CH673149A5

CH673149A5 -

Info

Publication number: CH673149A5
Application number: CH4153/87A
Authority: CH
Inventors: Johann Kuenstler
Original assignee: Kuepat Ag
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1987-10-23
Publication date: 1990-02-15
Also published as: NO884702D0; JPH01134110A; KR890007022A; EP0312818A3; EP0312818A2; NO884702L

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von inhomogenem Brenngut, insbesondere von Müll, wobei das Brenngut von einem Schieberost kontinuierlich von einer Zugabestelle zu einer Schlackenausfallstelle transportiert und dabei fortlaufend umgeschichtet wird. Eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist beispielsweise in den CH-Patent-schriften 559 878 und 567 230 beschrieben. The invention relates to a method for burning inhomogeneous combustible material, in particular garbage, the combustible material being continuously transported from a sliding grate from an addition point to a slag failure point and being continuously shifted. A device for carrying out such a method is described, for example, in the CH patent documents 559 878 and 567 230.

Bei einem Verbrennungsverfahren der fraglichen Art wird das sich auf dem Rost vorwärtsbewegende Brenngut zuerst getrocknet, dann entgast (Austreiben der flüchtigen Bestandteile), und schliesslich wird auch der feste Kohlenstoff in Gasform übergeführt, wobei die jeweils entstehenden brennbaren Gase oxydiert, also verbrannt werden. Diese sich über dem Rost abspielenden Vorgänge bedingen die Zufuhr von (zusätzlich zu dem im Brenngut enthaltenen) Sauerstoff, was durch Luftzufuhr einerseits von unten durch den Rost bzw. das Brenngut hindurch (Unterwind) In a combustion process of the type in question, the firing material moving forward on the grate is first dried, then degassed (expulsion of the volatile constituents), and finally the solid carbon is also converted into gaseous form, the combustible gases formed in each case being oxidized, i.e. burned. These processes, which take place above the grate, require the supply of oxygen (in addition to the fuel contained in the firing material), which is caused by air supply from below through the grate or the firing material (underwind)

und anderseits über dem Rost bzw. dem Brenngut durch Öffnungen in der den FeueiTaum seitlich begrenzenden Ofenwand hindurch (Sekundärluft) erfolgt. and on the other hand above the grate or the firing material through openings in the furnace wall laterally bounding the fire chamber (secondary air).

Es hat sich nun gezeigt, dass mit der üblichen Steuerung von 5 Unterwind und Sekundärluft keine bezüglich Energieaufwand und Schadstoffarmut der Rauchgase optimale Müllverbrennung möglich ist. Grund dafür ist einerseits die sich stets ändernde Zusammensetzung und Konsistenz des zugeführten Brenngutes und anderseits die sich durch das Fortschreiten der Ent- und Ver-io gasung des Brenngutes in Fliessrichtung auf dem Rost ändernde Art und Menge der entstehenden und zu verbrennenden Gase. Abgasmessungen bei Müllverbrennungseinrichtungen bekannter Art haben gezeigt, dass die heute geforderte Abgasarmut nicht oder nur unter Inkaufnahme eines relativ grossen Energieaufwan-15 des erreichbar ist; so wurde versucht, einerseits durch Schaffung einer Nachverbrennungszone und anderseits durch erhöhte Unterwindzufuhr in der Hauptverbrennungszone das Verbrennungsresultat zu verbessern. Abgesehen davon, dass beide Massnahmen den zeitlich und örtlich im Brenngutbett auftretenden 20 Änderungen nicht gerecht werden können, führt die Nachverbrennung zu baulich komplizierten Lösungen, während erhöhte Unterwindzufuhr zu entsprechend hoher Luftforderleistung und unerwünscht hohem Flugascheausstoss führt. It has now been shown that with the usual control of underwind and secondary air, no optimal waste incineration is possible in terms of energy consumption and low pollution of the flue gases. The reason for this is, on the one hand, the constantly changing composition and consistency of the fuel to be fed and, on the other hand, the type and quantity of the gases to be burned and to be changed due to the progress of the degassing and degassing of the fuel in the flow direction on the grate. Exhaust gas measurements in waste incineration plants of a known type have shown that the currently low level of exhaust gas cannot be achieved or can only be achieved by accepting a relatively large amount of energy; Attempts have been made to improve the combustion result on the one hand by creating an afterburning zone and on the other hand by increasing the underwind supply in the main combustion zone. Apart from the fact that both measures cannot do justice to the 20 changes occurring in time and place in the firing bed, the afterburning leads to structurally complicated solutions, while increased underwind supply leads to a correspondingly high air demand and undesirably high fly ash emissions.

Die vorliegende Erfindung gestattet es erstmals, diese Nach-25 teile zu vermeiden, indem sich sowohl die Unterwindzufuhr als auch die Sekundärluftzufuhr in aufeinanderfolgenden Rost- bzw. Verbrennungsraumzonen einzeln den örtlichen Verhältnissen so anpassen lässt, dass eine optimale Verbrennung und damit ein schadstoffarmer Abgasstrom bei geringstmöglichem Energieauf-30 wand erreichbar ist. The present invention makes it possible for the first time to avoid these disadvantages by individually adapting both the underwind supply and the secondary air supply in successive grate or combustion chamber zones to the local conditions in such a way that optimum combustion and thus a low-emission exhaust gas flow are achieved with the lowest possible Energy expenditure is achievable.

Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Brenngut auf dem Schieberost mehrere in Fliessrichtung aufeinanderfolgende Feuerungszonen durchläuft, wobei jeder Zone einerseits von unten durch den Rost 35 hindurch ein separater Unterluftstrom und anderseits über dem Rost ein separater Sekundärluftstrom zugeführt wird, derart, dass in aufeinanderfolgenden Feuerungszonen zunehmend schwerer flüchtige Brenngutanteile in Gasform übergeführt werden, und das in jeder Zone erzeugte Gas mittels der Unterluft aus dem 40 Brenngutbett nach oben ausgetrieben, dort mit Sekundärluft durchmischt und anschliessend verbrannt wird, während in einer letzten Ausbrandzone der verbliebene feste Kohlenstoff verbrannt wird. Dank der zonenweise separaten Luftzufuhr ist es ohne weiteres möglich, sowohl die jeder Zone zuzuführende Gesamtluft als 45 auch die Aufteilung dieser Gesamtluft in Unterwind und Sekundärluft dem die jeweilige Zone passierenden Brenngut- bzw. Brenngaszustand derart anzupassen, dass stets die richtige Luftmenge am richtigen Ort zur Verfügung steht. Dies geschieht zweckmässig dadurch, dass im Gasbildungsbereich, im Gas/Luft-50 Mischbereich und im Verbrennungsbereich jeder der z.B. fünf Feuerungszonen je ein oder mehrere Parameter, wie Temperatur, Sauerstoffgehalt, CO- und NO-Gehalt gemessen werden, und dass die Messsignale zwecks Optimierung der Gasbildung und Verbrennung in entsprechende Regelsignale sowohl für die Luft-55 Zuteilung an die einzelnen Feuerungszonen als auch für die Luft-aufteilung in Unterwind und Sekundärluft in jeder Feuerungszone umgewandelt werden. For this purpose, the method according to the invention is characterized in that the firing material on the sliding grate passes through several successive firing zones in the direction of flow, each zone being supplied with a separate under-air flow from below through the grate 35 on the one hand and a separate secondary air flow over the grate on the other hand, such that that more and more volatile parts of the combustible material are converted into gas in successive firing zones, and the gas generated in each zone is expelled from the firing bed by means of the under air, mixed there with secondary air and then burned, while the remaining solid carbon is burned in a last burnout zone becomes. Thanks to the zone-by-zone separate air supply, it is easily possible to adapt both the total air to be supplied to each zone and the division of this total air into underwind and secondary air to the fuel or fuel gas condition that passes through the zone in such a way that the right amount of air is always available at the right place Available. This is expediently done in that in the gas formation area, in the gas / air mixing area and in the combustion area, each of the e.g. five combustion zones, one or more parameters such as temperature, oxygen content, CO and NO content are measured, and that the measurement signals are used to optimize the gas formation and combustion in corresponding control signals for the air-55 allocation to the individual combustion zones as well as for the Air division into underwind and secondary air can be converted in each firing zone.

Die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in jeder einer Mehrzahl von in 60 Brenngutförderrichtung aufeinanderfolgenden Feuerungszonen sowohl unter dem Schieberost als auch über dem letzteren eine Unterwind- bzw. eine Sekundärluft-Zuführleitung mündet, welches Leitungspaar an eine Aufteilvorrichtung zur Aufteilung in Unterwind und Sekundärluft und diese über eine Zonenluftlei-65 tung an eine gemeinsame Zonenluftverteilvorrichtung angeschlossen ist, die von einer Gesamtluftleitung gespeist wird, und dass über jedem Zonenabschnitt des Rostes Parametermessstellen vorgesehen sind, die über Rechner sowohl zur Regelung der Auftei The device for carrying out this method is characterized in that in each of a plurality of firing zones which follow one another in 60 directions of the firing material, an underwind or a secondary air supply line opens both under the sliding grate and over the latter, which pair of lines leads to a dividing device for division into underwind and secondary air and this is connected via a zone air line to a common zone air distribution device, which is fed by an overall air line, and that parameter measuring points are provided above each zone section of the grate, which are controlled by computers both for regulating the distribution

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lung der Zonenluft in Unterwind und Sekundärluft als auch zur Regelung der Gesamtluftverteilung auf die Zonen mit der Aufteilvorrichtung und der Verteilvorrichtung verbunden sind. zone air in underwind and secondary air as well as for regulating the total air distribution to the zones are connected to the distribution device and the distribution device.

Im folgenden ist anhand der beiliegenden Zeichnung die Erfindung beispielsweise beschrieben. In der Zeichnung zeigt: In the following the invention is described for example with reference to the accompanying drawings. The drawing shows:

Fig. 1 das Schema einer erfindungsgemässen Verbrennungseinrichtung im vertikalen Längsschnitt, 1 shows the diagram of a combustion device according to the invention in vertical longitudinal section,

Fig. 2 die Einrichtung im Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, und Fig. 2 shows the device in cross section along the line II-II in Fig. 1, and

Fig. 3 das Mess- und Regelschema der Einrichtung nach Fig. 1. 3 shows the measurement and control scheme of the device according to FIG. 1.

In den Hg. I und 2 ist 1 der Schieberost eines Müllverbrennungsofens 1, der über einen Zuführtrichter 2 beschickt wird und dessen Feuerraum 3 über einen Rauchgasabzug 4 mit dem nicht gezeichneten Kamin verbunden ist, während mit 5 der Schlacken-auslass bezeichnet ist. Unter dem Schieberost 1 sind in dessen Längsrichtung fünf aufeinanderfolgende, nach dem Rost hin offene Kammern 6a-e gebildet, während die Seitenbegrenzung des Feuerraums 3 über den Rost 1 durch mit Öffnungen versehene Plattenwände 7 gebildet ist. An jede der Kammern 6 ist eine mit einem Steuerventil 8 versehene separate Unterwindleitung 9 angeschlossen. Die Öffnungen eines jeden der über dem Rost 1 mit den Kammern 6 fluchtenden Abschnitte 7a-e der Plattenwände 7 stehen mit einer ein Steuerventil 10 aufweisenden separaten Sekundärluftleitung 11 in Verbindung. Durch die Kammern 6a-e und die diesen zugeordneten Plattenwandabschnitte 7a-e sind somit im Feuerraum 3 fünf aufeinanderfolgende Zonen mit separater Unterwind- und Sekundärluftzufuhr gebildet. Die Unterwindleitung 9 und die Sekundärluftleitung 11 jeder Zone sind über eine ein Steuerventil 12 aufweisende Zuführleitung 13 an eine Hauptluftleitung 14 angeschlossen, die von einer Luftpumpe 15 gespeist wird. Damit ist der Feuerraum 3 in den Plat-tenwandabschnitten 7a-e in entsprechende Feuerungszonen aufgeteilt, denen einerseits über die Kammern 6 durch den Rost 1 hindurch Unterwind und anderseits über die Öffnungen der beiderseitigen Plattenwandabschntite 7a-e Sekundärluft, im folgenden Plattenluft genannt, zugeführt wird. Zusätzlich ist beim gezeichneten Beispiel an die Leitung 14 eine Abzweigleitung 16 angeschlossen, die über ein Steuerventil 17 zu einem Kranz von Düsen 18 fuhrt, durch welche am Übergang des Feuerraums 3 in den Rauchgasabzug 4 zusätzliche Sekundärluft, im folgenden Düsenluft genannt, zugeführt werden kann. In Figures I and 2, 1 is the sliding grate of a waste incinerator 1, which is fed via a feed hopper 2 and whose combustion chamber 3 is connected to the chimney (not shown) via a flue gas extractor 4, while 5 denotes the slag outlet. Under the sliding grate 1, five successive chambers 6a-e, which are open towards the grate, are formed in the longitudinal direction thereof, while the side boundary of the combustion chamber 3 is formed over the grate 1 by plate walls 7 provided with openings. A separate underwind pipe 9, which is provided with a control valve 8, is connected to each of the chambers 6. The openings of each of the sections 7a-e of the plate walls 7 which are aligned with the chambers 6 above the grate 1 are connected to a separate secondary air line 11 having a control valve 10. The chambers 6a-e and the plate wall sections 7a-e assigned to them thus form five successive zones in the firebox 3 with separate underwind and secondary air supply. The downwind line 9 and the secondary air line 11 of each zone are connected via a supply line 13 having a control valve 12 to a main air line 14, which is fed by an air pump 15. The combustion chamber 3 is thus divided into corresponding firing zones in the plate wall sections 7a-e, to which, on the one hand, underwind through the chambers 6 through the grate 1 and, on the other hand, secondary air, hereinafter referred to as plate air, is supplied via the openings of the plate wall sections 7a-e on both sides . In addition, in the example shown, a branch line 16 is connected to line 14, which leads via a control valve 17 to a ring of nozzles 18, through which additional secondary air, hereinafter referred to as nozzle air, can be supplied at the transition from combustion chamber 3 to flue gas outlet 4.

Grundsätzlich erfolgt beim Betrieb des Ofens im Brenngutbett das Ent- und Vergasen des Brenngutes; die entstehenden Gase werden durch den Unterwind aus dem Brenngut nach oben ausgetrieben, dort mit der Plattenluft vermischt und dann verbrannt, wonach die entstandenen Abgase durch den Rauchgasabzug 4 weggeführt werden. Durch die Aufteilung des Feuerraumes 3 in mehrere, mit separat steuerbarer Luftzufuhr versehene Zonen ist es möglich, praktisch an jeder Längsstelle des Rostes 1 jene und nur gerade jene Luftmenge zuzuführen, die notwendig ist, um der zeitlich und örtlich wechselnden Beschaffenheit des Brenngutes zur Erzielung einer optimalen Verbrennung gerecht zu werden. Wo es sich um Brenngut relativ konstanter Zusammensetzung handelt, kann die Steuerung der Luftzuteilung an die einzelnen Verbrennungszonen und der Luftaufteilung in den Zonen in Unterwind und Plattenluft (und eventuell Düsenluft) durch ein vorgegebenes Steuerprogramm erfolgen. Wesentlich dabei ist, dass den einzelnen Kammern 6 stets nur soviel Unterwind zugeführt wird, dass diese genügt, um die in den aufeinanderfolgenden Zonen erzeugten Gase nur gerade aus dem Brenngutbett nach oben auszutreiben, was in der Praxis bedeutet, dass der 5 in Brenngutfliessrichtung ersten Kammer 6 am wenigsten und der letzten Kammer 6 am meisten Unterwind zuzuführen ist, während umgekehrt der ersten Zone am meisten und der letzten am wenigsten (oder gar keine) Plattenluft zuzuführen ist. Basically, the furnace is degassed and gasified when the furnace is operated in the firing bed; the resulting gases are driven out of the firing material by the downwind, mixed there with the plate air and then burned, after which the resulting gases are led away through the flue gas extractor 4. By dividing the combustion chamber 3 into several zones provided with separately controllable air supply, it is possible to supply that and just that amount of air practically at each longitudinal point of the grate 1 that is necessary in order to achieve the temporally and locally changing nature of the firing material in order to achieve a optimal combustion. Where it is a matter of relatively constant composition, the air allocation to the individual combustion zones and the air distribution in the zones underwind and plate air (and possibly jet air) can be controlled by a predetermined control program. It is essential here that the individual chambers 6 are always supplied with only enough underwind that this is sufficient to expel the gases generated in the successive zones only straight up from the firing bed, which in practice means that the 5 first chamber in the firing material flow direction 6 least and the last chamber 6 most underwind, while conversely the first zone and the last least (or no) plate air.

Um aber auch bei stark variierendem Brenngut, insbesondere io Müll eine optimale Verbrennung und schadstoffarmen Rauchgas-ausstoss zu ermöglichen, muss auch die Luftzufuhr in den einzelnen Zonen den sich zeitlich und örtlich ändernden Brenngutverhältnissen angepasst werden. Zu diesem Zweck werden in den aufeinanderfolgenden Feuerungszonen verschiedene für die Gas-15 bildung und Verbrennung bzw. den Schadstoffgehalt masssge-bende Parameter laufend gemessen, wobei die Messresultate geeigneten Rechnern zur Erzeugung von Steuersignalen an die Steuerventile zugeführt werden. In den Fig. 1 und 2 sind schematisch bei a, b und c entsprechende Messsonden angedeutet. 20 In Fig. 3 ist das Schema einer solchen Müll-Verbrennungseinrichtung dargestellt, wobei wie im Beispiel nach Hg. 1 und 2 der Ofen in fünf Feuerungszonen aufgeteilt ist. Jeder Feuerungszone ist ein Rostabschnitt 20 zugeordnet, auf welchem das Brenngut einen Vergasungsabschnitt 21 bildet; über dem letzteren liegt deif 25 Gas/Luft-Mischungsabschnitt 22, der nach oben hin in den eigentlichen Verbrennungsabschnitt 23 übergeht, der seinerseits in den Rauchgasabzug 24 übergeht. Die zu jeder Verbrennungszone führenden Luftleitungen bzw. Steuerventile entsprechen jenen des Beispiels nach Fig. 1 und 2 und sind mit gleichen 30 Bezugszeichen versehen. In Hg. 3 sind die Steuerventile 12 einerseits und die Steuerventile 8,10 und 17 anderseits je zu einer Steuervorrichtung zusammengefasst. In den über jedem Rostabschnitt 20 gebildeten Abschnitten 21,22,23 und 24 jeder Feuerungszone sind Messsonden a, b, c, d und e vorgesehen, mittels 35 welchen die interessierenden Parameter z.B. die örtliche Temperatur und der Gehalt an 02, CO und NOx gemessen werden. Die Messsignale werden einerseits einem Rechner 25 für die Bestimmung der optimalen Zuteilung der Luft an die einzelnen Zonen und anderseits einem Rechner 26 für die Bestimmung der Auftei.-40 lung der den jeweiligen Zonen zuzuführenden Luft in Unterwind, Plattenluft und Düsenluft übermittelt. Die entsprechenden Stellsignale der beiden Rechner gelangen zu den zugeordneten Steuervorrichtungen. Damit wird eine Regelung der Luftzufuhr zu den verschiedenen Zonen erreicht, die jeder Änderung der Brenngut-45 Zusammensetzung ebenso wie jeder örtlichen Veränderung im Gasbildungs- und Verbrennungsverhalten folgen kann und es damit gestattet, nicht nur örtliche Unter- oder Überhitzung im Brenngut und starkes Ausblasen von Hugstaub zu verhindern, sondern auch in jeder Zone jederzeit für einwandfreie Mischung 50 von Gas und richtiger Luftmenge und entsprechend optimaler Verbrennung sorgt und so den Schadstoffgehalt der Rauchgase auf dem niedrigstmöglichen Wert zu halten gestattet. However, in order to enable optimal combustion and low-emission flue gas emissions even with highly varied fired goods, especially io waste, the air supply in the individual zones must also be adapted to the temporally and locally changing firing conditions. For this purpose, various parameters relevant to gas formation and combustion or the pollutant content are continuously measured in the successive firing zones, the measurement results being fed to suitable computers for generating control signals to the control valves. 1 and 2, corresponding measuring probes are indicated schematically at a, b and c. 3 shows the diagram of such a waste incinerator, the furnace being divided into five firing zones, as in the example according to eds. 1 and 2. Each firing zone is assigned a grate section 20 on which the firing material forms a gasification section 21; Above the latter lies the gas / air mixing section 22, which merges upwards into the actual combustion section 23, which in turn merges into the flue gas outlet 24. The air lines or control valves leading to each combustion zone correspond to those of the example according to FIGS. 1 and 2 and are provided with the same 30 reference numerals. 3, the control valves 12 on the one hand and the control valves 8, 10 and 17 on the other hand are each combined to form a control device. Measuring probes a, b, c, d and e are provided in the sections 21, 22, 23 and 24 of each firing zone formed above each grate section 20, by means of which the parameters of interest e.g. the local temperature and the content of 02, CO and NOx are measured. The measurement signals are transmitted on the one hand to a computer 25 for determining the optimum allocation of air to the individual zones and on the other hand to a computer 26 for determining the division of the air to be supplied to the respective zones into underwind, plate air and jet air. The corresponding control signals from the two computers arrive at the assigned control devices. This results in a regulation of the air supply to the different zones, which can follow any change in the composition of the firing material as well as any local change in the gas formation and combustion behavior and thus allows not only local underheating or overheating in the firing material and strong blowing out of To prevent dust dust, but also in every zone for a perfect mixture of gas and the right amount of air and correspondingly optimal combustion and thus allows the pollutant content of the flue gases to be kept at the lowest possible value.

Im Vorangehenden wurde eine Aufteilung des Feuerraumes 3 in fünf aufeinanderfolgende Feuerungszonen als besonders 55 zweckmässig vorgesehen; je nach Grösse des Ofens oder Art des Brenngutes könnten aber auch weniger, z.B. nur drei oder vier oder auch mehr, z.B. sechs, solche mit separat geregelter Luftzufuhr versehene Feuerungszonen vorgesehen sein. In the foregoing, a division of the firebox 3 into five successive firing zones was provided as particularly useful; depending on the size of the furnace or the type of firing material, fewer, e.g. only three or four or more, e.g. six such firing zones provided with separately regulated air supply can be provided.

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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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PATENT CLAIMS

1. A method for burning inhomogeneous combustible material, in particular garbage, the combustible material being continuously transported from a sliding grate from an addition point to a slag failure point and being continuously shifted, characterized in that the combustible material on the sliding grate passes through several successive firing zones in the flow direction , whereby each zone is fed a separate under-air flow from below through the grate on the one hand and on the other hand a separate secondary air flow is supplied above the grate, in such a way that increasingly less volatile fuel components are converted into gas in successive firing zones, and the gas generated in each zone by means of the under-air Expelled from the firing bed upwards, mixed with secondary air there and then burned, while the remaining solid carbon is burned in a last burnout zone.

2. The method according to claim 1, characterized in that both the total amount of air and the division of the latter into sub-air and secondary air for each firing zone is determined separately depending on the gas formation and combustion process desired therein.

3. The method according to claim 2, characterized in that in the gas formation area, in the gas / air mixing area and in the combustion area of each firing zone one or more parameters such as temperature, oxygen content, CO content and NO content are measured and that the measurement signals for the purpose of optimizing the Combustion can be converted into corresponding control signals both for the air allocation to the individual firing zones and for the air distribution in each firing zone.

4. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that in each of a plurality of successive firing zones in the firing direction of the firing material, both under the sliding grate (1) and above the latter, an underwind or a secondary air supply line

(9 or 11) opens, which pair of lines is connected to a dividing device (8, 10) for division into underwind and secondary air and this is connected via a zone air line (13) to a common zone air distribution device (12), which is connected by a total air line (14 ) and that parameter measuring points (a, b, c, d, e) are provided above each zone section of the grate (1), which are used by computers (25, 26) to regulate the division of the zone air into underwind and secondary air as well are connected to the distribution device (8, 10) and the distribution device (12) to regulate the total air distribution to the zones.