كنترل فرايند احتراق بطور هوشمند – بخش دوم

كنترل فرايند احتراق بطور هوشمند

كنترل فرايند احتراق بطور هوشمند

كنترل فرايند احتراق بطور هوشمند: در این مطلب موارد دیگری در رابطه با این موضوع بررسی خواهند شد.

مجله تاسیسات شماره ۱۴۱ – بخش دوم

*تغيير سوخت

احتمالات متعددي براي تغيير نوع سوخت (بعنوان مثال از سوخت مايع به گاز ) پيشنهاد مي شود. از يك سو به كمك مشعل هاي خاص امكان سوئيچ كردن مستقيم بدون اينكه نيازي به تصفيه يا پاكسازي اوليه باشد فراهم است.

در اين روش عملكرد مشعل دچار وقفه نمي شود و تنها براي لحظه اي كوتاه خروجي مشعل افت پيدا مي كند.

روشي كه اصطلاحا ” تغيير نوع سوخت به صورت تدريجي ” ناميده مي شود ابدا تاثيري روي خروجي ديگ بخار يا كوره ندارد. در اجرا، در مرحله گذار گاز و سوخت مايع به طور همزمان براي ايجاد شعله مورد استفاده قرار مي گيرد. هميشه مجموع انرژي اين دو سوخت برابر با خروجي مورد نياز مشعل است. طي مرحله گذار ؛ ممكن است فرايند احتراق به هرگونه تغيير بار واكنش نشان دهد. شكل ۳ مثالي از اين نوع گذار را نشان مي دهد.

كنترل فرايند احتراق بطور هوشمند

كنترل فرايند احتراق بطور هوشمند

كارخانجات مي توانند از اين انتخاب براي مطالبه شرايط خريد مطلوب تر سوخت استفاده كنند بدون اينكه تاثيري روي خروجي ديگ بخار يا كوره داشته باشد.

*استفاده همزمان از چند سوخت

اگر طي مرحله توليد پس ماندها و ضايعات قابل احتراق توليد شود، چه چيز بهتري از آن است كه اين مواد را در كوره يا ديگ بخار سوزاند؟ اين روش ضمن صرفه جويي انرژي مناسب براي محيط زيست است.

با اين حال از آنجا كه معمولا اين ضايعات در مقادير متغير و كيفيت هاي ناپيوسته توليد مي شوند، الزامات مربوط به سيستم مديريت مشعل هاي الكترونيكي عملكرد ايمتن و قابل اعتماد را در چنين شرايطي تضمين مي كنند. سيستم مديريت احتراق FMS از LAMTEC سيستمي است كه احتراق با سوخت چندگانه را بدون سنجش هاي كميتي دشوار و پرهيز و با حداكثر شرايط ايمني و منطبق با استانداردهاي جهاني تحقق مي بخشد.

*سوئيچينگ قابل انعطاف بين منحني ها

با داشتن يك مشعل مختلط ، اغلب ضروري است تا حين كار به منحني ديگر سوئيچ كرد. براي مشعل هاي بزرگتر، سيستم تنظيم مركب سوخت به هوا احتمال ذخيره سازي دسته منحني هاي متفاوتي را براي انواع مختلفي از كاركرد مهيا مي كند. سوئيچ كردن بين دسته منحني ها حين كار بايد تحت شرايط كاركرد ايمن باشد و نبايد تاثير منفي روي نسبت سوخت به هوا داشته باشد.

*عملكرد آماده به كار

گاهي اقتضا مي كند كه مشعل كاملا خاموش نشود اما بايد سيستم پيلوت مشعل حين وقفه فعال باشد، به خصوص براي مشعل هايي كه در فواصل مكرر شروع بكار نموده و متوقف مي شوند. اين حالت كه اصطلاحا كاركرد آماده به كار يا Standby ناميده مي شود، شروع بكار مجدد بدون وقفه را فراهم مي كند.

*متوقف كردن پاكسازي اوليه

اگر مشعل هاي متعددي در يك ديگ بخار يا كوره وجود داشته باشند، بايد امكان انتخاب اينكه مشعل با يا بدون پاكسازي اوليه شروع به كار كند بر مبناي ايكه آيا مشعل قبلا در حال كار بوده يا نه ، وجود داشته باشد.

*آشكار سازي خطا

مديريت آشكار سازي خطا در سيستم هاي احتراق پيشرفته هر روز بيش از پيش مهم تر مي شود. در اكثر مواقع الزامات بهره برداري ايجاب مي كند كه علت خرابي در سيستم به سرعت آشكار شده واصلاح شود.

از آنجا كه اين نوع سيستم مديريت احتراق همه فرايندهاي مرتبط با مشعل را كنترل مي كند، قادر به ارائه اطلاعات دقيق در مورد علت خطا نيز مي باشد.

اتصال ماژول هاي آشكار سازي خطا، ثبت داده هايي كه مستقيما از طريق سيستم مدیريتي قابل دسترسي هستند را امكان پذير مي سازد. بعنوان مثال، اين سيستم زنجيره ايمني فراهم مي كند. يك مثال از سيستم مذكور در شكل ۴ نشان داده شده است.

كنترل فرايند احتراق بطور هوشمند

كنترل فرايند احتراق بطور هوشمند

*بهينه سازي احتراق

تنظيم ميزان هواي اضافي در احتراق،

براي چندين سال يكي از جديدترين پيشرفت ها در رابطه با مشعل هاي صنعتي به شمار مي رفت. تنظيم اوليه نسبت سوخت به هوا براي انجام اين كار ضروري است. تنظيم الكترونيكي تركيبي سوخت و هوا اولين راهكار براي ارائه امكانات مناسب و مقرون به صرفه جهت اجراي اين سيستم بود.

امروزه با امكان سنجش ميزان O2 در گازهاي حاصل از احتراق مي توان به صورت الكترونيكي منحني هوا يا سوخت را تنظيم كرد. همچنين اين سيستم مي تواند با تاثير متغيرهاي مختلف ، شرايط احتراق را به صورت Online تنظيم كرده و شرايط احتراق با راندمان بالا را فراهم سازد. اين متغيرها عبارتند از :

متغیر هوا :

-دما

-فشار

-رطوبت

متغیر سوخت :

-ارزش حرارتي

-دما

-چسبندگي در سوخت مايع

-چگالي در سوخت مايع

-نوسانات فشار در سوخت گاز

– متغیر آلايندگي :

-مشعل

ديگ بخار

-سيستم مكانيكي :

-دامنه خطاي مكانيكي دمپرها و شيرها

بنا به دلايل ايمني و وجود تمامي متغيرهاي ذكر شده ، مشعل ها و سيستم هاي احتراق نياز به هواي احتراق بيشتر از آنچه در شرايط احتراق ايده آل مورد نياز است دارند. اين مقدار هواي اضافي به صورت غير ضروري حرارت را جذب كرده و به صورت تلفات حرارتي از دودكش خارج مي گردد. مقدار هواي اضافي مستقيما جهت تشخيص ميزان راندمان عمليات احتراق بكار مي رود.

بنابراين استفاده از تجهيزات الكترونيكي به منظور به حداقل رساندن هواي اضافي در سيستم هايي كه ظرفيت مشعل ها در حد متوسط است، تا حد قابل ملاحظه اي باعث صرفه جويي انرژي مي شود.

همچنين استفاده از سيستم هاي كنترل دور در دمنده هواي مشعل ها ، علاوه بر امكان صرفه جويي انرژي الكتريكي ، كاهش سر و صداي خروجي را نيز به دنبال خواهد داشت.

اما حتي يك مشعل با تنظيم هواي اضافي به بالاترين سطح ذخيره انرژي نخواهد رسيد چرا كه هنوز تعيين سطح ايمني براي احتراق بهينه مورد نياز است. در سال هاي گذشته يك مفهوم كلي براي تنظيم احتراق وجود داشت كه به مشعلهاي گاز سوز اجازه مي داد مستقيما در حالت كاركرد بهينه كار كنند (كاهش ميزان هواي اضافي تا حدي كه مونواكسيد كربن در گازهاي حاصل از احتراق از حد مجاز بيشتر نشود).

*مفهوم كلي تنظيم و كنترل احتراق

اندازه گيري مقدار اكسيژن در گازهاي حاصل از احتراق به تنهايي نمي تواند نشان دهنده احتراق كامل باشد. اطلاعاتي از نسبت هيدروژن نسوخته و مونواكسيدكربن در گاز دودكش نيز براي اين منظور مورد نياز است. در صورتي كه احتراق كامل رخ دهد ، انتشار هيدروژن ومونواكسيد كربن با هم در گاز دودوكش اتفاق مي افتد.

راهكاري كه توسط LAMTEC طراحي شده اين موضوع را مد نظر قرار داده است . از مزاياي اين سيستم مي توان به تنظيم بهتر ، بطور قابل توجهي زمان پاسخ كوتاه تر، جبران هواي نفوذي از جداره ها ، قابليت اطمينان ، قدرت ، بي نيازي از نگهداري ، صرفه جويي انرژي بيشتر ، برتري نسبت به سيستمهاي تنظيم O2 و افزايش راندمان بيشتر اشاره كرد.

با اين راهكارها، نيازي به كاليبره كردن يا تنظيم مشعل نيست چرا كه سيستم خودش نقطه كاركرد بهينه براي احتراق را تشخيص مي دهد. شكل ۵ نشان مي دهد كه چگونه مقدار عددي اكسيژن در گاز دودكش به كمك تنظيم مونواكسيد كربن مي تواند كاهش يابد.

كنترل فرايند احتراق بطور هوشمند

كنترل فرايند احتراق بطور هوشمند

 در سال ۲۰۰۴ شركت LAMTEC به واسطه استفاده از اين مفاهيم در سيستم هاي توليدي خود برنده جايزه نواوري از صنعت گاز آلمان شد. كنترل يك ديگ بخار يا كوره با سنسورهاي گازهاي حاصل از احتراق، سطح ايمني را بهبود مي بخشد به طوري كه تغيير در نسبت سوخت به هوا حتي در مواردي كه سيستم هاي كنترلي قابل اطمينان هم نمي توانند آن را تشخيص دهند ، شناسايي مي شود و بر فرايند احتراق به صورت دائمي نظارت مي گردد.

بصورت طبيعي اين عملكردهاي كنترلي و نظارتي تا حد زيادي به سنسورهايي كه مورد استفاده قرار مي گيرند بستگي در اين مورد سنسورهاي گازهاي احتراقي بر پايه دي اكسيد زيركونيوم ارزش خود را به اثبات رسانده اند. اين سنسورها قدرت زياد و زمان پاسخ پايين دارند.

*پيوند با تكنولوژي كنترل وابزار دقيق

اغلب اوقات يك ديگ بخار يا كوره صنعتي در يك كارخانه با بيش از يك مفهوم كنترلي جامع سروكار دارد. از آنجا كه اين كارخانه ها اغلب بوسيله تكنولوژي هاي مبتني بر ابزار دقيق و سيستم هاي كنترلي اداره مي شوند ، ايجاد ارتباط بين اين سيستمها وفراهم ساختن داده هاي سيستم كنترل مشعل براي تكنولوژي ابزار دقيق وكنترلي ضروري است.

ساده ترين راه براي تحقق بخشيدن به اين ملزومات ، استفاده از ارتباطات بوسيله bus (مسيرهاي عمومي اطلاعاتي ) است. متاسفانه تعداد زيادي bus استاندارد وجود دارد. بنابراين اول از همه ضروري است روشن شود كه آيا كنترلر مشعل داراي اينترفيس bus براي اتصال به تكنولوژي ابزار دقيق و کنترل است يا خير. تعداد كمي از سيستمها در بازار همه انواع متداول field bus ها به شرح زير ارائه مي كنند :

  • Profibus-
  • CANopen-
  • Modbus-
  • Interbus-
  • Ethernet-

سيستم كنترلLAMTEC از معدود سيستمهايي است كه تمامي موارد فوق را پشتيباني مي كند.

*چشم اندازها

نسبت استفاده از اداوات الكترونيكي در مشعلها بصورت پيوسته در حال افزايش است.درست مانند گرايشي كه در صنعت خودرو در سالهاي پيش وجود داشت، گرايشات در تكنولوژي احتراق به سمت حل كردن مشكلات با استفاده از ادوات الكترونيكي پيش مي رود .در حالي كه در گذشته بيشتر سيستمهاي تنظيم سوخت به هواي الكترونيكي در ديگ هاي بخار بزرگ در بخشهاي مركزي اروپا يافت مي شد ، در حال حاضر استفاده از سيستمهاي كنترل احتراق از اولويتهاي بخشهاي صنعتي در تمام نقاط دنيا مي باشد.

اين موضوع نشان دهنده قابليت اطمينان بالاي روز افزون مشعل هاي بيشتري با ظرفيت متوسط (۱تا۳ مگاوات) به سيستمهاي كنترل الكترونيكي مجتمع مجهز مي شوند انتظار مي رود آمارهاي فروش اين دستگاهها براي سالهاي آتي رشد داشته باشد. پيش نيازها براي تحقق اين امر آن است كه هزينه راهكارهاي الكترونيكي از هزينه راهكارهاي مكانيكي گسترده در اين عرصه تجاوز نكند.

 

كنترل هوشمند فرايند احتراق – بخش اول

 

! کپی ممنوع  * استفاده از مطالب اين سايت فقط با ذكر نام منبع بلامانع مي باشد  * کپی ممنوع  !

 

انواع ديگ هاي(بويلرهاي) بخار مشهد بويلر انواع ديگهاي(بويلرهاي)روغن داغ مشهد بويلر انواع ديگ هاي(بويلرهاي) آبگرم(آبداغ)-ديگ فولادي مشهد بويلر بخارشوي-كارواش-تجهيزات موتورخانه-روغن حرارتي-هيتر هواي گرم فيلترشني-مبدل حرارتي-سختي گير-موگير و صافي-منبع كوئل دار مقاللات تخصصي بويلر(ديگ بخار)-نرم افزارهاي تخصصي-استانداردهاي فني