Control system for complete burning in furnace using lambda probe

Abstract

The objective of this work was to evaluate the biomass burning process in a furnace, using chip as a raw material and an oxygen sensor (lambda probe) to monitor the percentage of oxygen in the gases exhausted during combustion, aiming to maintain the percentage of the coefficient of excess air (α) in the operating range of 1.20 to 1.25%, considered ideal for the biomass (chip) used in the study. Once the excess air is identified at the upper furnace exit, the air entrance in the system will be closed by means of a butterfly valve using a servo motor driven by a Programmable Logic Controller (PLC). The valve was opened or closed according to the oxygen level; when it was lower than 1.20%, the door remained open, and it was closed when the level reached 1.25%, finishing the cycle of the process. The open and closed states of the valve occurred by means of two reed switch magnetic key sensors installed in the air intake system. For the control, monitoring and data acquisition, a supervisory system created using the Elipse SCADA software was used so it was possible to obtain a system database, which will provide important information to maximize the efficiency of the furnace.Objetivou-se neste trabalho avaliar o processo de queima de biomassa em uma fornalha, utilizando o cavaco como matéria prima com um sensor de oxigênio (sonda lambda), para o monitoramento do percentual de oxigênio nos gases expelidos durante a combustão, visando manter o percentual do coeficiente de excesso de ar (α) na faixa de operação de 1,20 a 1,25%, considerados ideais para a biomassa utilizada (cavaco). Após a identificação do excesso de ar na saída da fornalha superior, a entrada de ar no sistema será fechada por meio de uma válvula borboleta, utilizando um servo motor acionado por um Controlador Lógico Programável (CLP). A abertura e o fechamento da porta ocorreram de acordo com o nível de oxigênio, quando o mesmo estava inferior a 1,20%, a porta se mantinha aberta, se fechando quando o nível alcançava o valor de 1,25%, encerrando o ciclo do processo. Os estados aberto e fechado da válvula ocorreram por meio de dois sensores de chave magnética reed switch, instalados no sistema de entrada de ar. Para o controle, monitoramento e aquisição de dados utilizou-se um sistema supervisório criado através do software Elipse SCADA, com este foi possível obter um banco de dados do sistema, que fornecerá informações importantes para maximizar a eficiência da fornalha.