EP0156958B1 - Regelverfahren für die Verbrennungsluftmenge einer Feuerungseinrichtung - Google Patents

Regelverfahren für die Verbrennungsluftmenge einer Feuerungseinrichtung Download PDF

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EP0156958B1
EP0156958B1 EP84112866A EP84112866A EP0156958B1 EP 0156958 B1 EP0156958 B1 EP 0156958B1 EP 84112866 A EP84112866 A EP 84112866A EP 84112866 A EP84112866 A EP 84112866A EP 0156958 B1 EP0156958 B1 EP 0156958B1
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air
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air volume
burner
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Walter Fabinski
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ABB Training Center GmbH and Co KG
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Hartmann and Braun AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00—Ignition or checking
    • F23N2227/20—Calibrating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2237/00—Controlling
    • F23N2237/02—Controlling two or more burners

Definitions

  • the invention relates to a control method for the amount of combustion air in a furnace according to the type of claims 1, 2 and 4.
  • the purpose of the invention is to reduce fuel costs, reduce certain pollutants and reduce pollution in the combustion chamber as well as in the exhaust gas ducts.
  • the invention relates to firing devices that are operated with solid, liquid or gaseous fuels.
  • the basic consideration for firing optimization is based on the well-known fact that the CO content in the exhaust gas - plotted against the relative excess air ⁇ - increases very steeply with decreasing air volume and that the knee point of the CO curve generally reaches the maximum for almost all fuels the efficiency coincides. If the excess air is too low, the efficiency drops because unburned substances get into the exhaust gas and ashes. If the excess air is too high, the thermal losses via the exhaust gas increase, which results in a decrease in efficiency. If the setpoint for CO is selected so that the maximum efficiency is adjusted, then significant fuel savings are possible.
  • the control method for firing optimization described below therefore takes into account the setting and diagnosis of each individual burning point, as well as the fact that the CO value fluctuates greatly in the area in which it is formed.
  • the object of the invention is to provide a method for regulating the amount of combustion air in a firing device which, using the known criteria for firing optimization, always works to a minimum of combustion losses even with changing firing conditions such as changes in load, fuel or combustion air.
  • the control method should also be suitable for systems with several burning points within one furnace.
  • the invention is achieved with the method steps specified in the characterizing part of claims 1, 2 or 4. Due to the cyclically repetitive readjustment of the fuel / air mixture, a firing device operated in this way is able to react to a load change in the shortest possible time and to set the optimum operating point for the new load condition.
  • the proposed control method is also suitable for firing devices with two or more burning points if it is ensured that the intended procedural steps are carried out separately for each burning point.
  • FIGS. 1-3. 1 to 3 show the concentration of the exhaust gas component CO as a function of the percentage excess air ⁇ in the burner chamber.
  • the optimum operating point of the firing device is approximately in the area of CO formation with an excess air ⁇ in the range of B.
  • an increased excess air in the range of a ⁇ value of A is first used.
  • the amount of fuel and the burner supply air are measured and the fuel / air mixture is set so that the CO content in the exhaust air drops to a very low value.
  • such a concentration lies in the range of the detection limit of the CO sensor.
  • the amount of air supplied to the burner is slowly throttled in a second process step; as the lack of air increases, the CO concentration increases.
  • a fuel / air mixture is selected in which a CO concentration can be reliably determined in the exhaust gas with the transmitter.
  • a CO concentration value of 50 ppm is assumed, which is denoted by the ⁇ value C in FIG.
  • the ⁇ value C lies in an approximately linear curve region, the slope of which is given by the straight line G.
  • the point of intersection of the straight line G with the X axis gives the operating point B, to which the excess air is adjusted in a third method step in order to achieve optimal combustion.
  • the CO concentration has to be determined at two ⁇ values during a first process step; in Figure 1 these are the ⁇ values C and C ', with the CO concentration values of 50 ppm and 25 ppm in the exhaust air.
  • the burner supply air quantities corresponding to the ⁇ values C and C ' are stored and the slope of the straight line G is determined from them in conjunction with the CO values. Since the characteristic curve determined in this way depends on the type of fuel and the power, this procedure is particularly suitable for those combustion plants which use only one fuel and preferably work under a load.
  • the time sequences for finding the ⁇ values C, C 'and B must be slow against the delay time for the CO measurement.
  • the slope of the CO concentration value against the burner air setting determined in the first method step makes it possible to find a working point corresponding to the desired excess air starting from the ⁇ value B.
  • the optimal ⁇ value to be set for the fuel / air mixture is also an empirical value that depends on the type of firing and on the boiler and the burners.
  • the accuracy requirements for the measuring sensor for the CO measurement with regard to its zero point are quite high; the combustion takes place in operating point B in the range of a few ppm CO concentration with a measuring range of the sensor between 30 and 100 ppm CO.
  • the cross sensitivity and the zero point drift of the transducer must therefore be small compared to the CO concentration present at the operating point.
  • the zero point drift should be less than 1 ppm within a maintenance interval.
  • the demands on the sensitivity stability of the transducer for CO are lower, because the finding of the working point B is only slightly dependent on the measuring accuracy of the CO transmitter.
  • the method according to FIG. 1 is difficult to implement for different types of burners and types of fuel.
  • the operating point B in the area of CO formation can be set by slowly reducing the amount of combustion air.
  • Figure 2 illustrates this case. It is assumed that there is an excess of air with a ⁇ value of A and an air deficiency at ⁇ equal to B *. The lack of air is determined in a fuel / air ratio in which carbon monoxide is currently being formed.
  • the working point of the optimal burner supply air in range B is narrowed and fixed by averaging. With this iterative approach to deliberately narrow down work area B, the CO measurement is largely limited to a yes / no statement; the accuracy requirement for the CO measurement with regard to sensitivity is low.
  • the proposed method for regulating the amount of combustion air in a combustion device as a function of the CO concentration in the exhaust gas works at very low concentration values; this makes it possible to identify a single burner with a CO measurement in the flue gas and the method can also be transferred to firing systems with several combustion systems.
  • the method for the combustion air quantity of a combustion device with two burners is explained with reference to FIG. 3. Analogously, it can also be transferred to a firing device with any number of burners.
  • FIG. 3 shows the concentration of the exhaust gas component CO as a function of the percentage excess air ⁇ in the burner chamber of a furnace with two burners.
  • both burners work with excess air in a region with the X value A.
  • a measuring transducer common to both burning points is provided for determining the CO concentration.
  • the working points B1 and B2 of the two burners are determined cyclically in a selectable order in accordance with the method of claim 1 or claim 2.
  • the working point of the burner that is not to be optimized is placed in the area of the low CO concentration.
  • the two burners are optimized with the control method according to claim 2, starting from an excess of air for both burners with a ⁇ value of A, the air volume for each individual burner is successively reduced and the CO concentration in the exhaust gas is measured after each air volume change.
  • the burner whose air volume change has led to the formation of the measured CO concentration is operated with so much excess air that CO is no longer formed in the exhaust gas.
  • the one burner is fixed to the working point B2.
  • the other burner is then checked and fixed at its working point B1 in the same way, with the CO concentration in the exhaust air being measured after each change in the air quantity on this burner.
  • the air volume is changed accordingly for all other burners by not changing the operating points of the burners that have already been set in a setting cycle.
  • each individual burner can be identified and thus adjusted by means of a CO measurement in the exhaust gases originating from all burners.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren für die Verbrennungsluftmenge einer Feuerungseinrichtung nach der Gattung der Ansprüche 1, 2 und 4.
  • Zweck der Erfindung ist die Reduktion von Brennstoffkosten, Verminderung bestimmter Schadstoffe und Reduktion der Verschmutzung im Feuerungsraum wie auch in den Abgaskanälen. Die Erfindung betrifft Feuerungseinrichtungen, die mit festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betrieben werden.
  • In dem Aufsatz "Automatic control ups heater combustion efficiency" von D.H. Leonhard u.a, in der Zeitschrift "Oil & Gas Journal", Band 79, Nr. 38, September 1981, Seiten 134-138, Tulsa, Oklahoma, USA, ist ein Regelverfahren der eingangs genannten Art beschrieben. Für die Verbrennungsluftmenge einer Prozeßheizung in einer Raffinerieanlage wird unter Verwendung zweier Analysatoren zur Messung des Kohlenmonoxyd- und des Sauerstoff-Gehaltes im Abgas die Luftmenge für den Verbrennungsprozeß so geregelt, daß die Konzentration beider Gase im Abgas einen geringen Wert erreicht.
  • Durch die Veröffentlichung in der Zeitschrift "Brennstoff-Wärme-Kraft" 35 (1983) Nr. 10, Oktober, S. 447 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Regelung für Verbrennungsanlagen bekannt geworden, bei dem unter Verwendung einer inline-Meßanordnung der Gehalt an Kohlenmonoxyd (CO) in einem Rauchgas-Kanal ermittelt und zur Einstellung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses benutzt wird. Solche Anordnungen arbeiten mit CO-Werten von 100 bis 700 ppm im Abgas. Diese Arbeitsweise kann Kesselverunreinigungen hervorrufen und führt nicht zu einer optimalen Verbrennungsregelung.
  • Die grundlegende Überlegung zur Feuerungsoptimierung basiert auf der bekannten Tatsache, daß der CO-Gehalt im Abgas - über dem relativen Luftüberschuß λ aufgetragen - bei abnehmender Luftmenge sehr steil ansteigt und daß in der Regel der Kniepunkt der CO-Kurve für nahezu alle Brennstoffe mit dem Maximum des Wirkungsgrades zusammenfällt. Bei zu geringem Luftüberschuß sinkt der Wirkungsgrad, weil unverbrannte Stoffe in das Abgas und in die Asche gelangen. Bei zu hohem Luftüberschuß steigen die thermischen Verluste über das Abgas, was ein Absinken des Wirkungsgrades zur Folge hat. Wenn der Sollwert für CO so gewählt ist, daß das Maximum des Wirkungsgrades eingeregelt wird, dann sind erhebliche Brennstoffeinsparungen möglich.
  • Bei der Feuerungsführung mit dem Wert für die CO-Konzentration kann es jedoch je nach Feuerungsart zu einer Kollision mit anderen Auflagen oder Zielen kommen (Überschreitung des zugelassenen CO-Wertes, Bildung von Ruß). Bekanntlich ist der CO-Wert im Bereich seiner Bildung nicht stabil, sondern starken Schwankungen unterworfen. Ein weiteres Problem bildet auch die Diagnose und Einstellung des Luft-/Brennstoffverhältnisses der einzelnen Brenner bei Mehrbrennersystemen.
  • Bei einer integralen Nachstellung des Luft-/Brennstoffverhältnisses über alle Brenner können Fehler auftreten, die das Ziel der Optimierung der Feuerung ins Gegenteil verkehren. Das im folgenden beschriebene Regelverfahren zur Feuerungsoptimierung berücksichtigt daher die Einstellung und Diagnose jeder einzelnen Brennstelle, wie auch die Tatsache, daß der CO-Wert im Bereich seiner Bildung stark schwankt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Regelung der Verbrennungsluftmenge einer Feuerungseinrichtung anzugeben, das unter Ausnutzung der bekannten Kriterien für eine Feuerungsoptimierung auch bei wechselnden Feuerungskonditionen wie Last-, Brennstoff- oder Verbrennungsluftänderungen stets im Minimum der Verbrennungsverluste arbeitet. Das Regelverfahren soll auch für Anlagen mit mehreren Brennstellen innerhalb einer Feuerungseinrichtung geeignet sein.
  • Der Erfindung ist mit den im Kennzeichen der Ansprüche 1, 2 oder 4 angegebenen Verfahrensschritten gelöst. Durch die zyklisch sich wiederholende Neueinstellung des Brennstoff/Luftgemisches ist eine so betriebene Feuerungseinrichtung in der Lage, in kürzester Zeit auf eine Laständerung zu reagieren und für den neuen Belastungszustand den optimalen Arbeitspunkt einzustellen. Das vorgeschlagene Regelverfahren ist auch für Feuerungseinrichtungen mit zwei oder mehr Brennstellen geeignet, wenn dafür gesorgt wird, daß für jede Brennstelle die vorgesehenen Verfahrensschritte gesondest durchgeführt werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 - 3 näher erläutert. In den Figuren 1 bis 3 ist die Konzentration der Abgaskomponente CO in Abhängigkeit vom prozentualen Luftüberschuß λ im Brennerraum dargestellt.
  • Das Auffinden des optimalen Arbeitspunktes für das Luft/Brennstoffverhältnis wird an einer Feuerungseinrichtung mit einer Brennstelle anhand der Figur 1 erläutert. Nach Figur 1 liegt der optimale Arbeitspunkt der Feuerungseinrichtung etwa im Bereich der CO-Bildung bei einem Luftüberschuß λ im Bereich von B. Zum Auffinden dieses Arbeitspunktes wird zunächst mit einem erhöhten Luftüberschuß im Bereich eines λ-Wertes von A gearbeitet. Mit Hilfe der heute üblichen Verfahren wird die Brennstoffmenge und die Brennerzuluft gemessen und das Brennstoff-/Luftgemisch so eingestellt, daß der CO-Anteil in der Abluft auf einen sehr geringen Wert absinkt. In der Regel liegt eine solche konzentration im Bereich der Nachweisgrenze des CO-Meßwertaufnehmers.
  • Ausgehend von der Verbrennungsluftmengen-Einstellung entsprechend dem X-Wert-A wird in einem zweiten Verfahrensschritt die dem Brenner zugeführte Luftmenge langsam gedrosselt; bei zunehmendem Luftmangel steigt die CO-Konzentration an. Im Bereich der zunehmenden CO-Bildung wird ein Brennstoff-/Luftgemisch gewählt, bei dem sich im Abgas eine mit dem Meßwertgeber sicher erfaßbare CO-Konzentration einstellt. Es sei ein CO-Konzentrationswert von 50 ppm angenommen, der in Figur 1 mit dem λ-Wert C bezeichnet ist. Der λ-Wert C liegt in einem etwa linear verlaufenden Kurvenbereich, dessen Steigung durch die Gerade G gegeben ist. Der Schnittpunkt der Geraden G mit der X-Achse ergibt den Arbeitspunkt B, auf den in einem dritten Verfahrensschritt die Überschußluft eingestellt wird, um eine optimale Verbrennung zu erzielen. Um den Arbeitspunkt B aus der CO-Konzentration bestimmen zu können, ist während eines ersten Verfahrensschrittes bei zwei λ-Werten die CO-Konzentration zu ermitteln; in Figur 1 sind dies die λ-Werte C und C', mit den CO-Konzentrationswerten von 50 ppm und 25 ppm in der Abluft. Die den λ-Werten C und C' entsprechenden Brennerzuluftmengenwerden gespeichert und daraus in Verbindung mit den CO-Werten die Steigung der Geraden G bestimmt. Da die so ermittelte Kennlinie von der Brennstoffart und der Leistung abhängt, eignet sich diese Vorgehensweise vorzugsmäßig für solche Verbrennungsanlagen, die nur einen Brennstoff verwenden und vorzugsweise bei einer Last arbeiten.
  • Die Zeitabläufe für das Auffinden der λ-Werte C, C' und B müssen langsam gegen die Verzögerungszeit für die CO-Messung sein. Als Richtlinie kann gelten: Zum Auffinden der λ-Werte gilt mindestens die doppelte Zeit wie für die 90 %-Zeit der CO-Messung.
  • In einigen Anwendungsfällen ist es erwünscht, die Überschußluft nicht auf den Schnittpunkt B der Geraden G mit der Ä-Achse einzustellen, sondern abweichend hiervon mit mehr oder weniger Luftüberschuß zu arbeiten. Durch die im ersten Verfahrensschritt ermittelte Steigung des CO-Konzentrationswertes gegen die Brennerlufteinstellung ist es möglich, ausgehend von dem λ-Wert B, einen dem gewünschten Luftüberschuß entsprechenden Arbeitspunkt zu finden. Der optimal einzustellende λ-Wert für das Brennstoff-/Luftgemisch ist auch ein Erfahrungswert, der von der Feuerungsart und vom Kessel und den Brennern abhängt.
  • Bei dem beschriebenen Verfahren zum Auffinden des optimalen Arbeitspunktes für eine Feuerungseinrichtung mit einer Brennstelle sind die Genauigkeitsforderungen an den Meßwertaufnehmer für die CO-Messung hinsichtlich seines Nullpunktes recht hoch; die Verbrennung erfolgt im Arbeitspunkt B im Bereich von einigen ppm CO-Konzentration bei einem Meßbereichsumfang des Meßaufnehmers zwischen 30 und 100 ppm CO. Die Querempfindlichkeit und die Nullpunktdrift des Meßwertaufnehmers muß daher klein gegen die im Arbeitspunkt vorhandene CO-Konzentration sein. Die Nullpunktdrift sollte innerhalb eines Wartungsintervalls kleiner als 1 ppm sein. Dagegen sind die Forderungen an die Empfindlichkeitsstabilität des Meßwertaufnehmers für CO geringer, denn das Auffinden des Arbeitspunktes B ist von der Meßgenauigkeit des CO-Gebers nur wenig abhängig.
  • Wegen den starken Schwankungen der CO-Konzentration im Bereich der CO-Bildung läßt sich das Verfahren nach Figur 1 für verschiedenartig Brenner und Brennstoffarten nur schwer realisieren. In derartigen Fällen kann der Arbeitspunkt B im Bereich der CO-Bildung durch eine langsame Reduktion der Vebrennungsluftmenge eingestellt werden. Figure 2 veranschaulicht diesen Fall. Ausgegangen wird von einem Luftüberschuß mit einem λ-Wert von A zu einem Luftmangel bei λ gleich B*. Der Luftmangel wird bei einem Brennstoff-/Luftverhältnis festgestellt, bei dem sich gerade Kohlenmonoxyd bildet. Durch Zugabe und Wegnahme der Luft im Bereich der vorgebbaren λ-Werte A' und B' wird der Arbeitspunkt der optimalen Brennerzuluft im Bereich B eingeengt und durch eine Mittelbildung fixiert. Bei diesem iterativen Vorgehen zur gezielten Einengung des Arbeitsbereiches B bleibt die CO-Messung weitgehend auf eine Ja/Nein-Aussage beschränkt; die Genauigkeitsanforderung an die CO-Messung hinsichtlich der Empfindlichkeit ist gering.
  • Das vorgeschlagene Verfahren zur Regelung der Verbrennungsluftmenge einer Feuerungseinrichtung in Abhängigkeit von der CO-Konzentration im Abgas arbeitet bei sehr kleinen Konzentrationswerten; dadurch wird ein einzelner Brenner mit einer CO-Messung im Rauchgas identifizierbar und das Verfahren läßt sich auch auf Feuerungseinrichtungen mit mehreren Brennsystemen übertragen.
  • Anhand der Figur 3 wird das Verfahren für die Verbrennungsluftmenge einer Feuerungseinrichtung mit zwei Brennern erläutert. Es läßt sich sinngemäß auch auf eine Feuerungseinrichtung mit einer beliebigen Anzahl von Brennern übertragen.
  • Figur 3 zeigt die Konzentration der Abgaskomponente CO in Abhängigkeit von dem prozentualen Luftüberschuß λ im Brennerraum einer Feuerungseinrichtung mit zwei Brennern. Wie die Figur 3 erkennen läßt, arbeiten beide Brenner mit Überschußluft in einem Bereich mit dem X-Wert A. An einer geeigneten Stelle im Brennerraum mit guter Durchmischung der einzelnen Abgase ist ein für beide Brennstellen gemeinsamer Meßwertaufnehmer zur Bestimmung der CO-Konzentration vorgesehen. Die Arbeitspunkte B1 und B2 der beiden Brenner werden zyklisch in einer wählbaren Reihenfolge entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 ermittelt. Der Arbeitspunkt des gerade nicht zu optimierenden Brenners wird im Bereich der niedrigen CO-Konzentration gelegt.
  • Werden die beiden Brenner mit dem Regelverfahren nach Anspruch 2 optimiert, wird ausgehend von einem Luftüberschuß für beide Brenner bei einem λ-Wert von A nacheinander die Luftmenge für jeden einzelnen Brenner schrittweise verringert und nach jeder Luftmengenänderung die CO-Konzentration im Abgas gemessen. Bei Entstehung von CO wird derjenige Brenner, dessen Luftmengenänderung zur Bildung der gemessenen CO-Konzentration geführt hat, wieder mit soviel Überschußluft betrieben, daß sich im Abgas gerade kein CO mehr bildet. Bei dem gewählten Beispiel nach Figur 3 wird der eine Brenner auf den Arbeitspunkt B2 fixiert. Die Überprüfung und Fixierung des anderen Brenners auf seinen Arbeitspunkt B1 erfolgt dann in der gleichen Weise, wobei nach jeder Luftmengenänderung an diesem Brenner die CO-Konzentration in der Abluft gemessen wird.
  • Sind mehr als zwei Brenner in einer Feuerungseinrichtung vorhanden, so erfolgt die Luftmengenänderung sinngemäß für alle weiteren Brenner, indem in einem Einstellzyklus die Arbeitspunkte der bereits eingestellten Brenner nicht verändert werden. Durch das jeweilige Zurücksetzen der Brenner mit Überschußluft in den Bereichen sehr kleiner CO-Konzentrationen wird jeder einzelne Brenner durch eine CO-Messung in den von allen Brennern stammenden Abgasen identifizierbar und damit einstellbar.
  • Mit dem Abschluß eines Einstellzyklus zur Ermittlung der optimalen Brennstoff-Luftverhältnisse B1 und B2 kann im Prinzip sofort ein neuer Einstellvorgang beginnen, so daß die Feuerungsoptimierung fortlaufend wirksam ist.
  • Bei der Erfassung der CO-Konzentration im Abgas kommt es darauf an, die Entstehung von CO quantitativ möglichst rechtzeitig zu erkennen. In Feuerungseinrichtungen mit mehreren Brennern kann es immer dann zweckmäßig sein, auch mehrere Meßwertaufnehmer zu verwenden, wenn nicht gewährleistet ist, daß sich die Abgase der beteiligten Brennstellen nicht ausreichend durchmischen. Um einen repräsentativen Meßwert für die jeweilige CO-Konzentration in der gesamten Abluft zu erhalten, sind verschiedene Möglichkeiten der Meßwertauswertung denkbar. Beispielsweise kann als Maß für die CO-Konzentration der Mittelwert aus den CO-Meßwerten der einzelnen Aufnehmer dienen. Es lassen sich auch andere von dem Aufbau der Feuerungseinrichtung abhängige Bewertungen der CO-Meßwerte vornehmen, z. B. durch einen Meßwertaufnehmer und mehreren Entnahmestellen, wobei die verschiedenen Probegase durchmischt und dann dem Meßwertaufnehmer zugeführt werden.
  • Es gibt Feuerungseinrichtungen, bei denen mehrere Brennstellen zu einer Gruppe zusammengefaßt sind (Kohlemühlen) und mehrere solcher Gruppen mit unterschiedlichen Brennstoffen versorgt werden. Die Abgase werden über einen gemeinsamen Abzug geführt. Hier ist es schon wegen der Redundanz der Meßwerterfassung zweckmäßig, mit mehreren Meßwertaufnehmern zu arbeiten und die Überschußluft so zu steuern, daß die Luftzufuhr für jeweils eine Gruppe von Brennern gemeinsam geregelt wird.

Claims (7)

1. Regelverfahren für die Verbrennungsluftmenge (Luftmenge λ) einer Feuerungseinrichtung mit einem Brenner in Abhängigkeit des von einem Meßwertaufnehmer gemessenen CO-Gehaltes im Abgas (CO-Konzentration), bei dem dem Brenner soviel Luftüberschuß gegeben wird, daß die CO-Konzentration im Abgas einen geringen Wert erreicht, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
a) bei mangelnder Luftmenge werden unterschiedliche Werte von CO-Konzentrationen mit den dazugehörigen Luftmengen (λ-Werte C und C') ermittelt und gespeichert und aus den gespeicherten Werten wird die Steigung einer Geraden (G) für die CO-Werte gegen die Luftmenge (λ-Achse) bestimmt;
b) ausgehend von der Luftmengen-Einstellung mit Luftüberschuß (λ-Wert A) wird der Luftüberschuß soweit reduziert, daß sich im Abgas eine vorgebbare und mit dem Meßwertaufnehmer sicher erfaßbare CO-Konzentration (beispielsweise 50 ppm CO, A-Wert C) einstellt;
c) ausgehend von dem nach Verfahrensschritt b) eingestellten Wert für die CO-Konzentration im Abgas und die zugehörige Luftmenge wird der Arbeitspunkt des Brenners bei einer Luftmenge festgelegt, die dem Schnittpunkt der Geraden (G) mit der Ä-Achse entspricht (A-Wert B) oder in einem gewünschten Maß davon abweicht;
d) die Verfahrensschritte b) und c) werden laufend oder in vorgebbaren Zeitintervallen in zyklischer Reihenfolge wiederholt, so daß sich eine für die Verbrennung optimale Menge von Luft und Brennstoff einstellt (Fig. 1).
2. Regelverfahren für die Verbrennungsluftmenge (Luftmenge λ) einer Feuerungseinrichtung mit einem Brenner in Abhängigkeit des von einem Meßwertaufnehmer gemessenen CO-Gehaltes im Abgas (CO-Konzentration), bei dem dem Brenner soviel Luftüberschuß gegeben wird, daß die CO-Konzentration im Abgas einen geringen ersten Wert (A) erreicht, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
a) ausgehend von dem eingestellten ersten Wert (A) für die CO-Konzentration wird der Luftüberschuß der Luftmenge soweit reduziert, daß sich ein sicher meßbarer zweiter Wert (B*) für die CO-Konzentration im Abgas (z. B. 10 - 50 ppm CO) einstellt;
b) ausgehend von den beiden so gefundenen Werten (A, B*) für die CO-Konzentration wird im Bereich vorgebbarer Werte für die Luftmenge (X-Werte A' und B') durch Zugabe oder Wegnahme von Luft der Arbeitspunkt des Brenners iterativ soweit eingeengt und durch eine Mittelwertbildung fixiert, daß eine Luftmenge (λ-Wert B) im Bereich geringer CO-Konzentration festgelegt wird;
c) der Verfahrensschritt b) wird laufend oder in vorgebbaren Zeitintervallen in zyklischer Reihenfolge wiederholt, so daß sich eine für die Verbrennung optimale Menge von Luft und Brennstoff einstellt. (Fig. 2).
3. Regelverfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitspunkt (λ-Wert B) des Brenners so festgelegt ist, daß sich eine CO-Konzentration einstellt, die gerade noch sicher ermittelt werden kann.
4. Regelverfahren für die Verbrennungsluftmenge (λ) einer Feuerungseinrichtung mit zwei oder mehreren Brennern, dadurch gekennzeichnet, daß
- ein für alle Brenner gemeinsamer Meßwertaufnehmer zur Messung der CO-Konzentration an einer geeigneten Stelle mit guter Durchmischung der einzelnen Abgase vorgesehen ist und
- daß die Arbeitspunkte (B1, B2) der einzelnen Brenner zyklisch in einer wählbaren Reihenfolge entsprechend dem Verfahren im Anspruch 1 oder Anspruch 2 ermittelt werden wobei bis auf den zu optimierenden Brenner die Arbeitspunkte aller anderen Brenner im Bereich sehr niedriger CO-Konzentrationen gelegt werden. (Fig. 3).
5. Regelverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßwertaufnehmer zur Messung der CO-Konzentration im Abgas vorgesehen sind und daß aus den Meßwerten der einzelnen Aufnehmer durch Mittelwertbildung oder durch eine andere geeignete Bewertung der CO-Konzentration ein Meßwert für die CO-Konzentration in der Abluft ermittelt wird.
6. Regelverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwertaufnehmer und mehrere Gasentnahmestellen vorgesehen sind, wobei die Gasproben zunächst durchmischt und dann dem Meßwertaufnehmer zugeführt werden.
7. Regelverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Brenner zu einer Gruppe verbunden sind und daß zur Einstellung der Überschußluft die Luftzufuhr für jeweils eine Gruppe gemeinsam geregelt wird.
EP84112866A 1984-03-21 1984-10-25 Regelverfahren für die Verbrennungsluftmenge einer Feuerungseinrichtung Expired EP0156958B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3410294 1984-03-21
DE3410294 1984-03-21
DE3423946 1984-06-29
DE19843423946 DE3423946A1 (de) 1984-03-21 1984-06-29 Regelverfahren fuer die verbrennungsluftmenge einer feuerungseinrichtung

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EP0156958A1 EP0156958A1 (de) 1985-10-09
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DE (2) DE3423946A1 (de)

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