DE69724060T2

DE69724060T2 - Verbrennungssystem und Steuerverfahren zu seinem Betrieb

Info

Publication number: DE69724060T2
Application number: DE69724060T
Authority: DE
Inventors: Hidenori Chiyoda-ku Koseki; Hiroaki Chiyoda-ku Shigeoka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: EP0829683A3; US5957063A; EP0829683A2; DE69724060D1; CA2205766C; EP0829683B1; CA2205766A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbrennungssystem zur Verwendung mit Festbrennstoffen, und genauer gesagt Verbrennungssysteme und ihre Betriebssteuerverfahren zur Verwendung mit Abfall, der unbekannte stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnisse hat, als Kraftstoffe.
EP-A-543 480 offenbart ein Verbrennungssystem mit einer Zufuhreinrichtung für Festbrennstoffe, einem thermischen Zersetzungsabschnitt zum Erzeugen von brennbaren Gasen durch thermisches Zersetzen der Festbrennstoffe, die von der Zufuhreinrichtung für Festbrennstoffe empfangen werden, einem Verbrennungsabschnitt zum Verbrennen der verbrennbaren Gase, die durch den thermischen Zersetzungsabschnitt erzeugt werden, einer ersten Luftzufuhreinrichtung zum Zuführen von Luft zu dem thermischen Zersetzungsabschnitt und einer zweiten Luftzufuhreinrichtung zum Zuführen von Luft zu dem Verbrennungsabschnitt und einer Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas (insbesondere einem Temperatursensor) zum Erfassen der Qualität der verbrennbaren Gase, die durch den thermischen Zersetzungsabschnitt erzeugt werden.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
12 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen vergasenden Abfallverbrennungsofens (eines Trockendestillations-Abfallverbrennungsofens), der in einer Veröffentlichung (z. B. "A Hundred Pieces of Selected Waste Treatment Technique", in 1993, von Kankyo Kogai Shinbun Co., Ltd.) offenbart ist. In der Zeichnung bezeichnet ein Bezugszeichen 1 einen Abfalleinlass, der sich als Sicherheitsventil verdoppelt; bezeichnet 2a einen Trockendestillations-Abfallverbrennungsofen (einen thermischen Zersetzungs-Abfallverbrennungsofen); bezeichnet 2b einen Abfallverbrennungsofen, der getrennt von dem Destillations-Abfallverbrennungsofen 2a eingebaut ist; bezeichnet 4 eine Trockendestillations-Entlüftungshaube zum Zuführen von Trockendestillationsluft zu dem Trockendestillations-Abfallverbrennungsofen 2a; bezeichnet 6 eine Trockendestillations-Luftkammer des Trockendestillations-Abfallverbrennungsofens 2a; bezeichnet 9 einen Verbrennungsraum; bezeichnet 11a einen Brenner zum Starten des Trockendestillations-Abfallverbrennungsofens; bezeichnet 11b einen Brenner zum Starten des Abfallverbrennungsofens 2b; und bezeichnet 12 eine Verbrennungs-Entlüftungshaube. Ein Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Verbrennungsluftkammer des Abfallverbrennungsofens 2b, die mit der Innenseite des Abfallverbrennungsofens 2b über die Verbrennungsluft kommuniziert; bezeichnet 15 einen Trockendestillations-Gasflusskanal (für thermisch zersetzte Gase), der eine Kommunikation zwischen dem Trockendestillations-Abfallverbrennungsofen 2a und dem Abfallverbrennungsofen 2b zulässt; bezeichnen 101a und 101b Temperatursensoren; bezeichnen 102a, 102b und 102c Luftfluss-Steuerventile.
Nun wird der Betrieb des vorangehenden herkömmlichen vergasenden Abfallverbrennungsofens beschrieben. Zuerst wird Brennstoffabfall in den Trockendestillations-Abfallverbrennungsofen 2a über den Abfalleinlass 1 zugeführt und Trockendestillationsluft wird über die Trockendestillations-Luftkammer 6 und die Trockendestillations-Entlüftungshaube 4 in den Trockendestillations-Abfallverbrennungsofen 2a zugeführt. Ein verbrennungsunterstützendes Öl wird zum Startbrenner 11a zugeführt, und eine teilweise Verbrennung des Abfalls wird innerhalb der Basis des Trockendestillations-Abfallverbrennungsofens 2a initiiert. Die benachbarten Teile des Abfalls werden durch die Hitze der Verbrennung erhitzt, und eine teilweise Verbrennung des Abfalls geht in der unzureichenden Luftmenge in der Aufwärtsrichtung kontinuierlich weiter. Zu dieser Zeit entwickeln sich Trockendestillations-Brennstoffgase (die hierin nachfolgend "thermisch zersetzte Gase" genannt werden), die eine große Menge an unverbranntem Gas enthalten, in dem Trockendestillations-Abfallverbrennungsofen 2a, und diese Gase werden über den Flusskanal für thermisch zersetztes Gas 15 zum Abfallverbrennungsofen 2b zugeführt. Da das direkt nach der Initiierung der Trockendestillation entwickelte trockene zersetzte Gas einen geringen Anteil an Brennstoffkomponenten enthält, wird die Verbrennung des Gases durch den Startbrenner 11b im Abfallverbrennungsofen 2b unterstützt. Nachdem eine Erzeugung von thermisch zersetzten Gasen in vollem Ausmaß und ein ausreichendes Heizen des Inneren der Verbrennungskammer 9 erreicht worden sind, werden die thermisch zersetzten Gase mit Verbrennungsluft gemischt, die über die Verbrennungsluftkammer 14 und die Verbrennungsentlüftungshaube 12 in die Verbrennungskammer 9 eingeführt wird. Das so gemischte Gas verursacht eine spontane Verbrennung, und zu dieser Zeit wird der Startbrenner 11b gestoppt.
Die Verbrennung im Abfallverbrennungsofen 2b wird derart gesteuert, dass die Temperatur des Verbrennungsgases stabil gemacht wird, und zwar durch die Erfassung der Temperatur des im Abfallverbrennungsofen 2b entwickelten Verbrennungsgases durch die Verwendung des Temperatursensors 1b und durch die Regelung der Rate eines Flusses von destillierter Luft in den Trockendestillations-Abfallverbrennungsofen 2a und der Rate von Verbrennungsluft, die in den Abfallverbrennungsofen 2b fließt, durch die jeweiligen Luftfluss-Steuerventile 102b und 102c.
13 ist eine Querschnittsansicht, die die Struktur eines herkömmlichen Heizer-Feuerofen zeigt, der z. B. in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 6-213423 offenbart ist. In der Zeichnung bezeichnet ein Bezugszeichen 1 einen Trichter, der ein Abfalleinlass für einen Abfallverbrennungsofen 2 ist; bezeichnet 3 einen Vordrücker zum Zuführen des in den Trichter 1 zugeführten Abfalls in den Abfallverbrennungsofen 2; und bezeichnet 4 Heizer oder Feuerroste bzw. Gitter zum Trocknen, Brennen und Nachbrennen des Abfalls, wobei sie als ein trocknender Heizer 4a, ein brennender Heizer 4b und ein nachbrennender Heizer 4c in der Reihenfolge von da an klassifiziert sind, wo einer am nächsten zum Vordrücker 3 ist. Ein Bezugszeichen 5 bezeichnet ein primäres Luftgebläse zum Zuführen primärer Luft zu den Heizern 4a bis 4c. 6 bezeichnet einen primären Luftflusskanal, der eine Kommunikation zwischen den unteren Teilen des Heizers 4a bis 4c und dem primären Luftgebläse 5 zulässt; 7 bezeichnet einen Einlass für verbrannte Asche, in welchen Asche, die aus dem Verbrennen des Abfalls im Heizer 4c resultiert, zugeführt wird; und 9a, 9b bezeichnen Verbrennungsräume oberhalb der Heizer 4, d. h. Freibord, wobei 9a ein primärer Verbrennungsbereich ist und 9b ein sekundärer Verbrennungsbereich ist. Ein Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Startbrenner; 12 bezeichnet ein sekundäres Gebläse zum Zuführen sekundärer Luft zu einem sekundären Verbrennungsbereich 9b; 13 bezeichnet eine Überwachungskamera zum Beobachten des Zustands einer Verbrennung des Abfalls an den Heizern 4a bis 4c; 14 bezeichnet einen Abfall-Wärmeboiler; 15 bezeichnet einen Turbogenerator; und 16 bezeichnet eine Auslassgas-Verarbeitungseinrichtung.
Als nächstes wird der Betrieb des vorangehenden Heizer-Feuerofens beschrieben. Zu der Zeit eines Hochfahrens bzw. Einschaltens des Heizer-Feuerofens wird Abfall in den Trichter 11 eingeführt. Der akkumulierte Abfall wird von seinem Boden aus zu den Heizern 4 durch den Vordrücker 3 zugeführt. Der auf die Heizer 4 zugeführte Abfall wird in einer Reihenfolge von dem trocknenden Heizer 4a zu dem brennenden Heizer 4b zugeführt. Zu dieser Zeit wird die primäre Luft zu der Basis der jeweiligen Heizer 4a, 4b und 4c von dem primären Luftgebläse 5 mittels des primären Luftflusskanals 6 zugeführt. Der Startbrenner 11 wird dann aktiviert, um den Abfall anzuzünden, der auf den Heizern bzw. Gittern 4a bis 4c gehalten wird. Der auf dem brennenden Heizer 4b gehaltene Abfall wird verbrannt, und dann wird der so verbrannte Abfall mittels der Bewegung des Heizers 4b zu dem nachbrennenden Heizer 4c zugeführt. Gleichzeitig wird neuer Abfall zu dem trocknenden Heizer 4a durch den Vordrücker 3 zugeführt.
Ein eine nicht verbrennte Komponente enthaltendes Gas, das aus der teilweisen Verbrennung des Abfalls in der unzureichenden menge von Luft auf dem brennenden Heizer 4b resultiert, wird im Wesentlichen durch Einführen einer sekundären Luftzufuhr in den sekundären Verbrennungsbereich 9b von dem sekundären Luftgebläse 12 vollständig verbrannt. Thermische Energie von der Verbrennung des Gases wird in thermische Energie eines Stroms durch den Abfall-Wärmeboiler 14 umgewandelt, der stromab von dem sekundären Verbrennungsbereich 9b angeordnet ist. Die so umgewandelte thermische Energie wird weiter durch z. B. den Turbogenerator 15 in elektrische Energie umgewandelt. Die Auslassgas-Verarbeitungseinrichtung 16 entfernt Flugasche und Säuregas bzw. giftiges Gas von dem Verbrennungsgas, das durch den Abfall-Wärmeboiler 14 gelaufen ist. Der Abfall, der in Flammen steht, wird zu dem nachverbrennenden Heizer 4c von dem brennenden Heizer 4b gesendet, wo er vollständig zu Asche reduziert wird, und die resultierende Asche wird zu dem Einlass für verbrannte Asche 7 zugeführt.
Der Zustand einer Verbrennung im Abfallverbrennungsofen 2 wird durch einen Verbrennungsgas-Temperaturmonitor (nicht gezeigt) überwacht, die Konzentration von Sauerstoff im Auslassgas bzw. Abgas oder die Positionen von Flammen, die sich auf dem brennenden Heizer 4b entwickeln, werden durch die Überwachungskamera 13 beobachtet. Die Verbrennung des Abfalls wird durch Regeln einer Zufuhrrate von Abfall zu den Heizern 4 und der Flussraten der primären und der sekundären Luft so gesteuert, dass eine vollständige Verbrennung des Abfalls, der auf dem brennenden Heizer 4b verfeuert wird, und eine vorbestimmte Konzentration von Sauerstoff im Abgas erreicht werden, und eine konstante thermische Last wird dem Abfall-Wärmeboiler 14 auferlegt.
14 ist eine Querschnittsansicht, die die Struktur eines Fließbettofens darstellt, der in der Veröffentlichung (wie z. B. "Practical Designing of a Fluidized Bed Furnace", der erweiterten und überarbeiteten Ausgabe, am 20. August 1994 von Kogyo Shuppan Co. Ltd.) offenbart ist. In der Zeichnung bezeichnet ein Bezugszeichen 2 die Haupteinheit eines Fließbettofens; bezeichnet 3 einen Abfallzuführer; bezeichnet 4 ein Fließbett; bezeichnet 6 einen Einlass für fluidisierte Luft; und bezeichnet 61 eine Kammer für fluidisierte Luft. Ein Bezugszeichen 62 bezeichnet eine Verteilungsplatte und Sand, der als Bettmaterial an der obersten Stelle der Verteilungsplatte 62 dient. Ein Bezugszeichen 7 bezeichnet ein nicht brennbares Extraktionsrohr, das unterhalb des fluidisierten Betts 4 vorgesehen ist, 8 bezeichnet eine nicht brennbare Extraktionsvorrichtung; 81 bezeichnet ein vibrierendes Sieb zum Trennen von nicht brennbaren Stoffen vom Fluidsand; 82 bezeichnet ein Fluidsand-Zirkulationssystem; 9 bezeichnet ein Freibord, das oberhalb des fluidisierten Betts bzw. Fließbetts 4 ausgebildet ist; 10 bezeichnet eine Hilfskraftstoffversorgungskanone; 11 bezeichnet einen Startbrenner; und 12 bezeichnet eine sekundäre Luftdüse zum Zuführen von sekundärer Luft zum Freibord 9.
Als Nächstes wird der Betrieb des Fließbettofens beschrieben. fluidisierte Luft (die sich als primäre Luft verdoppelt), die zum Bilden einer Fluidschicht verwendet wird, wird vom Einlass 6 für fluidisierte Luft zum Inneren des Fließbettofens 2 über die Kammer 61 für fluidisierte Luft und die Verteilungsplatte 62 geführt. Der auf der Verteilungsplatte 62 akkumulierte Sand bildet eine Fluidschicht aufgrund der fluidisierten Luft, und die Fluidschicht wird durch den Startbrenner 11 erhitzt. Wenn die Temperatur der Fluidschicht eine Temperatur (von etwa 700 Grad Celsius) erreicht, die geeignet für die Verbrennung des Abfalls ist, führt der Abfallzuführer 3 Abfall auf das Fließbett 4 zu, und der Abfall wird sofort getrocknet, thermisch zersetzt und teilweise verbrannt. Die resultierenden Brennstoffgase (die hierin nachfolgend thermisch zersetzte Gase genannt werden) werden mit der sekundären Luft gemischt, die durch die sekundäre Luftdüse 12 innerhalb des Freibords 9 oberhalb des Fließbetts 4 eingeführt wird. Der Abfall wird im Wesentlichen vollständig verbrannt. Nicht verbrennbare Stoffe, die im Fließbett 4 zurückgelassen werden, werden durch die Extraktionsvorrichtung 8 für nicht brennbare Stoffe mittels des Extraktionsrohrs 7 für nicht brennbare Stoffe extrahiert. Die extrahierten Materialien werden in Sand und nicht verbrennbare Stoffe aufgeteilt, und der Sand wird mittels des Fluidsand-Zirkulationssystems 82 zum Fließbett zurückgebracht.
Der Abfall wird stark mit heißem Sand des Fließbetts 4 in dem Fließbettofen gemischt, um dadurch eine hohe Reaktionsrate zur Verfügung zu stellen und zu einem Trocknen, einer thermischen Zersetzung und einem teilweisen Verbrennen des Abfalls innerhalb einer kurzen Zeitperiode zu führen. Aus diesem Grund gibt es eine Tendenz dafür, dass der Fließbettofen dazu geeignet ist, Abfall unvollständig zu verbrennen, wenn es Variationen bezüglich der Quantität und der Qualität des Abfalls gibt. Beispielsweise dann, wenn es eine Erhöhung bezüglich eines Anteils von Plastikmaterialien im Abfall gibt, resultiert eine Verkürzung bei der Verbrennung in einer drastischen Erhöhung bezüglich der Konzentration von CO im Abgas.
Zum Verhindern eines solchen Problems gibt es ein weiteres Beispiel, das erfunden ist, um die unvollständige Verbrennung von Abfall durch ein teilweise Fluidisieren des Fließbetts 4 zu unterdrücken, um die Reaktion mild bzw. sanft zu machen (siehe eine Veröffentlichung mit dem Titel "A Collection of Research Papers Presented at the 12th National City-cleaning Workshop", Februar 1992). Jedoch schlägt dieses Verfahren auch darin fehl, ausreichende Gegenmaßnahmen gegenüber Variationen bezüglich der Qualität von Festkörperabfall zur Verfügung zu stellen.
Das Folgende sind Beispiele von herkömmlichen Verbrennungs-Steuerverfahren, und die Elemente, die zu messen sind, und die Steuerung, die zu verwenden ist, sind nachfolgend detailliert erklärt.
Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. Hei-7-133917

Zu messende Elemente: die Quantität von Verbrennungsluft, die Konzentration von Sauerstoff im Abgas und die Temperatur des Abgases
Zu steuernde Elemente: die Quantität von Verbrennungsluft, eine Zufuhrrate von Abfall, eine Bewegungsrate des Abfalls zwischen Heizern und das Flüssigwerden der Verbrennungsluft

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. Hei-7-119946

Zu messende Elemente: das Volumen und das Gewicht von Abfall innerhalb eines Trichters
Zu steuernde Elemente: eine Erhöhung oder eine Erniedrigung bezüglich der Zufuhr von Abfall, eine Verbrennung und die Verarbeitung von Abgas

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. Hei-6-341629

Zu messende Elemente: die Temperatur einer Luftzufuhr, die Temperatur einer Fluidschicht, die Temperatur des Abgases bzw. Auslassgases, eine Flussrate von primärer Luft und eine Flussrate von sekundärer Luft
Zu steuernde Elemente: eine Flussrate von und ein Verteilungsverhältnis zwischen der Verbrennungsluft in einer Fluidschicht und der Verbrennungsluft im Freibord

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. Hei-7-167419

Zu messende Elemente: die Helligkeit des Inneren des Abfallverbrennungsofens und die Konzentration von Sauerstoff im Auslassgas
Zu steuernde Elemente: eine Zufuhrrate von Abfall und eine Zufuhrrate von Verbrennungsluft

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. Hei-6-74435

Zu messende Elemente: ein Laststrom bzw. Ladestrom eines Motors, der zum Antreiben einer Abfallzufuhreinrichtung verwendet wird, und die Temperatur von Gas innerhalb eines Abfallverbrennungsofens
Zu steuernde Elemente: eine Flussrate eines Ladens von Materialien, die zu verbrennen sind, und eine Flussrate von sekundärer Luft

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. Hei-6-331122

Zu messendes Element: eine Abbrennstelle durch Verwendung eines Infrarotstrahls
Zu steuernde Elemente: eine Laufgeschwindigkeit von Abfall und eine Zufuhrrate einer Luftzufuhr

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. Hei-6-288529

Zu messendes Element: die Konzentration von spezifischen Komponenten im Auslassgas, wobei sich die Komponenten in einer Nachbrennzone eines Heizers entwickeln

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. Hei-7-39845

Zu messendes Element: eine Zufuhrrate von Abfall

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. Hei 6-86926

Zu messendes Element: Bilder des Inneren eines Abfallverbrennungsofens (Bilder der Flammen)

Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. Hei-7-55125

Zu messendes Element: Bilder des Inneren eines Abfallverbrennungsofens (die Verteilung einer Helligkeit innerhalb des Abfallverbrennungsofens) (Erfassung der Position einer Verbrennung und einer Abbrennstelle) Wie es oben beschrieben ist, basierte eine Verbrennungssteuerung auf der Messung einer Zufuhrrate von Abfall, der Quantität von Verbrennungsluft, der Temperatur von Verbrennungsluft, der Temperatur eines Auslassgases, der Konzentration von Sauerstoff im Auslassgas, der Konzentration von spezifischen Komponenten im Auslassgas und Bildern des Inneren eines Abfallverbrennungsofens.

Ein herkömmliches Verbrennungssystem für Festkörperabfall hat die vorgenannte Struktur und wird auf die zuvor beschriebene Weise betrieben. In Bezug auf die Verbrennungssteuerung gibt es einige Beispiele, bei welchen die Quantität von Abfall grob festgestellt wird, was gleich den vorherigen Beispielen ist. Jedoch gibt es keine Beispiele, bei welchen Variationen bezüglich der Qualität von Abfall im Voraus erfasst werden, und eine Steuerung, die für diese Variationen geeignet ist, wird im aktuellen Stand der Technik nicht bewirkt. Insbesondere wird die Qualität von Abfall, genauer gesagt stöchiometrische Luft, die zum Verbrennen des Abfalls erforderlich ist (d. h. die optimale Quantität von Luft, die beim Verbrennen von Kraftstoff verwendet wird) überhaupt nicht festgestellt. Als Ergebnis davon wird keine geeignete Menge an Luft in Reaktion auf Variationen bezüglich der Qualität von zugeführtem Abfall zugeführt, was in einem starken Erhöhen bezüglich der Konzentration von CO im Auslassgas sowie in einer Erhöhung bezüglich der Temperatur eines im Abfallverbrennungsofen entwickelten Verbrennungsgases resultiert. Weiterhin veranlasst dies Variationen bezüglich der Temperatur eines Stroms in einem Boiler, der einer thermischen Belastung ausgesetzt wird, sowie einer Erhöhung bezüglich der Konzentration von CO in dem Auslassgas bzw. Abgas, was zu der Entladung von tödlichen giftigen Dioxinen führt.
Einige Abfallverbrennungsöfen haben in letzter Zeit damit begonnen, eine Fuzzy-Steuerung anzunehmen, bei welcher eine konzeptmäßige Quantität, die durch eine herkömmliche Technik nicht quantifiziert werden kann, in Zahlen umgewandelt wird, und zwar durch eine Vereinzelung und eine Kombination von verschiedenen Typen von Information über Quantitäten in Bezug auf den Abfallverbrennungsofen durch eine Fuzzy-Inferenz, um dadurch Verbesserungen bei einer Steuerbarkeit zu erreichen. Jedoch dauert es eine lange Zeitperiode zum Entwickeln eines Wissens in Bezug auf Operationen des Abfallverbrennungsofens in eine Fuzzy-Inferenz. Eine neueste Fuzzy-Steuerung erlaubt eine Stabilisierung einer Verbrennung durch Regeln einer Zufuhrrate von Abfall, welcher im Abfallverbrennungsofen verbrannt werden kann. Gegensätzlich dazu kann sie nicht mit drastischen Variationen (oder einer Änderung für den schlechtesten Fall; z. B. eine Erhöhung bezüglich eines Wassergehalts) im Stand der Technik fertig werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist erfunden worden, um die vorangehenden Nachteile beim Stand der Technik zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbrennungssystem und ein Verfahren zum Steuern des Betriebs bzw. der Operation des Verbrennungssystems zu schaffen, wobei eine stabile, äußerst effiziente Verbrennung mit niedriger Verschmutzung durch Steuern einer Flussrate von Verbrennungsluft und einer Zufuhrrate von Brennstoffen bewirkt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verbrennungssystem des Anspruchs 1 und ein Steuerverfahren des Anspruchs 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgelistet.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verbrennungssystem folgendes auf:
eine Zufuhreinrichtung für Festkörperbrennstoffe;
einen Abschnitt für eine thermische Zersetzung, der Brennstoffgase durch thermisches Zersetzen oder teilweises Verbrennen der von der Zufuhreinrichtung für Festbrennstoffe empfangenen Festbrennstoffen erzeugt;
einen Verbrennungsabschnitt, der die durch den Abschnitt für eine thermische Zersetzung erzeugten Brennstoffgase verbrennt;
eine erste Luftzufuhreinrichtung, die Luft zu einer Heizeinrichtung zum Heizen des Abschnitts für eine thermische Zersetzung oder zu dem Abschnitt für eine thermische Zersetzung zuführt;
eine zweite Luftzufuhreinrichtung, die Luft zum Verbrennungsabschnitt zuführt; und
eine Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zum Erfassen der Qualität der im Abschnitt für eine thermische Zersetzung erzeugten Brennstoffgase.
Das Verbrennungssystem weist weiterhin eine Quantitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zum Erfassen der Quantität der im Abschnitt für eine thermische Zersetzung erzeugten Brennstoffgase oder eine Luftflussraten-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Flussrate von Luft, die zum Abschnitt für eine thermische Zersetzung zugeführt wird, auf.
Das Verbrennungssystem gemäß einem weiteren Aspekt weist weiterhin eine Temperaturerfassungseinrichtung für den Abschnitt für eine thermische Zersetzung auf, die die Temperatur der im Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelten Brennstoffgase erfasst.
Die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas erfasst ein stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder ein quasi-stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis der Brennstoffgase.
Das stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder das quasi-stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis wird durch Vergleichen der Größen von Ionenströmen von oder von Temperaturen von einer Vielzahl von vorgemischten Flammen, deren Mischungsverhältnis der Brennstoffgase zu Luft stufenweise geändert wird, miteinander erfasst.
Die Vielzahl von vorgemischten Flammen wird im Wesentlichen in Ausrichtung bzw. Übereinstimmung mit dem Generator eines imaginären Konus auf eine solche Weise erzeugt, dass sie teilweise in Kontakt miteinander gelangen.
Eine Quelle für eine Zündung der vorgemischten Flammen ist in enger Nähe zu dem Scheitelpunkt des imaginären Konus angeordnet.
Eine gemeinsame Elektrode zum Erfassen von Ionenströmen ist im Wesentlichen in Ausrichtung mit der Mittenachse des imaginären Konus vorgesehen, um in Kontakt mit der Vielzahl von vorgemischten Flammen zu gelangen. Ionenströme der jeweiligen vorgemischten Flammen werden mit Zeitverzögerungen durch eine Verwendung der gemeinsamen Elektrode gemessen.
Die Vielzahl von vorgemischten Flammen wird eher in einem Gefäß mit niedrigerem Druck ausgebildet als im Abschnitt für eine thermische Zersetzung.
Die Festbrennstoffe sind Kohle, Industrieabfall, kommunaler Festmüll, verunreinigter Schlamm oder eine Mischung davon.
Ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Verbrennungssystems gemäß einem Aspekt der Erfindung der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Schritte auf:
Erfassen der Quantität von Brennstoffgasen, die im Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelt sind, mittels der Quantitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas;
Erfassen eines stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses oder eines quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses der Brennstoffgase mittels der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas; und
Zuführen der Menge an Luft zum Verbrennungsabschnitt, die durch Multiplizieren des Produkts aus der so erfassten Menge an Brennstoffgasen und dem stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder dem quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnis erhalten wird, mit einem vorbestimmten Faktor mittels der zweiten Luftzufuhreinrichtung.
Das Betriebs-Steuerverfahren weist weiterhin die folgenden Schritte auf:
Erfassen einer Flussrate von Luft, die zu dem Abschnitt für eine thermische Zersetzung zugeführt wird, mittels der Luftflussraten-Erfassungseinrichtung;
Erfassen eines stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses oder eines quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses der Brennstoffgase, die im Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelt sind, mittels der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas;
Berechnen der Menge der Brennstoffgase durch Multiplizieren der so erfassten Flussrate von Luft mit einem vorbestimmten Faktor; und
Zuführen der Menge an Luft zum Verbrennungsabschnitt, die durch Multiplizieren des Produkts der Menge an Brennstoffgasen und des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses oder des quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses mit einem vorbestimmten Faktor mittels der zweiten Luftzufuhreinrichtung erhalten wird.
Das Betriebs-Steuerverfahren gemäß einem weiteren Aspekt weist weiterhin die folgenden Schritte auf:
Erfassen der Temperatur der in dem Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelten Brennstoffgase mittels der Temperaturerfassungseinrichtung für den Abschnitt für eine thermische Zersetzung;
Erfassen eines stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses oder eines quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses der in dem Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelten Brennstoffgase mittels der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas; und
Ändern von wenigstens entweder der Zufuhrrate der Festbrennstoffe mittels der Festbrennstoff-Zufuhreinrichtung oder der Zufuhrrate von Luft durch die erste Luftzufuhreinrichtung auf der Basis von Variationen bezüglich der so erfassten Temperatur der Brennstoffgase und bezüglich des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses oder des quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses der Brennstoffgase.
Das Betriebssteuerverfahren gemäß einem weiteren Aspekt weist weiterhin die folgenden Schritte auf:
Erfassen der Temperatur der in dem Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelten Brennstoffgase mittels der Temperaturerfassungseinrichtung für den Abschnitt für eine thermische Zersetzung;
Erfassen eines stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses oder eines quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses der in dem Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelten Brennstoffgase mittels der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas; und
Ändern von wenigstens entweder der Zufuhrrate der Festbrennstoffe mittels der Festbrennstoff-Zufuhreinrichtung oder einer Heizrate einer Heizeinrichtung auf der Basis von Variationen bezüglich der so erfassten Temperatur der Brennstoffgase und bezüglich des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses oder des quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses der Brennstoffgase.
Die obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, genommen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, klarer werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen:
1 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer Verbrennungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2A ist eine schematische Darstellung der Struktur einer Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
2B ist ein Ausdruck, der den Betrieb der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas darstellt, die in 2A dargestellt ist;
3 ist ein Ausdruck, der den Betrieb von einem Beispiel einer Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ist ein Ausdruck, der den Betrieb eines weiteren Beispiels der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas des dritten Ausführungsbeispiels darstellt;
5 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer Verbrennungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist eine schematische Darstellung einer Qualitätserfassungseinrichtung für ein thermisch zersetztes Gas gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7A und 7B sind schematische Darstellungen einer Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei 7A eine Draufsicht auf eine Ionenstrom-Erfassungselektrode ist und 7B eine Querschnittsansicht der Gesamtstruktur der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas ist;
8 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer Verbrennungsvorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 ist ein Ausdruck, der die allgemeine Beziehung zwischen einem übermäßigen Luftverhältnis und der Temperatur von Verbrennungsluft gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
10 ist ein Ausdruck, der ein Beispiel von Variationen bezüglich der durch eine Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas des achten Ausführungsbeispiels gemessenen Werten darstellt;
11 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer Verbrennungsvorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
12 ist eine Querschnittsansicht, die die Struktur eines herkömmlichen gasifizierenden Abfallverbrennungsofens darstellt;
13 ist eine Querschnittsansicht, die die Struktur eines herkömmlichen Heizer-Feuerofens darstellt; und
14 ist eine Querschnittsansicht, die die Struktur eines herkömmlichen Fließbettofens darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nun werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
1 ist ein Blockdiagramm zum Darstellen der Struktur eines Verbrennungssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine Festbrennstoff-Zufuhreinrichtung; 2a bezeichnet einen Abschnitt für eine thermische Zersetzung zum thermischen Zersetzen oder teilweisen Verbrennen von Festbrennstoffen, die von der Festbrennstoff-Zufuhreinrichtung 1 empfangen werden; 2b bezeichnet einen Verbrennungsabschnitt zum Verbrennen von Brennstoffgasen (die hierin nachfolgend "thermisch zersetzte Gase" genannt werden), die im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entwickelt sind; 6 bezeichnet eine erste Luftzufuhreinrichtung zum Zuführen von Luft für Zwecke einer teilweisen Verbrennung zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung; und 14 bezeichnet eine zweite Luftzufuhreinrichtung zum Zuführen von Luft für Verbrennungszwecke zu dem Verbrennungsabschnitt 2b.
In Bezug auf die spezifische Struktur des Verbrennungssystems wird beispielsweise der gasifizierende Abfallverbrennungsofen, der in 12 dargestellt und beim Beschreiben des herkömmlichen Abfallverbrennungsofens verwendet ist, verwendet. Der Heizer-Feuerofen, der in 13 dargestellt ist, kann auch verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Umgebung der Grenze zwischen dem trocknenden Heizer 4a und dem brennenden Heizer 4b dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entspricht und der brennende Heizer 4b dem Verbrennungsabschnitt 2b entspricht. Darüber hinaus kann der in 14 dargestellte Fließbettofen angenommen werden, vorausgesetzt, dass das Fließbett 4, das eine fluidisierte Luftzufuhrverdopplung als primäre Luft empfängt, dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entspricht und das Freibord 9, das sekundäre Luft empfängt, dem Verbrennungsabschnitt 2b entspricht.
Ein Bezugszeichen 41 bezeichnet eine Quantitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas, die mit dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung und mit dem Verbrennungsabschnitt 2b kommuniziert und die Quantität von in dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entwickelten thermisch zersetzten Gasen misst.
Beispielsweise ist die Quantitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas 41 ein Durchflussmesser, der in dem Flusskanal 15 für thermisch zersetztes Gas vorgesehen ist, der in 12 dargestellt ist. Ein Bezugszeichen 42 bezeichnet eine Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas, die mit dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung kommuniziert und die Qualität der in dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entwickelten thermisch zersetzten Gase durch teilweises Extrahieren von ihnen erfasst. Die Struktur und der Betrieb der Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas wird später detailliert beschrieben werden.
Als Nächstes wird der Betrieb des Verbrennungssystems beschrieben. Eine vorbestimmte Menge von Festbrennstoffen wird zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung durch die Festbrennstoff-Zufuhreinrichtung 1 zugeführt, und die erste Luftzufuhreinrichtung 6 führt Luft für Zwecke einer teilweisen Verbrennung zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zu. Ein Startbrenner (nicht gezeigt) zündet die Festbrennstoffe an, um dadurch eine thermische Zersetzung und eine teilweise Verbrennung der Brennstoffe zu beginnen. Darauf folgend ändert sich die Verbrennung zu einer stetigen Verbrennung. Zu dieser Zeit wird nur die Menge an Verbrennungsluft, die zum unvollständigen Verbrennen der Brennstoffe erforderlich ist, zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zugeführt. Als Ergebnis werden Brennstoffgase (die hierin thermisch zersetzte Gase genannt werden) erzeugt, und die so erzeugten Gase werden zum Verbrennungsabschnitt 2b zugeführt. Während des Verlaufs ihres Wanderns bzw. Laufens zum Verbrennungsabschnitt 2b misst der Durchflussmesser, der als Quantitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas dient, die Quantität bzw. Menge der Gase. Die Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas erfasst die Qualität der in dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entwickelten thermisch zersetzten Gase durch Extrahieren eines Teils der Gase. Auf der Basis der Daten für eine so erfasste Quantität und Qualität führt die zweite Luftzufuhreinrichtung 14 eine vorbestimmte Menge bzw. Quantität an Verbrennungsluft zu dem Verbrennungsabschnitt 2b zu, so dass ein übermäßiges Luftverhältnis, das zuvor durch den Verbrennungsabschnitt 2b bestimmt wird, erreicht wird. Dann werden die thermisch zersetzten Gase im Verbrennungsabschnitt 2b vollständig verbrannt.
Als Nächste wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Beispiel der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas beschrieben. In 2A bezeichnet ein Bezugszeichen 43 eine thermisch zersetzte Gasvielfalt, die vorgesehen ist, um mit z. B. dem Flusskanal 15 für thermisch zersetztes Gas zu kommunizieren, der in 12 dargestellt ist. Ein Bezugszeichen 44 bezeichnet Flussraten-Steuerventile für thermisch zersetztes Gas, die stromab von der thermisch zersetzten Gasvielfalt 43 angeordnet sind; 45 bezeichnet eine Luftvielfalt; 46 bezeichnet Luftflussraten-Steuerventile, die stromab von der Luftvielfalt 45 angeordnet sind; 47 bezeichnet eine Vielzahl von Pilot-Brennern zum Verbrennen einer vorgemischten gasförmigen Mischung, die aus den thermisch zersetzten Gasen und Luft besteht; 48 bezeichnet vorgemischte Flammen, die am vorderen Ende der Pilot-Brenner 47 ausgebildet sind; 49 bezeichnet Ionenstrom-Erfassungselektroden, die für die jeweiligen Pilot-Brenner 47 vorgesehen sind und die in die jeweiligen vorgemischten Flammen 48 einzufügen sind; 50 bezeichnet Leistungsquellen, die zum Erfassen von Innenströmen verwendet werden; und 52 bezeichnet Ionenstrom-Erfassungswiderstände, die an die Ionenstrom-Erfassungselektroden angeschlossen sind und die auf denselben Wert eingestellt sind.
Ein geschlossener Schaltkreis wird von dem Pilot-Brenner 47, der vorgemischten Flamme 48, der Ionenstrom- Erfassungselektrode 49, dem Widerstand 52 und der Leistungsquelle 50 gebildet. Der geschlossene Schaltkreis ist für jeden der Pilot-Brenner 47 vorgesehen (nur einer von ihnen ist auf der rechten Seite der Zeichnung in 2A dargestellt). Ein Bezugszeichen 53 bezeichnet Potentiometer, die zum Erfassen von Innenströmen verwendet werden.
Nun wird der Betrieb der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas beschrieben. Nachdem das thermisch zersetzte Gas in die thermisch zersetzte Gasmannigfaltigkeit 43 eingeführt worden ist, regeln die Flussraten-Steuerventile 44 jeweils die thermisch zersetzten Gase so, dass eine vorbestimmte Flussrate von thermisch zersetzten Gasen zu den jeweiligen Pilot-Brennern 47 zugeführt wird. Bezüglich der Luft regeln die Luftflussraten-Steuerventile 46, nachdem Luft zu der Luftmannigfaltigkeit 45 eingeführt worden ist, die Luft so, dass eine vorbestimmte Flussrate von Luft zu den jeweiligen Pilot-Brennern 47 zugeführt wird. Zu dieser Zeit wird ein Mischungsverhältnis der thermisch zersetzten Gase zu Luft für jeden Pilot-Brenner 47 geändert und wird stufenweise von der unzureichenden Menge an Luft über eine zu große Menge an Luft in Bezug auf die Menge an Luft, die für eine vollständige Verbrennung erforderlich ist, eingestellt. Die vorgemischte gasförmige Mischung, die zu den jeweiligen Pilot-Brennern 47 zugeführt ist, wird am vorderen Ende der jeweiligen Pilot-Brenner 47 angezündet bzw. gezündet, wodurch die vorgemischten Flammen 48 gebildet werden.
Die Ionenstrom-Erfassungselektroden 49 werden in die jeweiligen vorgemischten Flammen 48 eingefügt, und ein geschlossener Schaltkreis wird von dem Pilot-Brenner 47, der vorgemischten Flamme 48, der Ionenstrom-Erfassungselektrode 49 und dem Widerstand 52 gebildet. Da reaktive freie Radikale in den vorgemischten Flammen 48 existieren, haben die vorgemischten Flammen 48 eine elektrische Leitfähigkeit. Die elektrische Leitfähigkeit variiert mit einem Mischungsverhältnis von Kraftstoff zu Luft (d. h. dem Verhältnis mit zu viel Luft). Allgemein wird dann, wenn es die minimale Menge an Luftzufuhr gibt, die für eine vollständige Verbrennung erforderlich ist (d. h. die stöchiometrische Luft), oder wenn es eine geringfügig unzureichende Luftzufuhr im Vergleich mit der minimalen erforderlichen Menge an Luft gibt, die elektrische Leitfähigkeit der vorgemischte Flamme 48 maximal. Dies ist in 2B dargestellt. Die horizontale Achse des Ausdrucks in 2B stellt das Mischungsverhältnis der thermisch zersetzten Gase zu Luft dar, das von Pilot-Brenner 47 zu Pilot-Brenner 47 variiert. Das Mischungsverhältnis wird stufenweise über einem weiten Bereich auf eine derartige Weise eingestellt, dass es eine Verkürzung bzw. Verknappung an Luft und ein Übermaß an Luft in Bezug auf die minimale Menge an Luft, die zum vollständigen Verbrennen der thermisch zersetzten Gase erforderlich ist, gibt (d. h. das Mischungsverhältnis, das zu dieser Zeit eingestellt ist, entspricht einem stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnis). Als Ergebnis erfasst irgendeines der Potentiometer 53 die maximale Spannung aufgrund der zuvor beschriebenen Gründe. Der Ionenstrom wird durch Teilen der durch das Potentiometer 53 gemessenen Spannung durch den Widerstandswert des Ionenstrom-Erfassungswiderstands 52 erhalten. Der Widerstandswert des Ionenstrom-Erfassungswiderstands 42 wird in den Bereich von Zehnfachen von Kiloohm eingestellt, was ausreichend kleiner als ein elektrischer Widerstandswert von mehreren Megaohm der vorgemischten Flamme 48 ist, und alle geschlossenen Schaltkreise verwenden denselben Widerstandswert.
Selbst wenn es Variationen bezüglich der Qualität von Brennstoffen und bezüglich der Zusammensetzung der thermisch zersetzten Gase gibt, werden die vorherigen Eigenschaften noch beibehalten. Daher wird normalerweise ein Spitzenwert bei dem stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnis der thermisch zersetzten Gase erfasst, oder bei dem übermäßigen Luftverhältnis, das etwas kleiner als dies ist (ein quasi-stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis), und zwar zu jedem Zeitpunkt. Verbrennungsluft wird zu dem Verbrennungsabschnitt 2b auf der Basis des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses oder des quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses auf eine derartige Weise zugeführt, dass ein vorbestimmtes übermäßiges Luftverhältnis erreicht wird.
Als Nächstes wird das zuvor beschriebene Verfahren zum Steuern des Betriebs des Verbrennungssystems auf eine detailliertere Weise beschrieben. Beispielsweise wird ein kommerziell erhältliches allgemeines Ultraschall-Durchflussmesser als die Quantitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas verwendet, um dadurch eine volumenmäßige Flussrate Q_gas der thermisch zersetzten Gase zu erhalten. Weiterhin kann das stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis λ_st der thermisch zersetzten Gase durch einen Detektor für ein stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis für einen Innenstrom erhalten werden, der zuvor als Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas beschrieben ist. Die stöchiometrische Luft der thermisch zersetzten Gase kann durch Verwenden des Produkts aus der volumenmäßigen Flussrate und dem stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnis erhalten werden, nämlich Q_gasλ_st.
In der in 1 dargestellten Verbrennungsvorrichtung werden die Brennstoffe durch Verwenden der zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zugeführten primären Luft teilweise verbrannt (oder thermisch zersetzt), und die thermisch zersetzten Gase werden durch Einführen von sekundärer Luft in den Verbrennungsabschnitt 2b vollständig verbrannt. Zu dieser Zeit bildet die Beziehung zwischen dem übermäßigen Luftverhältnis λ₂ [= Q_a2/(Q_gasλ_st) ] der sekundären Luft (der Menge an Luft Q_a2), die zu dem Verbrennungsabschnitt 2b zuzuführen ist, und der Konzentration von CO im Auslassgas bzw. Abgas eine Parabolform, die sich nach oben öffnet. Die Konzentration von CO im Abgas wird bei einem bestimmten übermäßigen Luftverhältnis λ₂ der sekundären Luft minimal. Der Wert eines übermäßigen Luftverhältnisses der sekundären Luft variiert gemäß der Struktur eines sekundären Lufteinlasses für den Verbrennungsabschnitt 2b. Das übermäßige Luftverhältnis ist näherungsweise etwas kleiner als Eins und die Summe aus den übermäßigen Luftverhältnissen des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung und des Verbrennungsabschnitts 2b wird näherungsweise von etwa 1,6 bis 2,0 eingestellt. Die Menge an sekundärer Luft zum Minimieren der Konzentration von CO im Abgas kann durch Multiplizieren der zuvor erhaltenen stöchiometrischen Luft (Q_gasλ_st) der thermisch zersetzten Gase mit dem ungefähren übermäßigen Luftverhältnis der sekundären Luft gemäß der Struktur des sekundären Lufteinlasses berechnet werden.
Die Menge an sekundärer Luft, die oben angegeben ist, wird zum Verbrennungsabschnitt 2b zugeführt.
Wie es oben beschrieben ist, erfasst beim ersten Ausführungsbeispiel die Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas in Echtzeit die Qualität der thermisch zersetzten Gase, die im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entwickelt sind; d. h. das stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder das quasi-stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis der thermisch zersetzten Gase. Daher kann eine Verbrennungsluft entsprechend der Qualität und der Quantität der thermisch zersetzten Gase zum Verbrennungsabschnitt 2b zugeführt werden, und eine stabile Verbrennung kann immer sichergestellt werden, und zwar selbst dann, wenn es Variationen bezüglich der Qualität und der Quantität von thermisch zersetzten Gasen gibt. Als Ergebnis können eine äußerst effiziente Verbrennung und eine Verbrennung mit niedriger Verschmutzung und stabile Operationen eines Abschnitts des Systems, der einer thermischen Belastung ausgesetzt wird, implementiert werden.
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Ein Verbrennungssystem eines zweiten Ausführungsbeispiels misst die Menge an Luft, die zum Abschnitt 2b für eine thermische Zersetzung zuzuführen ist (d. h. die Menge an primärer Luft), ohne eine bestimmte Verwendung der Quantitätserfassungseinrichtung 41 für thermisch zersetztes Gas, wie es der Fall beim ersten Ausführungsbeispiel war. Die Menge an thermisch zersetzten Gasen kann durch Multiplizieren der so gemessenen Menge an primärer Luft mit einem zuvor experimentell berechneten Verhältnis der Menge an thermisch zersetzten Gasen zu der Menge an primärer Luft abgeschätzt werden; d. h. (die Menge an thermisch zersetzten Gasen)/(die Menge an primärer Luft). Das Weglassen der Erfassungseinrichtung 41 für thermisch zersetztes Gas von den Verbrennungssystem macht das Verbrennungssystem billig. In anderer Hinsicht ist das Verbrennungssystem des zweiten Ausführungsbeispiels dasselbe bezüglich der Struktur, wie dasjenige des ersten Ausführungsbeispiels.
Obwohl ein spezifischer numerischer Wert des Verhältnisses (die Menge an thermisch zersetzten Gasen)/(die Menge an primärer Luft) gemäß der Qualität von Brennstoffen und mit der Temperatur einer thermischen Zersetzung variiert, ist er näherungsweise etwa 1,2.
DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die Ionenstromwerte der Vielzahl von Pilot-Brennern 47 werden miteinander verglichen, um das stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder das quasi-stöchiometrische Luft-zu- Kraftstoffverhältnis beim ersten Ausführungsbeispiel zu erhalten. Die Temperaturen der jeweiligen vorgemischten Flammen 48 können durch Verwenden von z. B. Thermokopplern anstelle der Ionenstrom-Erfassungselektroden 49 miteinander verglichen werden. Die Beziehung zwischen der Temperatur der vorgemischten Flammen und dem übermäßigen Luftverhältnis ist dasselbe wie das Verhältnis zwischen dem Ionenstrom und dem übermäßigen Luftverhältnis. Wie es in 3 dargestellt ist, gibt es eine Spitze in der Umgebung bzw. der Nähe des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses. Als Ergebnis ist es möglich, das stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder das quasi-stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis der thermisch zersetzten Gase während des Verlaufs eines Betriebs des Verbrennungssystems zu jedem Zeitpunkt zu kennen, was den Betrieb der Verbrennungsvorrichtung bei einem voreingestellten übermäßigen Luftverhältnis ermöglicht.
Die Charakteristik von freien Radikalen, die in den Flammen vorhanden sind, z. B. die Beziehung zwischen der Lichtintensität von Licht, das von OH* oder CHO* emittiert wird, und einem übermäßigen Luftverhältnis (das in 4 gezeigt ist) ist dieselbe wie die Beziehung zwischen dem Ionenstrom und der Temperatur von Flammen. Es ist auch möglich, das stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder das quasi-stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis der thermisch zersetzten Gase während des Verlaufs eines Betriebs des Verbrennungssystems zu jedem Zeitpunkt festzustellen, was den Betrieb der Verbrennungsvorrichtung bei einem vorgestellten übermäßigen Luftverhältnis ermöglicht.
VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
5 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur eines Verbrennungssystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In der Zeichnung bezeichnet ein Bezugszeichen 40 einen Mischungsabschnitt, der mit dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung, mit dem Quantitätserfassungsabschnitt 41 für thermisch zersetztes Gas und mit dem Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas kommuniziert. In anderer Hinsicht ist das Verbrennungssystem bezüglich der Struktur dasselbe wie dasjenige, das in 1 dargestellt ist. Ein illustratives Beispiel des Mischungsabschnitts 40 ist derart aufgebaut, um eine turbulente Mischung der thermisch zersetzten Gase durch Rühren des Stroms der thermisch zersetzten Gase auf dieselbe Weise, wie es durch z. B. Luftführungsventilatoren (z. B. einen Rührer) einer Gasturbinen-Verbrennungsvorrichtung ausgeführt wird, zu fördern. Bei dem in 12 dargestellten Beispiel ist der Mischungsabschnitt 40 bei dem Eingang des Flusskanals 15 für thermisch zersetztes Gas vorgesehen.
Bei der Verbrennungsvorrichtung mit der vorangehenden Struktur wird die Mischung der thermisch zersetzten Gase durch den Mischungsabschnitt 43 gefördert, und die Qualität der thermisch zersetzten Gase wird einheitlich. Als Ergebnis wird die Erfassung der Qualität der thermisch zersetzten Gase präziser ausgeführt.
FÜNFTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
6 ist eine schematische Darstellung, die die Struktur einer Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas darstellt, die bei einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In der Zeichnung bezeichnet ein Bezugszeichen 54 ein Pilot-Brenner-Fixierelement zum Halten der Vielzahl von Pilot-Brennern 47 im Wesentlichen in Ausrichtung mit dem Generator eines imaginären Konus. Die Pilot-Brenner 47, die in zylindrische Metallfixierungen 54a eingefügt sind, werden mit Schrauben 54b befestigt. Ein Bezugszeichen 55 bezeichnet eine Verbrennungs-Entlüftungshaube für Pilot-Brenner. 49b bezeichnet einen elektrischen Isolierer zum elektrischen Isolieren der Ionenstrom-Erfassungselektrode 49 von dem Pilot-Brenner-Fixierelement 54; und 56 bezeichnet eine Metallfixierung zum Befestigen des elektrischen Isolierers 49b, der Ionenstrom-Erfassungselektrode 49 an dem Pilot-Brenner-Fixierelement 54. Die Vielzahl von Pilot-Brennern 47 ist im Wesentlichen in Ausrichtung mit dem Generator eines imaginären Konus auf eine derartige Weise angeordnet, dass die vorgemischten Flammen 48, die an den vorderen Enden der jeweiligen Pilot-Brenner 47 ausgebildet sind, in enge Nähe zueinander gelangen. Ein Bezugszeichen 57 bezeichnet eine Quelle einer Zündung, die in der Nähe des Scheitelpunkts des imaginären Konus angeordnet ist; nämlich einen Zündstecker. Beispielsweise besteht die Quelle einer Zündung 57 aus einer Gesamtheit von zwei Elektroden, die gegenüberliegend zueinander in einer peripheren Richtung mit einem Spalte von 3 bis 4 mm zwischen den vorderen Enden der Elektroden angeordnet sind, und eine elektrische Hochspannungsentladung tritt über dem Spalt auf.
Nun wird der Betrieb der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas beschrieben. Die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas arbeitet im Prinzip auf dieselbe Weise, wie sie es beim ersten Ausführungsbeispiel tut. Da die Vielzahl von Pilot-Brennern 47 im Wesentlichen in Ausrichtung mit dem Generator des imaginären Konus auf eine derartige Weise angeordnet ist, dass die vorderen Enden der Pilot-Brenner 47 in enger Nähe zueinander gelangen und die vorgemischten Flammen 48 in enger Nähe zueinander gebracht werden, bleiben selbst dann, wenn irgendeine der vorgemischten Flammen 48 ausgelöscht wird, die anderen vorgemischten Flammen 48 kontinuierlich brennen. Wenn das übermäßige Luftverhältnis der vorgemischten gasförmigen Mischung in jedem der Pilot-Brenner 47, die in einem ausgelöschten Zustand gewesen sind, zu dieser Zeit in einen Verbrennungsbereich eintritt, wird die vorgemischte gasförmige Mischung durch die anderen Flammen 48 gezündet, um dadurch die vorgemischten Flammen 48 wieder anzuzünden.
Wie es oben beschrieben ist, werden selbst dann, wenn irgendeine Flamme der Pilot-Brenner 47 ausgegangen ist, die Pilot-Brenner 47 als Ganzes immer in einem brennenden Zustand gehalten. Weiterhin erfordert das Verbrennungssystem nur eine Zündquelle 57.
SECHSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Die 7A und 7B sind schematische Darstellungen der Struktur einer Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 7B ist eine Querschnittsansicht der Gesamtstruktur der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas und 7A ist eine Draufsicht auf die Ionenstrom-Erfassungselektrode 49. Wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, ist eine Ionenstrom-Erfassungselektrode 49 im Wesentlichen in Ausrichtung mit der Mittenachse des imaginären Konus angeordnet, um in Kontakt mit der Vielzahl von vorgemischten Flammen 48 zu gelangen. Wie es in 7A dargestellt ist, erstrecken sich Elektroden in radialer Richtung in Richtung zu den vorgemischten Flammen von der Mitte der Ionenstrom-Erfassungselektrode 49 aus beim sechsten Ausführungsbeispiel. Die Pilot-Brenner 47 sind von den Pilot-Brenner-Fixierelementen 54 elektrisch isoliert. Die Ionenstrom-Erfassungselektrode 49 ist von den Pilot-Brenner-Fixierelementen 54 elektrisch isoliert, wie es der Fall bei der in 6 dargestellten Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas ist. Ein Bezugszeichen 60 bezeichnet einen Scanner bzw. eine Abtasteinheit der bzw. die an einem Ende davon elektrisch an einen Ionenstrom-Erfassungswiderstand 47 angeschlossen ist und bei einer Vielzahl von anderen Enden davon elektrisch an die Pilot- Brenner 47 angeschlossen ist (nur eines der Enden ist an den Pilot-Brenner 47 durch eine durchgezogene Linie angeschlossen, und die Verbindung der anderen Enden mit den Pilot-Brennern ist durch eine gestrichelte Linie in der Zeichnung angezeigt).
Als Nächstes wird der Betrieb der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas beschrieben. Das Grundverfahren zum Messen der vorgemischten Flammen 48 ist dasselbe wie dasjenige, das bei dem ersten und dem fünften Ausführungsbeispiel verwendet wird. Beim sechsten Ausführungsbeispiel wird unter der Voraussetzung, dass eine Ionenstrom-Erfassungselektrode 49 in Kontakt mit den vorgemischten Flammen 48 ist, die Größe von Innenströmen von jeder der vorgemischten Flammen 48 einmal zu einem Zeitpunkt durch Verwenden des Scanners 60 mit sehr kurzen Zeitverzögerungen (z. B. 10 msek) gemessen, während die jeweiligen Pilot-Brenner 47 elektrisch an den Ionenstrom-Messwiderstand 52 angeschlossen sind.
Der Innenstrom wird eine Anzahl von Malen gemessen, um einen Durchschnitt von den Variationen bezüglich des Innenstroms über der Zeit zu bilden, und ein Mittelwert bzw. Durchschnittswert der so gemessenen Werte von jedem Pilot-Brenner 47 wird als Ionenstromwert dieses Pilot-Brenners 47 verwendet.
SIEBTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
8 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur eines Verbrennungssystems gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. In der Zeichnung bezeichnet ein Bezugszeichen 58 einen Niederdruckbehälter oder ein Unterbringungsgehäuse; und 59 bezeichnet einen Auslassventilator, der an dem Unterbringungsgehäuse 58 angebracht ist. Ein Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Gasdurchführungsventilator, der mit dem Verbrennungsabschnitt 2b kommuniziert und Verbrennungsgas aspiriert bzw. ansaugt und daraus entlädt. Dieser Gasdurchführungsventilator 6 entspricht der ersten Luftzufuhreinrichtung.
Dieses Verbrennungssystem arbeitet auf die folgende Weise. Bei dem Verbrennungssystem wird die in den Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung eingeführte Verbrennungsluft durch den Gasdurchführungsventilator 6 angesaugt. Für einen großräumigen Abfallverbrennungsofen für kommunalen Festkörperabfall ist es gewöhnlich, den internen Druck des Abfallverbrennungsofens auf niedriger als den Atmosphärendruck einzustellen, um eine Dispersion oder einen fauligen Geruch um den Abfallverbrennungsofen zu verhindern. In diesem Fall gibt es zwei Arten zum Einführen der thermisch zersetzten Gase, die im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung erzeugt sind, in die Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas. Die erste Art besteht in einem Verfahren zum Vorsehen eines Gebläses zwischen dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung und der Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas, und die zweite Art besteht in einem Verfahren zum Vorsehen eines Gebläses stromab von der Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas. Da thermisch zersetzte heiße Gase direkt durch das Gebläse fließen, ist das erstere Verfahren angesichts einer Wärmebeständigkeit und einer Lebensdauer nicht erwünscht. Gegensätzlich dazu ist in dem Fall des letzteren Verfahrens die gesamte Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas in einem Gehäuse 58 untergebracht, und das an den Pilot-Brennern erzeugte verbrannte Gas wird von dem Gehäuse 58 durch den Auslassventilator 59 ausgestoßen. Als Ergebnis wird die Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas auf einem Druck gehalten, der niedriger als der Druck ist, auf welchem der Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung gehalten wird. Die thermisch zersetzten Gase werden in die Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas durch Erzeugen eines niedrigeren Drucks eingeführt. Wenn eine große Menge an Verbrennungsluft zur Verwendung bei den Pilot-Brennern 47 auch von der Umgebung zu dieser Zeit angesaugt wird, werden durch die vorgemischten Flammen 48 erzeugten Verbrennungsgase ausreichend abgeschwächt, und somit wird die Temperatur des durch das Gebläse 59 auszustoßende Verbrennungsgas ausreichend reduziert, was wiederum nachteilige Effekte für das Gebläse 59 verhindert.
Die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas, die dieselbe wie diejenigen ist, die bei den vorherigen Ausführungsbeispielen verwendet sind, wird beim siebten Ausführungsbeispiel als die Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas verwendet. Es ist für den Niederdruckbehälter 58 nur nötig, wenigstens einen Abschnitt zur Erzeugung einer vorgemischten Flamme unterzubringen, oder die Pilot-Brenner 47. Erfassungsabschnitte (z. B. die Ionenstrom-Erfassungsleistungsquelle 50, der Ionenstrom-Erfassungswiderstand 52, das Ionenstrom-Erfassungspotentiometer 53, etc. im Fall eines Ionenstrom-Erfassungsabschnitts) können außerhalb des Niederdruckbehälters 58 angeordnet sein.
Eine Flussrate bzw. Durchflussrate der thermisch zersetzten Gase wird derart geregelt, um eine vorbestimmte Flussrate zu sein, und zwar durch das Fluss-Steuerventil 44 für thermisch zersetztes Gas, und eine Flussrate von Luft wird derart geregelt, dass sie eine vorbestimmte Flussrate ist, und zwar durch das Luftfluss-Steuerventil 46.
Bei den in den 2 bis 4, 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen sind Vergleiche von Innenströmen zwischen der Vielzahl von vorgemischten Flammen 48 gezeichnet, während das Mischungsverhältnis von thermisch zersetzten Gasen und Luft für jeden Pilot-Brenner 47 geändert wird. Alternativ dazu kann das Mischungsverhältnis von thermisch zersetzten Gasen zu Luft für einen Pilot-Brenner 47 während der Zeit geändert werden.
ACHTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Ein Verbrennungssystem eines achten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist versehen mit z. B. einer Einrichtung zum Erfassen der Temperatur von Brennstoffgasen oder thermisch zersetzten Gasen, die im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entwickelt sind, der in 1 dargestellt ist. Ein Thermokoppler wird als die Temperaturerfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas verwendet, wie es der Fall bei dem in 12 dargestellten Temperatursensor 101a ist.
In einem Fall, in welchem ein gasförmiger Kraftstoff oder ein flüssiger Kraftstoff mit einer einheitlichen Art verwendet wird, zeigt die Beziehung zwischen einem übermäßigen Luftverhältnis und der Temperatur des Verbrennungsgases allgemein die höchste Temperatur in der Nähe des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses, wie es in 9 dargestellt ist. Wenn der Bereich von übermäßigem Luftverhältnis auf einen kleineren Bereich begrenzt ist (z. B. den Bereich auf der linken Seite der Spitze) in Bezug auf das stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis, bedeutet eine Reduzierung bezüglich der Temperatur des Verbrennungsgases eine Reduzierung bezüglich des übermäßigen Luftverhältnisses. Gegensätzlich dazu bedeutet eine Erhöhung bezüglich der Temperatur des Verbrennungsgases eine Erhöhung bezüglich des übermäßigen Luftverhältnisses.
Selbst wenn der Kraftstoff mit Abfall vertauscht wird, ist die Beziehung zwischen der Temperatur der Brennstoffgase im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung (die hierin nachfolgend Temperatur des Abschnitts für eine thermische Zersetzung genannt wird) und dem übermäßigen Luftverhältnis genauso bzw. ähnlich, solange die Art des Abfalls einheitlich ist. Kurz gesagt bedeutet die Reduzierung bezüglich der Temperatur des Abschnitts für eine thermische Zersetzung die Reduzierung bezüglich eines übermäßigen Betriebsluftverhältnisses, wohingegen eine Erhöhung bezüglich der Temperatur eine Erhöhung bezüglich des übermäßigen Betriebsluftverhältnisses bedeutet.
Basierend auf den vorherigen Beschreibungen wird die Art zum Steuern des Betriebs des Verbrennungssystems des achten Ausführungsbeispiels spezifisch in Bezug auf die folgenden vier Fälle beschrieben, die in einer Tabelle 1 präsentiert sind.
TABELLE 1
Für den Punkt A in der Tabelle 1; nämlich in dem Fall, in welchem die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur kleiner wird, und in welchem es eine Erhöhung bezüglich des Verhältnisses von (die Menge an zu mischender Luft) zu (die Menge an thermisch zersetzten Gasen) gibt, das eine Spitze bei dem Element (z. B. einem Ionenstromwert) hat, die durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messen ist; oder es eine Erniedrigung bezüglich des Anteils der thermisch zersetzten Gase gibt (durch eine Kurve "a" in 10 bezeichnet), wird die Menge einer Zufuhr von Brennstoffen reduziert. Die Menge eines Ladens von Brennstoffen wird zu der Zeit oder etwa vor der Zeit zu der ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu der voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Der Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung wird normalerweise bei einem übermäßigen Luftverhältnis betrieben, das kleiner als ein stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis ist (dasselbe gilt für die jeweiligen Punkte B bis D). Wie es in 9 dargestellt ist, wird aus der Reduzierung bezüglich der Temperatur des Verbrennungsgases im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur erwartet, dass es eine Reduzierung bezüglich des übermäßigen Luftverhältnisses des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung geben würde; nämlich eine Erhöhung bezüglich des Anteils der Brennstoffkomponenten in den thermisch zersetzten Gasen.
Gegensätzlich dazu bedeutet eine Erhöhung bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen (welches proportional zu dem übermäßigen Luftverhältnis ist), das eine Spitze bei dem durch die Erfassung von thermisch zersetztem Gas zu messenden Wert hat, eine Reduzierung bezüglich des Anteils der thermisch zersetzten Gase. Die Tatsache, dass die Menge an thermisch zersetzten Gasen sich verkleinert hat, wenn sie mit der Menge an zu mischender Luft verglichen wird, bedeutet eine Erhöhung bezüglich des Anteils an Brennstoffkomponenten in den thermisch zersetzten Gasen. Dies stimmt überein mit der Erwartung, und zwar basierend auf den Variationen bezüglich der Temperatur, was in 9 dargestellt ist. Kurz gesagt bedeutet die vorherige Tatsache, dass die Menge an zugeführten Festbrennstoffen sich erhöht hat, wenn eine konstante Menge an Luft zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zugeführt wird.
In diesem Fall wird die Menge an Zufuhr von Festbrennstoffen erniedrigt, und das übermäßige Luftverhältnis im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung wird erhöht, um die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu erhöhen. Zu der Zeit oder etwas vor der Zeit, zu welcher die Temperatur des Abschnitts für eine thermische Zersetzung zu der voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist, wird die Menge eines Ladens von Brennstoffen zu der ursprünglichen Menge zurückgebracht.
Als Nächstes wird für den Punkt B in der Tabelle 1; nämlich in dem Fall, in welchem die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung sich in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur erhöht und in welchem es eine Erniedrigung bezüglich des Verhältnisses (die Menge von zu mischender Luft) zu (die Menge an thermisch zersetzten Gasen) gibt, das eine Spitze bei dem Element (z. B. einem Ionenstromwert) hat, das durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messen ist oder es eine Erhöhung bezüglich des Anteils der thermisch zersetzten Gase gibt (durch eine Kurve "b" in 10 bezeichnet), die Zufuhrmenge an Brennstoffen erhöht. Die Menge eines Ladens von Brennstoffen wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zu dem voreingestellten Ausmaß zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu ihrer voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Wie es in 9 dargestellt ist, wird aus der Erhöhung bezüglich der Temperatur des Verbrennungsgases im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur erwartet, dass es eine Erhöhung bezüglich des übermäßigen Luftverhältnisses des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung geben würde; nämlich eine Reduzierung bezüglich des Anteils von Verbrennungskomponenten bzw. Brennstoffkomponenten in thermisch zersetzten Gasen. Dies stimmt mit der Erwartung überein, die auf den Variationen bezüglich der Temperatur basiert, wie es in 9 dargestellt ist. Kurz gesagt bedeutet die vorherige Tatsache, dass die Menge an zugeführten Festbrennstoffen sich erniedrigt hat, wenn eine konstante Menge an Luft zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zugeführt wird.
In diesem Fall wird die Menge an Zufuhr von Festbrennstoffen erhöht und wird das übermäßige Luftverhältnis im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung erniedrigt, um die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu reduzieren. Zu der Zeit oder etwas vor der Zeit, zu welcher die Temperatur des Abschnitts für eine thermische Zersetzung zu der voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist, wird die Menge eines Ladens von Brennstoffen zu der ursprünglichen Menge zurückgebracht.
Als Nächstes wird für den Punkt C in der Tabelle 1; nämlich in dem Fall, in welchem die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung sich in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur erniedrigt und in welchem es eine Erniedrigung bezüglich des Verhältnisses von (die Menge an zu mischender Luft) zu (die Menge an thermisch zersetzten Gasen) gibt, das eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element gibt oder es eine Erhöhung bezüglich des Anteils der thermisch zersetzten Gase gibt, die Menge an Luftzufuhr zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung erhöht. Die Menge an Luftzufuhr wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zu der ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu ihrer voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Das Phänomen der Reduzierung bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur tritt auf, wie sie es in dem Fall des Punkts A tut. Gegensätzlich zu dem Fall des Punkts A gibt es eine Erniedrigung bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen, das eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat. Dieses Phänomen tritt nicht als Ergebnis von mehreren Variationen bezüglich der Menge eines Ladens von Brennstoffen auf, was in den Fällen der Punkte A und B erfolge.
Reduzierungen bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung, sowie bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen zeigen Variationen bezüglich der Qualität von Brennstoffen an. Beispielsweise bedeutet die Reduzierung bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung eine Erhöhung bezüglich der spezifischen Wärme der Brennstoffe und bedeutet die Reduzierung bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen eine Reduzierung bezüglich des Anteils von Brennstoffkomponenten in den thermisch zersetzten Gasen. Ein spezifisches Beispiel, das bei einem tatsächlichen Abfallverbrennungsofen auftrat, ist eine Erhöhung bezüglich des Anteils des Wassergehalts in den Brennstoffen.
In diesem Fall ist es nötig, das übermäßige Luftverhältnis des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu erhöhen, um seine Temperatur zu erhöhen. Es gibt zwei Arten zum Erhöhen des übermäßigen Luftverhältnisses; nämlich die erste Art besteht im Reduzieren der Menge an Zufuhr von Brennstoffen, und die zweite Art besteht im Erhöhen der Menge an einer Luftzufuhr zudem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung. Wenn die Menge an Zufuhr von Brennstoffen reduziert wird, tritt eine weitere Reduzierung bezüglich einer Rate einer Verbrennung zusätzlich zu der Reduzierung bezüglich der Verbrennungsrate aufgrund der Erhöhung bezüglich des Anteils des Wassergehalts auf. Aus diesem Grund wird die Menge an Luftzufuhr erhöht, um die Reduzierung bezüglich der Verbrennungsrate auf ein geringes Ausmaß zu unterdrücken. Als Ergebnis erhöht sich die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung, was wiederum eine Rate einer thermischen Zersetzung erhöht. Der Anteil von Brennstoffkomponenten in den thermisch zersetzten Gasen erhöht sich resultierend, um dadurch in einer stabilen Verbrennung zu resultieren. Die Menge an Luftzufuhr wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zur ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu ihrer voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Als Nächstes wird für den Punkt D in der Tabelle 1, nämlich in dem Fall, in welchem die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung sich in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur erhöht und in welchem es eine Erhöhung bezüglich des Verhältnisses von (die Menge an zu mischender Luft) zu (die Menge an thermisch zersetzten Gasen) gibt, das eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat, oder es eine Reduzierung bezüglich des Anteils der thermisch zersetzten Gase gibt, die Menge einer Luftzufuhr zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung erniedrigt. Die Menge einer Luftzufuhr wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zu der ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu ihrer voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Das Phänomen der Erhöhung bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur tritt auf, wie es in dem Fall des Punkts B erfolgt. Gegensätzlich zu dem Fall des Punkts B gibt es die Erhöhung bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen, das eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat. Dieses Phänomen tritt als ein Ergebnis von mehreren Variationen bezüglich der Menge eines Ladens von Brennstoffen nicht auf, was in den Fällen der Punkte A und B erfolgte.
Erhöhungen bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung sowie bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen zeigen Variationen bezüglich der Qualität von Brennstoffen an. Beispielsweise bedeutet die Erhöhung bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung eine Reduzierung bezüglich der spezifischen Wärme der Brennstoffe und bedeutet die Erhöhung bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen eine Erhöhung bezüglich des Anteils von Brennstoffkomponenten in den thermisch zersetzten Gasen. Ein spezifisches Beispiel, das oft bei einem tatsächlichen Abfallverbrennungsofen auftrat, ist eine Reduzierung bezüglich des Anteils eines Wassergehalts in den Brennstoffen oder eine Erhöhung bezüglich des Anteils von Plastikkomponenten.
In diesem Fall ist es nötig, das übermäßige Luftverhältnis des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu erniedrigen, um seine Temperatur zu erniedrigen. Es gibt zwei Arten zum Erniedrigen des übermäßigen Luftverhältnisses; nämlich die erste Art besteht im Erhöhen der Menge einer Zufuhr von Brennstoffen und die zweite Art besteht im Erniedrigen der Menge einer Luftzufuhr zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung. Wenn die Menge einer Zufuhr an Brennstoffen erhöht wird, tritt eine weitere Erhöhung bezüglich der Verbrennungsrate zusätzlich zu der Erhöhung bezüglich der Verbrennungsrate aufgrund der Reduzierung bezüglich des Anteils eines Wassergehalts oder aufgrund der Erhöhung bezüglich des Anteils von Plastikkomponenten auf. Aus diesem Grund wird die Menge einer Luftzufuhr reduziert, um die Erhöhung bezüglich der Verbrennungsrate auf ein geringes Ausmaß zu unterdrücken. Als Ergebnis erniedrigt sich die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung, was wiederum die Rate einer thermischen Zersetzung reduziert. Der Anteil von Brennstoffkomponenten in den thermisch zersetzten Gasen erniedrigt sich resultierend daraus, um dadurch in einer stabilen Verbrennung zu resultieren. Diese Operationen sind wichtig für eine Sicherheitsoperation eines Abschnitts des Systems, der einer thermischen Belastung unterzogen wird (z. B. eines Dampfboilers). Die Menge einer Luftzufuhr wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zur ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu ihrer voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Wie es oben beschrieben ist, wird beim achten Ausführungsbeispiel die Menge einer Zufuhr von Festbrennstoffen und von Luft zum Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung gemäß Variationen bezüglich der Qualität und der Quantität bzw. der Menge der Festbrennstoffe gesteuert, die aus Variationen bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung und bezüglich der Qualität von thermisch zersetzten Gasen erwartet werden, um dadurch in einer stabilen Verbrennung zu resultieren. Möglicherweise kann eine äußerst effiziente Verbrennung und Verbrennung mit geringer Verschmutzung und eine Sicherheitsoperation eines Abschnitts des Systems, der einer thermischen Belastung unterzogen wird, implementiert werden.
Das oben angegebene Verbrennungs-Steuerverfahren ist in Bezug auf den Fall beschrieben worden, in welchem Brennstoffe während des Verlaufs einer Verbrennung zugeführt werden. Andererseits gibt es in einem Fall, in welchem Brennstoffe zuvor in einen Abfallverbrennungsofen auf eine Gesamtheitsweise geladen werden und es keine Zufuhr von Brennstoffen während der Verbrennung gibt, wie es oft in dem Fall von kompakten Stapel-Abfallverbrennungsöfen gesehen wird, wird nur die Menge einer Luftzufuhr gesteuert.
Genauer gesagt wird dann, wenn es eine Verschiebung des Spitzenwerts des durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas gemessenen Werts in Richtung zu dem Bereich gibt, in welchem der Anteil der vorgemischten gasförmigen Mischung, die aus Luft und thermisch zersetzten Gasen besteht, in den thermisch zersetzten Gasen gering ist, die Menge einer Luftzufuhr erhöht. Im Gegensatz dazu wird dann, wenn es eine Verschiebung des Spitzenwerts in Richtung zu dem Bereich gibt, in welchem der Anteil der vorgemischten gasförmigen Mischung, die aus Luft und thermisch zersetzten Gasen besteht, in den thermisch zersetzten Gasen groß ist, die Menge einer Luftzufuhr reduziert, um ein voreingestelltes übermäßiges Luftverhältnis zu erreichen. Der kompakte Stapel-Abfallverbrennungsofen ist hauptsächlich eher für eine Verbrennung beabsichtigt, als für eine Verwendung einer Verbrennungswärme, und somit ist hauptsächlich auf Operationen gerichtet, um eine äußerst effiziente Verbrennung und Verbrennung mit niedriger Verschmutzung (nieder CO-Wert, etc.) eher zu bewirken, als auf Operationen zum Unterdrücken von Variationen bezüglich der Verbrennungsrate.
NEUNTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Bei dem achten Ausführungsbeispiel ist das Verfahren zum Steuern der Operation bzw. des Betriebs des Verbrennungssystems erklärt worden, bei welchem Luft zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung durch die erste Luftzufuhreinrichtung 6 zugeführt wird. Wie es aus der Struktur eines in der Form eines Blockdiagramms in 11 dargestellten Verbrennungssystems gesehen wird, wird die Art zum Steuern des Betriebs des Verbrennungssystems erklärt werden, bei welchem Wärme zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung durch eine Heizeinrichtung 600 zugeführt wird, und zwar in Bezug auf die vier Fälle, die in der Tabelle 2 präsentiert sind.
TABELLE 2
Für den Punkt A in der Tabelle 2, nämlich in dem Fall, in welchem die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung sich in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur erniedrigt und in welchem es geringe Variationen bezüglich des Verhältnisses von (die Menge an zu mischender Luft) zu (die Menge an thermisch zersetzten Gasen) gibt, das eine Spitze bei dem Element (z. B. einem Ionenstromwert), das durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messen ist, wird die Menge einer Zufuhr von Brennstoffen reduziert. Die Menge einer Ladung von Brennstoffen wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zu der ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu der voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Unter der Voraussetzung, dass eine konstante Menge an Wärme zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zugeführt wird, wird von der Reduzierung bezüglich der Temperatur des Verbrennungsgases im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur erwartet, dass es eine Erhöhung bezüglich des Gewichts von Festbrennstoffen im Abschnitt 2a für eine thermische Verbrennung oder bezüglich der spezifischen Wärme der Festbrennstoffe geben würde (ein spezifisches Beispiel, das oft in einem Abfallverbrennungsofen auftrat, ist eine Erhöhung bezüglich eines Wassergehalts der Brennstoffe).
Gegensätzlich dazu bedeuten geringe Variationen bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen, dass (proportional zu dem übermäßigen Luftverhältnis ist) eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat, geringe Variationen bezüglich der Qualität der thermisch zersetzten Gase.
Dieses impliziert eine Erhöhung bezüglich der Menge an zugeführten Festbrennstoffen.
Wenn die Erhöhung bezüglich des Wassergehalts der Festbrennstoffe durch z. B. eine Reduzierung bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung verursacht wird, erniedrigt sich das Verhältnis der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen, das eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat, was in einer Reduzierung von thermisch zersetzten Gasen in Kalorien resultiert.
Daher wird in diesem Fall die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung durch Reduzieren der Menge einer Zufuhr an Festbrennstoffen erhöht. Die Menge einer Ladung von Brennstoffen wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zu der ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu der voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Für den Punkt B in der Tabelle 2, nämlich in dem Fall, in welchem die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung sich in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur erhöht und in welchem es geringe Variationen bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen gibt, das eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat, wird die Menge einer Zufuhr von Brennstoffen erhöht. Die Menge eines Ladens von Brennstoffen wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zur ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu der voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Unter der Voraussetzung, dass eine konstante Menge an Wärme zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zugeführt wird, wird aus der Erhöhung bezüglich der Temperatur des Verbrennungsgases im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur erwartet, dass eine Reduzierung bezüglich des Gewichts von Festbrennstoffen in dem Abschnitt 2a für eine thermische Verbrennung oder bezüglich der spezifischen Wärme der Festbrennstoffe geben würde (beispielsweise eine Reduzierung bezüglich des Wassergehalts).
Gegensätzlich dazu bedeuten die geringen Variationen bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen, dass eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat, geringe Variationen bezüglich der Qualität der thermisch zersetzten Gasen.
Dieses impliziert eine Reduzierung bezüglich der Menge an zugeführten Festbrennstoffen.
Wenn die Reduzierung bezüglich des Wassergehalts der Festbrennstoffe durch z. B. eine Reduzierung bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung verursacht wird, erhöht sich das Verhältnis der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen, das eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung 42 für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat, was in einer Erhöhung der thermisch zersetzten Gase in Kalorien resultiert.
Daher wird in diesem Fall die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung durch Erhöhen der Menge einer Zufuhr an Festbrennstoffen reduziert. Die Menge eines Ladens von Brennstoffen wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zur ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu der voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Als Nächstes wird für den Punkt C in der Tabelle 2, nämlich in dem Fall, in welchem die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung sich in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur erniedrigt und in welchem es eine Reduzierung bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen gibt, das eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat, oder es eine Erhöhung bezüglich des Anteils der thermisch zersetzten Gase gibt, die Menge einer Zufuhr von Wärme zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung erhöht. Die Menge einer Zufuhr an Wärme wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zu der ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zur voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Das Phänomen der Reduzierung bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur tritt auf, wie es in dem Fall des Punkts A erfolgt. Gegensätzlich zu dem Fall des Punkts A gibt es eine Reduzierung bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen, das eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat. Dieses Phänomen tritt als Ergebnis von lediglichen Variationen bezüglich der Menge eines Ladens von Brennstoffen nicht auf, was in den Fällen der Punkte A und B erfolgte.
Reduzierungen bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung sowie bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen zeigen Variationen bezüglich der Qualität von Brennstoffen an. Beispielsweise bedeutet die Reduzierung bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung eine Erhöhung bezüglich der spezifischen Wärme der Brennstoffe und bedeutet die Reduzierung bezüglich des Verhältnisses an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen eine Reduzierung bezüglich des Anteils von Brennstoffkomponenten in den thermisch zersetzten Gasen. Ein spezifisches Beispiel, das bei einem tatsächlichen Abfallverbrennungsofen auftrat, ist eine Erhöhung bezüglich des Anteils von Wassergehalt in den Brennstoffen.
In diesem Fall gibt es zwei Arten zum Erhöhen der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung; nämlich die erste Art besteht im Reduzieren der Menge einer Zufuhr an Brennstoffen und die zweite Art besteht im Erhöhen der Menge einer Wärmezufuhr zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung. Wenn die Menge einer Zufuhr von Brennstoffen reduziert wird, gibt es eine weitere Reduzierung bezüglich der Menge an thermisch zersetzten Gasen zusätzlich zu der Reduzierung bezüglich der Menge einer Erzeugung von thermisch zersetzten Gasen aufgrund der Erhöhung bezüglich des Anteils eines Wassergehalts. Aus diesem Grund wird die Menge einer Wärmezufuhr erhöht, um die Reduzierung bezüglich der Menge einer Erzeugung von thermisch zersetzten Gasen auf ein geringes Ausmaß zu unterdrücken. Als Ergebnis erhöht sich die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung, was wiederum die Rate einer thermischen Zersetzung erhöht. Die Menge von thermisch zersetzten Gasen erhöht sich resultierend daraus, um dadurch in einer stabilen Verbrennung zu resultieren. Die Menge einer Zufuhr von Wärme wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zu der ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu ihrer voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Als Nächstes wird für den Punkt D in der Tabelle 2, nämlich in dem Fall, in welchem die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung sich in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur erhöht und in welchem es eine Erhöhung bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen gibt, das eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat, oder es eine Reduzierung bezüglich des Anteils der thermisch zersetzten Gase gibt, die Menge einer Wärmezufuhr zum Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung erniedrigt. Die Menge einer Zufuhr von Wärme wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zu der ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu ihrer voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Das Phänomen der Erhöhung bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung in Bezug auf ihre voreingestellte Temperatur tritt auf, wie es im Fall des Punkts B erfolgt. Gegensätzlich zu dem Fall des Punkts B gibt es die Erhöhung bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen, das eine Spitze bei dem durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zu messenden Element hat. Dieses Phänomen tritt als Ergebnis von lediglichen Variationen bezüglich der Menge eines Ladens von Brennstoffen nicht auf, was in den Fällen der Punkte A und B erfolgte.
Erhöhungen bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung sowie bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen zeigen Variationen bezüglich der Qualität von Brennstoffen an. Beispielsweise bedeutet die Erhöhung bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung eine Reduzierung bezüglich der spezifischen Wärme der Brennstoffe und bedeutet die Erhöhung bezüglich des Verhältnisses der Menge an zu mischender Luft zu der Menge an thermisch zersetzten Gasen eine Erhöhung bezüglich des Anteils von Brennstoffkomponenten in den thermisch zersetzten Gasen. Ein spezifisches Beispiel, das bei einem tatsächlichen Abfallverbrennungsofen oft auftrat, ist eine Reduzierung bezüglich des Anteils eines Wassergehalts in den Brennstoffen oder eine Erhöhung bezüglich des Anteils von Plastikkomponenten.
In diesem Fall gibt es zwei Arten zum Erniedrigen der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung; nämlich die erste Art besteht im Erhöhen der Menge einer Zufuhr von Brennstoffen und die zweite Art besteht im Erniedrigen der Menge einer Zufuhr von Wärme zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung. Wenn die Menge einer Zufuhr von Brennstoffen erhöht wird, gibt es eine weitere Erhöhung bezüglich der Menge an thermisch zersetzten Gasen zusätzlich zu der Erhöhung bezüglich der Menge einer Erzeugung von thermisch zersetzten Gasen, die durch die Reduzierung bezüglich des Anteils eines Wassergehalts oder durch die Erhöhung bezüglich des Anteils von Plastikkomponenten verursacht wird. Aus diesem Grund wird die Menge einer Zufuhr von Wärme reduziert, um das Erhöhen bezüglich der Menge von thermisch zersetzten Gasen auf ein geringes Ausmaß zu unterdrücken. Als Ergebnis erniedrig sich die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung, was wiederum die Rate einer thermischen Zersetzung reduziert. Die Menge von thermisch zersetzten Gasen erniedrigt sich resultierend, um dadurch in einer stabilen Verbrennung zu resultieren. Diese Operationen sind für eine Sicherheitsoperation eines Abschnitts des Systems wichtig, der einer thermischen Belastung ausgesetzt wird (z. B. einen Dampfboiler). Die Menge einer Zufuhr von Wärme wird zu der Zeit oder etwas vor der Zeit zu der ursprünglichen Menge zurückgebracht, zu welcher die Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung zu ihrer voreingestellten Temperatur zurückgekehrt ist.
Wie es oben beschrieben ist, wird beim neunten Ausführungsbeispiel die Menge einer Zufuhr an Festbrennstoffen und an Wärme zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung gemäß Variationen bezüglich der Qualität und der Menge bzw. Quantität der Festbrennstoffe gesteuert, welche aus Variationen bezüglich der Temperatur des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung und bezüglich der Qualität von thermisch zersetzten Gasen erwartet werden, um dadurch in einer stabilen Verbrennung zu resultieren. Möglicherweise können eine äußerst effiziente Verbrennung und Verbrennung mit niedriger Verschmutzung und eine Sicherheitsoperation eines Abschnitts des Systems, der einer thermischen Belastung ausgesetzt ist, implementiert werden.
Das oben angegebene Verbrennungs-Steuerverfahren ist in Bezug auf den Fall beschrieben worden, in welchem Brennstoffe während des Verlaufs einer Verbrennung zugeführt werden. Andererseits wird in einem Fall, in welchem Brennstoffe zuvor in einen Abfallverbrennungsofen auf eine Gesamtheitsweise geladen werden und es keine Zufuhr von Brennstoffen während der Verbrennung gibt, wie es oft im Fall von kompakten Stapel-Abfallverbrennungsöfen gesehen wird, nur die Menge an Luftzufuhr gesteuert.
Genauer gesagt wird dann, wenn es eine Verschiebung des Spitzenwerts des durch die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas gemessenen Werts in Richtung zu dem Bereich gibt, in welchem der Anteil der vorgemischten gasförmigen Mischung, die aus Luft und thermisch zersetzten Gasen besteht, in den thermisch zersetzten Gasen gering ist, die Menge einer Zufuhr an Wärme erhöht. Im Gegensatz dazu wird dann, wenn es eine Verschiebung des Spitzenwerts in Richtung zu dem Bereich gibt, in welchem der Anteil der vorgemischten gasförmigen Mischung, die aus Luft und thermisch zersetzten Gasen besteht, in den thermisch zersetzten Gasen groß ist, die Menge einer Zufuhr an Wärme reduziert, um ein voreingestelltes übermäßiges Luftverhältnis zu erreichen. Der kompakte Stapel-Abfallverbrennungsofen ist hauptsächlich eher für eine Verbrennung beabsichtigt, als für eine Verwendung einer Verbrennungswärme, und somit ist er hauptsächlich auf Operationen gerichtet, um eher eine äußerst effiziente Verbrennung und Verbrennung mit niedriger Verschmutzung (niedrigem CO-Wert, etc.) zu bewirken, als auf Operationen zum Unterdrücken von Variationen bezüglich der Verbrennungsrate.
Die im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entwickelten thermisch zersetzten Gase können als die Wärmequelle der Heizeinrichtung 600 des Abschnitts 2a für eine thermische Zersetzung verwendet werden. In diesem Fall werden die Energiesparcharakteristiken des Verbrennungssystems verbessert.
Obwohl der Fall erklärt worden ist, in welchem das Verfahren zum Steuern des Betriebs des Verbrennungssystems gemäß dem achten Ausführungsbeispiel, bei welchem Luft zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zugeführt wird, auf das Verbrennungssystem angewendet wird, bei welchem Wärme zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zugeführt wird, muss es nicht gesagt werden, dass die Betriebs-Steuerverfahren zur Verwendung bei den Verbrennungssystemen des ersten und des dritten bis zum siebten Ausführungsbeispiels auf das Verbrennungssystem angewendet werden können, bei welchem Wärme zum Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zugeführt wird.
Die in den jeweiligen Ausführungsbeispielen dargestellten Verbrennungssysteme können die Qualität von Brennstoffgasen erfassen, die im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entwickelt sind, und somit sind sie besonders effektiv beim Verbrennen von Festbrennstoffen mit variabler Qualität, wie beispielsweise Kohle, Industrieabfall, kommunalem Festkörperabfall, verschmutztem Schlamm oder einer Mischung daraus.
Bei den vorherigen Ausführungsbeispielen sind die Fälle erklärt worden, bei welchen die Menge an Luft, die zu dem Verbrennungsabschnitt 2b zuzuführen ist, durch eine Erfassung der Qualität und der Quantität bzw. Menge von thermisch zersetzten Gasen gesteuert wird, die im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entwickelt sind, oder eine Flussrate von Luft, die zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zuzuführen ist, und bei welchem die Menge an Festbrennstoffen und Luft (oder die Menge einer Zufuhr von Wärme), die zu dem Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung zuzuführen sind, durch eine Erfassung der Qualität und der Temperatur der im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entwickelten thermisch zersetzten Gase. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese illustrativen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es muss nicht gesagt werden, dass zu erfassende Elemente, die andere als die zuvor beschriebenen Elemente sind, gesteuert werden können, während sie in Kombination mit den vorherigen Elementen durch eine Verwendung der Echtzeiterfassung der Qualität von im Abschnitt 2a für eine thermische Zersetzung entwickelten thermisch zersetzten Gasen (z. B. ein stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder ein quasi-stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis) sind.
Wie es oben beschrieben worden ist, stellt die vorliegende Erfindung ein Verbrennungssystem zur Verfügung, das eine Festbrennstoff-Zufuhreinrichtung enthält, einen Abschnitt für eine thermische Zersetzung, der Brennstoffgase durch thermisches Zersetzen oder teilweises Verbrennen der von der Festbrennstoff-Zufuhreinrichtung empfangenen Festbrennstoffe erzeugt, einen Verbrennungsabschnitt, der die im Abschnitt für eine thermische Zersetzung erzeugten Brennstoffgase verbrennt, eine erste Luftzufuhreinrichtung, die Luft zu einer Heizeinrichtung zum Heizen des Abschnitts für eine thermische Zersetzung oder zu dem Abschnitt für eine thermische Zersetzung zuführt, und eine zweite Luftzufuhreinrichtung, die Luft zum Verbrennungsabschnitt zuführt, wobei die Verbesserung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zum Erfassen der Qualität der im Abschnitt für eine thermische Zersetzung erzeugten Brennstoffgase aufweist. Als Ergebnis wird es möglich, die Qualität der Brennstoffgase festzustellen. Daher ist es selbst in dem Fall von Festbrennstoffen mit variabler Qualität, wie beispielsweise Kohle, Industrieabfall, kommunalem Festkörperabfall, verschmutztem Schlamm oder einer Mischung daraus, möglich, das Verbrennungssystem gemäß Variationen bezüglich der Qualität von Brennstoffgasen auf der Basis von Variationen bezüglich der Qualität und der Quantität bzw. Menge von zugeführten Festbrennstoffen zu steuern.
Das Verbrennungssystem weist weiterhin eine Quantitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zum Erfassen der Quantität der durch den Abschnitt für eine thermische Zersetzung erzeugten Brennstoffgase oder eine Luftflussraten-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Flussrate von Luft, die zu dem Abschnitt für eine thermische Zersetzung zugeführt wird, auf. Als Ergebnis kann Verbrennungsluft zu dem Verbrennungsabschnitt gemäß der Qualität und der Quantität von Brennstoffgasen oder zu einer Flussrate von Luft, die zum Abschnitt für eine thermische Zersetzung zugeführt wird, zugeführt werden. Eine stabile Verbrennung kann zu allen Zeiten trotz Variationen bezüglich der Qualität und der Quantität von Brennstoffgasen bewirkt werden, wovon es ein Ergebnis ist, dass eine äußerst effiziente Verbrennung und Verbrennung mit niedriger Verschmutzung und eine Sicherheitsoperation eines Abschnitts des Systems, der einer thermischen Belastung ausgesetzt ist, ermöglicht wird.
Das Verbrennungssystem weist weiterhin eine Temperaturerfassungseinrichtung für den Abschnitt für eine thermische Zersetzung auf, die die Temperatur der im Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelten Brennstoffgase erfasst. Aus der Qualität und der Temperatur des Brennstoffgases im Abschnitt für eine thermische Zersetzung ist es möglich, den Grund für Variationen bezüglich der Temperatur des Abschnitts für eine thermische Zersetzung abzuschätzen. Wenn die Menge einer Zufuhr an Festbrennstoffen und an Luft zu dem Abschnitt für eine thermische Zersetzung im Hinblick auf den so abgeschätzten Grund gesteuert wird, ist es möglich, die Temperatur des Abschnitts für eine thermische Zersetzung optimal zu halten und eine stabile Verbrennung zu allen Zeiten zu bewirken.
Die Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas erfasst ein stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder ein quasi-stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis durch Vergleichen der Größen von Ionenströmen von oder Temperaturen von einer Vielzahl von vorgemischten Flammen miteinander, deren Mischungsverhältnis von den Brennstoffgasen zu Luft stufenweise geändert wird. Die Vielzahl von vorgemischten Flammen wird im Wesentlichen in Ausrichtung mit dem Generator eines imaginären Konus auf eine derartige Weise erzeugt, dass sie teilweise in Kontakt miteinander gelangen. Selbst wenn ein Teil der vorgemischten Flammen ausgelöscht wird, dienen die anderen existierenden vorgemischten Flammen als Pilotlicht, welches ermöglicht, dass eine Gruppe von vorgemischten Flammen zu allen Zeiten trotz Variationen bezüglich der Qualität von Brennstoffgasen brennend gehalten wird.
Eine Quelle für ein Zünden bzw. Anzünden der vorgemischten Flammen ist in der Nähe des Scheitelpunkts des imaginären Konus angeordnet, was ein Anzünden einer Vielzahl von vorgemischten Flammen auf einmal ermöglicht.
Eine gemeinsame Elektrode zum Erfassen von Innenströmen ist im Wesentlichen in Ausrichtung mit der Mittenachse des imaginären Konus vorgesehen, um Kontakt mit der Vielzahl von vorgemischten Flammen zu gelangen, und Innenströme der jeweiligen vorgemischten Flammen werden mit Zeitverzögerungen durch eine Verwendung der gemeinsamen Elektrode gemessen. Als Ergebnis kann die Anzahl von Innenstrom-Erfassungselektroden reduziert werden, was eine Vereinfachung der Struktur der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas und eine Kostenreduzierung davon ermöglicht.
Die Vielzahl von vorgemischten Flammen wird eher in einem Gefäß niedrigeren Drucks gebildet, als in dem Abschnitt für eine thermische Zersetzung. Daher können selbst dann, wenn der Abschnitt für eine thermische Zersetzung bei einem reduzierten Druck ist, Brennstoffgase zu der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas zugeführt werden.
Ein Betriebs-Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Schritte auf: Erfassen der Menge an Brennstoffgasen, die im Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelt sind, mittels der Quantitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas; Erfassen eines stöchiometrischen Luft-zu- Kraftstoffverhältnisses oder eines quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses der Brennstoffgase mittels der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas; und Zuführen der Menge an Luft zu dem Verbrennungsabschnitt, die durch Multiplizieren des Produkts aus der so erfassten Menge von Brennstoffgasen und dem stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder dem quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnis mit einem vorbestimmten Faktor mittels der zweiten Luftzufuhreinrichtung erhalten wird. Eine äußerst effiziente Verbrennung, die sehr geringe Konzentrationen von nicht verbranntem Hydrocarbon und CO in einem Abgas enthält, kann erreicht werden.
Solange die Menge an Brennstoffgasen, die im Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelt sind, durch Multiplizieren der Menge von Luft, die zum Abschnitt für eine thermische Zersetzung zugeführt wird, mit einem vorbestimmten Faktor abgeschätzt wird, wird die Quantitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas unnötig, was das Verbrennungssystem billig werden lässt.
Wenn die Temperatur der Brennstoffgase, die im Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelt sind, mittels der Temperaturerfassungseinrichtung für den Abschnitt für eine thermische Zersetzung erfasst wird, wird ein stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder ein quasi-stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis der im Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelten Brennstoffgase mittels der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas erfasst und wenigstens eines von entweder der Zufuhrrate der Festbrennstoffe mittels der Festbrennstoff-Zufuhreinrichtung oder der Zufuhrrate von Luft durch die erste Luftzufuhreinrichtung wird auf der Basis von Variationen bezüglich der so erfassten Temperatur der Brennstoffgase und bezüglich des stöchiometrischen Luft-zu- Kraftstoffverhältnisses oder des quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses der Brennstoffgase geändert, und es wird möglich, die Temperatur des Abschnitts für eine thermische Zersetzung optimal zu halten und immer eine stabile Verbrennung zu bewirken.
Wenn die Temperatur der im Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelten Brennstoffgase mittels der Temperaturerfassungseinrichtung für den Abschnitt für eine thermische Zersetzung erfasst wird, wird ein stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis oder ein quasi-stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis der im Abschnitt für eine thermische Zersetzung entwickelten Brennstoffgase mittels der Qualitätserfassungseinrichtung für thermisch zersetztes Gas erfasst, und wenigstens eines von entweder der Zufuhrrate der Festbrennstoffe mittels der Festbrennstoff-Zufuhreinrichtung oder einer Heizrate einer Heizeinrichtung wird auf der Basis von Variationen bezüglich der so erfassten Temperatur der Brennstoffgase und bezüglich des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses oder des quasi-stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses der Brennstoffgase geändert, und es wird möglich, die Temperatur des Abschnitts für eine thermische Zersetzung optimal zu halten und immer eine stabile Verbrennung zu bewirken.
Die vorangehende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist zu Darstellungszwecken und für eine Beschreibung präsentiert worden. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie erschöpfend ist oder die Erfindung auf die offenbarte präzise Form beschränkt, und Modifikationen und Variationen sind angesichts der obigen Lehren möglich oder können aus einer Anwendung der Erfindung erlangt werden. Das Ausführungsbeispiel wurde ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erklären, um einem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung bei verschiedenen Ausführungsbeispielen und mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für die erdachte bestimmte Anwendung geeignet sind, zu ermöglichen. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die hierzu beigefügten Ansprüche definiert ist, und ihre Äquivalente.

Claims

Verbrennungssystem, umfassend: a) eine Zufuhreinrichtung (1) für Festbrennstoffe zum Zuführen von Festbrennstoffen; b) einen thermischen Zersetzungsabschnitt (2a), der mit der Zufuhreinrichtung (1) für Festbrennstoffe verbunden ist, um Brennstoffgase durch ein thermisches Zersetzen oder ein teilweises Verbrennen der Festbrennstoffe zu erzeugen, die von der Zufuhreinrichtung für Festbrennstoffe aufgenommen werden; c) einen Verbrennungsabschnitt (2b), der mit dem thermischen Zersetzungsabschnitt (2a) verbunden ist, um die Brennstoffgase, die von dem thermischen Zersetzungsabschnitt (2a) erzeugt werden, aufzunehmen und zu verbrennen; d) eine Qualitätserfassungseinrichtung (42) für thermisch zersetztes Gas, um ein stöchiometrisches Luft-zu-Kraftstoffverhältnis der Brennstoffgase zu erfassen, die von dem thermischen Zersetzungsabschnitt (2a) erzeugt werden; und e) eine Luftzufuhreinrichtung (14) zum Zuführen von Luft zu dem Verbrennungsabschnitt (2b) in Übereinstimmung mit dem stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnis der Brennstoffgase, das von der Qualitätserfassungseinrichtung (42) für thermisch zersetztes Gas erfasst wird; und f) weiterhin umfassend eine thermische Zersetzungs-Luftzufuhreinrichtung (6) zum Zuführen von Luft zu der thermischen Zersetzungseinrichtung (2a) oder eine Erwärmungseinrichtung zum Bereitstellen von Wärme für die thermische Zersetzungseinrichtung (2a).
Verbrennungssystem nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Erfassungseinrichtung (41) für eine thermisch zersetzte Gasmenge zum Erfassen der Menge von Brennstoffgasen, die von der thermischen Zersetzungseinrichtung (2a) erzeugt werden, oder eine Erfassungseinrichtung für eine Luftströmungsvorrichtung zum Erfassen einer Strömungsrate von Luft, die dem thermischen Zersetzungsabschnitt (2a) zugeführt wird.
Verbrennungssystem nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Temperaturerfassungseinrichtung (49) des thermischen Zersetzungsabschnitts zum Erfassen einer Temperatur der Brennstoffgase, die in dem thermischen Zersetzungsabschnitt (2a) erzeugt werden.
Verbrennungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätserfassungseinrichtung (42) für thermisch zersetztes Gas eine Vielzahl von vorgemischten Flammen (48) umfasst, die jeweils ein unterschiedliches Mischungsverhältnis der Brennstoffgase zu Luft aufweisen, und dass der Qualitätsabschnitt (42) für thermisch zersetztes Gas das stöchiometrische Luft-zu-Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage von Innenströmen oder Temperaturen der Vielzahl von vorgemischten Flammen (48) erfasst.
Verbrennungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der vorgemischten Flammen (48) so angeordnet sind, dass die vorgemischten Flammen (48) teilweise in Kontakt miteinander kommen.
Verbrennungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätserfassungseinrichtung (42) für thermisch zersetztes Gas weiter eine Quelle zur Zündung der vorgemischten Flammen umfasst.
Verbrennungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätserfassungseinrichtung (42) für thermisch zersetztes Gas weiter eine gemeinsame Elektrode (49) zum Erfassen der Innenströme der Vielzahl von vorgemischten Flammen (48) umfasst.
Verbrennungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätserfassungseinrichtungen (42) für thermisch zersetztes Gas in einem Gefäß gebildet sind, das einen niedrigeren Druck als der thermische Zersetzungsabschnitt (2a) aufweist.
Verbrennungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festbrennstoffe Kohlen, Industrieabfall, kommunaler Festmüll, verunreinigter Schlamm oder eine Mischung davon sind.
Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Verbrennungssystems, das eine thermische Zersetzung (2a) zum Erzeugen von Brennstoffgasen durch ein thermisches Zersetzen oder ein teilweises Verbrennen von Festbrennstoffen und einen Verbrennungsabschnitt (2b) zum Aufnehmen und Verbrennen der Brennstoffgase, die von dem thermischen Zersetzungsabschnitt (2a) erzeugt werden, umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: a) Erfassen eines stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses der Brennstoffgase, die von der thermischen Zersetzungskammer (2a) erzeugt werden; und b) Zuführen (14) von Luft in den Verbrennungsabschnitt (2b) auf der Grundlage des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses (42) ; und c) Erfassen einer Menge (41) von Brennstoffgasen, die von dem thermischen Zersetzungsabschnitt (2a) erzeugt werden; und d) Zuführen (14) von Luft in den Verbrennungsabschnitt (2b) auf der Grundlage des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses und auch der Menge von Brennstoffgasen.
Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Verbrennungssystems nach Anspruch 10, wobei das Verfahren weiter die Schritte umfasst: Erfassen einer Strömungsrate von Luft, die dem thermischen Zersetzungsabschnitt (2a) zugeführt wird; Erfassen der Menge (41) von Brennstoffgasen durch ein Berechnen einer Menge von Brennstoffgasen, die von dem thermischen Zersetzungsabschnitt (2a) erzeugt werden, indem die Strömungsrate von Luft mit einem vorbestimmten Faktor multipliziert wird.
Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Verbrennungssystems nach Anspruch 10, wobei das Verfahren weiter die Schritte umfasst: Erfassen (49) der Temperatur der Brennstoffgase, die in dem thermischen Zersetzungsabschnitt (2a) entwickelt sind; und Ändern von zumindest entweder einer Zufuhrrate der Festbrennstoffe in den thermischen Zersetzungsabschnitt (2a), einer Zufuhrrate von Luft in den thermischen Zersetzungsabschnitt (2a) oder einer Erwärmungsrate des thermischen Zersetzungsabschnitts (2a) auf der Grundlage der erfassten Temperatur der Brennstoffgase und des stöchiometrischen Luft-zu-Kraftstoffverhältnisses der Brennstoffgase.