Industriekessel sind notwendig, um Bürger und Unternehmen mit Wärme, Strom und Warmwasser zu versorgen, können aber erhebliche Auswirkungen auf die Betriebskosten sowie auf die Umwelt haben.
Um dieEnergieeffizienz zu erhöhen, den Brennstoffverbrauch zu minimieren, die Gewinne zu steigern und gleichzeitig die Sicherheit und den Umweltschutz zu gewährleisten. Die Betreiber müssen den Verbrennungsprozess in ihren industriellen Kesselhäusern optimieren.
Erfahren Sie in diesem Artikel die Lösung.
Ein Kessel ist ein geschlossener Behälter, in dem Wasser oder eine andere Flüssigkeit erhitzt wird. Die erhitzte oder verdampfte Flüssigkeit verlässt den Kessel, um in verschiedenen Heizprozessen oder -anwendungen verwendet zu werden. Dazu gehören die Energieerzeugung, bei der Druckdampf zum Antrieb einer Turbine verwendet wird, und die Heizung, um als Reagenz oder Verdünnungsmittel in einem Produktionsbehälter zu dienen, oder die Heizung zur Klimatisierung von Gebäuden.
Der Brenner im Kessel verbrennt den mit Luft zugeführten Brennstoff, um Dampf zu erzeugen. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis muss reguliert werden, um ein konstantes Mischungsverhältnis zu erhalten.
In realen Anwendungen können die Dampflasten jedoch im Laufe der Zeit erheblich und unvorhersehbar schwanken. Der eine oder andere Luft- oder Brennstoffstrom kann dem Bedarf hinterherhinken, was zu einem vorübergehenden Ungleichgewicht des Luft-/Durchsatzverhältnisses führt.
Zu viel Brennstoff oder Luft kann Probleme für die Umwelt und die Sicherheit verursachen und die Energieeffizienz des Kessels verringern.
Zu wenig Luft führt nämlich zu unverbrannten Brennstoffen (Brennstoff, Ruß, Rauch und Kohlenmonoxid), während zu viel Luft zu Wärmeverlusten aufgrund des erhöhten Durchflusses der Verbrennungsgase führt, was den Gesamtwirkungsgrad des Kessels in Bezug auf das Brennstoff-Dampf-Verhältnis verringert.
Multifunktionale Prozessregler für Industriekessel: Eine zuverlässige und kostengünstige Lösung, um die Verbrennung in Ihrem Industriekessel zu regeln und die erwartete Betriebseffizienz aufrechtzuerhalten.
Die Verbrennungssteuerung mit einer "Verhältnis mit Kreuzgrenze"-Logik wird verwendet, um zu verhindern, dass das Verhältnis, das dem Brenner zugeführt wird, zu fett (zu viel Brennstoff) oder zu mager (zu viel Luft) wird, wenn sich die Betriebsbedingungen ändern.
Ein Beispiel für die Konfiguration eines Regelkreises mit der Cross-Limit-Architektur ist in Abbildung 1 (Seite 3) dargestellt.
Wenn der Zündungsbedarf stabil ist, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch die Verhältniseinstellung (× μ) ausgeglichen. Die Prioritätssteuerung für hohe Auswahl (oberer Wahlschalter) und die Prioritätssteuerung für niedrige Auswahl (unterer Wahlschalter) sperren die aktuellen Luft/Kraftstoffstromsignale, die zu den positiven und negativen Vorspannungen (+β, -β) addiert werden, damit sie nicht jeden der Durchflussregler beeinflussen können.
Wenn die Zündanforderung steigt (der Dampfdruck sinkt), erhöht der Hauptdampfdruckregler seinen Ausgang C, um dies zu kompensieren. Zu diesem Zeitpunkt wird das Sollwertsignal zum Brennstoffdurchflussregler durch den unteren Wahlschalter maximal auf den Wert A (Luftdurchfluss + β1) begrenzt. Es steigt nur um den Wert von Bias β1, es sei denn, die Erhöhung des Luftstroms ist größer.
Der obere Wählhebel hingegen gibt das gleiche Signal C direkt an die Verhältniseinstellung (× μ) weiter, so dass die Masse des Luftstroms immer vor dem Kraftstoff erhöht wird, um die umweltschädliche Emission von Kohlenmonoxid und unverbranntem Kraftstoff zu vermeiden. Gleichzeitig wird sie maximal auf den Wert D (Brennstoffdurchsatz + β3) begrenzt, um einen zu großen Energieverlust durch die zusätzliche Erwärmung der durch den Schornstein abgeleiteten Luft zu vermeiden. Auf diese Weise begrenzen sich Brennstoff- und Luftdurchsatz gegenseitig und steigen stufenweise an.
Wenn der Zündbedarf sinkt, gibt der untere Wahlschalter das Signal C weiter, damit der Brennstoffdurchsatz proportional sinkt, aber der Luftstrom kann durch den oberen Wahlschalter nicht unter den Wert B (Brennstoffdurchsatz -β2) sinken, so dass die Masse des Luftstroms immer hinter dem Brennstoffdurchsatz sinkt, um schwarzen Rauch zu vermeiden.
Das Modell PSC210 eignet sich aufgrund seiner Backup- und Handsteuerungsfunktionen besonders für den Einsatz in einem kritischen Regelkreis, wie z. B. bei Heizkesseln.
Seine erweiterten Software-Funktionsblöcke für Signalauswahl, Addition/Subtraktion und Multiplikation/Division zusätzlich zur PID-Regelung ermöglichen eine anspruchsvolle Steuerung wie das Verhältnis mit Neutralisierung der Querschnittsgrenze. Er verfügt auch über eine Modbus/TCP-Kommunikationsfähigkeit, um die Fernüberwachung und -steuerung von Heizkesseln von einem SCADA-Überwachungssystem aus zu realisieren.
Durch die Regelung des Verbrennungsverhältnisses mit Neutralisierung der Kreuzgrenzen, die für die multifunktionalen PID-Regler der Serie PSC100/200 verfügbar sind, haben Betriebsleiter ein wirksames Mittel zur Optimierung des Betriebs ihres Dampfkessels. Der Brennstoffverbrauch wird gesenkt und die Umwelt geschont.
Der PID-Regler wird verwendet, um den Druck des Hauptdampfes (P) zu regeln. Der MV (Ausgangswert) des Reglers wird als 'Boiler Master'-Signal bezeichnet.
Das Master-Signal des Kessels wird als SP (Sollwert) des PIDs bereitgestellt, um die Masse des Brennstoffflusses zu regeln. Die Kreuzgrenzstrategie beeinflusst die Regelaktion nicht, wenn der SP verringert wird, sondern begrenzt sie in einem bestimmten Bereich, wenn der SP erhöht wird.
Das Master-Signal des Kessels, multipliziert mit dem voreingestellten Luft-Brennstoff-Verhältnis, wird als SP (Sollwert) des PIDs bereitgestellt, um die Masse des Luftstroms zu steuern. Die Cross-Limit-Strategie begrenzt die Abweichung des SP in einem bestimmten Bereich in beide Richtungen, um sicherzustellen, dass eine plötzliche Betriebsänderung nicht zu einer unvollständigen Verbrennung führt, indem dem Brenner vorübergehend zusätzliche Luft zugeführt wird, bis das Gleichgewicht wiederhergestellt ist. Der Luftstrom steigt bei höherem Zündbedarf vor dem Brennstoffstrom an, während er bei geringerem Bedarf hinter dem Brennstoff abnimmt.
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