Come ottimizzare la combustione e la sicurezza della vostra caldaia industriale?
Come ottimizzare la combustione e la sicurezza della vostra caldaia industriale?
Le caldaie industriali sono necessarie per fornire a cittadini e aziende riscaldamento, elettricità e acqua calda, ma possono avere un impatto significativo sui costi di gestione e sull'ambiente.
Per aumentare l'efficienza energetica, ridurre al minimo il consumo di combustibile e migliorare i profitti, garantendo al contempo la sicurezza e la tutela dell'ambiente. Gli operatori devono ottimizzare il processo di combustione nelle loro caldaie industriali.
Scoprite la soluzione in questo articolo.
Come funziona una caldaia industriale?
Una caldaia è un recipiente chiuso in cui viene riscaldata l'acqua o un altro fluido. Il fluido riscaldato o vaporizzato esce dalla caldaia per essere utilizzato in una serie di processi o applicazioni di riscaldamento, tra cui la generazione di energia in cui il vapore pressurizzato viene utilizzato per far girare una turbina, il riscaldamento per l'uso come reagente o diluente in un recipiente di produzione o il riscaldamento per il condizionamento degli edifici.
Il bruciatore della caldaia brucia il combustibile alimentato con aria per generare vapore. È necessario regolare il rapporto aria/combustibile per mantenere un rapporto di miscela costante.
Nelle applicazioni reali, tuttavia, i carichi di vapore possono variare in modo significativo e imprevedibile nel tempo. L'uno o l'altro flusso di aria o di combustibile può essere in ritardo rispetto alla domanda, causando uno squilibrio temporaneo nel rapporto aria/flusso.
Troppo combustibile o troppa aria possono causare problemi ambientali e di sicurezza e ridurre l'efficienza energetica della caldaia.
L'aria insufficiente provoca incombusti (combustibile, fuliggine, fumo e monossido di carbonio), mentre l'aria eccessiva comporta una perdita di calore dovuta all'aumento del flusso dei fumi, che riduce l'efficienza complessiva della caldaia in termini di rapporto combustibile/vapore.
La soluzione di Fuji Electric per ottimizzare la combustione delle caldaie
Controllori di processo multifunzione per caldaie industriali: una soluzione affidabile ed economica per regolare la combustione della vostra caldaia industriale e mantenere l'efficienza operativa prevista.
Il controllo della combustione con logica "cross-limit ratio" è utilizzato per evitare che il rapporto di alimentazione del bruciatore diventi troppo ricco (troppo combustibile) o troppo magro (troppa aria) al variare delle condizioni di funzionamento.
Un esempio di configurazione dell'anello di controllo con architettura a limiti incrociati è mostrato nella Figura 1 (pagina 3).
Quando la richiesta di accensione è stabile, il rapporto aria/carburante viene bilanciato regolando il rapporto (× μ). L'esclusione della selezione alta (selettore alta) e l'esclusione della selezione bassa (selettore bassa) impediscono ai segnali di flusso aria/carburante aggiunti alle polarizzazioni positive e negative (+β, -β) di influenzare ciascuno dei regolatori di flusso.
Quando la richiesta di accensione aumenta (la pressione del vapore diminuisce), il regolatore principale della pressione del vapore aumenta la sua uscita C per compensare. A questo punto, il segnale di setpoint al regolatore del flusso di combustibile è limitato al valore massimo A (flusso d'aria + β1) dal selettore basso. Aumenta solo del valore del bias β1, a meno che l'aumento del flusso d'aria non sia maggiore.
Il selettore alto, invece, trasmette lo stesso segnale C direttamente alla regolazione del rapporto (× μ), in modo che la massa del flusso d'aria venga sempre aumentata prima del carburante, per evitare l'emissione di monossido di carbonio e carburante incombusto, dannosi per l'ambiente. Allo stesso tempo, viene limitato il più possibile al valore D (flusso di combustibile + β3) per evitare che si perda troppa energia a causa del riscaldamento aggiuntivo dell'aria espulsa attraverso il camino. In questo modo, il flusso di combustibile e il flusso d'aria si limitano a vicenda e aumentano gradualmente.
Se la richiesta di accensione diminuisce, il selettore basso trasmette il segnale C in modo che il flusso di combustibile diminuisca proporzionalmente, ma il flusso d'aria non può scendere al di sotto del valore B (flusso di combustibile -β2) tramite il controllo del selettore alto, quindi la massa del flusso d'aria diminuisce sempre dietro al flusso di combustibile per evitare il fumo nero.
Controllore di processo multifunzione modello PSC210
Il modello PSC210 è particolarmente adatto all'impiego in circuiti di controllo critici, come le caldaie, grazie alle sue funzioni di back-up e di controllo manuale.
Gli ampi blocchi funzionali software per la selezione del segnale, l'addizione/sottrazione e la moltiplicazione/divisione, oltre al controllo PID, consentono di effettuare controlli sofisticati come il rapporto con l'esclusione dei limiti di incrocio. È inoltre dotato di funzionalità di comunicazione Modbus/TCP per il monitoraggio e il controllo remoto delle caldaie da un sistema di supervisione SCADA.
Il controllo del rapporto di combustione con neutralizzazione del limite trasversale, disponibile sui controllori PID multifunzione della serie PSC100/200, offre ai responsabili dell'impianto un modo efficace per ottimizzare il funzionamento della caldaia a vapore. Il consumo di combustibile è ridotto e l'ambiente è protetto.
Rapporto con il comando per neutralizzare i limiti trasversali
CIRCUITO DI CONTROLLO DELLA PRESSIONE DEL VAPORE PRINCIPALE
Il regolatore PID viene utilizzato per regolare la pressione principale del vapore (P). La MV (valore di uscita) del regolatore è chiamata segnale Boiler Master.
CIRCUITO DI CONTROLLO DEL FLUSSO DI CARBURANTE
Il segnale master della caldaia viene fornito come SP (setpoint) del PID per controllare la massa del flusso di combustibile. La strategia cross-limit non influisce sull'azione di controllo quando si riduce l'SP, ma la limita entro un certo intervallo quando si aumenta l'SP.
ANELLO DI CONTROLLO DEL FLUSSO D'ARIA
Il segnale master della caldaia, moltiplicato per il rapporto aria/combustibile preimpostato, viene fornito come SP (setpoint) PID per controllare la portata d'aria massica. La strategia cross-limit limita la deviazione dell'SP entro un certo intervallo in entrambe le direzioni per garantire che un cambiamento operativo improvviso non provochi una combustione incompleta, fornendo temporaneamente aria aggiuntiva al bruciatore fino al ripristino dell'equilibrio. Il flusso d'aria aumenta davanti al flusso di combustibile con una richiesta di accensione più elevata, mentre diminuisce dietro al combustibile con una richiesta inferiore.
I vostri vantaggi con i controllori di processo multifunzione per la combustione delle caldaie industriali
Ottimizzazione della combustione della caldaia
Riduzione del consumo di carburante
Riduzione delle emissioni inquinanti
Aumento dei profitti
Controllore di combustione PID programmabile, multifunzione e a più anelli: modello PSC210
Ottimizzazione della combustione e risparmio energetico
Controllori PID programmabili con funzioni di calcolo avanzate
Ideale per aggiornare gli strumenti esistenti
Dimensioni compatte, compatibili con i sistemi esistenti
Facile da usare e da maneggiare
Ampio display grafico a colori e configurazione su PC
Elevata affidabilità per applicazioni complesse
Funzioni di controllo, visualizzazione e I/O indipendenti
Raccolta, analisi e ottimizzazione
Comunicazione Modbus e memorizzazione dei dati di misura
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