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Verbrennungsanlagen, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, sind oftmals das prim?re Mittel, um Industrie?fen Energie zuzuführen.

Die zunehmende Konzentration auf die Senkung von Energiekosten hat die Hersteller dazu gebracht, sich auf neue Designs für Verbrennungsanlagen zu konzentrieren. In den letzten Jahren konnten wichtige Fortschritte in der Effizienzsteigerung erzielt werden. Management und Regelsystem der Verbrennungsanlage müssen gleicherma?en anpassungsf?hig sein.

Eurotherm? bietet eine effiziente, gut implementierte Regelungstechnik, die Betriebskosten reduziert und gleichzeitig Ressourcen für mehr Flexibilit?t im Anlagenmanagement und der Regelung bereitstellen kann. Die Verbrennungsregelung umfasst in der Regel eine oder mehrere der folgenden Methoden:

  • Regulierung überschüssiger Luft
  • Sauerstoffabgleich
  • Brennermodulierung
  • Cross-Limiting Luft/Brennstoff
  • Regelung der Gesamtw?rme

Regelung der überschüssigen Luft

In der Praxis k?nnen weder Gas noch ?l, brennende Kohle oder andere Systeme den Brennstoff und die Luft unter den best-m?glichen Umst?nden optimal vermischen. Darüber hinaus kann eine vollst?ndige Durchmischung ein langwieriger Prozess sein. Abbildung 1 zeigt, dass überschüssige Luft auf eine angemessene Menge beschr?nkt werden muss, um eine vollst?ndige Verbrennung zu gew?hrleisten und W?rmeverlust zu verhindern.

Die Regulierung von Luft bietet:

  • Eine bessere W?rmeübertragung im Ofen
  • Eine „Warnung im Voraus“ über Abgasprobleme (zu hoher Luftaustritt aus der Zone maximaler Effizienz)
  • Betr?chtliche Einsparungen an Kraftstoff

Sauerstoffabgleich

Wenn eine Messung des Sauerstoffgehaltes im Brenngas verfügbar ist, kann der Verbrennungsregelungsmechanismus deutlich verbessert werden (da der Prozentsatz des Sauerstoffs im Abgas in engem Verh?ltnis zur Menge der überschüssigen Luft steht). Es wird ein Regelmodul zum Sauerstoffabgleich hinzugefügt, um folgendes zu erm?glichen:

  • Engmaschigere Regelung der überschüssigen Luft auf den Sauerstoffsollwert für mehr Effizienz
  • Schnellere Rückkehr zu Sollwerten nach St?rungen
  • Engmaschigere Regelung von Abgasen
  • Konformit?t mit Emissionsnormen
  • Einfache Integration von Kohlenmonoxid- oder Opazit?ts-Override

Brennermodulierung

Modulierungsregelung ist eine einfache Verbesserung der Verbrennungsregelung. Dafür erzeugt ein Regler, der die Ofenatmosph?re überwacht, ein kontinuierliches Bedarfssignal.

Senkungen der Temperatur führen zu einer h?heren Befeuerungsrate. Brennermodulierung bei der Verbrennungsregelung bietet folgende Vorteile:

  • Brennstoff- und Luftanforderungen werden st?ndig an den Verbrennungsbedarf angepasst
  • Die Ofentemperatur wird innerhalb enger Toleranzwerte gehalten
  • H?here Ofeneffizienz
  • Die gewichtete durchschnittliche Abgastemperatur ist niedriger

Eng gekoppelte Regelung

Die meisten W?rmebehandlungsverfahren erfordern eine pr?zise Regelung der Werkstoff-temperatur. Seit der Entwicklung von schnell wirkenden Brenner und Brennerregelungs-systemen ist es leicht, eine sehr empfindliche Kaskadenreglung für den Ofen zu implemen-tieren.

In diesem Betriebsmodus wird der Brenner einer engmaschigen Temperaturregelung durch einen Sensor unterworfen, der sehr eng an die zugeführte Energie gekoppelt ist. Der eng gekoppelte Slave-Regelkreis reagiert auf den Bedarf des Master-Regelkreises, in dem der Sensor sich innerhalb des Werkstückes befindet. Auf diese Weise kann der Ofen komplett für die Bedürfnisse der Brennerdynamik und Werkstückanforderungen optimiert werden. Dies wiederum resultiert in maximaler Effizienz und garantierter thermischer Verarbeitung.

Cross-Limiting Luft/Brennstoff

Eine Cross-Limiting-Strategie zur Verbrennungsregelung gew?hrleistet, dass es in einem Verbrennungsprozess nie ein gef?hrliches Verh?ltnis zwischen Luft und Brennstoff geben kann. Eine solche Strategie wird umgesetzt, indem der Luftstrom stets vor dem Brennstoffdurchsatz erh?ht wird, wie in Abbildung 2 dargestellt, oder indem der Brennstoffdurchsatz vor dem Luftstrom gesenkt wird.

Cross-Limiting-Verbrennungsregelung ist ?u?erst effektiv und kann folgendes bewirken:

  • Optimierung des Brennstoffverbrauchs
  • Sicherere Betriebsbedingungen durch geringeres Explosionsrisiko
  • Schnelle Anpassung an Schwankungen in der Brennstoff- und Luftzufuhr
  • Befriedigung des Dampfbedarfs für die Anlage

Abbildung 3 zeigt ein vereinfachtes Regel-Blockdiagramm des Cross-Limiting-Verbrennungskreislaufs. Kombinierte Befeuerung mehrerer Brennstoffe gleichzeitig ist bei diesem Ablauf ebenfalls problemlos m?glich.

Erweitertes Cross-Limiting

Als Erweiterung der oben beschriebenen M?glichkeit steht die Cross-Limiting-Verbrennungs-regelung zur Verfügung. Sie wird durch die Anwendung zus?tzlicher, dynamischer Grenzwer-te für die Luft- und Brennstoffsollwerte erreicht. Auf diese Weise wird das tats?chliche Luft/Brennstoff-Verh?ltnis w?hrend und nach dem übergang innerhalb einer vorgegebenen Spanne gewahrt. Diese Methode schützt davor, dass das Bedarfssignal das Verh?ltnis zwischen Luft und Brennstoff zu sehr verschlankt und reduziert damit W?rmeverluste.

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