DD248640A1 - Sicherheitsautomatik fuer mit rohgasfeuerungen betriebene dampferzeuger - Google Patents

Abstract

Die Erfindung dient fuer den Anfahr- und Heizungsprozess eines mit Rohgasfeuerung betriebenen Dampferzeugers, dem das heisse Rohgas direkt vom Gaserzeuger ueber ein isoliertes Heissgasleitungssystem zugefuehrt wird. Ziel der Erfindung ist es, bei der Inbetriebnahme von mit Rohgas befeuerten Dampferzeugern die Sicherheit zu erhoehen. Erfindungsgemaess wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass die Vorbereitung und Inbetriebsetzung der einzelnen Anlagen, Gasgenerator, Brennkammer und Dampferzeuger ueber einen freiprogrammierbaren Mikrorechner derart erfolgt, dass parallel zueinander oder zeitlich versetzt nach Massgabe der Betriebszustaende der einzelnen Anlagen die Ueberpruefung und Bewertung der Melde- und Betriebszustandssignale und die Betaetigung der einzelnen Aggregate, wie Ventile, Klappen, Zuendeinrichtungen usw., entsprechend der technologischen Reihenfolge einzeln angesteuert, der jeweilige Prozessschritt angezeigt und bei Abweichung vom Sollwert das Programm fuer die gestoerte Anlage gestoppt und die Stoerung mit Stoerstelle signalisiert wird. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsautomatik für den Anfahr- und Heizungsprozeß eines mit Rohgasfeuerung betriebenen Dampferzeugers, dem das heiße Rohgas direkt von einer Gaserzeugungsanlage (Drehrostgenerator) über ein isoliertes Heißgasleitungssystem zugeführt wird.

Charakteristik der bekannten technologischen Lösungen

Das Betreiben eines Dampferzeugers mit heißem teer- und staubhaltigen Vergasungsrohgas, das aus bituminösen Brennstoffen in Festbett-Vergasungsgeneratoren erzeugt wird und über ein isoliertes Heißgasleitungssystem den Brennern des Dampferzeugers direkt zugeführt wird, ist aus der DE-OS 3 347 587 bekannt. Um eine Kondensation der teerhaltigen Bestandteile des Rohgases in dem Heißgasleitungssystem zu vermeiden, wird das Rohgas überhitzt und das Heißgasleitungssystem vor dem Einleiten des heißen Rohgases mittels überhitztem Wasserdampf und/oder heißen Verbrennungsgasen auf mindestens 300⁰C vorgewärmt. Zur Gewährleistung der technischen Sicherheit ist es dabei bekannt (DD-PS 207 965), die Gaserzeugungsanlage mit einer Havarieabblasung, die über eine Sicherheitstauchung geführt ist, zu versehen, sowie das Heißgasleitungssystem mit einer Schnellschlußeinrichtung auszustatten, welche beim Ausfall der Schwachgasbrenner betätigt wird. Ferner wurde gemäß WP C 10 J/277 190 bereits vorgeschlagen, daß diese Schnellschlußeinrichtung aus einem, mit Absperrorganen versehenen, Wasserkasten besteht, bei dessen Schließung das Rohgas über eine Fackel abgeleitet und gleichzeitig über eine Steuereinrichtung eine Zündung der Fackel und eine Drosselung der Gaserzeugungsanlage erfolgt.

Die einzelnen Anlagen, Gaserzeuger, Brennkammer sowie der Dampferzeuger sind jeweils mit einer MSR-Technik versehen, die den gesetzlichen Anforderungen an einem Sicherheits-Not-Aus-System entsprechen. Schwierigkeiten treten oft beim Anfahrprozeß dieser Einrichtungen auf, da bereits bei der Vorbereitung des Anfahrprozesses bei den einzelnen Anlagen eine Reihe von Melde- und Betriebszustandssignalen, wie z. B. Füllstände, Drücke, Schalterstellungen, Flammenwächter, kontrolliert und eine Anzahl von Aggregaten, wie z. B. Magnetventile, Gebläse, Luftklappen usw. in einer bestimmten technologischen Reihenfolge betätigt werden müssen. Ferner muß das Heißgasleitungssystem vor dem Eintritt des Rohgases auf über 300°C erwärmt werden.

Zwischen einigen dieser Kontroll- und Schaltvorgänge sind festgelegte Wartezeiten zu realisieren. Zur Realisierung dieser umfangreichen Maßnahmen sind gleichzeitig mehrere Bedienpersonen erforderlich. Trotzdem sind Fehlhandlungen, die zum Teil große Folgeschäden verursachen können, nicht ausgeschlossen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei der Inbetriebnahme von mit Rohgas befeuerten Dampferzeugern die Sicherheit zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Dampferzeuger, die nach der Heißgastechnologie mit Rohgas betrieben werden, eine entsprechende Sicherheitsautomatik für die Vorbereitung und Durchführung des Anfahrprozesses sowie zur Aufrechterhaltung des Betriebszustandes anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorbereitung und Inbetriebsetzung der einzelnen Anlagen, Gasgeneratoren Brennkammer und Dampferzeuger über einen freiprogrammierbaren Mikrorechner derart erfolgt, daß parallel zueinander oder zeitlich versetzt nach Maßgabe der Betriebszustände der einzelnen Anlagen die Überprüfung und Bewertung der Melde- und Betriebszustandssignale und die Betätigung der einzelnen Aggregate, wie Ventile, Klappen, Zündeinrichtungen usw., entsprechend der technologischen Reihenfolge einzeln angesteuert, der jeweilige Prozeßschritt angezeigt und bei Abweichung vom Sollwert das Programm für die gestörte Anlage gestoppt und die Störung mit Störstelle signalisiert wird. Nach Behebung der Störung ist das Programm nur mit Startbeginn fortsetzbar. Während des Programmablaufes werden ständig alle bereits abgefragten und dem Sollwert entsprechende Signale und Aggregate weiter überwacht und bei eventuellem nachträglichem Ausfall die Störung signalisiert und das Programm gestoppt. Nach erfolgter Zündung der Schwachgasbrenner im Dampferzeuger übernimmt der Mikrorechner die Überwachung und Leistungsregelung der Gesamtanlage. Zu Versuchs- oder Überprüfungszwecken kann erfindungsgemäß die Vorbereitung und Inbetriebsetzung der einzelnen Anlagen über die Sicherheitsautomatik auch unabhängig voneinander erfolgen. Die Schaltungsanordnung für die Sicherheitsautomatik zeichnet sich dadurch aus, daß parallel zu dem jeweils vorhandenen Sicherheits-Not-Aus-System der einzelnen Anlagen diese über zugehörige Übergabeleisten und Digitaleingabebaugruppen und einem Systembus mit dem Mikrorechner und Programm- und Datenspeicher zur Überprüfung und Bewertung der Melde- und Betriebszustandssignale verbunden sind. Die Zuleitung der Betätigungs- und Stellsignale zu den einzelnen Aggregaten der Anlagen erfolgt über eine Digitalausgabebaugruppe und entsprechende Übergabeleisten. Der Systembus ist ferner über eine Tasteneingabebaugruppe mit der Bedieneinheit und über eine Lampenausgabebaugruppe mit dem Anzeigefeld verbunden.

Um Fehlhandlungen des Bedienpersonals zu vermeiden, ist die Beeinflussung des Programmablaufes durch die Start/Quitt-Taste nur zu den im Programm fixierten Zeitpunkten möglich.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Sicherheitsautomatik bestehen in der freiprogrammierbaren Ablauf- und Folgesteuerung mit Überwachungsfunktion nach einem vorgegebenen technologischen Anfahrprogramm für die einzelnen Anlagen wie Gaserzeuger, Brennkammer und Dampferzeuger. Durch den automatischen Vorb-ereitungs- und Anfahrbetrieb können die einzelnen Anlagen optimal zueinander in Betrieb gesetzt werden. Fehlhandlungen des Betriebspersonals werden damit ausgeschlossen und somit die Sicherheit beim Anfahrprozeß in jeder Hinsicht gewährleistet. Da die mikrorechnergesteuerte Anfahrautomatik parallel zu dem bisher für die einzelnen Anlagen üblichen Sicherheits-Not-Aus-System geschaltet ist, bleibt letzteres durch die Anfahrautomatik hinsichtlich seiner Funktion in allen Phasen des Anfahr- und Betriebszustandes der Gesamtanlage unbeeinflußt, so daß eine doppelte Sicherheit gegeben ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Ij der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: ein technologisches Schema der Gaserzeugungsanlage mit Dampferzeuger Fig. 2: eine schematische Schaltungsanordnung.

Der Gasgenerator 1 ist über ein Heißgasleitungssystem 5 mit den Schwachgasbrennern des Dampferzeugers 3 verbunden. Unmittelbar nach dem Gaserzeuger 1 ist das Heißgasleitungssystem 5 mit einer Fackel 4, Brennkammer 2 und vor dem Dampferzeuger 3 mit einem Schnellschlußorgan 6 und einer weiteren Fackel 4' versehen. Das erzeugte Rohgas verläßt den Gasgenerator 1 mit etwa 250⁰C und einem maximalen Überdruck von 2,5 kPa und wird in der Brennkammer 2 auf etwa 500°C aufgeheizt und dem Dampferzeuger 3 direkt (ohne Pufferorgane) zugeleitet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich (diese wurde wegen der besseren Übersicht auf zwei Blättern als Fig. 2 und dazugehörige Fig. 2a gezeichnet), steht der Mikrorechner I und Programm- und Datenspeicher Il über einen Systembus III mit den Anlagen, Gasgenerator 1, Brennkammer 2 und Dampferzeuger 3, in Wirkungsverbindung. Über die Bedieneinheit 14 und Tasteneingabebaugruppe 13 wird der Mikrorechner I in Betriebszustand gesetzt. Dabei kann vorgewählt werden, ob die Gesamtanlage vorbereitet und angefahren werden soll oder ob z. B. zu Versuchs- oder Überprüfungszwecken nur eine einzelne Anlage in Betrieb gesetzt werden soll. Nach dem Start der Anfahrautomatik wird eine freiprogrammierbare Ablauf- und Folgesteuerung mit Überwachungsfunktion nach einem vorgegebenen Programmablaufplan realisiert. Es werden Sprung- und Verzweigungsbedingungen sowie Wartezeiten verwirklicht. Zur Überprüfung und Bewertung der Melde- und Betriebszustandssignale der einzelnen Anlagen werden über die Digitaleingabebaugruppe 8, in der PIG-Schaltkreis, Optokoppler usw. enthalten sind, und Übergabeleiste 7 bis 7" dem Mikrorechner I die entsprechenden Signale zugeführt. Im Anzeigefeld 12 wird dabei der oder die jeweiligen Prozeßschritte angezeigt. Beim Abweichen vom Sollwert wird das Steuerprogramm für die jeweilige

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Anlage gestoppt und die Störung mit Störstelle im Anzeigefeld 12 signalisiert. Nach Behebung der Störung kann das Programm nur mit Startbeginn fortgesetzt werden. Auch während des Programmablaufes werden ständig alle bereits abgefragten und dem Sollwert entsprechende Signale und Aggregate weiter überprüft. Über die Digitalausgabebaugruppe 9 und Übergabeleisten 10 werden die einzelnen Aggregate, wie Magnetventile, Luftklappen, Gebläse, Zündung usw. der Anlagen 1 bis 3 betätigt und überwacht. Nach erfolgter Zündung der Schwachgasbrenner im Dampferzeuger 3 und Signalquittierung durch den Maschinisten übernimmt der Mikrorechner die Überwachung und Steuerung der Gesamtanlage, wie z. B. die Steuerung des Gaserzeugers 1 in Abhängigkeit der benötigten Leistung im Dampferzeuger 3 oder die Temperaturregelung der Brennkammer 2 in Abhängigkeit der Gasaustrittstemperatur des Rohgases.

Claims (3)

1. Sicherheitsautomatik für mit Rohgasfeuerung betriebene Dampferzeuger, denen nach der Heißgastechnologie heißes Rohgas von einem in der Nähe des Dampferzeugers angeordneten Gasgenerator über ein Heißgasleitungssystem durch eine Brennkammer zusätzlich aufgeheiztes Rohgas direkt zugeführt wird, wobei "zwischen Gasgenerator, Brennkammer und Dampferzeuger entsprechende Sicherheitseinrichtungen, wie z. B. Fackel, Schnellschlußorgan, Ventile, Flammenüberwachung sowie hydraulisch und motorisch betriebene Stellorgane und Klappen, angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorbereitung und Inbetriebsetzung der einzelnen Anlagen, Gasgernator, Brennkammer und Dampferzeuger über einen freiprogrammierbaren Mikrorechner derart erfolgt, daß parallel zueinander oder zeitlich versetzt nach Maßgabe der Betriebszustände der einzelnen Anlagen die Überprüfung und Bewertung der Melde- und Betriebszustandssignale und die Betätigung der einzelnen Aggregate, wie Ventile, Klappen, Zündeinrichtungen usw., entsprechend der technologischen Reihenfolge einzeln angesteuert, der jeweilige Prozeßschritt angezeigt und bei Abweichung vom Sollwert das Programm für die gestörte Anlage gestoppt und die Störung mit Störstelle signalisiert wird, wobei nach Behebung der Störung das Programm nur mit Startbeginn fortsetzbar ist und daß während des Programmablaufes ständig alle bereits abgefragten und dem Sollwert entsprechende Signale und Aggregate weiter überwacht und bei eventuellem nachträglichem Ausfall die Störung signalisiert und das Programm gestoppt wird, wobei nach erfolgter Zündung der Schwachgasbrenner im Dampferzeuger der Mikrorechner die Überwachung und Leistungsregelung der Gesamtanlage übernimmt.

2. Sicherheitsautomatik nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorbereitung und Inbetriebsetzung der einzelnen Anlagen über die Sicherheitsautomatik unabhängig voneinander erfolgt.

3. Schaltungsanordnung für die Sicherheitsautomatik nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß parallel zu dem jeweils vorhandenen Sicherheits-Not-Aus-System der einzelnen Anlagen (1; 2; 3) diese über zugehörige Übergabeleisten (7; 7'; 7") und Digitaleingabebaugruppe (8), Systembus (III) mit deni Mikrorechner (I) und Programm- und Datenspeicher (II) zur Überprüfung und Bewertung der Melde- und Betriebszustandssignale verbunden sind und daß über die Digitalausgabebaugruppe (9) und Übergabeleiste (10; 10'; 10") die Betätigungs- und Stellsignale den einzelnen Aggregaten der Anlage (1; 2; 3) zugeleitet werden wobei die Bedieneinheit (14) über eine Tasteneingabebaugruppe (13) und das Anzeigefeld (12) über eine Lampenausgabebaugruppe (11) mit dem Systembus (III) in Wirkungsverbindung stehen.