Los diseñadores de planta deben
diferenciar las aplicaciones de combustión de combustibles sólidos tales como
la combustión en lecho fluidizado, combustión en parrilla, y carbón pulverizado
debido a que cada uno requiere estrategias de control únicas. También es
importante desarrollar estrategias de control para cada aplicación que son
simples de implementar y soportar en el campo. Estas estrategias también serían
fáciles de comprender por el staff de planta, y el mantenimiento del equipo no
requerirá un alto nivel de instrumentación y experiencia de control.
La estrategia de control de la
caldera también debe ser capaz de realizar una operación dinámica de forma que
cambiando la carga a un ritmo rápido no se produzca inestabilidad en la
caldera. Esta estrategia bien conocida usa la salida de la caldera más la
derivada de la presión del tambor de la caldera para predecir la energía
requerida para cambiar al nuevo punto seleccionado. Además, una señal adelante
se usará para determinar la tasa de ignición total. El sistema de control será
capaz de funcionar en control de generación automático (AGC) o continuamente en
carga de diseño. AGC es importante en todas las empresas de distribución de
energía que tienen plantas dispersas, y es ahora una parte integral de los
sistemas de control de turbinas y calderas.
Coordinación caldera-turbina convencional
En muchas instalaciones
industriales hay múltiples calderas suministrando vapor a un proceso y/o
turbinas de vapor accionando generadores eléctricos. Las turbinas pueden
conectarse a una red de vapor y operar en modo de contrapresión o modo de
condensación. Hay muchas combinaciones diferentes. Sin embargo, lo que
típicamente se pierde es la coordinación de las turbinas y el colector de vapor
con las calderas. La necesidad de equilibrar operación de numerosas
configuraciones caldera-turbina debe ser considerada en cualquier estrategia de
un sistema de control industrial robusto.
La aproximación normal para una
planta con múltiples turbinas de vapor alimentadas desde un cabezal de vapor
común que se alimenta por una o más calderas es controlar la presión del colector.
En demasiados casos, las turbinas y las estaciones de reducción de presión se
operan en modo presión. En este caso, cada uno de los caudales del combustible
de la caldera se controla para producir el caudal de vapor necesario y el
colector de vapor se mantiene por válvulas de regulación en cada turbina.
La estrategia de control para
este sistema industrial es una señal sencilla. La demanda de la caldera se basa
en la presión del colector de vapor y una señal de prealimentación, que se
divide en varias calderas de acuerdo con su tamaño relativo y eficiencia. El
sistema de control permitiría orientación manual por la operación de las demandas
de calderas individuales.
La prealimentación no regenerativa
será el control principal de la caldera. El control de presión proporcionaría
una acción integral mínima. El control integral se usará escasamente en la
demanda de la caldera.
Las calderas FBC son únicas
Las calderas FBC se usan para una
amplia variedad de aplicaciones mayoritariamente industriales, con varias
calderas trabajando juntas en redes de vapor sofisticadas que tienen una
demanda rápidamente cambiante. Las calderas actuando en paralelo pueden también
estar no controladas, donde la producción de vapor de la caldera es
completamente dependiente de la tasa de suministro de combustible de los
residuos, que puede no ser medible.
Las calderas FBC es probable que
también usen combustibles difíciles de quemar tales como biocombustibles y
carbón de residuos, todos ellos tienen un amplio rango de constituyentes de
combustibles posibles y contenido de humedad. Los biocombustibles no son
necesariamente homogéneos; a menudo son una mezcla de diferentes combustibles
tales como cortezas, residuos forestales, residuos agrícolas y residuos de
materiales de construcción. Un FBC típico quemará un amplio rango de
combustibles sólidos para minimizar el coste total de combustible de la planta.
Las calderas FBC quemando estos
combustibles requieren una aproximación muy diferente al diseño de control de
la caldera. Por ejemplo, el lecho fluidizado de arenas y cenizas dentro del
horno tienen una inercia muy grande, limitando las dinámicas de la caldera. Por
otra parte, el lecho fluidizado grande de arena y ceniza permite a la caldera
FBC quemar combustibles con hasta un 60 % de humedad. Mientras que las
propiedades del combustible pueden cambiar rápidamente, el combustible también
quema relativamente rápido, incluso aunque haya un amplio rango en la
combustibilidad del combustible.
La rapidez con la que la
combinación de los combustibles es alimentado en la FBC es la responsabilidad
de los controles del sistema de alimentación del combustible, una función crítica
del sistema de control de combustión total. El sistema de alimentación de
combustible debe ser capaz de manejar combustión multi combustible debido a que
el factor calorífico y la densidad de los combustibles individuales varían en
gran medida. Incluso así, el caudal de energía total debe mantenerse a una tasa
consistente para estar seguros que la presión de vapor del colector se mantiene
a una tasa consistente.
Las calderas FBC no producen
altos niveles de emisiones de contaminantes tales como SOx o NOx
Bibliografía:
Intelligent Control of FBC Boiler. Power Vol.
156. Nº 4. April 2012
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