DE3825931A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung der feuerungsleistung von verbrennungsanlagen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur regelung der feuerungsleistung von verbrennungsanlagenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Regelung der Feuerleistung von Verbrennungsanlagen
mit einem Verbrennungsrost, bei welchem die Primärluft
zuführung über die Rostlänge zonenweise unterschied
lich geregelt wird. Die Erfindung betrifft auch eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Der Verbrennungsablauf auf einem Verbrennungsrost
ist über die Länge des Rostes gesehen unterschiedlich.
In der Nähe der Aufgabe wird der Brennstoff getrocknet
und gezündet. In einem daran sich anschließenden
Bereich befindet sich der Brennstoff im intensiven
Abbrand, dessen Intensität gegen das Rostende hin
abnimmt, bis kurz vor dem Rostende nur noch ausgebrannte
und abgekühlte Schlacke übrig bleibt, die in einen
entsprechend ausgebildeten Austrag fällt. Aufgrund
dieser unterschiedlichen Phasen, die der Brennstoff
auf dem Wege entlang des Rostes durchläuft, ist es
erforderlich, die Primärluftzuführung unterschiedlich
zu regeln. Dies erfolgt bisher dadurch, daß unterhalb
des Rostes in Längsrichtung desselben unterteilte
Unterwindzonen vorgesehen sind, denen unterschied
liche Luftmengen zugeführt werden, um den verschiedenen
Abbrandphasen Rechnung zu tragen. Die Regelung der
Primärluftzuführung zu den einzelnen Unterwindzonen
wird dabei nach vorausberechneten Verteilungskurven
vorgenommen und kann zusätzlich durch Beobachtung
des Feuerbettes den jeweils herrschenden Verhältnissen
angepaßt werden. Es ist auch bekannt, die Feuerleistungs
regelung in Abhängigkeit von dem in den Verbrennungsgasen
gemessenen O2feucht -Gehalt und/oder der Feuerraumtempe
ratur und/oder dem Dampfmassenstrom zu regeln. Auch
hier ist man auf eine rechnerisch und empirisch gewonnene
Verteilung der Primärluftmenge, bezogen auf die einzelnen
Unterwindzonen, angewiesen.
Nachteilig bei dieser Art der Feuerleistungsregelung
ist die Tatsache, daß die Einstellung und Verteilung
der Primärluft bezogen auf die Rostbreite nach einem
Mittelwert der Brennstoffqualität erfolgte und daß
breitenbezogen keine Berücksichtigung unterschiedlicher
Brennstoffqualitäten und Brennstoffmengen vorgenommen
wurde. Die Folge hiervon sind örtlich unterschied
liches Abbrandverhalten und wechselnde Luftüberschuß
zahlen, die dem Bestreben entgegenstehen, ein gleich
mäßiges Temperaturprofil im Feuerraum der Verbrennungs
anlage zu erreichen. Dies kann sich nicht nur auf
das thermische Verhalten (Wirkungsgrad) sondern auch
auf den Ausstoß von Schadgasen nachteilig auswirken.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Feuerleistungsregelung
so zu verbessern, daß über die gesamte Verbrennungsrost
fläche unabhängig von der jeweils vorliegenden Brenn
stoffqualität und Brennstoffmenge ein optimales Abbrand
verhalten und damit geringere Emissionswerte, d.
h. eine geringere Umweltbelastung und ein möglichst
hoher gleichbleibender thermischer Wirkungsgrad,
d. h. eine gleichmäßige Dampfproduktion, erzielt
wird.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Verfahren
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art,
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Primärluftzufüh
rung auch zonenweise in Querrichtung des Verbrennungs
rostes unterschiedlich geregelt wird und daß die
einzelnen Verbrennungszonen überwacht und die Primärluft
mengen den einzelnen Verbrennungszonen entsprechend
dem in den jeweiligen Verbrennungszonen herrschenden
Abbrandverhalten des Brennstoffes zugeführt werden.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren können unter
schiedliche Brennstoffqualitäten und unterschiedliche
Brennstoffverteilungen so berücksichtigt werden,
daß an allen Stellen des Verbrennungsrostes ein optimaler
Verbrennungszustand herrscht. Die Folge hiervon sind
geringere Emissionswerte und ein hoher thermischer
Wirkungsgrad der Anlage.
Die Überwachung der einzelnen Verbrennungszonen kann
durch Temperaturmessung an entsprechend vielen Stellen
oberhalb der Verbrennungszonen im Feuerraum erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungs
gemäßen Verfahrens kann die Überwachung der einzelnen
Verbrennungszonen mittels Video- oder Thermographiekamera
erfolgen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit
einem Verbrennungsrost, bei dem die Primärluftzuführung
über in Längsrichtung des Verbrennungsrostes unterteilte
Unterwindzonen erfolgt, ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterwindzonen auch in Querrichtung des Verbren
nungsrostes unterteilt sind und daß eine Überwachungs
einrichtung für die Erfassung des Abbrandverhaltens
des Brennstoffes über den einzelnen, den jeweiligen
Unterwindzonen zugeordneten Verbrennungszonen vorge
sehen ist.
Die Überwachungseinrichtung kann den einzelnen Verbren
nungszonen zugeordnete Thermoelemente umfassen, wodurch
es möglich ist, ein Temperaturprofil im Feuerraum
aufzunehmen und die Primärluftzufuhr in den einzelnen
Verbrennungszonen entsprechend zu beeinflussen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Thermoelemente
zwischen 5 und 15 m oberhalb der Verbrennungszonen
angeordnet sind.
Vorzugsweise umfaßt in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung die Überwachungseinrichtung eine Thermographie-
oder Videokamera, einen Monitor und einen freiprogram
mierbaren Rechner, der das empfangene Bild in einzelne
Bildzeilen und Bildpunkte auflöst und die so erhaltenen
Digitalwerte, die ein Maß für die Brennbett-Temperatur,
die Flammenstrahlung oder die Helligkeit auf der
jeweiligen Verbrennungszone darstellen, mit vorgegebenen
Richtwerten vergleicht und bei Abweichung einen entspre
chenden Regelvorgang auslöst. Diese Art der Überwachung
ist besonders vorteilhaft, weil die Überwachung auf
jeden einzelnen Punkt des Verbrennungsrostes gerichtet
werden kann, wodurch eine äußerst feinfühlige Regelung
möglich ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der
Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele von
Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Verbrennungsrost
mit einzelnen Unterwindzonen;
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Verbrennungsrost
nach Fig. 1;
Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch eine
Verbrennungsanlage mit Anordnung einer Video-
bzw. Thermographiekamera;
Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch eine
Verbrennungsanlage mit Anordnung von Thermo
elementen; und
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig.
4 in vergrößertem Maßstab.
Die schematische Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt einen
Längsschnitt durch einen Verbrennungsrost, der insgesamt
mit 1 bezeichnet ist. Zur Aufgabe des Brennstoffes
ist eine Aufgabeschurre 2 über einem Aufgabetisch
3 vorgesehen, auf dem Beschickkolben 4 zur Förderung
des Brennstoffes auf den Verbrennungsrost 1 vorgesehen
sind. Auf diesem wird der Brennstoff gezündet, im
weiteren Verlauf verbrannt und schließlich wird am
Rostende die Schlacke mittels eines Schlackenfall
schachtes 5 ausgetragen, der in eine nicht dargestellte
Austragvorrichtung mündet. Der Feuerraum über dem
Verbrennungsrost 1 ist mit 6 bezeichnet.
Die Zuführung der Verbrennungsluft als Primärluft
erfolgt mittels eines Gebläses 7 über einen mit 8
bezeichneten Kanal zu einem insgesamt mit 9 bezeichneten
Unterwindverteiler. Von hier führen einzelne, insgesamt
mit 10 bezeichnete Luft-Zuführungsrohre in einzelne
Unterwindzonen 11 bis 15, die nicht nur in Längsrich
tung des Verbrennungsrostes gemäß Fig. 1 aufgeteilt
sind, sondern auch wie aus Fig. 2 ersichtlich, in
Querrichtung des Verbrennungsrostes in einzelne Unter
windzonen unterteilt und mit den Buchstaben a und
b bezeichnet sind. Entsprechend der Anzahl der Unterwind
zonen 11 a bis 15 b weist das Kanalsystem 10 entsprechend
viele Luftzuführungsrohre 16 auf, in denen der Luft
durchsatz mittels Regeleinrichtungen, die schematisch
dargestellt und mit dem Bezugszeichen 17 versehen
sind, geregelt werden kann. Durch diese Maßnahme
ist der Verbrennungsrost in einzelne Verbrennungs
zonen, die mit den Unterwindzonen übereinstimmen,
unterteilt. Hierdurch ist eine Regelung jeder einzelnen
Verbrennungszone entsprechend der dort vorhandenen
Brennstoffmenge und der gerade anzutreffenden Brennstoff
qualität und des Abbrandverhaltens des Brennstoffs
möglich.
Um eine solche Regelung durchführen zu können, bedarf
es einer das Abbrandverhalten auf dem Verbrennungsrost
überwachenden Überwachungseinrichtung. Hierzu sind
in den Fig. 3 bzw. 4 und 5 zwei verschiedene Möglichkei
ten aufgezeigt.
Fig. 3 zeigt die Anordnung einer Video- bzw. Thermo
graphiekamera 18, die in der Decke 19 des Gaszuges
20 vorgesehen ist. Die Videokamera oder Thermographie
kamera 18 ist so ausgerichtet, daß sie durch den
Feuerraum 6 hindurch den Verbrennungsrost 1 von oben
beobachten kann. Diese Videokamera ist mit einem
Monitor 21 und mit einem frei programmierbaren Rechner
22 verbunden, der das empfangene Bild entsprechend
auflöst und die so erhaltenen Digitalwerte, die ein
Maß für die Helligkeit auf der jeweiligen Verbrennungs
zone darstellen, mit vorgegebenen Richtwerten vergleicht
und bei Abweichung einen entsprechenden Regelvorgang
über einen Regler 23 auslöst, der die Regeleinrichtungen,
die als Klappen oder Schieber 17 ausgebildet sind,
in den Luftverteilungsrohren 16 verstellt.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Überwachungseinrich
tung, die von einzelnen Thermoelementen 24 gebildet
ist, welche die gemessenen Werte an einen frei program
mierbaren Rechner 22 abgeben, der über einen Regler
23, wie in Verbindung mit Fig. 3 erläutert, eine
Einstellung der jeweiligen Regeleinrichtungen 17
in den Luftzuführungsleitungen 16 bewirkt. Fig. 5
gibt einen Überblick über die Verteilung der einzelnen
Thermoelemente 24. Hieraus sieht man, daß die Thermo
elemente gleichmäßig auf den Umfang des Gaszuges
verteilt sind, um möglichst viele Verbrennungszonen
überwachen zu können. Sowohl die Thermoelemente 24
als auch die Videokamera 18 sind in Höhen zwischen
5 und 15 m angeordnet.
Claims (7)
1. Verfahren zur Regelung der Feuerleistung von Verbren
nungsanlagen mit einem Verbrennungsrost, bei welchem
die Primärluftzuführung über die Rostlänge zonenweise
unterschiedlich geregelt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Primärluftzuführung auch in Querrichtung
des Verbrennungsrostes zonenweise unterschiedlich
geregelt wird und daß die einzelnen Verbrennungszonen
überwacht und die Primärluftmengen den einzelnen
Verbrennungszonen entsprechend dem in den jeweiligen
Zonen herrschenden Abbrandverhalten des Brennstoffes
zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwachung der einzelnen Verbrennungszonen
durch Temperaturmessung oberhalb dieser Verbrennungs
zonen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwachung der einzelnen Verbrennungszonen
mittels Video- oder Thermographiekamera erfolgt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, mit einem Verbrennungsrost, bei dem
die Primärluftzuführung über in Längsrichtung
des Verbrennungsrostes unterteilte Unterwindzonen
erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterwind
zonen (11 bis 15) auch in Querrichtung des Verbren
nungsrostes (1) unterteilt (11-11 b; 12-12 b;
13-13 b; 14-14 b; 15-15 b) sind und daß eine
Überwachungseinrichtung (18; 24) für die Erfassung
des Abbrandverhaltens des Brennstoffes auf den
einzelnen den jeweiligen Unterwindzonen zugeordneten
Verbrennungszonen vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Überwachungseinrichtung den einzelnen
Verbrennungszonen (11 bis 15 b) zugeordnete Thermo
elemente (24) umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Thermoelemente (24) zwischen 5 und 15 m
oberhalb der Verbrennungszonen (11-15 b) angeordnet
sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Durchführung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung
eine Thermographie- oder Videokamera (18), einen
Monitor (21) und einen freiprogrammierbaren Rechner
(22) umfaßt, der das empfangene Bild in einzelne
Bildzeilen und Bildpunkte auflöst und die so erhalte
nen Digitalwerte, die ein Maß für die Brennbett-Tempe
ratur, die Flammenstrahlung oder die Helligkeit
auf der jeweiligen Verbrennungszone darstellen,
mit vorgegebenen Richtwerten vergleicht und bei
Abweichung einen entsprechenden Regelvorgang auslöst.
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