DE69727717T2 - Verfahren zur Verbrennungsregelung eines Abfallverbrennungsofens - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbrennungsregelverfahren, bei welchem die Menge des zugeführten Abfalls sowie die Menge und Temperatur der Verbrennungsluft in einem Abfallverbrennungsofen, der die Verbrennungswärme des Abfalls zur Erzeugung von Dampfenergie ausnützt, so eingestellt werden, dass der Verbrennungszustand stabilisiert wird, um eine vorbestimmte Menge an erzeugtem Dampf zu erhalten.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Ein städtischer Abfallverbrennungsofen spielt eine wichtige Rolle bei der Beseitigung verschiedener Arten von Abfall, die von der Gesellschaft weggeworfen werden. In den letzten Jahren ist ein Abfallverbrennungsofen mit einer Boilerenergie-Erzeugungsanlage wegen eines steigenden Interesses an der Sammlung der enormen Wärmeenergie sehr bekannt geworden, die durch Verbrennung von Abfalls als Wegwerfware erzeugt wird. Ferner ist der Verbrennungsofen erforderlich, um die Verbrennung von Abfall zu stabilisieren und dadurch die Verdampfung von Boilerwasser konstant zu halten.
  • Nachdem gesammelter Abfall in einem Abfallbehälter aufgerührt wurde, um die Verschiedenheiten der Bestandteile, Eigenschaften usw. zu reduzieren, wird der Abfall in einen Abfallverbrennungsofen gegeben. Im Abfallverbrennungsofen wird der Abfall intermittierend in Abständen von zehn Minuten durch einen Kran in einen Trichter gegeben. Bei dieser Gelegenheit wird das Gewicht des Abfalls durch ein Gewichtsmessgerät gemessen, und die Höhe des Abfalls im Trichter wird durch ein Höhenmessgerät gemessen. Ferner wird ein Trockenfeuerrost unter dem Trichter angeordnet. Der Abfall wird durch den Trockenfeuerrost kontinuierlich in den Ofen zugeführt. Der Trockenfeuerrost hat sowohl die Funktion, den Abfall zuzuführen, sowie die Funktion, den Abfall zu trocknen. Der getrocknete Abfall wird nach dem Trockenfeuerrost auf einen Verbrennungsfeuerrost geleitet.
  • Um die Menge des erzeugten Dampfes konstant zu halten, muss die Menge des zu verbrennenden Abfalls so geregelt werden, dass sie konstant ist. Im Allgemeinen wird die Menge der Verbrennung entsprechend der erforderlichen Menge an erzeugtem Dampf auf der Basis der tatsächlichen Menge des erzeugten Dampfes, der tatsächlichen Menge der zugeführten Verbrennungsluft/Kühlluft und der tatsächlichen Menge des zugeführten Abfalls bisher so berechnet, dass die Sollverbrennungsmenge eingestellt wird, wenn Abfall zugeführt wird. Ferner wird die Abfallzuführgeschwindigkeit des Trockenfeuerrostes geregelt, um die Verbrennungsmenge der Sollverbrennungsmenge anzunähern, wobei die Trockenfeuerrostgeschwindigkeit erhöht wird, wenn die tatsächliche Menge des zugeführten Abfalls kleiner ist als die Sollverbrennungsmenge, oder indem die Trockenfeuerrostgeschwindigkeit verringert wird, wenn die tatsächliche Menge des zugeführten Brennstoffs größer ist als die Sollverbrennungsmenge.
  • Als Verfahren zur quantitativen Zuführung des Abfalls, um die Menge des zugeführten Abfalls gleich der Zielverbrennungsmenge zu machen, werden üblicherweise z. B. die folgenden bekannten Verfahren angewendet.
  • (1) Eine Technik, bei der eine Abfallgewicht-Messvorrichtung an der Rückseite eines Trockenfeuerrostes zum Zuführen des Abfalls in einen Ofen vorgesehen ist und bei der die Gewichtsänderung des Abfalls erfasst wird, um die Menge des zugeführten Abfalls zu korrigieren und die Differenz von einem eingestellten Wert auszuschalten, wodurch die Menge des zugeführten Abfalls eingestellt wird, ist in JP-A-63-113215 beschrieben.
  • (2) Ein Verfahren, bei welchem ein Abfallempfänger und eine Wiegevorrichtung an der Vorderseite der Stelle vorgesehen sind, an der der Abfall aus einem Trichter auf einen Trockenfeuerrost fällt, und bei welchem das Gewicht des Abfalls auf dem Abfallempfänger gemessen wird, um dadurch die Menge des zugeführten Abfalls einzustellen, ist in JP-B-2-27568 beschrieben.
  • Obwohl Abfall in den Trichter des Verbrennungsofen nach dem Aufrühren in einem Abfallbehälter eingeführt wird, sind Gewicht und Abmessungen des Abfalls im Einzelnen nicht konstant. Wenn daher der Abfall in den Trichter eingeführt wird, kann der Abfall auf dem Trockenfeuerrost oftmals plötzlich auf den Verbrennungsfeuerrost unter dem Einfluss des Herabfallens des eingeführten Abfalls ausgestoßen werden. Da in diesem Fall nicht nur die Menge des zugeführten Abfalls vorübergehend übergroß wird, sondern auch unzureichend getrockneter Abfall auf den Verbrennungsfeuerrost ausgegeben wird, wird der Verbrennungszustand verschlechtert.
  • Das heißt, der oben erwähnte Stand der Technik ist wirksam in dem Fall, dass Abfall stabil zugeleitet wird, da die Zuführgeschwindigkeit des Trockenfeuerrostes eingestellt wird, um Abfall mit dem vorbestimmten Gewicht zuzuführen, während das Gewicht des Abfalls gemessen wird. Wenn daher Ab fall in einer kurzen Zeit übermäßig ausgestoßen wird, wie oben beschrieben, ist kein Messzähler für das Ausstoßen vorgesehen. Es bestand daher das Problem, dass die Menge des erzeugten Dampfes sich wegen des Einflusses des Ausstoßens in weiten Grenzen ändert.
  • Ferner sind die Eigenschaften des Abfalls vielfältig. Beispielsweise kann nicht entflammbarer Abfall nach der Zuführung von entflammbarem Abfall zugeführt werden oder es kann der umgekehrte Fall eintreten. In diesem Fall wird die Menge des erzeugten Dampfes nur dann konstant, wenn die Zielmenge der Verbrennung erreicht wird, die bestimmt wird, wenn Brennstoff eingeführt wird. Um die Menge des erzeugten Dampfes konstant zu halten, ist eine Regelung entsprechend den Eigenschaften des Abfalls erforderlich, die sich ständig ändern. Um dieses Problem zu lösen, gibt es ein Verfahren (nachfolgend „Messverfahren für die erzeugte Dampfmenge" genannt), bei welchem: die Menge des erzeugten Dampfes gemessen wird; und die Verbrennung so geregelt wird, dass die Menge der Verbrennungsluft reduziert wird, wenn die Menge des erzeugten Dampfes größer ist als die Sollmenge, und dass die Menge der Verbrennungsluft vergrößert wird, wenn die Menge des erzeugten Dampfes kleiner ist als die Sollmenge. Es wurde ein weiteres Verfahren vorgeschlagen (nachfolgend „Messverfahren für die O2-Konzentration im Abgas" genannt), bei welchem die Konzentration von O2 im Abgas gemessen wird, um die Menge der Verbrennungsluft zu regeln und dadurch den Verbrennungszustand zu stabilisieren. Beispielsweise ist ein Verfahren, bei welchem: die Menge der zum Abfallverbrennungsofen zugeführten Luft, die Konzentration des O2 im Abgas und die Strömungsmenge des Abgases gemessen werden; ein Überschussluftverhältnis auf der Basis der gemessenen Werte gemessen wird; das Überschussluftverhältnis mit einem genormten Über schussluftverhältnis verglichen wird; und die Menge der Verbrennungsluft so geregelt wird, dass die zwei Verhältnisse zusammenfallen, ist in JP-A-6-331123 beschrieben.
  • EP 0 59 178 beschreibt ein Regelverfahren, bei welchem die Menge des erzeugten Dampfes sowie die Konzentration des O2 im Abgas verwendet werden, um die Menge der Verbrennungsluft zu regeln, was in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der vorliegenden Anmeldung steht.
  • Beim Messverfahren für die Menge des erzeugten Dampfes oder beim Messverfahren für die O2-Konzentration des Abgases war jedoch die Verbrennung nicht stets stabil, so dass es oftmals schwierig war, die Menge des erzeugten Dampfes konstant zu halten. Wenn beispielsweise Abfall schlechter Qualität, der eine große Menge an Wasser enthält, zugeführt wird, ist nicht nur die Menge des brennbaren Abfalls so klein, dass die Menge des erzeugten Dampfes abfällt, sondern es wird auch Sauerstoff nicht verbraucht, so dass die Konzentration des O2 im Abgas steigt.
  • In diesem Fall wird im Messverfahren für die erzeugte Dampfmenge die Menge der Verbrennungsluft erhöht, um die Verbrennung zu aktivieren. Jedoch selbst in dem Fall, dass die Menge der Verbrennungsluft erhöht wird, trägt die Verbrennungsluft nicht zur Verbrennung bei, bevor der Abfall getrocknet ist. Dementsprechend kühlt die Verbrennungsluft die Innenseite des Ofens. Infolgedessen wird kostspielige Luft ausgeblasen und dadurch der Verbrennungszustand unerwünscht verschlechtert. Ferner wird in diesem Fall bei dem Messverfahren für die O2-Konzentration des Abgases die Menge der Verbrennungsluft reduziert, um das genormte Überschussluftverhältnis zu erhalten. Entsprechend wird die Trocknung des Abfalls verzögert, so dass der Verbrennungszustand immer noch nicht verbessert ist. Wie oben beschrieben kann bei dem erwähnten Stand der Technik der Verbrennungszustand nicht entsprechend der Änderung der Abfalleigenschaften normalisiert werden. Es bestand das Problem, dass es schwierig war, die Menge des erzeugten Dampfes konstant zu halten.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verbrennungsregelverfahrens in einem Abfallverbrennungsofen, welches die folgenden Schritte umfasst: Messen der im Abfallverbrennungsofen erzeugten Dampfmenge und der O2-Konzentration im Abgas; Berechnen der Sollmenge an Verbrennungsluft, die für die Herstellung der erzeugten Dampfmenge erforderlich ist, die mit der Sollmenge des erzeugten Dampfes zusammenfällt; als vorübergehend eingestellte Verbrennungsluftmenge Speichern der berechneten Sollmenge an Verbrennungsluft, wenn der gemessene Wert der O2-Konzentration im Abgas zuerst einen vorbestimmten oberen Grenzwert erreicht; Steuern der Menge an Verbrennungsluft derart, dass sie mit der Sollmenge an Verbrennungsluft zusammenfällt, wenn der gemessene Wert der O2-Konzentration im Abgas nicht größer ist als der obere Grenzwert; und Steuern der Menge an Verbrennungsluft derart, dass sie mit dem kleineren Wert von Sollmenge an Verbrennungsluft und vorübergehend eingestellter Verbrennungsluftmenge zusammenfällt, wenn der gemessene Wert der O2-Konzentration im Abgas größer ist als der obere Grenzwert.
  • Allgemein wird Verbrennungsluft entsprechend einer Normmenge eingeblasen, die im Zeitpunkt der Eingabe des Abfalls bestimmt wird. Diese Normmenge ist größer als die Luftmenge aufgrund der theoretischen Menge an O2, die für die Durchführung einer vollständigen Verbrennung des Abfalls erforderlich ist, d. h., diese Normmenge ist etwa 1,5-mal so groß wie die Luftmenge auf Grundlage der theoretischen Menge an O2. In diesem Fall ist der gemessene Wert der Konzentration von O2 im Abgas nicht größer als der obere Grenzwert derselben.
  • Wenn daher relativ entflammbarer Abfall zugeführt wird, steigt die Menge des verbrauchten O2 und die Konzentration des O2 im Abgas sinkt. In diesem Fall wird jedoch die Verbrennung aktiv durchgeführt, so dass der Verbrennungszustand gut ist. Unter dieser Bedingung nähert sich die Menge der erzeugten Dampfes dem Sollwert an, wenn die Menge der Verbrennungsluft reduziert wird, um die Verbrennungsgeschwindigkeit zu senken, wenn die Menge des erzeugten Dampfes größer ist als der Sollwert, und wenn die Menge der Verbrennungsluft erhöht wird, um die Verbrennungsgeschwindigkeit zu steigern, wenn die Menge des erzeugten Dampfes kleiner ist als der Sollwert. Wenn daher die Sollmenge der Verbrennungsluft durch ein PID-Verfahren oder dergl. berechnet wird, und die Menge der Verbrennungsluft in einer kurzen Zeitspanne auf der Basis des Ergebnisses der Messung der Menge des erzeugten Dampfes geregelt wird, um die Menge des erzeugten Dampfes mit dem Sollwert zusammenfallen zu lassen, kann die Menge des erzeugten Dampfes stets beim Sollwert gehalten werden.
  • Der Fall, dass der gemessene Wert der O2-Konzentration im Abgas größer ist als der obere Grenzwert, unterscheidet sich jedoch vom gewöhnlichen Fall. In diesem Fall ist die Menge des Abfalls, welcher einen Zündpunkt erreicht, klein, auch wenn die Menge der Verbrennungsluft geeignet sein kann. Daher ist nicht nur die Menge des verbrauchten O2 so gering, dass die Konzentration des O2 im Abgas größer wird als der obere Grenzwert, sondern es ist auch der Verbrennungszustand so schlecht, dass die Menge des erzeugten Dampfes kleiner ist als der Sollwert. Wenn in diesem Fall die Menge der Verbrennungsluft auf der Basis des Ergebnisses der Messung der Menge des erzeugten Dampfes geregelt werden soll, um die Menge des erzeugten Dampfes mit dem Sollwert zusammenfallen zu lassen, steigt die berechnete Sollmenge der Verbrennungsluft mehr und mehr und die Menge der Verbrennungsluft steigt mehr und mehr. Wie jedoch oben beschrieben, auch wenn die Menge der Verbrennungsluft steigt, wird der Abfall lediglich abgekühlt, so dass sich der Abfall vergrößert, der nicht den Zündpunkt oder Verbrennungspunkt erreicht. Auch wenn die Menge der Verbrennungsluft im Gegenteil sinkt, wird die Trocknung des Abfalls lediglich verzögert.
  • Die geeignete Menge der Verbrennungsluft ist in diesem Fall eine vorübergehend eingestellte Menge an Verbrennungsluft. Die vorübergehend eingestellte Menge der Verbrennungsluft ist eine Sollmenge der Verbrennungsluft in dem Fall, dass der gemessene Wert der O2-Konzentration im Abgas den oberen Grenzwert erreicht, d. h., die vorübergehend eingestellte Verbrennungsluftmenge ist eine Luftmenge, die für die Verbrennung ausreicht und welche eine derartige Grenze anzeigt, dass ein Überschuss an Luft über diese Menge verschwendete Luft wird. Wenn die Regelung so durchgeführt wird, dass die Menge der Verbrennungsluft mit der vorübergehend eingestellten Menge der Verbrennungsluft zusammenfällt, kann Abfall mit schlechten Eigenschaften getrocknet und in einen normalen Zustand schnell ohne Abkühlung des Abfalls zurückgeführt werden.
  • Daher wird nicht nur das Ausblasen von Verbrennungsluft in verschwenderischer Weise, um den Abfall stärker abzuküh len, vermieden, sondern es wird auch die Reduzierung der Verbrennungsluftmenge, um die Trocknung des Abfalls zu verzögern, vermieden, so dass die Menge des erzeugten Dampfes schnell den Sollwert erreicht. Wie oben beschrieben, auch in dem Fall, dass die Eigenschaften des Abfalls sich anormal ändern, kann der Abfall wirksam verbrannt werden, um den Verbrennungszustand zu stabilisieren und dadurch eine vorbestimmte Dampfmenge zu erzeugen.
  • (5) Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird bei dem Verbrennungsregelverfahren in einem Abfallverbrennungsofen, wie im obigen Absatz (4) beschrieben, in dem Fall, dass der Messwert der O2-Konzentration im Abgas nicht größer ist als der obere Grenzwert, eine Regelung durchgeführt, um die Temperatur der Verbrennungsluft zu reduzieren, wenn die untere Heizkraft (low calorific power) des Abfalls hoch ist, während die Regelung durchgeführt wird, um die Temperatur der Verbrennungsluft zu steigern, wenn die untere Heizkraft des Abfalls niedrig ist; und in dem Fall, dass der gemessene Wert der O2-Konzentration im Abgas größer ist als der obere Grenzwert, wird eine Regelung durchgeführt, um die Temperatur der Verbrennungsluft entsprechend der Differenz zwischen dem oberen Grenzwert und dem gemessenen Wert der O2-Konzentration im Abgas anzuheben.
  • Eine untere Heizkraft ist eine Heizkraft des Abfalls je Gewichtseinheit, die berechnet wird auf der Basis der Menge des eingeführten Abfalls sowie der ankommenden und aufzuwendenden Wärmemenge, wie der Menge der vom Boiler aufgenommenen Wärme, der Abgaswärmemenge, der Menge der von einem Ofenkörper abgestrahlten Wärme usw. Die untere Heizkraft wird daher jedesmal berechnet, wenn Abfall in den Trichter eingegeben wird. Die so erhaltene untere Heizkraft ist die Heizkraft des eingeführten Abfalls im vorangehenden Zeitpunkt oder die mittlere Heizkraft des in der Vergangenheit bis zu dem vorangehenden Zeitpunkt eingeführten Abfalls, so dass die untere Heizkraft als Hilfsmittel verwendet wird, um herauszufinden, ob die im verbrannten Abfall enthaltene Wassermenge an diesem Tag oder für mehrere Stunden bis zum jetzigen Zeitpunkt groß ist oder nicht.
  • Gewöhnlich, d. h., wenn der gemessene Konzentrationswert von O2 im Abgas nicht größer ist als der obere Grenzwert, darf die Temperatur der Verbrennungsluft niedrig sein, da die Wassermenge klein ist, wenn die untere Heizkraft hoch ist. Im Gegensatz dazu, da die Wassermenge groß ist, wenn die untere Heizkraft niedrig ist, kann die Temperatur der Verbrennungsluft gesteigert werden, um das Trocknen des Abfalls zu intensivieren und dadurch den Verbrennungszustand zu stabilisieren.
  • Wenn jedoch der gemessene Wert der Konzentration von O2 im Abgas größer ist als der obere Grenzwert, d. h., wenn anormaler Abfall in den Ofen geliefert wird, kann die geeignete Temperatur der Verbrennungsluft nicht auf der Basis der mittleren unteren Heizkraft beurteilt werden. Da in diesem Fall Abfall, der eine anormal große Wassermenge enthält, in den Ofen gegeben wird, wird nicht nur die Menge der Verbrennungsluft geregelt, so dass sie mit der Sollmenge oder der vorübergehend eingestellten Menge der Verbrennungsluft in diesem Zeitpunkt übereinstimmt, sondern es wird auch die Temperatur der Verbrennungsluft geregelt, so dass sie entsprechend der Differenz zwischen dem oberen Grenzwert der O2-Konzentration und dem gemessenen Wert derselben angehoben wird. Das heißt, nicht nur die Menge der Verbrennungsluft wird innerhalb eines verlustlosen Bereichs gesteigert, sondern auch die Temperatur der Verbrennungsluft wird stärker angehoben als die O2-Konzentration sinkt.
  • (6) Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird bei dem Verbrennungsregelverfahren in einem Abfallverbrennungsofen, wie er in den obigen Absätzen (4) oder (5) beschrieben wurde, ein Überschussluftverhältnis auf der Basis des gemessenen Wertes der O2-Konzentration im Abgas erzielt; und die Menge der Verbrennungsluft wird durch Verwendung des Überschussluftverhältnisses anstatt des gemessenen Werts der O2-Konzentration im Abgas geregelt.
  • Bei Betrieb des Verbrennungsofens wird das Überschussluftverhältnis allgemein als Index für die Einstellung der Menge der Verbrennungsluft verwendet. Daher ist es praktisch, dass das Überschussluftverhältnis für die Regelung der Menge der Verbrennungsluft verwendet wird. In diesem Fall wird das Überschussluftverhältnis als Verhältnis der O2-Konzentration in Luft zur Konzentration des verbrauchten O2 erhalten. Das heißt, das Überschussluftverhältnis wird ausgedrückt durch die folgende Gleichung (21): λ = 0,21/{0,21 – O2} (21)in welcher O2 die Konzentration des O2 im Abgas ist.
  • Die O2-Konzentration im Abgas und das Überschussluftverhältnis entsprechen einander Eins-zu-Eins. Wenn daher der obere Grenzwert des Überschussluftverhältnisses so bestimmt wird, dass er dem oberen Grenzwert der O2-Konzentration im Abgas entspricht, kann die Menge der Verbrennungsluft in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, durch Verwendung des Überschussluftverhältnisses an Stelle der O2-Konzentration im Abgas bei der in den Absätzen (4) oder (5) beschriebenen Verbrennungsluft-Mengenregelung geregelt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 ist eine Konzeptdarstellung eines Abfallverbrennungsofens und seines Regelsystems, in welchem ein Verbrennungsregelverfahren für einen Abfallverbrennungsofen angewendet wird;
  • 2 ist ein Blockschaltbild, welches die Verfahrensschritte der Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitsregelung unter Verwendung der linearen Dichte des eingeführten Abfalls in der in 1 dargestellten Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitsregeleinrichtung verwendet wird;
  • 3 ist eine grafische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Messzeit und der linearen Dichte des Abfalls in Ergebnissen der Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitsregelung unter Verwendung der linearen Dichte des eingeführten Abfalls gemäß 2 zeigt;
  • 4 ist eine grafische Darstellung, welche die Änderung der Menge des erzeugten Dampfes in Ergebnissen der Trokkenfeuerrost-Geschwindigkeitskontrolle unter Verwendung der linearen Dichte des eingeführten Abfalls gemäß 2 zeigt;
  • 5 ist eine grafische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Messzeit und der linearen Dichte des Abfalls in Ergebnissen zeigt, welche durch ein bekanntes quantitatives Abfallzuführverfahren erhalten wird;
  • 6 ist eine grafische Darstellung, welche die Änderung der Menge des erzeugten Dampfes in Ergebnissen zeigt, welche durch das bekannte quantitative Abfallzuführverfahren erhalten werden;
  • 7 ist ein Blockschaltbild, welches die Verfahrensschritte der Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitsregelung bei Verwendung der Höhenänderung des eingeführten Abfalls zeigt, wobei ein Verbrennungsregelverfahren in einem Abfallverbrennungsofen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung angewendet wird;
  • 8 ist eine grafische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Messzeit und der linearen Dichte des Abfalls in Ergebnissen der Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitsregelung unter Verwendung der Höhenänderung des eingeführten Abfalls gemäß 7 zeigt;
  • 9 ist eine grafische Darstellung, welche die Änderung der Menge des erzeugten Dampfes in Ergebnissen der Trokkenfeuerrost-Geschwindigkeitsregelung unter Verwendung der Höhenänderung des eingeführten Abfalls gemäß 7 zeigt;
  • Die 1 bis 9 entsprechen nicht der vorliegenden Erfindung.
  • 10 ist eine Konzeptdarstellung eines Abfallverbrennungsofens und seines Regelsystems, bei welchem ein Verbrennungsregelverfahren in einem Abfallverbrennungsofen gemäß der Erfindung angewendet wird;
  • 11 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Verfahrensschritte zur Bestimmung des Einstellwerts der Menge der Verbrennungsluft in dem in 10 dargestellten Regelsystem zeigt;
  • 12 ist eine grafische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Einstellwert der Temperatur der Verbrennungsluft und der unteren Heizkraft zur Erläuterung der in 10 gezeigten Ausführungsform zeigt;
  • 13 ist eine grafische Darstellung, welche die Charakteristik der O2-Konzentration im Abgas in Ergebnissen in dem Fall zeigt, dass eine Steuerung durch die in 10 gezeigte Ausführungsform durchgeführt wird;
  • 14 ist eine grafische Darstellung, welche die Charakteristik der Menge von Verbrennnungsluft in Ergebnissen in dem Fall zeigt, dass die Regelung durch die in 10 gezeigte Ausführungsform durchgeführt wird;
  • 15 ist eine grafische Darstellung, welche die Charakteristik der Menge des erzeugten Dampfes in Ergebnissen in dem Fall zeigt, dass die Steuerung durch die in 10 gezeigte Ausführungsform durchgeführt wird;
  • 16 ist eine grafische Darstellung, welche die Charakteristik der O2-Konzentration im Abgas in Ergebnissen in dem Fall zeigt, dass die Steuerung durch ein bekanntes Messverfahren für die Menge des erzeugten Dampfes durchgeführt wird;
  • 17 ist eine grafische Darstellung, welche die Charakteristik der Menge der Verbrennungsluft in Ergebnissen in dem Fall zeigt, dass die Regelung durch das bekannte Messverfahren für die erzeugte Dampfmenge durchgeführt wird;
  • 18 ist eine grafische Darstellung, welche. die Charakteristik der Menge des erzeugten Dampfes in Ergebnissen in dem Fall zeigt, dass die Regelung durch das bekannte Messverfahren für die erzeugte Dampfmenge durchgeführt wird;
  • 19 ist eine grafische Darstellung, welche die Charakteristik der O2-Konzentration im Abgas in Ergebnissen in dem Fall zeigt, dass die Regelung durch ein bekanntes Messverfahren für die O2-Konzentration im Abgas durchgeführt wird;
  • 20 ist eine grafische Darstellung, welche die Charakteristik der Menge der Verbrennungsluft in Ergebnissen in dem Fall zeigt, dass die Regelung durch das bekannte Messverfahren für die O2-Konzentration im Abgas durchgeführt wird; und
  • 21 ist eine grafische Darstellung, welche die Charakteristik der Menge des erzeugten Dampfes in Ergebnissen in dem Fall zeigt, dass die Regelung durch das bekannte Messverfahren für die O2-Konzentration im Abgas durchgeführt wird.
  • BESCHREIBUNG DER 1 BIS 6
  • 1 ist eine Konzeptdarstellung in einem Abfallverbrennungsofen und einem dafür vorgesehenen Regelsystem, in welchem ein Verbrennungsregelverfahren in einem Abfallverbrennungsofen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angewendet wird. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Ofen; 2 einen Trichter; 3a einen Trockenfeuerrost; 3b einen Verbrennungsfeuerrost; 3c einen Nachverbrennungsfeuerrost; und 4 eine Aschenausfallöffnung. Durch ein Verbrennungsluftgebläse 5 zugeführte Verbrennungsluft bläst von unten nach oben durch diese Feuerroste. Vom Trichter 2 eingeführter Abfall wird im Trockenfeuerrost 3a getrocknet, in dem Verbrennungsfeuerrost 3b verbrannt und im Nachverbrennungsfeuerrost 3c durch die Verbrennungsluft zur Bildung von Asche vollständig verbrannt. Die Asche fällt durch die Aschenausfallöffnung 4 ins Äußere des Ofens.
  • Andererseits wird das durch die Verbrennung erzeugte Abgas zu einem Kamin 7 durch einen Ofenauslass 6 geleitet und ins Äußere des Ofens abgeleitet. Ein Dampferzeugungsboiler 8b mit einem Wärmetauscher 8a ist im Ofenauslass, durch den das Abgas abgelassen wird, angeordnet. Kühlluft aus einem Kühlgebläse 10 wird durch eine Kühlluft-Einblasöffnung 9 eingeblasen, um zu verhindern, dass die Temperatur auf der Innenseite des Ofens übermäßig ansteigt. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet ein Strömungsmessgerät zum Messen des erzeugten Dampfes.
  • Das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitsregeleinrichtung, die ein Signal von einem Abfallgewichtsmessgerät (Gravimeter) 13 und ein Signal von einem Abfallhöhenmessgerät 12 als Eingangssignale empfängt und ein Geschwindigkeitssignal auf einen Trockenfeuerrosttreiber 3d gibt. Beispielsweise wird ein Computer für die Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitsregeleinrichtunq 14 verwendet, so dass nicht nur das Gewicht des Abfalls und die Höhenänderung des Abfalls auf der Basis des gemessenen Signals erhalten oder die Mittelwerte in der Vergangenheit berechnet werden, sondern auch die folgende arithmetische Operation für die geregelte Menge durchgeführt wird, um dadurch ein Trokkenfeuerrost-Geschwindigkeitssignal auszugeben.
  • Anhand von 2 wird eine arithmetische Operation für die geregelte Menge zuerst in dem Fall beschrieben, dass die Schüttdichte des eingeleiteten Abfalls und die mittlere Schüttdichte des Abfalls in der Vergangenheit miteinander verglichen werden. Die arithmetische Operation wird beschrieben, wobei als ein Beispiel der Fall angenommen wird, dass die Querschnittsfläche des Trichters konstant ist, d. h., die Schüttdichte wird durch die lineare Dichte ersetzt. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 21 einen Block zur Berechnung der linearen Dichte des eingeführten Abfalls. Die lineare Dichte des Abfalls wird berechnet durch die folgende Gleichung (1) auf der Grundlage des Gewichts W des Abfalls und der Differenz zwischen der Höhe L1 des Abfalls direkt vor dem Einführen des Abfalls und der Höhe L2 des Abfalls direkt nach dem Einführen des Abfalls, d. h. der Höhenänderung des Abfalls, wenn der Abfall eingeführt wird. ρ = W/(L2 – L1) (1)
  • Das Bezugszeichen 22 bezeichnet einen Block zur Berechnung der mittleren linearen Dichte des Abfalls in der Vergangenheit. In diesem Block wird der durchschnittliche Wert der lirearen Dichtewerte des Abfalls, erhalten bei n-maligem Ein führen von Abfall in der Vergangenheit bis zu dem vorangehenden Zeitpunkt durch die folgende Gleichung (2) gebildet, um die mittlere lineare Dichte ρm des Abfalls zu berechnen. ρm = (ρ1 + ρ2 + ... ρn)/n (2)
  • Der Index bei ρ gibt die Anzahl von Malen der Einführung in der Vergangenheit an. Wenn der Index 1 ist, wird die lineare Dichte des Abfalls bei der vorangehenden Einführung ausgedrückt. Wenn der Index n ist, wird die lineare Dichte des Abfalls bei dem Einführen von n-Malen vorher ausgedrückt.
  • In einem Block 23 wird die lineare Dichte ρ des Abfalls, die bei der gegenwärtigen Einführung des Abfalls erhalten wird, verglichen mit der mittleren linearen Dichte ρm in der Vergangenheit, um dadurch zu beurteilen, ob eine Überzuführung durchgeführt wird oder nicht. Wenn (ρ – ρm) größer ist als ein eingestellter Bezugswertparameter, wird eine Entscheidung gefällt, dass eine Überzuführung durchgeführt wird, und die Situation geht zu einem nächsten Berechnungsblock 24 weiter, um eine arithmetische Operation fortzusetzen, Wenn (ρ – ρm) kleiner ist als der eingestellte Bezugswertparameter, wird eine Entscheidung gemacht, dass keine Überzuführung durchgeführt wird, und die Situation geht zu einem Block 26 weiter, um einen eingestellten Wert der Trokkenfeuerrostgeschwindigkeit auszugeben, der auf der Basis der gewöhnlichen Verbrennungsregelung bestimmt wird.
  • Der Block 24 ist ein Block zum Berechnen einer Überzuführmenge W'. Die Überzuführmenge W' wird durch die folgende Gleichung (3) berechnet. W' = W – (L2 – L1)ρn (3)
  • In einem Block 25 wird eine Korrekturmenge, d. h. eine Geschwindigkeitsverringerungsrate v des Trockenfeuerrostes berechnet durch die folgende Gleichung (4) auf der Grundlage der Überzuführungsmenge W' und eines Trockenfeuerrost-Regelkorrekturparameters. v = β(W'/W) (4)
  • In dem Ausdruck ist β der Trockenfeuerrost-Regelkorrekturparameter. Ferner ist die Korrekturmenge eine Menge proportional zum Überzuführverhältnis.
  • Im Block 26 wird der eingestellte Wert Vs der Trockenfeuerrostgeschwindigkeit, korrigiert auf der Basis der Korrekturmenge im Block 25, durch die folgende Gleichung (5) berechnet. Vs = Vs'(1 – v) (5)
  • In dem Ausdruck ist Vs' die Trockenfeuerrostgeschwindigkeit, bestimmt auf der Basis der Sollverdampfungsmenge, eingestellt im Zeitpunkt der Einführung des Abfalls. Der so erhaltene eingestellte Wert Vs der Trockenfeuerrostgeschwindigkeit wird zum Trockenfeuerrosttreiber ausgegeben.
  • Obwohl das obige Beispiel den Fall zeigt, dass die Trokkenfeuerrostgeschwindigkeit entsprechend der Überzuführmenge reduziert wird, kann die Berechnung der Korrekturmenge der Trockenfeuerrostgeschwindigkeit im Block 25 ersetzt werden durch die Berechnung der Trockenfeuerrost-Stoppzeit t1 auf der Grundlage der folgenden Gleichung (6), um vorübergehend den Trockenfeuerrost zu stoppen. t1 = γ1(W'/Wm) (6)
  • In diesem Ausdruck ist γ1 ein Stoppzeitparameter und Wm ist das mittlere Gewicht des in der Vergangenheit eingeführten Abfalls. Die Stoppzeit t1 ist proportional zum Überzuführverhältnis. In diesem Fall wird der eingestellte Wert der Trockenfeuerrostgeschwindigkeit einmal auf Null gesetzt und Vs' wird eingestellt, nachdem die Stoppzeit t1 vorüber ist.
  • Obwohl die Beurteilung im Block 23, ob eine Überzuführung durchgeführt wird oder nicht, auf der Grundlage dessen durchgeführt wird, ob die Differenz zwischen der linearen Dichte ρ des Abfalls und der mittleren linearen Dichte ρm in der Vergangenheit größer ist als der Bezugswertparameter oder nicht, kann die Beurteilung in Übereinstimmung mit der Größe des Verhältnisses (ρ/ρm) derselben durchgeführt werden. In diesem Fall ändert sich der Wert des Bezugswertparameters. Ferner ändert sich der Bezugswertparameter entsprechend der Anlage, der Abfallqualität usw., so dass der Bezugswertparameter unter Berücksichtigung der Örtlichkeit, Jahreszeit usw. auch in dem Fall bestimmt werden muss, dass die gleiche Art von Anlage verwendet wird.
  • Bei Verwendung des Abfallverbrennungsofens gemäß 1 wurde die Trockenfeuerrostgeschwindigkeit korrigiert auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der linearen Dichte des eingeführten Abfalls und der mittleren linearen Dichte bei den letzten fünf Malen der Abfalleinführung. Die Änderung der Verdampfungsmenge des Boilerwassers wurde geprüft. Die arithmetische Operation durch die Trockenfeuerrostgeschwindigkeits-Regeleinrichtung 14 wurde in der folgenden Weise durchgeführt.
  • Die Differenz zwischen der linearen Dichte des eingeführten Abfalls, erhalten auf der Grundlage der Messung des Werts direkt vor und direkt nach der Einführung des Abfalls und der mittleren linearen Dichte in der Vergangenheit wurde mit dem Bezugswertparameter verglichen, um dadurch die Trokkenfeuerrostgeschwindigkeit zu korrigieren. Zunächst wurden zwei Werte als Bezugswertparameter α zur Beurteilung des Grades der Überzuführung bestimmt. Das heißt, die beiden Werte waren α1 = 0,15 und α2 = 0,25. Wenn die Differenz zwischen der linearen Dichte des Abfalls bei der gegenwärtigen Einführung und die mittlere lineare Dichte größer war als α1 und nicht größer als α2, wurde entschieden, dass der Grad der Überzuführung in Ordnung war. Wenn die Differenz größer war als α2, wurde entschieden, dass der Grad der Überzuführung außerordentlich war. Wenn ferner die lineare Dichtedifferenz größer war als α1 und kleiner als α2, wurde der eingestellte Wert der Trockenfeuerrostgeschwindigkeit durch die obige Gleichung (4) erhalten, um eine Korrektur durchzuführen. Wenn die Differenz größer war als α2, d. h. im Fall der außerordentlichen Überzuführung, wurde der Trockenfeuerrost gestoppt und die Stoppzeit desselben wurde berechnet.
  • Anhand der 3 und 4 wird die arithmetische Operation besonders beschrieben. In 3 bezeichnet das Symbol die lineare Dichte des Abfalls, die erhalten wird, wenn der Abfall eingeführt wird. Die lineare Dichte (gezeigt durch den Pfeil) des eingeführten Abfalls, wenn etwa 1 Stunde nach dem Start der Messung vergangen ist, wurde auf den Wert 1,2 t/m vergrößert. Der mittlere Wert, erhalten im Fall von n = 5 war 0,85 t/m und die lineare Dichtedifferenz betrug 0,35 t/m. Da dementsprechend die lineare Dichtedifferenz größer war als der Bezugswertparameter 0,25 t/m wurde entschieden, dass der Grad der Überzuführung außerordentlich war.
  • Daher wurde die Stoppzeit berechnet. Die Überlegung wegen der Berechnung der Stoppzeit ist die folgende.
  • Wenn die Sollverbrennungsmenge entsprechend der erforderlichen Menge des erzeugten Dampfes R (t/h) ist, wird die Zeit t', die für die Zuführung der Überzuführmenge W' erforderlich ist, durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt. t' = W'/R (7)
  • Daher kann der Trockenfeuerrost für die Zeit t' gestoppt werden. Wenn jedoch der Trockenfeuerrost tatsächlich für die Zeit abgestoppt wurde, trat ein Rücksprung auf, so dass die Menge des Abfalls auf dem Verbrennungsfeuerrost klein wurde. Dementsprechend wurde die Trockenfeuerrost-Stoppzeit t erhalten durch die folgende Gleichung (8) bei Verwendung eines Stoppzeitparameters γ. γ ist eine positive Konstante, die nicht größer als 1 ist. t = γt' (8)
  • Insbesondere wurde die Berechnung folgendermaßen durchgeführt. Da die Höhenänderung (L2 – L1) im Zeitpunkt der Einführung des Abfalls 1,57 m betrug, wurde die Überzuführmenge des Abfalls auf 0,55 t geschätzt. Da die Sollverbrennungsmenge R 6 t/h betrug, betrug t' 0,0917 Stunden, d. h. 330 Sekunden. Wenn 0,8 als Stoppzeitparameter γ verwendet wurde, um die Trockenfeuerrost-Stoppzeit t zu erhalten, wurde die Stoppzeit von 264 Sekunden erhalten.
  • Die Menge des erzeugten Dampfes, wenn der Trockenfeuerrost in der oben genannten Weise geregelt wird, ist in 4 gezeigt. Die Zeitachse in 4 fällt mit der Zeitachse in 3 zusammen, so dass jede Zeitachse die Zeit ausdrückt, welche nach dem Start der Messung verstrichen ist. Die lineare Dichte des Abfalls wird hoch in der durch den Pfeil in 3, wie oben beschrieben, angedeuteten Lage, aber die Verdampfungsmenge folgte der Sollverdampfungsmenge 20 t/h innerhalb eines Änderungsbereiches von ±2 t/h unabhängig vom Einfluss des Anstiegs der linearen Dichte, wie in 4 gezeigt. Dementsprechend wurde ein stabiler Betrieb erzielt.
  • In einem bekannten Beispiel zum Vergleich erzielte Ergebnisse sind in den 5 und 6 dargestellt. Bei den bekannten Verbrennungsregelverfahren wird die lineare Dichte des Abfalls hoch in der durch den Pfeil in 5 angegebenen Lage, d. h. eine Überschussmenge an Abfall wurde in den Ofen eingeführt. Dementsprechend wurde die Temperatur der Verbrennungszone aufgrund des Einflusses der Zuführung einer Überschussmenge des Abfalls abgesenkt, so dass die Verdampfungsmenge vorübergehend um 4 t/h bezüglich der Sollverdampfungsmenge 22 t/h reduziert wurde, und sodann wurde eine Überschussmenge von Dampf umgekehrt auf der Grundlage der Verbrennung der Überschussmenge des Abfalls erzeugt, wie in 6 gezeigt.
  • BESCHREIBUNG DER 7 BIS 9
  • Wie aus 7 ersichtlich, wird eine arithmetische Operation für den geregelten Zustand nachfolgend für den Fall beschrieben, dass ein Vergleich auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Verhältnis des Gewichts des zugeführten Abfalls zur mittleren linearen Dichte in der Vergangenheit und der Höhenänderung durchgeführt wird. 7 ist ein Blockdiagramm, welches die Verfahrensschritte der Trockenfeuerrost- Geschwindigkeitsregelung unter Verwendung der Höhenänderung des zugeführten Abfalls in der Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitsregeleinrichtung gemäß 1 zeigt. In 7 sind die Berechnung der linearen Dichte des zugeführten Abfalls in einem Block 21 und die Berechnung der mittleren linearen Dichte in der Vergangenheit in einem Block 22 die gleichen wie in dem vorher beschriebenen Fall, wo die lineare Dichte des zugeführten Abfalls mit dem mittleren Wert in der Vergangenheit verglichen wird.
  • In einem Block 27 wird der geschätzte Wert der Höhendifferenz berechnet. Als dieser geschätzte Wert Ls wird das Verhältnis des Gewichts des zugeführten Abfalls zum Mittelwert ρm der linearen Dichte in n Malen in der Vergangenheit, berechnet im Block 22, durch die folgende Gleichung (9) erhalten. LS = W/ρm (9)
  • Die Höhenänderung Lk des zugeführten Abfalls wird durch die folgende Gleichung (10) in einem Block 28 berechnet. Lk = L2 – L1 (10)
  • In einem Block 29 wird die Differenz ΔL zwischen dem geschätzten Wert Ls der Höhendifferenz des zugeführten Abfalls, berechnet im Block 27 und die Höhenänderung (nachfolgend als „gemessener Wert" bezeichnet) Lk, berechnet im Block 28 auf der Grundlage der gemessenen Werte, durch die folgende Gleichung (11) erhalten. ΔL = Ls – Lk (11)
  • In dem vorher beschriebenen Fall, dass ein Vergleich auf der Grundlage der Differenz (ρ – ρm) zwischen der linearen Dichte des zugeführten Abfalls und dem mittleren Wert der linearen Dichte in der Vergangenheit durchgeführt wird, werden sowohl das Gewicht des Abfalls als auch die Höhenänderung mit den mittleren Werten derselben in der Vergangenheit verglichen. Im Fall des Vergleichs unter Benutzung der Differenz ΔL zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert wird jedoch nur die Höhenänderung mit dem mittleren Wert derselben in der Vergangenheit verglichen. In dem vorherigen Fall werden Abweichungen in einem Vergleichsgegenstand eingeschlossen, wenn die Schüttdichte des Abfalls von dem mittleren Wert abweicht. Im letzteren Fall wird der Vergleich so durchgeführt, dass nur die Menge des Ausstoßes genauer ergriffen wird, da die Abweichungen gestrichen werden.
  • In einem Block 30 wird die Differenz ΔL zwischen dem geschätzten Wert und dem gemessenen Wert der Höhendifferenz mit einem Bezugswertparameter ΔLp verglichen. Wenn ΔL größer ist als ΔLp, wird eine Entscheidung herbeigeführt, dass Abfall ausgestoßen wird, und die Situation geht weiter zu einem Block 31. Wenn ΔL im Gegenteil nicht größer ist als ΔLp, wird eine Entscheidung gefällt, dass der Abfall normal ohne Stoßen zugeführt wird, und die Situation geht weiter zu einem Block 33, um den eingestellten Wert für die Trockenfeuerrostgeschwindigkeit auszugeben, die auf der Grundlage der gewöhnlichen Verbrennungsregelung bestimmt wird.
  • Im Block 31 wird das Abfall-Überzuführverhältnis berechnet auf der Grundlage von ΔL, das durch die Gleichung (11) erhalten wird. Das Überzuführverhältnis V' wird berechnet durch die folgende Gleichung (12). V' = SΔL (12)
  • Sodann wird in einem Block 32 die Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitskorrekturmenge εV proportional zum Überzuführverhältnis V' erhalten durch Verwendung eines Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitskorrekturparameters ε. Ferner wird im Block 33 der eingestellte Wert Vs des Trockenfeuerrostes berechnet durch die Gleichung (13). VS = VS'(1 – εV') (13)
  • Die Trockenfeuerrostgeschwindigkeit Vs, die so erhalten wurde, wird von der Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitsregeleinrichtung zum Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitstreiber gegeben.
  • Obwohl das obige Beispiel den Fall zeigt, dass die Trokkenfeuerrostgeschwindigkeit entsprechend der Menge der Überschusszuführung reduziert ist, kann die Berechnung der Trokkenfeuerrost-Geschwindigkeitskorrekturmenge im Block 32 ersetzt werden durch die Berechnung der Trockenfeuerrost-Stoppzeit t2 durch die Verwendung der Gleichung (14), so dass der Trockenfeuerrost vorübergehend gestoppt werden kann. t2 = γ2'(ΔL/LS) (14)
  • In diesem Ausdruck ist γ2 ein Stoppzeitparameter. Die Stoppzeit t2 ist proportional zum Überschusszuführverhältnis in der gleichen Weise wie im oben erwähnten Fall, wo die lineare Dichte des eingeführten Abfalls mit dem mittleren Wert in der Vergangenheit verglichen wird. In diesem Fall wird der eingestellte Wert der Trockenfeuerrostgeschwindigkeit einmal auf Null gestellt und auf Vs nach dem Ablauf der Stoppzeit t2 in der gleichen Weise, wie oben beschrieben.
  • Auch wenn gelegentlich der geschätzte Wert der Höhendifferenz verglichen wird mit dem gemessenen Wert derselben, kann nicht nur die Differenz ΔL zwischen den zwei Werten für den Vergleich verwendet werden, sondern es kann auch das Verhältnis Ls/Lk zwischen den zwei Werten verwendet werden, um es mit einem Bezugswertparameter zu vergleichen, wie oben beschrieben.
  • Bei Verwendung des Abfallverbrennungsofens gemäß 1 wurde die lineare Dichte des zugeführten Abfalls mit dem Mittelwert der linearen Dichte bei fünfmaliger Zuführung in der Vergangenheit verglichen, um dadurch die Trockenfeuerrostgeschwindigkeit zu korrigieren. Die Änderung der Menge des verdampften Boilerwassers wurde geprüft. Die arithmetische Operation in der Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitsregeleinrichtung 14 wurde folgendermaßen durchgeführt.
  • Die Differenz ΔL zwischen dem geschätzten Wert Ls der Höhendifferenz und dem gemessenen Wert Lk der Höhenänderung im Zeitpunkt der Zuführung von Abfall wurde mit dem Bezugswertparameter ΔLp verglichen, um dadurch die Trockenfeuerrostgeschwindigkeit zu regeln.
  • Zuerst wurde entschieden, dass zwei Werte als Bezugswertparameter zur Beurteilung der Überschusszuführung in der gleichen Weise wie in einem Beispiel in der oben genannten Ausführungsform 1 verwendet werden. Die zwei Werte waren ΔLp1 = 0,5 m und ΔLp2 = 1,5 m. Wenn ΔL größer war als ΔLp1 und nicht größer als ΔLp2, wurde die Entscheidung gefällt, dass der Grad der Überschusszuführung normal oder ordentlich war.
  • Wenn ΔL größer war als ΔLp2, wurde die Entscheidung gefällt, dass der Grad der Überzuführung außerordentlich war. In dem Fall, dass der Grad der Überzuführung ordentlich war, wurde der eingestellte Wert der Trockenfeuerrostgeschwindigkeit durch die Gleichung (13) erhalten, um eine Korrektur durchzuführen. In dem Fall, dass der Grad der Überzuführung außerordentlich war, wurde der Trockenfeuerrost gestoppt und die Stoppzeit desselben wurde durch die Gleichung (14) berechnet.
  • Ein besonderes Beispiel wird nachfolgend mit Bezug auf die 8 und 9 beschrieben. In 8 zeigt das Symbol • den geschätzten Wert Ls der Höhendifferenz und das Symbol o zeigt den gemessenen Wert derselben. Im Zeitpunkt der Anzeige (repräsentiert durch den Pfeil in der Zeichnung), wenn eine Stunde nach dem Start der Messung verstrichen ist, betrug der geschätzte Wert Ls 2,2 m und der gemessene Wert Lk betrug 1,2 m. Die Differenz ΔL zwischen den zwei Werten betrug 1 m. Da ΔL größer war als ΔLp1 und kleiner ΔLp2, wurde die Entscheidung gefällt, dass der Grad der Überzuführung ordentlich war. Dementsprechend wurde die Menge der Reduktion der Trokkenfeuerrostgeschwindigkeit berechnet.
  • Das Überschusszuführverhältnis V', berechnet durch die Gleichung (12) betrug 0,45. Der Trockenfeuerrost-Geschwindigkeitskorrekturparameter ε wurde mit 0,8 verwendet. Das Ergebnis, dass der eingestellte Wert der Trockenfeuerrostgeschwindigkeit das 0,64-fache der Geschwindigkeit Vs' ist, bestimmt im Zeitpunkt der Einführung des Abfalls, wurde aus der Gleichung (13) erhalten.
  • Die Menge des erzeugten Dampfes, wenn der Trockenfeuerrost in der oben genannten Weise gesteuert wird, ist in 9 gezeigt. Die Zeitachse in 9 fällt mit der Zeitachse in 8 zusammen. Jede Zeitachse zeigt den nach dem Start der Messung verstrichenen Zeitpunkt. Wie oben beschrieben, war an dem durch den Pfeil in 8 ausgedrückten Anzeigepunkt der gemessene Wert Lk der Höhenänderung so klein, dass die Differenz zwischen dem geschätzten Wert Ls und dem gemessenen Wert Lk groß war. Das heißt, das Stoßen des Abfalls wurde erfasst. Wie jedoch in 9 gezeigt, folgte die Menge des erzeugten Dampfes der Sollmenge 20 t/h der Verdampfung innerhalb eines ausreichend engeren Änderungsbereiches als ±2 t/h ohne jeden Einfluss auf das Stoßen des Abfalls, so dass ein stabiler Betrieb erzielt wurde.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
  • 10 ist eine Konzeptdarstellung eines Abfallverbrennungsofens und seines Regelsystems, bei welchen ein Verbrennungsregelverfahren in einem Abfallverbrennungsofen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angewendet wird. In 10 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Verbrennungsofen, welcher einen Trichter 2, einen Trockenfeuerrost 3a, einen Verbrennungsfeuerrost 3b, einen Nachverbrennungsfeuerrost 3c und eine Aschenausfallöffnung 4 aufweist. Verbrennungsluft aus einem Verbrennungsluftgebläse 5 wird zu einem Heizelement 15 gegeben und durch einen Verbrennungsluftablass 5a von unten durch die jeweiligen Feuerroste nach oben geblasen. Der Abfall wird hauptsächlich im Trockenfeuerrost 3a durch Verbrennungsluft getrocknet, die von unten nach oben durch den Trokkenfeuerrost 3a geblasen wird. Der Abfall wird im Verbrennungsfeuerrost 3b verbrannt. Der Abfall wird im Nachverbrennungsfeuerrost 3c zu Asche ausgebrannt.
  • Andererseits wird durch die Verbrennung erzeugtes Abgas durch einen Ofenauslass 6 zu einem Kamin 7 und ins Äußere des Ofens abgeleitet. Wenn Abgas ausgestoßen wird, wird die Konzentration des O2 durch ein O2-Konzentrationsmessgerät 17 gemessen. In Verbindung damit wird von einem Kühlluftgebläse 10 zugeleitete Kühlluft durch eine Kühllufteinblasöffnung 9 eingeblasen, damit die Temperatur auf der Innenseite des Ofens nicht übermäßig hoch ansteigt.
  • Ein Boiler 8b mit einem Wärmetauscher 8a ist im Ofenauslass 6 angeordnet, durch den das Abgas entlassen wird. Die Menge des erzeugten Dampfes wird durch ein Strömungsmessgerät 11 gemessen.
  • Das Bezugszeichen 18 bezeichnet eine Verbrennungsregeleinrichtung, die für die vorliegende Erfindung besonders wichtig ist. Die Verbrennungsregeleinrichtung 18 empfängt Signale von dem Strömungsmessgerät 11 und dem O2-Konzentrationsmessgerät 17 als Eingangssignale, berechnet einen eingestellten Wert der Verbrennungsluftmenge und gibt ein Signal auf den Verbrennungsluftablass 5a. Ferner empfängt die Verbrennungsregeleinrichtung 18 ein Signal von einer arithmetischen Einheit 16 für die untere Heizkraft (low calorific power), berechnet die Temperatur der Verbrennungsluft und gibt ein Temperatursignal auf das Heizelement 15. Beispielsweise wird ein Computer als Verbrennungsregeleinrichtung 18 verwendet.
  • Die Berechnung der Regelwerte durch die Verbrennungsregeleinrichtung 18 wird in einer vorbestimmten Zeitspanne durchgeführt und es wird dabei folgendermaßen vorgegangen.
  • Ein Verfahren zum Regeln der Menge der Verbrennungsluft durch Verwendung des gemessenen Wertes der O2-Konzentration im Abgas wird zuerst beschrieben. Wie oben beschrieben, haben die Konzentration des O2 im Abgas und das Überschlussluftverhältnis die durch die Gleichung (21) ausgedrückte Beziehung, so dass sie gegenseitig ausgewechselt werden können. Daher wird das Verfahren als ein Beispiel mit Verwendung des Überschussluftverhältnisses beschrieben. Das Überschussluftverhältnis λ(k) wird auf der Grundlage des gemessenen Werts der C2-Konzentration im Abgas durch die folgende Gleichung (22) berechnet: λ(k) = 0,21/{0,21 – [O2](k)} (22)wobei der Index (k) einen gegenwärtig gemessenen Wert anzeigt.
  • Ferner werden zu mehreren Zeitpunkten in der Vergangenheit bis zum vorliegenden Zeitpunt berechnete Werte durch die folgende Gleichung (23) gealättet, um den geglätteten Wert λm(k) des Überschussluftverhältnisses zu berechnen. λm(k) – {λ(k) + λ(k–1) + ... + λ(k–n+1)}/n (23)
  • Andererseits werden der gemessene Wert V der Menge des erzeugten Dampfes und die Sollmenge V0 des erzeugten Dampfes auf einen PID-Regler gegeben und miteinander verglichen, um dadurch die Sollmenge F1 der Verbrennungsluft auf der Grundlage der Menge des erzeugten Damptes gemäß der Gleichung (2) zu berechnen. F1 = (100/PB)[1 + {1/(TiS} + TdS](V0 – V) (24)
  • In diesem Ausdruck drücken PB, Ti und Td die proportionale Verstärkung, die integrale Verstärkung bzw. die diffe rentiale Verstärkung als Abstimmparameter aus, und S drückt den Laplace-Operator aus. F1 ist die Menge der Verbrennungsluft, in welcher die Sollmenge V0 des erzeugten Dampfes erhalten werden sollte, wenn der Zustand des Abfalls normal ist.
  • Sodann wird aufgrund des durch die obige Gleichung (23) erhaltenen λm(k) der eingestellte Wert F der Menge der Verbrennungsluft endgültig bestimmt. Die Verfahrensschritte zur Erfassung des eingestellten Wertes F der Menge der Verbrennungsluft sind in 11 dargestellt.
  • Zuerst wird der geglättete Wert λm(k) des Überschussluftverhältnisses mit dem oberen Grenzwert λs des Überschussluftverhältnisses verglichen, das im Voraus bestimmt wird. Der obere Grenzwert λs des Überschussluftverhältnisses wird zweckmäßigerweise in einem Bereich von etwa 1,5 bis etwa 2 bestimmt. Wenn λm(k) nicht größer ist als λs, wird der eingestellte Wert F der Menge der Verbrennungsluft auf F1 festgelegt.
  • Wenn λm(k) größer ist als λs, wird F1 mit der vorübergehend eingestellten Menge F (flag = 0) der Verbrennungsluft verglichen, die vorübergehend gespeichert wird. Wenn F1 kleiner ist als F (flag = 0), wird der eingestellte Wert F der Menge der Verbrennungsluft auf F1 festgelegt. Wenn F1 größer ist als F (flag = 0), wird der eingestellte Wert F der Menge der Verbrennungsluft auf F (flag = 0) festgelegt. Die vorübergehend eingestellte Menge F (flag = 0) der Verbrennungsluft ist eine Sollmenge der Verbrennungsluft in dem Fall, dass der geglättete Wert λm des Überschussluftverhältnisses zuerst den oberen Grenzwert erreicht.
  • Dann wird in diesem Zustand untersucht, ob der geglättete Wert λm(k–1) des Überschussluftverhältnisses in der vorangehenden Zeit nicht größer ist als λs. Wenn λm(k–1) nicht größer ist als λs, wird die Sollmenge der Verbrennungsluft zum gegenwärtigen Zeitpunkt vorübergehend als die vorübergehend eingestellte Menge F (flag = 1) der Verbrennungsluft gespeichert. Durch diese arithmetische Operation wird die vorübergehend eingestellte Menge der Verbrennungsluft nicht geändert, wenn der geglättete Wert des Überschussluftverhältnisses ständig größer ist als der obere Grenzwert des Überschussluftverhältnisses, aber die vorübergehend eingestellte Menge der Verbrennungsluft wird aktualisiert, wenn der geglättete Wert des Überschussluftverhältnisses einmal reduziert ist, so dass er nicht größer ist als der obere Grenzwert des Überschussluftverhältnisses und sodann den oberen Grenzwert des Überschussluftverhältnisses wiederum übersteigt. Ferner wird bei der nächsten arithmetischen Operation F (flag = 1) für F (flag = 0) verwendet. Dementsprechend wird die vorübergehend eingestellte Menge der Verbrennungsluft gemäß dem Grad der Anormalität in den Eigenschaften des Abfalls in diesem Fall bestimmt.
  • Der Fall, dass die Menge der Verbrennungsluft und die Temperatur der Verbrennungsluft gleichzeitig geregelt werden, wird nachfolgend beschrieben. Wenn der geglättete Wert λm(k) des Überschussluftverhältnisses nicht größer ist als der obere Grenzwert λs, wird der eingestellte Wert TFSET der Temperatur der Verbrennungsluft auf Grundlage der Gleichung (25) von der Verbrennungsregeleinrichtung 16 auf das Heizelement 12 gegeben, durch das die Temperatur der Verbrennungsluft so geregelt wird, dass sie den eingestellten Wert TFSET annimmt. Auch wenn der gemessene Wert der Konzentration des O2 im Ab gas nicht größer ist als der obere Grenzwert, wird die gleiche Regelung durchgeführt. TFSET = TF(Hu) (25)
  • Der eingestellte Wert TFSET der Temperatur der Verbrennungsluft ist eine Funktion TF(Hu) der unteren Heizkraft Hu, z. B. eine in 12 gezeigte Funktion. Wenn die untere Heizkraft (Hu) niedrig liegt, wird die Temperatur TF der Verbrennungsluft auf hoch eingestellt. Wenn die untere Heizkraft (Hu) hoch liegt, wird die Temperatur TF der Verbrennungsluft niedrig eingestellt.
  • Wenn der geglättete Wert λm(k) des Überschussluftverhältnisses größer ist als der obere Grenzwert λs, wird der eingestellte Wert TFSET der Temperatur der Verbrennungsluft, der auf der Gleichung (26) beruht, von der Verbrennungsregeleinrichtung 16 zum Heizelement 12 gegeben, durch das die Temperatur der Verbrennungsluft so gesteuert wird, dass sie den eingestellten Wert TFSET annimmt. Wenn der gemessene Wert [O2](k) der O2-Konzentration im Abgas größer ist als der obere Grenzwert [O2]s, wird der eingestellte Wert TFSET der Temperatur der Verbrennungsluft auf Grundlage der Gleichung (27) erhalten. TFSET = TF(Hu) + KTF1{λm(k) – λs} (26) TFSET = TF(Hu) + KTF2{[O2](k) – [O2]} (27)
  • In den Gleichungen sind KTF1 und KTF2 proportionale Verstärkungsregelparameter. Ferner ist die Gleichung (27) eine Gleichung, in der der geglättete Wert λm(k) des Überschussluftverhältnisses und der obere Grenzwert λs desselben in der Gleichung (26) durch den gemessenen Wert [O2](k) der O2- Konzentration im Abgas bzw. den oberen Grenzwert [O2]s desselben ersetzt.
  • Die Verbrennung des Abfalls wurde mit Verwendung des in 10 gezeigten Systems durchgeführt, und die O2-Konzentration im Abgas, die Menge der Verbrennungsluft und die Menge des erzeugten Dampfes wurden geprüft. Die Sollmenge des erzeugten Dampfes betrug 20 t/h und die obere Grenze der O2-Konzentration im Abgas betrug 9%. Die Messung erfolgte kontinuierlich. Die gemessenen Werte wurden in Abständen von 30 Sekunden erfasst und die Berechnung des eingestellten Werts der Menge der Verbrennungsluft wurde gemäß den Verfahrensschritten durchgeführt, die in 11 gezeigt sind, um dadurch die Menge der Verbrennungsluft zu regeln.
  • Die Prüfung wurde auch für das Messverfahren der erzeugten Dampfmenge und für das Messverfahren der O2-Konzentration im Abgas durchgeführt. Die Ergebnisse derselben wurden verglichen.
  • Die 13 bis 15 zeigen die Resultate der Durchführung dieser Ausführungsform. Die 16 bis 18 zeigen Resultate beim Messverfahren der erzeugten Dampfmenge. Die 19 bis 21 zeigen Resultate beim Messverfahren der O2-Konzentration. In jeder der 13, 16 und 19 ist die Änderung der O2-Konzentration im Abgas gezeigt. In jeder der 14, 17 und 20 ist die Änderung der Menge der Verbrennungsluft gezeigt. In jeder der 15, 18 und 21 ist die Änderung der Menge des erzeugten Dampfes gezeigt.
  • Bei dieser Ausführungsform wurde die Menge der Verbrennungsluft so geregelt, dass sie mit der vorübergehend eingestellten Menge der Verbrennungsluft im Zeitpunkt P zusammen fällt, wenn nicht nur die O2-Konzentration im Abgas vorübergehend anstieg, sondern auch die Menge des erzeugten Dampfes abfiel. Infolgedessen wurde die abgefallene Menge des erzeugten Dampfes bald wiedergewonnen.
  • Andererseits wurde bei dem Messverfahren der erzeugten Dampfmenge die Menge der Verbrennungsluft am Zeitpunkt P gesteigert, so dass der Abfall gekühlt wurde. Infolgedessen wurde die Menge des erzeugten Dampfes ständig verringert, so dass die Wiedergewinnung der Menge des erzeugten Dampfes extrem verzögert wurde. Ferner wurde bei dem Messverfahren der O2-Konzentration die Menge der Verbrennungsluft im Zeitpunkt P reduziert, so dass das Trocknen des Abfalls verzögert wurde. Infolgedessen wurde die Reduzierung der Menge des erzeugten Dampfes nicht fortgesetzt, soweit es sich mit dem Messverfahren für die erzeugte Dampfmenge vergleichen lässt, aber es war die gleiche lange Zeit beim Messverfahren der erzeugten Dampfmenge für die Wiedergewinnung erforderlich.

Claims (3)

  1. Verbrennungsregelverfahren für einen Abfallverbrennungsofen (1), welches folgende Schritte umfasst: Messen der im Abfallverbrennungsofen erzeugten Dampfmenge und der O2-Konzentration im Abgas, Berechnen der Sollmenge an Verbrennungsluft, die für die Herstellung der erzeugten Dampfmenge erforderlich ist, die mit der Sollmenge des erzeugten Dampfes zusammenfällt, gekennzeichnet durch: als vorübergehend eingestellte Verbrennungsluftmenge Speichern der berechneten Sollmenge an Verbrennungsluft, wenn der gemessene Wert der O2-Konzentration im Abgas zuerst einen vorbestimmten oberen Grenzwert erreicht; Steuern der Menge an Verbrennungsluft derart, dass sie mit der Sollmenge an Verbrennungsluft zusammenfällt, wenn der gemessene Wert der O2-Konzentration im Abgas nicht größer ist als der obere Grenzwert; und Steuern der Menge an Verbrennungsluft derart, dass sie mit dem kleineren Wert von Sollmenge an Verbrennungsluft und vorübergehend eingestellter Verbrennungsluftmenge zusammenfällt, wenn der gemessene Wert der O2-Konzentration im Abgas größer ist als der obere Grenzwert.
  2. Verbrennungsregelverfahren in einem Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 1, bei welchem: falls der gemessene Wert der O2-Konzentration im Abgas nicht größer ist als der obere Grenzwert eine Steuerung durchgeführt wird, um die Temperatur der Verbrennungsluft abzusenken, wenn die untere Heizkraft des Abfalls hoch ist, während eine Steuerung durchgeführt wird, um die Temperatur der Verbrennungsluft anzuheben, wenn die untere Heizkraft des Abfalls niedrig ist, und falls der gemessene Wert der O2-Konzentration im Abgas höher liegt als der obere Grenzwert, eine Steuerung durchgeführt wird, um die Temperatur der Verbrennungsluft entsprechend der Differenz zwischen dem oberen Grenzwert und dem gemessenen Wert der O2-Konzentration im Abgas anzuheben.
  3. Ein Verbrennungsregelverfahren in einem Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem ein Überschuss-Luftverhältnis aufgrund des gemessenen Wertes der O2-Konzentration im Abgas erhalten wird; und die Menge an Verbrennungsluft durch Verwendung des Überschuss-Luftverhältnisses statt des gemessenen Werts der O2-Konzentration im Abgas gesteuert wird.
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