PL217920B1

PL217920B1 - Sposób regulacji procesów spalania w kotłach centralnego ogrzewania zasilanych paliwem stałym

Info

Publication number: PL217920B1
Application number: PL391042A
Authority: PL
Inventors: Artur Cebula
Original assignee: Cebula Artur Recalart Electronic
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2014-09-30
Also published as: PL391042A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób regulacji procesów spalania w kotłach centralnego ogrzewania zasilanych paliwem stałym.

Znane są sposoby i układy regulacji przebiegu procesu spalania, w których obiekty cieplne są wyposażone w obwody regulacji stosunku paliwo-powietrze, działające na podstawie pomiaru składu spalin. W zależności od ilości tlenu w spalinach koryguje się skład mieszaniny paliwo-powietrze tak, aby zawartość tlenu w spalinach miała stałą zadaną wartość lub ich skład odpowiadał parametrom mieszanek wzorcowych. Znane jest również regulowanie wydajności spalania w zależności od przepływu masowego wytworzonej pary lub pomiarów innych czynników z wykorzystaniem kamer video na promienie podczerwone. Z opisu wynalazku PL175985 B1 znany jest sposób regulacji poszczególnych lub wszystkich czynników wpływających na spalanie na ruszcie paleniskowym, zwłaszcza do spalania śmieci, w którym trójwymiarowy rozdział masy paliwa określa się na całym lub części rusztu, poprzez odczytanie zarysu masy paliwa za pomocą radaru, a uzyskane sygnały stosuje się między innymi jako wielkości regulacyjne do ustalania rozdziału temperatury, ilości powietrza pierwotnego lub wtórnego oraz prędkości narastania żużla na ruszcie. Uzyskane opisaną metodą pomiary odnoszą się do warstwy zewnętrznej złoża.

Znane jest również urządzenie do regulacji procesu palenia paliwem stałym w piecu centralnego ogrzewania, wyposażone w układ elektroniczny sterowany przez zmiany oporności termistora pracującego jako czujnik temperatury czynnika grzejnego. Regulacja dopływu powietrza do paleniska ma charakter skokowy a temperaturę czynnika grzejnego utrzymuje się na żądanym poziomie.

W innych znanych rozwiązaniach regulacji procesu spalania wykorzystuje się urządzenia elektroniczne, sterujące procesem w oparciu o pomiary temperatury spalin lub medium grzejnego, temperatury komory spalania kotła oraz inne dodatkowe parametry np. ciśnienie pary, sprzężone z układami zabezpieczającymi proces i układami wykonawczymi regulującymi dopływ masy paliwowej i powietrza do procesu.

Sposób regulacji procesów spalania według wynalazku, w którym proces spalania reguluje się przez zmianę ilości wprowadzanego paliwa stałego oraz zmianę ilości doprowadzanego powietrza na podstawie pomiarów temperatury, a parametry energetyczne spalania ustala się na poziomie odniesienia właściwym dla rodzaju paliwa stałego i typu kotła, charakteryzuje się tym, że mierzy się temperaturę medium grzewczego i temperaturę w co najmniej jednym miejscu w warstwie spodniej produktu spalania w strefie dopalania paliwa stałego a następnie porównuje temperaturę medium grzewczego z temperaturą zadaną, zaś odchyłkę tej temperatury na podstawie algorytmu właściwego dla danego kotła, uwzględniającego temperaturę produktu spalania, przekształca się w impuls zmiany nastaw strumienia paliwa stałego i/lub powietrza.

Korzystnie mierzy się temperaturę produktu spalania w strefie popiołu, a algorytm właściwy dla danego kotła uwzględnia odpowiadającą sobie w czasie temperaturę produktu spalania w strefie popiołu i temperaturę produktu spalania w strefie dopalania paliwa stałego.

Pomiar temperatury produktu spalania prowadzi się w obszarze granicznym strefy dopalania paliwa stałego i strefy popiołu.

Sposób według wynalazku oparty jest na pomiarze jednego parametru - temperatury, ale mierzonej w istotnych dla procesu regulacji spalania miejscach w kotle. Wpływa to na uproszczenie układów pomiarowych, co przekłada się na aspekt ekonomiczny rozwiązania. Ponadto pomiar temperatur w strefie dopalania paliwa i w strefie popiołu w powiązaniu z informacjami dotyczącymi rodzaju paliwa pozwala na precyzyjny dobór nastaw strumienia paliwa stałego i/lub powietrza, jak również identyfikację zakłóceń w procesie spalania i ich skutków.

Przykładowy sposób regulacji procesów spalania w kotłach centralnego ogrzewania zasilanych paliwem stałym, w których proces spalania reguluje się przez zmianę ilości wprowadzanego paliwa stałego oraz zmianę doprowadzanego powietrza na podstawie pomiarów temperatury, zachodzi w kotle wyposażonym ruszt. Stan w kotle jest opisany przez czasowo zmienną temperaturę mierzoną w jego komorze spalania jak w członie grzewczym. Stan procesu spalania jest dynamiczny i może być zmieniany przez różne działania, a w szczególności przez zmianę parametrów nastawczych temperatury oraz dopływu powietrza, parametrów energetycznych wynikających z jakości i ilości węgla, jak i czynników eksploatacyjnych związanych z zanieczyszczeniem i zużyciem kotła. W celu monitorowania i ciągłego sterowania procesem definiuje się algorytm modelowy procesu uwzględniający zmiany temperatury wskutek zmian wyżej przedstawionych czynników.

PL 217 920 B1

W kotle centralnego ogrzewania w trakcie procesu spalania paliwo stałe na ruszcie znajduje się we wszystkich fazach spalania od stanu początkowego do popiołu, przy czym najistotniejsze dla sterowania procesem są informacje dotyczące fazy poprzedzającej całkowite spopielenie. Temperaturę w tym miejscu należy uznać za wielkość charakterystyczną dla opisywanego układu gdyż wynika z własności cieplnych paliwa, strumieni paliwa i powietrza oraz wymiany ciepła w samym układzie. Pomiar temperatury przed tą strefą wprowadza dodatkową niewiadomą w postaci częściowego spalenia paliwa natomiast przy pomiarze wyłącznie w strefie popiołu nieznany jest stopień wychłodzenia popiołu na drodze od strefy dopalania do miejsca pomiaru.

W sposobie według wynalazku parametry energetyczne spalania ustala się na poziomie odniesienia właściwym dla rodzaju paliwa stałego i typu kotła. Czujnik temperatury T1 umieszczony w członie grzewczym 2 kotła 1 mierzy temperaturę t_mg medium grzewczego, natomiast co najmniej jeden czujnik C1 umieszczony w komorze spalania 3 kotła 1 w strefie dopalania paliwa stałego mierzy temperaturę t_sp w co najmniej jednym miejscu w warstwie spodniej produktu spalania. Pomiar temperatury tsp produktu spalania prowadzi się w obszarze granicznym strefy dopalania paliwa stałego i strefy popiołu. W odmianie sposobu według wynalazku, mierzy się dodatkowo temperaturę tp produktu spalania w strefie popiołu, przy czym jest ona nośnikiem informacji charakteryzujących wartość opałową paliwa.

Sterownik sumująco-przetwarzający 4, z którym są sprzężone czujniki temperatury C1 i T1, porównuje temperaturę t_mg medium grzewczego z temperaturą zadaną, zaś odchyłkę tej temperatury At_mg, na podstawie algorytmu właściwego dla danego kotła uwzględniającego temperaturę t_sp produktu spalania, przekształca w impuls zmiany nastaw strumienia paliwa stałego i/lub powietrza. W odmianie sposobu, gdzie czujnik temperatury C2 mierzy dodatkowo temperaturę w strefie popiołu, algorytm uwzględnia odpowiadające sobie w czasie temperaturę t_p produktu spalania w strefie popiołu i temperaturę tsp produktu spalania w strefie dopalania paliwa stałego. Sterownik sumującoprzetwarzający 4, w zależności od ustaleń zdefiniowanych przez program, przesyła sygnał do połączonych z nim po stronie wyjściowej, sterownika M1 odbiornika podajnika paliwa stałego np. węgla lub do sterownika M2 regulatora dopływu powietrza, powodując wzrost lub ograniczenie ilości dostarczanego do komory spalania 3 kotła 1 paliwa i/lub zmianę ilości dostarczanego do procesu powietrza.

Claims

1. Sposób regulacji procesów w spalania w kotłach centralnego ogrzewania zasilanych paliwem stałym, w którym proces spalania reguluje się przez zmianę ilości wprowadzanego paliwa stałego oraz zmianę ilości doprowadzanego powietrza na podstawie pomiarów temperatury, a parametry energetyczne spalania ustala się na poziomie odniesienia właściwym dla rodzaju paliwa stałego i typu kotła, znamienny tym, że mierzy się temperaturę tmg medium grzewczego i temperaturę tsp w co najmniej jednym miejscu w warstwie spodniej produktu spalania w strefie dopalania paliwa stałego a następnie porównuje temperaturę tmg medium grzewczego z temperaturą zadaną, zaś odchyłkę tej temperatury Atmg, na podstawie algorytmu właściwego dla danego kotła uwzględniającego temperaturę t_sp produktu spalania, przekształca się w impuls zmiany nastaw strumienia paliwa stałego i/lub powietrza.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzy się temperaturę tp produktu spalania w strefie popiołu, a algorytm właściwy dla danego kotła uwzględnia odpowiadające sobie w czasie temperaturę tp produktu spalania w strefie popiołu i temperaturę tsp produktu spalania w strefie dopalania paliwa stałego.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiar temperatury tsp produktu spalania prowadzi się w obszarze granicznym strefy dopalania paliwa stałego i strefy popiołu.