Прометей 1000 – управление на горенето в котли на биомаса

Микропроцесорен контролер с ламбда сонда и размита логика за пълно и чисто изгаряне.

При всеки горивен процес пълното изгаряне на горивото зависи от съотношението гориво–кислород. Когато кислородът идва от въздуха, значение имат атмосферното налягане (надморската височина), температурата и влажността.

При котли и горелки с фиксирана настройка на въздушния поток оптималното горене е почти невъзможно – горивото е различно, климатичните условия се променят, а котелът многократно се разпалва и гасне при достигане на зададената температура.

Регулирането само на горивото променя мощността, но обикновено влошава горенето. Затова е задължително да се регулира и количеството въздух, разделен на два потока:

• Първичен въздух – подава се директно в горивото; с него се управляват горенето и мощността на котела.
• Вторичен въздух – подава се в пламъка или горивната камера и осигурява кислорода за изгаряне на остатъчните пиролизни газове.

„Прометей 1000“ управлява горенето по аналогия с управлението на горивото в съвременните автомобили.

За стабилизиране на мощността се използва температурата на изходящите газове. Стабилната работа на котела при зададената температура в много случаи прави излишни допълнителните буферни съдове (водни акумулатори).

Фиг. 1 показва пълно изгаряне на котел на биомаса (балирана слама), управляван с „Прометей 1000“, със стабилизирана температура на газовете и стабилизирано остатъчно съдържание на кислород. Горенето продължава от 15:30 до 21:00 ч.

Фиг. 1 – пълно изгаряне с „Прометей 1000“

Фиг. 2 – изкуствени аномалии в 16:10 и 16:18 ч.

Фиг. 3 – същите аномалии в по-голям мащаб

По време на изпитанието бяха създадени две изкуствени аномалии:

• 16:10 ч. – затворена клапа 1 (първичен въздух) и отворена клапа 2 (вторичен въздух): горивна камера, обогатена на кислород (Снимка 1).
• 16:18 ч. – напълно отворена клапа 1 и напълно затворена клапа 2: горивна камера, бедна на кислород (Снимка 2).

Снимки 3 и 4 показват комина и горивната камера при нормално контролирано горене.

Снимка 1 – обогатена на кислород

Снимка 2 – бедна на кислород

Снимка 3 – нормално горене

Снимка 4 – горивната камера

Записи от два котела с различни размери и конструкция – в с. Енина и в гр. Казанлък. Първият се разгаря по-бурно, при втория разгарянето е по-спокойно. Въздухът се подава от три места: първичният е разделен на два потока (клапи 1 и 3), а вторичният се управлява с клапа 2. При привършване на горивото клапа 1 или 3 е максимално отворена, а клапа 2 – затворена. Двете инсталации работят с вертикален акумулиращ резервоар от 20 тона вода.

Котел в с. Енина

Котел в гр. Казанлък

Свързване: захранване 220 V, вентилатор, ламбда сонда (нагревател 12 V / 1 A)

Компактен контролер на DIN шина за поддържане на зададена концентрация на кислород чрез вторичния въздух. Той измерва напрежението от ламбда сондата и управлява оборотите на монофазен вентилатор с размита логика.

Параметри

• Ft1 – малка стъпка на фузи логиката – малко въздействие (в %) върху оборотите на вентилатора
• Ft2 – голяма стъпка на фузи логиката – голямо въздействие (в %) върху оборотите на вентилатора
• Fto – фузи закъснение – интервалът, през който се обработват данните от сондата и се управлява вентилаторът
• FoH – хистерезис на кислорода – прозорец около зададената стойност, в който регулирането се счита за успешно
• FPA – начална скорост на вентилатора след включване на захранването
• oSt – кислород за стартиране на алгоритъма за управление

Управление

• Два бутона „+“ и „–“ на лицевия панел.
• Основни менюта: текущ кислород (напр. 21.0) и текущи обороти на вентилатора (напр. 100).
• Кратко едновременно натискане – задаване на желания кислород / обороти.
• Продължително едновременно натискане – вход в режим за настройка на параметрите.
• След 5 секунди без натискане контролерът се връща към текущия кислород.