Método y dispositivo para la optimización de la combustión en una central eléctrica.

Método para la optimización de la combustión de combustible en una cámara de combustión de una central eléctrica,

con las siguientes etapas:

- medición (28) de una distribución real de la concentración de una sustancia en la cámara de combustión en, al menos, una dimensión,

- evaluación (32) de la distribución real de la concentración,

- control (34) de la combustión del combustible de manera que se genere una distribución simétrica de la concentración de la sustancia en la, al menos una, dimensión, y

- durante la evaluación (32) se determina, al menos, un número característico para la simetría de la distribución real de la concentración, y durante el control (34) se modifica, al menos, un parámetro de control en relación con el, al menos un, número característico.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/067627.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: SPEH, RAINER, MEERBECK,BERNHARD.

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).

PDF original: ES-2530677_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método y dispositivo para la optimización de la combustión en una central eléctrica La presente invención hace referencia a un método y un dispositivo para la optimización de la combustión de combustible en una cámara de combustión de una central eléctrica, en el que se mide una distribución real de la concentración de una sustancia y/o una distribución real de la temperatura en la cámara de combustión.

El objetivo fundamental en las centrales eléctricas, consiste en monitorizar en lo posible en una gran superficie, la combustión que se presenta en una cámara de combustión de la central eléctrica, por ejemplo, una caldera con un área cuadrada de 10 metros por 10 metros, para poder deducir de la combustión mencionada, las magnitudes necesarias para la optimización del proceso de combustión.

A partir de la patente WO 99/39137 A1, se conocen un método y un dispositivo para el accionamiento de una instalación de combustión. En el interior de la cámara de combustión de una instalación de combustión, con un número de quemadores, se determina la composición de la mezcla de combustible de cada quemador, mediante parámetros característicos, y se utilizan para el control del quemador de manera que se logra una homogeneización del proceso de combustión en la cámara de combustión. En este caso, los datos de la radiación de las llamas emitidas por los quemadores, son registrados mediante espectroscopia de emisión y cámaras especiales.

Además, como método se conoce la espectroscopia de absorción. Como técnica de medición alternativa, se conoce la pirometría acústica. Con la espectroscopia de absorción o la pirometría acústica, sólo se pueden medir valores medios de una línea en la cámara de la caldera o bien, en la cámara de combustión.

Para calcular la distribución de la temperatura y de la concentración en un plano de una cámara de combustión, a partir de valores medios medidos en diferentes puntos de la cámara de combustión de una central eléctrica, se conoce la técnica de medición TC, la tomografía asistida por ordenador.

Un objeto de la presente invención consiste en crear una optimización en gran parte de la combustión en una central eléctrica.

El objeto se resuelve, conforme a la presente invención, con un método de acuerdo con la reivindicación 1, un método de acuerdo con la reivindicación 4, un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7 y un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8. Los perfeccionamientos ventajosos se describen en las reivindicaciones relacionadas.

El método conforme a la presente invención, para la optimización de la combustión de combustible en una cámara de combustión de una central eléctrica, comprende las siguientes etapas: medición de una distribución real de la concentración de una sustancia en la cámara de combustión en, al menos, una dimensión; evaluación de la distribución real de la concentración y control de la combustión del combustible de manera que se genere una distribución simétrica de la concentración de la sustancia en la, al menos una, dimensión; y durante la evaluación se determina, al menos, un número característico para la simetría de la distribución real de la concentración, y durante el control se modifica, al menos, un parámetro de control en relación con el, al menos un, número característico.

De manera alternativa, el método conforme a la presente invención, para la optimización de la combustión de combustible en una cámara de combustión de una central eléctrica, comprende las siguientes etapas: medición de una distribución real de la temperatura en la cámara de combustión en, al menos, una dimensión; evaluación de la distribución real de la temperatura y control de la combustión del combustible de manera que se genere una distribución simétrica de la temperatura en la, al menos una, dimensión; y durante la evaluación se determina, al menos, un número característico para la simetría de la distribución real de la concentración, y durante el control se modifica, al menos, un parámetro de control en relación con el, al menos un, número característico.

En correspondencia, un dispositivo conforme a la presente invención, para la optimización de la combustión de combustible en una cámara de combustión de una central eléctrica, comprende un dispositivo para la medición de una distribución real de la concentración de una sustancia en la cámara de combustión en, al menos, una dimensión; un dispositivo para la evaluación de la distribución real de la concentración, de manera que se pueda determinar, al menos, un número característico para la simetría de la distribución real de la concentración; y un dispositivo para el control de la combustión del combustible de manera que se pueda modificar, al menos, un parámetro de control en relación con el, al menos un, número característico, de manera que se genere una distribución simétrica de la concentración de la sustancia en la, al menos una, dimensión.

De manera alternativa, un dispositivo conforme a la presente invención, para la optimización de la combustión de combustible en una cámara de combustión de una central eléctrica, comprende un dispositivo para la medición de una distribución real de la temperatura en la cámara de combustión en, al menos, una dimensión; un dispositivo para 2 5

la evaluación de la distribución real de la temperatura, de manera que se pueda determinar, al menos, un número característico para la simetría de la distribución real de la temperatura; y un dispositivo para el control de la combustión del combustible de manera que se pueda modificar, al menos, un parámetro de control en relación con el, al menos un, número característico, de manera que se genere una distribución simétrica de la temperatura en la, al menos una, dimensión.

En un primer perfeccionamiento ventajoso del método conforme a la presente invención, durante la medición se miden distribuciones bidimensionales de la concentración o de la temperatura, y a partir de las distribuciones mencionadas, durante la evaluación se calcula, al menos, una distribución unidimensional de la concentración o bien, de la temperatura.

En un perfeccionamiento ventajoso adicional del método conforme a la presente invención, durante la evaluación la distribución real de la concentración o de la temperatura, se descompone en una pluralidad de secciones, y la combustión se controla de manera que se genere una distribución simétrica de la concentración o bien, de la temperatura en cada una de las secciones.

En otras palabras, en base a técnicas de medición conocidas, conforme a la presente invención se genera una distribución, al menos, unidimensional, aunque preferentemente bidimensional, para la temperatura o la concentración de, al menos, una sustancia. A partir de la distribución medida de esta manera, se calculan distribuciones o curvas unidimensionales o bien, matemáticas, a lo largo de un eje o bien, a lo largo de una sección de un eje. Para las distribuciones se determinan preferentemente números característicos que registran o describen la simetría o bien, la asimetría (disimetría) de la distribución matemática. En relación con los números característicos, se cambian los elementos de ajuste apropiados, como por ejemplo, dosificadores de carbón o válvulas de mariposa para aire, de manera que se genere una distribución simétrica en cada eje. Cuando a lo largo de un eje existe una pluralidad de distribuciones matemáticas, los ejes considerados se dividen en secciones de eje apropiadas, y a continuación se realiza la optimización anteriormente mencionada para cada sección.

Mediante el procedimiento descrito conforme a la presente invención, y el dispositivo correspondiente, se obtiene una combustión homogénea en gran parte y, de esta manera, menos contaminante, mediante la adaptación automática de los parámetros de regulación. A continuación se explica en detalle un ejemplo de ejecución de la solución conforme a la invención, de acuerdo con los dibujos esquemáticos incluidos. Muestran:

Fig. 1 un ejemplo de ejecución del dispositivo conforme a la presente invención, Fig. 2 un ejemplo de ejecución del método conforme a la presente invención, y Fig. 3 representaciones gráficas mediante escala de grises de las distribuciones de CO y O2 en un plano de medición del dispositivo de acuerdo con la figura 1, antes y después de una optimización conforme a la presente invención.

En la figura 1 se representa una cámara de combustión 10 de una central eléctrica de carbón no representada en detalle, en la que durante el funcionamiento de la central eléctrica de carbón, se... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para la optimización de la combustión de combustible en una cámara de combustión de una central eléctrica, con las siguientes etapas:

- medición (28) de una distribución real de la concentración de una sustancia en la cámara de combustión en, al menos, una dimensión, -evaluación (32) de la distribución real de la concentración, -control (34) de la combustión del combustible de manera que se genere una distribución simétrica de la concentración de la sustancia en la, al menos una, dimensión, y -durante la evaluación (32) se determina, al menos, un número característico para la simetría de la distribución real de la concentración, y durante el control (34) se modifica, al menos, un parámetro de control en relación con el, al menos un, número característico.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que durante la medición (28) se miden distribuciones bidimensionales de la concentración, y a partir de las distribuciones mencionadas, durante la evaluación (32) se calcula, al menos, una distribución unidimensional de la concentración.

3. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que durante la evaluación (32) la distribución real de la concentración se descompone en una pluralidad de secciones, y la combustión se controla de manera que se genere una distribución simétrica de la concentración en cada una de las secciones.

4. Método para la optimización de la combustión de combustible en una cámara de combustión de una central eléctrica, con las siguientes etapas:

- medición (28) de una distribución real de la temperatura en la cámara de combustión en, al menos, una dimensión, -evaluación (32) de la distribución real de la temperatura, y -control (34) de la combustión del combustible de manera que se genere una distribución simétrica de la temperatura en la, al menos una, dimensión, y -durante la evaluación (32) se determina, al menos, un número característico para la simetría de la distribución real de la temperatura, y durante el control (34) se modifica, al menos, un parámetro de control en relación con el, al menos un, número característico.

5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que durante la medición (30) se miden distribuciones bidimensionales de la temperatura, y a partir de las distribuciones mencionadas, durante la evaluación (32) se calcula, al menos, una distribución unidimensional de la temperatura.

6. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 ó 5, en el que durante la evaluación (32) la distribución real de la temperatura se descompone en una pluralidad de secciones, y la combustión se controla de manera que se genere una distribución simétrica de la temperatura en cada una de las secciones.

7. Dispositivo para la ejecución de un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, con

- un dispositivo (16) para la medición de una distribución real de la concentración de una sustancia en la cámara de combustión en, al menos, una dimensión, -un dispositivo (18) para la evaluación de la distribución real de la concentración, de manera que se pueda determinar, al menos, un número característico para la simetría de la distribución real de la concentración, y -un dispositivo (22, 26) para el control de la combustión del combustible de manera que se pueda modificar, al menos, un parámetro de control en relación con el, al menos un, número característico, de manera que se genere una distribución simétrica de la concentración de la sustancia en la, al menos una, dimensión.

8. Dispositivo para la ejecución de un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 6, con -un dispositivo (16) para la medición de una distribución real de la temperatura en la cámara de combustión en, al menos, una dimensión,

- un dispositivo (18) para la evaluación de la distribución real de la temperatura, de manera que se pueda determinar, al menos, un número característico para la simetría de la distribución real de la concentración, y -un dispositivo (22, 26) para el control de la combustión del combustible de manera que se pueda modificar, al menos, un parámetro de control en relación con el, al menos un, número característico, de manera que se genere una distribución simétrica de la temperatura en la, al menos una, dimensión.


 

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