EP0352620A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Feuerungsleistung von Verbrennungsanlagen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for controlling the fire performance of combustion systems with a combustion grate, in which the primary air supply is regulated differently zone by zone over the grate length.
- the invention also relates to an apparatus for performing the method.
- the combustion process on a combustion grate is different over the length of the grate.
- the fuel is dried and ignited near the task.
- the fuel burns intensively, the intensity of which decreases towards the end of the grate, until shortly before the end of the grate only burned-out and cooled slag remains, which falls into a correspondingly designed discharge.
- it is necessary to regulate the primary air supply differently. So far, this has been done by dividing it in the longitudinal direction below the grate Underwind zones are provided, to which different amounts of air are supplied in order to take into account the different combustion phases.
- the regulation of the primary air supply to the individual underwind zones is carried out according to pre-calculated distribution curves and can also be adjusted to the prevailing conditions by observing the fire bed. It is also known to regulate the fire output control as a function of the O 2 moisture content measured in the combustion gases and / or the combustion chamber temperature and / or the steam mass flow. Here, too, you have to rely on a mathematically and empirically obtained distribution of the primary air volume in relation to the individual underwind zones.
- a disadvantage of this type of fire performance control is the fact that the setting and distribution of the primary air based on the grate width was based on an average value of the fuel quality and that no consideration was given to different fuel qualities and fuel quantities based on the width. The consequence of this are locally different combustion behavior and changing excess air figures, which conflict with the attempt to achieve a uniform temperature profile in the combustion chamber of the incineration plant. This can have an adverse effect not only on the thermal behavior (efficiency) but also on the emission of harmful gases.
- the object of the invention is to improve the fire performance control so that over the entire combustion grate surface regardless of the particular burning material quality and quantity of fuel, optimal combustion behavior and thus lower emission values, ie a lower environmental impact and the highest possible constant thermal efficiency, ie even steam production, is achieved.
- the individual combustion zones can be monitored by measuring the temperature at a corresponding number of points above the combustion zones in the combustion chamber.
- the monitoring of the individual combustion zones by means of a video or thermography camera respectively.
- the device for carrying out the method with a combustion grate in which the primary air is supplied via underwind zones divided in the longitudinal direction of the combustion grate, is characterized in that the underwind zones are also divided in the transverse direction of the combustion grate and that a monitoring device for detecting the combustion behavior of the fuel is via the individual combustion zones assigned to the respective underwind zones is provided.
- the monitoring device can comprise thermocouples assigned to the individual combustion zones, which makes it possible to record a temperature profile in the combustion chamber and to influence the primary air supply in the individual combustion zones accordingly. It is advantageous if the thermocouples are arranged between 5 and 15 m above the combustion zones.
- the monitoring device preferably comprises a thermography or video camera, a monitor and a freely programmable computer which resolves the received image into individual image lines and pixels and the digital values thus obtained, which are a measure of the combustion bed temperature, the flame radiation or display the brightness on the respective combustion zone, compare it with specified guide values and trigger a corresponding control process in the event of a deviation.
- This kind of surveillance is particularly advantageous because the monitoring can be directed to every single point on the combustion grate, which enables extremely sensitive control.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through a combustion grate, which is denoted overall by 1.
- a feed chute 2 is provided above a feed table 3, on which charging pistons 4 are provided for conveying the fuel onto the combustion grate.
- the fuel is ignited on this, burned in the further course and finally on Rusting the slag discharged by means of a slag chute 5, which opens into a discharge device, not shown.
- the combustion chamber above the combustion grate 1 is designated 6.
- the combustion air is supplied as primary air by means of a blower 7 via a channel designated 8 to an underwind distributor generally designated 9.
- individual air supply pipes denoted overall by 10
- individual underwind zones 11 to 15 which are not only divided in the longitudinal direction of the combustion grate according to FIG. 1, but also, as can be seen from FIG. 2, in the transverse direction of the combustion grate into individual underwind zones and are designated with the letters a and b.
- the duct system 10 has a correspondingly large number of air supply pipes 16, in which the air throughput can be regulated by means of regulating devices, which are shown schematically and provided with the reference number 17.
- This measure divides the combustion grate into individual combustion zones that correspond to the underwind zones. This makes it possible to regulate each individual combustion zone in accordance with the amount of fuel present there and the fuel quality currently to be found and the combustion behavior of the fuel.
- a monitoring device monitoring the combustion behavior on the combustion grate is required.
- 3 and 4 and 5 show two different possibilities.
- Fig. 3 shows the arrangement of a video or thermography camera 18, which is provided in the ceiling 19 of the accelerator cable 20.
- the video camera or thermography camera 18 is oriented so that it can observe the combustion grate 1 from above through the combustion chamber 6.
- This video camera is connected to a monitor 21 and to a freely programmable computer 22, which accordingly resolves the received image and compares the digital values thus obtained, which represent a measure of the brightness in the respective combustion zone, with predetermined guide values and, if there is a deviation, a corresponding control process triggers via a controller 23, which adjusts the control devices, which are designed as flaps or slides 17, in the air distribution pipes 16.
- thermocouples 24 which output the measured values to a freely programmable computer 22, which uses a controller 23, as explained in connection with FIG. 3, to set the respective values Control devices 17 in the air supply lines 16 causes.
- Fig. 5 gives an overview of the distribution of the individual thermocouples 24. From this it can be seen that the thermocouples are evenly distributed over the circumference of the throttle cable in order to be able to monitor as many combustion zones as possible. Both the thermocouples 24 and the video camera 18 are arranged at heights between 5 and 15 m.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Feuerleistung von Verbrennungsanlagen mit einem Verbrennungsrost, bei welchem die Primärluftzuführung über die Rostlänge zonenweise unterschiedlich 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 unterschiedliche 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 Feuerleistungsregelung in Abhängigkeit von dem in den Verbrennungsgasen gemessenen O2-feucht-Gehalt und/oder der Feuerraumtemperatur 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 unterschiedliches Abbrandverhalten und wechselnde Luftüberschußzahlen, die dem Bestreben entgegenstehen, ein gleichmäßiges Temperaturprofil im Feuerraum der Verbrennungsanlage 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 Verbrennungsrostfläche unabhängig von der jeweils vorliegenden Brenn stoffqualität und Brennstoffmenge ein optimales Abbrandverhalten 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 Primärluftzuführung auch zonenweise in Querrichtung des Verbrennungsrostes unterschiedlich geregelt wird und daß die einzelnen Verbrennungszonen überwacht und die Primärluftmengen den einzelnen Verbrennungszonen entsprechend dem in den jeweiligen Verbrennungszonen herrschenden Abbrandverhalten des Brennstoffes zugeführt werden.
- Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren können unterschiedliche 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 erfindungsgemäßen 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 Verbrennungsrostes unterteilt sind und daß eine Überwachungseinrichtung für die Erfassung des Abbrandverhaltens des Brennstoffes über den einzelnen, den jeweiligen Unterwindzonen zugeordneten Verbrennungszonen vorgesehen ist.
- Die Überwachungseinrichtung kann den einzelnen Verbrennungszonen 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 freiprogrammierbaren 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 entsprechenden 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 Thermoelementen; 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 vorgesehen sind. Auf diesem wird der Brennstoff gezündet, im weiteren Verlauf verbrannt und schließlich wird am Rostende die Schlacke mittels eines Schlackenfallschachtes 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 Längsrichtung des Verbrennungsrostes gemäß Fig. 1 aufgeteilt sind, sondern auch wie aus Fig. 2 ersichtlich, in Querrichtung des Verbrennungsrostes in einzelne Unterwindzonen unterteit und mit den Buchstaben a und b bezeichnet sind. Entsprechend der Anzahl der Unterwindzonen 11a bis 15b weist das Kanalsystem 10 entsprechend viele Luftzuführungsrohre 16 auf, in denen der Luftdurchsatz mittels Regeleinrichtungen, die schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 17 versehen sind, geregelt werden kann. Durch diese Maßnahme ist der Verbrennungsrost in einzelne Verbrennungszonen, die mit den Unterwindzonen übereinstimmen, unterteilt. Hierdurch ist eine Regelung jeder einzelnen Verbrennungszone entsprechend der dort vorhandenen Brennstoffmenge und der gerade anzutreffenden Brennstoffqualität 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 Möglichkeiten aufgezeigt.
- Fig. 3 zeigt die Anordnung einer Video- bzw. Thermographiekamera 18, die in der Decke 19 des Gaszuges 20 vorgesehen ist. Die Videokamera oder Thermographiekamera 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 Verbrennungszone 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 Überwachungseinrichtung, die von einzelnen Thermoelementen 24 gebildet ist, welche die gemessenen Werte an einen frei programmierbaren Rechner 22 abgeben, der über einen Regler 23, wie in Verbindung mit Fig. 3 erläutert, eine Einstellung der jeweiligen Regel einrichtungen 17 in den Luftzuführungsleitungen 16 bewirkt. Fig. 5 gibt einen Überblick über die Verteilung der einzelnen Thermoelemente 24. Hieraus sieht man, daß die Thermoelemente 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.
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