CH520897A

CH520897A - Verfahren zur automatischen Steuerung der Verbrennungsluft in Müllverbrennungsanlagen und Müllverbrennungsanlagen zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: CH520897A
Application number: CH453571A
Authority: CH
Inventors: Salamon Otto
Original assignee: Von Roll Ag
Priority date: 1971-03-29
Filing date: 1971-03-29
Publication date: 1972-03-31

Description

Verfahren zur automatischen Steuerung der Verbrennungsluft in
Müllverbrennungsanlagen und Müllverbrennungsanlagen zur
Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automa tischen Steuerung der Verbrennungsluft in Müllverbrennungsanlagen, bei dem die gesamte benötigte Verbrennungsluft in zwei Teilmengen aufgeteilt und die eine Teilmenge als Erstluft zum Feuerbett geführt, hingegen die andere als Zweitluft in den Feuerraum eingeblasen wird.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Müllverbrennungsanlage zur Ausführung des Verfahrens.

Verfahren bzw. Einrichtungen zur automatischen Steuerung der Verbrennungsluftmengen in Abhängigkeit von den Verbrennungslufttemperaturen, vom CO2- oder CO-Gehalt der Abgase oder von der aufgegebenen Brennstoffmenge sind bereits bekannt und haben sich bei der Verbrennung von definierten Brennstoffen, wie z. B. Kohle, Koks, Heizöl, Holz usw., deren Heizwert und Verbrennungseigenschaften vorbestimmt sind und sich nicht wesentlich ändern, gut bewährt.

Bei der Verbrennung von Müll, bei der die Zusammensetzung des Brennstoffes jeweils nach Anteil, Art und Heizwert der verschiedenen Müllbestandteile dauernd wechselt, genügt jedoch eine solche Steuerung der Verbrennungsluft nicht. Vielmehr muss bei der Müllverbrennung die Verbrennungsluft in angepasstem, veränderlichem Verhältnis aufgeteilt werden in Unterwind, der in den Verbrennungsherd eingeblasen wird, und Zweitluft (Sekundärluft), die über das Feuerbett in den Feuerraum des Müllverbrennungsofens eingeführt wird.

Somit sind Verfahren bzw. Einrichtungen der eingangs genannten Art zur Steuerung der Verbrennungsluft in Müllverbrennungsanlagen bereits bekannt, diese lassen aber im Hinblick auf eine rationelle, vollständige und hygienische Verbrennung des Mülls immer noch erheblich zu wünschen übrig. Denn etweder ist der erforderliche Luftüberschuss zu gross, was einerseits die Betriebskosten erhöht und andererseits bei Müllverbrennungsöfen mit Wärmeverwertung die Nutzwärmeleistung verringert, im Grenzfall sogar die Verbrennungstemperatur unter das zulässige Mass erniedrigt, oder aber der Ausbrand ist nur unvollständig, was bei der Ablagerung der Verbrennungsrückstände auf Halden, abgesehen von den durch das grössere Rückstandsvolumen und Gewicht bedingten höheren Kosten für den Abtransport der Schlacken und dem ebenfalls entsprechend grösseren Platzbedarf auf der Schlackenhalde,

vor allem zur Bodenvergiftung, Grundwasserverseuchung, Luftverpestung sowie Ungeziefer- und Rattenplage, d. h. zu einer in mehracher Hinsicht gesundheitsschädlichen Umweltbeeinträchtigung führt.

Zweck der Erfindung ist, diese Nachteile zu beheben.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Erstluftmenge in Abhängigkeit mindestens von der durch einen der Müllfeuerung nachgeschalteten Rauchgaskühler abgeführten Rauchgaswärme gesteuert wird, dass ferner ein Anteil der Zweitluft so gesteuert wird, dass er die Erstluftmenge mindestens zum minimal notwendigen Verbrennungsluftüberschuss ergänzt, und dass ein weiterer Anteil der Zweitluft in Abhängigkeit von der Flammenhöhe im Feuerraum oder der hinter diesem herrschenden Rauchgastemperatur oder Rauchgaszusammensetzung gesteuert wird.

Die Müllverbrennungsanlage zur Ausführung des Verfahrens ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass sie drei einzeln für sich steuerbare Verbrennungsluftzuleitungen umfasst, von denen eine als Erstluftleitung zum Feuerbett führt, während die beiden anderen als Zweitluftleitungen in den Feuerraum münden, dass die Erstluftleitung durch mindestens ein an der Sekundärseite des als Wärmeaustauscher ausgebildeten Rauchgaskühlers angeordnetes Messgerät steuerbar ist und dass die eine Zweitluftleitung im gleichen Sinne wie die Erstluftleitung steuerbar ist, während die andere Zweitluftleitung durch ein am Ende des Feuerraumes angeordnetes Temperaturmess- oder Gasprüfgerät oder ein am Feuerraum angeordnetes Flammenhöhenmessgerät steuerbar ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

In einem Müllverbrennungsofen 1 wird der Müll über einen Aufgabeschacht 2 auf einen Aufgabe- und Dosierrost 3 aufgegeben und von diesem in einen Feuerraum 4 eingeführt. Dort wird der Müll auf zwei hintereinander angeordneten Verbrennungsrosten 5 und 6 verbrannt. Der zweite, als Ausbrandrost dienende Verbrennungsrost 6 wirft die Verbrennungsrückstände als Schlacken in einen Schlackenaustragsschacht 7 ab, von wo sie mittels einer Fördervorrich tung 8, vorzugsweise einer in einem Wasserbad angeordneten Kratzerkette, abtransportiert werden. Zwischen dem Aufgaberost 3 und dem ersten Verbrennungsrost 5 könnte ein Vortrocknungsrost angeordnet sein, sofern die Vortrocknung auf dem ersten Teil des ersten Verbrennungsrostes 5 nicht ausreicht.

Die durch die Müllverbrennung erzeugten Rauchgase durchströmen in Richtung des Pfeiles R Wärmeaustauschflächen eines der Feuerung nachgeschalteten Rauchgaskühlers 9 und treten an einer Stelle 10 aus dem Feuerraum 4 aus.

Der Rauchgaskühler 9 kann, ausser der notwendigen Rauchgaskühlung, auch zur Verwertung der von den heissen Müllverbrennungsgasen abgeführten Wärme dienen, wozu er als Dampfkessel oder sonstiger Heizkessel, z. B. für die Heisswassererzeugung, oder als Luftvorwärmer für die Verbrennungsluft ausgebildet sein kann. Der Rauchgaskühler 9 könnte aber auch nur zur Abführung der Rauchgaswärme, d. h. nur zur Wärmevernichtung, dienen, wobei z. B. Wasser oder Luft als sekundäres Wärmeträgermedium für die abzuführende Rauchgaswärme verwendet werden kann.

Die gesamte, zur Verbrennung des Mülls erforderliche Verbrennungsluft wird in zwei Teilmengen aufgeteilt, von denen die eine als Erstluft A über einen Lufteintritt 11 zum Feuerbett geführt, d. h. als Unterwind unter die beiden Verbrennungsroste 5 und 6 geblasen wird, während die andere Teilmenge als Zweitluft verwendet, jedoch in zwei Luftanteile B und C aufgeteilt wird, die über Eintrittsöffnungen 12 bzw. 13 oberhalb der beiden Verbrennungsroste 5 bzw. 6 in der Ofenseitenwand oder in den Stirnwänden in den Feuerraum 4 eingeblasen werden. Die beiden Luftanteile B und C der Zweitluft können für eine beidseitige Einblasung über beide Ofenseitenwände vorzugsweise nochmals, jeder für sich hälftig, aufgeteilt werden.

Die Erstluftmenge A wird in Abhängigkeit von der über den Rauchgaskühler 9 abgeführten Rauchgaswärme gesteuert, während der erste Anteil B der Zweitluft so gesteuert wird, dass er die Erstluftmenge A mindestens zum minimal notwendigen Verbrennungsluftüberschuss ergänzt, und der andere Anteil C der Zweitluft in Abhängigkeit von der Flammenhöhe im Feuerraum oder der hinter diesem herrschenden Rauchgastemperatur oder Rauchgaszusammensetzung gesteuert wird.

Wenn der erste Anteil B der Zweitluft so gesteuert wird, dass er die Erstluftmenge A zum minimal notwendigen Verbrennungsluftüberschuss ergänzt, so bedeutet dies also, dass der erste Anteil B der Zweitluft im gleichen Sinne wie die als Unterwind verwendete Erstluftmenge A verändert d. h.

gesteuert wird, wobei jedoch das Verhältnis von Unterwind (Erstluftmenge A) und erstem Zweitluftanteil B über eine geeignete Vorrichtung, z. B. über eine Kurvenscheibe, variiert werden kann.

Wenn der Rauchgaskühler 9 als der Müllfeuerung nach- geschalteter Dampfkessel ausgebildet ist, kann die über ihn abgeführte Rauchgaswärme als Nutzdampfproduktion des Dampfkessels gemessen und mit dieser Messgrösse die Erstluftmenge A gesteuert werden.

Ist für die Müllverbrennungsanlage eine anderweitige Wärmeverwertung vorgesehen, d. h. der Rauchgaskühler 9 z. B. als Heizkessel mit geregelten Temperaturen für eine Heisswassererzeugung oder als Luftvorwärmer eingerichtet, so kann die über ihn abgeführte Rauchgaswärme als Durchflussmenge des zur Verwertung der Müllverbrennungswärme mittels der heissen Rauchgase im Rauchgaskühler 9 zu beheizenden Mediums, sei dies nun Wasser oder Luft, gemessen und mit dieser Messgrösse die Erstluftmenge A gesteuert werden.

Wenn aber keine Wärmeverwertung in der Müllverbrennungsanlage vorgesehen ist, d. h. der Rauchgaskühler nur zur Abführung der Rauchgaswärme aus dem Verbrennungsofen dient, dann kann die abgeführte Rauchgaswärme als Zuflussmenge des dann nur zur Wärmevernichtung dienenden Rauchgaskühlmediums, sei dieses nun z. B. zum Rauchgaskühler 9 strömendes Wasser oder Luft, gemessen und mit dieser Messgrösse die Erstluftmenge A gesteuert werden.

Die über den Rauchgaskühler 9 abgeführte Rauchgaswärme kann auch als Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen des durch ihn in geregelter Menge hindurch- geführten sekundären Wärmeträgermediums bei seinem Eintritt in den und Austritt aus dem als Rauchgaskühler benutzten Wärmeaustauscher gemessen und diese Temperaturdifferenz als Messgrösse für die Steuerung der Erstluftmenge A verwendet werden. Hierbei kann der Rauchgaskühler 9 von Wasser oder Luft als sekundärem Wärmeträger durchströmt werden, wobei er entweder, z. B. als Heizkessel für die Heisswassererzeugung oder als Luftvorwärmer, für eine Wärmeverwertung verwendet werden oder aber nur zur Wärmevernichtung dienen kann.

Es könnten aber auch sowohl die Durchflussmenge des zur Abführung der Müllverbrennungswärme über den Rauchgaskühler 9 dienenden Wärmeträgermediums als auch -die Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen dieses Wärmeträgers bei seinem Eintritt in den und seinem Austritt aus dem als Rauchgaskühler benutzten Wärmeaustauscher gemessen und diese beiden Leitgrössen zur Steuerung der Erstluftmenge A verwendet werden. Auch hierbei kann der Rauchgaskühler 9, z. B. als Heisswasserkessel oder Luftvorwärmer, abgesehen von der Abführung der Rauchgaswärme aus dem Müllverbrennungsofen, zugleich auch der Wärmeverwertung dienen oder aber nur zu einer Wärmevernichtung verwendet werden.

Der erste Anteil B der Zweitluft kann als Grundanteil der Summe aus der Erstluftmenge A und dem ersten Anteil B der Zweitluft konstant gehalten werden.

Der erste Anteil B der Zweitluft könnte aber auch in Abhängigkeit von der Erstluftmenge A gesteuert werden.

Andererseits könnte der erste Anteil B der Zweitluft in Abhängigkeit von der gleichen Messgrösse wie die Erstluftmenge A gesteuert werden.

Abgesehen von der schon erwähnten Steuerung der Erstluftmenge A in Abhängigkeit von der durch den Rauchgaskühler abgeführten Rauchgaswärme, könnte die Erstluftmenge A zusätzlich auch noch in Abhängigkeit vom Mülldurchsatz oder Feuerbettvorschub oder von der bei der Müllverbrennung erreichten Ausbrandgüte als weitere Leitgrösse gesteuert werden. Bei dieser zusätzlichen Steuerung kann also die gewogene, aufgegebene Müllmenge bzw. die Vorschubgeschwindigkeit der Verbrennungsroste 5 und 6 bzw. die Vorschubgeschwindigkeit des Aufgabe- und Dosierrostes 3 oder die Geschwindigkeit oder Hubzahl usw. eines anderen Aufgabe- oder Dosierapparates als Leitgrösse verwendet werden.

Hierbei könnte die Erstluftmenge A zusätzlich zonenweise in Abhängigkeit von einer der drei vorgenannten Leitgrössen, nämlich dem Mülldurchsatz, Feuerbettvorschub oder dem bei der Müllverbrennung erreichten Ausbrandgrad, oder aber auch vom Flammenbild im Feuerraum 4 gesteuert werden. Der Ausbrand in der Schlacke kann durch
Analysen oder durch Messung des Schwärzegehaltes auf dem Ausbrandrost 6 laufend ermittelt werden, während das
Flammenbild photometrisch undloder durch in Zeitabständen mittels einer automatischen Filmkamera erfolgendes automatisches Photographieren der Flamme laufend erfasst werden kann.

Der andere Anteil C der Zweitluft kann als dritte Teil menge der gesamten Verbrennungsluft in Abhängigkeit von der Flammenhöhe im Feuerraum 4 oder der hinter diesem herrschenden Rauchgastemperatur oder Rauchgaszusammensetzung gesteuert werden. Hierbei kann die Rauchgastemperatur mittels eines in bzw. hinter dem Rauchgasaustritt 10 des Feuerraumes 4 angeordneten Temperaturfühlers laufend abgetastet werden, während die Rauchgaszusammensetzung am Ende des Feuerraumes 4 durch laufende Messung des 02, CO- oder CO2-Gehaltes erfasst werden kann
Art, Wirkungsweise und Anordnung der bei dem zuvor beschriebenen Verfahren zur automatischen Steuerung der Verbrennungsluft in Müllverbrennungsanlagen benutzten Mess- und Regelgeräte sind allgemein bekannt und brauchen daher nicht besonders erläutert zu werden.

Dem vorgeschlagenen Verfahren liegt die grundsätzliche Überlegung zugrunde, dass, ausgehend von der Tatsache, dass bei einer Verbrennung von Müll die Verbrennungsluft in unter die Verbrennungsroste einzublasenden Unterwind und über diesen in den Feuerraum einzuführende Zweitluft (Sekundärluft) aufgeteilt wird, die zur Verbrennung benötigte Luft nicht nur von einer einzigen Leitgrösse gesteuert werden kann und darf, wenn ein den jeweils herrschenden Verbrennungsverhältnissen unter möglichst geringem Zeitverzug optimal angepasster Verbrennungslufthaushalt in der Müllverbrennungsanlage erreicht werden soll, was nunmehr dank des vorgeschlagenen Steuerungsverfahrens weitestgehend ermöglicht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

I. Verfahren zur automatischen Steuerung der Verbrennungsluft in Müllverbrennungsanlagen, bei dem die gesamte benötigte Verbrennungsluft in zwei Teilmengen aufgeteilt und die eine Teilmenge als Erstluft zum Feuerbett geführt, hingegen die andere als Zweitluft in den Feuerraum eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstluftmenge (A) in Abhängigkeit mindestens von der durch einen der Müllfeuerung nachgeschalteten Rauchgaskühler abgeführten Rauchgaswärme gesteuert wird, dass ferner ein Anteil (B) der Zweitluft so gesteuert wird, dass er die Erstluftmenge (A) mindestens zum minimal notwendigen Verbrennungsluft überschuss ergänzt, und dass ein weiterer Anteil (C) der Zweitluft in Abhängigkeit von der Flammenhöhe im Feuerraum oder der hinter diesem herrschenden Rauchgastemperatur oder Rauchgaszusammensetzung gesteuert wird.

II. Müllverbrennungsanlage zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei einzeln für sich steuerbare Verbrennungsluftzuleitungen umfasst, von denen eine als Erstluftleitung zum Feuerbett führt, während die beiden anderen als Zweitluftleitungen in den Feuerraum (4) münden, dass die Erstluftleitung durch mindestens ein an der Sekundärseite des als Wärmeaustauscher ausgebildeten Rauchgaskühlers (9) angeordnetes Messgerät steuerbar ist und dass die eine Zweitluftleitung im gleichen Sinne wie die Erstluftleitung steuerbar ist, während die andere Zweitluftleitung durch ein am Ende des Feuerraumes (4) angeordnetes Temperaturmess- oder Gasprüfgerät oder ein am Feuerraum (4) angeordnetes Flammenhöhenmessgerät steuerbar ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass die abgeführte Rauchgaswärme als Nutz dampfproduktion eines als Rauchgaskühler dienenden Dampfkessels gemessen und mit dieser die Erstluftmenge (A) gesteuert wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die abgeführte Rauchgaswärme als Durch- flussmenge eines zur Verwertung der Müllverbrennungs wärme mittels der heissen Rauchgase im Rauchgaskühler zu beheizenden Mediums gemessen und mit dieser die Erstluft menge (A) gesteuert wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeführte Rauchgaswärme als Zuflussmenge eines der Wärmevernichtung dienenden Rauchgaskühlmediums gemessen und mit dieser die Erstluftmenge (A) gesteuert wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeführte Rauchgaswärme als Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen des in geregelter Menge durch den Rauchgaskühler geführten sekundären Wärmeträgermediums bei Eintritt in den und bei Austritt aus dem Rauchgaskühler gemessen und mit dieser die Erstluftmenge (A) gesteuert wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch I und einem der Unteransprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeführte Rauchgaswärme sowohl als Durchflussmenge des durch den Rauchgaskühler geführten sekundären Wärmeträgers als auch als die Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen dieses Wärmeträgers bei Eintritt in den und bei Austritt aus dem Rauchkühler gemessen und mit diesen beiden Messgrössen die Erstluftmenge (A) gesteuert wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anteil (B) der Zweitluft als Grundanteil der Summe aus der Erstluftmenge (A) und dem ersten Anteil (B) der Zweitluft konstant gehalten wird.

7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anteil (B) der Zweitluft in Abhängigkeit von der Erstluftmenge (A) gesteuert wird.

8. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anteil (B) der Zweitluft in Abhängigkeit von der gleichen Messgrösse gesteuert wird wie die Erstluftmenge (A).

9. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstluftmenge (A) zusätzlich in Abhängigkeit vom Mülldurchsatz oder Feuerbettvorschub oder von der bei der Müllverbrennung erreichten Ausbrandgüte gesteuert wird.

10. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstluftmenge (A) zusätzlich zonenweise in Abhängigkeit vom Mülldurchsatz oder Feuerbettvorschub oder von der bei der Müllverbrennung erreichten Ausbrandgüte oder vom Flammenbild im Feuerraum gesteuert wird.

11. Anlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstluftleitung als Unterwindleitung unter die Verbrennungsroste (5, 6) führt, während die beiden Zweitluftleitungen oberhalb der Verbrennungsroste (5, 6) in den Feuerraum (4) münden.

12. Anlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Veränderung des Verhältnisses der Luftdurchströmmengen durch die Unterwindleitung und die erste Zweitluftleitung eine Kurvenscheibe vorgesehen ist.

13. Anlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterwindleitung zusätzlich durch ein Messgerät für die in den Feuerraum (4) eingebrachte Müllmenge oder durch ein Ausbrandmessgerät steuerbar ist.

14. Anlage nach Patentanspruch II und Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterwindleitung mit einer Zonenunterteilung versehen und jede Unterwindzone für sich mittels des zusätzlichen Messgerätes oder eines Flammenbildmessgerätes steuerbar ist.

15. Anlage nach Patentanspruch II oder einem der Unteransprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zweitluftleitung im Bereich des ersten Verbrennungsrostes (5) und die zweite Zweitluftleitung im Bereich des zweiten Verbrennungsrostes (6) in den Feuerraum (4) mündet.