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I bruciatori a combustibile fossile vengono spesso utilizzati come dispositivi principali per fornire energia ai forni industriali.

La maggiore attenzione posta sulla riduzione dei costi energetici ha costretto i produttori ad indirizzarsi verso nuove tecniche di progettazione dei bruciatori e negli anni sono stati fatti importanti passi avanti in termini di guadagno e di efficienza. I sistemi di gestione e di controllo dei bruciatori devono essere altrettanto flessibili.

Eurotherm® fornisce tecniche di controllo efficaci e facili da implementare, in grado di ridurre i costi operativi e fornire al contempo le risorse per una maggiore flessibilità nella gestione e nel controllo dell’impianto. La combustione di un bruciatore comprende di norma uno dei seguenti metodi o una combinazione degli stessi:

  • Regolazione dell’aria
  • Regolazione dell’ossigeno
  • Modulazione del bruciatore
  • Limitazione incrociata aria/combustibile
  • Controllo del calore totale

Regolazione dell’aria

Nella pratica, anche nelle migliori condizioni possibili, i bruciatori a gas, olio combustibile, carbone e altri sistemi, non miscelano perfettamente il combustibile e l’aria. Inoltre, il processo di miscelazione può richiedere molto tempo. La figura 1 mostra come l’aria debba essere contenuta entro un certo limite per assicurare una combustione completa e ridurre le dispersioni di calore.

Con la regolazione dell’aria si ottiene:

  • Una migliore velocità di trasferimento del calore del forno
  • Un “allarme avanzato” che rileva i problemi del gas di combustione (aria in eccesso in uscita dalla zona di massima efficienza)
  • Considerevoli risparmi di combustibile

Regolazione dell’ossigeno

Quando si ha a disposizione una misurazione dell’ossigeno presente nei gas combustibile, il meccanismo di controllo della combustione può essere significativamente migliorato (essendo la percentuale di ossigeno nella canna fumaria strettamente connessa alla quantità di aria in eccesso) con l’aggiunta di un modulo di controllo della regolazione dell’ossigeno. Questo consente:

  • Un controllo più rigoroso dell’aria in eccesso rispetto al setpoint dell’ossigeno per una maggiore efficienza
  • Un ritorno più veloce al setpoint in seguito ad interferenze
  • Un controllo più rigoroso delle emissioni di combustione
  • Conformità alle norme in materia di emissioni
  • Facile inserimento di una funzione override per monossido di carbonio od opacità

Modulazione del bruciatore

Il controllo della combustione può essere essenzialmente migliorato con un controllo di modulazione. Un regolatore che tiene monitorata l’atmosfera del forno genera un segnale di uscita costante.

Eventuali cali della temperatura fanno aumentare la potenzialità. L’introduzione della modulazione del bruciatore nel controllo della combustione presenta i seguenti vantaggi:

  • La richiesta di aria e combustibile viene continuamente confrontata con la richiesta di combustione
  • La temperatura del forno è mantenuta entro limiti di tolleranza più ridotti
  • Maggiore efficienza del forno
  • La temperatura media ponderata dei gas di combustione è inferiore

Controllo strettamente accoppiato

La maggior parte dei processi di trattamento termico richiede un controllo accurato della temperatura del materiale. Con l’avvento di bruciatori ad azione rapida e dei relativi sistemi di controllo del bruciatore è facile implementare Loop in cascata, incrementando la precisione nel controllo della tempertatura del forno.

Con questa tecnica la temperatura del bruciatore viene tenuta sotto controllo (Loop master)da un sensore montato vicino al bruciatore. Il Loop slave, il cui sensore è posizionato sul pezzo, risponde alle richieste del Loop master. In questo modo è possibile ottimizzare completamente il forno sia in base alle esigenze dinamiche del bruciatore sia ai requisiti del pezzo a garanzia della massima efficienza e di una lavorazione termica garantita.

Antifumo

Una strategia di controllo della combustione assicura la costante assenza di eccessi di combustibile all’interno di un processo di combustione. Questo si ottiene aumentando sempre il flusso di aria prima di consentire l’aumento del flusso di combustibile, come indicato nella figura 2, o riducendo il flusso di combustibile prima di consentire il calo del flusso di aria.

 

Il controllo ‘Antifumo’ è molto efficace e può facilmente fornire:

  • L’ottimizzazione dei consumi di combustibile
  • Condizioni di funzionamento più sicure con la riduzione del rischio di esplosione
  • Rapido adeguamento alle variazioni di alimentazione in combustibile e aria
  • Ottimizzare la richiesta di vapore da perte dell’impianto

La figura 3 mostra un diagramma di blocco di controllo semplificato per il circuito ‘Antifumo’. In questo schema può inoltre essere inserita facilmente un’accensione combinata e contemporanea di combustibili multipli.

Antifumo avanzato

Il controllo dell’Antifumo doppia rappresenta un controllo più avanzato rispetto al precedente. Si ottiene applicando limiti dinamici aggiuntivi ai setpoint di aria e combustibile. Questo significa che il reale rapporto aria/combustibile viene mantenuto costante entro un range predefinito durante e dopo il passaggio. Con questo metodo si evita che il segnale di richiesta abbassi troppo il rapporto aria/combustibile, riducendo di conseguenza la dispersione di calore

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