BIOENERGY 2020+: Entwicklung einer modellbasierte Regelung für Biomassefeuerungen

8. Februar 2012

 

Aktuell in Biomassefeuerungen eingesetzte Regelungsstrategien basieren im Wesentlichen auf vier Regelkreisen (Leistungsregelung, Feuerraumtemperaturregelung, Feuerraumunterdruck-Regelung und Ausbrandregelung), die weitgehend autark arbeiten. Ihre Verkopplungen untereinander sowie die mitunter stark nichtlinearen Zusammenhänge der einzelnen physikalischen Größen werden nur teilweise oder gar nicht berücksichtigt. Deshalb sind konventionelle Regelungen für den stationären Anlagenbetrieb zwar ausreichend, können aber nicht entsprechend schnell […]


Aktuell in Biomassefeuerungen eingesetzte Regelungsstrategien basieren im Wesentlichen auf vier Regelkreisen (Leistungsregelung, Feuerraumtemperaturregelung, Feuerraumunterdruck-Regelung und Ausbrandregelung), die weitgehend autark arbeiten. Ihre Verkopplungen untereinander sowie die mitunter stark nichtlinearen Zusammenhänge der einzelnen physikalischen Größen werden nur teilweise oder gar nicht berücksichtigt. Deshalb sind konventionelle Regelungen für den stationären Anlagenbetrieb zwar ausreichend, können aber nicht entsprechend schnell und richtig auf wechselnde Bedingungen reagieren. Das volle Potential für einen emissionsarmen Feuerungsbetrieb bei hohen Wirkungsgraden, das in modernen Biomassefeuerungen durch z.B. optimierte Feuerraumgeometrien und Luftführungsstrategien prinzipiell zur Verfügung steht, kann somit nicht vollständig genutzt werden.

Um diese Schwachstelle zu beseitigen, wurde am BIOENERGY2020+ ein für Biomassefeuerungen gänzlich neuer Weg eingeschlagen, nämlich die Entwicklung und Implementierung eines modellbasierten Regelungskonzeptes. Modellbasierte Regelungen beruhen auf vereinfachten mathematischen Modellen, die das dynamische Verhalten der in einer Biomassefeuerung ablaufenden Prozesse beschreiben. Es kann somit der Prozess nicht nur beobachtet, sondern auch begleitend berechnet werden, wodurch eine raschere und vorausblickende Reaktion auf Prozessänderungen möglich wird und somit die Flexibilität und Effizienz der Biomassefeuerung wesentlich verbessert werden kann.

BIOENERGY2020+ ist es in Kooperation mit der TU Graz und der BIOS BIOENERGIE-SYSTEME GmbH in den vergangenen 6 Jahren gelungen, eine derartige Regelungsstrategie für Biomassefeuerungen weltweit erstmals zu entwickeln und erfolgreich an seiner Versuchsanlage in Graz zu implementieren und zu testen (siehe Abbildung). Auf Basis dieser erfolgreichen Konzeptentwicklung wird derzeit daran gearbeitet, die Regelung auf industriellen Anlagen im mittleren Leistungsbereich zu implementieren. Parallel dazu laufen auch Untersuchungen bezüglich der Einsetzbarkeit der neuen innovativen Regelungsstrategie in Biomasse-Kleinfeuerungen, die ebenfalls vielversprechende Zwischenergebnisse zeigen.

Quelle: Bioenergy2020+ / 31.01.2012

Abbildungen: Gegenüberstellung von konventioneller und modellbasierter Regelung bei Lastwechselvorgängen – Leistungsregelung.
Erläuterungen: zeitlicher Verlauf der Vorlauftemperatur TVL bei sprungförmigen Erhöhung der Leistungsanforderung von 70% auf 100% der Nennlast zum Zeitpunkt t=0



 
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