В современном мире экономия энергии и снижение загрязнения окружающей среды являются важными приоритетами отрасли. Горелки, являясь сердцем промышленных печей и котлов, являются одним из наиболее энергоемких видов оборудования в бытовом, коммерческом и промышленном секторах. Для повышения эффективности работы горелок и снижения затрат необходим точный контроль и постоянная оптимизация. С помощью интеллектуальных технологий можно улучшить производительность горелки, снизить расход топлива и свести к минимуму вредные выбросы. В данной статье рассматриваются автоматизация горелки и её влияние на производительность, безопасность и снижение эксплуатационных расходов.
Интеллектуальное управление и непрерывный мониторинг параметров горения
Автоматизация горелки использует датчики и передовые алгоритмы для постоянного мониторинга и регулировки ключевых параметров сгорания, таких как температура, давление, соотношение топлива и воздуха и состав выхлопных газов. Автоматизация горелки оптимизирует работу горелки с целью повышения энергоэффективности, снижения расхода топлива и минимизации выбросов загрязняющих веществ.
Однако для того, чтобы воспользоваться преимуществами системы автоматизация горелки, важно, чтобы горелка имела возможность модульного функционирования. Модульные горелки способны работать непрерывно в определенном диапазоне мощности без резких изменений. Эта особенность позволяет интеллектуальному контроллеру регулировать топливные и воздушные клапаны, а также контролировать уровень пламени в соответствии с потребностями технологического процесса. Другими словами, модульная горелка должна иметь соответствующий степень регулирования мощности, чтобы обеспечить постоянную эффективность и стабильное горение во всем рабочем диапазоне.
В этих модульных горелках, для автоматизация горелки, интеллектуальный контроллер автоматически регулирует топливные и воздушные клапаны в соответствии с отклонением от заданного значения (Set Point). Например, в промышленном котле, если температура или давление падают ниже заданного значения, интеллектуальный контроллер выдает команду на увеличение подачи топлива и воздуха для увеличения интенсивности пламени и возврата процесса к заданному значению.
С другой стороны, когда температура или давление превышают требуемое значение, контроллер автоматически посылает команды исполнительным механизмам на уменьшение подачи топлива и воздуха, чтобы уменьшить пламя и поддерживать оптимальные условия. Этот процесс гарантирует, что горелка всегда будет работать в соответствии с потребностями системы, предотвращает потери энергии и сводит к минимуму выбросы загрязняющих веществ при сгорании.
Для автоматической регулировки расхода топлива и воздуха в модульных горелках и управления пламенем в соответствии с потребностями системы существуют три метода управления, которые кратко описаны ниже.
Механические модульные горелки: В этих горелках расход топлива и воздуха регулируется с помощью механических связей и кулачков. Со временем из-за механических напряжнений и скопления пыли первоначальные настройки горелки искажаются и требуют повторной регулировки.
Пневматические модульные горелки: В этих горелках пропорциональный газовый клапан одновременно регулирует количество газа и воздуха. Однако точный контроль соотношения воздуха и газа в диапазоне между минимальной и максимальной производительностью невозможен.
Электронные модульные горелки: в этих горелках используется интеллектуальный контроллер вместе с двумя или более независимыми приводами для воздушных клапанов, топлива или других подвижных компонентов горелки. Эта система регулирует расход топлива и воздуха в зависимости от нагрузки печи и имеет гораздо более высокую точность, чем механические и пневматические методы, не сталкиваясь с их типичными ошибками.
Возможности интеллектуальных электронных модульных горелок
Из-за ограничений и ошибок в работе механических и пневматических модульных горелок это поколение горелок постепенно выводится из эксплуатации и заменяется электронными модульными горелками. Автоматизация горелки в интеллектуальные модульные электронные горелки — это большой шаг на пути к совершенствованию технологий отопления. Это оборудование считается одной из самых передовых технологий в отопительной отрасли, которая оптимизирует производительность горелки за счет использования современного центрального процессора.
Благодаря постоянному контролю различных параметров горения и автоматической регулировке расхода топлива и воздуха, автоматизация горелки значительно повышает энергоэффективность, снижают эксплуатационные расходы и улучшают производительность систем отопления. Поскольку эти горелки способны автоматически регулировать свои настройки в соответствии с изменяющимися условиями технологического процесса, они снижают потери энергии в котле и печи и сводят к минимуму количество включений и выключений горелки. Результатом этой особенности является повышение общей эффективности тепловых систем.
1- Поддержка расширенных алгоритмов автоматического управления: интеллектуальные горелки могут автоматически оптимизировать настройки в соответствии с условиями окружающей среды и процессами, используя расширенные алгоритмы управления, такие как (PID). Эта функция позволяет горелкам постоянно адаптироваться к изменениям системы и оптимизировать потребление энергии.
2- Использование независимых приводов в воздушной заслонке и топливных клапанах для точной регулировки расхода топлива и воздуха: эта функция позволяет горелке независимо регулировать расход топлива и воздуха и точно контролировать его в соответствии с потребностями системы в различных условиях. Эти настройки гарантируют, что сгорание происходит динамично и оптимально, предотвращая потери энергии.
3- Непрерывный контроль давления топлива и воздуха: как правило, во всех горелках используются реле давления воздуха и газа, но некоторые системы, такие как Autoflame, имеют возможность использовать усовершенствованные датчики давления топлива и воздуха, которые постоянно контролируются. Такой точный мониторинг гарантирует немедленное обнаружение любых колебаний давления и принятие необходимых мер для поддержания эффективности горелки.
4- Устранение механических связей и снижение ошибок при регулировке горелки: благодаря замене традиционных механических систем электронными технологиями интеллектуальные горелки способны выполнять более точную и плавную регулировку. Сокращение механических ошибок повышает точность и снижает необходимость ручной настройки.
5- Интеллектуальное устранение неполадок и предоставление кодов ошибок для упрощения поиска и устранения неисправностей: интеллектуальные системы могут определять проблемы и ошибки и отправлять коды ошибок операторам. Эта функция позволяет легко выявлять и устранять неисправности, а также минимизировать время простоя.
6- Оптимизация регулировки соотношения топлива и воздуха и повышение эффективность: благодаря тщательному контролю и точной регулировке соотношения топлива и воздуха электронные модульные горелки способны поддерживать стабильное и оптимальное сгорание. Это улучшает процесс сгорания и снижает загрязнение окружающей среды, вызванное неполным топливом.
7- Возможность снижения избытка воздуха за счет использования датчиков оксида углерода и кислорода и повышения эффективности: использование точных датчиков для измерения уровней оксида углерода и кислорода помогает минимизировать избыток воздуха. Это сокращает потери энергии и повышает эффективность системы.
8- Возможность мониторинга продуктов сгорания: используя передовые системы онлайн-мониторинга, интеллектуальные электронные модульные горелки способны точно измерять количество выходящих газов, кислорода, углекислого газа, угарного газа и других загрязняющих веществ, образующихся при сгорании. Эта функция позволяет горелке постоянно контролировать свою работу и при необходимости вносить коррективы. Таким образом, интеллектуальные горелки могут соответствовать экологическим стандартам и предотвращать выбросы вредных загрязняющих веществ, оптимизируя процесс сгорания.
9- Сокращение затрат на техническое обслуживание и ремонт: интеллектуальные горелки сокращают затраты на техническое обслуживание и ремонт за счет оптимизации производительности, сокращения количества поломок и упрощения обслуживания.
10- Повышение безопасности и снижение рисков: благодаря усовершенствованным системам защиты и тщательному контролю за работой горелки риски, вызванные колебаниями температуры, давления и объема топлива, сводятся к минимуму. Эти особенности повышают безопасность в промышленных условиях.
11—Возможность подключения к системе управления PLC на заводе: интеллектуальные горелки могут легко подключаться к системам управления программируемым логическим контроллером (PLC) на заводе. Эта возможность позволяет операторам контролировать и управлять всеми производственными процессами и операциями с резаком через центральную систему. Такая интеграция повышает эффективность, сокращает количество отказов и эффективно управляет энергоресурсами.
12— Возможность подключения к системе управления зданием (BMS): эти горелки могут подключаться к системе управления зданием (BMS), через которую они могут централизованно взаимодействовать с другими системами здания и обеспечивать оптимальную производительность систем отопления и энергоснабжения.
13- Сокращение количества включений и выключений горелок: благодаря модульной конфигурации интеллектуальные горелки могут работать непрерывно и в широком диапазоне мощности. Эта функция снижает количества включений и выключений горелки, в результате чего потери в охладителе котла или печи сводятся к минимуму. Это, в свою очередь, повысит эффективность системы, снизит тепловые напряжения в печи и уменьшит количество выходов из строя электроники горелки.
Основные компоненты системы управления в электронных модульных горелках
Интеллектуальные электронные системы управления промышленными горелками, являющиеся частью автоматизация горелки, состоят из нескольких основных компонентов, каждый из которых работает отдельно, обеспечивая автоматическое и оптимальное управление производительностью горелки. Основными компонентами этой системы являются блок обработки и управления, исполнительные механизмы, датчики, система подключения топливной линии и пользовательские интерфейсы, которые гармонично работают вместе, повышая эффективность горелки.
Эти компоненты приведены. На Рис. 2 представлена функциональная схема модульных электронных горелок завода Rааdman. На этой Рис. показаны все компоненты, используемые в интеллектуальной модульной горелке, как пример автоматизации горелки.
Центральный процессор или контроллер
Контроллер отвечает за анализ данных, полученных от расположенных выше по течению систем управления, таких как PLC и датчики, и внесение необходимых корректировок. Этот раздел играет центральную роль в оптимизации производительности горелки и принимает разумные решения для различных настроек. Вся информация, касающаяся исполнительных механизмов, датчиков, пользовательского интерфейса, переключателей на топливных, воздушных и дымовых трактах котла, а также системы обнаружения пламени горелки, вводится в контроллер, и после анализа входной информации с соблюдением всех принципов безопасности отправляется информация, необходимая исполнительным механизмам, частотно-регулируемому приводу (VSD) и другим компонентам системы управления горелкой.
Для компаний, производящих интеллектуальные контроллеры, помимо поддержания продукции в актуальном состоянии, первостепенное значение имеют безопасность и надежность работы, поскольку риски, возникающие из-за ошибок в контроллерах, порой могут быть непоправимыми. Британская компания Autoflame производит продукцию с очень низким уровнем ошибок и уровнем SIL3, поэтому она считается надежной для использования в промышленности.
Полностью интеллектуальный контроллер Autoflame действует как центральная система управления, автоматически регулируя такие параметры, как соотношение топлива и воздуха, температура и давление, помогая оптимизировать потребление энергии, повысить безопасность и сократить выбросы. Поскольку эта система обеспечивает централизованные возможности мониторинга и управления, ее использование в горелках Rааdman гарантирует точную, безопасную и экономичную работу.
Исполнительный механизм или сервопривод
Сервопривод — это устройства, работающие по команде центрального процессора. Сервоприводы точно регулируют расход топлива или воздуха, поступающего в горелку. Эти приводы также используются для регулировки положения подвижных компонентов в горелках. Следует отметить, что в горелках большой мощности используются подвижные компоненты для создания высоких коэффициентов преобразования. Для достижения такой точности и стабильности регулировок необходимо использовать современные приводы. Приводы Autoflame имеют действующие технические сертификаты в соответствии с новейшими мировыми стандартами и стандартами для взрывоопасных зон. Исполнительные механизмы точно регулируют расход топлива и воздуха во всех точках мощности горелки. Эти корректировки производятся в соответствии с оптимальной кривой соотношения топлива и воздуха.
Датчики
Датчики играют ключевую роль в контроле состояния процесса сгорания. Например, датчики температуры отвечают за измерение температуры отходящих газов печи или котла. Это измерение предотвращает повышение или понижение температуры, которое может привести к неполному сгоранию или повреждению оборудования. Датчики давления также измеряют давление топлива и воздуха и предотвращают несанкционированные колебания. Датчик продуктов сгорания также измеряет процентное содержание компонентов продуктов сгорания, таких как CO2, O2 и CO, чтобы гарантировать полноту и высокую эффективность сгорания. Эти датчики также могут автоматически уменьшать количество избыточного воздуха для горения, отправляя информацию в центральный процессор, что приведет к повышению эффективности системы.
Пользовательский интерфейс
Пользовательский интерфейс позволяет пользователям просматривать состояние горелки и вносить необходимые изменения. В этом разделе также содержится информация для операторов о том, какие действия следует предпринять в случае возникновения проблем или необходимости сброса настроек.
Пользовательский интерфейс Autoflame — один из самых современных пользовательских интерфейсов для контроля и управления промышленными горелками с удобным дизайном и цифровым дисплеем, позволяющий оператору контролировать и точно регулировать параметры горения.
Преимущества использования интеллектуальных контроллеров в промышленных горелках
Использование системы интеллектуального управления в электронных модульных горелках, являющееся частью процесса автоматизация горелки, обеспечивает многочисленные преимущества, которые существенно влияют на энергоэффективность, сокращение выбросов загрязняющих веществ, повышение безопасности и снижение эксплуатационных расходов. Автоматизация горелки, используемая в промышленных горелках, оптимизирует расход топлива и снижает затраты на ремонт и техническое обслуживание за счет постоянного контроля производительности горелки и автоматической регулировки параметров горения. Кроме того, автоматизация горелки играет важную роль в снижении выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду и повышении безопасности оборудования.
На графике ниже сравнивается эффективность модульного котла при различных частичных нагрузках с котлом с одноступенчатой горелкой. Как видно из этого графика, разница в КПД между этими двумя типами котлов увеличивается при частичных нагрузках. Учитывая, что котел большую часть времени работает на частичных нагрузках, эта разница обуславливает существенную разницу в общей эффективности котла с модульной и немодульной горелкой.
Помимо повышения эффективности систем сгорания с использованием электронных модульных горелок, срок службы горелочных устройств также увеличивается за счет автоматизация горелки. Поскольку сокращение количества циклов включения и выключения горелки и снижение термических напряжений в цикле сгорания снижает износ оборудования. Также в печи за счет снижения температурных колебаний снижаются термические напряжения, и как следствие увеличивается срок службы печи и камеры сгорания.
Автоматизация горелки с целью повышения их производительности
Благодаря развитию современных технологий, автоматизация горелки проложила путь к серьезной трансформации этого оборудования. Его использование значительно оптимизирует работу горелок и способствует снижению энергопотребления, повышению производительности и снижению затрат. Автоматизация горелки обеспечивает оптимальное управление процессом сгорания и интеллектуальный удаленный мониторинг систем, благодаря чему системы горелок могут адаптироваться к условиям окружающей среды и постоянно повышать производительность.
Компания Autoflame сделала важный шаг в этой отрасли. Автоматизация горелки делает промышленные горелки интеллектуальными и дистанционно управляемыми горелкой и котельной. Усовершенствованные модели, такие как MK8 DTI, имеют возможность подключения к системам управления зданием (BMS) и позволяют осуществлять мониторинг и управление горелками и котлами из любой точки мира через сеть. Эта функция позволяет операторам отслеживать производительность системы в режиме реального времени и вносить коррективы при необходимости.
Учитывая необходимость снижения энергопотребления и повышения эффективности в промышленности, горелки Raadman можно легко интегрировать с интеллектуальными системами, такими как Autoflame. Это сотрудничество, направленное на автоматизация горелки позволяет горелкам автоматически оптимизировать свою работу и обеспечивать более высокую производительность в зависимости от условий окружающей среды и потребностей системы. Автоматизация горелки горелкох компании Rааdman — это шаг к повышению эффективности и снижению эксплуатационных расходов.
