Como otimizar a combustão e a segurança da sua caldeira industrial?
Como otimizar a combustão e a segurança da sua caldeira industrial?
As caldeiras industriais são necessárias para fornecer aos cidadãos e às empresas aquecimento, eletricidade e água quente, mas podem ter um impacto significativo nos custos de funcionamento e no ambiente.
Para aumentara eficiência energética, minimizar o consumo de combustível, melhorar os lucros e, ao mesmo tempo, garantir a segurança e a preservação do ambiente. Os operadores precisam de otimizar o processo de combustão nas suas salas de caldeiras industriais.
Descubra a solução neste artigo.
Como funciona uma caldeira industrial?
Uma caldeira é um recipiente fechado no qual a água ou outro fluido é aquecido. O fluido aquecido ou vaporizado sai da caldeira para ser utilizado numa variedade de processos ou aplicações de aquecimento, incluindo a produção de energia em que o vapor pressurizado é utilizado para fazer girar uma turbina, o aquecimento para utilização como reagente ou diluente num recipiente de produção ou o aquecimento para o ar condicionado de edifícios.
O queimador da caldeira queima combustível fornecido com ar para gerar vapor. É necessário regular a relação ar/combustível para manter uma relação de mistura constante.
Em aplicações reais, no entanto, as cargas de vapor podem variar significativamente e de forma imprevisível ao longo do tempo. Um ou outro dos caudais de ar ou de combustível pode ficar aquém da procura, resultando num desequilíbrio temporário na relação ar/caudal.
Demasiado combustível ou demasiado ar podem causar problemas ambientais e de segurança e reduzir a eficiência energética da caldeira.
O ar insuficiente leva a combustíveis não queimados (combustível, fuligem, fumo e monóxido de carbono), enquanto o ar em excesso leva à perda de calor devido ao aumento do fluxo de gases de combustão, o que reduz a eficiência global da caldeira em termos de rácio combustível-vapor.
A solução da Fuji Electric para otimizar a combustão das caldeiras
Controladores de processo multifuncionais para caldeiras industriais: uma solução fiável e económica para regular a combustão da sua caldeira industrial e manter a eficiência operacional esperada.
O controlo da combustão com lógica de "rácio de limite cruzado" é utilizado para evitar que o rácio que alimenta o queimador se torne demasiado rico (demasiado combustível) ou demasiado pobre (demasiado ar) quando as condições de funcionamento mudam.
A Figura 1 (página 3) apresenta um exemplo de configuração de uma malha de controlo com uma arquitetura de limites cruzados.
Quando a procura de ignição é estável, a relação ar/combustível é equilibrada ajustando a relação (× μ). A anulação da seleção alta (seletor alto) e a anulação da seleção baixa (seletor baixo) impedem que os sinais actuais de caudal de ar/combustível adicionados às polarizações positiva e negativa (+β, -β) afectem cada um dos reguladores de caudal.
Quando a procura de ignição aumenta (a pressão de vapor diminui), o regulador de pressão de vapor principal aumenta a sua saída C para compensar. Neste ponto, o sinal do ponto de regulação para o controlador do caudal de combustível é limitado ao valor máximo A (caudal de ar + β1) pelo seletor de baixa. Apenas aumenta o valor da polarização β1, a menos que o aumento do caudal de ar seja superior.
Por outro lado, o seletor alto transmite o mesmo sinal C diretamente para a regulação da relação (× μ), de modo a que a massa do fluxo de ar seja sempre aumentada antes do combustível, para evitar a emissão de monóxido de carbono e de combustível não queimado, o que é prejudicial para o ambiente. Ao mesmo tempo, limita-se tanto quanto possível ao valor D (caudal de combustível + β3) para evitar uma perda de energia demasiado grande devido ao aquecimento adicional do ar expelido pela chaminé. Deste modo, o caudal de combustível e o caudal de ar limitam-se mutuamente e aumentam por etapas.
Se o pedido de ignição diminuir, o seletor de baixa transmite o sinal C para que o fluxo de combustível diminua proporcionalmente, mas o fluxo de ar não pode descer abaixo do valor B (fluxo de combustível -β2) pelo controlo do seletor de alta, pelo que a massa do fluxo de ar diminui sempre atrás do fluxo de combustível para evitar o fumo negro.
Controlador de processo multifuncional modelo PSC210
O modelo PSC210 é particularmente adequado para utilização em circuitos de controlo críticos, tais como caldeiras, graças às suas funções de controlo manual e de reserva.
Os seus extensos blocos de funções de software para seleção de sinais, adição/subtração e multiplicação/divisão, para além do controlo PID, permitem um controlo sofisticado, como o rácio com anulação de limites cruzados. Também tem capacidade de comunicação Modbus/TCP para monitorização e controlo remoto de caldeiras a partir de um sistema de supervisão SCADA.
O controlo da taxa de combustão com neutralização de limites cruzados disponível nos controladores PID multifunções da série PSC100/200 oferece aos gestores de instalações uma forma eficaz de otimizar o funcionamento da sua caldeira de vapor. O consumo de combustível é reduzido e o ambiente é protegido.
Relação com o comando para neutralizar os limites transversais
CIRCUITO DE CONTROLO DA PRESSÃO DO VAPOR PRINCIPAL
O controlador PID é utilizado para regular a pressão do vapor principal (P). O MV (valor de saída) do controlador é designado por sinal principal da caldeira.
CIRCUITO DE CONTROLO DO FLUXO DE COMBUSTÍVEL
O sinal principal da caldeira é fornecido como o SP (ponto de ajuste) do PID para controlar a massa do fluxo de combustível. A estratégia de limite cruzado não afecta a ação de controlo quando se reduz o SP, mas limita-a dentro de um determinado intervalo quando se aumenta o SP.
CIRCUITO DE CONTROLO DO FLUXO DE AR
O sinal principal da caldeira, multiplicado pela relação ar/combustível predefinida, é fornecido como o PID SP (ponto de referência) para controlar o caudal de ar mássico. A estratégia de limite cruzado limita o desvio do SP dentro de um determinado intervalo em qualquer direção para garantir que uma mudança operacional repentina não resulte numa combustão incompleta, fornecendo temporariamente ar adicional ao queimador até que o equilíbrio seja restaurado. O caudal de ar aumenta à frente do caudal de combustível com maior exigência de ignição, enquanto diminui atrás do combustível com menor exigência.
As suas vantagens com os controladores de processo multifunções para a combustão de caldeiras industriais
Otimização da combustão da caldeira
Redução do consumo de combustível
Redução das emissões poluentes
Aumento dos lucros
Controlador de combustão PID multifunções, multi-loop, programável: modelo PSC210
Otimização da combustão e poupança de energia
Controladores PID programáveis com funções de cálculo avançadas
Ideal para atualizar instrumentos existentes
Tamanho compacto, compatível com os sistemas existentes
Fácil de utilizar e manusear
Grande ecrã gráfico a cores e configuração por PC
Elevada fiabilidade para aplicações exigentes
Funções independentes de controlo, visualização e E/S
Recolher, analisar e otimizar
Comunicação Modbus e armazenamento de dados de medição
Aumente a sua eficiência energética e os seus lucros optimizando a combustão da sua caldeira hoje mesmo!
