DE102009014931B4

DE102009014931B4 - Method for dioxin reduction in incinerators

Info

Publication number: DE102009014931B4
Application number: DE200910014931
Authority: DE
Inventors: Hans Hunsinger; Hubert Dr. Keller; Jörg Matthes
Original assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: DE102009014931A1; WO2010108627A1; EP2411737A1

Abstract

Verfahren zur Dioxinminderung in Verbrennungsanlagen mit mindestens einer Abscheidefläche, an der sich kohlenstoff- und chloridhaltige Ascheablagerungen aus dem sauerstoffhaltigen Rauchgas bilden, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
a) Optische Erfassung der Ascheablagerungen auf mindestens einem beleuchteten Messpunkt auf der mindestens einen Abscheidefläche im sichtbaren Wellenlängenbereich mit einer Videokamera oder einem oder mehreren Lichtsensoren,
b) Ermittlung der Reflektivität (9) der Oberfläche der Ascheablagerungen in den Messpunkten,
c) Umsetzung der Reflektivität in einen korrespondierenden TOC-Wert (14, 15) sowie
d) Einleitung einer Abreinigung der Ascheablagerungen bei Überschreitung eines TOC-Schwellwertes (11).Process for reducing dioxins in incineration plants with at least one separation surface at which carbonaceous and chloride-containing ash deposits form from the oxygen-containing flue gas, comprising the following process steps:
a) optical detection of the ash deposits on at least one illuminated measuring point on the at least one separation surface in the visible wavelength range with a video camera or one or more light sensors,
b) determination of the reflectivity (9) of the surface of the ash deposits in the measuring points,
c) conversion of the reflectivity into a corresponding TOC value (14, 15) as well as
d) Initiation of a cleaning of the ash deposits when a TOC threshold is exceeded (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dioxinminderung in Verbrennungsanlagen gemäß dem ersten Patentanspruch.The The invention relates to a method for dioxin reduction in incineration plants according to the first Claim.

Metallkatalysierte Oxychlorierungsreaktionen von partikulärem Kohlenstoff in chloridhaltigen Ascheablagerungen z. B. in Abfallverbrennungsanlagen gelten bei Temperaturen oberhalb von 200°C, besonders bevorzugt zwischen 300 und 350°C als maßgebliche Ursache für die Bildung von chlorierten organischen Verbindungen wie z. B. polychlorierte Dibenzo-p-Dioxine und -Dibenzofurane (PCDD/F). Diese Bildungsreaktion ist als De-novo Synthese bekannt. Die Bildung von PCDD/F korreliert dabei mit der Konzentration von partikulärem Kohlenstoff in der Asche [1].Metal-catalyzed Oxychlorination reactions of particulate carbon in chloride-containing ash deposits z. B. in waste incineration plants apply at temperatures above from 200 ° C, especially preferably between 300 and 350 ° C as authoritative Cause for the formation of chlorinated organic compounds such. B. polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD / F). This educational reaction is as de novo Synthesis known. The formation of PCDD / F correlates with the Concentration of particulate Carbon in the ash [1].

Eine Minimierung der Kohlenstoffkonzentration (TOC-Konzentration, TOC = Total Organic Carbon) in den Ascheablagerungen im genannten Temperaturbereich ist daher eine wesentliche Voraussetzung für eine Reduzierung der Bildung der genannten Schadstoffe in technischen Feuerungen in denen chlorhaltige Brennstoffe eingesetzt werden. Bei hohen TOC-Konzentrationen in den Ascheablagerungen auf den Oberflächen des Dampfkessels kann es außerdem zur Bildung von Kohlenmonoxid CO kommen. Eine reduzierende Atmosphäre in und unter der Aschebelagsschicht kann zur Erhöhung der Korrosionsrate des Kesselwerkstoffes führen.A Minimization of carbon concentration (TOC concentration, TOC = Total Organic Carbon) in the ash deposits in the mentioned temperature range is therefore an essential prerequisite for a reduction of education the said pollutants in technical firings in which chlorine-containing Fuels are used. At high TOC concentrations in the ash deposits on the surfaces of the boiler can it as well come to the formation of carbon monoxide CO. A reducing atmosphere in and below the ash layer can be used to increase the corrosion rate of the Lead boiler material.

Durch automatische Erkennung, Charakterisierung und Bewertung von Ascheablagerungen in vom Rauchgas durchströmten Anlageteilen vorzugsweise im Temperaturbereich 200–600°C sind die Kohlenstoffkonzentration und damit das PCDD/F-Bildungspotential der Ascheablagerungen ausreichend genau quantifizierbar.By automatic detection, characterization and evaluation of ash deposits in flowed through by the flue gas Plant parts preferably in the temperature range 200-600 ° C are the carbon concentration and thus the PCDD / F formation potential of the ash deposits sufficiently accurate quantifiable.

Ascheablagerungen in technischen Dampferzeugern behindern die Wärmeübertragung bei der Dampferzeugung. Um die energetische Nutzung der heißen Rauchgase möglichst effizient zu gestalten und die Abgasverluste zu minimieren, müssen die Ascheablagerungen möglichst gering gehalten werden. Die Belagsabreinigung von Kesseloberflächen (Rußblasen) erfolgt üblicherweise impulsweise periodisch in definierten Zeitabständen, z. B. alle acht Stunden oder abhängig vom rauchgasseitigen Differenzdruck über dem Kessel und/oder von der Kesselaustrittstemperatur des Rauchgases als Referenz für den Verschmutzungsgrad. Die bekannten Verfahren zur Einleitung der Kesselreinigung berücksichtigen nicht die Qualität der Ascheablagerungen wie den Kohlenstoffgehalt als eine Referenz für das Schadstoffbildungspotential. Durch Bestimmung und Protokollierung des zeitlichen Verlaufs der Kohlenstoffkonzentration (TOC) in den sich ablagerten Ascheschichten kann die Kesselreinigung so verbessert gesteuert erfolgen, dass neben einer effizienten Wärmeübertragung auch die Bildung von chlorierten organischen Verbindungen wie z. B. PCDD/F erheblich vermindert wird. Dadurch kann der Aufwand bei der Abgasreinigung (PCDD/F-Abscheidung) vermindert werden. Die Bestimmung der Belagsbildung von Ascheablagerungen (Aschebelagsschichtdicke) ist grundsätzlich bekannt.ash deposits in technical steam generators hinder the heat transfer during steam generation. To the energetic use of the hot flue gases possible To make efficient and minimize exhaust gas losses, the ash deposits preferably be kept low. The surface cleaning of boiler surfaces (sootblowing) usually takes place impulsively periodically at defined time intervals, z. B. every eight hours or dependent from the flue gas side differential pressure above the boiler and / or from the boiler outlet temperature of the flue gas as a reference for the degree of pollution. Consider the known methods for initiating boiler cleaning not the quality the ash deposits as the carbon content as a reference for the pollutant potential. By determining and logging the time course of the Carbon concentration (TOC) in the deposited ash layers The boiler cleaning can be done so controlled, that improved in addition to efficient heat transfer also the formation of chlorinated organic compounds such. B. PCDD / F is significantly reduced. As a result, the effort in the Emission control (PCDD / F separation) can be reduced. The determination the formation of deposits of ash deposits (ash layer thickness) is basically known.

[2] offenbart beispielsweise einen Monitor zur Überwachung der auf einer zu reinigenden Feuerungswand abgelagerten reflektierenden Asche. Dabei erfolgt eine vergleichende Belagscharakterisierung (Verhältnis der Reflexionsgrade) einer abgereinigten Feuerraumwand und einer ungereinigten Bezugsfläche im Feuerungsraum mittels Infrarotkamera. Durch die Infrarotkamera wird dabei genau genommen nicht die Reflektivität, sondern die Wärmestrahlung (Eigenstrahlung) und somit die Temperatur der Asche bestimmt. Das Verhältnis zwischen den gemessenen Bildintensitäten aus den beiden genannten Flächen gilt als Maß für die Isolationswirkung der Ascheschicht und damit für die Menge (Schichtdicke) der auf der Feuerungswand niedergeschlagenen Asche. Eine schichtdickenunabhängige Bestimmung der Reflektivität der Asche ist damit nicht möglich.[2] For example, it discloses a monitor for monitoring one on one cleaning firewall deposited reflective ash. there a comparative characterization of the pavement (ratio of Reflectance) of a cleaned firebox wall and an unpurified one reference surface in the firebox by infrared camera. Through the infrared camera is not exactly the reflectivity, but the heat radiation (Own radiation) and thus determines the temperature of the ash. The relationship between the measured image intensities from the two mentioned surfaces is considered as a measure of the insulation effect the ash layer and thus for the amount (layer thickness) of the deposited on the Feuerungswand Ash. A layer thickness independent determination the reflectivity the ashes are not possible.

Auch in der [4] wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Einleiten und Beenden der Reinigung einer Feuerungswand zur Beseitigung von darauf niedergeschlagenen reflektierende Asche vorgeschlagen. Das Gerät weist einen Video- bzw. einen Infrarotmonitor auf, der das von der Feuerungswand reflektierende Licht oder das Verhältnis zwischen dem reflektierten und dem einfallenden Licht überwacht, wobei die Stärke des reflektierten Lichtes oder das Verhältnis des reflektierten zum einfallenden Licht mit zunehmender Ablagerung reflektierender Asche zunimmt. Wenn die Stärke des reflektierten Lichtes einen gewählten Wert erreicht, wird die Reinigung eingeleitet.Also in [4] there is provided a method and apparatus for initiating and finishing the cleaning of a firewall to eliminate proposed thereon reflected reflective ash. The Device points a video or an infrared monitor, which reflects the of the Feuerungswand Light or the ratio monitored between the reflected and the incident light, being the strength of the reflected light or the ratio of the reflected to the incident light with increasing deposition of reflective ash increases. When the strength of the reflected light reaches a selected value, the Cleaning initiated.

Auch in der [5] werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung einer Feuerungswand beschrieben. Bei Emissionsmessungen an der Feuerungswand mittels Infrarotkamera wird bei Erreichen eines programmierten Emissionssollwerts eine Abreinigung mit einer Wasserlanze eingeleitet.Also in [5], a method and a device for cleaning described a firewall. For emission measurements on the firewall by means of an infrared camera, when a programmed emission setpoint is reached initiated a cleaning with a water lance.

[3] offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Reisezeit eines Kessels mit einer Ablagerungen aufweisenden Wärmeübertragungsfläche. Die Ablagerungen werden mittels einer Kamera über ein Zeitintervall beobachtet. Ein Bildverarbeitungssystem vergleicht die Belagsbildungsgeschwindigkeit im Kessel mit einem Brennstoffschlüssel und ermittelt daraus Kessel- und Feuerungskenngrößen.[3] discloses a method and apparatus for controlling travel time a boiler with a deposit having heat transfer surface. The Deposits are observed by means of a camera over a time interval. An image processing system compares the deposit formation rate in the boiler with a fuel key and determines from this boiler and firing characteristics.

Ablagerungen von partikulärem Kohlenstoff (TOC) insbesondere Russpartikel in Abfallverbrennungsanlagen führen im Temperaturbereich oberhalb von 200°C über einen sehr langen Zeitraum zu einer ausgeprägten PCDD/F-Bildung. Die PCDD/F-Bildung korreliert dabei nicht direkt mit den aktuell anliegenden Ver brennungsbedingungen. Permanente oder kurzzeitige Störungen des Verbrennungsprozesses verursachen einen unvollständigen Abgasausbrand, wobei unter anderem Rußpartikel ins Rauchgas freigesetzt und zum Teil zusammen mit anorganischen Aschepartikeln (Chloride) auf den Kesseloberflächen abgelagert werden. Diese kohlenstoffreichen chloridhaltigen Flugascheablagerungen bewirken eine Bildung von PCDD/F auch über einen langen Zeitraum (mehrere Stunden) nachwirkend, selbst dann, wenn die Verbrennungsbedingungen wieder ideal sind.deposits of particulate Carbon (TOC) in particular soot particles in waste incineration plants to lead in the temperature range above 200 ° C over a very long period of time to a pronounced PCDD / F formation. The PCDD / F formation does not correlate directly with the currently applied combustion conditions. Permanent or short-term disturbances of the combustion process cause incomplete exhaust burnout, among other things soot particles released into the flue gas and partly together with inorganic Ash particles (chlorides) are deposited on the boiler surfaces. These cause carbonaceous chloride-containing fly ash deposits a formation of PCDD / F also over a long period (several hours) aftermath, even then, when the combustion conditions are again ideal.

Der genannte Stand der Technik sieht jedoch keine Maßnahmen vor, die eine zeitnahe Erfassung und Abreinigung von Ablagerung kohlenstoffreicher Asche (Rußschichten) vorsehen und damit eine Dioxinbildung deutlich vermindern könnte.Of the However, prior art does not provide for measures that are timely Collection and cleaning of carbonaceous ash deposits (Soot layers) and thus significantly reduce dioxin formation.

Davon ausgehend liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Dioxinminderung in Verbrennungsanlagen mit erhöhter Effizienz vorzuschlagen. Insbesondere soll das Verfah ren eine Erfassung mit wesentlich verbesserter örtlicher und zeitlicher Auflösung der für eine Dioxinbildungsrate maßgeblichen Ascheparameter sicherstellen und insbesondere eine zeitnahe Abreinigung von Ascheablagerungen insbesondere im Temperaturbereich 200–600°C sicherstellen.From that Based on the object of the invention is a method for Propose dioxin reduction in incinerators with increased efficiency. In particular, the procedural ren a detection with much improved local and temporal resolution the for determine a dioxin formation rate Ensure ash parameters and in particular a timely cleaning of ash deposits, especially in the temperature range 200-600 ° C.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen wiedergegeben.The Task is with a method having the features of claim 1 solved. Advantageous embodiments are given in the subclaims.

Die Lösung der Aufgabe sieht eine selektive und vorzugsweise auch kontinuierliche Erfassung und Quantifizierung der Kohlenstoffkonzentration der abgelagerten Asche an mindestens einem Messpunkt auf mindestens einer Ablagerungsfläche vorzugsweise im Temperaturbereich zwischen 200 bis 600°C in Echtzeit vor. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht eine flächige optische Erfassung des Kohlenstoffgehaltes im sichtbaren Wellenlängenbereich als Bild mit einer Videokamera vor. Dabei wird das erfasste Bild oder ein Bildausschnitt in eine Vielzahl von Messpunkten unterteilt.The solution The task sees a selective and preferably continuous Collection and quantification of the carbon concentration of the deposited Ash at at least one measuring point on at least one deposition surface preferably in the temperature range between 200 and 600 ° C in real time. A preferred embodiment looks a plane optical detection of the carbon content in the visible wavelength range as Picture with a video camera in front. This is the captured image or a picture section divided into a plurality of measuring points.

Die Bildung von Ascheablagerungen erfolgt schichtweise, wobei sich Rußpartikel aus der Verbrennung zusammen mit anorganischen chloridhaltigen Aschepartikeln zum Teil auf den Wärmetauscherflächen der in vom Rauchgas durchströmten Anlageteilen abscheiden. Das gleiche erfolgt in Staubabscheidern, beispielsweise an Niederschlagselektroden in Elektrofiltern oder an Oberflächen von Staubschichten an Filterabscheidern. Werden diese Staubabscheider bei Temperaturen oberhalb von 200°C betrieben, kommt es auch hier zur unerwünschten PCDD/F-Bildung.The Formation of ash deposits takes place in layers, with soot particles from combustion together with inorganic chloride-containing ash particles partly on the heat exchanger surfaces of in flowed through by the flue gas system components deposit. The same thing happens in dust collectors, for example on precipitation electrodes in electrostatic precipitators or on surfaces of dust layers on filter separators. Are these dust collectors at temperatures above 200 ° C operated, it comes here too unwanted PCDD / F formation.

Die Bildung von Rußschichten erfolgt vorzugsweise bei gestörten Verbrennungsbedingungen bei niedriger Temperatur und/oder bei Sauerstoffmangel im Rauchgas während des Abgasausbrandes. Diese Verbrennungsbedingungen äußern sich in rußenden Verbren nungszuständen mit ausgeprägten Rußsträhnen. Besonders bei Verbrennung von inhomogenen Brennstoffen wie z. B. Hausmüll können eine unzureichende Rauchgasvermischung während des Rauchgasausbrands lokale Strähnen von unverbrannten Rauchgasbestandteilen wie Rußpartikel über dem Querschnitt des Rauchgaskanals auftreten. Es kommt dadurch zu einer signifikanten Absenkung der Reflektivität der sich auf den nachfolgenden Flächen bildenden Ascheablagerungen, die sich erst bei wieder eingeregelten Verbrennungszuständen mit geringerer Rußbildung durch Überdeckung der abgelagerten Rußschicht mit effizient ausgebrannten (kohlenstoffarmen) Aschepartikeln wieder erhöht. Die Rußkonzentration in der obersten Schicht der Ascheablagerungen ist negativ korreliert mit der Reflektivität der Oberfläche der Ascheablagerungen.The Formation of soot layers is preferably done in disturbed Combustion conditions at low temperature and / or lack of oxygen in the flue gas during the exhaust burnout. These combustion conditions are expressed in sooty Burning conditions with pronounced soot streaks. Especially when burning inhomogeneous fuels such. B. garbage can a insufficient flue gas mixing during flue gas burn-out local strands unburned flue gas components such as soot particles over the cross section of the flue gas channel occur. It comes thereby to a significant lowering of the reflectivity the ash deposits forming on the following surfaces, which only become involved in re-adjusted combustion states less soot formation through coverage the deposited soot layer with efficiently burned (low-carbon) ash particles again elevated. The soot concentration in the uppermost layer of ash deposits is negatively correlated with the reflectivity the surface the ash deposits.

Die Oberfläche repräsentiert die obere Ascheablagerungsschicht. Die Reflektivität hängt von der Zusammensetzung nur der obersten Ascheschicht, die die Oberfläche bildet, ab. Ein hoher Reflexionswert repräsentiert eine helle Oberfläche mit einem geringen Russanteil, d. h. einem geringen partikulärem Kohlenstoffgehalt (TOC-Konzentration). Die TOC-Werte der Flugasche liegen bei guten Verbrennungsbedingungen zwischen 0,02 und ca. 1,0%. Bei gestörten Verbrennungsbedingungen steigt der TOC-Wert. Als Folge nimmt der Schwärzegrad der Ascheablagerungen mit steigendem Rußanteil zu, der Reflexionswert entsprechend ab.The surface represents the upper ash deposit layer. The reflectivity depends on the composition of only the top ash layer that forms the surface, from. A high reflectance value represents a bright surface with a low soot content, d. H. a low particulate carbon content (TOC) concentration. The TOC values of the fly ash are good Combustion conditions between 0.02 and about 1.0%. In disturbed combustion conditions the TOC value increases. As a result, the blackness decreases the ash deposits with increasing soot content, the reflection value accordingly.

Die Erfassung der Ascheablagerungen erfolgt mit einer Videokamera im sichtbaren Wellenlängenbereich, wobei die Videoinformation als Signale für eine Ermittlung der Reflektivität der Oberfläche der Ascheablagerungen in den Messpunkten herangezogen wird. Die Ascheschicht, zumindest aber die Messpunkte oder Bildausschnitte, wird dabei mit einer Lichtquelle angestrahlt, vorzugsweise mit einer gleich bleibenden Leuchtstärke in allen Messpunkten oder Bildausschnitten. Vorzugsweise werden die Signale je Messpunkt separat ausgewertet.The Acquisition of ash deposits takes place with a video camera in the visible wavelength range, wherein the video information as signals for determining the reflectivity of the surface of Ash deposits in the measuring points is used. The ash layer, but at least the measuring points or image excerpts will be included illuminated a light source, preferably with a constant luminosity in all measuring points or image sections. Preferably the signals per measuring point are evaluated separately.

Die Erfindung sieht eine zeitnahe online Bestimmung der Reflektivität der Oberfläche von Staubablagerungen auf Ablagerungsflächen wie die Oberfläche von Wärmetauschern, z. B. eines Dampfkessels oder Abscheideschichten in Staubabscheidern vor. Die Reflektivität einer Ascheablagerung korreliert negativ mit dessen partikulärem Kohlenstoffgehalt (TOC-Konzentration). Ein Reflektivitätswert wird somit in einen korrespondierenden Kohlenstoffkonzentrationswert (TOC-Wert) umgesetzt und damit einer Ablagerung von Kohlenstoffpartikeln zugeordnet. Ein Reflektivitätssignal oder ein kontinuierlicher Reflektivitätssignalverlauf wird in ein korrespondierendes TOC-Signal oder einen TOC-Signalverlauf umgesetzt. Über eine Erfassung der Reflektivität ist folglich der zeitliche Verlauf der TOC-Konzentration in der abgelagerten Asche (Ascheschicht) bestimmbar. Durch integrale Mittelwertbildung (gleitender Mittelwert) des ermittelten TOC-Signals über einen definiertes Zeitintervall und in vorteilhafter Weise mit Berücksichtigung des Schichtdickenwachstums der Ascheschicht z. B. über den Rauchgasdruckverlust über dem Kessel oder Kesselabschnitt oder durch Bildauswertung kann das PCDD/F Bildungspotential der abgelagerten Asche gut charakterisiert werden.The invention provides a timely online determination of the reflectivity of the surface of dust deposits on deposition surfaces such as the surface of heat exchangers, for. B. a Dampfkes sels or deposition layers in dust collectors. The reflectivity of an ash deposit correlates negatively with its particulate carbon content (TOC concentration). A reflectivity value is thus converted into a corresponding carbon concentration value (TOC value) and thus assigned to a deposition of carbon particles. A reflectivity signal or a continuous Reflektivitätssignalverlauf is converted into a corresponding TOC signal or a TOC waveform. By detecting the reflectivity, the time profile of the TOC concentration in the deposited ash (ash layer) can be determined. By integral averaging (moving average) of the determined TOC signal over a defined time interval and advantageously taking into account the layer thickness growth of the ash layer z. The PCDD / F formation potential of the deposited ash can be well characterized, for example via the flue gas pressure loss over the boiler or boiler section or by image evaluation.

Der TOC-Signalverlauf ist als quantitative Information über den Kohlenstoffanteil in einer Ascheablagerung für Steuerung einer automatischen Kessel- oder Filterreinigung heranziehbar. Die Einleitung einer Abreinigung der Ascheablagerungen erfolgt bei Überschreitung von einstellbaren TOC-Schwellwerten durch das vorzugsweise kontinuierliche besonders bevorzugt über ein über einem Zeitintervall integrierten Signal des TOC-Wertes (gleitender Mittelwert der TOC-Konzentration). Die Abreinigung erfolgt entweder lokal im Bereich des Messpunktes, an dem der überschreitende TOC-Wert generiert wurde oder flächig über den gesamten oder einen ausgewählten Bereich der Ablagerungsfläche. Die Abreinigung der Ascheablagerungen erfolgt beispielsweise mit Dampf- oder Druckluftstrahlen, Klopfeinrichtungen, Wasserstrahl, Ultraschall, Kugelregen und/oder Explosionsverfahren.Of the TOC waveform is as quantitative information about the Carbon content in an ash deposit for automatic control Boiler or filter cleaning can be used. The introduction of a The ash deposits are cleaned when they are exceeded TOC thresholds by the preferably continuous especially preferably over one over a time interval integrated signal of the TOC value (sliding Average of the TOC concentration). The cleaning is done either local in the area of the measuring point at which the exceeding TOC value is generated was or over the entire area or a selected area the deposition surface. The cleaning of the ash deposits takes place, for example, with steam or compressed air jets, knocking devices, water jet, ultrasound, Ball rain and / or explosion processes.

Bei Erreichen eines über ein Zeitintervall integrierten TOC-Schwellwertes (vorzugsweise durch gleitende Mittelwertbildung) zwischen 60 und 3600 s, vorzugsweise zwischen 300 und 1800 s, weiter bevorzugt zwischen 600 und 900 s erfolgt die Ansteuerung der Abreinigung einer Ablagerungsfläche an einem Kessel. Der TOC-Schwellwert zur Abreinigung einer Filterfläche liegt üblicherweise zwischen 1,0% und 10,0%, vorzugsweise zwischen 2 und 5% weiter bevorzugt zwischen 2,5 und 3%.at Reaching an over a time interval integrated TOC threshold (preferably by sliding Averaging) between 60 and 3600 s, preferably between 300 and 1800 s, more preferably between 600 and 900 s the control of the cleaning of a deposition surface on a Boiler. The TOC threshold for cleaning a filter surface is usually between 1.0% and 10.0%, preferably between 2 and 5% between 2.5 and 3%.

Eine Überwachung der Ablagerungen auf einer Ablagerungsfläche innerhalb einer beliebig wählbaren Messfläche erfolgt mittels in kurzen Zeitabständen (vorzugsweise kleiner 30 s) aufgenommenen Abfolgen von Einzelbildern oder vorzugsweise kontinuierlich aufgenommenem Videoaufnahmen der vorzugsweise fixen Messfläche als Bildausschnitt. Die Messfläche, d. h. vorzugsweise der gesamte oder partielle Bildausschnitt der Kamera setzt sich aus einer Vielzahl von Messpunkten zusammen.A surveillance the deposits on a deposition surface within any selectable measuring surface takes place by means of short time intervals (preferably smaller 30 s) recorded sequences of individual images or preferably continuously recorded video recordings of the preferably fixed measuring surface as Shot. The measuring surface, d. H. preferably the entire or partial image section of Camera is composed of a large number of measuring points.

Vorzugsweise wird eine Abreinigung erst dann eingeleitet, wenn der über dem Zeitintervall bestimmte gleitende TOC-Mittelwert in mindestens zwei, vorzugsweise drei, vier, fünf, zehn oder 20 aneinander angrenzenden Messpunkten und/oder über das vorgenannte Zeitintervall einen der vorgenannten TOC-Grenzwerte überschreitet und bevorzugt nachdem die aktuelle Reflektivität wieder ansteigt (d. h. nachdem die Störung abklingt).Preferably a cleaning is initiated only when the above Time interval determined moving TOC average in at least two, preferably three, four, five, ten or 20 adjacent measuring points and / or over the said time interval exceeds one of the aforementioned TOC limits and preferably after the current reflectivity increases again (i.e., after the disorder decays).

Die Erfindung ermöglicht folglich eine quantitative Erfassung der Rußkonzentration auf einer Ablagerungsfläche in Echtzeit (online) mit hoher örtlicher und zeitlicher Auflösung mit geringem gerätetechnischen Aufwand. Ebenso ist ein Vergleich mit vorgegebenen TOC-Schwellwerten eine zuverlässige und reproduzierbare Unterscheidung von sauberen oder abgereinigten Oberflächen und lokalen Rußablagerungen in Echtzeit möglich und für eine Ansteuerung von vorgenannten Maßnahmen zur Abreinigung, aber auch für eine verbesserte Steuerung der Verbrennung, z. B. eine Sauerstoffregelung über Primär- oder Sekundärluftzufuhr oder sonstigen Verbrennungsbeeinflussenden Maßnahmen wie z. B. Gas- oder Ölbefeuerte Zusatzbrenner nutzbar.The Invention allows thus a quantitative determination of the soot concentration on a deposition surface in real time (online) with high local and temporal resolution with low technical equipment Effort. Similarly, a comparison with predetermined TOC thresholds a reliable one and reproducible distinction of clean or cleared surfaces and local soot deposits possible in real time and for a control of the aforementioned measures for cleaning, but also for improved combustion control, e.g. B. an oxygen control over primary or Secondary air supply or other combustion-influencing measures such. As gas or oil fired Additional burner usable.

Neben der üblichen Differenzdruck- oder temperaturabhängigen Aschebelagsabreinigung erfolgt eine am Schadstoffbildungspotential der abgelagerten Asche orientierte Abreinigung.Next the usual Differential pressure or temperature dependent ash layer cleaning there is a at the pollutant potential of the deposited ash oriented cleaning.

Die genannten grundlegenden Zusammenhänge sowie ihr Bezug zu der Erfindung werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigenThe basic relationships and their relation to the Invention will be explained in more detail below with reference to figures. Show it

1 die zeitlichen Abhängigkeiten eines im Rauchgas gemessenen Ruß- und CO-Anteil, des hierdurch entstandenen PCDD/F-Anteils im Rauchgas nach Kessel sowie der zeitlichen Verläufe der Abreinigungsimpulse zueinander sowie 1 the temporal dependencies of a soot and CO fraction measured in the flue gas, the resulting PCDD / F fraction in the flue gas after boiler, as well as the time courses of the cleaning impulses to each other and

2 die zeitliche Veränderung der Reflektivität im Vergleich zu einem einstellbaren Schwellwert. 2 the temporal change in reflectivity compared to an adjustable threshold.

Die Wirkung von kurzzeitig gestörten Verbrennungsbedingungen und die dabei erhöhten Rußkonzentrationen im Rauchgas auf die Bildung von PCDD/F im Rauchgas wird anhand von 1 näher erläutert. 1 zeigt die zeitlichen Abhängigkeiten des im Rauchgas gemessenen CO-Gehalts 1 sowie der Rußkonzentration 2, der hierdurch entstandenen PCDD/F-Konzentration 3 im Rauchgas sowie der zeitlichen Verläufe der Abreinigungsimpulse zueinander. Die CO-Konzentration korreliert mit der Rußbildung gibt aber keinen Hinweis auf die Ablagerungseffizienz der Russpartikel auf den Abscheideflächen. Insbesondere die lokal aufge löste Bestimmung der TOC-Konzentration in Ascheablagerungen in Teilbereichen der Abscheideflächen ist mit einer CO-Messung nicht möglich.The effect of short-term disturbed combustion conditions and the increased soot concentrations in the flue gas on the formation of PCDD / F in the flue gas is determined by 1 explained in more detail. 1 shows the temporal dependencies of the CO content measured in the flue gas 1 and the carbon black concentration 2 , the resulting PCDD / F concentration 3 in the flue gas and the time course of Abreinigungsimpulse each other. The CO concentration correlates with the formation of soot but gives no indication of the deposit efficiency of the soot particles on the separation surfaces. In particular, the locally resolved determination of the TOC concentration in ash deposits in subareas of the separation surfaces is not possible with a CO measurement.

Der CO-Gehalt 1 im Rauchgas sowie die Rußkonzentration 2 werden jeweils in mg/Nm³, die PCDD/F-Konzentration 3 im Rauchgas in ng/Nm³ als TEQ-Werte (TEQ = Toxizitätsäquivalente) sowie die Zeit 4 in Stunden wiedergegeben. 1 gibt die vorgenannten Zusammenhänge über ein Zeitintervall von 14 Stunden wieder.The CO content 1 in the flue gas as well as the soot concentration 2 are each in mg / Nm ³ , the PCDD / F concentration 3 in flue gas in ng / Nm ³ as TEQ values (TEQ = toxicity equivalents) as well as the time 4 reproduced in hours. 1 reflects the aforementioned relationships over a time interval of 14 hours.

Bereits mit einer kurzzeitigen Störung des Verbrennungsprozesses gehen ein kurzzeitiger CO-Peak 5 sowie eine Rußkonzentrationsspitze 6 im Abgas einher. Es folgt eine verstärkte Bildung von PCDD/F, die auch noch über viele Stunden nach der Störung anhält und sich im zeitlichen Verlauf der PCDD/F-Bildungsrate 7 widerspiegelt. Die Bildung der PCDD/F bewirkt neben der Erhöhung der PCDD/F-Konzentration im Abgas auch eine teilweise Dioxinanreicherung (Adsorption) in den kohlenstoffreichen Ascheablagerungen. Diese mit PCDD/F kontaminierten Aschepartikel akkumulieren und werden beim Abreinigen (Kesselabreinigung 13) teilweise ins Abgas freigesetzt und führen so zu einer weiteren Erhöhung der PCDD/F-Konzentration im Abgas.Already with a brief disturbance of the combustion process go a short-term CO peak 5 and a carbon black concentration peak 6 in the exhaust gas. This is followed by increased formation of PCDD / F, which persists for many hours after the disturbance and over the course of the PCDD / F formation rate 7 reflects. The formation of the PCDD / F causes in addition to the increase in the PCDD / F concentration in the exhaust gas and a partial dioxin enrichment (adsorption) in the carbon-rich ash deposits. These PCDD / F contaminated ash particles accumulate and are removed during cleaning (boiler cleaning 13 ) partially released into the exhaust and thus lead to a further increase in the PCDD / F concentration in the exhaust gas.

Eine zeitnahe Abreinigung von kohlenstoffreichen Ascheablagerungen im Temperaturbereich 200–600°C, wie im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, reduziert die Dioxinbildung und die für vorgenannte Akkumulation von PCDD/F in den Aschepartikeln vorhandene Zeit, damit wird die Dioxinbeladung der kohlenstoffreichen Ascheablagerungen sowie die Dioxinfreisetzung bei Abreinigung in vorteilhafter Weise vermindert.A timely purification of carbonaceous ash deposits in the Temperature range 200-600 ° C, as in As proposed by the invention reduces dioxin formation and the for abovementioned accumulation of PCDD / F in the ash particles Time, this becomes the dioxin loading of the carbon-rich ash deposits as well as the dioxin release during cleaning in an advantageous manner reduced.

Werden die kohlenstoffreichen Ascheablagerungen nicht wie vorgeschlagen zeitnah erfasst und abgereinigt, kommt es zu einer Bildung von PCDD/F in den Ascheablagerungen und damit zu erhöhten Dioxinwerten sowohl im Abgas als auch in den abgelager ten Ascherückständen. Die abgeschiedene Asche ist folglich verstärkt mit PCDD/F belastet, was eine stoffliche Verwertung erschwert oder verhindert; sie muss als Sondermüll behandelt und/oder entsprechend aufwendig deponiert werden.Become the carbon-rich ash deposits not as proposed recorded and cleaned up in a timely manner, it leads to the formation of PCDD / F in the ash deposits and thus increased dioxin levels both in Exhaust gas as well as in the deposited ash residue. The deposited ash is thus strengthened loaded with PCDD / F, which makes recycling difficult or prevented; she must be a hazardous waste treated and / or deposited accordingly consuming.

2 zeigt beispielhaft einen zeitlichen Verlauf 8 der aktuellen Reflektivität 9. Die Schwankungen des aktuellen Reflektivitätssignals charakterisieren den aktuellen TOC-Gehalt 14 der obersten Schicht der Ascheablagerungen. Aus diesem Reflektifitätssignal kann durch einfache Zuordnung ein korrelierender aktueller TOC-Wert ermittelt werden. Durch gleitende Mittelwertbildung sowie einer Integration der aktuellen TOC-Werte über ein Zeitintervall Δt zu einem gleitenden TOC-Mittelwert 15 wird die TOC-Konzentration in der oberen Ascheschicht ermittelt. Übersteigt dieser gleitende TOC-Mittelwert 15 einen TOC-Schwellwert 11, in 2 am Schaltpunkt 10 wird eine Aschebelagsabreinigung eingeleitet sowie der gleitende TOC-Mittelwert 15 für eine erneute Integration auf 0 gesetzt. 2 shows an example of a time course 8th the current reflectivity 9 , The fluctuations of the current reflectivity signal characterize the current TOC content 14 the topmost layer of ash deposits. From this reflectivity signal a correlation current TOC value can be determined by simple assignment. By moving averaging and integrating the current TOC values over a time interval Δt into a moving TOC average 15 the TOC concentration in the upper ash layer is determined. Exceeds this moving TOC average 15 a TOC threshold 11 , in 2 at the switching point 10 Ash ash removal is initiated as well as the moving TOC average 15 set to 0 for re-integration.

Eine Umrechnung der Reflektivität in eine aktuelle TOC-Konzentration (TOC-Wert) und anschließende gleitende Mittelwertbildung dieser TOC-Werte durch Integration über einen definierten Zeitintervall Δt in vorgenannter Weise als Maß für die TOC-Konzentration in der oberen Ascheschicht liefert eine zuverlässige Abschätzung des PCDD/F Bildungspotentials der abgelagerten Asche.A Conversion of reflectivity in a current TOC concentration (TOC value) and subsequent sliding Averaging of these TOC values by integration over one defined time interval .DELTA.t in the aforementioned manner as a measure of the TOC concentration in the upper ash layer provides a reliable estimate of the PCDD / F formation potential the deposited ashes.

Wird keine Störung, die eine Anhebung des gleitenden TOC-Mittelwerts 15 auf einen TOC-Schwellwert 11 bewirkt, detektiert, erfolgt die Kesselreinigung optional anhand der festen Zeitintervalle oder anhand des Differenzdruckes und/oder Temperatur am Kesselaustritt.Will not disturb, which is an increase in the moving TOC average 15 to a TOC threshold 11 If detected, the boiler cleaning is optionally carried out on the basis of the fixed time intervals or on the basis of the differential pressure and / or temperature at the boiler outlet.

Literatur:Literature:

[1] Stieglitz L., Zwick G., Beck J., Roth W., Vogg H .: On the de novo synthesis of PCDD / PCDF on the fly ash of municipal waste incinerators, Chemosphere, Vol. 18, Iss. 1-6 (1989) pp. 1219-1226
[2] DE 41 39 718 A1
[3] DE 196 05 287 A1
[4] DE 41 39 694 A1
[5] DE 41 39 838 A1

11: CO-Gehalt im Rauchgas in [mg/Nm³]CO content in flue gas in [mg / Nm ³ ]
22: Rußkonzentration im Rauchgas in [mg/Nm³]Soot concentration in flue gas in [mg / Nm ³ ]
33: PCDD/F-Konzentration im Rauchgas in [TEQ ng/Nm³]PCDD / F concentration in flue gas in [TEQ ng / Nm ³ ]
44: Zeit in [h]Time in [h]
55: CO-PeakCO Peak
66: RußkonzentrationsspitzeRußkonzentrationsspitze
77: PCDD/F-BildungsratePCDD / F formation rate
88th: Verlauf der Reflektivitätcourse the reflectivity
99: Reflektivität in [%]Reflectivity in [%]
1010: Schaltpunktswitching point
1111: TOC-SchwellwertTOC threshold
1212: zweiter Schaltpunktsecond switching point
1313: KesselabreinigungKesselabreinigung
1414: aktuelle TOC-Gehaltcurrent TOC
1515: gleitender TOC-Mittelwertmoving TOC mean

Claims

Method for dioxin reduction in incineration plants with at least one separation surface at which carbon and chloride containing ash deposits from the oxygen-containing Forming flue gas, comprising the following method steps: a) optical detection of the ash deposits on at least one illuminated measuring point on the at least one separation surface in the visible wavelength range with a video camera or one or more light sensors, b) determination of the reflectivity ( 9 ) the surface of the ash deposits in the measuring points, c) conversion of the reflectivity into a corresponding TOC value ( 14 . 15 ) as well as d) initiation of a cleaning of the ash deposits when exceeding a TOC threshold ( 11 ).

The method of claim 1 wherein the optically detected Ash deposits have a temperature between 200 and 600 ° C.

Method according to Claims 1 and 2, characterized that the collection, determination and implementation in the context of processing with a temporal resolution of less than 30 seconds.

Method according to claim 1 or 2, characterized that the detection of ash deposits takes place on a measuring surface, which is divided into a plurality of measurement points,

Method according to claim 4, characterized in that that the measurement points are parallel, each separately a separate determination and implementation supplied become.

Method according to claim 5, characterized in that that the initiation of a cleaning of the ash deposits in excess a TOC threshold at least three adjacent ones Measuring points takes place.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the TOC values ( 14 ) are integrated or summed or averaged over a time interval between 60 to 3600 seconds and the cleaning of the ash deposits when exceeding a TOC threshold ( 11 ) is initiated.