av brennstofftilførsel.

10. Anordning som angitt i krav 9, karakterisert ved at midlene for styring av tilførselen av forbrenningsluft omfatter en styreventil (37) innrettet til å styre strømningsmengden av forbrenningsluft som tilføres til forbrenningskammeret (3), en strømningsmåler (38) innrettet til å detektere strømningsmengden av forbren-nings luften og å avgi strømningsmengdesignalet som indikerer strømningsmengden samt en strømningsmengderegulator (3 6) innrettet til å motta det operative utgangssignal (YO) og strømningsmengdesignalet og å regulere åpningsgraden til styreventilen (37), slik at strømningsmengdesignalet kan samsvare med det operative utgangssignal.

11. Anordning som angitt i hvilket som helst av kravene 1 - 10, karakterisert ved at midlene for detektering av damptrykk omfatter en trykkmåler anordnet i et damprør (20) som forbinder kjelebeholderen (17) med dampbelastningen ,(21).

12. Anordning som angitt i hvilket som helst av kravene 1 - 11, karakterisert ved at de damptrykkavhengige midler for styring av tilførselen av sirkulasjonsluft omfatter en strømningsregulator (34) som styrer en ventil (9a) i en luftledning (9).

13. Anordning som angitt i hvilket som helst av kravene 1-12, karakterisert ved at midlene (5, 5a, 6, 7) for tilførsel av forbrenningsluft er innrettet til å tilføre forbrenningsluften til forbrenningskammeret (3) med en lufthastighet som er mere enn 2 Gmf, og midlene (6, 8, 8a, 8a', 8b) for tilførsel av sirkulasjonsluft er innrettet til å tilføre sirkulasjonsluften til varmegjenvinningskammeret (4) med en bestemt lufthastighet (eller massehastighet) som er i området fra 0 Gmf til 2 Gmf.