Método de control de un aparato de combustión de pellet y/o biomasa y aparato de combustión que opera de acuerdo con dicho método.

Un método para controlar y ajustar el funcionamiento de un aparato de combustión de pellets y/o biomasa (1;

20) del tipo que comprende:

- Una cámara de combustión (2) con una unidad de carga de combustible que funciona con un motor de carga de combustible;

- un circuito de escape con un ventilador para la extracción forzada de humos, conectado a dicha cámara de combustión (2) y que funciona mediante un motor de ventilador; - una válvula de derivación de mariposa motorizad

a para volver a hacer circular parte de los gases de escape;

- un CPU (3),

el método comprende los siguientes pasos:

i. Determinar la diferencia de temperatura (ΔT) entre la temperatura establecida y la temperatura del aire/agua que se debe calentar que circula en dicho aparato de combustión (1;20);

ii. Determinar la potencia calorífica (Pt) de dicho aparato (1;20) según dicha diferencia de temperatura (ΔT) y mediante una curva (B), seleccionada de entre un conjunto de curvas, representando el coeficiente de modulación de la potencia (Cm) y basado en dicha diferencia de temperatura (ΔT) entre la temperatura establecida y la temperatura del aire/agua a calentar, que circula en dicho aparato de combustión;

iii. Determinar la depresión (p) dentro de la cámara de combustión, o al nivel de la misma, según dicha potencia calorífica (Pt) y mediante una curva (C) que está basada en el valor de la potencia calorífica (Pt);

iv. Determinar la cantidad de rpm (Nt) de dicho motor del ventilador para la extracción de gases, según dicha depresión (p) y mediante una curva (D) de la depresión óptima, que se incluye entre dos curvas de depresión mínimas y máximas;

v. Determinar el valor de la temperatura de los humos (Tf) según la potencia calorífica (Pt) necesaria por dicho aparato (1;20);

vi. Determinar la cantidad de rpm (Nc) del motor de dicha unidad de carga de combustible según dicha temperatura de gas (Tf) y mediante una curva (F) representando la curva de abastecimiento de combustible basada en la temperatura del humo (Tf) dentro de dicha cámara de combustión, o al nivel de la misma;

vii. Determinar porcentaje de oxígeno (O2%) presente en los humos;

viii. Regular el porcentaje de oxígeno (O2%) determinado en la fase precedente,

caracterizado por dicha fase de regulación del porcentaje de oxígeno (O2%), se establece mediante la regulación del valor del voltaje (Vdc) del motor de la válvula de derivación (29) para volver a poner en circulación en la cámara de combustión por lo menos parte de los gases,

dicho valor de voltaje (Vdc), determinado según los siguientes modos alternativos:

a) Si el porcentaje de oxígeno (O2%) en los gases no es excesivo, dicho valor de voltaje (Vdc) se obtiene según una curva (H) del valor de voltaje del motor de la válvula de derivación (Vdc) basado en la diferencia de temperatura (ΔTf) entre la temperatura del gas medida y la temperatura del gas realmente calculada;

o

b) Si el porcentaje de oxígeno (O2%) en los gases es excesivo, dicho valor de voltaje (Vdc) se obtiene según una curva (G) del voltaje para la regulación del motor de válvula basado en el porcentaje de oxígeno (O2%) presente en los gases de escape;

todas dichas fases del mencionado método llevadas a cabo de manera continuada y automática mediante un control de retroalimentación establecido mediante dicha CPU (3).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11155550.

Solicitante: Bertoncello, Alessandro.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via Marangoni 90 36022 San Zeno di Cassola, (VI) ITALIA.

Inventor/es: BERTONCELLO,ALESSANDRO, SALVATICO,STEFANO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F23N1/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F23 APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION.F23N REGULACION O CONTROL DE LA COMBUSTION (dispositivos de control especialmente adaptados para aparatos de combustión en los cuales la combustión tiene lugar en un lecho fluidificado de combustible u otras partículas F23C 10/28; dispositivos de control sensibles a ciertas condiciones para regular la combustión en estufas con hogares abiertos para combustibles sólidos F24B 1/187). › F23N 1/00 Regulación del suministro de combustible. › conjuntamente con el suministro de aire.
  • F23N5/00 F23N […] › Sistemas de control de la combustión (F23N 1/00, F23N 3/00 tienen prioridad).
  • F23N5/02 F23N […] › F23N 5/00 Sistemas de control de la combustión (F23N 1/00, F23N 3/00 tienen prioridad). › utilizando dispositivos sensibles a las variaciones térmicas o a la dilatación térmica de un medio.

PDF original: ES-2550519_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método de control de un aparato de combustión de pellet y/o biomasa y aparato de combustión que opera de acuerdo con dicho método.

Esta invención hace referencia a un método para controlar y ajustar los parámetros operativos de un aparato de combustión de pellets y/o biomasa.

Esta invención también hace referencia a un aparato de combustión de pellets y/o biomasa adaptado para implementar dicho método. 10

Se conocen diferentes tipos de aparatos de combustión, en los cuales el ajuste de los parámetros operativos es realizado previamente, y precisamente durante las comprobaciones de los aparatos, estableciendo, por ejemplo, la temperatura del humo o el vacío estático y dinámico apropiado para garantizar buenos resultados de combustión.

Básicamente, el ajuste es una configuración inicial basada en parámetros preestablecidos. Sin embargo, cuando suceden cambios en las condiciones medioambientales y/o en el proceso de combustión, el manipulador no puede corregir dichos parámetros que habían sido previamente configurados.

Las modificaciones necesarias pueden llevarse a cabo solo por personal técnico especializado que, manipulando el 20 sistema electrónico de control y programación, modifica los parámetros basados en lógicas de programación inicialmente definidas por el fabricante.

En los aparatos de combustión de tipos conocidos es por ello bastante complicado modificar los parámetros operativos de la configuración inicial relativos al vacío dentro de la cámara de combustión o al nivel de la misma, 25 temperatura del humo y temperatura ambiental de referencia, cuando las condiciones medioambientales se ven afectadas por cambios que hacen que sea necesario modificar dichos valores.

El complejo procedimiento necesario para modificar dichos parámetros a menudo lleva al usuario a omitir dichas modificaciones, también para evitar gastos, lo cual se traduce en la ineficiencia de los aparatos y un aumento de la 30 polución atmosférica y gastos operativos.

Para eliminar los inconvenientes mencionados anteriormente, se han diseñado aparatos de combustión provistos con sensores de vacío, sensores de temperatura del humo y sensores de temperatura ambiental, que durante el funcionamiento de los aparatos de combustión puede gestionarse a través de un control de retroalimentación llevado 35 a cabo por una unidad electrónica.

Documentos de patente en relación con esta última solución son, por ejemplo: la aplicación de patente WO 2006/120717 A1, o la aplicación de patente EP 1 219 899 A1, o la aplicación de patente DE 10 2007 055168 A1.

Según estos documentos de patente, el tipo de control que se obtiene hace referencia a los parámetros operativos individuales y se lleva a cabo mediante medidas de sensor y curvas de variación individual de dichos parámetros.

En otras palabras, los parámetros individuales se ajustan mediante un control de retroalimentación de su conformidad con los valores de referencia de configuración. 45

Un inconveniente que se ha observado en estos aparatos es que cada parámetro se ajusta de manera independiente a los otros.

En consecuencia, en estos aparatos de combustión el ajuste del vacío dentro de la cámara de combustión, o en el 50 nivel de la misma, tal y como es medido por el sensor de vacío, se lleva a cabo de manera independiente al ajuste de la temperatura del humo, medido por el sensor de temperatura de humo, y de la temperatura del ambiente, medida por el sensor de temperatura ambiental.

Esto significa que la eficiencia del aparato de combustión no siempre es óptima. 55

El documento de patente WO 2006/120717 A1 trata de un sistema de regulación de aire-gas aplicado a una planta de combustión con tubos radiantes. Este sistema de regulación no se puede aplicar a aparatos de combustión de pellets y/o biomasa.

Documento de patente DE 10 2007 055168 A1 trata de un método de regulación de la mezcla de combustible-comburente según la cantidad de agua medida en la salida de la cámara de combustión.

Documento de patente EP 1 219 889 A1 hace referencia a un aparato de combustión en el que la regulación de combustión se lleva a cabo mediante la regulación de la cantidad de oxígeno utilizando un ventilador que regula el flujo de aire. .

En las estufas/calderas de pellets y/o biomasa no es posible variar la cantidad de oxígeno mediante la variación de la 5 cantidad de aire, porque es necesario tener una combustión con un exceso de aire para no bloquear el quemador con clinkers y residuos inquemados. Los clinkers y los residuos inquemados bloquearían el quemador, reduciendo la autonomía de las estufas/calderas de pellets y/o biomasa.

Los sistemas de regulación mencionados anteriormente para estufas/calderas de gas no funcionan en 10 estufas/calderas de pellets y/o biomasa. De hecho, si hay un sensor de oxígeno en las estufas/calderas de gas, se coloca directamente en la salida de descarga de humo, mientras en las estufas/calderas de pellets y/o biomasa, los sensores de oxígeno se colocan en cámaras de decantación.

Si se mide el oxígeno localizado en las estufas/calderas de pellets y/o biomasa en la salida de descarga de humo 15 directamente, los sensores de oxígeno se neutralizarían por las cenizas y por los finos hollines producidos por la combustión de pellet y/o biomasa.

Además, los métodos utilizados para controlar los parámetros de estufas/calderas de gas son diferentes de los parámetros utilizados para controlar las estufas/calderas de pellets y/o biomasa. Esto queda demostrado por EN 20 14785, la cual es una normativa específica para estufas/calderas de pellets y/o biomasa y es diferente de la normativa relativa a estufas/calderas de gas.

El objeto de la presente invención es eliminar los inconvenientes mencionados arriba.

En particular, es el objetivo de la presente invención proporcionar un método para controlar y ajustar los parámetros operativos de un aparato de combustión de pellets y/o biomasa, que constituye un sistema integrado, esto es, un sistema en el que todos los parámetros operativos pueden ser ajustados de manera automática, y están correlacionados de tal manera que, modificar uno de ellos signifique modificar todos los otros.

Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un aparato de combustión de pellets y/o biomasa que funcione conforme con el método mencionado arriba.

]Los objetivos mencionados arriba se consiguen mediante esta invención, la cual hace referencia a un método para controlar y ajustar los parámetros operativos de un aparato de combustión de pellets y/o biomasa, cuyas 35 características principales están conformes con los contenidos de la reivindicación 1.

Los objetivos mencionados arriba también se logran mediante un aparato de combustión de pellets y/o biomasa, que está adaptado para implementar el método mencionado arriba, y cuyas principales características son conformes a la reivindicación 9. 40

Como ventaja, el método de control y ajuste del aparato de combustión de pellets y/o biomasa y el aparato de combustión de pellets y/o biomasa en relación con la invención hace posible implementar un sistema integrado que minimiza los residuos y mejora la eficacia del aparato.

Otra ventaja es que el aumento de la eficacia del aparato de combustión de pellets y/o biomasa, según la invención, reduce la polución medioambiental.

Así mismo, como ventaja, el aparato de combustión de pellets y/o biomasa, según la invención, hace posible reducir el consumo y la polución atmosférica, mediante la recuperación de los inquemados gaseosos presentes en los gases 50 de escape y su reincorporación en la cámara de combustión.

Los objetivos y ventajas arriba descritos se verán en mayor detalle en la descripción de una materialización elegida de la invención, la cual se proporciona como un ejemplo ilustrativo, no limitativo, en relación con los dibujos que se adjuntan, en los que: 55

La Figura 1 muestra un diagrama de bloques que ilustra el funcionamiento de un aparato de combustión de pellets y/o biomasa según la invención;

La Figura 2 muestra un diagrama de bloques de una variante de materialización del diagrama de la Figura 1;

La Figura 3 muestra una vista esquemática de un aparato de combustión de pellets y/o biomasa, según la invención; 60

Las figuras que comprenden de la Figura 4 a la 11 muestran una serie de gráficas en una secuencia lógica que ilustra el método de control y ajuste, según la invención, adaptado para ajustar los parámetros operativos del aparato de combustión de pellets y/o biomasa según la invención.

El... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para controlar y ajustar el funcionamiento de un aparato de combustión de pellets y/o biomasa (1; 20) del tipo que comprende:

- Una cámara de combustión (2) con una unidad de carga de combustible que funciona con un motor de carga de combustible;

- un circuito de escape con un ventilador para la extracción forzada de humos, conectado a dicha cámara de combustión (2) y que funciona mediante un motor de ventilador;

- una válvula de derivación de mariposa motorizada para volver a hacer circular parte de los gases de 10 escape;

- un CPU (3) ,

el método comprende los siguientes pasos:

i. Determinar la diferencia de temperatura (T) entre la temperatura establecida y la temperatura del aire/agua que se debe calentar que circula en dicho aparato de combustión (1;20) ;

ii. Determinar la potencia calorífica (Pt) de dicho aparato (1;20) según dicha diferencia de temperatura (T) y mediante una curva (B) , seleccionada de entre un conjunto de curvas, representando el 20 coeficiente de modulación de la potencia (Cm) y basado en dicha diferencia de temperatura (T) entre la temperatura establecida y la temperatura del aire/agua a calentar, que circula en dicho aparato de combustión;

iii. Determinar la depresión (p) dentro de la cámara de combustión, o al nivel de la misma, según dicha potencia calorífica (Pt) y mediante una curva (C) que está basada en el valor de la potencia calorífica 25 (Pt) ;

iv. Determinar la cantidad de rpm (Nt) de dicho motor del ventilador para la extracción de gases, según dicha depresión (p) y mediante una curva (D) de la depresión óptima, que se incluye entre dos curvas de depresión mínimas y máximas;

v. Determinar el valor de la temperatura de los humos (Tf) según la potencia calorífica (Pt) necesaria por 30 dicho aparato (1;20) ;

vi. Determinar la cantidad de rpm (Nc) del motor de dicha unidad de carga de combustible según dicha temperatura de gas (Tf) y mediante una curva (F) representando la curva de abastecimiento de combustible basada en la temperatura del humo (Tf) dentro de dicha cámara de combustión, o al nivel de la misma; 35

vii. Determinar porcentaje de oxígeno (O2%) presente en los humos;

viii. Regular el porcentaje de oxígeno (O2%) determinado en la fase precedente,

caracterizado por dicha fase de regulación del porcentaje de oxígeno (O2%) , se establece mediante la regulación del valor del voltaje (Vdc) del motor de la válvula de derivación (29) para volver a poner en circulación 40 en la cámara de combustión por lo menos parte de los gases, dicho valor de voltaje (Vdc) , determinado según los siguientes modos alternativos:

a) Si el porcentaje de oxígeno (O2%) en los gases no es excesivo, dicho valor de voltaje (Vdc) se obtiene según una curva (H) del valor de voltaje del motor de la válvula de derivación (Vdc) basado en la diferencia de 45 temperatura (Tf) entre la temperatura del gas medida y la temperatura del gas realmente calculada;

o

b) Si el porcentaje de oxígeno (O2%) en los gases es excesivo, dicho valor de voltaje (Vdc) se obtiene según una curva (G) del voltaje para la regulación del motor de válvula basado en el porcentaje de oxígeno (O2%) presente en los gases de escape; 50

todas dichas fases del mencionado método llevadas a cabo de manera continuada y automática mediante un control de retroalimentación establecido mediante dicha CPU (3) .

2. Un método según la reivindicación 1) , caracterizado por dicha fase de determinación de la potencia calorífica 55 (Pt) comprende las siguientes funciones:

medición de la temperatura ambiente exterior (Te) ;

individualización del coeficiente de modulación de la potencia (Cm) según dicha temperatura ambiente exterior y mediante una curva climática (A) ; 60

individualización de la curva única (B) en relación con dicho coeficiente de modulación (Cm) que pertenece a dicho conjunto de curvas de la gráfica de la curva de selección de la energía térmica;

determinación de la potencia calorífica (Pt) de dicho aparato (1;20) según dicha diferencia de temperatura (T) mediante dicha curva única (B) relacionada con dicho coeficiente de modulación de potencia (Cm) .

3. Un método, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque dicha curva de depresión (C) , es representada por un conjunto de curvas de las que se obtiene dicha curva única de depresión óptima (D) .

4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque una o más de 10 dichas curvas (A, B.C.D.E.F) es una línea recta representada en una gráfica cartesiana.

5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque una o más de dichas curvas (A, B.C.D.E.F) tienen sus partes cóncavas mirando hacia el eje X.

6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque una o más de dichas curvas (A, B.C.D.E.F) tienen sus partes convexas mirando hacia el eje X.

7. Un aparato de combustión de pellets y/o biomasa (1;20) del tipo que comprende:

- una cámara de combustión (2) con una unidad de carga de combustible que funciona mediante un motor de carga de combustible;

- un circuito de escape con un ventilador para la extracción forzada de gases, conectado a dicha cámara de combustión (2) y que funciona mediante un motor de ventilador;

- una válvula de derivación de mariposa motorizada para volver a poner en circulación parte de los gases 25 de escape;

- una CPU (3) ,

que se caracteriza porque el control y el ajuste de dicho aparato de combustión son llevados a cabo mediante un método en conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.


 

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