DE102013104837A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Verbrennungsprozesssystemen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Verbrennungsprozesssystemen Download PDF

Info

Publication number
DE102013104837A1
DE102013104837A1 DE102013104837A DE102013104837A DE102013104837A1 DE 102013104837 A1 DE102013104837 A1 DE 102013104837A1 DE 102013104837 A DE102013104837 A DE 102013104837A DE 102013104837 A DE102013104837 A DE 102013104837A DE 102013104837 A1 DE102013104837 A1 DE 102013104837A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
combustion process
air
actual
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102013104837A
Other languages
English (en)
Inventor
John Duncan Rennie
Scott Rusheon Pettigrew
Barbara Hamilton
Andrea Nicole Bishop
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fisher Rosemount Systems Inc
Original Assignee
Fisher Rosemount Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fisher Rosemount Systems Inc filed Critical Fisher Rosemount Systems Inc
Publication of DE102013104837A1 publication Critical patent/DE102013104837A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
    • F23N5/184—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

Es sind beispielhafte Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern von Verbrennungsprozesssystemen offenbart. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst, einen tatsächlichen Brennstoffstrom in einen Verbrennungsprozess zu überwachen, einen relativen Wärmefreisetzungswert entsprechend dem Brennstoff im Verbrennungsprozess zu berechnen, und einen Brennstoffbedarf für den Verbrennungsprozess auf Grundlage des relativen Wärmefreisetzungswerts zu bestimmen.

Description

  • GEBIET DER OFFENBARUNG
  • Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Prozesssteuerung und im Spezielleren auf Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern von Verbrennungsprozesssystemen.
  • HINTERGRUND
  • Verbrennungsprozesse wie etwa diejenigen, die in prozessbefeuerten Erhitzern, Heizkesseln u. dgl. eingesetzt werden, werden über viele Industriezweige zum Erwärmen, Verdampfen oder thermischen Cracken verschiedener Prozessfluide extensiv eingesetzt. Das Betreiben und Warten dieser Verbrennungsprozesse ist herausfordernd, weil eine unvollständige oder variable Verbrennung zu einer Produktvariabilität, einer thermischen Belastung der Ausrüstung, zu Umweltgefahren und, falls schwerwiegend, zu Anlagenexplosionen führen kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es sind beispielhafte Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern von Verbrennungsprozesssystemen offenbart. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst, einen aktuellen Brennstoffzustrom in einen Verbrennungsprozess zu überwachen, einen relativen Wärmefreisetzungswert entsprechend dem Brennstoff im Verbrennungsprozess zu berechnen, und einen Brennstoffbedarf für den Verbrennungsprozess auf Grundlage des relativen Wärmefreisetzungswerts zu bestimmen.
  • Eine beispielhafte Vorrichtung umfasst einen Sensor zum Überwachen eines aktuellen Brennstoffzustroms in einen Verbrennungsprozess, ein Wärmefreisetzungsberechnungsglied zum Berechnen eines relativen Wärmefreisetzungswerts entsprechend dem Brennstoff im Verbrennungsprozess, und ein Cross-Limiting-Berechnungsglied zum Bestimmen eines Brennstoffbedarfs für den Verbrennungsprozess auf Grundlage des relativen Wärmefreisetzungswerts.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 stellt ein beispielhaftes Verbrennungsprozesssystem dar, in dem sich die hier offenbarten Lehren implementieren lassen.
  • 2 ist ein Blockschema des beispielhaften Steuerungssystems von 1, das in Übereinstimmung mit den hier offenbarten Lehren aufgebaut ist.
  • 3 stellt eine beispielhafte Tabelle und eine entsprechende Kurve dar, die ein Verhältnis von Prozent an Sauerstoff zu überschüssige Luft für einen beispielhaften Brennstoff angeben, der im Verbrennungsprozesssystem von 1 verwendet wird.
  • 4 bis 11 sind Ablaufschemata, die für beispielhafte Prozesse zum Implementieren des beispielhaften Steuerungssystems von 1 und/oder 2 repräsentativ sind.
  • 12 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Prozessorplattform, die verwendet und/oder programmiert werden kann, um den beispielhaften Prozess von 4 bis 11 durchzuführen und/oder, allgemeiner, das beispielhafte Steuerungssystem von 1 und/oder 2 zu implementieren.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Das Ziel für einen befeuerten Erhitzer besteht darin, ein Prozessfluid auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen. Eine konstante Austrittstemperatur aufrechtzuerhalten ist wichtig für den Prozess. Veränderungen in der Austrittstemperatur schleppen eine Variabilität in den Gesamtprozess ein. Obwohl sich der optimale Betrieb eines befeuerten Erhitzers typischerweise nahe an Zwangsbedingungen (z. B. maximalen Rohrtemperaturen, minimaler Überschussluft) befindet, veranlasst eine Veränderung im Prozess Bediener dazu, von der eigentlichen Grenze Abstand zu nehmen, um einen Puffer oder Sicherheitsspielraum bereitzuhalten, um mit jeglichen unerwarteten Prozessstörungen umgehen zu können. Im Ergebnis sind Hersteller nicht immer in der Lage, den Durchsatz ihrer Anlagen zu maximieren oder deren Effizienz anderweitig zu steigern.
  • Prozessbefeuerte Erhitzer nutzen im Allgemeinen Abfallbrennstoff aus dem Prozess, der einen stark variierenden Heizwert haben kann. Veränderungen im Brennstoffheizwert werfen eine Herausforderung zum Steuern des Luft- und Brennstoffbedarfs auf. In vielen Fällen wird das Luft- und Brennstoffverhältnis mit einem wesentlichen Überschussluftsicherheitspuffer gehandhabt, um Risiken zu senken, die mit unvollständiger Verbrennung zusammenhängen. Diese Strategie, einen signifikanten Sicherheitspuffer vorzusehen, kann zu einem unzureichenden Betrieb und/oder zu erhöhten Emissionen führen. Signifikante Veränderungen im Brennstoffheizwert können auch zur Veränderungen bei der Endproduktqualität oder substöchiometrischen Bedingungen führen.
  • Frühere Steuerungslösungen umfassen eine Proportional/Integral/Derivativ-(PID)-Regelung von Produkttemperatur und Zwangsbedingungen mit festen mathematischen Algorithmen, um die Brennstoffenergieveränderungen einzuschätzen, die notwendig sind, um das Brennstoff- und Luftverhältnis in den Griff zu bekommen. Typische Brennstoffsteuerungslösungen bringen empirisch abgeleitete Luft/Brennstoff-Kurven mit sich, die auf einem Abgleich der Masse an Luft mit der Masse an Brennstoff beruhen, um eine gewünschte Überschussluftmenge zu erzielen. Diese Lösungen sind jedoch schwer zu handhaben. Typischerweise können die PID-Regelungen mit Mehrfachinteraktionen von Steuer-, Stellgrößen- und Bedingungsvariablen nicht richtig fertig werden. Empirische Verbrennungskurven müssen erstellt werden, indem der Luftstrom über alle möglichen Brennstoffenergieveränderungen manuell eingestellt wird. Dies ist in einer aktiv arbeitenden Anlage oftmals unmöglich zu koordinieren. Außerdem kann ein auf Berechnung und/oder Kurven beruhender Massendurchsatz Zusammensetzungsveränderungen von Abgas nicht kompensieren, das mit Wasserstoff, Kohlendioxid oder Inertgas einhergeht.
  • Hier offenbarte Beispiele implementieren eine Strategie des gleichzeitigen Steuerns von Verbrennung, Durchsatz und Endprodukttemperatur einer befeuerten Ausrüstung, um die Sicherheit und den Betrieb dieser Vorrichtungen zu verbessern. Die hier offenbarten Beispiele können in Verbindung mit jeder befeuerten Anwendung (z. B. prozessbefeuerten Erhitzern, thermischen Oxidationsanlagen, befeuerten Rotationstrocknern, Kalköfen, Reformern, Spaltöfen) implementiert werden, die einen Abfallbrennstoff und/oder einen Brennstoff mit variablem Energiegehalt verwendet (z. B. Ethylenöfen und/oder Dampf-Methan-Reformer). Die hier offenbarten Beispiele eliminieren die Brennstoff-Luft-Kurven, die während der letzten sechzig Jahre bei der automatischen Verbrennungssteuerung verwendet wurden, indem ein hier offenbarter Algorithmus verwendet wird, um die Verbrennungsluft zur optimalen und sicheren Verbrennung mit dem Brennstoff zu koordinieren. Die hier offenbarten Beispiele bestimmen einen Luftbedarf auf Grundlage eines (entweder direkt gemessenen oder hergeleiteten) Brennstoffdurchflusses und stellen das Brennstoffdurchflussziel ein, um einen variierenden Wärmeinhalt im Brennstoff zu kompensieren.
  • Die hier offenbarten Beispiele bestimmen den Luftbedarf auf Grundlage der Energie im Brennstoff (Wärmerate). Die hier offenbarten Beispiele stellen den Brennstoffheizwert ein, um den variierenden Wärmeinhalt im Brennstoff zu kompensieren. Der eingestellte Heizwert wird dann verwendet, um das Brennstoffdurchflussziel zu bestimmen. Diese Steuerstrategie oder -technik stellt, während überschüssige Luft minimiert wird, eine konsistente Produkttemperatur für eine verbesserte Effizienz und eine stabile, konsistente Produktion insgesamt innerhalb der konfigurierten Zwangsbedingungen bereit. Einen optimalen Luftüberschuss aufrechtzuerhalten hat den hinzukommenden Vorteil reduzierter Emissionen.
  • Die hier offenbarten Beispiele können in Situationen verwendet werden, in denen beispielsweise der Heizwert nicht direkt gemessen wird, aber ein typischer Wert bekannt ist. In manchen Beispielen wird der Heizwert des Brennstoffs unter Verwendung von spezifischem Gewicht und/oder Chromatographie hergeleitet. In solchen Fällen wird der gemessene Wert auf Grundlage der hier offenbarten beispielhaften Algorithmen eingestellt, was in einer weiteren Verfeinerung am Verbrennungsluftbedarf resultiert.
  • Gemäß den hier offenbarten Beispielen wird das Verhältnis zwischen Prozent an Sauerstoff im Rauchgas und Prozent an Verbrennungsüberschussluft ausgehend vom Brennstofftyp festgestellt. Diese Strategie stellt die richtige Menge an Luft zur Verbrennung sicher, selbst wenn der Brennstoff im kalorischen Wert variiert.
  • Wenn ein prozessbefeuerter Erhitzer mit zugekauftem Gas (z. B. „Stadtgas”) befeuert wird, können die Energieeinsparungen aus einem verbesserten Wirkungsgrad, der durch die hier offenbarten Beispiele bereitgestellt wird, signifikant sein. Es können sogar noch signifikantere Einsparungen realisiert werden, indem verfügbares Abgas für relativ kostspieligeres gekauftes Gas eingesetzt wird. Abgas in Raffinerien und petrochemischen Anlagen schwankt typischerweise drastisch in der Zusammensetzung je nachdem, welche Prozesseinheit an das Brennstoffsystem abgibt. Große Veränderungen bei der Wasserstoff-, Stickstoff- und Kohlenwasserstoffverteilung sind für diese Abfallströme üblich. Wenn das Abgas einen hoch variablen kalorischen Wert hat, kann es oftmals in kritischen Einheiten nicht verwendet werden. Jedoch bieten hier offenbarte Beispiele eine Verbrennungsstrategie, wie nachstehend noch im Einzelnen beschrieben wird, die einen breit variierenden kalorischen Wert ausgleicht und somit einen Brennstoffersatz ermöglicht, der zu signifikanten Einsparungen und/oder Steigerungen im Wirkungsgrad führen kann. Indem ein erhöhtes (z. B. maximales) Einfangen der verfügbaren Wärme im Brennstoff mit weniger Variabilität ermöglicht wird, reduziert die durch die hier offenbarten Beispiele bereitgestellte Verbrennungsstrategie darüber hinaus Treibhausgasemissionen, macht den Brennstoff für andere Verwendungen wie etwa Kessel oder Heizkraftwerke verfügbar, und ermöglicht mehr Durchsatz in einer kapazitätsknappen Situation.
  • Zusätzlich zur Koordination von Brennstoff und Luft bedienen sich, während ein variierender Energiegehalt im Brennstoff kompensiert wird, die hier offenbarten Beispiele einer modellprädiktiven Regelung (MPC – model predictive control), um die komplexe Aufgabe zu lösen, eine Endproduktqualität zu stabilisieren. Das heißt, die hier offenbarten Beispiele kombinieren verbesserte Verbrennungssteuerungen mit MPC. Die hier offenbarten verbesserten Verbrennungssteuerungen stellen eine sichere, stabile Verbrennung sicher, und die MPC-Nutzung der hier offenbarten Beispiele bietet eine optimale Produktkontrolle innerhalb von Prozessgrenzen wie etwa Emissionen, maximalen Befeuerungseinträgen, Ausrüstungseinschränkungen, usw. In manchen Beispielen eliminiert die Nutzung von MPC durch die hier offenbarten Beispiele die Verwendung mehrfacher PID-Regelungen oder PID-Entsprechungen für dieselbe oder eine bessere Funktionalität.
  • Somit eliminieren die hier offenbarten Beispiele den Bedarf an den empirischen Luft- und Brennstoffkurven, stellen Verfahren und Vorrichtungen bereit, die einen variierenden Energiegehalt und/oder Verbrennungsluftbedarf des Brennstoffs kompensieren, die Anlagensicherheit, den Wirkungsgrad und den Durchsatz beispielsweise von prozessbefeuerten Erhitzern verbessern, während gleichzeitig eine Produktvariabilität und Emissionen reduziert werden. Darüber hinaus stellen die hier offenbarten Beispiele die Befähigung bereit, die relativen Energieveränderungen eines beliebigen (z. B. festen, flüssigen oder gasförmigen) Brennstoffs auf einer Echtzeitbasis, ohne eine Probe vom Brennstoffstrom zu nehmen, zu bestimmen. Indem der Brennstoffenergiegehalt auf einer Echtzeitbasis definiert wird, kann die Gesamtverbrennungsluft an die Energieerfordernisse angepasst werden, wodurch Emissionen gesenkt werden und die Sicherheit von Betriebsabläufen erhöht wird. Indem der Energiegehalt jedes Brennstoffs definiert wird, normieren die hier offenbarten Beispiele alle Brennstoffe, so dass dieselbe Verbrennungskonzeption und/oder -lösung an jeder Vorrichtung (z. B. einem prozessbefeuerten Erhitzer) verwendet werden kann. Ein Abgleichen des Energiebedarfs mit der genauen (z. B. innerhalb einer vernachlässigbaren Schwelle) Menge an Energie in der Verbrennung reduziert Variabilität und Kosten.
  • 1 ist ein Schema, das für ein beispielhaftes Verbrennungsprozesssystem 100 repräsentativ ist. Bei dem beispielhaften Verbrennungsprozesssystem 100 handelt es sich um ein prozessbefeuertes Erhitzersystem, das dazu eingesetzt werden kann, ein Prozesszufuhrprodukt zu erwärmen, das durch im Inneren des Erhitzers angeordnete Rohre strömt. Obwohl in 1 ein befeuertes Erhitzersystem gezeigt ist und die folgende Erläuterung im Kontext eines befeuerten Erhitzers wiedergegeben wird, lassen sich die hier offenbarten Lehren auf jeden anderen Verbrennungsprozess wie etwa beispielsweise einen Kessel, befeuerten Rotationstrockner, usw. anwenden. Die beispielhaften Systeme und Verfahren sind hier als vorteilhaft anwendbar zum Steuern von Prozesserhitzern beschrieben, die Brennstoff mit einem (z. B. wegen einer sich mit der Zeit verändernden Zusammensetzung des Brennstoffs) variablen Heizwert verwenden. Insbesondere wird das beispielhafte Verbrennungsprozesssystem 100 nachstehend als einen Abfallbrennstoff verwendend beschrieben, der Wasserstoff (z. B. kann in machen Fällen die Wasserstoffkonzentration von 25% bis 75% reichen, ein Gemisch aus leichten Endkohlenwasserstoffes, inkrementales Erdgas oder überschüssiges Butan enthalten kann. Jedoch können in alternativen Implementierungen die hier beschriebenen beispielhaften Systeme und Verfahren zum Steuern von Verbrennungs-/Produktionssystemen verwendet werden, die eine beliebige Art Brennstoff verwenden.
  • Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das beispielhafte System 100 einen befeuerten Erhitzer 102, der Brennstoffgas aus einer Brennstoffversorgung 104 erhält, das mit Luft gemischt und in einem Ofen 106 des Erhitzers 102 verbrannt wird. In dem dargestellten Beispiel transportieren Rohre 108 ein Prozesszufuhr- oder Produktfluid aus einer Prozesszufuhrproduktversorgung 110 durch den Ofen 106.
  • Die beispielhaften Rohre 108 des dargestellten Beispiels sind in einer 2-Durchlauf-Anordnung gezeigt. In anderen Beispielen kann das System 100 alternativ mit einem befeuerten Einzeldurchlauf-Erhitzer 102 eingerichtet sein. In anderen Beispielen kann das System 100 mit mehr als 2 Durchläufen (z. B. 4, 8 oder 16) eingerichtet sein. Wenn das Zufuhrprodukt den befeuerten Erhitzer 102 durchläuft, wird die durch den brennenden Brennstoff erzeugte Wärme auf das Zufuhrprodukt übertragen. Jegliche überschüssige Wärme, Abluft und/oder Emissionen aus dem Verbrennungsprozess des dargestellten Beispiels werden über einen Kamin oder Abzug 112 oben auf dem Erhitzer 102 freigesetzt.
  • Das beispielhafte System 100 umfasst auch ein beispielhaftes Steuerungssystem 116 zum Erfassen und Überwachen verschiedener Betriebszustände (z. B. Brennstoffdurchfluss, Luftstrom-Produktstrom, Produkttemperatur, usw.) des beispielhaften Verbrennungssystems 100, um Konfigurationseinstellungen (z. B. Brennstoffdurchfluss und Luftstrom) zu bestimmen, die sich zum Betreiben des Verbrennungssystems 100 innerhalb eines vorbestimmten, erforderlichen und/oder gewünschten Betriebsbereichs (z. B. mit dem Produkt verbundene Heizschlangenauslasstemperatur) verwenden lassen, während andere Betriebscharakteristika (z. B. Brennstoff-Luft-Verhältnisse, Emissionen, usw.) innerhalb vorbestimmter, erforderlicher oder gewünschter Betriebsbereiche gehalten werden. Wie nachstehend noch in Verbindung mit 2 ausführlicher beschrieben wird, verwendet das beispielhafte Steuerungssystem 116 modellprädiktive Regelungen zur Vorhersage von Konfigurationseinstellungen, um Fälle (oder die Zeit) im Wesentlichen zu reduzieren oder eliminieren, während denen (der) das beispielhafte System 100 in einem nicht vorschriftsgemäßen (und potentiell ineffizienten und/oder unsicheren) Zustand arbeitet. Insbesondere verwendet das Steuerungssystem 116 Messwerte momentaner und/oder früherer Betriebszustände zum Durchführen von Analysen, um vorherzusagen, wie das beispielhafte System in der nahen oder fernen Zukunft arbeiten sollte, und generiert auf Grundlage dieser Analysen Konfigurationseinstellungen für den Produktzufuhrstrom, die zukunftsgerichtet sind, um zu verhindern, dass das Verbrennungssystem 100 außerhalb des bzw. der vorbestimmten, erforderlichen oder gewünschten Betriebsbereichs bzw. Betriebsbereiche arbeitet. Zusätzlich setzt das beispielhafte Steuerungssystem 116 Messungen ein, welche die aktuelle Wärmefreisetzung des Verbrennungsprozesses überwachen, um die Brennstofffeuerungsrate für eine konsistente Ofentemperatur zu steuern. Insbesondere werden der Brennstoffstrom und ein entsprechender Heizwert (auf Grundlage der überwachten Wärmefreisetzung) des Brennstoffs überwacht, um einen Zielluftstrom für den Verbrennungsprozess zu bestimmten, während der Luftstrom und der Heizwert des Brennstoffs verwendet werden, um einen Zielbrennstoffstrom oder Zielbrennstoffbedarf zu bestimmen oder einzustellen. Das heißt, der Brennstoffstrom und der Luftstrom werden über eine Cross-Limiting-Strategie in Verbindung mit einer entsprechenden Wärmefreisetzung analysiert, die aus der Verbrennung des dazugehörigen Brennstoffs und Luft bestimmt wird. Auf diese Weise wird ein gesteuertes Verbrennungsumfeld erzielt, um eine konsistentere Produkttemperatur bereitzustellen als andere bekannte befeuerte Erhitzer, während überschüssige Luft, die im System 100 verwendet wird, für eine verbesserte Effizienz und ein stabiles, konsistentes Produkt reduziert (z. B. minimiert) wird. Darüber hinaus überwacht das beispielhafte Steuerungssystem 116 konfigurierte Zwangsbedingungen, um das beispielhafte System 100 innerhalb zulässiger Grenzen zu halten, um die Sicherheit des Systems und die Qualität des Produkts sicherzustellen.
  • Wie in 1 gezeigt ist, kommuniziert das beispielhafte Steuerungssystem 116 mit einem Brennstoffdurchflussventil 118, um die Brennstoffdurchflussrate in den befeuerten Erhitzer 102 zu regeln, mit Produktdurchflussventilen 120, 122, um die Durchflussrate oder Zufuhrrate des Produkts durch den befeuerten Erhitzer 102 über die Rohre 108 zu regeln, und mit einer Kaminklappe 124, um die Menge an in den Erhitzer 102 eingebrachter Luft und entsprechend die Menge an Luft und/oder Abluft zu regeln, die vom Erhitzer 102 freigesetzt wird. Zusätzlich oder alternativ kommuniziert in manchen Beispielen das beispielhafte Steuerungssystem 116 mit einem Ventilator, Gebläse und/oder einer dazugehörigen Klappe, um den Luftstrom durch den Erhitzer 102 zu regeln. Um die Zufuhrraten oder Durchflussraten jeder der Versorgungen (z. B. Brennstoff, Zufuhrprodukt, Luftstrom) zu messen, kann das Steuerungssystem 116 des dargestellten Beispiels kommunikativ mit mehreren Sensoren und/oder anderen Messgeräten verbunden sein.
  • Insbesondere sind ein Sauerstoffsensor 126 und ein Kohlenmonoxidsensor 128 kommunikativ an das beispielhafte Steuerungssystem 116 angeschlossen, um den Zustand der Abluft und Emissionen zu überwachen, die den Erhitzer 102 über den Kamin 112 verlassen. Speziell geben Sauerstoff und Kohlenmonoxid den Verbrennungszustand im Erhitzer 102 im Wesentlichen in Echtzeit an. Indem der Verbrennungsprozess auf diese Weise überwacht wird, bestimmt das Steuerungssystem 116 in manchen Beispielen Einstellungen, die am Prozess vorgenommen werden sollen, um die Einheit zu stabilisieren, den Wirkungsgrad zu verbessern und/oder Emissionen zu reduzieren. In manchen Beispielen sind andere Sensoren zusätzlich zum Sauerstoffsensor 126 und Kohlenmonoxidsensor 128 enthalten, um andere Emissionen (z. B. Stickoxide, Schwefeldioxid, Feststoffpartikel, Kohlendioxid, usw.) auf einer Echtzeitbasis zu überwachen, um Umweltbestimmungen zu erfüllen und/oder dem Betrieb des Prozesssystems Zwangsvorgaben hinzuzufügen.
  • In manchen Beispielen ist ein zur Erfassung der Flammenstabilität im Erhitzer 102 zu verwendender Zugluftdrucksensor 132 kommunikativ an das beispielhafte Steuerungssystem 116 angeschlossen. In vielen Fällen ist eine Herausforderung beim Betreiben eines befeuerten Erhitzers die Instabilität von Brennerflammen, die besonders relevant ist, wenn es große und/oder schnelle Veränderungen im Heizwert oder Energiegehalt des Brennstoffs (z. B. infolge von Raffineriestörungen, welche die Verbrennungsregelungen nicht adäquat kompensieren können) gibt. Wenn eine Flamme instabil ist, kann sie flackern oder erlöschen, was ein gefährlicher Zustand ist, der dazu führen kann, dass unverbrannter Brennstoff im Ofen verbleibt. Es können einige technische Verfahren eingesetzt werden, um solche Zustände zu vermeiden. Jedoch unterliegen diese technischen Verfahren oftmals falschen Alarmen, können Zustände erst erfassen, nachdem die Flamme aus ist, und/oder können von den Kosten her unerschwinglich zu warten und/oder installieren sein. Dementsprechend wird die Flammenstabilität in manchen Beispielen auf Grundlage des über den Zugluftdrucksensor 132 gemessenen Zugluftdrucks überwacht und erfasst. In solchen Beispielen beruht die Erfassung der Flammenstabilität auf der Prämisse, dass dynamische Prozesse unter normalen Bedingungen ein eindeutiges Rausch- oder Variationssignal haben, so dass Veränderungen an diesen charakteristischen Signaturen eine Veränderung im Prozess anzeigen. Als solches wird der Zugluftdruck in manchen Fällen überwacht, um Veränderungen auszumachen, die mit dem unter einer stabilen Flamme ablaufenden Verbrennungsprozess nicht vereinbar sind, um das System vor dem Erlöschen und Abschalten des Ofens zu warnen und/oder einzustellen.
  • In manchen Beispielen sind ein Kamintemperatursensor 130, ein Klappenstellungssensor 134 und ein Luftstromsensor 136 kommunikativ an das beispielhafte Steuerungssystem 116 angeschlossen, um den Zustand des Luftstroms zu überwachen, der den Erhitzer 102 über den Kamin 112 verlässt. Speziell werden solche Messwerte in manchen Beispielen dazu verwendet, eine sichere und stabile Feuerung aufrechtzuerhalten und den Verbrennungsprozess in Echtzeit für eine konsistentere Produkttemperatur, einen höheren Wirkungsgrad und/oder reduzierte Emissionen zu verbessern (z. B. optimieren). Wie die Luftstrommessung erhalten wird, hängt in manchen Beispielen vom betreffenden Ofentyp und der besonderen Ausrüstung vor Ort ab. Beispielweise können befeuerte Erhitzer typischerweise in einen auf Zwangszugluft basierenden Erhitzer, einen auf ausgeglichener Zugluft basierenden Erhitzer und einen auf natürlicher Zugluft basierenden Erhitzer eingeteilt werden. Bei den auf Zwangszugluft oder ausgeglichener Zugluft basierenden Erhitzerprozessen kann ein Luftstrom gesteuert werden, indem die Drehzahl eines Zwangsluftgebläses mit beispielsweise einem variablen Drehzahlantrieb geregelt wird, um eine präzise und wiederholbare Luftstromsteuerung über einen weiten Bereich bei aufgrund reduzierten Stromverbrauchs reduzierten Kosten zu ermöglichen. Alternativ oder in manchen Beispielen kann zusätzlich zum Modulieren der Gebläsedrehzahl eine dazugehörige Klappe zur Luftstromsteuerung moduliert werden. Um in solchen Beispielen einen Luftstrom zu messen, kann ein Sensor entweder am Einlass eines Zwangsluftgebläses oder in einem Luftkanal zwischen dem Zwangsluftgebläse und dem Erhitzer 102 eingesetzt werden. In manchen Fällen verwendet der Sensor eine Mittelungsstaurohr-(APT)-Technologie (APT – Averaging Pitot Tube), um Herausforderungen zu überwinden, die sich aus einer Kanalform, einem Mangel an geraden Verläufen, einem Mangel an äußerem Abstand, einer Strömungsschichtung im Kanal, usw. ergeben. Bei den natürlichen Zugluftprozessen (wie etwa bei dem in 1 dargestellten beispielhaften Prozesssystem 100) wird der Luftstrom eingestellt, indem die Klappe 124 im Kamin 112 moduliert wird. Typischerweise wird der Luftstrom in auf natürlicher Zugluft basierenden Erhitzern nicht direkt gemessen, da solche Messungen herausfordernd sind, weil es weder ein Gebläse noch einen Kanal gibt, in dem ein Sensor angeordnet werden könnte. In dem dargestellten Beispiel jedoch ist der Luftstromsensor 136 in den Kamin 112 eingesetzt und enthält die oben beschriebene APT-Technologie, um eine Rauchgasströmung, wie sie sich auf Grundlage der Stellung der Kaminklappe 124 verändert, zu überwachen. Eine Rauchgasströmung kann verwendet werden, um einen Luftstrom herzuleiten. In manchen Beispielen wird die Klappe 124 mit einer digitalen Steuerung mit online ablaufender Kalibrierungs-, Konfigurations- und Diagnosefunktionalität betätigt, um eine genaue Positionierung der Klappe 124 zu ermöglichen sowie die Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit der Klappenbewegung über die Zeit sicherzustellen.
  • In dem dargestellten Beispiel von 1 sind ein Brennerdrucksensor 138 und ein Ofentemperatursensor 140 kommunikativ an das Steuerungssystem 116 angeschlossen, um die Bedingungen im Inneren des Ofens 106 des Erhitzers 102 zu überwachen. Solche Messwerte werden in manchen Beispielen als dem hier offenbarten Steuerungsprozess auferlegte Zwangsbedingungen verwendet, um eine sichere und stabile Prozessumgebung sicherzustellen.
  • Zusätzlich sind in manchen Beispielen ein Gesamtmengendurchflusssensor 142, Produktauslasstemperatursensoren 144, 146 und ein Heizschlangenauslasstemperatursensor 148 kommunikativ an das Steuerungssystem 116 angeschlossen, um die Zustände des in den Erhitzer 102 eintretenden und daraus austretenden Zufuhrprodukts zu überwachen. In manchen Beispielen entspricht der Gesamtmengendurchfluss dem Zufuhrproduktgesamtstrom, der über alle Durchgänge durch den Erhitzer 102 hindurchgeht. In manchen Beispielen entspricht die Heizschlangenauslasstemperatur der kombinierten Temperatur des Zufuhrprodukts in jedem Durchlauf, wenn es den Erhitzer 102 verlässt (die z. B. von jedem Produktauslasstemperatursensor 144, 145 ermittelt wird). Oftmals besteht ein Prozessziel im Steuern des Prozesses, um eine Zielheizschlangenauslasstemperatur des den Ofen verlassenden Materials zu erzielen. Entsprechend werden die Heizschlangenauslasstemperatur und der Gesamtmengenstrom in manchen Beispielen als primäre oder Haupteingaben oder Sollwerte verwendet, die zum Definieren der erforderlichen Wärmefreisetzung aus dem Verbrennungsprozess im Erhitzer 102 herangezogen werden. Insbesondere muss oftmals ein Ausgleich zwischen einem Erhöhen der Erhitzerauslasstemperatur (z. B. bis zur Verkokungsgrenze), um Erträge zu verbessern, und einem Senken der Temperatur, um die Laufzeit des Verbrennungsprozesses (z. B. bevor der Erhitzer entkokt werden muss) zu verlängern, gefunden werden. Entsprechend verwendet das Steuerungssystem 116 in manchen Beispielen die vorstehenden Parameter in Verbindung mit MPC, um die Auslasstemperatur jedes Produktdurchlaufs im Wesentlichen gleich zu halten (z. B. Durchlaufausgleich), wodurch die Wahrscheinlichkeit gesenkt wird, dass ein Satz Rohre 108 im Erhitzer 102 schneller verkokt als die anderen, um eine Betriebslauflänge zu erhöhen (z. B. maximieren), während die Qualität des Prozessertrags mit reduzierter Variabilität verbessert (z. B. maximiert) wird. Eine relativ konstante Temperatur über alle Ofenrohre aufrechtzuerhalten senkt auch die Wahrscheinlichkeit von heißen Stellen an Rohren, die überhitzen. Darüber hinaus erhöhen (z. B. maximieren) solche technischen Steuerungsverfahren auch die Gesamtzufuhr oder den Gesamtdurchsatz, die bzw. der durch das System verarbeitet wird, ohne Erhitzerzwangsbedingungen und/oder -grenzen zu überschreiten.
  • Ferner sind noch ein Brennstoffheizwertsensor 150, ein Brennstofftemperatursensor 152 und ein Brennstoffdrucksensor 154 kommunikativ an das Steuerungssystem 116 angeschlossen, um die Zustände des in den Erhitzer 102 zugeführten Brennstoffs zu überwachen, wobei es sich um einen der primären Parameter handelt, die in dem hier beschriebenen Verbrennungssteuerungssystem verwendet werden. Speziell berechnen offenbarte Beispiele eine Wärmefreisetzung im Verbrennungsprozess, um einen BTU-(Energie)-Gehalt oder Heizwert des Brennstoffs herzuleiten, der, wenn er mit der Durchsatzrate des Brennstoffs kombiniert wird, im Verbrennungsprozesssystem 100 zum Berechnen und Regeln des Luftstroms in das System verwendet werden kann, um einen stabilen, sicheren und effizienten Verbrennungsprozess aufrechtzuerhalten. In manchen Beispielen können die Temperatur- und Drucksensoren 152, 154 zum Berechnen eines Massenstroms des Brennstoffs verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann in manchen Beispielen ein Coriolis-Durchflussmesser zum Messen eines Massenstroms verwendet werden, der mit dem massenbasierten Heizwert des Brennstoffs korreliert werden kann. Darüber hinaus werden in manchen Beispielen andere Arten von Durchflussmessvorrichtungen eingesetzt. Beispielweise können Düsenscheiben mit Differenzdrucksendern oder Wirbelmessern verwendet werden, um den Strom des Brennstoffs zu überwachen. In manchen Beispielen kann eine Messvorrichtung für spezifische Gasdichte installiert sein, um einen Wert des BTU-Gehalts des Brennstoffs auf einer Echtzeit- oder im Wesentlichen Echtzeitbasis herzuleiten.
  • Obwohl nicht gezeigt, können andere zusätzliche Sensoren (z. B. Temperatursensoren, Strom-/Zufuhrsensoren, Drucksensoren, usw.), die über das gesamte beispielhafte Verbrennungsprozesssystem 100 verteilt sind, kommunikativ an das Steuerungssystem 116 angeschlossen sein, um Messwerte zur Verwendung beim Umsetzen der hier beschriebenen beispielhaften Systeme und Verfahren zu erhalten. Darüber hinaus können besondere Stellen irgendwelcher der hier beschriebenen Sensoren und/oder der durch die Sensoren überwachten Parameter auf Grundlage der Bedürfnisse der besonderen Anwendung angepasst werden, in der die Lehren dieser Offenbarung umgesetzt werden.
  • 2 ist ein detailliertes Blockschaltbild des beispielhaften Steuerungssystems 116 von 1. Das Steuerungssystem 116 kann sich prädiktiver technischer Regelungsverfahren zum Steuern des Betriebs des beispielhaften Verbrennungssystems 100 bedienen, indem zukunftsgerichtete oder vorhergesagte Konfigurationseinstellungen auf Grundlage von zur gegenwärtigen Zeit überwachten Zuständen bestimmt werden. Auf diese Weise kann das Steuerungssystem 166 proaktiv auf die überwachten Zustände durch Verändern oder Anpassen von Konfigurationseinstellungen reagieren, um die Wahrscheinlichkeit zu senken oder zu verhindern, dass das beispielhafte System 100 außerhalb vorbestimmter, gewünschter oder erforderlicher Betriebsbedingungen (z. B. einer Heizschlangenauslasstemperatur, die mit der Produktzufuhr zusammenhängt) arbeitet.
  • In dem dargestellten Beispiel umfasst das Steuerungssystem 116 ein modellprädiktives Regelungs-(MPC)-Optimierglied 202, ein Cross-Limiting-Rechenglied 204, einen Luftstromregler 206, ein Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 und einen Brennstoffregler 210. In einer beispielhaften Implementierung kann das MPC-Optimierglied 202 unter Verwendung einer MPC implementiert sein, die im Regelungssystem Delta V verfügbar ist, das von Emerson Process Management, Austin, Texas, entwickelt wurde und vertrieben wird. Das MPC-Optimierglied 202 ist dazu ausgelegt, eine Durchflussrate einer Produktzufuhr, die den befeuerten Erhitzer 102 durchläuft, im Ansprechen auf eine Heizschlangenauslasstemperatur 212, und Produktdurchflussraten 214, 216, die jedem Produktdurchflussventil (z. B. den Produktdurchflussventilen 120, 122 von 1) entsprechen, zu regeln. Im Spezielleren ist in manchen Beispielen, bei denen das Verbrennungsprozesssystem 100 einen Mehrdurchlauferhitzer (z. B. den Erhitzer 102 in 1, der als 2-Durchlauf-Erhitzer gezeigt ist) enthält, das MPC-Optimierglied 202 dazu ausgelegt, die Auslasstemperatur des Produkts für jeden Durchlauf auszugleichen und dabei die Gesamtheizschlangenauslasstemperatur auf einem gewünschten Sollwert zu halten. Das heißt, das MPC-Optimierglied 202 des dargestellten Beispiels stellt jedem Produktdurchflussventil 120, 122 ein Steuersignal zum Steuern des Produktdurchflusses durch jeden Durchlauf bereit, um eine im Wesentlichen konsistente Auslasstemperatur innerhalb jedes Durchlaufs sowie eine konsistente Heizschlangenauslasstemperatur aufrechtzuerhalten.
  • Zusätzlich zum Steuern des Produktdurchflusses durch jeden Durchlauf des Erhitzers 102 verwendet das MPC-Optimierglied 202 des dargestellten Beispiels in manchen Beispielen auch die Heizschlangenauslasstemperatur 212 und einen Gesamtmengendurchfluss (z. B. den Gesamtproduktdurchfluss durch alle Durchläufe im Erhitzer), um die Brennstoffbefeuerungsrate zum Ofen 106 des Erhitzers 102 zu regeln. In manchen Beispielen verwendet das MPC-Optimierglied 202 die Heizschlangeauslasstemperatur und den Gesamtmengendurchfluss, um einen den Verbrennungs- und Brennstoffsystemen (z. B. dem Luftstromregler 206 und dem Brennstoffregler 210) bereitzustellenden Ausgangs- oder Hauptsollwert für einen Brennstoffbedarf auf Grundlage einer Cross-Limiting-Strategie bereitzustellen, die nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird. In manchen Beispielen wird, um Schwankungen im Gesamtmengendurchfluss (die z. B. von Veränderungen aus der Mehrfachdurchlaufausgleichsregelung des MPC-Optimierglieds 202 herrühren) Rechnung zu tragen, eine Vorwärtskopplungsstrategie eingesetzt, die auf einem Gesamtmengendurchfluss aufbaut. In anderen Beispielen generiert das MPC-Optimierglied 202 den Ausgangsbrennstoffbedarfsparameter in Verbindung mit dem Durchlaufausgleichen des Zufuhrprodukts, das durch die Rohre 108 des Erhitzers 102 strömt. In derartigen Beispielen kann durch den direkt durch die MPC-Berechnungen generierten Ausgangsbrennstoffbedarf eine auf der Heizschlangenauslasstemperatur und dem Gesamtmengendurchfluss beruhende Berechnung des Brennstoffbedarfs umgangen werden.
  • Um zu verhindern, dass der Prozess unter instabilen, unsicheren und/oder anderweitig unerwünschten Bedingungen abläuft, ist das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 auch mit mehreren Zwangsbedingungswerten 218 (z. B. Brennerdruck, Ofentemperatur, usw.) versehen, die den Erhitzerbedarf einschränken. In manchen Fällen berechnet das MPC-Optimierglied 202 separate Brennstoffbedarfe für den Verbrennungsprozess auf Grundlage eines hohen Brennerdrucks und eines niedrigen Brennerdrucks (gemessen über den Brennerdrucksensor 138) in Bezug auf benutzerspezifizierte Brennerdrucksollwerte. Zusätzlich berechnet das MPC-Optimierglied 202 einen Brennstoffbedarf auf Grundlage der Ofentemperatur (gemessen über den Ofentemperatursensor 140) in Bezug auf einen benutzerspezifizierten Ofentemperatursollwert. In manchen Beispielen hat der Brennerdruck einen Bereich von 0 bis 15 im Maßstab Pfund pro Quadratzoll (psig), und die Ofentemperatur hat einen Bereich von 50°F bis 1600°F. Um einen zwangsbedingten Brennstoffbedarf zu bestimmen, verwendet das MPC-Optimierglied 202 in manchen Fällen den erforderlichen Ausgangsbrennstoffbedarf (z. B. auf Grundlage der Heizschlangenauslasstemperatur), um vorherzusagen, ob dieser Bedarf die Vorgaben niedrigen oder hohen Brennerdrucks verletzen wird. In manchen Beispielen wird das MPC-Optimierglied 202 den erforderlichen Ausgangsbrennstoffbedarf auf einen druckeingeschränkten Brennstoffbedarf einstellen, so dass die Brennerdruckzwangsbedingungen nicht verletzt werden. In manchen solcher Beispiele wird das MPC-Optimierglied 202 darüber hinaus den druckeingeschränkten Brennstoffbedarf mit der Ofentemperaturzwangsbedingung vergleichen und vorhersagen, ob eine Verletzung auftreten wird, und entsprechend eine Einstellung auf einen endgültigen eingeschränkten Brennstoffbedarf vornehmen, der als Eingang in das Cross-Limiting-Rechenglied 204 verwendet wird.
  • In dem dargestellten Beispiel ist das beispielhafte Steuerungssystem 116 mit dem Cross-Limiting-Rechenglied 204 ausgestattet, um eine wie nachstehend noch ausführlicher beschriebene Cross-Limiting-Strategie zu implementieren, die sowohl einen Luftstrom als auch einen Brennstoffstrom auf Grundlage von Überwachungswerten des Luftstroms und Brennstoffstroms regelt. Zusätzlich werden dem Cross-Limiting-Rechenglied 204 in dem dargestellten Beispiel von 2 mehrere Abgaswerte 220 bereitgestellt, die das Vorhandensein von Sauerstoff (wie z. B. durch den Sauerstoffsensor 126 gemessen) und Kohlenmonoxid (wie z. B. über den Kohlenmonoxidsensor 128 gemessen) im Abzug oder Kamin 112 des Erhitzers 102 von 1 angeben, die auch als Eingänge in die nachstehend beschriebenen Cross-Limiting-Berechnungen verwendet werden. In manchen Beispielen beträgt der Sauerstoff im Kamin 112 0% bis 10% (z. B. volumenbezogen) der den Erhitzer 102 verlassenden Abluft, und das Kohlenmonoxid im Kamin beträgt 0 bis 100 Teilchen pro Million (ppm). In dem dargestellten Beispiel wird die gemessene Sauerstoffmenge zum Abgleichen der Verbrennungsluft im Erhitzer 102 verwendet, um eine gewünschte Menge an überschüssiger Luft aufrechtzuerhalten, um ein sicheres Umfeld zu erzielen und dabei die Effizienz zu verbessern (z. B. maximieren). In manchen Beispielen umfasst das Cross-Limiting-Rechenglied 204 die Funktionalität eines Sauerstoffabgleichreglers, der dazu ausgelegt ist, einen Sauerstoffabgleichsfaktor auf Grundlage des gemessenen Sauerstoffs in Bezug auf einen benutzerspezifizierten Grundsauerstoffsollwert zu berechnen. Zusätzlich ist das Cross-Limiting-Rechenglied 204 in manchen Beispielen dazu ausgelegt, in einem Kaskadenmodus mit einem Kaskadensollwert zu arbeiten, der über eine Bias/Gain-Station bereitgestellt wird. Wenn die Bias/Gain-Station auf Auto eingestellt ist, hat ein Benutzer in manchen Beispielen die Möglichkeit, den Grundsauerstoffsollwert um 2% herauf- oder herabzuregeln. Wenn die Bias/Gain-Station auf Kaskade eingestellt ist, wird die Sauerstoffbeeinflussung auf Grundlage der im Kamin 112 gemessenen Kohlenmonoxidmenge berechnet. Wenn beispielsweise der Pegel an Brennstoffen (z. B. Kohlenmonoxid) ansteigt, wird die Sauerstoffsollwertbeeinflussung höher, um Kohlenmonoxidemissionen zu senken. In manchen solcher Beispiele beträgt die Einflussnahme auf den Grundsauerstoffsollwert 0% bis 5%. In dem dargestellten Beispiel wird der Beeinflussungswert, der entweder benutzerspezifiziert (Auto) oder aus der Kohlenmonoxidmessung (Kaskade) berechnet ist, mit dem benutzerspezifizierten Grundsauerstoffsollwert für einen endgültigen Sauerstoffsollwert summiert, der zum Bestimmen des Sauerstoffabgleichsfaktors verwendet wird.
  • In manchen Beispielen regelt das Cross-Limiting-Rechenglied 204 einen Luftstrom zum Erhitzer 102 (über den Luftstromregler 206, wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird) durch Abgleichen des Zielluftstroms mit dem berechneten Sauerstoffabgleichsfaktor. In manchen Beispielen beträgt der Sauerstoffabgleichsfaktor 80% bis 120%, was einem Abgleich des Gesamtluftbereichs von plus oder minus 20% entspricht. Zusätzlich verwendet das Cross-Limiting-Rechenglied 204 in manchen Beispielen den tatsächlichen Sauerstoff im Kamin 112, um die tatsächliche überschüssige Luft (AEA) 224 zu bestimmen, die zum Berechnen der Wärmefreisetzung des Brennstoffs verwendet wird, um den Verbrennungsprozess (über das Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208, wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird) weiter zu steuern. Ähnlich verwendet das Cross-Limiting-Rechenglied 204 den Sauerstoffsollwert, um eine Zielüberschussluft (TEA) 222 (z. B. die Gesamtmenge an im Verbrennungsprozess gewünschter überschüssiger Luft) zu bestimmen, die auch dem Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 bereitgestellt wird. Die AEA und TEA werden auf Grundlage des Verhältnisses eines bekannten Sauerstoffpegels (z. B. des Sauerstoffsollwerts und/oder des gemessenen tatsächlichen Sauerstoffs) und überschüssiger Luft bestimmt. Insbesondere besteht für jede bestimmte Brennstoffzusammensetzung ein entsprechendes Verhältnis zwischen Überschussluft und Sauerstoffpegel, die sich aus einem Verbrennungsprozess ergeben, an dem der Brennstoff beteiligt ist. Beispielweise stellt 3 eine beispielhafte Tabelle 300 und eine entsprechende grafische Darstellung 302 mit einer Kurve 304 dar, die repräsentativ für das Verhältnis von Sauerstoff zu überschüssiger Luft ist. In dem dargestellten Beispiel von 3 ist Sauerstoff als ein Prozentanteil (z. B. volumenbezogen) des das Verbrennungssystem verlassenden Rauchgases ausgedrückt, und die überschüssige Luft ist als Prozentanteil (z. B. volumenbezogen) der gesamten Luft ausgedrückt, die in den Verbrennungsprozess eingetreten ist. Entsprechende Kurven lassen sich für jede Brennstoffzusammensetzung erstellen. Entsprechend kann im dargestellten Beispiel von einer charakteristischen Brennstoffzusammensetzung ausgegangen und die sich ergebende Kurve zum Berechnen der TEA und AEA verwendet werden. Im Spezielleren entspricht TEA dem Wert der überschüssigen Luft auf der Kurve, der mit dem Sauerstoffsollwert zusammenhängt. Ähnlich entspricht AEA dem Wert der überschüssigen Luft auf der Kurve, der mit dem im Kamin 112 des Erhitzers 102 gemessenen Sauerstoff zusammenhängt.
  • Zurück zu 2 kann, wie vorstehend beschrieben, in manchen Beispielen die Zusammensetzung eines im Verbrennungsprozess bereitgestellten Brennstoffs über die Zeit variieren. Als Ergebnis variiert auch der Heizwert oder Energiegehalt des Brennstoffs über die Zeit. Um solchen Veränderungen Rechnung zu tragen, enthält das beispielhafte Steuerungssystem 116 das Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 zum Berechnen eines BTU-Abgleichsfaktors (BTU – britische Wärmeeinheit), um den Brennstoffbedarf abzugleichen. Die Verwendung von BTUs als spezifische Metrik oder Einheit von Energie ist bei der Erläuterung der hier offenbarten Lehren der Klarheit halber vorgesehen. Entsprechend können, wo spezifische Beispielswerte und ihre entsprechenden Einheiten für besondere Parameter vorgesehen sind, die in Verbindung mit den hier offenbarten Systemen und Verfahren verwendet werden, derartige Werte und entsprechende Einheiten in einen beliebigen anderen Satz Metriken oder Einheiten auf Grundlage des geeigneten Umrechnungsfaktors bzw. der geeigneten Umrechnungsfaktoren umgerechnet werden. Es ist allgemein bekannt, dass bei einem bestimmten BTU-Gehalt der Brennstoff in einem Verbrennungsprozess eine stöchiometrische Menge an Luft verbraucht. Darüber hinaus verändert sich, wenn sich der Heizwert (z. B. der BTU-Gehalt) des Brennstoffs verändert, auch die Menge an stöchiometrischer Luft, die während einer Verbrennung verbraucht wird. Dementsprechend bestimmt in manchen Beispielen das Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 einen relativen Wärmefreisetzungswert, der dem Verhältnis von einem tatsächlichen (z. B. gemessenen) stöchiometrischen Luftbedarf (ASAD) in einem Verbrennungsprozess zu einem vorhergesagten (z. B. gezielten oder erwarteten) stöchiometrischen Luftbedarf (PSAD) entspricht. Der relative Wärmefreisetzungswert kann wie folgt ausgedrückt werden: Relative Wärmefreisetzung = ASAD/PSAD Gleichung 1.
  • Das Verhältnis von Gleichung 1 stellt eine Angabe des relativen Unterschieds zwischen dem vorhergesagten stöchiometrischen Luftbedarf (der z. B. auf Grundlage eines gegebenen Luft-Brennstoff-Verhältnisses vorhergesagt wird) und dem tatsächlichen stöchiometrischen Luftbedarf bereit (der z. B. auf einer Variabilität im Wärmeinhalt des Brennstoffs beruht). In manchen Beispielen ist möglicherweise der tatsächliche stöchiometrische Luftbedarf (ASAD) nicht bekannt, steht aber in Relation zu einem tatsächlichen Luftstrom (AAF) 226 (der durch den Luftstromsensor 136 von 1 gemessen wird) in den Verbrennungsprozess, und zu der den Verbrennungsprozess verlassenden tatsächlichen überschüssigen Luft (AEA) 224 steht (die, wie vorstehend beschrieben, auf Grundlage des durch den Sauerstoffsensor 126 gemessenen Sauerstoffs bestimmt wird). In manchen Beispielen entspricht die tatsächliche überschüssige Luft einem Überschussluftfaktor zwischen 1 und 2. Das Verhältnis zwischen ASAD, AAF und AEA kann wie folgt ausgedrückt werden: AAF = ASAD × AEA Gleichung 2.
  • Obwohl der tatsächliche stöchiometrische Luftbedarf möglicherweise unbekannt ist, kann er somit durch Umschreiben der Gleichung 2 wie folgt aufgelöst werden: ASAD = AAF/AEA Gleichung 3.
  • Entsprechend steht der vorhergesagte stöchiometrische Luftbedarf, obwohl er möglicherweise nicht bekannt ist, in Relation zu einem gewünschten oder Zielluftstrom (TAF) 228 (der über das Cross-Limiting-Rechenglied 204 bestimmt wird, wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird) in den Verbrennungsprozess, und zur Zielüberschussluft (TEA) 222 (die, wie vorstehend beschrieben, auf Grundlage des Sauerstoffsollwerts bestimmt wird). In manchen Beispielen entspricht die Zielüberschussluft einem Überschussluftfaktor zwischen 1 und 2. Das Verhältnis zwischen PSAD, TAF und AEA kann wie folgt ausgedrückt werden: TAF = PSAD × TEA Gleichung 4.
  • Obwohl der vorhergesagte stöchiometrischen Luftbedarf möglicherweise unbekannt ist, kann er entsprechend durch Umschreiben der Gleichung 4 wie folgt aufgelöst werden: PSAD = TAF/TEA Gleichung 5.
  • Wenn die Gleichungen 3 und 5 in Gleichung 1 eingesetzt werden, ergibt sich: Relative Wärmefreisetzung = (AAF/AEA)/(TAF/TEA) Gleichung 6.
  • Gleichung 6 kann dann als das Verhältnis vom tatsächlichen Luftstrom zum Zielluftstrom multipliziert mit dem Verhältnis von Zielüberschussluft zur tatsächlichen Überschussluft wie folgt umgeschrieben werden: Relative Wärmefreisetzung = (AAF/TAF) × (TEA/AEA) Gleichung 7.
  • Auf Grundlage des anhand von Gleichung 7 berechneten relativen Wärmefreisetzungswerts kann das Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 den Veränderungsbetrag beim Heizwert (z. B. den BTU-Gehalt) des Brennstoffs ohne Berücksichtigung von Änderungen beim Luftstrom bestimmen.
  • In manchen Beispielen kann ein Grundlinien- oder Ausgangsheizwert für den Brennstoff (z. B. auf Grundlage einer angenommenen Zusammensetzung des Brennstoffs) angenommen werden, und der relative Wärmefreisetzungswert kann zum Bestimmen eines BTU-Abgleichsfaktors verwendet werden, um den angenommenen Heizwert des Brennstoffs anzupassen oder abzugleichen, um Veränderungen in der Zusammensetzung des Brennstoffs zu kompensieren, wenn er im Verbrennungssystem verbrannt wird. In manchen Beispielen wird der Ausgangsheizwert gemessen (z. B. über den in 1 gezeigten Brennstoffheizwertsensor 150). In manchen Beispielen betragen bei einem Sollwert von 1 die relativen BTU-Werte 0 bis 2. Wenn beispielsweise der tatsächliche Brennstoffheizwert gleich dem vorhergesagten Heizwert des Brennstoffs ist, beträgt der relative BTU-Wert 1. Falls sich jedoch der Heizwert des Brennstoffs ändert, indem er beispielsweise um 10% steigt, wird die verbrauchte stöchiometrische Menge an Luft entsprechend um 10% zunehmen, was einen relativen BTU-Wert von 1,1 ergibt. In dem dargestellten Beispiel fungiert das Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 auch als BTU-Kompensationsregler zum Einstellen (Abgleichen) des Brennstoffheizwerts, um den relativen BTU-Wert auf den Sollwert von 1 zu bringen. In diesem Beispiel wird das Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 einen BTU-Abgleichsfaktor zum Erhöhen des Ausgangsheizwerts um 10% bestimmen. Der abgeglichene Heizwert wird in einem solchen Beispiel dann dazu verwendet, den Brennstoffstrom so zu regeln, dass die richtige Menge an Brennstoff (beruhend auf seinem Energiegehalt) in dem Verbrennungsprozess bereitgestellt wird. Falls hingegen der Heizwert des Brennstoffs nicht abgeglichen wird, wird die durch den Brennstoff freigesetzte Wärme nicht richtig bekannt sein, und der sich ergebende Brennstoffstrom wird nicht wie gewünscht gesteuert, was Störungen im Prozess verursacht. Insbesondere wird in manchen Beispielen der sich ergebende abgeglichene Brennstoffheizwert mit der Durchflussrate des Brennstoffs (wie sie z. B. über die Brennstoffdruck- und -temperatursensoren 152, 154 und/oder irgendeinen anderen Durchflusssensor gemessen wird) multipliziert, um einen abgeglichenen Brennstoffstrom zu berechnen, der dem Cross-Limiting-Rechenglied 204 zum Durchführen der Luft-Brennstoff-Cross-Limiting-Berechnungen bereitgestellt wird.
  • In dem dargestellten Beispiel ist das Steuerungssystem 116 mit dem Cross Linking-Rechenglied 204 zum Implementieren einer Cross-Limiting-Strategie versehen, um sicherzustellen, dass Luft bei steigendem Brennstoffbedarf Brennstoff vorauseilend und bei sinkendem Brennstoffbedarf Brennstoff verzögernd zuführt. In den dargestellten Beispielen wird der optimalwertbestimmte Brennstoffbedarf auf Grundlage des zwangsbedingten Brennstoffbedarfs (wie er durch das vorstehend beschriebene MPC-Optimierglied 202 bestimmt ist) und des Brennstoffbedarf berechnet, der auf der tatsächlich zur Verbrennung verfügbaren Luft beruht. Der optimalwertbestimmte Luftbedarf wird auf Grundlage des gewünschten Prozentanteils Sauerstoff im Kamin 112 (z. B. des durch das Cross-Limiting-Rechenglied 204 bestimmten Sauerstoffsollwerts) und dem größeren der beiden Werte zwangsbedingter Brennstoffbedarf (wie er durch das vorstehend beschriebene MPC-Optimierglied 202 bestimmt ist) und abgeglichener Heizwert des Brennstoffs (wie er durch das vorstehend beschriebene Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 bestimmt ist) berechnet.
  • Insbesondere kann der optimalwertbestimmte Luftbedarf in dem dargestellten Beispiel ausgedrückt werden als: XAD = FDmax × AFR × TEA Gleichung 8, worin XAD der optimalwertbestimmte Luftbedarf ist, FDmax der Höchstbrennstoffbedarf ist, der für das Verbrennungssystem berechnet wird (wie er z. B. zwischen dem zwangsbedingten Brennstoffbedarf und dem abgeglichenen Heizwert des Brennstoffs liegt), AFR das Luft-Brennstoff-Verhältnis und TEA die Zielüberschussluft ist. Der optimalwertbestimmte Luftbedarf (XAD) entspricht dem Zielluftstrom (TAF), der dem Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 bereitgestellt wird, um den BTU-Abgleichsfaktor wie vorstehend beschrieben zu bestimmen. Ferner wird der BTU-Abgleichsfaktor wie vorstehend beschrieben zum Berechnen des abgeglichenen Heizwerts verwendet, der bei der Bestimmung von FDmax verwendet wird. Entsprechend führt der XAD (oder TAF) durch die Umsetzung der hier offenbarten Lehren auf sich selbst zurück, wodurch eine konstante Aktualisierung des Zielluftstroms ermöglicht wird, um das System ständig anzupassen, um sich ändernden Umständen (z. B. eine Veränderung in der Brennstoffzusammensetzung) zu begegnen. In manchen Beispielen ist der zwangsbedingte Brennstoffbedarf ein skalierter Wert, der in Bezug auf eine maximale Erhitzerauslastung ausgedrückt wird. Dementsprechend setzt das Cross-Limiting-Rechenglied 204 in manchen Beispielen beim Vergleichen des zwangsbedingten Brennstoffbedarfs mit dem abgeglichenen Heizwert zuerst den Parameter zwangsbedingter Brennstoffbedarf in Einheiten von Millionen metrischen BTUs pro Stunde (MMBtu/h) unter Verwendung eines Skalierers entsprechend 100% der Erhitzerauslastung (ausgedrückt in MMBtu/h) um. Falls beispielsweise die Höchstauslastung eines Erhitzers 75 MMBtu/h beträgt, wird dieser Wert verwendet, um den zwangsbedingten Brennstoffbedarf in Einheiten entsprechend dem abgeglichenen Heizwert des Brennstoffs umzusetzen. Das in der vorstehenden Gleichung 8 verwendete Luft-Brennstoff-Verhältnis (AFR) ist ein einstellbarer Wert, der durch einen Benutzer angesetzt wird. Typischerweise wird das AFR mit ungefähr 0,70 Tausend Pfund Luft zu Million BTUs Brennstoff (MIb Luft/MMBtu Brennstoff) angesetzt. Die Zielüberschussluft (TEA) entspricht der Zielüberschussluft, die dem Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 wie vorstehend beschrieben bereitgestellt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, basiert der optimalwertbestimmte Brennstoffbedarf auf dem kleineren der Werte des zwangsbedingten Brennstoffbedarfs und des Brennstoffbedarfs, der auf tatsächlich zur Verbrennung zur Verfügung stehender Luft beruht. Der Brennstoffbedarf, der auf tatsächlich verfügbarer Luft (FDA) beruht, kann ausgedrückt werden als: FDA = DB × (AAF/OTS)/(AFR × TEA) Gleichung 9, worin DB das Totband ist, AAF der tatsächliche Luftstrom in den Erhitzer ist, OTS das Sauerstoffabgleichsignal ist, AFR das Luft-Brennstoff-Verhältnis und TEA die Zielüberschussluft ist. Der tatsächliche Luftstrom (AAF) entspricht dem tatsächlichen Luftstrom, der durch den Luftstromsensor 136 gemessen und dem Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 wie vorstehend beschrieben zur Bestimmung des relativen Wärmefreisetzungswerts und BTU-Abgleichfaktors bereitgestellt wird. Das Sauerstoffabgleichsignal (OTS) entspricht dem vorstehend beschriebenen Sauerstoffabgleichsfaktor, mit der Ausnahme, dass das OTS auf einer Skala von 0,8 bis 1,2 und nicht auf einer Skala von 80% bis 120% ausgedrückt wird (d. h. OTS entspricht dem durch 100 dividierten Sauerstoffabgleichsfaktor). Das Luft-Brennstoff-Verhältnis (AFR) und die Zielüberschussluft (TEA) sind dieselben wie vorstehend im Hinblick auf Gleichung 8 beschrieben.
  • Der sich ergebende Brennstoffbedarf von Gleichung 9, der auf tatsächlich verfügbarer Luft (FDA) beruht, liegt in Einheiten von MMBtu/h vor (z. B. ist FDA ein Ausdruck der Wärmerate von Brennstoff im Verbrennungssystem beruhend auf der tatsächlich verfügbaren Luft). Um die FDA mit dem zwangsbedingten Brennstoffbedarf zu vergleichen, setzt dementsprechend in manchen Beispielen das Cross-Limiting-Rechenglied 204 den zwangsbedingten Brennstoffbedarfparameter unter Verwendung des Skalierers wie vorstehend beschrieben in entsprechende Einheiten um. In manchen von solchen Beispielen wird der optimalwertbestimmte Brennstoffbedarf als der niedrigere der beiden Werte ausgewiesen. In manchen Beispielen wird der optimalwertbestimmte Brennstoffbedarf zurück in eine Durchsatzrate (z. B. tausend Standardkubikfuß pro Stunde (MSCPH)) umgesetzt und dem Brennstoffregler 210 als Kaskadensollwert oder Zielbrennstoffstrom bereitgestellt. In manchen Beispielen wird der abgeglichene Heizwert für den Brennstoff als Umsetzungsfaktor verwendet.
  • In dem dargestellten Beispiel überwacht der Brennstoffregler 210 einen Brennstoffstrom 234 und betätigt und/oder regelt ein entsprechendes Brennstoffdurchflussventil 118, um den Strom an Brennstoff auf Grundlage einer überwachten Brennstoffstroms 234 in Bezug auf den optimalwertbestimmten Brennstoffbedarf einzustellen. Auf diese Weise ist eine geregelte Wärmerate des Brennstoffs selbst dann möglich, wenn sich der BTU-Gehalt des Brennstoffs über die Zeit verändert. In manchen Beispielen kann der Sollwert für den Brennstoffregler benutzerspezifiziert sein, um unabhängig vom Rest des Steuerungssystems 116 abzulaufen. In manchen Beispielen ist das Brennstoffdurchflussventil 118 dazu ausgelegt, in eine geschlossene Stellung umzuschlagen, so dass ein Brennstoffdurchfluss gestoppt ist, wenn ein Kommunikationsverlust mit dem Steuerungssystem 116 und/oder irgendein anderes Problem besteht. Zusätzlich besitzt der Brennstoffregler 210 in manchen Beispielen die Befähigung für Verriegelungen, die das Ventil 118 öffnen (oder schließen). In solchen Beispielen können die Verriegelungen (mit den geeigneten Account-Privilegien des Benutzers) zum Testen auf einem Nebenweg umgangen werden.
  • Darüber hinaus ist in dem dargestellten Beispiel das Steuerungssystem 116 mit dem Luftstromregler 206 zum Regeln der Strömung von Luft in und/oder aus dem Verbrennungsprozesssystem 100 ausgestattet. Wie vorstehend beschrieben, bestimmt das Cross-Limiting-Rechenglied 203 den optimalwertbestimmten Luftbedarf (XAD), der dem Zielluftstrom (TAF) entspricht, der durch das Wärmefreisetzungsberechnungsglied 208 verwendet wird. In manchen Beispielen wird der optimalwertbestimmte Luftbedarf (XAD) oder der Zielluftbedarf (TAF) auch dem Luftstromregler 206 bereitgestellt, in dem der Wert mit dem Sauerstoffabgleichsfaktor multipliziert wird, um zu einem abgeglichenen Zielluftstrom zu werden, der als Ausgangskaskadensollwert für den Luftstromregler 206 verwendet wird. In manchen Beispielen umfasst der Luftstromreger 204 auch die Funktionalität eines Zugluftdruckreglers, der einen Zugluftdruck 230 überwacht und als vorrangiger oder Override-Regler für die Kaminklappe 124 verwendet werden kann. Das heißt, in machen Beispielen berechnet der Luftstromregler 206 einen ersten Bedarf für die Klappe 124 auf Grundlage des AAF 226 und einen zweiten Bedarf für die Klappe 124 auf Grundlage des Zugluftdrucks 230. In solchen Beispielen wählt der Luftstromregler 206 den höheren Wert zwischen dem ersten und zweiten Bedarf als endgültigen Sollwert aus, der zum Regeln einer Stellung 232 der Klappe 124 verwendet wird. In manchen von solchen Beispielen zeichnet sich der ausgewählte Sollwert für die Klappe 124 dadurch aus, dass er der Nichtlinearität des Prozessansprechens auf Veränderungen in der Klappenstellung entgegenwirkt. In manchen Beispielen ist die Kaminklappe 124 dazu ausgelegt, nicht in einen offenen Zustand umzuschlagen, wenn ein Verlust eines Instrumentensignals aus dem Steuerungssystem 116 vorliegt. Zusätzlich hat der Luftstromregler 206 in manchen Beispielen die Befähigung für Verriegelungen, welche die Klappe 124 öffnen (oder schließen). In solchen Beispielen können die Verriegelungen (mit den geeigneten Account-Privilegien des Benutzers) zum Testen auf einem Nebenweg umgangen werden.
  • Während eine beispielhafte Art und Weise zur Umsetzung des beispielhaften Steuerungssystems 116 von 1 in 2 dargestellt ist, kann eines bzw. können mehrere der in 2 gezeigten Elemente, Prozesse und/oder Geräte kombiniert, geteilt, umgeordnet, weggelassen, eliminiert und/oder auf irgendeine andere Weise implementiert sein. Darüber hinaus kann bzw. können das MPC-Optimierglied 202, das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204, der beispielhafte Luftstromregler 206, das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208, der beispielhafte Brennstoffregler 210 und/oder allgemeiner das beispielhafte Steuerungssystem 116 von 2 durch Hardware, Software, Firmware und/oder eine beliebige Kombination von Hardware, Software und/oder Firmware implementiert sein. Somit könnte bzw. könnten beispielsweise das beispielhafte MPC-Optimierglied 202, das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204, der beispielhafte Luftstromregler 206, das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208, der beispielhafte Brennstoffregler 210 und/oder allgemeiner das beispielhafte Steuerungssystem 116 von 2 durch eine/n oder mehrere analoge oder digitale Schaltung/en, Logikschaltung/en, programmierbare Prozessor/en, anwendungsspezifische integrierte Schaltung/en (ASIC/s), programmierbare Logikbaustein/e (PLD/s) oder feldprogrammierbare Logikbaustein/e (FPLD/s) implementiert sein. Wenn irgendeiner der Vorrichtungs- oder Systemansprüche dieses Patents verlauten lässt, dass eine reine Software- und/oder Firmwareimplementierung abgedeckt ist, ist/wird das beispielhafte MPC-Optimierglied 202, das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204, der beispielhafte Luftstromregler 206, das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 und/oder der beispielhafte Brennstoffregler 210 hiermit ausdrücklich als ein greifbares, computerlesbares Speicherbauteil oder eine Speicherplatte umfassend definiert, wie etwa einen Datenspeicher, eine digitalversatile Platte (DVD), eine Kompaktplatte (CD) eine Blue-Ray-Platte usw., die die Software und/oder Firmware speichert. Noch weiter darüber hinaus kann das beispielhafte Steuerungssystem 116 von 1 ein oder mehrere Element/e, einen oder mehrere Prozess/e und/oder eine oder mehrere Bauteil/e zusätzlich zu oder anstelle der in 2 dargestellten umfassen, und/oder kann mehr als eines/einen von irgendwelchen oder allen der dargestellten Elemente, Prozesse, Bauteile umfassen.
  • Ablaufschemata, die für beispielhafte Verfahren zum Umsetzen des beispielhaften Steuerungssystems 116 von 2 repräsentativ sind, sind in den 4 bis 11 gezeigt. In diesem Beispiel können die Verfahren unter Verwendung von maschinenlesbaren Befehlen umgesetzt werden, die ein Programm zur Ausführung durch einen Prozessor umfassen, wie etwa den Prozessor 1212, der in der nachstehend noch in Verbindung mit 12 erörterten beispielhaften Prozessorplattform 1200 gezeigt ist. Das Programm kann in Software enthalten sein, die auf einem greifbaren computerlesbaren Speichermedium wie etwa einer CD-ROM, einer Diskette, einer Festplatte, einer digitalversatilen Platte (DVD), einer Blue-Ray-Platte oder einem mit dem Prozessor 1212 verbundenen Datenspeicher gespeichert ist, aber das gesamte Programm und/oder Teile davon könnte bzw. könnten alternativ auch auf einer anderen Vorrichtung als dem Prozessor 1212 ausgeführt werden und/oder Firmware oder dedizierter Hardware enthalten sein. Obwohl das beispielhafte Programm mit Bezug auf die in den 4 bis 11 dargestellten Ablaufschemata beschrieben ist, können darüber hinaus viele andere Verfahren zum Umsetzen des beispielhaften Steuerungssystems 116 alternativ eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Ausführungsreihenfolge der Blöcke verändert werden und/oder können einige der beschriebenen Blöcke verändert, eliminiert oder kombiniert werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, können die beispielhaften Verfahren der 4 bis 11 unter Verwendung codierter Befehle (z. B. computer- und/oder maschinenlesbarer Befehle) umgesetzt werden, die auf einem greifbaren computerlesbaren Speichermedium wie etwa einem Festplattenlaufwerk, einem Flash-Speicher, einem Festwertspeicher (ROM), einer Kompaktplatte (CD) einer digitalversatilen Platte (DVD), einem Cache, einem Direktzugriffsspeicher (RAM) und/oder irgendeiner anderen Speichervorrichtung oder Speicherplatte gespeichert sind, in der Information für eine beliebige Dauer (z. B. für lange Zeiträume, permanent, kurzfristig, zum temporären Zwischenspeichern und/oder zum Cache-Speichern der Information) hinterlegt ist. So wie der Begriff „greifbares computerlesbares Speichermedium” hier verwendet wird, ist er ausdrücklich so definiert, dass er jede Art von computerlesbarer Speichervorrichtung und/oder Speicherplatte inkludiert und ein Verbreiten von Signalen exkludiert. So wie sie hier verwendet werden, sind „greifbares computerlesbares Speichermedium” und „greifbares maschinenlesbares Speichermedium” gegenseitig austauschbar verwendet. Zusätzlich oder alternativ können die beispielhaften Verfahren der 4 bis 11 unter Verwendung codierter Befehle (z. B. computer- und/oder maschinenlesbarer Befehle) umgesetzt werden, die auf einem nichttransitorischen computer- und/oder maschinenlesbaren Speichermedium wie etwa einem Festplattenlaufwerk, einem Flash-Speicher, einem Festwertspeicher, einer Kompaktplatte, einer digitalversatilen Platte, einem Cache, einem Direktzugriffsspeicher und/oder irgendeiner anderen Speichervorrichtung oder Speicherplatte gespeichert sind, in der Information für eine beliebige Dauer (z. B. für lange Zeiträume, permanent, kurzfristig, zum temporären Zwischenspeichern und/oder zum Cache-Speichern der Information) hinterlegt ist. So wie der Begriff „nichttransitorisches computerlesbares Speichermedium” hier verwendet wird, ist er ausdrücklich so definiert, dass er jede Art von computerlesbarer Vorrichtung und/oder Platte inkludiert und ein Verbreiten von Signalen exkludiert. Wenn die Wendung „mindestens”, so wie sie hier verwendet ist, als der Übergangsbegriff in einem Oberbegriff eines Anspruch verwendet wird, ist er auf dieselbe Weise offen wie der Begriff „umfassend” offen ist.
  • Das beispielhafte Verfahren von 4 beginnt in einem Block 400, in dem das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 einen Produktstrom durch einen befeuerten Erhitzer steuert, wie nachstehend noch in Verbindung mit dem Ablaufschema von 5 im Einzelnen beschrieben wird. Obwohl wie vorstehend beschrieben die folgenden Figuren im Kontext eines befeuerten Erhitzers beschrieben werden, lassen sich die hier beschriebenen beispielhaften Verfahren auch im Hinblick auf jede Art von Verbrennungsprozess implementieren. In einem Block 402 bestimmt das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 einen zwangsbedingten Brennstoffbedarf, was nachstehend in Verbindung mit dem Ablaufschema von 6 noch im Einzelnen beschrieben wird. In einem Block 404 überwacht das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 eine Abluft aus dem Erhitzer, um einen Sauerstoffabgleich, tatsächliche Überschussluft und Zielüberschussluft zu bestimmen, was nachstehend noch in Verbindung mit dem Ablaufschema von 7 im Einzelnen beschrieben wird. In einem Block 406 bestimmt das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 einen BTU-Abgleichfaktor, was nachstehend noch in Verbindung mit dem Ablaufschema von 8 im Einzelnen beschrieben wird. In einem Block 408 bestimmt das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 die abgeglichene Wärmerate und den abgeglichenen Heizwert des Brennstoffs, was nachstehend noch in Verbindung mit dem Ablaufschema von 9 im Einzelnen beschrieben wird.
  • In einem Block 410 berechnet das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 einen optimalwertbestimmten Luftbedarf. Wie vorstehend beschrieben, wird der optimalwertbestimmte Luftbedarf auf Grundlage des gewünschten Prozentanteils Sauerstoffs im Kamin 112 und jeweils des größeren Werts des zwangsbedingten Brennstoffbedarfs und abgeglichenen Heizwerts des Brennstoffs nach der vorstehend beschriebenen Gleichung 8 berechnet. In dem beispielhaften Verfahren von 4 entspricht der gewünschte Prozentanteil an Sauerstoff dem Sauerstoffsollwert, der zur Berechnung der in Gleichung 8 verwendeten Zielüberschussluft (TEA) verwendet wird. Das Bestimmen des Sauerstoffsollwerts und der entsprechenden TEA wird nachstehend in Verbindung mit 7 noch ausführlicher beschrieben, was dem Block 404 des beispielhaften Verfahrens von 4 entspricht. Der zwangsbedingte Brennstoffbedarf wird im Block 402 bestimmt, was nachstehend in Verbindung mit 6 noch ausführlicher beschrieben wird. Der abgeglichene Heizwert des Brennstoffs wird im Block 408 bestimmt, was nachstehend in Verbindung mit 9 noch ausführlicher beschrieben wird.
  • In einem Block 412 berechnet das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 einen optimalwertbestimmten Brennstoffbedarf. Der optimalwertbestimmte Brennstoffbedarf wird auf Grundlage des kleineren Wert des zwangsbedingten Brennstoffbedarfs (der z. B. im Block 402 bestimmt wird) und des Brennstoffbedarfs berechnet, der auf tatsächlich zur Verbrennung zu Verfügung stehender Luft beruht. Wie vorstehend beschrieben, wird der auf tatsächlich verfügbarer Luft (FDA) beruhende Brennstoffbedarf auf Grundlage von Gleichung 9 berechnet und berücksichtigt den tatsächlichen Luftstrom (AAF), das Sauerstoffabgleichsignal (das dem Sauerstoffsollwert entspricht) und die TEA sowie mehrere benutzerspezifizierte Parameter (z. B. das Totband und das Luft-Brennstoff-Verhältnis). In dem beispielhaften Verfahren von 4 wird die AAF im Block 406 bestimmt, wie nachstehend noch ausführlicher in Verbindung mit 8 beschrieben wird. Der Sauerstoffsollwert und die TEA sind dieselben wie vorstehend in Verbindung mit Block 410 beschrieben.
  • In einem Block 414 regelt der beispielhafte Brennstoffstromregler 210 einen Brennstoffstrom in den Erhitzer, was nachstehend noch in Verbindung mit dem Ablaufschema von 10 im Einzelnen beschrieben wird. In einem Block 416 regelt der beispielhafte Luftstromregler 206 einen Luftstrom in den Erhitzer, was nachstehend noch in Verbindung mit dem Ablaufschema von 11 im Einzelnen beschrieben wird. In einem Block 418 bestimmt das beispielhafte Steuerungssystem 116, ob der Steuerprozess beendet werden soll. Falls beispielsweise ein Benutzer oder irgendein anderes Steuerungssystem (z. B. ein Sicherheitssteuerungssystem) dem Steuerungssystem 116 eine Stoppaufforderung zukommen lässt, beendet das Steuerungssystem 116 im Ansprechen auf die Stoppaufforderung den Steuerungsprozess und/oder gibt die Steuerung an einen Aufrufprozess oder eine Aufruffunktion wie beispielsweise einen Abschaltprozess, einen Leerlaufprozess, usw. zurück. Falls das Steuerungssystem 116 bestimmt, dass es den Steuerungsprozess nicht beenden sollte, kehrt die Steuerung ansonsten zum Block 400 zurück.
  • 5 ist ein Ablaufschema, das für ein beispielhaftes Verfahren repräsentativ ist, das zum Implementieren des Funktionsablaufs des Blocks 400 von 4 eingesetzt werden kann, um den Produktstrom durch einen befeuerten Erhitzer zu regeln. Das beispielhafte Verfahren von 5 beginnt in einem Block 500, in dem der beispielhafte MPC-Regler bestimmt, ob eine spezifizierte Betriebsfrist abgelaufen ist. Die spezifizierte Betriebsfrist wird durch das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 nach jedem Mal spezifiziert, nachdem es einen Vorhersagebahneinstellausgangswert zum Steuern des Produktzufuhrstroms durch den Erhitzer generiert hat, und hängt mit dem Betrag an Zeit zusammen, während der das Verbrennungssystem 100 innerhalb von Betriebszwangsbedingungen arbeiten (z. B. eine konsistente Heizschlangenauslasstemperatur aufrechterhalten) kann, ohne Aktualisierungen an den Vorhersagebahneinstellausgangswerten zu benötigen, um einen Betrieb innerhalb der Betriebszwangsbedingungen aufrechtzuerhalten. Die Betriebsfrist kann auf einem Zeitgeber oder einer Tageszeit (z. B. einer Echtzeituhr) beruhen.
  • Wenn das MPC-Optimierglied 202 bestimmt, dass die Betriebsfrist nicht abgelaufen ist, fährt das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 weiter fort, zu prüfen, ob die Betriebsfrist abgelaufen ist (Block 500), bis die Frist abläuft oder bis das Steuerungssystem 116 eine Unterbrechung oder einen Befehl erhält, anderweitig vorzugehen. Wenn das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 im Block 500 bestimmt, dass die Betriebsfrist abgelaufen ist, rückt die Steuerung zu einem Block 502 vor, in dem das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 einen gemessenen Produktstrom für jeden Durchlauf erhält. Solche Durchflussmesswerte entsprechen dem Durchfluss, der durch jedes Produktdurchflussventil (z. B. die Ventile 120, 122 von 1) gesteuert wird. In einem Block 504 berechnet das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 einen Gesamtmengendurchfluss. In manchen Beispielen entspricht der Gesamtmengendurchfluss dem kombinierten Produktdurchfluss, der durch jeden Durchlauf im Erhitzer strömt.
  • In einem Block 506 des beispielhaften Verfahrens von 5 erhält das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 eine gemessene Auslasstemperatur für jeden Durchlauf. In manchen Beispielen werden solche Temperaturmesswerte aus entsprechenden Auslasstemperatursensoren (z. B. den Sensoren 144, 146 von 1) erhalten. In einem Block 508 berechnet das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 eine Heizschlangenauslasstemperatur. In einem Block 510 erhält das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 einen Produktdurchflusssollwert für jeden Durchlauf. In manchen Beispielen wird der Produktdurchflusssollwert über ein Linearprogrammoptimierglied berechnet, das mit dem MPC-Optimierglied verbunden ist. In solchen Fällen berechnet das Linearprogrammoptimierglied einen Durchfluss für jede Durchlauf so, dass der Temperaturanstieg in jedem Durchlauf (z. B. die Auslasstemperatur bei jedem Durchlauf) im Wesentlichen äquivalent ist. Das heißt, das Linearprogrammoptimierglied erzielt einen Durchlaufausgleich zwischen mehreren Durchläufen. In einem Block 512 betätigt das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 die Produktdurchflussventile, um den Produktdurchfluss für jeden Durchlauf auf Grundlage der modellprädiktiven Regelung anzupassen. Nachdem das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 die Produktdurchflussventile aktiviert hat, kehrt die Regelung beispielsweise zu einer Aufruffunktion bzw. einem Aufrufprozess wie etwa dem beispielhaften Verfahren von 4 zurück.
  • 6 ist ein Ablaufschema, das für ein beispielhaftes Verfahren repräsentativ ist, das zum Implementieren des Funktionsablaufs des Blocks 402 von 4 eingesetzt werden kann, um einen zwangsbedingten Brennstoffbedarf zu bestimmen. Das beispielhafte Verfahren von 6 beginnt in einem Block 600, in dem das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 bestimmt, ob ein Ausgangsbrennstoffbedarf über die modellprädiktive Regelung bereitgestellt wird. Zusätzlich zur Verwendung der MPC, um einen Durchlaufausgleich einer Produktzufuhr zu erzielen, die durch separate Durchläufe des Erhitzers strömt, wie vorstehend in Verbindung mit 5 beschrieben wurde, generiert in manchen Beispielen die MPC auch einen Ausgangs- oder Hauptbrennstoffbedarf, der in den Verbrennungssteuerungsprozess einfließen kann. Wenn ein solcher Brennstoffbedarfswert bereitgestellt wird, kann eine Berechnung des Ausgangsbrennstoffbedarfs auf Grundlage der Heizschlangenauslasstemperatur und des Gesamtmengendurchflusses umgangen werden, so dass die Steuerung zu einem Block 608 vorrückt. Falls das MPC-Optimierglied 202 jedoch bestimmt, dass kein Ausgangsbrennstoffbedarf über die modellprädiktive Regelung (Block 600) bereitgestellt wird, rückt die Steuerung zu einem Block 602 vor, in dem das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 die Heizschlangenauslasstemperatur (z. B. auf Grundlage der im Block 508 von 5 berechneten Heizschlangenauslasstemperatur) erhält. In einem Block 604 erhält das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 den Gesamtmengendurchfluss (z. B. auf Grundlage des im Block 504 von 5 berechneten Gesamtmengendurchflusses). In einem Block 606 berechnet das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 einen Ausgangsbrennstoffbedarf. In manchen Beispielen beruht der Ausgangsbrennstoffbedarf auf der Heizschlangenauslasstemperatur und dem Gesamtmengendurchfluss.
  • Ob nun der Anfangzieldurchfluss berechnet (Block 606) oder über die MPC (Block 600) bereitgestellt wird, das beispielhafte Verfahren von 6 rückt jedenfalls zu einem Block 608 vor, in dem das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 einen (beispielsweise über den Brennerdrucksensor 138 von 1) gemessenen Brennerdruck erhält. In einem Block 610 erhält das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 einen Brennerdruchsollwert. In manchen Beispielen ist der Brennerdrucksollwert benutzerspezifiziert. In einem Block 612 erhält das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 eine (z. B. über den Ofentemperatursensor 140 von 1) gemessene Ofentemperatur. In einem Block 614 erhält das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 einen Ofentemperatursollwert. In manchen Beispielen ist der Ofentemperatursollwert benutzerspezifiziert.
  • In einem Block 616 berechnet das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 einen zwangsbedingten Brennstoffbedarf auf Grundlage von Einschränkungsfaktoren. Insbesondere berechnet das MPC-Optimierglied 202 in manchen Beispielen verschiedene Brennstoffbedarfe auf Grundlage eines hohen Brennerdrucks, eines niedrigen Brennerdrucks und der Ofentemperatur, wovon jeder ein Einschränkungsfaktor beim Berechnen des zwangsbedingten Brennstoffbedarfs sein kann. In manchen Beispielen werden die niedrigen und hohen Brennerdruckzwangsvorgaben mit dem Ausgangsbrennstoffbedarf verglichen (der z. B. im Block 606 berechnet oder über die MPC wie im Block 600 beschrieben bereitgestellt wurde). In solchen Beispielen sagt das MPC-Optimierglied 202 eine Zwangsvorgabenverletzung vorher und nimmt nötigenfalls eine Einstellung vor und vergleicht dann den sich ergebenden druckeingeschränkten Bedarf mit der Ofentemperaturzwangsvorgabe. Das MPC-Optimierglied 202 sagt eine Zwangsvorgabenverletzung vorher und passt den Bedarf nötigenfalls an einen endgültigen zwangsbedingten Brennstoffbedarf für die Cross-Limiting-Berechnung an. Nachdem das beispielhafte MPC-Optimierglied 202 den zwangsbedingten Brennstoffbedarf auf diese Weise berechnet hat, kehrt die Steuerung beispielsweise zu einer Aufruffunktion oder einem Aufrufprozess wie etwa dem beispielhaften Verfahren von 4 zurück.
  • 7 ist ein Ablaufschema, das für ein beispielhaftes Verfahren repräsentativ ist, das zum Implementieren des Funktionsablaufs des Blocks 404 von 4 zur Überwachung von Abluft aus dem Erhitzer eingesetzt werden kann, um einen Sauerstoffabgleich, tatsächliche Überschussluft und Zielüberschussluft zu bestimmen. Das beispielhafte Verfahren von 7 beginnt in einem Block 700, in dem das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 eine im Kamin des befeuerten Erhitzers (z. B. über den Kohlemonoxidsensor 128 von 1) gemessene Menge an Kohlenmonoxid erhält. In einem Block 702 erhält das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 eine im Kamin des befeuerten Erhitzers (z. B. über den Sauerstoffsensor von 1) gemessene Menge an Sauerstoff.
  • In einem Block 704 erhält das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 einen Sauerstoffsollwert. In manchen Beispielen wird der Sauerstoffsollwert zum Berechnen eines Sauerstoffabgleichsfaktors verwendet. In manchen Beispielen beruht der Sauerstoffsollwert auf einem benutzerspezifizierten Grundsollwert, der mit einem Beeinflussungswert kombiniert wird. In manchen Beispielen wird der Beeinflussungswert auch durch einen Benutzer angesetzt. In manchen Beispielen beruht der Beeinflussungswert auf dem im Kamin des Erhitzers (z. B. im Block 700) gemessenen Kohlenmonoxid. In einem Block 706 bestimmt das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 einen Sauerstoffabgleichfaktor. Wie vorstehend beschrieben, beruht der Sauerstoffabgleichfaktor in manchen Beispielen auf dem Sauerstoffsollwert (Block 704) und der gemessenen Menge an Sauerstoff im Kamin (Block 702). In manchen Beispielen wird der Sauerstoffabgleichfaktor auf zwischen 80% und 120% skaliert.
  • In einem Block 708 bestimmt das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 eine tatsächliche Überschussluft (AEA). Im manchen Beispielen beruht die AEA auf dem bekannten Verhältnis zwischen Sauerstoff im Kamin und überschüssiger Luft im Erhitzer bei einer bestimmten Brennstoffzusammensetzung. In manchen Beispielen werden die Verhältnisse durch eine Kurve (z. B. die Kurve 304 von 3) entsprechend einer angenommenen Zusammensetzung des Brennstoffs im Verbrennungsprozess definiert. So trägt das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 die gemessene Menge an Sauerstoff im Kamin (Block 702) in die Kurve ein, um zu einer sich ergebenden Überschussluft zu kommen, die der AEA entspricht. In einem Block 710 bestimmt das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 eine Zielüberschussluft (TEA). In manchen Beispielen bestimmt das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 die TEA auf dieselbe Weise wie die AEA (z. B. über die Kurve 304), mit der Ausnahme, dass es sich bei dem verwendeten Eingangssauerstoffpegel um den Sauerstoffsollwert (Block 704) handelt. Nachdem das beispielhafte Cross-Limiting-Rechenglied 204 den Sauerstoffabgleichfaktor (Block 706), die AEA (Block 708) und die TEA (Block 710) bestimmt hat, kehrt die Steuerung beispielsweise zu einer Aufruffunktion oder einem Aufrufprozess wie etwa dem beispielhaften Verfahren von 4 zurück.
  • 8 ist ein Ablaufschema, das für ein beispielhaftes Verfahren repräsentativ ist, das zum Implementieren des Funktionsablaufs des Blocks 406 von 4 eingesetzt werden kann, um einen BTU-Abgleichfaktor zu bestimmen. Das beispielhafte Verfahren von 8 beginnt in einem Block 800, in dem das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 einen tatsächlichen Luftstrom (AAF) (z. B. über den Luftstromsensor 136 von 1) erhält. In einem Block 802 berechnet das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 einen Zielluftstrom (TAF). In manchen Beispielen entspricht der TAF dem optimalwertbestimmten Luftbedarf, der wie vorstehend beschrieben im Block 410 von 4 berechnet wird. Jedoch handelt es sich in den hier beschriebenen beispielhaften Verfahren bei dem TAF um einen eingegebenen Wert, der beim Berechnen des optimalwertbestimmten Luftbedarfs verwendet wird. Somit ist der TAF ein Rückkopplungseingang in seine eigene anschließende Berechnung, der sich anpasst, wenn das beispielhafte Verfahren mehrfache Wiederholungen durchläuft. In manchen Beispielen wird der TAF als dem AAF als Ausgangsstartpunkt gleichwertig definiert. Sobald das beispielhafte Verfahren die erste Wiederholung durchlaufen hat, werden alle Parameter bekannt sein, um dann einen TAF zu berechnen, der dann vom AAF anweichen kann, wodurch Einstellungen am Verbrennungsprozess erforderlich werden.
  • In einem Block 804 berechnet das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 einen relativen Wärmefreisetzungswert. In manchen Beispielen entspricht der relative Wärmefreisetzungswert dem Verhältnis des tatsächlichen Luftstroms (Block 800) zu dem mit dem Verhältnis von Zielüberschussluft (Block 710) zu tatsächlicher Überschussluft (Block 708) multiplizierten Zielluftstrom (Block 802). Der relative Wärmefreisetzungswert ist in der vorstehend beschriebenen Gleichung 7 ausgedrückt. Im Block 804 berechnet das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 den BTU-Abgleichfaktor. In manchen Beispielen hat der BTU-Abgleichfaktor einen Sollwert von 1 und wird auf Grundlage des relativen Wärmefreisetzungswerts bestimmt. In manchen Beispielen wird der BTU-Abgleichfaktor zwischen 80% und 120% skaliert. Nachdem das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 den BTU-Abgleichwert bestimmt hat, kehrt die Steuerung beispielsweise zu einer Aufruffunktion oder einem Aufrufprozess wie etwa dem beispielhaften Verfahren von 4 zurück.
  • 9 ist ein Ablaufschema, das für ein beispielhaftes Verfahren repräsentativ ist, das zum Implementieren des Funktionsablaufs des Blocks 408 von 4 eingesetzt werden kann, um eine abgeglichene Wärmerate und einen abgeglichenen Heizwert des Brennstoffs zu bestimmen. Das beispielhafte Verfahren von 9 beginnt in einem Block 900, in dem das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 den tatsächlichen Brennstoffstrom (z. B. über die Brennstofftemperatur- und Brennstoffdrucksensoren 152, 154 von 1) erhält. In einem Block 902 erhält das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 einen Grundlinienheizwert des Brennstoffs. In manchen Beispielen ist der Grundlinienheizwert ein angenommener, konstanter Wert, der durch einen Benutzer entsprechend einer angenommenen Zusammensetzung des Brennstoffs spezifiziert wird. In anderen Beispielen kann der Grundlinienheizwert (z. B. über den Brennstoffheizwertsensor 150) gemessen werden. In einem Block 904 berechnet das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 den abgeglichenen Heizwert des Brennstoffs. In manchen Beispielen entspricht der abgeglichene Heizwert dem mit dem BTU-Abgleichsfaktor (Block 806 von 8) multiplizierten Grundlinienheizwert (Block 902). Im Block 904 berechnet das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 die abgeglichene Wärmerate des Brennstoffs. In manchen Beispielen entspricht die abgeglichene Wärmerate dem mit dem tatsächlichen Brennstoffstrom (Block 900) multiplizierten abgeglichenen Heizwert des Brennstoffs (Block 904). Nachdem das beispielhafte Brennstoffwärmefreisetzungsberechnungsglied 208 den abgeglichenen Heizwert und die abgeglichene Wärmerate des Brennstoffs berechnet hat, kehrt die Steuerung beispielsweise zu einer Aufruffunktion oder einem Aufrufprozess wie etwa dem beispielhaften Verfahren von 4 zurück.
  • 10 ist ein Ablaufschema, das für ein beispielhaftes Verfahren repräsentativ ist, das zum Implementieren des Funktionsablaufs des Blocks 414 von 4 eingesetzt werden kann, um einen Brennstoffstrom in den Erhitzer zu steuern. Das beispielhafte Verfahren von 10 beginnt in einem Block 1000, in dem der beispielhafte Brennstoffdurchflussregler 210 einen tatsächlichen Brennstoffstrom (z. B. den im Block 900 von 9 erhaltenen Brennstoffstrom) erhält. In einem Block 1002 erhält der beispielhafte Brennstoffdurchflussregler 210 einen Zielbrennstoffstrom. In dem beispielhaften Verfahren von 9 entspricht der Zielbrennstoffstrom dem im Block 412 von 4 berechneten optimalwertbestimmten Brennstoffbedarf. In einem Block 1004 betätigt der beispielhafte Brennstoffdurchflussregler 210 das Brennstoffdurchflussventil, um den Brennstoffstrom einzustellen. Nachdem der beispielhafte Brennstoffdurchflussregler 210 das Brennstoffdurchflussventil betätigt hat, kehrt die Steuerung beispielsweise zu einer Aufruffunktion oder einem Aufrufprozess wie etwa dem beispielhaften Verfahren von 4 zurück.
  • 11 ist ein Ablaufschema, das für ein beispielhaftes Verfahren repräsentativ ist, das zum Implementieren des Funktionsablaufs des Blocks 416 von 4 eingesetzt werden kann, um einen Luftstrom in den Erhitzer zu steuern. Das beispielhafte Verfahren von 11 beginnt in einem Block 1100, in dem der beispielhafte Luftstromregler 206 einen tatsächlichen Luftstrom (AAF) (z. B. über den Luftstromsensor 136) erhält. In manchen Beispielen entspricht der AAF dem im Block 800 von 8 erhaltenen AAF. In einem Block 1102 berechnet der beispielhafte Luftstromregler 206 einen abgeglichenen Luftstromsollwert. In manchen Beispielen entspricht der abgeglichene Luftstromsollwert (oder abgeglichene TAF) dem mit dem (im Block 802 von 7 berechneten) Zielluftstrom (TAF), der mit dem (im Block 706 von 7 bestimmten) Sauerstoffabgleichfaktor multipliziert wird.
  • In einem Block 1104 erhält der beispielhafte Luftstromregler 206 einen Zugluftdruck (z. B. über den Zugluftdrucksensor 132). In einem Block 1106 erhält der beispielhafte Luftstromregler 206 eine Klappenstellung (z. B. über den Klappenstellungssensor 134). In einem Block 1108 berechnet der beispielhafte Luftstromregler 206 einen Bedarf für die Klappe. In manchen Beispielen entspricht der Bedarf für die Klappe jeweils dem größeren Wert eines Bedarfs, der auf dem AAF in Bezug auf den abgeglichenen Luftstromsollwert beruht, oder eines Bedarfs, der auf dem Zugluftdruck beruht. In einem Block 1110 betätigt der beispielhafte Luftstromregler 206 die Klappe, um den Luftstrom einzustellen. Nachdem der beispielhafte Luftstromregler 206 die Klappe betätigt hat, kehrt die Steuerung beispielsweise zu einer Aufruffunktion oder einem Aufrufprozess wie etwa dem beispielhaften Verfahren von 4 zurück.
  • 12 ist ein Blockschema einer beispielhaften Prozessorplattform 1200, die in der Lage ist, die Befehle der 4 bis 11 auszuführen, um das Steuerungssystem 116 von 2 zu implementieren. Bei der Prozessorplattform 1200 kann es sich beispielsweise um einen Server, einen Personalcomputer, ein Mobilgerät (z. B. ein Handy, ein Smartphone, ein Tablet wie etwa ein iPadTM) oder irgendeine andere Art Computergerät handeln.
  • Die Prozessorplattform 1200 des dargestellten Beispiels umfasst einen Prozessor 1212. Der Prozessor 1212 des dargestellten Beispiels liegt in Hardware vor. Beispielweise kann der Prozessor 1212 durch eine/n oder mehrere integrierte Schaltung/en, Logikschaltung/en, Mikroprozessor/en oder Controller aus einer beliebigen gewünschten Familie oder von einem beliebigen Hersteller implementiert sein.
  • Der Prozessor 1212 des dargestellten Beispiels enthält einen lokalen Speicher 1212 (z. B. einen Cache-Speicher). Der Prozessor 1212 des dargestellten Beispiels steht über einen Bus 1218 mit einem Hauptspeicher in Kommunikationsverbindung, der einen flüchtigen Speicher 1214 und einen nichtflüchtigen Speicher 1216 enthält. Der flüchtige Speicher 1214 kann durch einen synchronen dynamischen Direktzugriffsspeicher (SDRAM), einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM, einen dynamischen RAMBUS-Direktzugriffsspeicher (RDRAM) und/oder irgendeine andere Art von Direktzugriffsspeichervorrichtung implementiert sein. Der nichtflüchtige Speicher 1216 kann durch einen Flash-Speicher und/oder irgendeine andere gewünschte Art von Speichervorrichtung implementiert sein. Ein Zugriff auf den Hauptspeicher 1214, 1216 wird durch eine Speichersteuerung gesteuert.
  • Die Prozessorplattform 1200 des dargestellten Beispiels umfasst auch eine Schnittstellenschaltung 1220. Die Schnittstellenschaltung 1220 kann durch jede Art von Schnittsellenstandard wie etwa eine Ethernet-Schnittstelle, ein universale serielle Bus-(USB) und/oder eine PCI-Expressschnittstelle implementiert sein.
  • In dem dargestellten Beispiel ist bzw. sind eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 1222 an die Schnittstellenschaltung 1220 angeschlossen. Das/die Eingabevorrichtung/en 1222 ermöglicht/ermöglichen es einem Benutzer, Daten und Befehle in den Prozessor 1212 einzugeben. Das/die Eingabevorrichtung/en 1222 können beispielsweise durch einen Audiosensor, ein Mikrofon, eine (Standbild- oder Video-)Kamera, eine Tastatur, eine Taste, eine Maus, einen Berührungsbildschirm, ein Trackpad, eine Trackkugel, Isopoint und/oder ein Spracherkennungssystem implementiert sein.
  • Eine oder mehrere Ausgabevorrichtung/en 1224 ist/sind auch an die Schnittstellenschaltung 1220 des dargestellten Beispiels angeschlossen. Die Ausgabevorrichtungen 1224 können beispielsweise durch Anzeigevorrichtungen (z. B. eine lichtemittierende Diode (LED), eine organische lichtemittierende Diode (OLED), eine Flüssigkritallanzeige, eine Kathodenstrahlröhrenanzeige (CRT), einen Berührungsbildschirm, eine taktile Ausgabevorrichtung, eine lichtemittierende Diode (LED), einen Drucker und/oder Lautsprecher) implementiert sein. Die Schnittstellenschaltung 1220 des dargestellten Beispiels enthält somit typischerweise eine Grafiktreiberkarte, einen Grafiktreiberchip oder einen Grafiktreiberprozessor.
  • Die Schnittstellenschaltung 1220 des dargestellten Beispiels umfasst auch eine Kommunikationsvorrichtung wie etwa einen Sender, einen Empfänger, eine Sende-/Empfangseinheit, ein Modem und/oder eine Netzschnittstellenkarte, um einen Austausch von Daten mit externen Maschinen (z. B. Computervorrichtungen beliebiger Art) über ein Netz 1226 (z. B. eine Ethernet-Verbindung, eine digitale Teilnehmerleitung (DSL), eine Telefonleitung, ein Koaxialkabel, ein Mobiltelefonsystem, usw.) zu erleichtern.
  • Die Prozessorplattform 1200 des dargestellten Beispiels umfasst auch eine oder mehrere Massenspeichervorrichtung/en 1228 zum Speichern von Software und/oder Daten. Beispiele solcher Massenspeichervorrichtungen 1228 umfassen Diskettenlaufwerke, Festplatten, CD-Laufwerke, Blue Ray-Plattenlaufwerke, RAID-Systeme und DVD-Laufwerke.
  • Codierte Befehle 1232 zum Implementieren der Verfahren der 4 bis 11 können in der Massenspeichervorrichtung 1228, im flüchtigen Speicher 1214, im nichtflüchtigen Speicher 1216 und/oder auf einem entnehmbaren, greifbaren, computerlesbaren Speichermedium wie etwa einer CD oder DVD gespeichert sein.
  • Obwohl bestimmte beispielhafte Verfahren, Vorrichtungen und Herstellungsgegenstände hier offenbart wurden, ist der Abdeckungsumfang dieses Patents nicht darauf beschränkt. Vielmehr deckt dieses Patent alle Verfahren, Vorrichtungen und Herstellungsgegenstände ab, die angemessen in den Umfang der Ansprüche dieses Patents fallen.

Claims (24)

  1. Verfahren, Folgendes umfassend: Überwachen eines tatsächlichen Brennstoffstroms in einen Verbrennungsprozess; Berechnen eines relativen Wärmefreisetzungswerts entsprechend dem Brennstoff im Verbrennungsprozess; und Bestimmen eines Brennstoffbedarfs für den Verbrennungsprozess auf Grundlage des relativen Wärmefreisetzungswerts.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, darüber hinaus umfassend: Überwachen eines tatsächlichen Luftstroms aus Luft in den Verbrennungsprozess; Bestimmen des Brennstoffbedarfs für den Verbrennungsprozess auf Grundlage des tatsächlichen Luftstroms; und Bestimmen eines Zielluftstroms für den Verbrennungsprozess aufgrund des größeren Werts des tatsächlichen Brennstoffstroms oder des Brennstoffbedarfs.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, darüber hinaus umfassend: Bestimmen einer Zielüberschussluft für den Verbrennungsprozess; Bestimmen einer tatsächlichen Überschussluft im Verbrennungsprozess; Bestimmen eines relativen Wärmefreisetzungswerts auf Grundlage des Zielluftstroms, des tatsächlichen Luftstroms, der Zielüberschussluft und der tatsächlichen Überschussluft.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, darüber hinaus umfassend: Überwachen einer Sauerstoffmenge in einer Abluft des Verbrennungsprozesses; Aufnehmen eines Sauerstoffsollwerts, der eine gewünschte Sauerstoffmenge in der Abluft des Verbrennungsprozesses angibt; Bestimmen der Zielüberschussluft auf Grundlage des Sauerstoffsollwerts; und Bestimmen der tatsächlichen Überschussluft auf Grundlage der Sauerstoffmenge in der Abluft des Verbrennungsprozesses.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, darüber hinaus ein Überwachen einer Kohlenmonoxidmenge in der Abluft des Verbrennungsprozesses umfassend, wobei der Sauerstoffsollwert auf der Kohlenmonoxidmenge beruht.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Brennstoff einen Heizwert hat, der sich über die Zeit verändert.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen des relativen Wärmefreisetzungswerts umfasst, ein Verhältnis eines tatsächlichen Luftstroms von Luft in den Verbrennungsprozess zu einem Zielluftstrom und ein Verhältnis einer Zielüberschussluft für den Verbrennungsprozess zu einer tatsächlichen Überschussluft zu multiplizieren.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, darüber hinaus umfassend: Bestimmen eines BTU-Abgleichfaktors auf Grundlage des relativen Wärmefreisetzungswerts; Berechnen eines abgeglichenen Heizwerts für den Brennstoff; und Bestimmen des Brennstoffbedarfs auf Grundlage des abgeglichenen Heizwerts.
  9. Vorrichtung, Folgendes umfassend: einen Sensor zum Überwachen eines tatsächlichen Brennstoffstroms in einen Verbrennungsprozess; ein Wärmefreisetzungsberechnungsglied zum Berechnen eines relativen Wärmefreisetzungswerts entsprechend dem Brennstoff im Verbrennungsprozess; und ein Cross-Limiting-Rechenglied zum Bestimmen eines Brennstoffbedarfs für den Verbrennungsprozess auf Grundlage des relativen Wärmefreisetzungswerts.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, darüber hinaus einen Luftstromsensor zum Überwachen eines tatsächlichen Luftstrom von Luft in den Verbrennungsprozess umfassend, wobei der Brennstoffbedarf für den Verbrennungsprozess auf dem tatsächlichen Luftstrom beruhen soll, wobei das Cross-Limiting-Rechenglied einen Zielluftstrom für den Verbrennungsprozess auf Grundlage des größeren Werts des tatsächlichen Brennstoffstroms oder des Brennstoffbedarfs bestimmen soll.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, darüber hinaus umfassend: einen Regler zum Bestimmen einer Zielüberschussluft für den Verbrennungsprozess und einer tatsächlichen Überschussluft im Verbrennungsprozess, wobei der relative Wärmefreisetzungswert auf dem Zielluftstrom, dem tatsächlichen Luftstrom, der Zielüberschussluft und der tatsächlichen Überschussluft beruhen soll.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, darüber hinaus einen Sauerstoffsensor zum Überwachen einer Sauerstoffmenge in einer Abluft des Verbrennungsprozesses umfassend, wobei der Regler die tatsächliche Überschussluft auf Grundlage der Sauerstoffmenge in der Abluft des Verbrennungsprozesses bestimmen soll, und die Zielüberschussluft auf Grundlage eines Sauerstoffsollwerts bestimmen soll, der eine gewünschte Sauerstoffmenge in der Abluft des Verbrennungsprozesses angibt.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, darüber hinaus einen Kohlenmonoxidsensor zum Überwachen einer Kohlenmonoxidmenge in der Abluft des Verbrennungsprozesses umfassend, wobei der Sauerstoffsollwert auf der Kohlenmonoxidmenge beruhen soll.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Brennstoff eine unbekannte Zusammensetzung hat, die sich über die Zeit verändert.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der relative Wärmefreisetzungswert dem Produkt aus einem Verhältnis eines tatsächlichen Luftstroms von Luft in den Verbrennungsprozess zu einem Zielluftstrom und einem Verhältnis einer Zielüberschussluft für den Verbrennungsprozess zu einer tatsächlichen Überschussluft entspricht.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Wärmefreisetzungsberechnungsglied bestimmt ist zum: Bestimmen eines BTU-Abgleichfaktors auf Grundlage des relativen Wärmefreisetzungswerts; und Berechnen eines abgeglichenen Heizwerts für den Brennstoff, wobei der Brennstoffbedarf auf dem abgeglichenen Heizwert beruhen soll.
  17. Greifbares maschinenlesbares Speichermedium, das Befehle umfasst, die, wenn sie ausgeführt werden, eine Maschine dazu veranlassen, mindestens: einen tatsächlichen Brennstoffstrom in einen Verbrennungsprozess zu überwachen; einen relativen Wärmefreisetzungswert entsprechend dem Brennstoff im Verbrennungsprozess zu berechnen; und einen Brennstoffbedarf für den Verbrennungsprozess auf Grundlage des relativen Wärmefreisetzungswerts zu bestimmen.
  18. Speichermedium nach Anspruch 17, wobei die Befehle, wenn sie ausgeführt werden, die Maschine darüber hinaus dazu veranlassen: einen tatsächlichen Luftstrom von Luft in den Verbrennungsprozess zu überwachen; den Brennstoffbedarf für den Verbrennungsprozess auf Grundlage des tatsächlichen Luftstroms zu bestimmen; und einen Zielluftstrom für den Verbrennungsprozess auf Grundlage des größeren Werts des tatsächlichen Brennstoffstroms oder des Brennstoffbedarfs zu bestimmen.
  19. Speichermedium nach Anspruch 18, wobei die Befehle, wenn sie ausgeführt werden, die Maschine darüber hinaus dazu veranlassen: eine Zielüberschussluft für den Verbrennungsprozess zu bestimmen; eine tatsächliche Überschussluft im Verbrennungsprozess zu bestimmen; den relativen Wärmefreisetzungswert auf Grundlage des Zielluftstroms, des tatsächlichen Luftstroms, der Zielüberschussluft und der tatsächlichen Überschussluft zu bestimmen.
  20. Speichermedium nach Anspruch 19, wobei die Befehle, wenn sie ausgeführt werden, die Maschine darüber hinaus dazu veranlassen: eine Sauerstoffmenge in einer Abluft des Verbrennungsprozesses zu überwachen; einen Sauerstoffsollwert aufzunehmen, der eine gewünschte Sauerstoffmenge in der Abluft des Verbrennungsprozesses angibt; die Zielüberschussluft auf Grundlage des Sauerstoffsollwerts zu bestimmen; und die tatsächliche Überschussluft auf Grundlage der Sauerstoffmenge in der Abluft des Verbrennungsprozesses zu bestimmen.
  21. Speichermedium nach Anspruch 20, wobei die Befehle, wenn sie ausgeführt werden, die Maschine darüber hinaus dazu veranlassen, eine Kohlenmonoxidmenge in der Abluft des Verbrennungsprozesses zu überwachen, wobei der Sauerstoffsollwert auf der Kohlenmonoxidmenge beruht.
  22. Speichermedium nach Anspruch 17, wobei der Brennstoff einen Heizwert hat, der sich über die Zeit verändert.
  23. Speichermedium nach Anspruch 17, wobei das Berechnen des relativen Wärmefreisetzungswerts umfasst, ein Verhältnis eines tatsächlichen Luftstroms von Luft in den Verbrennungsprozess zu einem Zielluftstrom und ein Verhältnis einer Zielüberschussluft für den Verbrennungsprozess zu einer tatsächlichen Überschussluft zu multiplizieren.
  24. Speichermedium nach Anspruch 17, wobei die Befehle, wenn sie ausgeführt werden, die Maschine darüber hinaus dazu veranlassen: einen BTU-Abgleichfaktor auf Grundlage des relativen Wärmefreisetzungswerts zu bestimmen; einen abgeglichenen Heizwert für den Brennstoff zu berechnen; und den Brennstoffbedarf auf Grundlage des abgeglichenen Heizwerts zu bestimmen.
DE102013104837A 2012-05-11 2013-05-10 Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Verbrennungsprozesssystemen Pending DE102013104837A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261645972P 2012-05-11 2012-05-11
US61/645,972 2012-05-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013104837A1 true DE102013104837A1 (de) 2013-11-14

Family

ID=48672150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013104837A Pending DE102013104837A1 (de) 2012-05-11 2013-05-10 Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Verbrennungsprozesssystemen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9506649B2 (de)
JP (1) JP6356948B2 (de)
CN (1) CN103388834B (de)
DE (1) DE102013104837A1 (de)
GB (1) GB2504807B (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020110482A1 (de) 2020-04-17 2021-10-21 Vaillant Gmbh Verfahren zur Anpassung einer Steuerung eines Heizgeräts
DE102021003932A1 (de) 2021-07-30 2023-02-02 Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG Verfahren zur Optimierung eines Betriebs einer Brennvorrichtung und Heizvorrichtung
WO2023094194A1 (de) * 2021-11-29 2023-06-01 Schwartz Gmbh Ofenanlage und verfahren für deren betrieb

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10422531B2 (en) 2012-09-15 2019-09-24 Honeywell International Inc. System and approach for controlling a combustion chamber
US10317076B2 (en) * 2014-09-12 2019-06-11 Honeywell International Inc. System and approach for controlling a combustion chamber
US20150260398A1 (en) * 2013-11-12 2015-09-17 SYNCRUDE CANADA LTD. in trust for the owners of the Syncrude Project, as such owners exist now and Furnace combustion cross limit control with real-time diagnostic features
US10228132B2 (en) * 2014-02-03 2019-03-12 Brad Radl System for optimizing air balance and excess air for a combustion process
CN103982912A (zh) * 2014-05-30 2014-08-13 台嘉玻璃纤维有限公司 焖烧炉的燃烧控制方法及燃烧控制***
JP2016020789A (ja) * 2014-07-15 2016-02-04 三浦工業株式会社 ボイラ装置
JP6492434B2 (ja) * 2014-07-15 2019-04-03 三浦工業株式会社 ボイラ装置
US9702555B2 (en) 2014-10-07 2017-07-11 Honeywell International Inc. Equipment and method for furnace visualization using virtual interactive windows
US20160245515A1 (en) * 2015-02-24 2016-08-25 Elwha Llc Nitrogen-reduced combustion air
DE102015203978A1 (de) * 2015-03-05 2016-09-08 Stg Combustion Control Gmbh & Co. Kg Verfahren zum geregelten Betrieb eines, insbesondere regenerativ, beheizten Industrieofens, Steuer- und Regeleinrichtung und beheizbarer Industrieofen
US20170051913A1 (en) * 2015-08-18 2017-02-23 Clearsign Combustion Corporation Combustion system with a perforated flame holder and an external flue gas recirculation apparatus
FR3045783B1 (fr) * 2015-12-17 2019-08-16 Fives Stein Module de controle electronique et procede de controle du fonctionnement et de la securite d'au moins un bruleur a tube radiant
CN105758206A (zh) * 2016-03-16 2016-07-13 东旭科技集团有限公司 窑炉温度的总热量控制方法以及***
US20170276054A1 (en) * 2016-03-22 2017-09-28 Vita International, Inc. Nitrogen vaporization
PL3301363T3 (pl) * 2016-09-30 2020-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Zespół spalania z palnikiem i urządzenie do pomiaru natężenia przepływu przepływów turbulentowych
EP3301362B1 (de) 2016-09-30 2020-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur regelung turbulenter strömungen
US11619384B2 (en) * 2017-04-24 2023-04-04 General Electric Technology Gmbh System and method for operating a combustion chamber
JP6673490B2 (ja) * 2017-06-29 2020-03-25 Ｊｆｅスチール株式会社 火落ち時間制御方法、火落ち時間制御ガイダンス表示装置、コークス炉の操業方法、及び、火落ち時間制御装置
US10755200B2 (en) * 2017-09-22 2020-08-25 International Business Machines Corporation Automated control of circumferential variability of blast furnace
US10696906B2 (en) 2017-09-29 2020-06-30 Marathon Petroleum Company Lp Tower bottoms coke catching device
CN109668448A (zh) * 2017-10-17 2019-04-23 中国石油化工股份有限公司 防止加热炉在强制通风切换自然通风后炉膛闪爆的方法
US10865985B2 (en) * 2018-02-20 2020-12-15 General Electric Technology Gmbh System and method for operating a combustion chamber
CN108456593A (zh) * 2018-04-08 2018-08-28 福建鑫绿林产品开发有限公司 一种杉木精油生产燃料添加方法
US10801722B2 (en) * 2018-07-16 2020-10-13 Emerson Electric Co. FFT flame monitoring for limit condition
US12000720B2 (en) 2018-09-10 2024-06-04 Marathon Petroleum Company Lp Product inventory monitoring
CN109298726B (zh) * 2018-09-29 2022-01-28 青海盐湖工业股份有限公司 一种对edc裂解炉进行加热的方法和***
CN109655487B (zh) * 2018-12-17 2021-06-22 江苏海事职业技术学院 基于空气和煤气双预热的煤气热值软测量方法
CN109613059B (zh) * 2018-12-17 2021-06-01 江苏海事职业技术学院 基于燃烧***运行参数的冶金煤气热值在线测算方法
US12031676B2 (en) 2019-03-25 2024-07-09 Marathon Petroleum Company Lp Insulation securement system and associated methods
US11975316B2 (en) 2019-05-09 2024-05-07 Marathon Petroleum Company Lp Methods and reforming systems for re-dispersing platinum on reforming catalyst
CA3212045A1 (en) * 2019-05-30 2020-11-30 Marathon Petroleum Company Lp Methods and systems for minimizing nox and co emissions in natural draft heaters
EP3830484B1 (de) 2019-06-21 2022-03-09 OnPoint Technologies, LLC Verbrennungsheizersteuerungssystem mit dynamischen sicherheitseinstellungen und zugehörige verfahren
US20220221149A1 (en) * 2019-06-21 2022-07-14 Onpoint Technologies, Llc Automatic air-flow settings in combustion systems and associated methods
WO2020255093A1 (en) * 2019-06-21 2020-12-24 Onpoint Technologies, Llc Systems and methods for combustion system control based on computational fluid dynamics using current operating parameters
EP3830483B1 (de) 2019-06-21 2022-03-09 OnPoint Technologies, LLC Verbrennungssystem mit entnommenem kraftstoff und zugehöriges verfahren
US11346554B2 (en) * 2019-09-30 2022-05-31 Rosemount Inc. Combustion analyzer with simultaneous carbon monoxide and methane measurements
US11668687B2 (en) * 2019-09-30 2023-06-06 Rosemount Inc. Combustion analyzer with dual carbon monoxide and methane measurements
CA3109606C (en) 2020-02-19 2022-12-06 Marathon Petroleum Company Lp Low sulfur fuel oil blends for paraffinic resid stability and associated methods
RU2737572C1 (ru) * 2020-03-05 2020-12-01 Виктор Петрович Хвостенко Способ оптимизации процесса горения углеводородного топлива в котле
US11506133B2 (en) 2020-03-05 2022-11-22 General Electric Company Method for fuel delivery
CN111396918A (zh) * 2020-03-13 2020-07-10 王青芝 一种环保型智能燃烧器控制***
US11828210B2 (en) 2020-08-20 2023-11-28 Denso International America, Inc. Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction
US11881093B2 (en) 2020-08-20 2024-01-23 Denso International America, Inc. Systems and methods for identifying smoking in vehicles
US11813926B2 (en) 2020-08-20 2023-11-14 Denso International America, Inc. Binding agent and olfaction sensor
US11636870B2 (en) 2020-08-20 2023-04-25 Denso International America, Inc. Smoking cessation systems and methods
US11760170B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Olfaction sensor preservation systems and methods
US11932080B2 (en) 2020-08-20 2024-03-19 Denso International America, Inc. Diagnostic and recirculation control systems and methods
US12017506B2 (en) 2020-08-20 2024-06-25 Denso International America, Inc. Passenger cabin air control systems and methods
US11760169B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Particulate control systems and methods for olfaction sensors
WO2022106997A1 (en) * 2020-11-20 2022-05-27 Onpoint Technologies, Llc Systems and methods for automated control of an industrial process
US11905468B2 (en) 2021-02-25 2024-02-20 Marathon Petroleum Company Lp Assemblies and methods for enhancing control of fluid catalytic cracking (FCC) processes using spectroscopic analyzers
US11898109B2 (en) 2021-02-25 2024-02-13 Marathon Petroleum Company Lp Assemblies and methods for enhancing control of hydrotreating and fluid catalytic cracking (FCC) processes using spectroscopic analyzers
US20220268694A1 (en) 2021-02-25 2022-08-25 Marathon Petroleum Company Lp Methods and assemblies for determining and using standardized spectral responses for calibration of spectroscopic analyzers
US11702600B2 (en) 2021-02-25 2023-07-18 Marathon Petroleum Company Lp Assemblies and methods for enhancing fluid catalytic cracking (FCC) processes during the FCC process using spectroscopic analyzers
CA3214164A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 Richard D. Tucker Pyrolysis systems, methods, and resultants derived therefrom
RU207903U1 (ru) * 2021-07-01 2021-11-23 Павел Дмитриевич Дуньшин Цифровое устройство для контроля, анализа и оптимизации процесса сжигания топлива в котлоагрегате
US11692141B2 (en) 2021-10-10 2023-07-04 Marathon Petroleum Company Lp Methods and systems for enhancing processing of hydrocarbons in a fluid catalytic cracking unit using a renewable additive
US11802257B2 (en) 2022-01-31 2023-10-31 Marathon Petroleum Company Lp Systems and methods for reducing rendered fats pour point
CN114214506B (zh) * 2022-02-21 2022-05-17 山西太钢不锈钢精密带钢有限公司 立式退火炉低氮燃烧方法
KR102540702B1 (ko) * 2023-02-08 2023-06-05 서병열 내화물 건조용 가스버너

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4133629A (en) * 1977-08-02 1979-01-09 Phillips Petroleum Company Combustion system control
US4369026A (en) * 1980-02-21 1983-01-18 Phillips Petroleum Company Control of the fuel/oxygen ratio for a combustion process
US4576570A (en) * 1984-06-08 1986-03-18 Republic Steel Corporation Automatic combustion control apparatus and method
JP3023255B2 (ja) * 1992-12-08 2000-03-21 株式会社東芝 排ガス濃度制御装置
CA2212659A1 (en) * 1995-02-16 1996-08-22 David Michael Sutton Apparatus for providing an air/fuel mixture to a fully premixed burner
GB9503065D0 (en) * 1995-02-16 1995-04-05 British Gas Plc Apparatus for providing an air/fuel mixture to a fully premixed burner
JPH10176829A (ja) * 1996-12-16 1998-06-30 Kawasaki Steel Corp ボイラ排ガス酸素濃度制御設定値の自動調整方法
JP4225698B2 (ja) * 2001-03-08 2009-02-18 大阪瓦斯株式会社 燃焼応用機器
JP2002267159A (ja) * 2001-03-12 2002-09-18 Yamatake Corp 空燃比制御方法及び装置
US20070100502A1 (en) * 2005-10-27 2007-05-03 Rennie John D Jr Systems and methods to control a multiple-fuel steam production system
CN1800848A (zh) * 2006-01-16 2006-07-12 张东平 燃烧式燃气热值测量方法及其热值仪
US7980082B2 (en) * 2007-08-01 2011-07-19 General Electric Company Wobbe control and enhanced operability through in-line fuel reforming
EP2359063A1 (de) * 2008-11-25 2011-08-24 UTC Fire & Security Corporation Automatischer einstellungsprozess für systeme zur steuerung dosierter verbrennung
JP2011099608A (ja) * 2009-11-05 2011-05-19 Mitsubishi Electric Corp ボイラ燃焼制御装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020110482A1 (de) 2020-04-17 2021-10-21 Vaillant Gmbh Verfahren zur Anpassung einer Steuerung eines Heizgeräts
DE102021003932A1 (de) 2021-07-30 2023-02-02 Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG Verfahren zur Optimierung eines Betriebs einer Brennvorrichtung und Heizvorrichtung
WO2023094194A1 (de) * 2021-11-29 2023-06-01 Schwartz Gmbh Ofenanlage und verfahren für deren betrieb

Also Published As

Publication number Publication date
US9506649B2 (en) 2016-11-29
GB201308470D0 (en) 2013-06-19
GB2504807A (en) 2014-02-12
GB2504807B (en) 2020-02-12
JP6356948B2 (ja) 2018-07-11
JP2013238390A (ja) 2013-11-28
CN103388834B (zh) 2018-10-02
CN103388834A (zh) 2013-11-13
US20130302738A1 (en) 2013-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013104837A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Verbrennungsprozesssystemen
CN202274761U (zh) 加热炉氧化烧损优化气氛燃烧自动控制装置
CN104534505B (zh) 一种燃烧节能安全控制***及方法
CN102224380B (zh) 在燃烧***调试运行期间氧气微调控制器的调节
CN204460275U (zh) 一种燃烧节能安全控制***
CN202281248U (zh) 工业锅炉节能燃烧运行控制装置
CN102453792B (zh) 连续退火炉炉压控制方法及控制设备
CN106011352B (zh) 一种高炉热风炉煤气流量优化控制***
CN102937382B (zh) 比例控制的燃烧***的调优方法
RU2635590C2 (ru) Способ и система для управления количеством воздуха воздушной коробки агломерационной вагонетки
EP3830483B1 (de) Verbrennungssystem mit entnommenem kraftstoff und zugehöriges verfahren
CN102460018B (zh) 尤其矿物燃料锅炉燃烧室内燃烧过程的控制方法和燃烧***
CN103697494A (zh) 锅炉风量控制方法及***
US20120291679A1 (en) Method for correcting the combustion settings of a set of combustion chambers and apparatus implementing the method
CN103939938B (zh) 脉冲燃烧式燃气及助燃气压力前馈优化控制方法
WO2020255093A1 (en) Systems and methods for combustion system control based on computational fluid dynamics using current operating parameters
EP2385321A2 (de) Verfahren zur Regulierung des Verbrennungsprozesses in Festbrennstoffzentralheizkesseln
CN103499101B (zh) 一种三元点火炉炉膛温度调节方法及装置
CN102520618A (zh) 误差容忍限机制下的焦化加热炉辐射出口温度控制方法
CN205803521U (zh) 一种高炉热风炉煤气流量优化控制***
CN103499212B (zh) 一种二元点火炉炉膛温度调节方法及装置
CN110231844B (zh) 控制多种煤气混合热值、压力及含硫量的方法及***
CN104561514A (zh) 双蓄热式轧钢加热炉氧化气氛调节方法及其自动控制方法
CN202007261U (zh) 一种卷取炉的燃烧***
CN102436178B (zh) 一种误差容忍限机制下的焦化加热炉氧含量控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication