DD159665A1

DD159665A1 - Verfahren zur regelung der leistung von kesselanlagen

Info

Publication number: DD159665A1
Application number: DD23079781A
Authority: DD
Inventors: Detlef Boese; Erwin Nagel; Juergen Pritzkow; Klaus Rosin
Original assignee: Detlef Boese; Erwin Nagel; Juergen Pritzkow; Klaus Rosin
Priority date: 1981-06-15
Filing date: 1981-06-15
Publication date: 1983-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Regelung der Leistung von Kesselanlagen mit mehrbahnigen mechanischen Schrägrostfeuerungen zur Verbrennung von Rohbraunkohle. Es sind die Verbrennungsverhältnisse zu verbessern, indem die Lage der Brennzone auf den einzelnen Rostbahnen getrennt geregelt wird. Erfindungsgemäß wird dieses durch ein Verfahren gelöst, bei dem einem Regelkreis für den Gesamtbrennstoffstrom ein für jede Rostbahn gesondert vorhandener Brennstoffstromregelkreis mit einem eigenen Regler zugeordnet wird, wobei bei Abweichungen der Lage der Brennkante der Brennstoffschicht auf jeder einzelnen Rostbahn vom Sollwert der Brennstoffstrom für jede Rostbahn getrennt durch selbsttätiges Verändern der Bewegungsfrequenz bzw. des Bewegungshubs der Schürbewegung am Rostantrieb so eingestellt wird, daß die Brennkante im Bereich der konstruktiv vorgegebenen Brennzone verharrt. Figur

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Regelung der Leistung von Kesselanlagen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Regelung der Leistung von Kesselanlagen mit mehrbahnigen mechanischen Schrägrostfeuerungen, die vorwiegend mit Schwing- und Schwingschubrostfeuerungen zur Verbrennung von Rohbraunkohle ausgerüstet sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die Verbrennung von Ronbraunkohle in Dampfkesseln kleiner und mittlerer Leistung haben sich mechanische Schrägroste in der Form von Schub- und Schürrosten als am geeignetsten erwiesen und durchgesetzt. Durch entsprechende Bewegungen des Rostbelages wird die Aufbereitung des Brennstoffes, der einen hohen Wassergehalt aufweist, ermöglicht. Der Ausbrand des reaktionsfähigen Kokses findet in einem kleinen Bereich, der sogenannten Brennzone, am Ende des Rostes statt.

Zur Anpassung der Feuerungsleistung an die Kesselleistung wird bei diesen Rostfeuerungen üblicherweise zuerst der Verbrennungsluft strom geändert. Auf diese Weise läßt sich die

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Feuerungsleistung nur vorübergehend beeinflussen. Dem veränderten Verbrennungsluftstrom wird dann durch einen zweiten Stelleingriff der Brennstoffstrom angepaßt. Während die selbsttätige Verstellung des Verbrennungsluftstromes prinzipiell¹⁵ keine Schwierigkeiten bereitet und an den meisten Dampfkesseln mit Rostfeuerungen vorgesehen wird, erfolgt die Nachführung des Brennstoffstromes aufgrund visueller Beobachtung der Feuerlage auf dem Rost durch das Bedienungspersonal von Hand, indem eine Veränderung an der eingestellten Rostbahngeschwindigkeit vorgenommen wird, wie aus dem DD-WP 124- 834, Kl. F 23 H, 11/20, hervorgeht. Da diese Steuerung jedoch keine brauchbare verfahrenstechnische Lösung darstellt, ist damit auch keine funktionstüchtige Leistungsregelung für Dampfkessel mit mechanischen Schrägrostfeuerungen vorhanden.

Es ist weiterhin eine selbsttätige Feuerungseinrichtung in einem Heizkraftwerk bekannt geworden, bei welcher die Geschwindigkeit der Rostbahnen durch ein gemeinsames Regelventil in Abhängigkeit vom Dampfdruck verstellt wird» Diese Einrichtung hat sich jedoch nicht bewährt. Die Verbrennungsverhältnisse auf dem Rost wurden überhaupt nicht erfaßt, und es kam zu Stillständen einzelner Rostbahnen bei Teillasten und damit zu erheblichen Unregelmäßigkeiten in der Feuerführung. Desweiteren ist auch eine sogenannte Aussetzersteuerung bekannt geworden. Hierbei wird der Rost mit dem der maximalen Kesselleistung entsprechenden Vorschub betrieben, jedoch entsprechend der momentanen Kesselleistung mehr oder weniger lange pro Zeiteinheit angehalten* Die Verbrennungsverhältnisse auf dem' Rost werden nicht erfaßt und damit werden die Nachteile des intermittierenden Betriebes voll wirksam. Diese Aussetzersteuerung stellt nur eine Bedienhilfe dar und erlaubt ebenfalls keinen Betrieb der Dampfkessel von einer zentralen Warte aus mit weitestgehend eingeschränkter Bedienung vor Ort.

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der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Verbrennungsverhältnisse bei mechanischen Schrägrostfeuerungen zu verbessern und dadurch den künftig vorrangig als Brennstoff einzusetzenden heimischen Energieträger Rohbraunkohle effektiver als."bisher zu nutzen sowie mit einer selbsttätigen Regelung die Kesselanlagen von einer zentralen Warte aus zu betreiben, um neben dem Bedienaufwand auch den Bauaufwand zu senken und eine Erhöhung der Lebensdauer der hochbeanspruchten Teile des Rostbelags zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur selbsttätigen Regelung der Leistung von Kesselanlagen mit mechanischen Schrägrostfeuerungen zu schaffen, bei dem unter Verwendung an sich bekannter Meßfühler zur Erfassung der Brennkante der auf dem Schrägrost befindlichen Brennstoffschicht und von Bauelementen der Mikrotechnik eine Prozeßanalyse so durchgeführt wird, daß die Lage der Brennkante, die sich im Bereich einer konstruktiv vorgegebenen Brennzone befinden soll, auf den einzelnen Rostbahnen getrennt geregelt und der Gesamtbrennstoffstrom entsprechend der jeweiligen Kesselleistung durch einen·Regler angepaßt werden soll·

Erfindungsgemäß wird dieses durch ein Verfahren gelöst, bei dem einem Regelkreis für den Gesamtbrennstoffstrom ein für jede Rostbahn gesondert vorhandener Brennstoffstromregelkreis mit einem eigenen Regler zugeordnet wird, wobei bei Abweichungen der Lage der Brennkante der Brennstoffschicht auf jeder einzelnen Rostbahn vom Sollwert der Brennstoffstrom für jede Rostbahn getrennt durch selbsttätiges Verändern der Bewegungsfrequenz bzw. des Bewegungshubs der Schürbewegung am Rostantrieb so eingestellt wird, daß die Brennkante im Bereich der konstruktiv vorgegebenen Brennzone verharrt.

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Um ohne visuelle Beobachtung der Feuerlage die Feuerung mit den. Meßgeräten unter Kontrolle halten zu können, wird die Lage der Brennkante auf der einzelnen Rostbahn durch Temperaturbestimmung oder Bestimmung der Temperaturänderungsgeschwindigkeit des Rostbelags und/oder des Brennstoffes ermittelt.

Damit bei geringer Belastung des Kessels die Schürgeschwindigkeit nicht zu.klein werden kann, so daß der mechanische Schrägrost zum Stillstand kommt, wird in Abhängigkeit von der Kesselleistung, gemessen als Dampfstrom, Druck oder Temperatur am Kesselaustritt, die Schichthöhe des Brennstoffes an der Brennstoffaufgabe durch einen Schichthöhenschieber vorzugsweise in Stufen verändert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:

In der Zeichnung ist das Verfahren einer selbsttätigen Regelung der Leistung von Kesselanlagen schematisch dargestellt. Die Leistungsregelung eines Dampfkessels 1 , der mit einem Schwingschubrost 2 mit den drei Rostbahnen 3.1» 3 «2; 3·3 versehen ist, umfaßt die Regelung des Verbrennungsluftstroms 4- und die Regelung des Gesamtfhrennstoffstroras 5· Die Brennstoffregelung besteht aus dem Regelkreis für den Gesamtbrennst off strom 5 mit dem Regler 6, dem zur Korrektur der Sauerstoffgehalt 7 im Rauchgas aufgeschaltet wird, den Regelkreisen für den Brennstoffstrom der einzelnen Rostbahnen mit den Reglern 8.1; 8,2; 8.3, den Stellungsregelkreisen für die Rostgeschwindigkeit mit den Stellungsreglern 9·1» 9<>2; 9<>3 und dem Stellungsregelkreis Brennstoffschichthöhe mit dem Stellungsregler 10 für den Sahichthöhenschieber 11. Der Verbrennungsluft strom 4 wird mit einer elektronischen Regeleinrichtung 12 und dem dazugehörigen Stellorgan 13 der jeweiligen Dampfkesselleistung, gemessen über den Dampfdruck 14, angepaßt. Es können aber auch elektromechanische Bauelemente oder mit pneumatischer sowie hydraulischer Hilfsenergie arbeitende Regler eingesetzt werden, die nicht weiter dargestellt

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sind. Die Regelung des Gesamtbrennstoffstroms 5 geschieht nun in folgender Weise;

Es wird die Lage der Brennkante 15 auf dem Schwingschubrost 2 über die Messung der Temperaturen mittels der Meßeinrichtungen 16.1; 16,2; 16.3 an ausgewählten Rostplatten des Schwingschubrostes 2 erfaßt und deren Istwerte mit dem Sollwert in den Vergleichseinrichtungen 17·1; 17.2; 17.3 verglichen. Daraus ergeben sich die Regelabweichungen für die Brennkanten 15 der Rostbahnen 3·1» 3.2; 3·3· Die Regelabweichungen der Brennkanten 15 der Rostbahnen 3·1; 3·2; 3·3 werden in der Summiereinrichtung 18 summiert und auf den Eingang des Reglers 6 für den Gesamtbrennstoffstrom 5 gegeben. Zusätzlich werden dem Regler 6 der Verbrennungsluftstrom 4 als Störgröße und der Sauerstoffgehalt 7 im Rauchgas als Korrekturgröße aufgeschaltet. Der Durchschnitts-Istwert der Rostgeschwindigkeit der einzelnen Rostbahnen 3·1? 3·2; 3.3, gemessen mit den Meßeinrichtungen 19.1; 19·2; 19.3> und die Stellung des Schichthöhenschiebers 11 werden als Rückführgröße aufgeschaltet. Der Ausgang des Reglers 6 entspricht dem Stellsignal für den vom Dampfkessel 1 benötigten Gesamtbrennst off strom 5· Weil der Regler 6 nur den mit Hilfe der Summiereinrichtung 18 gebildeten Durchschnitt der Regelabweichungen der Brennkante 15 auf den Rostbahnen 3·1» 3·2; 3.3 bewertet und die Abweichung der Einzelbahn nicht berücksichtigen kann, ergibt sich, daß die Brennkante 15 der einzelnen Rostbahnen 3.1; 3.2; 3.3 nicht im konstruktiv festgelegten Bereich liegt und die Verbrennungsverhältnisse nicht optimal sind. Deshalb wird mit Hilfe weiterer Regler 8.1; 8,2; 8.3 aus den in den Vergleichseinrichtungen 17*1; 17·2; 17.3 gebildeten Regelabweichungen der Einzelbahnen ein Stellsignal zum Regeln der Brennkante 15 auf der jeweils zugehörigen Rostbahn 3.1» 3·2; 3·3 gewonnen. Den Reglern 8,1; 8,2; 8.3 werden zusätzlich zur Korrektur die Meßwerte des Sauerstoffgehalts 20.1; 20.2; 20.3 im Rauchgas über den einzelnen Rostbahnen 3.1; 3·2; 3.3 als Verschwindsignal aufgeschaltet. Der Ausgang der Regler 8.1; 8,2; 8.3 wird in den Summiereinrichtungen 21.1; 21.2; 21.3 mit dem Ausgang des Reglers 6 summiert und so für jeden der Rostantriebe

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22.1; 22.2; 22.3 über die Stellungsregler 9.1; 9·2; 9·3 ein spezielles Stellsignal gebildet. Abhängig vom Dampfstrom 23 wird die Brennstoffschichthöhe für die Brennstoffaufgabe mit Hilfe des Schichthöhenschiebers 11 über den Stellungsregler 10 in Stufen verändert.

Bei der Brennstoffstromregelung an einbahnigen Schrägrosten vereinfacht sich das Verfahren in der Weise, daß die Regelkreise für den Gesamtbrennstoffstrom 5 und für den Brennstoffstrom einer einzelnen Rostbahn 3·1 identisch werden. Selbstverständlich kann dieses Verfahren auch an den mechanischen Schrägrosten von Trocknungseinrichtungen eingesetzt werden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Verbrennungsverhältnisse auf den mechanischen Schrägrosten eine wesentliche Verbesserung erfahren und dadurch eine beträchtliche Brennstoffeinsparung erzielt wird. Durch den automatisierten Betrieb der Kessel von einer zentralen Warte aus wird die geforderte Regelgüte erreicht, eine Senkung des Bauaufwandes bewirkt und des weiteren neben der Verringerung des Bedienungsaufwandes eine Erhöhung der Lebensdauer der hochbelasteten Teile des Rostbelags erreicht.

Claims

WP F 23 N/ 230

Erfindungsanspruch *» O U / D / j

1. Verfahren z.ur selbsttätigen Regelung der Leistung von Kesselanlagen mit mehrbahnigen mechanischen Schrägrostfeuerungen, bei denen der Verbrennungsluftstrom in Abhängigkeit vom Dampfstrom, dem Druck oder der Temperatur am Kesselaustritt zugeführt wird und der Brennstoffstrom in Abhängigkeit vom sich ändernden Verbrennungsluftstrom sowie von der visuell beobachtbaren Feueranlage und der Verbrennungsgüte, bestimmt durch die Messung von Bestandteilen des Rauchgases, zuteilbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß einem Regelkreis für den Gesamtbrennstoffstrom (5) mit einem Regler (6) ein für ,jede Rostbahn (3.1; 3.2; 3.3) gesondert vorhandener BrennstoffStromregelkreis mit einem eigenen Regler (8.1; 8*2; 8.3) zugeordnet wird, wobei bei Abweichungen der Lage der Brennkante (15) der Brennstoffschicht auf jeder einzelnen Rostbahn (3.1; 3.2; 3.3) vom Sollwert der Brennstoffstrom für jede Rostbahn (3.1; 3.2; 3.3) getrennt durch selbsttätiges Verändern der Bewegungsfrequenz bzw. des Bewegungshubs der Schürbewegung am Rostantrieb (22.1; 22.2; 22.3) so eingestellt wird, daß die Brennkante (15) im Bereich der konstruktiv vorgegebenen Brennzone verharrt.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Lage der Brennkante (15) auf der einzelnen Rostbahn (3.1; 3.2; 3.3) durch Temperaturbestimmung oder Bestimmung der Temperaturänderungsgeschwindigkeit des Rostbelags und/oder des Brennstoffes ermittelt wird.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in Abhängigkeit von der Kesselleistung, gemessen als Dampfstrom (23), Druck (14) oder Temperatur am Kesselaustritt, die Schichthöhe des Brennstoffs an der Brennstoffaufgabe durch einen Schichthöhenschieber (11) vorzugsweise in Stufen verändert wird.

Hierzu eine Seite Zeichnung