¿Cómo puede optimizar la combustión y la seguridad de su caldera industrial?
¿Cómo puede optimizar la combustión y la seguridad de su caldera industrial?
Las calderas industriales son necesarias para suministrar calefacción, electricidad y agua caliente a ciudadanos y empresas, pero pueden tener un impacto significativo en los costes de funcionamiento y en el medio ambiente.
Aumentarla eficiencia energética, minimizar el consumo de combustible, mejorar los beneficios y, al mismo tiempo, garantizar la seguridad y preservar el medio ambiente. Los operadores necesitan optimizar el proceso de combustión en sus salas de calderas industriales.
Descubra la solución en este artículo.
¿Cómo funciona una caldera industrial?
Una caldera es un recipiente cerrado en el que se calienta agua u otro fluido. El fluido calentado o vaporizado sale de la caldera para utilizarse en diversos procesos o aplicaciones de calentamiento, como la generación de energía en la que el vapor a presión se utiliza para hacer girar una turbina, el calentamiento para su uso como reactivo o diluyente en un recipiente de producción, o el calentamiento para la climatización de edificios.
El quemador de la caldera quema combustible alimentado con aire para generar vapor. Es necesario regular la relación aire/combustible para mantener constante la proporción de la mezcla.
En aplicaciones reales, sin embargo, las cargas de vapor pueden variar de forma significativa e impredecible a lo largo del tiempo. Uno u otro de los caudales de aire o combustible puede ir por detrás de la demanda, lo que provoca un desequilibrio temporal en la relación aire/caudal.
Demasiado combustible o demasiado aire pueden causar problemas medioambientales y de seguridad y reducir la eficiencia energética de la caldera.
Un aire insuficiente provoca inquemados (combustible, hollín, humo y monóxido de carbono), mientras que un exceso de aire provoca pérdidas de calor debido al aumento del caudal de gases de combustión, lo que reduce la eficiencia global de la caldera en términos de relación combustible/vapor.
Solución de Fuji Electric para optimizar la combustión de las calderas
Controladores de proceso multifunción para calderas industriales: una solución fiable y rentable para regular la combustión de su caldera industrial y mantener el rendimiento de funcionamiento esperado.
El control de la combustión con lógica de "relación de límite cruzado" se utiliza para evitar que la relación que alimenta el quemador sea demasiado rica (demasiado combustible) o demasiado pobre (demasiado aire) cuando cambian las condiciones de funcionamiento.
En la Figura 1 (página 3) se muestra un ejemplo de configuración de un bucle de control con arquitectura de límites cruzados.
Cuando la demanda de encendido es estable, la relación aire/combustible se equilibra ajustando la relación (× μ). La anulación de selección alta (selector alto) y la anulación de selección baja (selector bajo) bloquean las señales actuales de caudal de aire/combustible añadidas a las polarizaciones positiva y negativa (+β, -β) para que no afecten a cada uno de los reguladores de caudal.
Cuando aumenta la demanda de encendido (disminuye la presión de vapor), el regulador principal de presión de vapor aumenta su salida C para compensar. En este punto, la señal de consigna al regulador de caudal de combustible está limitada al valor máximo A (caudal de aire + β1) por el selector de baja. Sólo aumenta en el valor del sesgo β1, a menos que el aumento del caudal de aire sea mayor.
Por otro lado, el selector alto transmite la misma señal C directamente al ajuste de la relación (× μ), de modo que la masa del caudal de aire siempre aumenta antes que el combustible, para evitar la emisión de monóxido de carbono y combustible no quemado, perjudicial para el medio ambiente. Al mismo tiempo, se limita en la medida de lo posible al valor D (caudal de combustible + β3) para evitar una pérdida de energía demasiado grande debida al calentamiento adicional del aire evacuado por la chimenea. De este modo, el caudal de combustible y el caudal de aire se limitan mutuamente y aumentan de forma escalonada.
Si la demanda de encendido disminuye, el selector de baja transmite la señal C para que el caudal de combustible disminuya proporcionalmente, pero el caudal de aire no puede caer por debajo del valor B (caudal de combustible -β2) por el control del selector de alta, por lo que la masa del caudal de aire siempre disminuye por detrás del caudal de combustible para evitar el humo negro.
Controlador de procesos multifunción modelo PSC210
El modelo PSC210 es especialmente adecuado para su uso en lazos de control críticos, como calderas, gracias a sus funciones de reserva y control manual.
Sus amplios bloques de funciones de software para selección de señales, suma/resta y multiplicación/división, además del control PID, permiten un control sofisticado, como la relación con anulación de límite cruzado. También dispone de capacidad de comunicación Modbus/TCP para la supervisión y el control remotos de calderas desde un sistema de supervisión SCADA.
El control de la relación de combustión con neutralización de límite cruzado disponible en los controladores PID multifunción de la serie PSC100/200 ofrece a los gestores de planta una forma eficaz de optimizar el funcionamiento de su caldera de vapor. Se reduce el consumo de combustible y se protege el medio ambiente.
Relación con el mando para neutralizar los límites transversales
LAZO DE CONTROL DE LA PRESIÓN DEL VAPOR PRINCIPAL
El regulador PID se utiliza para regular la presión del vapor principal (P). La VM (valor de salida) del regulador se denomina señal maestra de caldera.
BUCLE DE CONTROL DEL FLUJO DE COMBUSTIBLE
La señal maestra de la caldera se proporciona como SP (consigna) del PID para controlar la masa del caudal de combustible. La estrategia de límite cruzado no afecta a la acción de control cuando se reduce el SP, pero lo limita dentro de un rango determinado cuando se aumenta el SP.
BUCLE DE CONTROL DEL CAUDAL DE AIRE
La señal maestra de la caldera, multiplicada por la relación aire/combustible preestablecida se proporciona como el PID SP (valor de consigna) para controlar el caudal másico de aire. La estrategia de límite cruzado limita la desviación del SP dentro de un rango determinado en cualquier dirección para garantizar que un cambio operativo repentino no provoque una combustión incompleta, suministrando temporalmente aire adicional al quemador hasta que se restablezca el equilibrio. El caudal de aire aumenta por delante del caudal de combustible cuando la demanda de encendido es mayor, mientras que disminuye por detrás del combustible cuando la demanda es menor.
Sus ventajas con los controladores de procesos multifunción para la combustión de calderas industriales
Optimizar la combustión de la caldera
Menor consumo de combustible
Reducir las emisiones contaminantes
Aumento de los beneficios
Controlador de combustión PID multifunción, multilazo y programable: modelo PSC210
Optimización de la combustión y ahorro de energía
Controladores PID programables con funciones de cálculo avanzadas
Ideal para actualizar los instrumentos existentes
Tamaño compacto, compatible con los sistemas existentes
Fácil de usar y manejar
Gran pantalla gráfica en color y configuración por PC
Alta fiabilidad para aplicaciones exigentes
Funciones independientes de control, visualización y E/S
Recopilar, analizar y optimizar
Comunicación Modbus y almacenamiento de datos de medición
Descubra los controladores de combustión PID multifunción
