CZ281996B6

CZ281996B6 - Způsob provozu spalovacího zařízení odpadků, regulační systém a zařízení k jeho provádění

Info

Publication number: CZ281996B6
Application number: CS92498A
Authority: CZ
Inventors: Alfons Ing. Schirmer
Original assignee: Von Roll Umwelttechnik Ag
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1997-04-16
Also published as: CS49892A3; NO920707D0; HUT60853A; HU212738B; US5230293A; NO920707L; JP2673627B2; ATE144039T1; PL293548A1; JPH0571718A; EP0499976A1; NO301187B1; FI100428B; FI920765A; PL168457B1; EP0499976B1; HU9200377D0; CA2060882C; CA2060882A1; FI920765A0

Abstract

Způsob provozu spalovacího zařízení odpadků spočívá v tom, že po rozdmýchání ohně se vyrovná vytváření tepla víceobvodovým regulačním systémem (7), do kterého se přivádí údaje o vytvořeném množství páry jako hlavní regulační veličina a údaje o obsahu kyslíku ve spalinách jako pomocná regulační veličina. Spalovací zařízení odpadků sestává z topeniště (1) s přívodem (2) odpadků. Výstupní potrubí (3) horkých spalin z topeniště (1) je zaústěno do kotle (4) s výstupním potrubím (6) páry a výstupním potrubím (5) ochlazených spalin. Hodnota páry na výstupním potrubí (6) páry, obsah kyslíku na výstupním potrubí (5) ochlazených spalin, teplota stropu topeniště (1) a teplota roštu (25) topeniště (1) jsou napojeny vedeními (8,9,11,12) na regulační systém (7), jehož výstupní signál je vedením (13) spojen s topeništěm (1). Regulační systém (7) sestává z měřícího ústrojí (15) obsahu kyslíku, měřícího ústrojí (16) teploty stropu topeniště (1), měřícího ústrojí (17) teploty roštu ŕ

Description

(57) Anotace:

U systému se po rozdmýchání ohně vyrovnává vytváření tepla regulací dávkování odpadků a doby jejich setrvání na roštu v závislostí na obsahu kyslíku ve spalinách, a regulací množství primárního vzduchu v závislostí na množství přiváděné páry, s měřicími ústrojími (14, 15) množství páry a obsahu kyslíku ve spalinách Jako regulačních veličin a s regulačním ústrojím, Jehož výstupy jsou spojeny s regulačními členy, to Je s pěchovadlem (24), roštem (25) a primárními vzduchovými klapkami (26). Regulační ústrojí Je vytvořeno Jako víceobvodové s Jedním pomalým, hlavním regulátorem (19), do kterého Je přiváděno měřené množství páry Jako hlavní regulační veličina, a s nejméně třemi, za hlavním regulátorem zapojenými, rychlými pomocnými regulátory (21, 22, 23), do kterých Je přiváděn měřený obsah kyslíku Jako pomocná regulační veličina a Jejichž výstupy Jsou spojeny s regulačními členy.

© © ©	©
-¹⁸ -55 -56
-» V	I' ^7
19 37	35
-27 ---—	^K41

			ru’v Í7	<7
2	z			2?		23

	-52 r		^v35	1	-34
&		25		%

Regulační systém pro provoz spalovacího zařízení odpadků

Oblast techniky

Vynález se týká regulačního systému pro provoz spalovacího zařízení odpadků, které je opatřeno roštem, podle předvýznakové části nároku 1.

Dosavadní stav techniky

Provoz a zejména rovnoměrná výroba tepla v elektrárnách, jejichž provoz se uskutečňuje na olej nebo uhlí, nečiní žádné problémy. Rovnoměrné vytváření tepla se dosahuje rovnoměrným dávkováním množství paliva, jehož kvalita je konstantní a předem známá. Také u spalovacích zařízení odpadků je kromě konstantní kvality a konstantního množství spalin hlavním úkolem 15 zachovat konstantní tepelný výkon. Kontrola vytvářeného množství tepla je prostřednictvím dávkování jako hlavního prvku u spalovacích zařízení odpadků nemožná, protože složení a tím i topná hodnota přiváděného spalovacího materiálu, který sahá od skla přes papír až k vlhkým zahradním odpadkům, je v průběhu času velmi proměnlivá. V souladu s tím je požadované konstantní množství vytvářeného tepla atak i páry velmi problematické. Ještě problematičtější je 20 konstantní výroba tepla při optimalizaci ostatních parametrů, například kvality spalin.

Je známý způsob, který se snaží udržet konstantní vytváření tepla výlučně na podkladě měření množství páry. Tento způsob je neuspokojivý. Získávají se při něm totiž kolísavé hodnoty s velkými amplitudami.

Je známé, že při větším podílu spalitelného materiálu v odpadu se pro spalování v topeništi spotřebuje větší množství kyslíku. V důsledku toho je ve spalinách k dispozici méně kyslíku. Tato skutečnost byla již využita G. Schetterem a E. Leitmeirem. Ti popisují v VGB Kraftwerkstechnik 1987, str. 132, 133 regulaci spalování, u které se rušivá veličina složení 30 odpadu zmenší do té míry, že se zajistí poměrně rovnoměrný způsob spalování. Ktomu účelu se navrhuje využití tří navzájem nezávislých regulačních obvodů, z nichž autoři první dva již vyzkoušeli a třetí navrhují jako pracovní projekt. V prvním regulačním obvodu byl řízen průchod odpadu na podkladě obsahu kyslíku ve spalinách jako regulační veličiny. Druhý regulační obvod používal jako regulační veličinu množství páry a působil na přívod primárního vzduchu. Třetí 35 regulační systém, který byl ve vývojovém stadiu, měl za úkol zapojit do systému regulaci sekundárního vzduchu.

Tento známý způsob regulace je nákladný a neumožňuje v praxi v požadovaném měřítku rovnoměrnost uvolňovaného tepla a tím i množství páry; optimalizace dalších parametrů se 40 přitom vůbec neuvažuje.

V technice jsou známá i víceobvodová, případně vícesmyčková regulační zařízení, případně regulační obvody. Někdy se označují také jako kaskádní regulace. Jedná se přitom o nejméně dvousmyčkový regulační obvod, přičemž v hlavní smyčce je uspořádána jedna nebo více 45 pomocných smyček. Jako hlavní regulátor nebo vedoucí regulátor se používá pomalu pracující

PI-regulátor, za který je jako pomocný regulátor nebo následný regulátor zapojen rychle pracující P-regulátor. Podle vynálezu se v kaskádové regulaci snímá jako hlavní regulační veličina vytvořené množství páry s určitým zpožděním. Jako pomocná regulační veličina se používá obsah kyslíku ve spalinách, který je rychle k dispozici. Protože tato veličina je k dispozici 50 prakticky bez zpoždění, může se v pomocné smyčce kaskádové regulace uskutečňovat bezprostřední působení na regulační veličinu.

Vynález si klade za úkol vytvořit regulační systém pro provoz spalovacího zařízení odpadků, který by s ekonomicky přijatelnými náklady umožňoval vyrovnávání vytvářeného tepla

- 1 CZ 281996 B6 a současně konstantní udržování množství páry a navíc by ještě umožňoval potřebám přizpůsobenou optimalizaci zařízení pro spalování odpadu, která jsou vybavena rošty.

Podstata vynálezu

Podstatu vynálezu tvoří regulační systém pro provoz spalovacího zařízení odpadků, které je opatřeno roštěm, přičemž u tohoto systému se po rozdmýchání ohně vyrovnává vytváření tepla regulací dávkování odpadků a doby jejich setrvání na roštu v závislosti na obsahu kyslíku ve spalinách a regulací množství primárního vzduchu v závislosti na množství přiváděné páry, s měřicími ústrojími množství páry a obsahu kyslíku ve spalinách jako regulačních veličin a s regulačním ústrojím, jehož výstupky jsou spojeny s regulačními členy, to je s pěchovadlem, roštěm a primárními vzduchovými klapkami, regulační ústrojí je vytvořeno jako víceobvodové s jedním pomalým, hlavním regulátorem, do kterého je přiváděno měřené množství páry jako hlavní regulační veličina a s nejméně třemi, za hlavním regulátorem zapojenými, rychlými pomocnými regulátory, do kterých je přiváděn měřený obsah kyslíku jako pomocná regulační veličina a jejichž výstupy jsou spojeny s regulačními členy.

Podle vynálezu se v kaskádové regulaci zjišťuje s určitým zpožděním jako hlavní regulační veličina vytvořené množství páry. Obsah kyslíku ve spalinách, který je rychle k dispozici, se používá jako pomocná regulační veličina. Protože tato veličina je k dispozici prakticky bez zpoždění, může se v pomocné smyčce kaskádové regulace uskutečňovat bezprostřední působení na regulační veličinu. Regulačními veličinami, které jsou zprostředkovány prostřednictvím pomocných regulátorů, se s výhodou řídí pěchovadlo, rošt a primární vzduchová klapka, případně klapky, to znamená přívod odpadu do spalovacího prostoru, průchod odpadu pecí a přívod vzduchu pro spalování.

Regulačním systémem podle vynálezu se dosahuje vyrovnání, to znamená konstantní udržování vytvářeného tepla a tím i množství páry. Mimoto lze optimalizovat další parametry, například kvalitu spalin, kvalitu strusky, životnost roštu a teplotu prostoru ohniště. Současně se dosahuje konstantního množství a kvality spalin.

Další výhodné pomocné regulační veličiny jsou teplota stropu topeniště a teplota roštu, jejichž využití v přídavných pomocných regulačních obvodech umožňuje zjemnění regulace a tím i vyloučení malého kolísání množství páry.

Měření teploty na stropu topeniště a roštu přináší ještě další podstatné výhody. To je zcela jasně patrné z toho, že na roštu probíhající proces trvá zhruba hodinu a že tento proces byl až dosud řízen obsluhou zcela citově. Je tedy podle vynálezu poprvé možné regulovat spalovací proces na roštu na podkladě tam skutečně panujících poměrů. Jednotlivé výsledky zahrnují teploty stropu topeniště a roštu do regulace spočívají v tom, že se dosáhne maximálního využití plochy roštu, prodloužené životnosti roštu, dokonalejšího vyhoření spalin, lepší kvality spalin a úspornějšího přebytku vzduchu.

Pokud by byla teplota stropu topeniště například příliš velká, zpomalí se pohyb pěchovadla a tím i přívod odpadků. Tím se zmenší stupeň překrytí roštu, to znamená, že rošt je méně izolován; tím teplota roštu stoupne. V důsledku toho se zmenší rychlost roštu, aby se dosáhlo většího stupně překrytí; současně se také zmenší přiváděné množství primárního vzduchu a množství sekundárního vzduchu se v souladu s tím zvýší.

-2CZ 281996 B6

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladu provedení vynálezu ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je schematicky znázorněno průtokové schéma spalovacího zařízení odpadků.

Na obr. 2 je schematicky znázorněn příklad regulačního systému podle vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

Spalovací zařízení odpadků uvedeného druhu jsou známá. Jsou vyráběna mimo jiné také majitelem patentu, kde jsou rovněž provozována. Do detailně neznázoměného topeniště 1 na obr. 1, se prostřednictvím pěchovadla 2 přivádí odpad. Dávkování je funkcí rychlosti pěchovadla 2. Dávkovaný odpad přichází na neznázoměný spalovací rošt, kde se vysouší, odplynuje a spaluje. Spalování je ovlivňováno přiváděním primárního vzduchu. Horké spaliny 3 se přivádějí z topeniště 1 do kotle 4, kde se využívají pro výrobu páry. Ochlazené spaliny 5 a pára 6 opouštějí kotel 4. Do regulačního systému 7 pro konstanci výkonu, případně pro optimalizaci výkonu se přivádějí naměřené hodnoty páry 8, obsahu kyslíku 9 spalin a případně teploty stropu 11 topeniště a roštu 12. Regulační systém 7 poskytuje regulační signály 13 pro dávkovači pěchovadlo, rošt a primární vzduchové klapky.

Regulační systém znázorněný na obr. 2 má známá měřicí ústrojí 14 množství páry, měřicí ústrojí 15 obsahu kyslíku, měřicí ústrojí 16 teploty topeniště a měřicí ústrojí 17 teploty roštu. Naměřená hodnota množství páry se přivádí jako vstupní signál 18 do hlavního regulátoru 19. Ten je vytvořen jako pomalu pracující PI-regulátor. Jeho výstupní signál 27 se přivádí do tří následných rychlejších pomocných regulátorů 21, 22, 23. V daném případě se jedná o rychleji pracující P-regulátory. Jmenovitá hodnota pomocných regulátorů 21, 22 a 23 se nastavuje prostřednictvím výstupního signálu 27 hlavního regulátoru 19 na základě naměřených hodnot páry. Jako vstupní signál 20 se do pomocných regulátorů 21, 22. 23 přivádí naměřená hodnota kyslíku O₂ve spalinách. To je okamžitý proces, protože měření kyslíku se uskutečňuje bez zpoždění. Výstupy každého pomocného regulátoru 21, 22, 23 jsou spojeny s regulačními členy, to je s pěchovadlem 24 pro dávkování odpadu, s roštem 25 pro dobu prodlevy odpadu na roštu a s primárními vzduchovými klapkami 26 pro přívod vzduchu pro spalování. Regulační signály 32, 33 a 34 pomocných regulátorů 21, 22 a 23 se předávají prakticky bez zpoždění na regulační členy, to je na pěchovadlo 24, rošt 25 a primární vzduchové klapky 26.

Podle zvláště výhodného provedení se odpovídajícím měřicím ústrojím 16, 17 přídavně měří teplota v topeništi a/nebo teplota roštu. Naměřená hodnota se přivádí jako vstupní signál 35, 36 vždy do jednoho dalšího pomocného regulátoru 37, 38, jejichž výstupní signály 39. 41 se přivádějí do pomocných regulátorů 21, 22, 23. Tímto způsobem se zajistí konstantní udržování a optimalizace uvolňování tepla ve spalovacím zařízení odpadků.

Pro další zdokonalení systému může být pomocný regulátor 23 pro primární vzduch spojen s ovládáním sekundárního vzduchu. Tím lze ovládat množství sekundárního vzduchu tak, aby součet primárního vzduchu a sekundárního vzduchu, to znamená celkové množství spalovacího vzduchu, zůstával konstantní.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Regulační systém pro provoz spalovacího zařízení odpadků, které je opatřeno roštem, přičemž u tohoto systému se po rozdmýchání ohně vyrovnává vytváření tepla regulací dávkování odpadků a doby jejich setrvání na roštu v závislosti na obsahu kyslíku ve spalinách, a regulací množství primárního vzduchu v závislosti na množství přiváděné páry, s měřicími ústrojími množství páry a obsahu kyslíku ve spalinách jako regulačních veličin a s regulač-ním ústrojím, jehož výstupy jsou spojeny s regulačními členy, to je s pěchovadlem, roštem a primárními vzduchovými klapkami, vyznačující se tím, že regulační ústrojí je vytvořeno jako víceobvodové s jedním pomalým hlavním regulátorem (19), do kterého je přiváděno měřené množství páry jako hlavní regulační veličina, a s nejméně třemi, za hlavním regulátorem zapojenými, rychlými pomocnými regulátory (21, 22, 23), do kterých je přiváděn měřený obsah kyslíku jako pomocná regulační veličina a jejichž výstupy jsou spojeny s regulačními členy.
2. Regulační systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že je opatřen měřicím ústrojím (16) teploty stropu (11) topeniště jako pomocné regulační veličiny a jedním dalším pomocným regulátorem (37), jehož výstup je spojen se třemi pomocnými regulátory (21, 22,23).
3. Regulační systém podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je opatřen měřicím ústrojím (17) teploty roštu (12) jako pomocné regulační veličiny a jedním doplňkovým pomocným regulátorem (38), jehož výstup je spojen se třemi pomocnými regulátory (21, 22, 23).
4. Regulační systém podle jednoho z předcházejících nároků laž3, vyznačující se tím, že pomocný regulátor (23), který je přiřazen primárním vzduchovým klapkám (26), je spojen s ovládáním sekundárního vzduchu tak, že je celkové množství spalovacího vzduchu udržováno konstantní.