SE514133C2 - Förfarande vid automatiserad eldning samt eldningsanordning - Google Patents

Description

30 514 133 2 under manuell övervakning. Även askurmatningen skall företrädesvis kunna ske automatiskt.

- Uppstarten skall vara lätt att utföra.

- Eldníngsanordningen skall ha hög verkningsgrad, dvs tillåta ett högt utnyttjande av bränslets energiinnehåll för omvandling till värmeenergi, som kan tillgodogöras i parmans konvektionsdel.

- Eldningsanordníngen skall ge önskad pannvattentemperatur med önskad, företrädesvis reglerbar noggrannhet.

- Eldningsanordningen skall kunna utnyttjas för olika effektbehov och ha ett stort i reglerområde med avseende på genererad effekt.

- Eldningsanordningen skall ha hög säkerhet mot brand, haverier och andra stömingar eller olyckor. 1 - Eldningsanordrringen skall kunna appliceras på en mängd olika värmepannor.

- Eldningsanordningen skall vara lätt att trimma in, vilket bland annat innebär att anordningens arbetssätt skall vara sådant att det lätt, genom inställning av olika parametrar i ett styrprogram, kan anpassas till de förhållanden som gäller i varje enskilt fall, såsom efïektbehov, bränslets karaktär, osv.

- De rökgaser som avges från eldníngsanordningen skall i alla effektlägen endast innehålla produkter vilka med god marginal ligger under tillåtna emissionstal.

- Eldningsanordningen skall vara lätt att trimma in i eldningsanordningens hela avsedda effektområde, vilket också medverkar till de låga ernissionstalen.

- Eldningsanordningen skall vara driñsäker och ha hög livslängd, den skall ha ßr- hållandevis små dimensioner och kunna tillverkas av enkla komponenter och därmed kunna hållas på en låg prisnivå Dessa syfien och fördelar med uppfinningen kan uppnås genom att derma kännetecknas av vad som anges i de efterföljande patentkraven. Ytterligare kännetecken och aspekter på uppfinningen framgår av följande beskrivning av en föredragen uttöringsforrn.

KORT FIGURBESKRIVNING I följande beskrivning av en töredragen utföringsform av uppfinningen kommer att hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka Fig. 1 illustrerar, delvis schematiskt, den automatiserade eldningsanordningen, Fig. 2 visar kontrollpanelen till en styrenhet, Fig. 3 är ett effekt/effektlägesdiagram, Fig. 4a-4c illustrerar grafiskt ett antal styrprogram för vissa av de motorer som ingår i eldningsanordningen, 10 15 20 25 30 35 514 133 3 Fig. 5 Fig. 6 är ett blockschema för efïektstyniingen, och är ett blockscherna för säkerhetsfimktionerna.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Eldningsanordningens huvuddelar Eldningsanordningens huvuddelar utgörs av ett brännaraggregat 100, ett doserings- aggregat 200 och en styrenhet 300. Brännaraggregatet 100 år anslutet till en schematiskt visad värmepanna 400, som kan vara av konventionellt slag.

Beskrivning av brännaraggregatet 100 I brânnaraggregatet 100 ingår en fastbränslebrärmare eller reaktor l, vilken har formen av ett kärl, mer bestämt formen av en trumma. Enligt utföringsfonnen är reaktortrumman 1 cirkulärcylindrisk och är roterbar omkring en svagt lutande rotationsaxel. Den uppvisar en yttre fläns 24 för montering av hela brännaraggregatet 100 på en pannlucka till den schematiskt visade pannan 400, så att en öppning 3 för förbränningsgaseri brännarens frärnre ände mynnar i pannans förbränningsrum 401.

Brännarens inre bildar en huvud- eller primärförbränningskarnmare 13 och en efier- eller sekimdårförbränningskainmare 14.

Brânnaraggregatets 100 övriga komponenter utgörs av åtminstone en fläkt 27 för förbränningslufi, åtminstone en fläknnotor 22, i denna text även benämnd andra motor, för rotation av flälcten 27 (alternativt kan anordnas två eller flera fläktar med tillhörande motorer, varav en flälct med tillhörande motor för inblåsning av primärßrbränningslufi i huvud- eller primärförbränningskarnrnaren 13 och en annan flâkt med tillhörande motor för inblåsning av sekundärförbränningslufl i efier- eller sekundärförbränningskammaren 14), en kärnfii inmatningsskruv 40 i ett bränsleinmatriingsrör 18 för partikelfonnigt fast bränsle, en inmatningsmotor 41, i derma text även benämnd fjärde motor, fór rotation av inmatningsskruven 40, en omrömingsmotor 34, i denna text även benämnd första motor, för rotation av reaktortrumman 1 omkring den lutande rotationsaxeln 2 samt nedre delen av ett nedfallsrör 42 för bränslet. Reaktortrummans 1 lutningsvinkel mot horisontal- planet, med reaktortmmmans främre öppning 3 för ñrbränningsgas riktad snett uppåt, uppgår till l5°.

Reaktortrummans 1 bakre åndvâgg, liksom huvuddelen av dess cylindxiska del, år dubbelväggig. Utrymmet mellan de inre 65, 66 och yttre väggarna har betecknats 54. De inre väggarna 65, 66 är försedda med hål 55 både i den cylindriska delen och i det bakre åndpartiet ñr inledning av ñrbränningslufi in i huvudbrännkarnmaren 13. Hålen i den 10 20 25 30 35 514 1356 4 inre cylindriska väggen 66 är anordnade tätare i primärtörbränningskarnrnarens 13 babe del och något glesare fördelade i den främre delen. Vidare är mellanrummet 54 uppdelat i kanaler genom längsgående, radiellt riktade, lamellformade mellanväggar i reaktor- trummans cylindriska del och i trummans bakre ände finns mellanväggar, vilka mellan sig bildar cirkelsektorformade kanaler för iörbränningsluft. Mellanväggarna i den babe delen och i den cylindriska delen övergår i varandra, så att varje cirkelsektorformad kanal i ändväggen kommunicerar med en längsgående kanal i den cylindriska delen, men endast med en och icke med någon ytterligare sådan längsgående kanal.

Lufiströmmarna genom dessa kanaler kan regleras medelst icke visade ventilorgan, så att törbränningslufien inleds företrädesvis eller huvudsakligen i de nedre bakre delar av törbränningskarnmareri, vilka är belägna under en inre, mindre trumma 60 i reaktortrummaris 1 babe del, som skall beskrivas närmare i det följande.

Förbränningslufien inleds sålunda företrädesvis eller huvudsakligen i de delar av huvudbrännkarnmaren 13 där bränslet ansarnlas under förbränningen. Som alternativ eller komplement kan, såsom ovan nämnts, tvâ eller flera fläktar anordnas, vilka driver lufl till primärfórbrännings- respektive sekundäriörbränriingskarnrarna. Detta kan särskilt vara fördelaktigt vid brännare med höga effekter, dvs i storleksordningen l MW eller större.

Trummans 1 bakre innervägg 65 och i synnerhet babe delen av trummans l cylindriska innervägg 66 utgör brännarens 1 rost. Samtidigt bildar trumman med dess irmerväggar en roterbar anordning för omrörning av bränslet i brännaren. För att ytterligare säkerställa omrörning av bränslet firms även medbringare 56 på reaktortrummans 1 insida, vilka sträcker sig ända bak till ändväggen 65 och medföljer i reaktortrummans l rotation.

Den inre, mindre trumman 60 är cylindrisk och har perforerad mantel. Enligt utiörings- formen består trumman av en plåttrumma med hål i manteln, men även en nättrumma är tänkbar. Hålen i rnanteln har betecknats 61. Dessa är så små - diametern eller största utsträckningen uppgår till max 10 mm, företrädesvis till max 8 mm - att bränsle- partiklarna icke i väsentlig grad kan passera genom dem. Framtill är trumman 60 helt öppen. Denna öppning har beteclcnats 62. T rumman 60 är koaxiell med reaktortrumman 1 och omger en central inmatningsöppning 63, som bildar mynning på inmatningsröret 18 tör bränslet, som matas in av inmatningssbuven 40. Trurnrnans 60 diameter är något större än öppningen 63. l det ringformade utrymmet 64 mellan inmatningsöppningen 63 och trumman 60 saknar reaktortrummans 1 bakre ândvägg 65 inloppsöppningar för törbränningslufi. Trumman 60 är fastsvetsad mot reaktortrummans 1 babe ändvägg. 10 15 20 25 30 35 ”m5 Bränsleinmamingsröret 18 omges av en koncentrisk, rörformad drivaxel 19, som samtidigt utgör lufiinblåsningsrör. I det cylindriska utrymmet 20 mellan inmatningsröret 18 och drivaxeln 19 finns på samma sätt som i det cylindriska utrymmet 54 mellan trummans cylindriska ytter- och inner-väggar längsgående, radiellt riktade mellanväggar, som sträcker sig mellan röret 18 och axeln 19, så att längsgående kanaler bildas mellan nämnda väggar på samma sätt som kanalerna mellan väggarna i trummans 1 cylindriska parti. Varje mellanvägg i utrymmet 20 år sålunda förbunden med en och endast en mellanvägg i utrymmet 54. Sålunda bildas ett system av från varandra separerade kanaler, enligt utföringsformen åtta sådana kanaler, vilka sträcker sig från rörets 19 bakre ände ända fram till frärnre änden av huvudbrännkammaren 13, där kanalerna är tillslutna av en ringformad ändvägg 47.

Trurnmans 1 bakre parti, ungefär motsvarande trummans halva längd, omges av ett dubbelväggigt hölje 25, som är snett avskuret under en vinkel som motsvarar trurnmans lutningsvinkel och avslutas med nämnda fläns 24 för montering av brännaraggregatet på en pannlucka eller pannvägg med hjälp av skruvar. Den del av anordningen som i Fig. l är till vänster om flänsen 24 sträcker sig alltså in i fórbränningsnirnmet 401 i pannan 400, medan delarna till höger om flänsen 24 befinner sig utanför pannan.

Förbränningslufien tas in av fläkten 27 genom ett lufiintag 27A och trycks in via lufi- ledningar 51 via det icke visade ventilsystemet (ett spjäll) in i lufiinblåsningsröret/axeln 19 och från dettas inre 20 vidare in i kanalerna i mellanrurnmet 54 och slutligen genom hålen 55 in i förbränningskanirnaren 13.

För fläktmotoms 22, omrörningsmotoms 34 och inmatningsmotoms 41 drivning av fläkten 27, trumman l, respektive inmatningsskruven 1 finns icke visade transmissioner, vilka emellertid på konventionellt sätt kan utgöras av axlar, kedjor, remmar eller andra konventionella element. Inmamingsskïnven 40 är anordnad att roteras av inmatnings- motorn 41 i en riktning motsatt tnmimans 1 rotation.

Det bränsle som faller ned i nedfallsrörets 42 matas omedelbart vidare av inmatnings- skruven 40. Om, på grund av något fel, inmatningsskmven 40 inte hinner mata bränslet vidare i samma takt som det faller ned genom nedfallsröret 42, kommer en viss mängd bränsle att sarnlas i nedfallsrörets 42 nedre del. Detta är från främst säkerhetssynpunkt icke önskvärt. För att begränsa denna eventuellt ansamlade bränslemängd finns därför en nivâvakt 70 placerad i nedfallsröret 42, som avger signal till styrenheten 300, om 10 20 25 30 35 514 155 6 bränslernängden i den nedre delen av nedfallsröret skulle stiga upp till nivåvakten 70, så att fortsatt dosering av bränsle till nedfallsröret 42 avbryts. Enligt utfóringsformen uppgår derma volym till endast 3 liter. I nedfallsrörets 42 nedre del finns även en ternperaturvakt 71, som är anordnad att avge signal till styrenheten 300, om temperaturen skulle överstiga en viss inställd ternperattrr, så att brännaren nödstoppas, vilket innebär att inmatningen av bränsle och förbränningslufi till brännaren stoppas liksom trumrnans rotation. Som ytterligare säkerhetsåtgärd har en sektion 72 tillverkats av icke brännbar plastslang, som smälts om ternperaturen i nedfallsröret i nämnda sektion ändock skulle överstiga ett visst värde. Vidare, som ännu en tbrsiktighetsåtgärd, är nedfallsrörets översta sektion 73 sidofórskjuten, så att bränsle inte faller ned på brännaraggregatet, om plastsektionen 70 skulle smältas av. i Det skall inses att brännaraggregatet 100 kan varieras inom ramen för uppfinningen.

Exempelvis kan den roterande trurnman 1, vare sig denna innehåller en inre, mindre trumma 60 eller ej, anordnas helt horisontellt. I detta fall bör trurnman dock göras avsmalnande, t ex koniskt avsmalnande, firån den bakre väggen och framåt, så att trummans botten får ungefär samma lutningsvinkel som visats i de beskrivna utfórings- formerna, varigenom bränslet även i detta fall kommer att ansarnlas på bottnen av trummans bakre del, där inblåsningen av primärlufi är koncentrerad. Man kan vidare tänka sig att det inte finns något skarpt höm i övergången mellan den bakre ändväggen och den sidovägg som motsvarar trurnmans mantel, utan istället t ex en avfasad över- gång. En ur vissa synvinklar mest ideal form har ernellerfid en brännare som helt saknar höm, t ex en brännare med den huvudsakliga formen av ett i båda ändar avskuret ägg eller päron, där den spetsigare delen är riktad framåt mot utloppsöppningen. Även i detta fall är brännaren dubbelväggig med mellanrummet mellan väggarna indelat i kanaler, eller på annat sätt försedd med kanaler ßr törbränningsluñen från lufiínledningsröret, som omger det centrala bränsleinmatningsröret, och vidare utåt- framåt.

Beskrivning av doseringsaggregatet 200 Doseringsaggregatet 200 är enligt utröringsformen anslutet till en förrådsbehällare 201 för partikelformat bränsle 202, företrädesvis pellets, via en extern transportshuv 203, som kan roteras i ett transportrör 204 snett uppåt med hjälp av en femte motor, här benämnd extemmotor 205. I transportrörets 203 övre ände faller det transporterade bränslet ned gnnnrn en fnnnnnnkr 207 nu en nrennnfarrad zos för bränsle. 20 25 30 35 5104 133 7 Ett uppåtlutande doseringsrör 210 har en bakre inloppsöppning för bränsle fiån mellan- ßrrådet 208. I doseringsröret 210 finns en doseringsskruv 212, som är roterbar med variabel, i synnerhet intermittent roterbar med varierbar frekvens, med hjälp av en doseringsmotor 211. Doseringsröret 210 mynnar i sin övre ände i den övre inmatnings- änden av nedfallsröret 42, där en rökdetektor 213 är anordnad ñr att vid förekomst av rök i nedfallsröret 42 avge signal till styrenheten 300 ßr att stoppa alla motorer i eldningsanläggningen. En temperaturvakt 217 är anordnad i övre delen av eller över nedfallsröret 42. Om temperaturen i området för temperaturvakten 217 skulle stiga till visst inställt värde, ger temperaturvakten 217 (som inte är strömberoende) kommando direkt till en icke strömberoende ventil, så att vatten tillförs en Sprinkler 214 i toppen av nedfallsröret 42 för vattenbegjutning av det överhettade området.

Beskrivning av eldningsanordningens arbetssätt Innan styrenheten 300 beskrivs, skall principema för eldningsanordningens arbetssätt förklaras. Styrenheten är anordnad att kunna ställas in på ett antal fasta efïektlägen, enligt utföringsformen åtta elïektlägen. Uppfinningens princip att använda ett antal fasta effektlägen underlättar i hög grad intrimningen av anläggningen. Med effektläge förstås att brännaren l vid varje sådant effektläge skall avge en viss värmeefïekt, som i pannans 400 konvenktionsdel 402 kan utnyttjas för att värma pannvattnet. I ett för uppfinningen icke begränsande utföringsexempel är brânnarens maximala effekt 100 kW, vilket motsvarar etïektläge E8, Fig. 3. Effektläge El är ett underhållsläge, där brännaren genererar 2 kW. Vid effektlägena E2, E3, E4, ..E7. skall brännaren 1, genom program- mering av styrenheten 300, avge 10, 25, 40, 55, 70 respektive 85 kW. Temperaturen på vattnet i en stigarledning 403 uppmäts med en resistiv termometer 404, som avger en analog signal med en styrkai relation till temperaturen. Mätsignalen överförs via en analog digitalomvandlare 405, Fig. 5, till en huvud-CPU 308 (Computer Processing Unit, dvs en mikroprocessor eller s k PROM) i styrenheten 300. Den grundläggande principen är att brännarens 1 avgivna effekt växlas om till ett högre effektläge, t.ex. fi-ån efïektläge E6 där brännaren avger 70 kW till efïektläge E7 där brännaren avger 85 kW, om temperaturen i stigarvatteriledtiingen 403 skulle sjunka under ett visst börvârde, Lex. 80°C, med viss inställd marginal. På motsvarande sätt växlas till ett lägre effektläge, om temperaturen i stigarvattenledningen 403 skulle stiga över börvärdets övre marginal. Pâ detta sätt kan brânnarens avgivna effekt pendla mellan vissa fasta effektlâgen, vilket dock inte innebär, såsom skall fiamgå av det följande, att arbetssättet hos eldningsariläggriingen får en ryckig karaktär. Tvärtom sker växlingen mellan de olika etfektlägena mjukt, trots den till synes språngvisa karaktären, vilket är ägnat att ge en hög verkningsgrad och mycket låg emission av oönskade produkter i rökgaserna. Hur 10 20 25 30 35 OO brännaraggregatet 100 och doseringsaggregatet 200 arbetari samverkan med varandra i beroende av styrenheten 300 vid de olika effektlägena skall nu förklaras. Först skall dock beskrivas hur tändningen/uppstarten av brännaren går till. g Uppstart En mindre kvantitet bränsle hålls i brännaren/trurmnan 1, t.ex. två liter, då det ä fiåga om en brännare dirnensionerad för en maxeffelct på 100 kW. Det förutsätts att bränslet utgörs av pellets. I den fortsatta beskrivningen kommer detta uttryck att användas, ehuru uppfinningen inte utesluter att även andra typer av fast bränsle kan användas. Lärnpligen kastas startmängden bränsle in framífi-ån genom öppningen 3, sedan pannluckan öppnats och brännaraggregatet svängts ut, vilket låter sig göra Det är emellertid även möjligt att genom manuell matning av inmatningsslcruven 40 via styrenheten 300 mata in den - önskade kvantiteten. Uppstartmängden bränsle i brärmaren antänds däreñer manuellt, t.ex. med en stormtändsticka, tändpapper eller armat tändmedel som brinnande kastas in i brännaren 1 fiarrrifrån. Då det konstaterats att det tagit eld i pelletsen stängs pannluckan och automatiken slås på med hjälp av knappen 302 på styrenhetens 300 kontrollpanel 301. Vidare ställs stigarvattenternperatrrren in på önskat börvärde, t.ex. 80°C med ratten 304, om detta inte redan är gjorLDet skall även nämnas att no ggrannheten kan kalibreras, dvs den önskade temperaturen ñnjusteras i önskad grad genom inställning av ternperattrrrnätningens upplösning. Sålunda kan man enligt utíörandeexerrrplet välja upplösníngar varierande mellan 0.2°C och 2°C. Vidare, enligt utförandeexemplet, är styrenheten anordnad att bringa eldningsanläggrringen att byta etïektläge om stigarvattenternperaturen överskrider viss inställt börvârde - tex. 80°C - med fyra inställnings(upplösnings-)errlreter. Om upplösningen är 2°C, så blir därmed reglerintervallet i 8°C, dvs totalt 16°C, men endast 1.6°C om upplösningen är så fin som 0.2°C.

Då automatiken slås till, börjar fläktrnotom 22 att med lågt varvtal driva fläkten 27, så att en liten mängd fórbrânningslufi sugs in genom intaget 27A och blåses via ledningen 51 in genom öppningama 55 i rosten/brännarens 1 väggar 65, 66. Samtidigt börjar även inmatningsskruven 40 rotera; till en början dock i ”tomme”, efiersom inget bränsle finns i inrnatningsröret 18 eller i nedfallsröret 42. Brännarens/reaktornummarrs 1 och i doseringsskruvens 212 rotationsprogram under uppstarten framgår av diagrammen i Fig. 4a. Brännaren 1 står enligt styrprograrnmet inledningsvis stilla i 180 s, varefier den roteras i pulser om 3 s omväxlande med stillaståenden i 120 s. Under rotationspulserna vrids trurnman l3,5°/s. Då detta pågått i drygt 4 min övergår programmet till att i stället rotera brännaren i pulser om 1 s omväxlande med stillaståenden i 3 s. 10 20 25 30 35 W: 9 Doseringsskruven 212 står först stilla i hela 7 min. Under denna tid arbetar brännaren sålunda endast med den startmängd bränsle som inledningsvis placerats i brännaren och som efter 3 min börjar röras om genom brännarens rotation, övre diagrammet Då de inledande 7 min har passerat, börjar doseringsskruven 212 mata fi-am doser intermittent i pulser om vardera 1 s omväxlande med att doseringsskruven står sfilla i 10 s.

Doseringsskruven 212 hämtar pelletsen från mellanlagret 208, som alltid hålls fyllt med hjälp av externsluuven 203 och dess motor 205, som startar så snart nivån av bränsle i mellanförrådet 208 sjunkit under en viss nivå, vilket registreras av en där anordnad lägesgivare 215, som via styrenheten 300 startar externrnotom 205.

De pelletsdoser som faller ned genom nedfallsröret 42, hamnar i inmatningsröret 18, och matas successivt fiamåt av den kontinuerligt roterande inmatningsskruven 40. Samtidigt som de matas framåt i röret 18 av slauven 40 sprids pelletsen även ut, dvs den dos som faller ned genom nedfallsröret 42 till slcuven 40, fördelas av skruven 40, så att bränslet avlärrmas i den inre korgen i ett förhållandevis jämnt flöde. Utspridníngseffekten effek- tiviseras av att slcruven 40 inte har någon kärna. I korgen 60 förvärms pelletsen innan bränslet lärnnar trurnman/korgen 60 genom dess öppning 62 för att som ett i korgen! trumman 60 ytterligare utjämnat flöde falla ned på den lutande bottnen/rösten, som utgörs av brännarens/trurnrnans 1 inre, hålßrsedda mantel 66.

På detta sätt fortsätter doseringen, inmatningen och brännarens rotation under den tid som har prograrnmerats i styrenheten 300. Enligt exemplet är uppstartfasens totala vataktignat 17 min. otn vid danna tidpunkt baans1at inta stanna ha tant sig på önskat sätt tänds en blå lampa Ll på kontrollpanelen 300 på signal indikerad av en temperatur- avkännare 80 i främre delen av trumman 1, som registrerar att en viss temperatur inte uppnåtts. Skulle detta inträfia, vilket normalt inte sker, får man börja om med tändningen och uppstarten fi-ån början.

I det normala fallet är bränslet väl tänt i brânnaren 1 i slutet av uppstartperioden. Då denna sålunda avslutas på normalt sätt skifias automatiskt till effektläge E2, som är det första egentliga ”verkansläget”, överhoppande effektlâge El, som är ett underhålls- eñektläge. Underhållslâgets El karaktär skall beskrivas längre fram i texten.

Eiïektläge E2 Under effektläge E2, Fig. 4b, roteras flälcten 27 och doseringsskruven 212 med högre hastigheter än under uppstartprogrammet, varvid motoremas 22 och 211 hastigheter är 20 30 514 133 10 så anpassade till varandra att den inblåsta törbränningsluñrnängden per tidsenhet svarar mot den per tidsenhet doserade bränslemângden för att åstadkomma firllständig ßrbränning. Trumman/brännaren 1 fortsätter att roteras intermittent och inmatnings- slcruven 40 att roteras kontinuerligt med samma hastigheter som under uppstarten.

Brännarens 1 och doseringsskruvens 212 rörelsernönster framgår av diagrammen i Fig. 4b. Genom inställningen av bränsledoseringen och brânsleluftrnängden enligt styr- programmet genererar brännaren 1 i effelctläge E2 kort tid etter effektlägesväxling 10 kW enligt exemplet. Denna fas fortgår enligt det beskrivna styrprogrammet under en tid som också är inställd i styrprogrammet, varefter automatiskt skiftas till effektläge E3.

Effektläge E3-E8 I dessa effektlägen roterar brännaren 1 kontinuerligt med viss reglerad hastighet.

Doseringen av pellets med hjälp av doseringsskruven 211 i doseraren 200 ökar och i proportion därtill den av fläkten 27 per tidsenhet inblåsta bränslelufirnängden, så att brännaren l i varje effektläge avger den avsedda eiïekten. Doseringsskruven 212 roteras dock fortfarande intermittent men i varje högre etïektläge med allt kortare pauser mellan doserlngspulserna. Inmatrringslmrven 40 fortsätteri alla effektstegen E3-E8 att rotera kontinuerligt med otöränderlig hastighet tör att ge önskat utjämnat inmatningstlöde av pellets i brännaren.

Elïektupptrappningsproceduren fortsätter genom att steg E3 skifias till steg E4, därefter till steg E5 etc, varvid varje steg har en i programmet inställd varaktighet, t.ex. 2 min.

Denna stegvisa upptrappning av genererad 'effekt från brännaren fortsätter till dess att inställd temperatur på vattnet i stigarledningen 42 uppnåtts, t.ex. 80°C. Om detta inträffar t.ex. i effektsteg E7, där den avgivna effekten enligt exemplet är 85 kW, och om den önskade noggrannheten är inställd i styrenheten 300 till att vara i 2°C, inträffar följande om temperaturen på vattnet i stigarledningen 302 stiger till 82°C: doseringen av pellets med doseraren 200, liksom trummans 1, varvtal skiñas genast ner till de värden som gäller för närmast nedre effektläge, i detta fall för effektläge E6, medan fläkten 27 fortsätter att blåsa in fórbränningsluft i brännkarnmaren 13 enligt pro gammet för effelctläge E7. Fläkten fortsätter att blåsa in ett överskott av fórbränningslufi till dess överskottet av bränsle i brânnaren har bränts så att resterande bränslemängd i brännaren/tnrrnrnan kommer att motsvara förhållandena under effektläge E6. Denna efterinblåsningsperiod är inprograrnmerad i styrenhetens 300 dator. Däreñer sänks fläktens 27 varvtal till det normala varvtalet för effektläge E6. Brännaren fortsätter nu att arbeta på effektläge E6 enligt det inställda prograrnmet. Detta pågår så länge temperaturen håller sig på 80 i 2°C. I ett normalt fall, då växlingarna i 20 25 30 35 få ll omgivningstemperatur, konsumtion av varmvatten etc inte är anmärkningsvärda, kommer temperaturen småningom att sjunka till 78°C. Härvid skiñas omgående, eller med viss ßrdröjning ßr att undvika svårkontrollerade svängningar i systemet, tillbaka till effektlâge E7. På detta sätt kan eldningsanläggningen på kontrollerat sätt pendla mellan ett par effektlägen.

Genom att man sålunda kan arbeta vid ett flertal olika elfektlägen med tördröjningar mellan effektlägena, uppstår alltså inga stora hopp i funktionen. Systemet kan därför beskrivas som modulerande, eftersom det hela tiden är anpassat till effektbehovet i den fastighet där eldningsanläggningen är lokaliserad.

Askurmatning - effektläge I ~ Ãven askurmatningen är automatiserad i eldningsanlâggningen enligt den föredragna utföringsforrnen av uppfinningen. Empiriskt har man skaffat sig kunskap om att den typ av pellets som man använder som bränsle innehåller en viss halt obrärmbar substans, som blir kvar som aska i ett askrum i värmepannan 400. Genom att mäta och i styrenheten registrera bränsleåtgången efier senast utförda askurmatning, då rälcneverket nollställdes, får man också kunskap om hur stor mängd aska som producerats.

Bränsleåtgången, dvs den ackumulerade bränslernängden, indikeras i siffrori teckenñnstret 303 på kontrollpanelen 301. Denna räkning sker automatisk i styrenheten 300 enligt i datorn inmatat program. Då en viss förinställd, total kvantitet bränsle doserats till brännaren l, avbryts fortsatt dosering och eldningsanläggriingen stegas ner direkt ända till effektsteg El, underhållssteget. Vid denna nedväxling fortsätter fläkten att blåsa in luft till dess huvuddelen av bränslet förbränts, varefter askurmatningen kan utföras.

Underhållssteget, efiektläge El, Fig. 4c, är det enda effektläge där även inmatnings- skiuven 40 rör sig intennittent. Doseringen sker i pulser om 3 s, och efter varje sådan puls står doseringsskruven 212 stilla i hela 3,5 min. Det räcker därför att inmatarskruven rör sig samtidigt med doseringsslo-uven och därefter i ett antal sekunder, totalt i 10 s, för att allt bränsle skall matas in och fördelas. Ãven fläkten arbetar i små stötar, 15 s omväxlande med 198 s pauser. Trumman vrids ett litet stycke några sekunder eñer varje bränsleirimaming. Hela styr-programmet är konstruerat att hålla fyren vid liv med minimal vänneutveckling under tillräckligt lång tid för att askurmatningen skall kunna äga rum. Även derma sker automatiskt med två schematiskt visade askurrnatningsmotorer 90, 91 den ena arbetande med en askurmatare inne i pannan och 20 25 30 514 13% den andra med extern askunnatare. Då askurmatama är i fimktion tänds lampoma 305, 306 på manöverpanelen 301.

Beskrivning av styrenheten 300 Den centrala enheten i styrenheten 300 är huvud-CPU:n 308 (CPU=Computer Process Unit eller milcroprocessor, s k PROM). Styrenheten 300 har formen av en box, vars front är utformad som en kontrollpanel 301. På kontrollpanelen finns till- och frånslags- knappen 302 och en ratt 304 för inställning av önskad pannvattenternperattir. En lcnapp 309 finns för tillslagning av motorerna 205 och 211 för ”manuell”, dvs icke automatisk drivning av externskruven 203 och doseringsskruven 212 för inmatning av bränsle under uppstartssteget. Vidare finns en knapp 310 för att manuellt kontrollera de båda askurrnatningsmotorerna 90, 91. Dessutom är styrenheten 300 prograrnmerad att i styr- progammet hoppa över uppstartssteget och gå direkt på det första effektsteget E2 genom att man samtidigt trycker in de båda knapparna 309 och 310, en möjlighet som kan utnyttjas då trumman 1 innehåller tillräcklig mängd glöd för att man skall kunna gå direkt på effektgenerering efter askutmatning.

Huvud-CPUtn 308 för effektstyrningen får sin inkommande information, dels genom inställning av reglerparametrar i styrprograrnmet beroende på önskat effektbehov, bränsletyp osv, vilka senare pararnetrar inställts i samband med intrimningen, dels uppgifi om stigarvattentemperaturen från analog-digitalomvandlaren 405, dels information från en kapacitiv givare 218 i mellantöirådet 208 för bränsle, som indikerar om det finns bränsle för doseringsskruven 212 att dosera eller ej.

I Fig. 5 visas symboliskt även hur CPU:n styr de olika motorer som ingår i systemet; när det gäller doseringsskruven 212 via den kapacitiva givaren 70 i nedfallsröret, som är anordnad att bryta doseringsmotorns 211 strömförsörjning direkt, dvs inte via huvud- CPUzn, om bränsle ansarnlas i nedfallsröret 42.

Beskrivning av säkerhets- och larmfunktioner _ De flesta larm och säkerhetsfimktioner har beskrivits i det föregående och illustreras schematiskt även i Fig. 6. Nedan följer en sammanfattning av de viktigaste funktionerna och ett förtydligande. Även larm- och säkerhetsfunktioneina styrs i princip av huvud-CPU:n 308 men i samverkan med lann-CPUzn 313. En tillslags- och avstängningsfunktion 312, i vilken den manuellt påverkbara kontakten 302 ingår, matas med 230 V från nätet. Strömmen 10 20 25 30 35 d: 13 till systemet kan sålunda brytas manuellt med knappen 302 på kommando från den i styrenheten 300 även ingående larmprocessorn 313 och på kommando från huvud- CPU:n 308.

På kontrollpanelen 301 firms displayfunlctioner, innefattande bl a ett antal lampor Ll- L6. Lampan Ll tänds och visar blått ljus, om temperaturvakten 80 i brännarens l främre del inte skulle registrera att inställd temperaturi brännaren skulle uppnås efter upptändning, eller om temperaturen under drifi skulle sjunka under inställt värde.

Lampoma L2-L6 visar grönt ljus som tecken på att fläktmotom 22, rotationsmotom 34, inmatningsmotom 41, doseringsmotorn 211, respektive externmotom 205 fungerar som de ska. I motsatt fall visas rött ljus för respektive motor på kontrollpanelen. I Fig. 6 A visas de olika kontrollfunktioner som är anordnade att ge signal till larm-CPU:n 313.

Från en rotationsvakt 88 ges signal, om trumman 1 icke skulle rotera på avsett sätt. Från var och en av motorerna, gemensamt markerade i Fig. 6 genom 89, ges larm om någon motor inte skulle fungera Om temperaturen i pannans rökgasledning 407 inte skulle vara normalt hög vid normal drift av parman, dvs vid effektgenerering, ger en termovakt 408 i rökgasledningen larm, som dock leds direkt till huvud-CPU:n. Detta utgör en indikation på att fyren av någon anledning har slocknat, vilket kan kräva ny uppstart.

Från termovakten 71 i nedfallsröret ges signal till huvud-CPU:n 308 om temperaturen i nedfallsröret skulle stiga till inställd nivå. Slutligen ges signal från externmotom 205 efter viss oavbruten gångtid hos externmotorn, vilket kan utgöra en indikation på attt ex nedfallsröret 72 har kopplats bort. Givetvis skall en sådan situation aldrig inträffa men kan inte heller uteslutas på grund av den mänskliga faktorn. Från larm-CPU:n 313 och fiån huvud-CPU:n 308 ges signal till de olika displayfunktionerna på kontrollpanelen 301 och/eller till någon form av yttre larm 92, som kan utgöras av en akustisk signal och/eller larm via telefon eller på annat sätt.

Vid elavbrott stannar samtliga motorer. Detta innebär bl.a. att brânnaren 1 slutar rotera och att fläkten slutar att blåsa in ytterligare törbränningslufi. Den lilla bränslernängd som finns i brännaren 1 brinner upp genom självdrag. Vattentemperaturen i stigarledningen 403 kan härvid öka några få grader, vilket inte innebär någon sâkerhetsrisk. Om inte strömavbrottet varar mycket länge finns så mycket glöd kvar i brännaren att eldningsanläggningen kan fortsätta att arbeta utan ny uppstart, då strömmen återkommer. 20 25 30 514 133. 14 Av stor betydelse från säkerhetssynpunkt är att brärmaren alltid innehåller en förhållandevis liten bränslemängd, vilket innebär att någon nödkylning inte lcrävs t ex vid strömbortfall.

I inmatningsskmven finns aldrig stor mängd bränsle. Inmamingsskruven går konti- nuerligt. Detta innebär att man i inmatningsröret 18 alltid har en fiån säkerhetssynpunkt försumbar mängd bränsle.

I nedfallsröret 42 finns normalt inget bränsle. För säkerhets skull finns en nivåvakt 70 anordnad där. Även en så stor brännare som en 100 kW-brännare tillåter endast tre liter bränsle i nedfallsröret. Denna eventuella bränslemängd, jämte den mängd bränsle som finns i inmatningsröret 18 och i korgen 60, är den maximala bränslemängd i brännar- aggregatet 100 som för tillfället inte deltari förbränningen.

Rotationsvakten 88 är som nämnts anordnad att förmedla signal till styrenheten 300, närmare bestämt till larrn-CPUzs 313, om trumman 1 skulle sluta rotera. Härvid bryts strömmen till samtliga motorer, vilket innebär att förbränningen i trumman får ett långsamt förlopp, underhållet endast av självdrag.

Temperaturvakten 71 i nedfallsröret 42 är också anordnad att stoppa alla motorer, om temperaturen skulle överstiga ett visst inställt värde.

Rökdetektom 213 är likaså anordnad att via styrenheten stoppa alla motorer, om rök skulle detekteras i nedfallsröret 72, tex. på grund av att skorstenen blockeras.

Ternperaturvakten 217 däremot är anordnad att direkt utlösa sprinklem 214 på toppen av nedfallsröret 72, om viss kritisk temperatur uppnås.

En sektion 72 av nedfallsröret utgörs av en självsloclcnande plastslang, som smälts av vid överhettning och bryter förbindelsen till bakomvarande enheter.

Doseraren 200 är sidoförskjuten relativt brännarens inmatningsskruv. Om nedfallsröret bränns av, faller bränslet sålunda ner vid sidan av brännaren.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 “ Ö PATENTKRAV

1. Förfarande vid automatiserad eldning med fast bränsle i en eldningsanordning som innefattar en brännare ( 1) med en horisontell eller lutande trurnma (1), som är roterbar medelst en första motor (34), här benämnd omrömingsmotor, omkring brännarens centrumaxel, för omröming av bränslet i en brännkarnmare i trumman, som är ansluten till en värmepanna (400) och uppvisar en inmatningsöppning (63, 62) för bränsle i brännarens bakre ände utanför pannan och en utloppsöppning (3) för helt eller delvis för-brända rökgaser i brännarens fiämre ände som mynnar i ett förbränningsrum (401) inne i värmepannan, som innefattar en konvektionsdel (402), fi-ån vilken en stigar-vatten- ledning (403) sträcker sig, varjämte eldningsanordningen innefattar en flâkt (27) anordnad att drivas av en andra motor (22), här benämnd fläktrnotor, för inblåsning av förbränningslufi i brännaren, och en doserare (200, 212) för bränsle, anordnad att drivas av en tredje motor (211), här benänmd doseringsmotor, varvid temperaturen hos vattnet i stigarvattenledningen mäts och mätvärdet förmedlas till en styrenhet (300), k ä n n e t e c k n at av att nämnda första, andra och tredje motorer (34, 22, 211), dvs omrörningsrnotorn, fläktmotorn och doseringsmotorn, roteras och hastighetsregleras på kommando frän styrenheten i beroende av det mätvärde på stigarvattentemperaturen som förmedlas till styrenheten och i beroende av den värmeeffekt som brännaren skall generera enligt ett antal olika program, som lagrats i en datori styrenheten, motsvarande ett lika stort antal effektlägen, som är fördelade mellan ett lägsta effektläge (El) och ett högsta effelctläge (E8), ñr att viss önskad temperatur på stigarvattnet skall uppnås och upprätthällas, att eldningsanordningen arbetar enligt ett visst program som motsvarar en viss, av brännaren genererad effekt, så länge stigarvattentemperaturen håller sig vid den önskade temperaturen med viss inställd noggrannhet, dvs inom vissa i styrenheten inställda marginaler, och att, om den inställda max- eller mintemperaturen överskrids respektive underskrids, styrenheten skiftar till ett nytt program, gällande för närmast intilliggande lägre, respektive högre effektläge.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att det lägsta effektläget(E1)är ett efïektläge ßr underhållsförbräririing.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n at av att, då styrenheten skifiar till ett närmast lägre effektläge, fläktrnotom (22) fortsätter att rotera en viss inställd tid med det varvtal fläkten hade enligt programmet för nyss föregående efïektläge för att bränna bort överskott av bränsle i brännaren, innan fläktrnotoms varvtal skiñas om till det varvtal som programmerats i programmet för närmast nedre etïektläge för att därefter generera den effekt som motsvarar detta effektläge. 10 15 20 25 30 35 5142133 16

4. Pörfarande enligt något av haven 1-3, k ä n n e t e c k n at av att doseraren (200, 212) med hjälp av doseringsmotom doserar bränslet till en inmatningsanordning som drivs av en fiärde motor, här benämnd inmatningsmotor, för inmatning av det doserade bränslet in i brännaren, och att inmatningsmotom roterar och driver inmamings- anordningen under åtminstone de effektlägen som representerar åtminstone 20 % av eldningsanordningens programmemde maximala effekt.

5. Förfarande enligt hav 1, k ä n n e t e c k n a t av att doseraren arbetar intermittent och levererar bränslet i satser till inmataren och att inmataren under arbete arbetar mer kontinuerligt än doseraren och fördelar det doserade bränslet så att detta imnatas i brännaren i ett utj ämnat flöde.

6. Förfarande enligt hav 5, k ä n n e t e c k n a t av att doseraren levererar bränslet till inmatningsanordriingen via ett nedfallsrör (42) och att en nivåvakt (70) är anordnad att avbryta doserarens arbete om bränsle skulle ansarnlas i nedfallsröret till en viss inställd, maximal gräns.

7. Eldningsanordning för automatiserad eldning med fast bränsle, innefattande en brännare (1) med en horisontell eller lutande trumma (1), som är roterbar medelst en första motor (34), här benämnd omrörningsmotor, omhing trummans centrurnaxel, för omrörning av bränslet i en brännkarnrnare i trumman, som är ansluten till en värmepanna (400) och uppvisar en inmamingsöppning (63, 62) för bränsle i brännarens bakre ände utanför pannan och en utloppsöppning (3) för helt eller delvis förbrända rökgaser i brännarens frärnre ände som mynnari ett förbränningsrum (401) inne i värmeparman, som innefattar en konvektionsdel (402), från vilken en stigarvatteriledriing (403) sträcker sig, varjämte eldningsanordningen innefattar en fläkt (27) anordnad att drivas av en andra motor (22), här benärrmd fläktmotor, för inblåsning av förbränningslufi i brännaren, och en doserare (200, 211) för bränsle, anordnad att drivas av en tredje motor (211), här benämnd doseringsmotor, samt en styrenhet (300) och en mätare (404) för registering av temperaturen hos vattnet i stigarvattenledningen samt förmedling av uppmätt temperatur till styrenheten, k ä n n e t e c k n at av att nämnda första, andra och tredje motorer (34, 22, 211), dvs omrörningsmotorn, fläktmotom och doseringsmotorn, är anordnade att roteras och hastighetsregleras på kommando fiån styrenehten i beroende av det mätvärde på stigarvattenterriperaturen som förmedlats till styrenheten samt i beroende av den värmeeffekt som brännaren skall generera enligt ett antal olika program, som lagrats i en dator i styrenheten, motsvarande 10 20 25 30 35 514 133 17 ett lika stort antal effektlägen, som är fördelade mellan ett lägsta efïektläge (El) och ett högsta effektläge (E8), för att viss önskad temperatur på stigarvattnet skall uppnås och upprätthållas, att den är anordnad att arbeta enligt ett visst program i styrenheten som motsvarar en viss, av brännaren genererad effekt, så länge stigarvattenternperattiren håller sig vid den önskade temperaturen med viss inställd noggrannhet, dvs inom vissa i styrenheten inställda marginaler, och att, om den inställda max- eller min-temperaturen överskrids, respektive underskrids, anordnad att skifta till nytt program, gällande för närmast intilliggande lägre, respektive högre effektläge.

8. Eldníngsanordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n_ a d av att nämnda lägsta eñektläge (El) ü ett effekläge för underhällsförbränning.

9. Eldníngsanordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att, då styrenheten skiftar till ett närmast lägre effektläge, fläktmotom (22) är anordnad att fortsätta rotera en viss inställd tid med det varvtal flälcten hade enligt programmet för nyss föregående efïektläge för att bränna bort överskott av bränsle i brärmaren, innan fläktxnotorris varvtal skifias om till det varvtal som programmerats i programmet för närmast nedre effektläge för att därefter generera den effekt som motsvarar detta efïektläge.

10. lO. Eldníngsanordning enligt något av kraven 7-9, k ä n n e t e c k n a d av att doseraren (200, 212) är anordnad att med hjälp av doseringsmotom dosera bränslet till en inmatningsanordning, att en fjärde motor (41), här benämnd inmatningsmotor, är anordnad att driva inmatningsanordningen för inmatning av det doserade bränslet in i brännaren.

11. Eldníngsanordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att doseraren är anordnad att arbeta interrnittent och att leverera bränslet i satser till inmataren, och att inmataren är anordnad att under arbete arbeta mer kontinuerligt än doseraren och att fördela det doserade bränslet, så att detta inmatas i brännaren i ett utjämnat flöde.

12. Eldníngsanordning enligt krav ll, k ä n n e t e c k n at av att en nivåvalct (70) är anordnad i ett nedfallsrör mellan doseraren och brännaren, vilken nivåvakt är anordnad att avbryta doserarens arbete, om nedfallsröret skulle fyllas med bränsle till en viss inställd, maximal gräns.