DD204533A1 - Verfahren zum einstellen guenstiger luft-brennstoff-verhaeltnisse an industrieoefen mit regeneratoren - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen guenstiger Luft-Brennstoff-Verhaeltnisse an Industrieoefen mit Regeneratoren zur Verbrennungsluftvorwaermung. Das Verfahren ermoeglicht eine Verbrennungsoptimierung auch bei hohen Abgastemperaturen und Anwesenheit von Staub, Alkalidaempfen und SO tief 3 im Abgas, wobei es die Stoeranfaelligkeit und Fehlerhaftigkeit angewendeter Verfahren vermeidet. Die Aufgabe wird geloest durch periodisches, schrittweises Verringern des Luft-Brennstoff-Verhaeltnisses bis zum Auffinden eines charakteristischen Verhaeltnisses, das durch eine signifikante Aenderung der Aufheizgeschwindigkeit des oberen Teiles der vom Abgas durchstroemten Regeneratorkammer gekennzeichnet ist. Von diesem charakteristischen Luft-Brennstoff-Verhaeltnis aus wird ein ermittelter Differenzbetrag des Verhaeltnisses bis zum Erreichen nahstoechiometrischer Verbrennung addiert, getrennt fuer jeden Brenner mit zugeordnetem Regenerator. Das Verfahren ist vorzugsweise an oelbeheizten Oefen, insbesondere an Glasschmelzoefen anwendbar.
Description
Verfahren zum Einstellen günstiger Luft-Brermstoff-Verhältnisse an Industrieöfen mit Regeneratoren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen günstiger Luft-Brennstoff-Verhältnisse an Industrieöfen mit Regeneratoren zur Verbrennungsluftvorwärmung, insbesondere Glasschmelzwannen, wobei ein charakteristisches Luft-Brennstoff-Verhältnis durch Verändern dieser Verhältnisse ermittelt wird und durch Addition eines ermittelten, konstanten Differenzbetrages dieses Verhältnisses ein günstiges Luft-Brennstoff-Verhältnis eingestellt wird*
Für die Regelung von Verbrennungsprozessen an Industrieöfen ist allgemein bekannt, daß ein maximaler ?/irkungsgrad nur dann erreicht wird, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einem optimalen Wert im Sinne einer nahstöchiometrischen Verbrennung gehalten wird. Sowohl bei Luftmangel als auch bei Luftüberschuß entstehen Verluste, die einerseits durch unvollständige Verbrennung, andererseits durch Erwärmung der überschüssigen Luft auf Verbrennungstemperatur hervorgerufen werden.
Eine Einstellung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses auf den theoretisch optimalen Wert ist nicht möglich, , da die im Ofenraum verfügbare Verbrennungsluftmenge mit der gemessenen Verbrennungsluftmenge nicht übereinstimmt» Dies ist darauf zurückzuführen, daß auf dem Transportweg der luft zwischen Luftmengenmeßstelle und Ofenraum am Umsteuerungssystem für die Regenerativfeuerung und in den Regenerativkammern unbekannte Leckverluste und Falschluftzufuhr auftreten.
Aus der DDR-Patentschrift WP 79 096 ist bekannt, daß zur Einstellung einer optimalen Verbrennung eine Schaltung zur Regelung des Verbrennungsluftststromes vorgeschlagen wird, die den Og-Gehalt an hinreichend repräsentativen Rauchgasentnahmestellen auswertet. Dabei werden zur Messung des C^-Gehaltes die paramagnetische Meßmethode oder die modernere gaspotentiometrische Analysenmethode mit Sauerstoffionen leitenden Festelektrolytzellen angewendet.
Each einem anderen Vorschlag (DDR-WP 109 258) wird, das zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades notwendige Luft-Brennstoff-Verhältnis dadurch eingestellt, daß der Verbrennungsluftstrom in einem Suchvorgang so lange verringert wird, bis der CO-G-ehalt im Rauchgas auf einen kennzeichnenden- Anteil von etwa 0,05 % angestiegen ist. Von diesem gefundenen*charakteristischen Luft-Brennstoff -Verhältnis gelangt man durch Addition eines festen Differenzbetrages des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, der den Verlust durch Unverbranntes repräsentiert, zum optimalen Luft-Brennstoff-Verhältnis.
Die beiden genannten Verfahren haben den üachteil, daß sie eine kontinuierliche Analyse des Rauchgases bezüglich O2- bzw. CO-Gehalt voraussetzen· Die dazu erforderliche Rauchgasentnahme ist bei hohen Rauchgastemperaturen sowie bei hohem Staub- und SO^-Gehalt des Rauchgases durch Zusetzen der Rauchgasentnahmesonden sehr problematisch und wartungsaufwendig, so daß sie unter derartigen
Bedingungen bisher kaum kontinuierlich durchführbar war. Der Einsatz von Sauerstoffionen leitenden Pestelektrolytzellen zur Messung des O2-Gehaltes unmittelbar im Ofenraum könnte zwar die problematische Rauchgasentnahme vermeiden, ist jedoch bei hohen Temperaturen (über etwa 1200° G) und bei alkalidampfhaltigem Rauchgas (ζ.B* an Glasschmelzwannen) derzeit nicht realisierbar.
Y/eiterhin wurde vorgeschlagen (BRD-Patentanmeldung Sch 8561 Ia/24 m), zur Optimierung des luft-Brennstoff-Verhältnisses die Flammentemperatur, die bei optimales. Luft-Brennstoff-Verhältnis ein Maximum aufweist, heranzuziehen. Zur Extremwertsuche der Flammentemperatur werden der Yerbrennungsluftmenge Schwingungen geringer .Amplitude aufgeprägt. Durch. Auswertung der entstehenden Schwankungen der Flammentemperatur kann auf die Lage des Arbeitspunktes der Verbrennungsluftmenge relativ zum Optimum geschlossen und entsprechend korrigiert eingegriffen werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Schwierigkeit der Festlegung eines geeigneten Meßortes für die berührungslose Temperaturmessung in der Flamme. Diese Unsicherheit in der Wahl des Meßortes tritt besonders bei großen bzw» bei mehreren ineinanderschlagenden Flammen und bei großen Brennräumen (hohe Gasturbulenzen) auf· Außerdem wird das Meßergebnis bei Auftreten von energiereicher Hintergrundstrahlung verfälscht.
Es ist das Ziel der Erfindung, günstige Luft-Brennstoff-Verhältnisse an Industrieöfen mit Regeneratoren zur Verbrennungsluftvorwärmung mit einem nur gering störanfälligen und wenig fehlerbehafteten Verfahren einzustellen, um den Wartungsaufwand zu senken und den Ofenwirkungsgrad zu verbessern.
,Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei-, hohen Abgastemperaturen und der Anwesenheit von Staub, Alkalidämpfen und SOo im Abgas, durch Auswertung des zeitlichen Temperaturverlaufes im System Ofen-Regenerator, die Einstellung günstiger Luft-Brennstoffverhältnisse vorzunehmen.
Die Aufgabe wird gelöst, indem periodisch in bestimmten Zeitabständen ein Suchvorgang mit schrittweiser Verringerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses K χ bis zum Auffinden eines charakteristischen Verhältnisses % \ydurchgeführt wirdj das durch eine signifikante Änderung der Aufheizgeschwindigkeit des oberen Teiles der vom Abgas durchströmten Hegeneratorkammer.gekennzeichnet ist. Von diesem charakteristischen Luft-Brennstoff-Verhältnis K^g aus wird in an sich bekannter Weise ein gegebenenfalls vom Lastzustand des Ofens abhängiger Differenzbetrag ΔΚχ des Luft-Brennstoff-Verhältnisses addiert, und das so eingestellte günstige Luft-Brennstoff-Verhältnis K ν Q wird bis zum nächsten Such- und Korrekturvorgang beibehalten.
Die Ermittlung des charakteristischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses sowie die Addition des Differenzbetrages bis zum günstigen Verhältnis wird für jedes vorhandene Brennerpaar und für jede Feuerseite getrennt durchgeführt.
Der Lösung liegt dabei der erfinderische Gedanke zugrunde, daß bei Verringerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses K^ die Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur des oberen Teiles der vom Abgas durchströmten Regeneratorkammer (Kammerkopftemperatur T~) Α^χ/ At bis zum Erreichen eines charakteristischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses
etwa konstant bleibt und erst bei weiterer Verringerung dieses Verhältnisses stark ansteigt. '
Es wurde weiterhin gefunden, daß der Abstand 4k K \ zwischen dem charakteristischen Luft-Brennstoff-Verhäitnis K^Tr und dem günstigen luft-Brennst off -Verhältnis K^0* bei dem die Ofentemperatur T maximal wird, für jeden Brenner mit der ihm abgasseitig zugeordneten Regeneratorkammer in Abhängigkeit vom Lastzustand des Ofens festliegt und zeitlich nahezu unveränderlich ist, sofern eine funktionsfähige Ofendruckregelung vorhanden ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß eine Einstellung günstiger Luft-Brennstoff-Verhältnisse auch bei hohen Abgastemperaturen und bei Bestandteilen im Abgas, die eine Abgasentnahme sowie Abgasanalyse erschweren, ermöglicht wird. Damit kann an vorzugsweise ölbeheizten Industrieöfen, an denen aus diesen genannten Gründen bisher auf eine automatische Korrektur des Luft-Brennstoff-Verhältnisses verzichtet wurde, beispielsweise an ölbeheizten Glasschmelzofen, periodisch die Einstellung der Verbrennung auf ein günstiges Verhältnis mit den bekannten Vorteilen, wie Brennstoffeinsparung und Verringerung des Verschleißes des JPeuerfestmaterials,-vorgenommen werden.
Pur die Kompensation zeitlich langsam zunehmender Leckverluste bzw» Falschluftzufuhr sowie anderer Störungen von langfristigem Charakter, wie z· B. Änderung der Druckverluste am Umsteuersystem, ist das erfindungsgemäße Verfahren gut geeignet. Es erfordert zudem keine zusätzlichen Wartungsmaßnahmen.
Die Erfindung wird am Beispiel einer ölbeheizten U-Flaimnen-Glas schmelzwanne erläutert«
Es zeigen:
Fig, 1 das Schema der Luft-Öl- und Abgasführung;
Pig. 2 die Abhängigkeit der Ofentemperatur und der Änderungsgeschwindigkeit der Kammerkopf temp era tür vom Luft-Brennstoff-Verhältnis.
Der Glasschmelzwanne 1 mit U-förmig ausgebildeter Flamme 2 werden der Brennstoff über die Rohrleitung und die Verbrennungsluft über die Rohrleitung 5 zugeführt.. Das Umsteuersystem 6*sorgt dafür, daß auf einer Wannenseite Brennstoff und Yerbrennungsluft eingegeben und auf der anderen Wannenseite über eine der Regeneratorkamraem 3 j 31 die Abgas ab führungen 7 zum Schornstein geöffnet werden» Ια den beiden möglichen Stellungen des Umsteuersystems 6 dient also jeweils eine der beiden Regeneratorkammern 3 j 3* zur Vorwärmung der Verbrennungsluft, die andere zur Speicherung eines Teiles der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie.
Die Verbrennungsluftmenge wird mittels eines Regelkreises, bestehend aus Heßblende 8, Meßumformer 9, Regler.10 und Stellglied 11 geregelt. Die Pührungsgröße 12 des Reglers 10 wird durch einen Verhältnisregler 13 vorgegeben, wobei die.Führungsgröße 12 der Brennstoffmenge, die mittels Meßblende 8* und Meßumformer 9! gemessen wird, auf Grund der am Verhältnis-' regler 13 vorgegebenen bzw« eingestellten Verhältnisführungsgröße 14 nachgeführt wird. Die Vorgabe bzw. Einstellung der Verhältnisführungsgröße 14 für das Verhältnis zwischen Verbrennungsluft- und Brennstoffmenge ist im dargestellten Beispiel die Eingriffssteile des erfindungsgemäßen Verfahrens am Prozeß.
,Die Kammerkopftemperaturen der beiden Regeneratorkammem 3» 3f werden an den Meßstellen 15; 15' gemessen. Mit Hilfe einer mit dem Umsteuersystein 6 synchronisierten ümschalteinrichtung 16 wird Jeweils -die Kammerkopftemperatur der vom Abgas durchströmten Regeneratorkammer 3» 3f ausgewählt und dem Vergleichsblock 1X, zugeführt. Der Vergleichsblock 17 beinhaltet die Ermittlung des seitlichen Anstiegs der Kamnierkopf temperatures In den Zeiträumen, in denen mit konstanten Luft-Brennstoff-Verhältnis sen gefahren wird, werden die ermittelten Anstiegswerte als Vergleichsanstiege gespeichert. In den periodisch stattfindenden Such- und Korrekturzeiträumen werden die nach Verringerung der - Verhältnisführungsgröße 14 erhaltenen zeitlichen Anstiege der Kammerkopftemperaturen der Meßstellen 15; 15f mit den entsprechenden Vergleichsanstiegen verglichen. Solange das charakteristische Luft-Brennstoff-Verhältnis K ^E noch nicht erreicht ist, wird durch den Ausgabeblock 18 eine weitere schrittweise Verringerung der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Führungsgröße 14 veranlaßt.
Nach Auffinden des charakteristischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses K ^~ für ^ede Feuerseite wird im Additionsblock 19 für jede Feuerseite das günstige Luft-Brennstoff-Verhältnis K^0 durch Addition des_ betreffenden. AK/\ ermittelt und mit Ausgabeblock'i8 die Ausgabe der entsprechenden Verhältnis-Pührungsgrößen 14 für die beiden Feuerseiten getrennt vorgenommen. . Bei der Ermittlung des charakteristischen Luft-Brennstoff -Verhältnisses K ^g muß wegen des gekrümmten zeitlichen Verlaufs der Kammerkopftemperaturen der Zeitraum der geänderten K;\ -Einstellung und der Anstiegsermittlung in den Feuerwechselrhythmus zeitlich genauso eingeordnet sein, wie der Zeitraum der Vergleichsanstiegsermittlung.
Falls der gemessene Anstieg mit dem zugehörigen Vergleichs anstieg übereinstimmt, wird zum nächsten Suchschritt übergegangen« Ist der gemessene Anstieg größer als der zugehörige Vergleichsanstieg, so ist damit das charakteristische Luft-Brennstoff-Verhältnis K^ ~ mit der Senauigkeit der Suchschrittweite gefunden«
Der DifferenzbetragΔK^ zwischen den.Luft-Brennstoff-Verhältnissen K^ τζ- und K^ Q kann durch Eichversuche oder durch langzeitige.Beobachtung des spezifischen Wärmeverbrauchs der Glasschmelzwanne ermittelt werden. Die Eichung beinhaltet dabei entweder die Ermittlung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, das zum Ofentemper aturmazimum in der Glasschmelzwanne führt (K^ Q), verbunden mit der unmittelbar danach erfolgenden' Ermittlung von Ka, Tr oder die Einstellung einer optimalen Verbrennung mittels kurzzeitiger Abgasanalyse, wiederum verbunden mit der unmittelbar danach erfolgenden Ermittlung von-K^ £·
Die langzeitige Beobachtung des spezifischen Wärmeverbrauchs bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit unterschiedlichem α Κχ und sonst gleichen Bedingungen, ergibt bei minimalen spezifischen Wärmeverbrauch ebenfalls das optimale δ K^ ·
Das periodische Ermitteln des charakteristischen Luft-Brennstoff -Verhältnisses Ka K und. das Einstellen des günstigen Luft-Brennstoff-Verhältnisses K^ Q kann manuell aber auch mit Mitteln der Prozeßrechentechnik oder mit Mikrorechnern durchgeführt werden.
Claims (2)
- — W W IErfindungsanspruch:Verfahren zum Einstellen günstiger Luft-Brennstoff-Verhältnisse an Industrieöfen mit Regeneratoren zur Verbrennungsluftvorwärmung, insbesondere Glasschmelzwannen, wobei ein charakteristisches Luft-Brennstoff-Verhältnis durch Verändern dieses Verhältnisses ermittelt wird und durch Addition eines ermittelten konstanten Differenzbetrages dieses Verhältnisses ein günstiges Luft-Brennstoff-Verhältnis eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch schrittweise das Luft-Brennstoff-Verhältnis verringert wird, bis die Änderungsgeschwindigkeit der Kammerkopftemperatur der vom Abgas durchströmten Regeneratorkammer gegenüber einer vergleichsweise vorgegebenen Inderungsgeschwindigksit signifikant ansteigt, wodurch das Erreichen des charakteristischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses angezeigt wird und daß die Einstellung des günstigen Luft-Brennstoff-Verhältnisses für jeden Brenner mit dem ihm zugeordneten Regenerator getrennt durchgeführt wird«Hierzu
- 2 Blatt Zeichnungen
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| DD23815082A DD204533A1 (de) | 1982-03-15 | 1982-03-15 | Verfahren zum einstellen guenstiger luft-brennstoff-verhaeltnisse an industrieoefen mit regeneratoren |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012038488A1 (de) * | 2010-09-21 | 2012-03-29 | Software & Technologie Glas Gmbh (Stg) | Verfahren zum geregelten betrieb eines regenerativ beheizten industrieofens, steuereinrichtung und industrieofen |
-
1982
- 1982-03-15 DD DD23815082A patent/DD204533A1/de not_active IP Right Cessation
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