DE19714073C2

DE19714073C2 - Fluid bed system, especially for sludge

Info

Publication number: DE19714073C2
Application number: DE1997114073
Authority: DE
Inventors: Gunter Schwabe
Original assignee: EMSCHERGENOSSENSCHAFT LIPPEVER
Current assignee: EMSCHERGENOSSENSCHAFT LIPPEVER
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2017-04-05
Also published as: DE19714073A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelschichtanlage, insbesondere mit stationär und atmosphärisch betriebenem Wirbelbett für selbstgängig brennenden Schlamm oder nicht selbstgängig, aber mit Stützfeuer brennenden Schlamm.The invention relates to a fluidized bed system, in particular with stationary and atmospheric operated fluidized bed for self-burning mud or not self-sustaining, but with Support fire burning mud.

Wirbelschichtanlagen sind Feuerungsanlagen mit erheblichen Besonderheiten gegenüber anderen Feuerungsanlagen. Bekannte Feuerungen sind Rostfeuerung, Schmelzfeuerungen, Staubfeuerungen. Von diesen Feuerungen unterscheidet sich die Wirbelschichtfeuerung ganz wesentlich, denn das Verbrennungsgut wird in der Wirbelschichtanlage in einem Wirbelbett gehalten. Das Wirbelbett wird durch die von unten eingeblasene Verbrennungsluft gebildet. Es sind Wirbelschichtanlagen mit einem stabilen Wirbelbett bekannt. Es gibt aber Anlagen mit instabilem Wirbelbett, z. B. einem pulsierenden Wirbelbett.Fluidized bed plants are combustion plants with considerable special features other combustion plants. Known furnaces are grate furnaces, melt furnaces, Dust firing. Fluidized bed firing differs completely from these firing systems essential, because the combustion material is in a fluidized bed in a fluidized bed held. The fluidized bed is formed by the combustion air blown in from below. It Fluid bed systems with a stable fluidized bed are known. But there are systems with unstable fluidized bed, e.g. B. a pulsating fluidized bed.

Einerseits stellt das besondere Anforderungen an den Druck der einströmenden Luft, an die Partikelgröße des Verbrennungsgutes und vieles andere mehr. Zum Teil ist es erforderlich zusätzlich Glühkörper, z. B. in der Form von Sand, einzusetzen. Diese besonders gewählten Glühkörper verstärken die Bettbildung in der Wirbelschicht. Außerdem beinhalten die Glühkörper eine erhebliche Wärmemenge, so daß frisches Verbrennungsgut an den Glühkörpern eine vorteilhafte Erwärmung erfahren kann.On the one hand, this places special demands on the pressure of the incoming air Particle size of the combustion material and much more. Sometimes it is necessary additionally incandescent, e.g. B. in the form of sand. These specially chosen Incandescent bodies increase the bed formation in the fluidized bed. They also include Incandescent body a significant amount of heat, so that fresh combustion material to the Incandescent bodies can experience advantageous heating.

Die stationäre Wirbelschicht ändert ihr Wirbelbett nicht oder nur innerhalb bestimmter Grenzen Im Unterschied dazu hat die umlaufende Wirbelschichtanlage, einen zirkulierenden Gasstrom, in dem die Verbrennung stattfindet.The stationary fluidized bed does not change its fluidized bed or only within certain limits In contrast, the circulating fluidized bed system, a circulating gas stream, in which the combustion takes place.

Es gibt neben der athmosphärisch betriebenen Wirbelschichtanlage auch die druckaufgeladene Wirbelschichtanlage.In addition to the atmospherically operated fluidized bed system, there is also the pressure-charged one Fluidized bed system.

Insgesamt ist eine Wirbelschichtanlage viel schwieriger zu fahren als andere Feuerungsanlagen. Overall, a fluidized bed system is much more difficult to operate than other combustion systems.

Andererseits hat eine Wirbelschichtanlage auch erhebliche Vorteile gegenüber anderen Feuerungsanlagen. Insbesondere kann die Wirbelschichtanlage mit einer sehr niedrigen Verbrennungstemperatur und hohem Ausbrand gefahren werden. Die niedrige Verbrennungstemperatur reduziert die Stickoxid-Bildung. Der hohe Ausbrand ist vor allem für die Verbrennung von Abfall wichtig.On the other hand, a fluidized bed system also has considerable advantages over others Combustion plants. In particular, the fluidized bed system can have a very low Combustion temperature and high burnout. The low one The combustion temperature reduces nitrogen oxide formation. The high burnout is above all important for the incineration of waste.

Zum Beispiel zeigt die DT 24 10 477 B2 eine CO- und NOx-Regelung an Wirbelschichtanlagen für die Verbrennung von Industrieabfall. Diese Regelung baut jedoch auf eine Rauchgasrückführung, die nicht immer Anwendung finden kann. Das gilt besonders für bestehende Anlagen.For example, the DT 24 10 477 B2 indicates CO and NOx control Fluid bed systems for the incineration of industrial waste. However, this regulation builds to a flue gas recirculation that cannot always be used. This is especially true for existing systems.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, insbesondere Wirbelschichtanlagen für die Verbrennung von Klärschlamm zu verbessern. Dem geht voraus, daß sich mit Klärschlamm besondere Schwierigkeiten stellen.The invention has set itself the task, in particular fluidized bed plants for the Improve sewage sludge combustion. This is preceded by sewage sludge pose particular difficulties.

In der Regel sind die bekannten Steuerungen von Wirbelschichtanlagen bei dem Einsatz von Klärschlamm nur bei sehr gleichmäßigem Brennverhalten des Schlammes zu gebrauchen. Diese Gleichmäßigkeit ist in der Praxis nicht gegeben und bedingt eine dauernde Handfahrweise. Zum Teil ergeben sich die Ungleichmäßigkeiten durch Wassergehaltsschwankungen. Dem wird versucht, mit Hilfe einer Entwässerung in Kammerfilterpressen und anderen Einrichtungen entgegenzuwirken. Das Ergebnis ist gleichwohl häufig sehr unterschiedlich. Der Schlamm kann darüber hinaus trotz gleichbleibenden Wassergehaltes noch wesentliche Ungleichmäßigkeiten im Brennverhalten zeigen. Z. B. verursachen Unregelmäßigkeiten bei einer Brennstoffzugabe (Kohle) in den Klärschlamm erhebliche Veränderungen des Verbrennungsablaufes.As a rule, the known controls of fluidized bed systems are used when Use sewage sludge only if the sludge burns very evenly. This Uniformity is not given in practice and requires a permanent manual operation. Some of the irregularities result from fluctuations in water content. That will tried with the help of drainage in chamber filter presses and other facilities counteract. However, the result is often very different. The mud can in addition, despite the constant water content, there are still significant irregularities show in burning behavior. For example, cause irregularities in one Adding fuel (coal) to the sewage sludge made significant changes to the Combustion process.

Die Substituierung von Kohle durch Öl oder Gas zur Erhöhung des Heizwertes ist keine optimale Lösung, weil die Kohle im Schlamm noch eine Filterfunktion hat. Sie sammelt die Schwebstoffe. Das wird an Kammerfilterpressen leicht deutlich, weil kohlefreier Schlamm in kürzester Zeit eine Verschmutzung der Filtermatten und Filtertücher bewirkt und Reinigungsbedarf auslöst, während kohlehaltiger Schlamm sehr viel größere Reinigungsintervalle erlaubt.The substitution of coal by oil or gas to increase the calorific value is not optimal solution because the coal in the sludge still has a filter function. She collects the Suspended. This is easy to see on chamber filter presses because carbon-free sludge in pollution of the filter mats and filter cloths in the shortest possible time and Cleaning needs triggers, while carbonaceous sludge is much larger Cleaning intervals allowed.

Die Kohle wird deshalb so hoch bewertet, daß feinkörnige Kohle in Anmischbecken zugemischt wird. Wie bei allen Betriebseinrichtungen ist auch im Anmischbecken nicht immer eine einwandfreie Funktion gewährleistet. Die Folge sind lokale Nester mit hohem Kohleanteil im Schlamm.The coal is therefore rated so highly that fine-grained coal in the mixing basin is admixed. As with all operating facilities, the mixing bowl is not always a perfect function guaranteed. The result is local nests with a high proportion of coal in the mud.

Eine erhebliche Schwierigkeit mit höchst unterschiedlichen Reaktionen ist der unvorhergesehene, plötzliche Wechsel des Verbrennungsverhaltens. Je nach Heizwert kann eine Erhöhung der Schlammenge die Wirbelbettemperatur erhöhen oder senken. The is a considerable difficulty with very different reactions unforeseen, sudden change in combustion behavior. Depending on the calorific value an increase in the amount of sludge increases or decreases the fluidized bed temperature.

Hervorzuheben ist das mengenabhängige Brennverhalten:
Der Schlamm brennt bei niedrigem Heizwert nur mit Zusatzenergie (z. B. Gas, Öl oder Kohle). Die höchstzulässige Zusatzenergiemenge ist durch den vorgegebenen, maximalen Brennstoffdurchsatz der z. B. als Lanze ausgebildeten Eintragvorrichtung begrenzt. Es darf hier nur soviel Schlamm zugegeben werden, wie es die Zusatzenergie erlaubt, weil sonst die Temperatur zu stark abfällt. Sehr kompliziert wird es, wenn bei bestimmten Heizwerten der nicht selbstgängig brennende Schlamm infolge der Erhöhung der Schlammzugabe selbstgängig brennen kann.The quantity-dependent burning behavior should be emphasized:
The sludge burns with a low calorific value only with additional energy (e.g. gas, oil or coal). The maximum allowable amount of additional energy is determined by the predetermined maximum fuel throughput of the z. B. trained as a lance entry device. Only as much sludge may be added here as the additional energy allows, otherwise the temperature will drop too much. It becomes very complicated when, at certain calorific values, the non-self-burning sludge can burn itself due to the increase in the addition of sludge.

Hervorzuheben ist auch das von der Schlammart abhängige Brennverhalten:
Faulschlamm und Thermikschlamm haben zweitweise ein stark unterschiedliches Brennverhalten. Diese Schlämme erfordern eine völlig andere Verbrennungsstrategie. Belebtschlamm läßt sich mechanisch schlecht entwässern. Er neigt sehr zur Brückenbildung. Faulschlamm entsteht aus dem Anfaulen von Vorklärschlamm in Faulbehältern.The burning behavior depending on the type of sludge should also be emphasized:
Digested sludge and thermal sludge have a very different burning behavior. These sludges require a completely different combustion strategy. Activated sludge is difficult to drain mechanically. He is very prone to bridging. Digested sludge arises from the digestion of primary sewage sludge in digested containers.

Faulschlamm hat hohe CO-Werte und brennt mit hoher Kopftemperatur. Zur Einhaltung der CO-Grenzwerte wird umfangreich Faulgas zugefeuert. Aufgrund der beschränkten Gesamtwärmeleistung des Ofens verringert sich durch die Faulgaszugabe die Schlammverbrennungsleistung.Digested sludge has high CO values and burns at high head temperatures. To comply with the CO limit values are extensively fired with fermentation gas. Because of the limited The total heat output of the furnace is reduced by adding the fermentation gas Sludge incineration power.

Thermikschlamm hat dagegen zu niedrige Kopftemperaturen und zu hohe NOx-Werte. Sehr schwierig sind auch bestimmte Mischungen dieser Schlammarten zu beherrschen, weil hier CO und NOx zu hoch liegen können. Diese Situationen treten auf, wenn unterschiedliche Brennstoffe nacheinander ins Schlammsilo gefahren werden oder wenn ein ungünstiges Mischungsverhältnis vorliegt.Thermal sludge, on the other hand, has head temperatures that are too low and NOx values that are too high. Very it is also difficult to control certain mixtures of these types of sludge because CO and NOx can be too high. These situations occur when different Fuels are driven into the sludge silo one after the other or if an unfavorable one Mixing ratio is present.

Neben obigen Zusammenhängen hat die Erfindung auch erkannt, daß zusätzlich die Zähigkeit des Schlammes Probleme für die Schlammdosierung bzw. die Ofenregelung aufwirft. Mit zunehmender Bewegung ändert sich die Zähigkeit des Schlammes.In addition to the above relationships, the invention has also recognized that toughness the sludge poses problems for sludge dosing or furnace control. With the viscosity of the sludge changes with increasing movement.

Da CO und NOx sich gegenläufig entwickeln und das Mischungsverhältnis der Schlämme nicht gleichmäßig ist, stellt sich ein unregelmäßig wechselndes Emissionsverhalten ein. Because CO and NOx develop in opposite directions and the mixing ratio of the sludge does not is uniform, there is an irregularly changing emission behavior.

Eine weitere Schwierigkeit ist eine zu hohe CO-Bildung bei bestimmten Schlammzusammen setzungen. In dieses Fällen reicht eine CO mindernde Temperaturerhöhung nicht aus, weil sonst die NOx-Werte überschritten würden. Die oben dargelegten Schwierigkeiten lassen sich durch Mischungen von Schlammarten zwar verändern nicht aber beseitigen. Bei der Zumischung von Faulschlamm zum Thermikschlamm lassen sich bei bestimmten real auftretenden Veränderungen der Brenneigenschaften dieser Schlämme die Grenzwerte der 17.BImSchV nicht mehr einhalten. Zwar hat ein selbstgängig brennender Schlamm für sich betrachtet relativ überschaubare Bedingungen und gilt das auch für nicht selbstgängig brennenden Schlamm. Der Wechsel beider Arten wird bislang jedoch nur unzulänglich beherrscht. Besonders schwierig ist ein Schlamm mit einem bestimmten Heizwert, der mengenabhängig sein Brennverhalten ändert. Für einen parallelen Vollastbetrieb mit unterschiedlichen Schlammarten sind die anfallenden Schlamm-Mengen teilweise nicht ausreichend, weitgehend fehlt die zweite Verbrennungsanlage.Another difficulty is excessive CO formation with certain sludges together subsidence. In these cases, a CO-reducing temperature increase is not sufficient because otherwise the NOx values would be exceeded. The difficulties outlined above can be overcome change but not eliminate by mixing sludge types. In the Mixing of digested sludge to thermal sludge can be real with certain Changes in the burning properties of these sludges occur 17.BImSchV no longer comply. There is a self-burning mud for itself looks at relatively manageable conditions and also applies to non-self-reliant ones burning mud. The change of both types has so far been inadequate controlled. A sludge with a certain calorific value is particularly difficult its burning behavior changes depending on the quantity. For a parallel full load operation with different sludge types, the resulting sludge quantities are sometimes not sufficient, largely the second incinerator is missing.

Teilweise führt der unterschiedliche Schlammanfall zu weiteren Problemen. Belebtschlamm und Thermikschlamm können schlecht in den Eindickern gesammelt werden. Es würden nachteilige Faulungsprozesse in den Belebtschlamm- und Thermikschlamm-Eindickern entstehen. Die Folge sind Geruchsprobleme im Nacheindickerbereich, Schwierigkeiten bei der Eindickung und bei der Entwässerung des Thermikschlammes und Schwierigkeiten im Betrieb der Thermik- Belebtschlamm stammt aus der biologischen Nachklärung. Üblicherweise erfolgt eine Abwasserklärung in verschiedenen Stufen, von denen die erste Stufe eine mechanische Reinigung beinhaltet. In der zweiten Stufe erfolgt eine Reinigung mit Bakterienkulturen. Die Bakterien ernähren sich von den Schmutzstoffen im Wasser. Durch Vermehrung entsteht ein Überschuß an Bakterien, die als Belebtschlamm bezeichnet werden. Sie bestehen überwiegend aus Wasser und besitzen eine sehr zähe Außenhaut. Dadurch entsteht das Problem, daß dieser Belebtschlamm mittels Kammerfilterpressen und sogar mit Zentrifugen mechanisch nicht ausreichend entwässert werden kann, um ihn in Wirbelschichtöfen verbrennen zu können. Es wird daher mit Temperaturen von ca. 205 Grad Celsius thermisch konditioniert. Bei dieser Temperatur brechen die Zellwände auf und geben das Zellwasser frei. Der thermisch konditionierte Schlamm kann dann mit Kammerfilterpressen ausreichend entwässert werden. Die ganzen Schwierigkeiten der unterschiedlichen Brenneigenschaften und die ständig vorhandene Gefahr, daß sich bei den plötzlichen Veränderungen schwere Ofenschäden wie Sinterung des Wirbelbettes durch Überhitzung oder eine Verpuffungsexplosion bei Sauerstoffmangel einstellen können, haben zu einer mehr oder weniger unwirtschaftlichen Sicherheitsfahrweise geführt.The different amounts of sludge sometimes lead to further problems. Activated sludge and Thermal sludge is difficult to collect in the thickener. It would be disadvantageous Digestion processes occur in the activated sludge and thermal sludge thickeners. The This results in odor problems in the after thickener area, difficulties in thickening and when dewatering the thermal sludge and difficulties in operating the thermal Activated sludge comes from biological clarification. Usually one takes place Wastewater treatment in various stages, of which the first stage is a mechanical one Cleaning includes. In the second stage, bacteria cultures are used for cleaning. The Bacteria feed on the pollutants in the water. Through multiplication a Excess of bacteria called activated sludge. They mostly exist made of water and have a very tough outer skin. This creates the problem that this Activated sludge using chamber filter presses and even mechanically not with centrifuges can be drained sufficiently to be able to burn it in fluidized bed furnaces. It is therefore thermally conditioned at temperatures of approx. 205 degrees Celsius. At this The temperature breaks up the cell walls and releases the cell water. The thermal conditioned sludge can then be adequately dewatered with chamber filter presses. All the difficulties of the different burning properties and the constant existing danger that the sudden changes cause serious damage to the oven, such as Sintering of the fluidized bed due to overheating or a deflagration explosion Lack of oxygen led to a more or less uneconomical safety style.

Es wurde zumeist ein Teillastbetrieb mit relativ hohem Sauerstoffüberschuß gefahren, um noch genügend Reserven in kritischen Situationen zu besitzen. Diese Fahrweise hat neben der verminderten Verbrennungsleistung von z. B. 20 bis 25% noch den Nachteil der geringeren Dampfproduktion. Der Hauptnachteil ist aber der starke Anstieg der Stickoxidbildung aufgrund des höheren Sauerstoffüberschusses. In der Vergangenheit war dies nicht so wichtig, weil noch ein relativ günstiger Grenzwert von 500 mg NOx gültig war. Mit der Inbetriebnahme neuer oder umgebauter Wirbelschichtanlagen müssen aber die sehr niedrigen Emissionshöchstwerte der 17.BImSchV mit 200 mg NOx und 50 mg CO eingehalten werden. Die Einhaltung des neuen Grenzwertes ist aber im sicherheitsbedingten Teillastbetrieb mit dem Standardbrennstoff nicht möglich.There was usually a partial load operation with a relatively high excess of oxygen, to yet to have enough reserves in critical situations. In addition to the reduced combustion performance of z. B. 20 to 25% still the disadvantage of the lower Steam production. The main disadvantage is the sharp increase in nitrogen oxide formation due to the higher excess of oxygen. In the past, this was not so important because a relatively favorable limit of 500 mg NOx was still valid. With commissioning new or rebuilt fluidized bed systems must be the very low Maximum emissions of the 17th BImSchV with 200 mg NOx and 50 mg CO are observed. Adherence to the new limit value is in safety-related part-load operation with the Standard fuel is not possible.

Die Höchstgrenze von 200 mg liegt so niedrig, daß je nach Schlammzusammensetzung zusätzlich noch die Verbrennungstemperatur abgesenkt werden muß.The maximum limit of 200 mg is so low that depending on the sludge composition the combustion temperature must also be reduced.

Schließlich ist auch der ständige Personalaufwand für die oben erläuterte Sicherheitsfahrweise zu berücksichtigen.Finally, there is also the constant personnel expenditure for the safety procedure explained above to consider.

Nach der Erfindung wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 18 eine wesentliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erreicht. Bereits einzelne Merkmale der Ansprüche führen zu einer Verbessung. Optimale Ergebnisse wird durch Anwendung möglichst vieler erfindungsgemäßer Merkmale erreicht. Die erfindungsgemäße Entwicklung hat folgende Prioritäten:
Einhaltung der behördlich vorgegebenen Bedingungen
Steigerung der Verbrennungsleistung
Erzielung einer möglichst hohen Dampfproduktion
Erhöhung der Betriebssicherheit
Verringerung des PersonalaufwandesAccording to the invention, a significant improvement in economy is achieved with the features of claims 1 to 18. Even individual features of the claims lead to an improvement. Optimal results are achieved by using as many features according to the invention as possible. The development according to the invention has the following priorities:
Compliance with the conditions stipulated by the authorities
Increase in combustion performance
Achieving the highest possible steam production
Increase operational security
Reduction in personnel expenses

Während früher ein Ofenfahrer pro Wirbelschichtofen erforderlich war, erlaubt die erfindungsgemäße Regelung einem Ofenfahrer, zwei Wirbelschichtöfen zu betreuen. Der Bedienungsaufwand reduziert sich auf die Quittierung von Störmeldungen. Whereas in the past one kiln operator was required per fluidized bed kiln, this allows regulation according to the invention a furnace operator to look after two fluidized bed furnaces. The Operating effort is reduced to acknowledging fault messages.

Vor allem ist die Entstehung der Gefahrensituationen mit der erfindungsgemäßen Regelung frühzeitig erkennbar. Besondere Sicherheit ergibt sich auch aus der Gradientenüberwachung und der Plausibilitätsüberwachung.Above all, the emergence of dangerous situations with the control according to the invention recognizable early. Special security also results from gradient monitoring and plausibility monitoring.

Gradienten kennzeichnen den Verlauf der Meßwertänderung. Wenn z. B. an der Sauerstoffmessung der Meßschlauch abreißt oder plötzlich undicht wird, so wird der gemessene Sauerstoffüberschuß schnell ansteigen. Mit der Gradientenüberwachung können derartige Fehler angezeigt werden. Ohne Gradientenüberwachung würde der Fehler unbemerkt bleiben und z. B. in normaler Regelung die Brennstoffmenge erhöht, so daß ein fataler Sauerstoffmangel im Ofen entsteht.Gradients indicate the course of the change in the measured value. If e.g. B. at the Oxygen measurement, the measuring hose tears off or suddenly leaks, so the measured excess oxygen quickly increase. With gradient monitoring you can such errors are displayed. Without gradient monitoring, the error would go unnoticed stay and z. B. increases the amount of fuel in normal control, so that a fatal Lack of oxygen in the furnace arises.

Unplausibele Meßwerte können erkannt werden und zu notwendigen Maßnahmen führen. Zusätzlich können die Meßwerte noch gegeneinander auf Plausibilität überwacht werden. Wahlweise werden dabei mehrere Meßstellen eingesetzt und alle Meßwerte miteinander verglichen Die höchsten Meßwerte können für die Regelung verwendet werden. Für die Temperaturmessung am Wirbelbett hat das besondere Bedeutung. Die Temperaturmessung erfolgt regelmäßig im Randzonenbereich des Wirbelbettes. Bei bestimmten Betriebszuständen können hier schlecht durchwirbelte Bereiche entstehen und einzelne Temperaturmessungen bis zu 50 Grad voneinander abweichen. Die Regelung nach einer zu niedrigen Temperatur würde eine Überhitzung der Anlage und eine Ofensinterung zur Folge haben.Implausible measured values can be recognized and lead to necessary measures. In addition, the measured values can be monitored against one another for plausibility. Optionally, several measuring points are used and all measured values together compared The highest measured values can be used for the control. For the Temperature measurement on the fluidized bed is particularly important. The temperature measurement takes place regularly in the edge zone area of the fluidized bed. In certain operating conditions poorly swirled areas can arise here and individual temperature measurements up to deviate from each other by 50 degrees. The regulation after a too low temperature would result in overheating of the system and furnace sintering.

Die Plausibilität einer weiteren, wichtigen Meßgröße, dem Sauerstoffüberschuß, wird mit einer Berechnung des theoretischen Überschusses anhand der Brennstoffmengen und dem Vergleich mit dem Meßwert durchgeführt. Dadurch wird verhindert, daß Fehlmessungen entstehen, Leckagen und Fehlluftansaugungen unbemerkt bleiben und Verpuffungen entstehen.The plausibility of a further, important measured variable, the excess of oxygen, is checked with a Calculation of the theoretical excess based on the amount of fuel and the comparison performed with the measured value. This prevents incorrect measurements from occurring Leaks and incorrect air intake remain undetected and deflagrations occur.

Die erfindungsgemäße Regelung ermöglicht einen risikolosen Vollastbetrieb, weil den Gefahrensituationen sofort entgegengewirkt werden kann. Der Vollastbetrieb kann vorteilhafterweise mit geringstmöglichen Faulschlamm- und Kohlezugaben gefahren werden.The control according to the invention enables risk-free full-load operation because the Dangerous situations can be counteracted immediately. The full load operation can are advantageously run with the lowest possible addition of digested sludge and coal.

Mit dem Vollastbetrieb wird eine entsprechende Leistungssteigerung gegenüber der Sicherheitsfahrweise erreicht. Die vorgeschriebenen Grenzwerte können eingehalten werden. Das gilt für NOx und CO. Die Faulgaszugabe zur Reduzierung des CO-Wertes kann verringert oder eingestellt werden. Bei bestimmten Brennstoffqualitäten kann dadurch leicht bis zu 100 Kubikmeter Faulgas pro Stunde eingespart werden.With full load operation, a corresponding increase in performance over the Safety control strategy achieved. The prescribed limit values can be observed. This applies to NOx and CO. The addition of fermentation gas to reduce the CO value can be reduced or be set. With certain fuel qualities, this can easily up to 100 Cubic meters of fermentation gas can be saved per hour.

Vorteilhafterweise erfaßt die erfindungsgemäße Regelung übergeordnet alle Meßwerte und wertet diese aus, um die ineinandergreifenden Reaktionen und Abhängigkeiten zu berücksichtigen und für jede der unterschiedlichen Schlammarten die optimale Verbrennungssituation einzustellen.Advantageously, the control according to the invention records all measured values and evaluates these in order to evaluate the interlocking reactions and dependencies and consider the optimal one for each of the different types of sludge Adjust combustion situation.

Für den Vollastbetrieb ist die Absicherung gegenüber auftretenden Meßfehlern und Störungen in der Zufuhr von Kühl- und Heizmitteln oder starken Heizwertschwankungen des zu verbrennenden Schlammes eine wichtige Folge der Erfindung. Schäden an der Anlage aus Überhitzung und Verpuffung werden verhindert.For full-load operation, the protection against occurring measurement errors and malfunctions is required in the supply of coolants and heating agents or strong fluctuations in the calorific value burning sludge an important consequence of the invention. Damage to the system Overheating and deflagration are prevented.

Plötzliche Heizwertsteigerungen werden durch die Früherkennung der erfindungsgemäßen Regelung verhindert. In einer gleichwohl auftretenden Betriebsgefahr wird mit einer Notfallstrategie einer Betriebsstörung entgegengewirkt. Zugleich ist die Regelung so intelligent, daß fehlerhafte Messungen erkannt werden und nicht zu Anlagenschäden führen können.Sudden increases in calorific value are caused by the early detection of the invention Regulation prevented. In a nonetheless occurring operational risk with a Emergency strategy counteracted a malfunction. At the same time the regulation is like this intelligent that faulty measurements are recognized and do not lead to system damage can.

Die erfindungsgemäße Regelung ermöglicht die Verwendung herkömmlicher Steuerungen wie die SPS-Regelung von Siemens für folgende Regler: Schlammenge, Wirbelluftmenge, Gasmenge, Ölmenge, Kühlwassermenge und ggfs. Sekundärluftmenge.The control according to the invention enables the use of conventional controls such as the PLC control from Siemens for the following controllers: sludge volume, swirl air volume, Quantity of gas, quantity of oil, quantity of cooling water and, if necessary, quantity of secondary air.

Nach der Erfindung wird mit der ersten herkömmlichen Regelungsebene vorzugsweise eine PC-Regelungsebene kombiniert. Sie kann aus Schlammregler, Wirbelluftregler, CO-Regler und Bett-Temperaturregler bestehen. Wahlweise sind dabei Einzelregler anstelle von Doppelreglern vorgesehen. Die Einzelregler gewähren eine bessere Übersicht und sind vorzugsweise für die Schlamm-Luftregelung sowie für die NOx- und die Bettemperaturregelung vorgesehen. Der Regler Kopftemperatur-kühlen kann durch einen Regler Bettemperatur-senken ersetzt werden. Das kann sich empfehlen, wenn durch Fällmitteln im Schlamm eine Kopftemperaturabsenkung entsteht.According to the invention, the first conventional control level is preferably one PC control level combined. It can consist of sludge regulators, fluidizing air regulators, CO regulators and Bed temperature controllers exist. Single controllers are available instead of double controllers intended. The individual controllers provide a better overview and are preferably for Sludge air control as well as for NOx and bed temperature control. The The head temperature cooling controller can be replaced by a bed temperature lowering controller. This can be recommended if the head temperature drops due to precipitating agents in the sludge arises.

Der PC-Regler "Bettemperatur Kühlen" beherrscht plötzliche, starke Heizwertanstiege. Dabei nutzt der Regler den Vorteil der geringeren Meßwertverzögerung der Sauerstoffmessung gegenüber den Temperaturmessungen aus. Die Verzögerung kann z. B. 3 Minuten betragen. Bei einem kritischen Heizwertanstieg wird also zuerst ein Sauerstoffabfall sichtbar. Dieses nutzt der Regler, um sofort eine definierte Wassermenge zuzugeben und damit den sonst folgenden, kritischen Temperaturanstieg weitgehend zu vermeiden.The PC controller "Bed temperature cooling" handles sudden, sharp increases in calorific value. there the controller takes advantage of the lower measurement delay of the oxygen measurement compared to the temperature measurements. The delay may e.g. B. 3 minutes. In the event of a critical increase in the calorific value, a drop in oxygen is first visible. This the controller uses it to immediately add a defined amount of water and thus the otherwise largely avoid the following critical temperature rise.

Vorzugsweise werden die beiden Regelungsebenen mit einem Notprogramm (Sicherheitspaketebene) verknüpft. Das Notprogramm kann aus folgenden Komponenten bestehen: Notprogramm Bettemperatur, Notprogramm Sauerstoff/Luft, Notprogramm Kopf, Notprogramm allgemein. Zu dem Notprogramm allgemein können gehören Notprogramme Schwefeldioxyd, Kohlenmonoxyd maximal, Ofenunterdruck maximal, Kühlwasserstörung, Plausibilitätsprüfung Kohlenmonoxyd maximal und Sauerstoff, weitere Plausibilitätsüberwachung, Gradientenüberwachung und Stellbefehlvollzugskontrolle.Preferably, the two levels of regulation with an emergency program (Security package level) linked. The emergency program can consist of the following components exist: emergency program bed temperature, emergency program oxygen / air, emergency program head, General emergency program. Emergency programs in general can include emergency programs Sulfur dioxide, carbon monoxide maximum, furnace negative pressure maximum, cooling water fault, Plausibility check maximum carbon monoxide and oxygen, others Plausibility monitoring, gradient monitoring and command execution control.

Das erfindungsgemäße Notprogramm ist dem standardmäßig üblichen, normalen Regelungsprogramm übergeordnet. Vorzugsweise ist das Notprogramm ständig aktiv. Das Notprogramm soll nicht einfache Aggregatabschaltungen auslösen, sondern mit progressiven Eingriffen die Störungen kompensieren und anschließend ohne Personaleingriffe automatisch in den Normalbetrieb übergehen.The emergency program according to the invention is the standard, normal one Control program overriding. The emergency program is preferably always active. The emergency program is not intended to trigger simple unit shutdowns, but with Progressive interventions compensate for the disruptions and then without human intervention automatically switch to normal operation.

Vorteilhafterweise führt das erfindungsgemäße Notprogramm nicht einfach zu einer Abschaltung sondern zu einer weichen Rückführung zu einem normalen Betriebszustand.The emergency program according to the invention advantageously does not simply lead to one Shutdown but to a soft return to a normal operating state.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Regelung auch für den Teillastbereich geeignet. Bei der Einhaltung der Emissionswerte ist der NOx-Wert das Hauptproblem. Die Stickoxide können durch die Erzielung eines möglichst geringen Sauerstoffüberschusses nahe des vorgeschriebenen Mindestwertes von 6% und durch die Absenkung der Verbrennungstemperatur im Wirbelbett verringert werden.The control according to the invention is advantageously also suitable for the partial load range. The main problem is compliance with the emission values. The nitrogen oxides can be achieved by achieving the smallest possible excess of oxygen near the prescribed minimum value of 6% and by lowering the The combustion temperature in the fluidized bed can be reduced.

Die im folgenden beschriebenen PC-Regler Schlamm und Luft halten den Sauerstoffüberschuß immer im minimal möglichen Bereich. Wenn allerdings bei Schlammangel nicht mit voller Schlammenergie gefahren werden kann (Teillastbereich), reicht die vom Luftmengenregler realisierbare Luft-Verringerung nicht immer aus, um den Optimalwert von ca. 6% zu erreichen. Es ist eine bestimmte Mindestluftmenge zur Aufrechterhaltung der Verwirbelung notwendig.The PC controllers for sludge and air described below keep the oxygen excess always in the minimum possible range. If, however, not full with mud shortages Sludge energy can be driven (partial load range), that is sufficient from the air volume controller feasible air reduction is not always sufficient to achieve the optimal value of approx. 6%. A certain minimum amount of air is required to maintain the swirl.

Auch bei bestimmten Schlammzusammensetzungen reicht die Einhaltung von 6% Sauerstoffgehalt nicht aus, um den NOx-Grenzwert einzuhalten. In diesen Fällen muß zusätzlich die Bettemperatur abgesenkt werden. Auf den ersten Blick würde eine Fahrweise mit einer dauernd niedrigen Bettemperatur ausreichen. Diese hat aber den Nachteil der geringeren Dampferzeugung. Bei den vorkommenden Heizwerteinbrüchen könnten die Verbrennungstemperaturen so weit absinken, daß eine CO-Überschreitung auftritt oder daß eine Abschaltung der Schlammverbrennung wegen Unterschreitung der Mindesttemperatur im Kopfbereich erfolgt.Even with certain sludge compositions, compliance with 6% is sufficient Oxygen content not sufficient to comply with the NOx limit value. In these cases the bed temperature can also be reduced. At first glance, it would be a driving style with a permanently low bed temperature are sufficient. But this has the disadvantage of less steam generation. In the event of a drop in the calorific value, the Combustion temperatures drop so far that CO is exceeded or that a shutdown of the sludge combustion due to the temperature falling below the minimum Head area is done.

Aufgrund dieser Zusammenhänge wurde eine Gleittemperaturregelung entwickelt, die die Bettemperatur nur so weit absenkt, wie es Stickoxide erfordern. Hiermit wird eine ständige Verringerung der dampflimitierenden Kopftemperatur verhindert. Die Besonderheit der Gleittemperatur-Regelung ist die Berücksichtigung des CO-Gehaltes. In der Regel sind CO und NOx gegenläufig, d. h. mit steigender Temperatur verringern sich die CO-Werte. Wenn nun bei bestimmten Schlämmen der CO-Gehalt kritisch ansteigt, prüft die Gleittemperaturregelung, ob der NOx-Wert unkritisch ist und erhöht dann die Verbrennungstemperatur. Falls in Ausnahmefällen der NOx dies nicht zuläßt oder falls die höchstzulässige Temperatur bereits erreicht ist, setzt der eigentliche CO-Regler Faulgas zur CO-Minderung ein. Diese Faulgaszugabe erfolgt ebenfalls nur mit der geringstmöglichen Menge.Because of these relationships, a sliding temperature control was developed that the Reduces bed temperature only as far as nitrogen oxides require. This is a constant Reduction of the steam-limiting head temperature prevented. The peculiarity of Sliding temperature control is taking into account the CO content. As a rule, CO and NOx in opposite directions, d. H. the CO values decrease with increasing temperature. If Now the CO content of certain sludges rises critically Sliding temperature control, whether the NOx value is not critical and then increases the Combustion temperature. If in exceptional cases the NOx does not allow this or if the maximum permissible temperature has already been reached, the actual CO controller uses fermentation gas CO reduction. This fermentation gas addition is also carried out with the lowest possible Quantity.

Mit der erfindungsgemäßen Regelung ist also der Bereich der noch ohne Emissionsüberschreibungen möglichen Verringerung der Verbrennungsmenge wesentlich größer geworden. Mit der standardmäßigen Fahrweise würde ein solcher Teillastbereich zu Grenzwertüberschreitungen oder zu einer unwirtschaftlichen Fahrweise mit hohem Stützfeueranteil führen, weil die notwendige, ständige Anpassung der Fahrweise an das wechselnde Verbrennungs- und Emissionsverhalten damit nicht erreicht werden kann.With the control according to the invention, the range is therefore still without Emission overrides possible reduce the amount of combustion significantly got bigger. With the standard driving style, such a partial load range would be too Limit violations or an uneconomical driving style with high Support fire share lead because the necessary, constant adaptation of the driving style to the changing combustion and emission behavior cannot be achieved.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Regelung lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Emissionsregelung von CO und NOx mittels Gleittemperatur regler Wirbelbett
Emissionsspitzen-Regelung CO mittels Faulgaszugabe
Vollastregelung mittels Schlamm- und Luftregelung unter Berücksichtigung alle limitierenden Bedingungen
Früherkennung und Vermeidung von kritischen Temperaturanstiegen
durch Sauerstoffabhängige Vorkühlung im PC-Regler "Bettemperatur Kühlen"
Progressiv arbeitende Notprogramme, die nach Eingriffen selbständig und "weich" in den Normalbetrieb übergehen
Früherkennung von Versorgungsstörungen durch Stellbefehlvollzugskontrolle
Plausibilitätsüberwachung von Meßwerten zur Verhinderung von Fehlreaktionen der Automatisierung
Erkennung von Meßfehlern durch Gradientenüberwachung
Schrittgesteuerte Sollwertänderung zur Vermeidung von Schwingungen der RegelkreiseThe advantages of the regulation according to the invention can be summarized as follows:
Emission control of CO and NOx using the sliding temperature of the fluidized bed
Peak emission control CO by adding fermentation gas
Full load control using sludge and air control, taking into account all limiting conditions
Early detection and avoidance of critical temperature increases
due to oxygen-dependent pre-cooling in the PC controller "bed temperature cooling"
Progressive emergency programs, which automatically and "softly" go into normal operation after interventions
Early detection of supply disruptions through command execution control
Plausibility monitoring of measured values to prevent incorrect reactions of the automation
Detection of measurement errors through gradient monitoring
Step-controlled setpoint change to avoid vibrations in the control loops

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand mehrerer Fließschemata dargestellt:
Kern der Wirbelschichtanlage ist ein Wirbelschichtofen. Im Ausführungsbeispiel wird der Wirbelschichtofen durch einen fast zylindrischen, aufrecht stehenden Behälter gebildet. Unten in dem Behälter ist ein Düsenboden montiert. Der keramische Düsenboden hat eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen. Jede Öffnung setzt sich in einem Düsenstock fort. Der Düsenstock hat eine Zylinderform mit nach oben ragendem, abgerundetem Kopf. Unter dem Kopf befinden sich zur Seite hin ragende Luftdüsen.In the drawing, an embodiment of the invention is shown using several flow diagrams:
The core of the fluidized bed system is a fluidized bed furnace. In the exemplary embodiment, the fluidized bed furnace is formed by an almost cylindrical, upright container. A nozzle bottom is mounted in the bottom of the container. The ceramic nozzle base has a large number of through openings. Each opening continues in a nozzle assembly. The nozzle holder has a cylindrical shape with a rounded head that projects upwards. There are air jets protruding to the side under the head.

Über dem Düsenboden erweitert sich der Ofen geringfügig. Diese Zone beschreibt die Wirbelschicht. Am unteren Ende der Zone befinden sich luftgespülte Lanzen, mit denen Öl, Gas oder Wasser in das Wirbelbett eingetragen werden kann. Am oberen Ende der Wirbelschichtzone sind ein Schlammeintrag und ein Heizöleintrag vorgesehen. Der Heizöleintrag ist ein Gebläsebrenner. Der Schlammeintrag wird durch einen Wurfbeschicker gebildet. Der Wurfbeschicker besteht aus rotierenden Werkzeugen, die den von einer Schlammpumpe angeförderten Schlamm zerreißen und in den Ofen werfen.The furnace extends slightly above the bottom of the nozzle. This zone describes the Fluidized bed. At the lower end of the zone there are air-purged lances with which oil, Gas or water can be added to the fluidized bed. At the top of the Fluid bed zone, sludge entry and heating oil entry are provided. The Heating oil entry is a fan burner. The sludge entry is through a litter feeder educated. The litter feeder consists of rotating tools that are similar to those of a Tear up the sludge pumped and throw it into the oven.

Über der Wirbelschichtzone sind Einträge von Sekundärluft und Prozeßgasen vorgesehen.Entries of secondary air and process gases are provided above the fluidized bed zone.

Der in die Anlage eingetragene Klärschlamm wird in einem stark pulsierenden, ca. 800 bis 850 Grad Celsius warmen Quarzsandbett (Körnung 0,5 bis 1,2 mm) verbrannt. Die Feuerungsleistung beträgt 7,67 MW. Der Quarzsand (ca. 8,5 to) liegt bei Betriebsbeginn auf einem 12,5 Quadratmeter großen Düsenboden auf, der mit 300 Düsen bestückt ist. Die Bauform der Düsen verhindert ein Durchrieseln des Quarzsandes. Mit der eingeblasenen Wirbelluft wird der Quarzsand hochgeschleudert. Allerdings entsteht dabei keine stabile Wirbelschicht. Vielmehr wird der Quarzsand partiell hoch geschleudert, um wieder herunter zu fallen. Das wird als pulsierende Wirbelschicht bezeichnet.The sewage sludge entered in the plant is in a strongly pulsating, approx. 800 to Burned 850 degrees Celsius warm quartz sand bed (grain size 0.5 to 1.2 mm). The Firing capacity is 7.67 MW. The quartz sand (approx. 8.5 tons) is available at the start of operation a 12.5 square meter nozzle floor, which is equipped with 300 nozzles. The The design of the nozzles prevents the quartz sand from trickling through. With the blown The quartz sand is thrown up into the air. However, this does not create a stable one Fluidized bed. Rather, the quartz sand is partially thrown up to shut it down again fall. This is known as a pulsating fluidized bed.

Die Verbrennungsluftmenge von ca. 12.500 Kubikmeter pro Stunde wird mit einem Gebläse als Wirbelluft von unten durch den Düsenboden geblasen und erzeugt so das pulsierende Wirbelbett. Der relativ zähe Schlamm wird mit dem Wurfbeschicker grob zerkleinert und auf das Wirbelbett geworfen. Der pulsierende Quarzsand bewirkt eine gute Verteilung und Zerreibung des Schlammes und begünstigt die Verbrennung. Die festen Verbrennungsrückstände (Asche) sind sehr feinkörnig und werden praktisch vollständig vom Rauchgasstrom mitgerissen. Der Rauchgasabzug ist oben am Ofen.The combustion air volume of approximately 12,500 cubic meters per hour is controlled by a fan blown from below through the nozzle bottom as a vortex air and thus creates the pulsating Fluidized bed. The relatively tough sludge is roughly crushed and opened with the litter feeder thrown the fluidized bed. The pulsating quartz sand ensures good distribution and Grinding the sludge and promoting combustion. The firm Combustion residues (ashes) are very fine-grained and are practically completely removed from the Flue gas flow entrained. The flue gas outlet is at the top of the stove.

Die niedrigen Verbrennungstemperaturen der Wirbelschichtverbrennung bewirken eine geringe Stickoxidbildung. Dabei muß allerdings der Restsauerstoffgehalt möglichst bei 6 Vol% liegen. Der vorgeschriebene Mindestwert des Restsauerstoffgehaltes verhindert andererseits, daß durch unvollständige Verbrennung zu hohe Kohlenmonoxid-Werte entstehen.The low combustion temperatures of the fluidized bed combustion result in a low one Nitrogen oxide formation. However, the residual oxygen content must be as much as 6 vol%. On the other hand, the prescribed minimum value of the residual oxygen content prevents Incomplete combustion leads to excessive carbon monoxide values.

Das Emissionsverhalten von NOx und CO ist gegenläufig und je nach Schlammzusammensetzung stark unterschiedlich. Durch Veränderung der Verbrennungstemperaturen im Bereich von 790 bis 850 Grad Celsius kann je nach Bedarf NOx oder CO begünstigt werden. Für die Einhaltung der Emissionswerte muß daher für jede Schlammart ein angepaßter Verbrennungs-Temperaturbereich eingehalten werden. Kritische Temperaturanstiege bei Heizwertschwankungen müssen ebenfalls vermieden werden, da sonst die Gefahr einer Sinterung des Wirbelbettes besteht. Bei einer Sinterung des Quarzsandes entsteht eine glasflußartige Schlacke in Dicken von 30 cm und mehr, die bergmännisch abgebaut werden muß. Das bedingt nicht nur erheblichen Aufwand sondern hat auch einen längeren Betriebsausfall zur Folge und schließt ein Abheizen und Anheizen sowie eine neue Quarzsandfüllung ein.The emission behavior of NOx and CO is opposite and depending on Sludge composition varies widely. By changing the Combustion temperatures in the range of 790 to 850 degrees Celsius can vary as needed NOx or CO are favored. For compliance with the emission values must therefore for each An adjusted combustion temperature range can be observed. critical Temperature increases due to fluctuations in the calorific value must also be avoided, otherwise there is a risk of sintering the fluidized bed. When the quartz sand is sintered creates a glass flow-like slag in thicknesses of 30 cm and more, the mining must be dismantled. This not only requires considerable effort, but also has one prolonged downtime and includes a heat-up and heat-up and a new one Quartz sand filling.

Bei der Verbrennung von normal belastetem Klärschlamm und geeigneter Fahrweise mit der Wirbelschichtverbrennung ist die Einhaltung der vorgeschriebenen NOx und CO-Werte ohne Zusatzaufwand wie Entstickungsanlage oder Additivzugabe möglich. Eine Ausnahme kann bei besonderen Thermik-Schlämmen entstehen. When burning normally polluted sewage sludge and suitable driving with the Fluidized bed combustion is compliance with the prescribed NOx and CO values without Additional effort such as denitrification or additive possible. An exception can occur with special thermal sludges arise.

Die Temperaturregelung erfolgt am Ofen mittels Gas, Öl oder Wasserzugabe. Dies geschieht über 4 luftgekühlte Lanzen direkt in das Wirbelbett. Die maximale Brennstoffzugabe beträgt pro Lanze 0,6 MW.The temperature is controlled on the furnace using gas, oil or water. this happens via 4 air-cooled lances directly into the fluidized bed. The maximum fuel addition is 0.6 MW per lance.

Der Klärschlamm muß für die Erzielung einer selbstgängigen Verbrennung auf einen Naßheizwert von ca. 950 kcal pro kg gebracht werden. Heizwerte unter 900 kcal pro kg erfordern eine Stützfeuerung mit Zusatzenergie. Heizwerte über 1100 kcal/kg sind ebenfalls kritisch, weil die Verbrennungsleistung wegen ausgeschöpfter Kühlkapazität verringert werden müßte.The sewage sludge must be used to achieve self-sustaining combustion Wet calorific value of approx. 950 kcal per kg. Calorific values below 900 kcal per kg require auxiliary firing with additional energy. Calorific values over 1100 kcal / kg are also critical because the combustion capacity is reduced due to exhausted cooling capacity would.

Nach der Verbrennung im Ofen durchströmt das heiße Rauchgas die Wärmetauscher im Vorkessel und im Hauptkessel und erzeugt dadurch ca. 8 to pro Stunde Sattdampf bei einem Druck von 28 bar. Anschließend wird das Rauchgas in einem Speisewasservorwärmer auf ca. 240 Grad abgekühlt und dem 3-zügigen Elektrofilter zugeführt. Hier erfolgt eine Staubabscheidung von mehr als 99%. Dem Elektrofilter ist ein 2-stufiger Rauchgas- Naßwäscher nachgeschaltet. Der Rauchgaswäscher hat die Aufgabe, die Schadstoffe HCl, HF, Hg und Schwefeldioxyd im Waschwasser aufzufangen und zu binden. Die erste Waschstufe wird sauer mit Ph 1,5 bis 2,0 und ohne Chemikalienzugabe betrieben. Die Waschwasser- Umlaufmenge beträgt ca 170 Kubikmeter pro Stunde. Sie bewirkt eine Rauchgasabkühlung auf ca. 70 Grad und scheidet Reststäube, Chlorwasserstoff und Schwermetalle ab. In der zweiten Stufe, die mit einer Waschwasser-Umlaufmenge von ca. 270 Kubikmeter pro Stunde betrieben wird, wird der Schwefeldioxidgehalt im Rauchgas von mehr als 2000 mg auf weniger als 50 mg pro Normalkubikmeter abgesenkt und Fluorwasserstoff abgeschieden. Dies erfolgt mit einer Schwefeldioxyd-geregelten Natronlaugezugabe ins Waschwasser. Dabei stellt sich in der Praxis ein Ph-Wert von ca. Ph 7 ein. Das Rauchgas durchströmt eine Füllkörperschicht, die mit ca. 100 Kubikmeter pro Stunde Waschwasser benetzt wird und so den hauptsächlichen Schwefeldioxyd-Waschvorgang realisiert. Am Wäscheraustritt werden die mitgerissenen Wassertropfen mit einem Tröpfchenabscheider zurückgehalten. In beiden Wäscherstufen wird diskontinuierlich Waschwasser abgeschlämmt. Das Abschlämmwasser wird einer Abwasserbehandlungsanlage zugeführt, um die Schwermetalle auszufällen. Dem Rauchgaswäscher ist das Saugzuggebläse nachgeschaltet. Dieses Gebläse zieht das Rauchgas durch den gesamten Rauchgasweg und drückt es in den Rauchgaskamin. Es hält im gesamten System einen Unterdruck von ca. 7 mbar ein und verhindert dadurch Staub- oder Rauchgasaustritte. After combustion in the furnace, the hot flue gas flows through the heat exchangers in the pre-boiler and in the main boiler, thereby generating approx. 8 tons of saturated steam per hour at a pressure of 28 bar. The flue gas is then cooled to approx. 240 degrees in a feed water preheater and fed to the 3-pass electrostatic filter. Dust is separated here by more than 99%. The electrostatic filter is followed by a 2-stage flue gas scrubber. The flue gas scrubber has the task of collecting and binding the pollutants HCl, HF, Hg and sulfur dioxide in the wash water. The first washing stage is operated acidic with Ph 1.5 to 2.0 and without the addition of chemicals. The amount of wash water circulated is approximately 170 cubic meters per hour. It causes the flue gas to cool down to approx. 70 degrees and separates residual dust, hydrogen chloride and heavy metals. In the second stage, which is operated with a wash water circulation rate of approx. 270 cubic meters per hour, the sulfur dioxide content in the flue gas is reduced from more than 2000 mg to less than 50 mg per normal cubic meter and hydrogen fluoride is separated off. This is done by adding sulfur dioxide-regulated sodium hydroxide solution to the wash water. In practice, this results in a Ph value of approx. Ph 7 . The flue gas flows through a packed bed, which is wetted with approx. 100 cubic meters of washing water per hour and thus realizes the main sulfur dioxide washing process. The entrained water drops are retained at the scrubber outlet with a droplet separator. In both washing stages, wash water is drained off intermittently. The blowdown water is fed to a waste water treatment plant in order to precipitate the heavy metals. The induced draft fan is installed downstream of the flue gas scrubber. This fan pulls the flue gas through the entire flue gas path and pushes it into the flue gas fireplace. It maintains a negative pressure of approx. 7 mbar in the entire system and thereby prevents dust or flue gas escaping.

In der Regler-Gesamtübersicht nach Fig. 2 und 2a ist mit 30 das übergeordnete Notprogramm des Prozeßrechners bezeichnet. Die im Prozeßrechner enthaltenen, einzelnen Funktionsregler 31, 32, 32a, 33, 34, 34a werden als PC-Regler bezeichnet. Sie werden zum besseren Verständnis gesondert dargestellt. Diese PC-Regler und das Notprogramm sind keine Analogregler. Sie realisieren eine situationsangepaßte Schrittregelung und geben die Sollwerte für die unterlagerten Analogregler 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 vor. Diese spezielle Schrittregelung ist Teil der Erfindung und wurde vorgesehen, um die Fehler und das Schwingungsverhalten von Anlalogreglern bei den teilweise erheblichen Reaktionszeiten der Messwerte und bei real auftretenden, kurzzeitigen Meßwertausreißern zu vermeiden. Die Wirkungslinien zwischen Notprogramm-Rechner 30 und PC-Reglern zeigen auf, daß in Notfällen der Rechner 30 die PC-Regler beeinflußt. Die direkten Wirkungslinien vom Rechner 30 zu den Analogreglern zeigen auf, daß bei Notfällen mit hoher Priorität die notwendigen Veränderungen von Schlamm, Gas, Öl, Wasser und Luft direkt umgesetzt werden. Um Temperatur-, Emissions- und Sauerstoff-Schwankungen durch die vorhandenen Einbrüche in der Brennstoff und Kühlwasserversorgung zu vermeiden und zu bemerken, wurde ein kaskadierter Regelungsaufbau gewählt. Die Vorteile werden in den Regelungsbeispielen geschildert. Diese Kaskadierung wurde zudem eingesetzt, um Stellbefehlvollzugskontrolle zu realisieren.In the overall controller overview according to FIGS. 2 and 2a, the superordinate emergency program of the process computer is designated by 30. The individual function controllers 31 , 32 , 32 a, 33 , 34 , 34 a contained in the process computer are referred to as PC controllers. They are shown separately for better understanding. These PC controllers and the emergency program are not analog controllers. They implement a step control adapted to the situation and specify the setpoints for the subordinate analog controllers 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42 , 43 , 44 . This special step control is part of the invention and was provided in order to avoid the errors and the vibration behavior of analog controllers with the sometimes considerable reaction times of the measured values and with real, short-term measured value outliers. The lines of action between emergency program computer 30 and PC controllers show that the computer 30 influences the PC controller in emergencies. The direct lines of action from the computer 30 to the analog controllers show that the necessary changes in sludge, gas, oil, water and air are implemented directly in the event of high priority emergencies. In order to avoid and notice temperature, emission and oxygen fluctuations due to the existing drops in the fuel and cooling water supply, a cascaded control structure was chosen. The advantages are described in the control examples. This cascading was also used to implement command execution control.

Die in Fig. 1 dargestellte Sauerstoff-Schlamm-Luftregelung beinhaltet den in der Gesamtübersicht in Fig. 2a dargestellten PC-Regler 34-Schlamm und den PC-Regler 34a-Luft. Die getrennte Darstellung in der Gesamtübersicht wurde wegen der besseren Übersicht gewählt.The oxygen-sludge-air control shown in FIG. 1 includes the PC controller 34-sludge shown in the overall overview in FIG. 2a and the PC-controller 34a-air. The separate presentation in the overall overview was chosen because of the better overview.

Der Schlammregler 34 gibt einen Sollwert vor, der in einem Regler 44 mit dem gemessenen Istwert der Schlammaufgabe verglichen wird. Daraus resultiert eine Impulsgabe auf ein Schütz 45 mit dem die Schlammaufgabe 57 betätigt wird und beschleunigt oder verzögert wird.The sludge controller 34 specifies a target value, which is compared in a controller 44 with the measured actual value of the sludge task. This results in an impulse on a contactor 45 with which the sludge application 57 is actuated and accelerated or decelerated.

Die Verstellung der Schlammaufgabe 57 wird durch eine Verknüpfung des Reglers 44 mit einem verstellbaren Sollwert im Rechner 30 begrenzt.The adjustment of the sludge task 57 is limited by linking the controller 44 to an adjustable setpoint in the computer 30 .

Der Luftregler 34a ist an den Prozeßrechner 30 angeschlossen und gibt den Sollwert für den Analogregler 43 vor. Der Istwert fließt von der Luftmengenmessung ein. Der Anlagregler 43 wirkt auf die Wirbelluftverstellung 56.The air controller 34 a is connected to the process computer 30 and specifies the setpoint for the analog controller 43 . The actual value flows from the air volume measurement. The system controller 43 acts on the swirl air adjustment 56 .

Der Prozeßrechner wirkt auch mit einem CO-Regler 33 und einem Regler 32 für NOx und die Wirbelbettemperatur zusammen. The process computer also interacts with a CO controller 33 and a controller 32 for NOx and the fluidized bed temperature.

De CO-Regler 33 geht auf einen Mengenregler 42, der über die zugeführte Menge an Faulgas die Temperatur steuert. Der CO-Regler 33 überlagert den vorgesehenen Minimalwert. Ferner ist eine unmittelbare Verknüpfung des Prozeßrechners 30 mit dem Mengenregler 42 vorgesehen. Diese Verknüpfung dient der Installation eines Notprogrammes.The CO regulator 33 goes to a quantity regulator 42 which controls the temperature via the quantity of fermentation gas supplied. The CO controller 33 superimposes the intended minimum value. Furthermore, a direct link between the process computer 30 and the volume controller 42 is provided. This link is used to install an emergency program.

Der Mengenregler 42 ist überdies mit einem Zwischenregler 36 für die Wirbelbettemperatur verbunden, der von dem Regler 32 angesteuert wird. Diese Verknüpfung bewirkt die erfindungsgemäß voneinander abhängige Regelung des CO-Gehaltes und des NOx-Gehaltes bzw. der Wirbelbettemperatur.The quantity regulator 42 is also connected to an intermediate regulator 36 for the fluidized bed temperature, which is controlled by the regulator 32 . This combination brings about the control of the CO content and the NOx content or the fluidized bed temperature which is dependent on one another according to the invention.

Der Mengenregler 42 wirkt auf die Gas-Aufgabe 55. Seine Verstellung berücksichtigt zugleich den jeweiligen Gas-Istwert und eine Stellwertbegrenzung. Ferner findet in dem Mengenregler 42 eine Stellbefehlvollzugskontrolle statt.The quantity regulator 42 acts on the gas task 55 . Its adjustment also takes into account the actual gas value and a manipulated value limitation. Furthermore, a control command execution control takes place in the volume controller 42 .

Der Zwischenregler 36 wirkt nicht nur auf den Mengenregler 42 sondern zugleich auch auf den Mengenregler 41, der über die Ölaufgabe auf die Temperatur einwirkt. Die Ölaufgabe ist mit 54 bezeichnet. In dem Regler 41 findet ein Vergleich des Sollwertes mit dem Istwert statt und wird eine Stellwertbegrenzung berücksichtigt.The intermediate regulator 36 acts not only on the quantity regulator 42 but also on the quantity regulator 41 , which acts on the temperature via the oil application. The oil feed is designated 54. A comparison of the setpoint value with the actual value takes place in the controller 41 and a manipulated value limitation is taken into account.

Das Notprogramm überlagert im Störfall auch die Temperaturregelung des Reglers 36. Der Regler 36 bildet mit den Reglern 42 und 41 jeweils eine Kaskade mit regelungstechnischen Vorteilen.In the event of a fault, the emergency program also overlaps the temperature control of controller 36 . The controller 36 forms a cascade with the control technology advantages with the controllers 42 and 41 .

Neben der Temperaturregelung über Gasaufgabe und Ölaufgabe ist noch eine Temperaturregelung über eine Wasseraufgabe 53 in das Wirbelbett vorgesehen. Die Wasseraufgabe bewirkt eine sehr effiziente Kühlung. Zur Temperaturregelung dienen zwei Regler 37 und 40, die wiederum eine Kaskade bilden. Der Regler 37 bewirkt zwischen Heizen und Kühlen eine Hysterese, einen Bereich ohne Einwirkung, z. B. einen Bereich von 10 Grad Celsius. Um diesen Betrag kann sich die Temperatur nach einer Verstellung ändern, bevor eine erneute Verstellung erfolgt. Über den Regler 37 wird der Sollwert für den Regler 40 vorgegeben.In addition to the temperature control via gas feed and oil feed, a temperature control via a water feed 53 is also provided in the fluidized bed. The water feed causes very efficient cooling. Two controllers 37 and 40 are used for temperature control, which in turn form a cascade. The controller 37 causes a hysteresis between heating and cooling, an area without influence, e.g. B. a range of 10 degrees Celsius. After an adjustment, the temperature can change by this amount before another adjustment takes place. The setpoint for the controller 40 is specified via the controller 37 .

Auf den Regler 40 wirken überdies das Notprogramm und ein Regler "Kopftemperatur Wasser" 32 bzw. "Bettemperatur Kühlen 32a". Der Regler 32 gibt im Normalbetrieb eine minimale Stellgröße vor. Im Störungsfall führt das Notprogramm zu einer vollständigen Öffnung und Kühlung des Wirbelbetts. In dem Regler 40 findet ein Vergleich der vorgegebenen Sollwerte mit dem gemessenen Istwert statt. Der Regler 40 wirkt auf die Verstellung der Wassermenge. Zur Einwirkung des Notprogrammes ist eine unmittelbare Verbindung des Reglers 40 mit dem Prozeßrechner 30 vorgesehen.The emergency program and a controller "head temperature water" 32 or "bed temperature cooling 32 a" also act on the controller 40 . The controller 32 specifies a minimum manipulated variable in normal operation. In the event of a fault, the emergency program leads to a complete opening and cooling of the fluidized bed. The controller 40 compares the specified target values with the measured actual value. The controller 40 acts on the adjustment of the amount of water. A direct connection of the controller 40 to the process computer 30 is provided for the action of the emergency program.

Anstelle oder neben der Wasseraufgabe ist auch eine Dünnschlammaufgabe möglich. Dazu ist ein Regler 31 vorgesehen, der über einen weiteren Regler 39 auf die Dünnschlammaufgabe 52 wirkt. Die Dünnschlammaufgabe ist etwas schwierig, weil Gefahr besteht, daß der Dünnschlamm die Leitungen zusetzt, wenn die Schlammfließgeschwindigkeit ein bestimmtes Maß unterschreitet.Instead of or in addition to the water feed, a thin sludge feed is also possible. For this purpose, a controller 31 is provided which acts on the thin sludge feed 52 via a further controller 39 . The thin sludge feed is somewhat difficult because there is a risk that the thin sludge will clog the lines if the sludge flow rate falls below a certain level.

Der Dünnschlamm hat im Ausführungsbeispiel vorrangig Kühlaufgaben. The thin sludge primarily has cooling tasks in the exemplary embodiment.

Schließlich ist auch eine Sekundärluftaufgabe 51 vorgesehen. Dazu gehört ein Regler 38, der auf die Luftaufgabe 51 wirkt. Die Sekundärluftaufgabe bewirkt eine Kopfkühlung am Wirbelbett und eine CO-Reduzierung.Finally, a secondary air task 51 is also provided. This includes a controller 38 , which acts on the air task 51 . The secondary air supply causes head cooling on the fluidized bed and CO reduction.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Abfolge der Schlamm/Luftregelung. Fig. 1 shows a schematic sequence of the sludge / air control.

Der Schlammregler 34 der Fig. 2 trägt in Fig. 1 die Bezeichnung 1 und schließt die in Fig. 2 mit 34a bezeichnete Luftregelung ein.The slurry controller 34 of FIG. 2 carries in Fig. 1 the designation 1 and includes the designated in Fig. 2 with air control 34a.

Es sind vier verschiedene Betriebszustände dargestellt:
Four different operating states are shown:

a) with an oxygen content greater than 8%
b) with an oxygen content of 7 to 8%
c) with an oxygen content between 6 and 7%
d) with an oxygen content of less than 6%

Im Betriebszustand (a) unterscheidet der Regler 3 zwischen einer Luftmenge größer dem vorgegebenen Minimalwert und einer Luftmenge gleich dem Minimalwert. Sofern der Minimalwert überschritten ist, wird der Sollwertluftregler 4 betätigt, der die Luftmenge reduziert. Ein Zeitglied 5 gibt nach einer Verstellung eine Regelungspause von 7 Minuten bis zur nächsten Verstellung vor. Der dann gemessene Wert wird dem Regler 1 wieder zugeführt.In operating state (a), controller 3 distinguishes between an air quantity greater than the predetermined minimum value and an air quantity equal to the minimum value. If the minimum value is exceeded, the setpoint air controller 4 is actuated, which reduces the air volume. After an adjustment, a timing element 5 specifies a control pause of 7 minutes until the next adjustment. The value then measured is fed back to controller 1 .

Im Betriebszustand (a) bewirkt eine dem Minimalwert entsprechende Luftmenge eine Verknüpfung mit dem Regler 6 für die Zugabe von Faulgas bzw. den Gas-Mischtopf. Dieser Regler 6 ist zugleich in den Betriebszuständen (b) und (c) mit dem Rechner 1 verknüpft. Der Betriebszustand (c) kennzeichnet den Optimalbereich. Der Optimalbereich stellt sich bei einer Gasmenge kleiner 330 Kubikmeter pro Stunde und einer Luftmenge größer 12.000 Kubikmeter pro Stunde und einer Wassermenge kleiner 1 Kubikmeter pro Stunde ein. Die Zustände werden in einem Rechner 2 geprüft. Wenn der Bereich verlassen wird, findet eine Einwirkung auf den Regler 6 statt, wenn dagegen der Bereich eingehalten wird, erfolgt nur eine Information an den Rechner 1.In operating state (a), a quantity of air corresponding to the minimum value causes a link to the controller 6 for the addition of fermentation gas or the gas mixing bowl. This controller 6 is also linked to the computer 1 in the operating states (b) and (c). The operating state (c) indicates the optimal range. The optimum range is set with a gas volume of less than 330 cubic meters per hour and an air volume of more than 12,000 cubic meters per hour and a water volume of less than 1 cubic meter per hour. The states are checked in a computer 2 . When the area is exited, there is an effect on the controller 6 , but if the area is maintained, only information is sent to the computer 1 .

Im Regler 6 findet eine Abfrage statt, ob die Gasmenge größer oder kleiner als 330 Kubikmeter pro Stunde ist. Es handelt sich um eine Sicherheitsabfrage.In controller 6 there is a query as to whether the amount of gas is greater or less than 330 cubic meters per hour. It is a security question.

Ist die Gasmenge kleiner, so wird ein Regler 23 für Kühlwasser aktiviert. Dort werden 3 Betriebszustände mit Kühlwassermengenwerten von kleiner 1 Kubikmeter pro Stunde, größer 1,3 Kubikmeter pro Stunde und zwischen 1 und 1,3 Kubikmeter pro Stunde unterschieden. Es handelt sich um eine Kühlwasser-Kapazitätsabfrage.If the amount of gas is smaller, a controller 23 for cooling water is activated. There are 3 operating states with cooling water volume values of less than 1 cubic meter per hour, greater than 1.3 cubic meters per hour and between 1 and 1.3 cubic meters per hour. It is a cooling water capacity query.

Bei einem Mengenwert kleiner 1 Kubikmeter pro Stunde entsteht ein Zusammenwirken mit dem Schlammregler 22. Dort findet die Abfrage statt, ob der Istwert ständig kleiner dem Sollwert ist oder der Istwert gleich dem Sollwert ist.With a quantity value of less than 1 cubic meter per hour, there is an interaction with the sludge regulator 22 . This is where the query takes place as to whether the actual value is constantly smaller than the target value or whether the actual value is equal to the target value.

Wenn der Istwert dem Sollwert entspricht, wird ein Regler 21 aktiviert. Dort findet die Abfrage statt, ob die Luftmenge gleich oder größer als der Minimalwert ist. Im Falle einer dem Minimalwert entsprechenden Luftmenge findet eine Rückmeldung an den Rechner 1 statt. Im Falle erhöhter Luftmenge findet eine Sauerstoffreduzierung über einen Regler 20 statt, und zwar solange, bis ein Istwert von 500 Kubikmeter pro Stunde für die Luftmenge erreicht ist.If the actual value corresponds to the target value, a controller 21 is activated. This is where the query takes place as to whether the air volume is equal to or greater than the minimum value. In the case of an air quantity corresponding to the minimum value, feedback is given to the computer 1 . In the case of an increased amount of air, oxygen is reduced via a controller 20 until an actual value of 500 cubic meters per hour for the amount of air is reached.

Sofern der Schlammregler 22 feststellt, daß der Istwert nicht ständig kleiner als der Sollwert ist, wird über einen Regler 19 die Schlammaufgabe um 3% erhöht.If the sludge controller 22 determines that the actual value is not always less than the target value, the sludge charge is increased by 3% via a controller 19 .

Sofern bei der oben beschriebenen Kapazitätsabfrage ein Kühlwasserzustand mit mehr als 1,3 Kubikmeter pro Stunde festgestellt wird, wird die Brennstoffzugabe 18 erhöht. Brennstoff ist dabei der Schlamm.If a cooling water condition of more than 1.3 cubic meters per hour is determined in the capacity query described above, the fuel addition 18 is increased. The fuel is the sludge.

Wenn das Ergebnis der Kapazitätsabfrage zwischen 1 und 1,3 Kubikmeter Kühlwasser pro Stunde liegt, wird ein Luftmengenregler 15 aktiviert. Der Luftmengenregler 15 wird auch dann aktiviert, wenn im Regler 6 festgestellt wird, daß die Gasmenge größer als 330 Kubikmeter pro Stunde ist.If the result of the capacity query is between 1 and 1.3 cubic meters of cooling water per hour, an air volume controller 15 is activated. The air flow regulator 15 is also activated when it is determined in the regulator 6 that the gas quantity is greater than 330 cubic meters per hour.

Der Luftmengenregler prüft, ob die Luftmenge der vorgesehenen Minimalmenge entspricht oder ob sie größer ist. Im Falle der Minimalmenge findet eine Schlammengenreduzierung über einen Schlammregler 16 statt, bis der Istwert von 0,3 Kubikmetern pro Stunde erreicht ist. Wenn die Luftmenge größer als die vorgesehene Minimalmenge ist, findet eine Feinoptimierung der Lufteinstellung statt. Die Luftmenge wird zurückgenommen, bis der Istwert von 500 Kubikmetern pro Stunde erreicht ist.The air volume controller checks whether the air volume corresponds to the intended minimum volume or whether it is larger. In the case of the minimum quantity, a sludge quantity reduction takes place via a sludge controller 16 until the actual value of 0.3 cubic meters per hour is reached. If the air volume is greater than the minimum volume, the air setting is fine-tuned. The air volume is reduced until the actual value of 500 cubic meters per hour is reached.

Im Betriebszustand (d) findet in einem Gasregler 7 eine Abfrage statt, ob der Gasverbrauch größer oder kleiner als 330 Kubikmeter pro Stunde ist. In operating state (d), a query takes place in a gas controller 7 as to whether the gas consumption is greater or less than 330 cubic meters per hour.

Bei einem höheren Gasverbrauch findet eine Schlammrücknahme statt. Der Regler 7 wirkt auf einen Schlammregler 12, der die Schlammzugabe um 3% verringert.With higher gas consumption, sludge is withdrawn. The regulator 7 acts on a sludge regulator 12 which reduces the addition of sludge by 3%.

Bei geringerem Gasverbrauch wirkt der Regler 7 auf einen Luftmengenregler 8. Dort findet die Abfrage statt, ob die Luftmenge gleich der maximalen Luftmenge oder kleiner ist. Im Falle eines Erreichens der maximalen Luftmenge initiiert der Luftmengenregler eine Schlammengenreduzierung über den Regler 12. Im anderen Fall findet noch eine Abfrage in einem Kühlwasserregler 9 statt, ob die Kühlwassermenge größer oder kleiner 1,3 Kubikmeter pro Stunde ist. Bei größerem Wert findet eine Schlammengenreduzierung über den Regler 12 statt, bei kleinerem Wert eine Luftmengenerhöhung über einen Luftmengenregler 10.With lower gas consumption, the regulator 7 acts on an air quantity regulator 8 . This is where the query takes place as to whether the air volume is equal to or less than the maximum air volume. If the maximum air quantity is reached, the air quantity regulator initiates a sludge quantity reduction via the regulator 12 . In the other case, there is still a query in a cooling water controller 9 as to whether the cooling water quantity is greater or less than 1.3 cubic meters per hour. If the value is larger, the sludge quantity is reduced by the controller 12 , if the value is smaller, the air volume is increased by an air quantity controller 10 .

Nach erfolgten Sollwertverstellungen erfolgt der nächste Regelzyklus erst nach Ablauf der Wartezeiten 11, 13 oder 14.After setpoint adjustments have been made, the next control cycle only takes place after waiting times 11 , 13 or 14 have elapsed.

Fig. 3 zeigt im Ausschnitt das Notprogramm in schematischer Darstellung. Fig. 3 shows a detail of the emergency program in a schematic representation.

Die Darstellung umfaßt Wirbelbettemperaturen mit Betriebszuständen
The representation includes fluid bed temperatures with operating states

a) less than 780 degrees Celsius
b) less than 870 degrees Celsius (corresponds to normal condition and withdrawal of the Measures e, g, h, i, j)
c) between 870 and 875 degrees Celsius
d) between 875 and 880 degrees Celsius
e) between 880 and 885 degrees Celsius
f) between 885 and 890 degrees Celsius

Im Betriebszustand (e) erfolgt bei 63 eine Schlammzugabereduzierung von 10%. Nach 3 min wird der Betriebszustand wieder kontrolliert.In operating state (e), the sludge addition is reduced by 10% at 63. After 3 min the operating status is checked again.

Im Betriebszustand (f) werden die Parameter für Gas/Öl, Wasser-Mischtopf, Luft und Schlamm bei 64 auf Normalgeschwindigkeit/Änderungsgeschwindigkeit gestellt. Der Grenzwert des Gases Qmin wird bei 65 auf den normalen Wert gestellt. Bei 66 findet eine Ausschaltung der Schlammpumpe statt. Schritt 67 stellt die Wartezeit des Schlammreglers auf Normalwert zurück.In operating state (f) the parameters for gas / oil, water mixing bowl, air and sludge at 64 are set to normal speed / rate of change. The limit value of the gas Qmin is set to the normal value at 65. The sludge pump is switched off at 66 . Step 67 resets the sludge controller waiting time to normal.

Die Schlammregelung wird bei 68 auf Automatik gestellt, wenn der Sauerstoffgehalt größer 6% ist. Bei 69 wird das Notprogramm ausgeschaltet. The sludge control is set to automatic at 68 if the oxygen content is greater than 6%. At 69 the emergency program is switched off.

Im Betriebszustand (g) wird bei 70 das Notprogramm eingeschaltet und die Änderungsgeschwindigkeit für die Parameter Gas/Öl/Wasser/Luft/Schlamm bei 71 auf schnell gestellt. Der Grenzwert Qmin für Gas wird auf Null gestellt und die Wartezeit der Schlammregelung bei 73 auf 3 min geschaltet.In the operating state (g) the emergency program is switched on at 70 and the Rate of change for the parameters gas / oil / water / air / sludge at 71 to fast posed. The limit value Qmin for gas is set to zero and the waiting time for Sludge control switched from 73 to 3 min.

Im Betriebszustand (h) wird bei 80 die Notkühlung aktiviert und bei 81 die Schlammenge um 12% verringert. Die Wirbelluftmenge wird bei 82 wieder auf Automatik geschaltet, wenn der Sauerstoffgehalt größer 6% ist. Bei 83 wird dann abgefragt, ob die Bettemperatur in dem Betriebszustand (h) ist. Wenn ja, wird die Abfrage wiederholt, wenn nein, wird die Information an den Rechner 61 gegeben.In the operating state (h), the emergency cooling is activated at 80 and the sludge quantity is reduced by 12% at 81. The amount of vortex air is switched back to automatic at 82 if the oxygen content is greater than 6%. At 83 it is then queried whether the bed temperature is in the operating state (h). If so, the query is repeated, if not, the information is passed to the computer 61 .

Im Betriebszustand (i) wird bei 84 die Schlammregelung auf Handregelung umgeschaltet. Bei 86 wird gemeldet, daß ein Störfall vorliegt.In operating state (i), the sludge control is switched to manual control at 84. At 86 it is reported that an accident has occurred.

Im Betriebszustand (j) wird bei 85 die Luftmengenregelung auf Handregelung umgeschaltet und wieder bei 86 gemeldet, daß ein Störfall vorliegt.In operating state (j), the air volume control is switched to manual control at 85 and reported again at 86 that there was an accident.

Nach Fig. 3 ist auch ein Notprogramm für die Einhaltung des notwendigen Sauerstoffgehaltes vorgesehen. Es werden folgende Betriebszustände hinsichtlich des Sauerstoffgehaltes unterschieden:
FIG. 3 also an emergency program for compliance with the required oxygen content is provided. The following operating states are distinguished with regard to the oxygen content:

a) greater than 6%
b) 4 to 5%
c) 3 to 4%
d) 2 to 3%

Im Betriebszustand (k) wird bei 87 das Notprogramm ausgeschaltet. Die Schlammregelung wird bei 88 auf Automatik geschaltet, wenn die Bettemperatur kleiner als 870 Grad Celsius ist. Bei 89 wird die Luftmengenregelung auf Automatik geschaltet, falls die Bettemperatur kleiner als 875 Grad Celsius ist.In the operating state (k), the emergency program is switched off at 87. The sludge control is switched to automatic at 88 if the bed temperature is below 870 degrees Celsius. At 89 , the air volume control is switched to automatic if the bed temperature is below 875 degrees Celsius.

Im Betriebszustand (i) wird bei 90 das Notprogramm eingeschaltet. Der Sollwert der Schlammenge wird bei 91 um 10% reduziert. Bei 92 wird geprüft, ob der Sauerstoffgehalt dem Betriebszustand (i) entspricht, wenn ja, wird die Abfrage wiederholt, wenn nein, erfolgt eine Information an den Rechner 62. In operating state (i), the emergency program is switched on at 90. The sludge set point is reduced by 91% at 91. At 92 it is checked whether the oxygen content corresponds to the operating state (i), if so, the query is repeated, if not, information is sent to the computer 62 .

Im Betriebstand (m) wird bei 93 die Schlammzugabe um weitere 10% reduziert. Bei 94 wird geprüft, ob der Betriebszustand (m) noch gegeben ist, wenn ja, wird die Abfrage wiederholt, wenn nein, erfolgt eine Information an den Rechner 62.In the operating state (m) at 93 the sludge addition is reduced by a further 10%. At 94 it is checked whether the operating state (m) is still present, if so, the query is repeated, if not, information is sent to the computer 62 .

Im Betriebszustand (n) wird die Schlammregelung bei 95 auf Handregelung umgeschaltet und die Schlammzufuhr abgestellt. Die Luftmengenregelung wird bei 96 gleichfalls auf Handregelung umgeschaltet und auf maximale Luftmenge geschaltet. Bei 97 erfolgt eine Meldung, daß der Störungszustand gegeben ist.In the operating state (s), the sludge control is switched to manual control at 95 and the sludge supply is switched off. The air volume control is also switched to manual control at 96 and switched to maximum air volume. At 97 there is a message that the fault condition is present.

Example of simple cooling water control

Der Regler regelt die Bettemperatur mittels Kühlwasserzugabe. Die Stellung des Kühlwasserregelventils wird überwacht und beträgt z. B. 10% der maximalen Öffnungsweite. Wenn nun wegen eines verstopften Siebes in der Kühlwasserleitung oder wegen eines Druckabfalls kein Kühlwasser mehr vorhanden ist, fährt der Regler erst das Regelventil langsam weiter auf. Daß kein Wasser mehr vorhanden ist, wird erst bemerkt, wenn das Regelventil 100% auf ist und die Stellungsrückmeldung dann "Endlage auf" meldet. Dieser Vorgang dauert je nach Betriebszustand ungefähr 10 bis 30 Minuten. In dieser relativ langen Zeit kann eine kritische Temperatursteigerung eingetreten sein.The controller regulates the bed temperature by adding cooling water. The position of the Cooling water control valve is monitored and is z. B. 10% of the maximum opening width. If now because of a clogged strainer in the cooling water pipe or because of one If there is no more cooling water when the pressure drops, the controller first moves the control valve slowly on. The fact that there is no more water is only noticed when that Control valve is 100% open and the position feedback then reports "end position open". This The process takes approximately 10 to 30 minutes, depending on the operating state. In this relatively long one A critical temperature increase may have occurred over time.

Example of a cascaded cooling water control

Hierbei wirkt der Bettemperaturregler nicht mehr direkt auf das Kühlwasserregelventil, sondern auf einen nachgeschalteten kaskadierten Regler. Dieser Kaskadenregler bekommt als Regelgröße (Istwert) die Wassermenge. Seine Sollwert-Wassermenge bekommt er von dem Bettemperaturregler. Am Kaskadenregler kann man nun nach wenigen Sekunden Stellzeit einen Sollwert-Istwertvergleich durchführen und somit quasi direkt erkennen, ob noch der gewünschte Durchfluß vorhanden ist oder ob die gewünschten Mengenänderungen vollzogen worden sind. Störungen in der Kühlwasserzufuhr werden deshalb bereits nach wenigen Sekunden erkannt und gemeldet. Das Notprogramm nimmt daraufhin umgehend die Schlammverbrennungsmenge zurück. Ein kritischer Temperaturanstieg wird so bereits im Ansatz verhindert.The bed temperature controller no longer acts directly on the cooling water control valve, but on a downstream cascaded controller. This cascade controller gets as Control variable (actual value) the amount of water. He gets his setpoint water volume from that Bettemperaturregler. The cascade controller can now be operated after a few seconds carry out a setpoint-actual value comparison and thus almost directly recognize whether the desired flow is present or whether the desired changes in quantity have been made have been. Faults in the cooling water supply are therefore reduced after only a few Seconds recognized and reported. The emergency program then immediately takes the Sludge combustion amount back. A critical temperature rise is already in the Approach prevented.

Example of control behavior of simple controllers for cooling water

Der Ofen läuft mit stabilen Temperaturen und verbraucht dazu eine gleichbleibende Wassermenge von 300 Litern pro Stunde. Wenn nun der Wasserdruck bei häufigen Druckschwankungen sinkt oder ganz zusammenbricht, fällt die Wassermenge ab. Der einfache Regler bemerkt das nicht, weil seine einzige Prozeßinformation die Wirbelbettemperatur ist. Erst, wenn die Bettemperatur steigt, kann der Regler die Wassermenge nachfahren. Die Temperaturmessung des Wirbelbettes ist aber träge und registriert den Temperaturanstieg erst mit mehreren Minuten Verzögerung. Der Regler bekommt die Information zu spät und kann nicht rechtzeitig entgegenwirken.The oven runs at stable temperatures and consumes a constant one Water volume of 300 liters per hour. If now the water pressure at frequent Pressure fluctuations decrease or completely collapse, the amount of water drops. The simple one Controller does not notice this because its only process information is the fluidized bed temperature. Only when the bed temperature rises can the controller adjust the amount of water. The Temperature measurement of the fluidized bed is sluggish and only registers the temperature rise with a delay of several minutes. The controller gets the information too late and can do not counteract in time.

Example of control behavior of cascaded controllers with cooling water

Der PC-Regler gibt dem kaskadierten Regler bei stabilen Temperaturen einen Mengensollwert von 300 Litern pro Stunde vor. Der Kaskadenregler hält den Mengen-Istwert von 300 Litern pro Stunde ein.The PC controller gives the cascaded controller a setpoint value at stable temperatures of 300 liters per hour. The cascade controller holds the actual volume value of 300 liters per hour.

Wenn nun der Wasserdruck und damit die Menge abfällt, so fährt der Kaskadenregler sofort das Regelventil auf, um die Wassermenge auf 300 Litern zu halten.If the water pressure and thus the quantity drop, the cascade controller will run immediately the control valve to keep the water volume at 300 liters.

Example oven vacuum

Die Fahrweise des Ofens muß im Ausführungsbeispiel so sein, daß der frequenzgeregelte Saugzug den Ofenunterdruck von ca minus 7 mbar sicher einhalten kann, da es sonst zu einer Verriegelungs-Abschaltung bei einem Anstieg auf minus 1 mbar kommt. Es könnte nun so viel Brennstoff zugegeben werden, daß z. B. minus 4 mbar eingehalten werden. In der Praxis reicht dieser Abstand aber nicht aus, um bei schwankendem Betrieb die Abschaltung zu verhindern. Das ist weitgehend auf die Trägheit der Ofenunterdruckmessung zurückzuführen. Die logische Voraussetzung für einen Druckanstieg ist gegeben, wenn das frequenzgeregelte Saugzuggebläse sein Frequenz nicht mehr steigern kann.The mode of operation of the furnace must be such that the frequency-controlled Suction can keep the oven vacuum of about minus 7 mbar safely, otherwise it will result in a Lockout shutdown comes with an increase to minus 1 mbar. There could be so much now Fuel are added that, for. B. minus 4 mbar. In practice it is enough this distance is not sufficient to prevent the shutdown in fluctuating operation. This is largely due to the inertia of the furnace vacuum measurement. The logical one A prerequisite for an increase in pressure is given if the frequency-controlled The induced draft fan can no longer increase its frequency.

Bei Erreichen der Höchstfrequenz wird die Schlammenge so weit zurückgenommen, daß die Höchstfrequenz nur kurz überschritten wird. Bei Unterschreitung der Höchstfrequenz wird die Schlammenge wieder leicht erhöht. Dadurch wird stets eine maximale Saugzugleistung eingehalten und wird ein Anstieg des Ofendruckes vermieden. When the maximum frequency is reached, the amount of sludge is reduced so far that the Maximum frequency is exceeded only briefly. If the maximum frequency is undershot, the Sludge amount slightly increased again. This always ensures maximum suction power adhered to and an increase in the furnace pressure is avoided.

Example of temperature control

Hier wird das Regelungsprinzip wie beim Ofendruck angewendet. Im Kühlbetrieb kann die Temperatur nicht ansteigen, wenn die Schlammenge bei Erreichen der maximal zur Verfügung stehenden Kühlwassermenge zurückgenommen wird. Auch in diesem Fall wird ständig am Limit der Kühlkapazität gefahren und dennoch der Eintritt kritischer Temperaturen verhindert.Here the control principle is applied as for furnace printing. In cooling mode, the Temperature does not rise when the amount of sludge reaches the maximum available standing cooling water quantity is withdrawn. In this case too Limit of the cooling capacity driven and yet the entry of critical temperatures prevented.

Für den Heizbetrieb wird ebenfalls das gleiche Regelungsprinzip verwendet. Die Verbrennungsmenge wird grundsätzlich so weit erhöht, bis ein Vor-Grenzwert eine weitere Erhöhung limitiert. Der PC-Regler berücksichtigt dabei alle limitierten Größen wie z. B. Sauerstoffüberschuß, maximale und minimale Temperatur-Grenzwerte und den Ofendruck.The same control principle is also used for heating operation. The The amount of combustion is generally increased until one pre-limit value is followed by another Increase limited. The PC controller takes into account all limited sizes such as B. Excess oxygen, maximum and minimum temperature limits and furnace pressure.

Claims

1. Process for the combustion of sewage sludge from activated sludge and / or Thermal sludge with fluctuating combustion behavior in a stationary and atmospheric fluidized bed with support fire system without Flue gas recirculation, with control of temperature, sludge volume and Air volume, with the permissible CO and NOx values with two control functions are observed, of which one control function is the sliding temperature control for is the fluidized bed and the other control function is the mud air control.

2. The method according to claim 1, characterized in that the sludge / air control the Residual oxygen content at the optimum value.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized by a lower limit of 6 vol% for the oxygen content.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized by compliance with a Response time of 8 to 15 minutes between one control intervention and the next Measurement and / or a step-by-step control and / or a measurement delay.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized by a Limit value monitoring of the pH value of the flue gas and / or the slag.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized by a Sliding temperature control for a trip in the partial load range.

7. The method according to claim 6, characterized by a lowering of the bed temperature.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized by

a) monitoring the oxygen content as a minimum value and / or maximum value and / or as an instantaneous value continuously or at time intervals and / or as the mean value of a period and / or
b) the monitoring of the sulfur dioxide as a maximum value as an instantaneous value continuously or at intervals and / or as the mean value of a period and / or
c) the monitoring of the pH value as a minimum value and / or a maximum value as an instantaneous value continuously and / or at time intervals and / or as the mean value of a period and / or
d) the monitoring of the cooling and heating means as a minimum value and / or maximum value as an instantaneous value continuously and / or at time intervals and / or as the mean value of a period and / or
e) the monitoring of the temperature values and / or further emission values as instantaneous values continuously or at time intervals and / or as an average and / or as limit values

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that as Controlled variable the bed temperature or head temperature is used and a Fault is reported when one of the other temperatures is higher has.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the Emission values of carbon monoxide and nitrogen oxide are measured together and a malfunction is reported if the values develop differently than in opposite directions.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized by a cascaded Regulation.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized by the monitoring the gradient of all bed and / or head temperatures.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that in an emergency the sludge addition and / or the support fire are reduced and / or the Cooling is opened.

14. The method according to claim 13, characterized in that the cooling by a Water and / or thin sludge feed and / or an air addition is formed.

15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized by a support fire Digester gas.

16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized by a driving style with less digested sludge.

17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized by permanent Full load.

18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized by the use of Double controllers.