DK172333B1 - Fremgangsmåde til kontrol af forbrænding i en forbrændingsovn med fluidiseret leje og forbrændingskontrolapparat til en sådan ovn - Google Patents

Description

DK 172333 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til forbrændingskontrol til anvendelse i en forbrændingsovn med fluidiseret leje til afbrænding af brændbart materiale, der føres ind i ovnen, hvor man ved hjælp af primærluft 5 indført fra den lavere del af et fluidiseret leje forårsager fluidisering i et medium hertil. Opfindelsen angår endvidere et forbrændingskontrolapparat til en sådan forbrændingsovn.

Den omhandlede fremgangsmåde er egnet til inhi-10 bering af udledning af endnu ikke forbrændt gas uden at forårsage fluktuationer i mængden af tilgængelig forbrændingsgas og mængden af udledt gas, idet man kontrollerer forbrændingshastigheden for materiale til afbrænding, der indføres i ovnen, dvs. forbrændingsha-15 stigheden pr. tidsenhed i en forbrændingsovn med fluidiseret leje til afbrænding af stof, idet man bringer et fluidiserende medium, såsom sand eller lignende, til at fluidisere ved hjælp af luft indført fra den lavere del af ovnlejet. Forbrændingsovnen med fluidiseret le-20 je, der anvendes i denne forbindelse, inkluderer et kedelanlæg med fluidiseret leje konstrueret til genudvinding af varme.

Man har tidligere benyttet forbrændingsovne med fluidiseret leje til afbrænding af byaffald. Når Byaf-' 25 fald afbrændes i en forbrændingsovn med fluidiseret leje, indfører man løbende affald heri. I de fleste tilfælde indfører man på en gang en overordentlig stor mængde affald, hvor de mest forskellige former for materiale er grundigt blandet med hinanden og pakket tæt 30 sammen. Forbrændingsovne med fluidiseret leje har en betydelig højere forbrændingshastighed end andre typer forbrændingovne og har også den fordel, at man i mange tilfælde opnår en god afbrænding af materialet. Dette medfører paradoksalt den ulempe, at når materialet til 35 afbrænding først er indført på det fluidiserede leje, vil det blive afbrændt i løbet af få sekunder på grund 2 DK 172333 B1 af den høje forbrændingshastighed. Hvis tilførselsanordningen, der fører materialet til forbrænding ind i ovnen, ikke er i stand til at opretholde en konstant tilførselshastighed, opstår der det problem, at en 5 hvilken som helst variation i mængden af stof til afbrænding, der indføres i ovnen, vil føre til fluktuationer i oxygenkoncentrationen i forbrændingsgassen.

Hvis oxygenkoncentrationen i den udledte forbrændingsgas er ca. 5% eller mindre, idet den kritiske 10 mængde afhænger af typen af forbrændingsovn med fluidi-seret leje, vil carbonmonoxid og carbonhydrider, såsom methan, ethylen, propylen, acetylen og benzen, blive udledt uden at være fuldstændig forbrændt. Der vil endvidere dannes forbindelser såsom ammoniumchlorid og 15 ammoniumhydroxid, hvilket fører til udsendelse af hvid røg fra skorstenen. Da forbrændingsovnen med fluidise-ret leje har en høj forbrændingshastighed, kan forbrændingen foregå, så længe overfladehastigheden af den fluidiserende luft er tilstrækkelig til fluidisering, 20 selv om det teoretiske luftforhold for fluidiserings-luften, der blæses ind i det fluidiserende medium, er mindre end 1. Til forhindring af dannelse af ufor-brændte gasser, såsom carbonmonoxid, vil man imidlertid forøge dette luftforhold. I visse tilfælde indfører' 25 man på forhånd ekstra luft, så man ikke risikerer at reducere oxygenkoncentrationen, selv om tilførslen af materialet til afbrænding forøges, hvorved man undgår konsekvenserne af, at tilførselsanordningen for materiale eventuelt ikke kan arbejde med konstant tilfør-3 0 selshastighed.

Mængden af luft,der blæses ind i ovnen, er maksimalt to gange så høj som den teoretiske mængde af luft, afhængig af tilførselsanordningens evne til at levere materiale med konstant hastighed. Selv i dette 35 tilfælde er de forskellige typer affald godt blandet med hinanden og danner store sammenfiltrede klumper, 3 DK 172333 B1 især når det drejer sig om byaffald. Der kan herved til slut opstå et såkaldt massivt fald, hvilket fører til en pludselig mangel på oxygen, hvorfor ikke afbrændt gas (endnu ikke afbrændt) såsom carbonmonoxid 5 i visse tilfælde udsendes gennem skorstenen.

Ved fremgangsmåder ifølge kendt teknik til forhindring af udsendelse af uforbrændt gas har det været nødvendigt at forbedre tilførselsindretningen til opnåelse af en konstant tilførselshastighed. Derudover 10 kan man, som f.eks. beskrevet i japansk patentansøgning nr. 223 198/1986, (fremlagt japansk patent nr. 100612/1896), tilvejebringe en måleindretning til måling af mængden af materiale til afbrænding, der faktisk indføres, så man kan reducere denne mængde ved at 15 formindske rotationshastigheden i tilførselsindretningen, når det måles, at mængden af materiale til afbrænding forøges.

Ved en anden anvendt fremgangsmåde blæser man sekundær frisk luft ind, når det måles, at der har væ-20 ret en forøgelse i tilført materiale eller en mangel på oxygen.

Når man konventionelt benytter tilførselsindretningen til at forhindre udsendelse af uforbrændt gas, er mulighederne for at forbedre dens evne til at '’give' 25 en konstant tilførselshastighed begrænset, dvs. man må benytte kostbare tilførselsindretninger.

Fremgangsmåden beskrevet i japansk patentansøgning nr. 223 198/1984 involverer anvendelse af en måler for indført materiale. Anvendelse af denne måler 30 kan imidlertid føre til oxygenmangel, idet materialet til afbrænding, der indkastes i ovnen, øjeblikkelig brænder. Man indblæser sekundær frisk luft i ovnen for at kompensere for denne mangel, men dette fører til et forøget rumfang af afgangsgas både på grund af indfø-35 reisen af sekundærluft og på grund af en mængdeforøgelse af afgangsgas på grund af den intensive forbrænding.

4 DK 172333 B1

Trykket vokser således Inde i ovnen. Når dette positive tryk registreres, vil man åbne for en dæmpnings ind retning ved indførelsesblæseren for at normalisere trykket i ovnen. Hvis man indfører en stor portion materiale 5 til afbrænding, vil trykket i ovnen således fluktuere, og gas vil blæse gennem flangerne i afgangsgaskanalen og den roterende ventil til bortførsel af aske på grund af det positive tryk inde i ovnen, og dette fører til, at der vil forekomme fint støv i afgangsgassen; dette 10 spredes i omgivelserne, hvorved disse bliver støvbefængte i omegnen af forbrændingsanlægget.

Fremgangsmåder til kontrol af den sekundære friske luft, der skal opretholde koncentrationen af oxygen i afgangsgassen på et vist niveau, har også følgende 15 problemer indbygget i sig. Da forbrændingshastigheden i et forbrændingsanlæg med fluidiseret leje er ganske høj, vil enhver form for fluktuation i den hastighed, hvorved materialet til afbrænding føres ind i ovnen, direkte afspejles som ujævn afgangshastighed, og man 20 vil således igen møde de ovenfor nævnte ulemper. Et yderligere problem er, at tilstedeværelse af en stor mængde forbrændingsluft fører til, at man skal forsyne anlægget med en stor blæser til indførelse af forbrændingsluft og en stor blæser til aftræk til afgangsluft,' 25 hvilket medfører et stort kraftforbrug til at drive disse blæsere. Da gasrumfanget for afgangsgas ydermere fluktuerer, skal procesudstyret, der skal behandle denne gas, nemlig en afgangskanal, en gaskøler og en elektrisk støvfanger, have en stor kapacitet, der må ind-30 rettes efter den størst mulige mængde af gas. Dette betyder, at udstyret må bygges med stor kapacitet og bliver unødvendig dyrt.

I et sædvanligt kedelanlæg med fluidiseret leje, især et kedelanlæg med fluidiseret leje til kraftvær-35 ker, varierer man mængden af kul, der indføres i kedelanlægget, afhængigt af kraftbelastningen som beskrevet 5 DK 172333 B1 i fremlagt japansk patentskrift nr. 1912/1984. Når man forøger mængden af brændstof, vil man her kontrollere forbrændingshastigheden ved at regulere indførselshastigheden af fluidiseringsluft, der tilføres fra den 5 lavere del af det fluidiserede leje, så temperaturen i det fluidiserede medium i det fluidiserede leje ikke overskrider en forudbestemt værdi. Selv under anvendelse af denne forbrændingskontrolsmetode har det været umuligt at forhindre udsendelse af uforbrændt gas, uden 10 at dette medfører fluktuationer både i mængden af forbrændingsluft og mængden af afgangsgas, når man vil begrænse pludselige fluktuationer i forbrændingshastigheden, især når mængden af materiale til afbrænding, der føres ind i ovnen, nemlig en forbrændingsovn med flui-15 diseret leje til afbrænding af sådant materiale som byaffald, varierer, da sådant affald udgøres af en blanding af forskellige bestanddele, der afviger fra hinanden i størrelse, konfiguration, brændbarhed og brændværdi.

20 Det bør bemærkes, at forbrændingshastighederne her angives som: brændværdi (kcal/kg) x rumfang af materiale til afbrænding (mængde af materiale til afbrænding, kg/time).

Opfindelsen er gjort i lyset af disse omstærfflig-· 2 5 heder, og det er et primært mål for opfindelsen at overvinde de ovenfor nævnte problemer i forbindelse med kendt teknik ved at tilvejebringe en fremgangsmåde til forbrændingskontrol til anvendelse i en forbrændingsovn med fluidiseret leje, der kan forhindre udledelse af 30 ikke forbrændt gas uden at forøge mængderne, hverken af forbrændingsluft eller afgangsgas, og uden behov for en kostbar tilførselsanordning med stor kapacitet til opnåelse af en konstant tilførselshastighed, selv i tilfælde af, at der indføres materiale til afbrænding, så-35 som kul, byaffald, industriaffald eller blandinger deraf med forskellig brændværdi, forbrændingshastighed, 6 DK 172333 B1 konfiguration og størrelse, i forbrændingsovnen, og mængden af det således indførte materiale fluktuerer.

Til opnåelse af det ovennævnte har en fremgangsmåde som ovenfor anført overraskende vist sig som 5 hensigtsmæssig, idet fremgangsmåden er ejendommelig ved, at man: bestemmer forbrændingshastigheden for materialet under afbrænding, givet som produktet af brændværdien (i kcal/kg) og mængden pr. time (i 10 kg/time) for nævnte materiale under afbrænding; reducerer mængden af primærluft, når denne forbrændingshastighed overskrider en forud fastfat værdi; og genopretter mængden af primærluft, når forbræn-1 5 dingshastigheden falder under den fastsatte vær di; til kontrol og opretholdelse af forbrændingshastigheden på den fastsatte værdi.

Det omhandlede forbrændingskontrolapparat er et 20 sådant til en forbrændingsovn l med et fluidiseret leje 2 til afbrænding af brændbart materiale, der føres ind i ovnen, hvor man forårsager fluidisering i et medium hertil ved hjælp af primærluft indført fra et luftkammer 6 ved den lavere del af det fluidiserede leje, "hvor' 25 apparatet omfatter en påvisningsindretning 14-1; “14-3 til bestemmelse af forbrændingshastigheden for materialet under afbrænding i forbrændingsovnen 1, givet som produktet af brændværdien (i kcal/kg) og mængden pr. time (i kg/time) for nævnte materiale under afbrænding.

30 Apparatet er ejendommeligt ved indretninger 7 til re-dution af den fra luftkammeret 6 tilførte luftmængde, når forbrændingshastigheden overskrider en forud fastsat værdi, og genoprettelse af den fra luftkammeret 6 tilførte luftmængde til sin oprindelige værdi, når for-35 brændingshastigheden falder under en forud fastsat værdi, til kontrol og opretholdelse af forbrændingshastigheden på den fastsatte værdi.

7 DK 172333 B1

Foretrukne udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen ses i underkravene 2-4 og for forbrændingskontrolapparatet ifølge opfindelsen i underkravene 6-22.

5 Opfindelsen belyses nærmere ved hjælp af tegnin gen, på hvilken: fig. 1(A), 1(B) og 1(C) er diagrammer, der viser lysstyrken i en forbrændingsovn med fluidiseret leje, koncentrationen af 1 0 oxygen i afgangsgassen og målte fluktua tioner af trykket inde i ovnen; fig. 2 er et blokdiagram, der skematisk illustrerer konstruktionen af en forbrændingsovn med fluidiseret leje, hvor man 15 benytter en fremgangsmåde til forbræn dingskontrol ifølge opfindelsen; fig. 3 er et diagram, der illustrerer fluktuationer i forbrændingshastighed, oxygenkoncentrationen i afgangsgassen, mængden 20 af afgangsgas, mængden af primærluft, mængden af sekundærluft og temperaturen inde i ovnen som funktion af tidsvariationer i mængden af materiale til afbrænding, der indføres i en forbræn-' 25 dingsovn med fluidiseret leje ved en fremgangsmåde til forbrændingskontrol ifølge kendt teknik; fig. 4 er et diagram, der illustrerer fluktuationer i forbrændingshastighed, oxygen-30 koncentrationen i afgangsgas, mængden af afgangsgas, mængden af primærluft, mængden af sekundærluft og temperaturen inde i ovnen,som funktion af tidsvariationer i mængden af materiale til afbrænding, 35 der indføres i en forbrændingsovn med fluidiseret leje, der benytter en frem- 8 DK 172333 B1 gangsmåde til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen; fig. 5(A), 5(B) og 5(C) er diagrammer, der viser virkelig målte resultater af henholdsvis 5 mængden af primærluft, lysstyrken i ov nen og oxygenkoncentrationen i afgangsgassen ved anvendelse af fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen, baseret på lysstyrken inde i ovnen; 10 fig. 6(A) og 6(B) viser kombinerede resultater af oxygenkoncentrationen i afgangsgassen; fig. 6(A) er et diagram, der illustrerer anvendelse af forbrændingskontrol ifølge kendt teknik; og fig. 6(B) 15 er et diagram, der illustrerer anvendel se af fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen; fig. 7 er et diagram, der forklarer sammenhængen mellem fluidiseringsfaktor G (U/Umf) 20 og varmeoverføringskoefficienten h^ i en forbrændingsovn med fluidiseret leje; fig. 8 er et diagram, der viser sammenhængen mellem fluidiseringsfaktoren G (U/Umf) og et tryktab PL; 'w 25 fig. 9(A) og 9(B) er diagrammer, der hvertviser målte resultater af fluktuationer i oxygenkoncentration i afgangsgas ved afbrænding af byaffald under anvendelse af forskellige mængder fluidiseringsluft i 30 en forbrændingsovn med fluidiseret leje; fig. 10 er et blokdiagram, der skematisk illustrerer konstruktionen af en anden forbrændingsovn med fluidiseret leje til anvendelse af fremgangsmåden til for-35 brændingskontrol ifølge opfindelsen; fig. 11(A), 11(B) og 11(C) er diagrammer, der 9 DK 172333 B1 henholdsvis viser målte resultater af fluktuationer i mængden af primærluft, trykket inde i ovnen og oxygenkoncentrationen i afgangsgassen ved anvendelse af 5 fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen, baseret på trykket inde i ovnen: fig. 12 er et blokdiagram, der skematisk viser konstruktionen af en yderligere forbræn-10 dingsovn med fluidiseret leje til benyt telse af fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen; fig. 13 er et blokdiagram, der skematisk viser konstruktionen af en yderligere forbræn-15 dingsovn med fluidiseret leje, hvori fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen benyttes; fig. 14 er et diagram, der viser en oversigt over kontrolprocesserne ved fremgangsmå-20 den til forbrændingskontrol ifølge op findelsen; fig. 15 er et skematisk blokdiagram, der illustrerer endnu en konstruktion af en forbrændingsovn med fluidiseret leje, hvori" 25 fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen anvendes; fig. 16 er et diagram, der viser fluktuationer i mængder af afgangsgas, primærluft, sekundærluft og oxygenkoncentrationen i 30 afgangsgassen som funktion af tidsva riationer af mængden af materiale til afbrænding, der indføres i en forbrændingsovn ved fluidiseret leje, konstrueret som vist i fig. 15 på basis af en 35 fremgangsmåde ifølge kendt teknik til forbrændingskontrol; og 10 DK 172333 B1 fig. 17 er et diagram, der viser fluktuationer i mængder af afgangsgas, primærluft, sekundær luft og oxygenkoncentrationen i afgangsgas som funktion af tidsvariatio- 5 ner af mængden af materiale til afbræn ding, der indføres i en forbrændingsovn med fluidiseret leje, konstrueret som vist i fig. 15 og baseret på fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge op-10 findelsen.

Udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen vil nu blive beskrevet under henvisning til den ledsagende tegning.

Det er ganske besværligt direkte at målte for-15 brændingshastigheden for materiale til afbrænding i en forbrændingsovn med fluidiseret leje. Forbrændingsha-stigheden kan indirekte afledes fra lysstyrken inde i ovnen, koncentration af oxygen i afgangsgassen, trykket inde i ovnen, temperaturen inde i ovnen, eller mængde, 20 rumfang og/eller egenskaber af materialet der indføres i ovnen.

Fig. 1(A) til 1(C) er diagrammer, der viser virkeligt målte resultater af forbrændingshastigheden i en forbrændingsovn med fluidiseret leje som ovenfor nævnt,' 25 idet denne repræsenteres ved lysstyrken inde i^ovnen, eller oxygenkoncentrationen E (i afgangsgassen) og trykket inde i ovnen P. Bemærk, at abscisseaksen angiver tiden t (en skalaværdi svarende til 5 sekunder). I en forbrændingsovn med fluidiseret leje vil, som vist 30 på denne del af tegningen, lysstyrken inde i ovnen L, oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen og trykket inde i ovnen P variere svarende til fluktuationer i forbrændingshastigheden. Opfindelsen er rettet på opretholdelse af forbrændingshastigheden på et konstant niveau, 35 idet man vurderer forbrændingshastigheden ud fra lysstyrken L inde i ovnen, oxygenkoncentrationen E i af- 11 DK 172333 B1 gangsgassen og trykket P inde i ovnen, og på baggrund heraf regulerer mængden af fluidiseringsluft indført fra den lavere del af det fluidiserede leje, og herved undertrykker pludselige fluktuationer i forbrændingsha-5 stigheden, selv om mængden af materiale til afbrænding, der føres ind i ovnen, varierer.

Pig. 2 er et blokdiagram, der skematisk viser opbygningen af en forbrændingsovn med fluidiseret leje, hvori man benytter fremgangsmåden til forbrændingskon-10 trol ifølge opfindelsen. Med reference til fig. 2 betegner 1 en ovn, hvori der opstår et fluidiseret leje 2, når et fluidiserende medium, såsom sand eller lignende, bringes til at fluidisere. Ved den lavere del af det fluidiserede leje 2 findes et luftkammer 6, 15 gennem hvilket man tilfører fluidiseringsluft fra en fluidiseringsblæser (ikke illustreret) via en rørledning 5 til ovnen 1 til opnåelse af fluidisering i det fluidiserende medium. Blæseren kan f.eks. være en centrifugalblæser, der foretrukket reguleres, så dens 20 ydelse holdes konstant under driften. Referencetallet 11 betegner en tragt til indføring af materiale til afbrænding, såsom byaffald. Der findes en fødeindretning 12 til indføring af sådant materiale i ovnen 1 ved den lavere ende af tragten 11. Tallet 14-1*· be-' 25 tegner en sensor til påvisning af lysstyrke i ovnen 1; og 13 betegner en kontrolindretning til regulering af åbningsgraden for en ventil baseret på en målt værdi af lysstyrken i ovnen 1. Der findes en luftdyse 8 på væggen i ovnen 1 til indblæsning af luft i et område 30 over det fluidiserede leje 2. En kontrolventil 7 findes forbundet via et rør 16 til luftdysen 8.

Kontrolventilen 7 kan anbringes enten i røret 5 eller i røret 16. Rørene 16 og 5 kan hver for sig være forbundet til andre blæsere i stedet for det ar-35 rangement, hvor røret 16 går uden om røret 5. På tegningen står tallet 9 for en fri del af væggen, og 12 DK 172333 B1 18 betegner et indførselsrør til sekundær luft. Sensoren 14-1 til påvisning af lysstyrke er anbragt i en passende højde over en indgangsåbning til sekundærluft i en sådan stilling, at hele tværsnittet af ovnen kan 5 observeres og lysstyrken i ovnen 1 forårsaget af forbrænding af materiale til afbrænding af kan påvises uden at blive influeret af det fluidiserede medium eller lysstyrken af ovnvæggen. På tegningen står symbolet EG for afgangsgas, der fjernes via en udgangsåbning 10 for afgangsgas, og AS betegner aske, der fjernes via en afgang for aske.

I den ovenfor beskrevne forbrændingsovn med flu-idiseret leje falder materialet A indført via fødea-nordningen 12 ind i ovnen 1 på en vis del af det 15 fluidiserede leje, nemlig på den centrale del. I dette tilfælde kan man sprede materialet A, idet man benytter en spredningsindretning, der ikke er illustreret her. Hvis mængden af materiale A, der indføres i ovnen 1, er større end sædvanlig, bliver forbrændingsha-20 stigheden (pr. tidsenhed) af materiale til afbrænding høj, og lysstyrken i ovnen 1 vokser. Herved vokser output fra sensoren 14-1 til påvisning af lysstyrken også. Med voksende lysstyrke i ovnen 1 vil kontrolindretningen 13 åbne kontrolventilen 7, så at en1" del' 25 af luften, der indføres fra luftkammeret 6, blæses fra luftdysen 8 via røret 16 ind i området over det fluidiserede leje 2. Som et resultat deraf vil mængden af luft, der indføres fra luftkammeret 6 blive reduceret, og fluidiseringen af det fluidiserende medi-30 um i det fluidiserede leje 2 modereres. Som følge deraf bliver varmeoverførslen fra det fluidiserende medium til materialet A til afbrænding reduceret, og man opnår en reduktion i den hastighed, hvorved materialet bliver forgasset. Med andre ord bliver forbræn-35 dingshastigheden mindre.

Samtidig formindskes mængden af oxygen i det fluidiserede leje 2 på grund af reduktionen i mængden 13 DK 172333 B1 af luft, der tilføres fra luftkammeret 6. På den anden side vokser mængden af uforbrændt gas proportionalt med reduktionen i mængden af luft, der strømmer fra kammeret 6. Det følger imidlertid, at denne ufor-5 brændte gas afbrændes i området ud for den frie del af væggen 9 eller lignende, hvilket område ligger over det fluidiserede leje 2, idet mængden af luft, der indføres gennem luftdysen 8, forøges.

En mængde af luft, der svarer til reduktionen i 10 mængden af luft, der indføres fra luftkammeret 6, kan indføres enten gennem luftdysen 8 eller gennem åbningen for indførsel af sekundærluft eller kan blæses gennem begge ved hjælp af et passende fordelingsarrangement. Kort sagt, hvad man bør gøre, er at blæse en 15 tilstrækkelig mængde luft ind i delen af ovnen ud for den frie væg til at brænde den uforbrændte gas.

Fig. 3 er et diagram, der illustrerer fluktuationer i forbrændingshastighed, oxygenkoncentration i afgangsgas, mængde af afgangsgas, mængde fluidiserende 20 luft (primærluft), mængde sekundærluft og temperaturen inde i ovnen som funktion af tiden på grund af variationer i mængden af materiale til afbrænding, der indføres i en forbrændingsovn med fluidiseret leje, når man benytter en forbrændingskontrolfremgangsmåde ifølge' 25 kendt teknik.

*

Fig. 4 er et diagram, der illustrerer fluktuationer i forbrændingshastighed, oxygenkoncentration i afgangsgas, mængde afgangsgas, fluidiseringsluft (primærluft) og sekundærluft, og temperaturen inde i ovnen 30 som funktion af tiden som følge af variationer i mængden af materiale til afbrænding, der indføres i en forbrændingsovn med fluidiseret leje, der benytter fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen.

På tegningerne er tiden t vist ud ad abscisseaksen.

35 Ved kendt teknik, som illustreret i fig. 3, hol der man mængden af primærluft C indført fra den lave- 14 DK 172333 B1 re del af det fluidiserende leje 2 via luftkammeret 6 konstant, og når man indfører materiale A til tidspunktet tlf begynder forgasningen af dette øjeblikkeligt. Efter nogle få sekunder begynder forbrændingen, 5 og forbrændingshastigheden Q vokser, hvorimod oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen pludselig falder.

Når oxygenkoncentrationen er lav, udledes uforbrændt gas, hvorfor man forøger mængden af sekundærluft D som følge af faldet i oxygenkoncentrationen i afgangs-10 gassen, idet mængden af afgangsgas B også vokser. Temperaturen inde i ovnen T vokser, idet forbrændingshastigheden Q bliver høj. Ved fortsat forbrænding bliver mængden af materiale, der ikke forbrændes inde i ovnen 1, lavere, og koncentrationen af oxygen i 15 afgangsgassen forøges. På denne måde gør man mængden af sekundærluft D mindre, og mængden af afgangsgas B bliver også mindre, endvidere falder temperaturen inde i ovnen.

I modsætning hertil vil i et tilfælde, hvor man 20 benytter fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen, idet man antager, at materialet til forbrænding A indføres ved tidspunktet t1# og forbrændingshastigheden Q vokser som vist i fig. 4, lysstyrken i ovnen l også vokse. Når output fra senSt>ren‘ 25 14-1 til påvisning af lysstyrke vokser, vil kontrolind

retningen 13 åbne kontrolventilen 7, hvorved en mængde luft, der svarer til en mængde C2 af primærluft, blæses ind i rummet over det fluidiserede leje 2, og samtidig vil mængden af primærluft, der svarer til 30 mængden af luft, der indføres fra luftkammeret 6, blive reduceret. Reduktionen i mængden af primærluft Cj, der indføres fra luftkammeret C, fører til en mindre forøget forbrændingshastighed Q. Forbrændingen holdes altså tilbage, hvorfor oxygenkoncentrationen i 35 afgangsgassen bliver reduceret, ikke pludselig, men gradvis. Derudover vokser mængden af sekundærluft D

15 DK 172333 B1 proportionalt med faldet i oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen, hvorfor der ikke forekommer væsentlige fluktuationer i oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen. Da forøgelsen i forbrændingshastigheden Q bli-5 ver langsommere, reduceres væksten i temperaturen inde i ovnen også. Med reduceret forbrændingshastighed Q lukkes kontrolventilen 7 til reduktion af mængden C2 af primærluft fra luftdysen 8 og til forøgelse af mængden af primærluft fra luftkammeret 6. På 10 grund af denne vækst i mængden af primærluft akti veres fluidiseringen i det fluidiserende medium, hvorfor driften vender tilbage til de normale betingelser.

Som ovenfor beskrevet vil mængden af primærluft Cj_ fra luftkammeret 6 blive reduceret som følge af en 15 vækst i forbrændingshastigheden Q, hvorimod mængden C2 af primærluft fra luftdysen 8 forøges. Mængden D af sekundærluft tilføres proportionalt med den moderate reduktion i oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen, hvorfor væksten i mængden B af afgangsgas er ganske 20 lille.

Væksten (nedgangen) i mængden af sekundærluft er foretrukket lig med nedgangen (væksten) i mængden af primærluft. Imidlertid kan væksten (nedgangen) være ±30% af nedgangen (væksten) af mængden af primærluft.

25 Fig. 5 er en gruppe af diagrammer, der viser målte resultater opnået ved at kontrollere forbrændingshastigheden efter kontrol af mængden af af primærluft indført fra luftkammeret 6 baseret på lysstyrken i oven L ved hjælp af output fra sensoren 30 14-1 for lysstyrke. Fig. 5(A) illustrerer fluktuationer i mængden af primærluft (Nm3/m2). Fig. 5(B) illustrerer fluktuationer i lysstyrken inde i ovnen I» (%).

Fig. 5(C) illustrerer fluktuationer i oxygenkoncentrationen E (%) i afgangsgassen. Abscisseaksen angiver 35 tiden t (en skalainddeling svarer til 17 sekunder).

Som vist i disse diagrammer kontrolleres mængden af primærluft indført fra luftkammeret 6 på basis 16 DK 172333 B1 af lysstyrken L inde i ovnen, idet man herved i bemærkelsesværdig grad modererer fluktuationer i oxygenkoncentrationen i afgangsgassen. Det kan således bekræftes, at forbrændingen bliver moderat (forbrændings-5 hastigheden falder) og derefter stabiliseres.

Fig. 6 er en gruppe diagrammer, der viser målte resultater af oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen opnået ved fremgangsmåder til forbrændingskontrol ifølge kendt teknik og ifølge opfindelsen.

10 Fig. 6(A) illustrerer et tilfælde med anvendelse af forbrændingskontrol ifølge kendt teknik, hvorimod Fig. 6(B) viser et tilfælde med anvendelse af forbrændingskontrolmetoden ifølge opfindelsen. På figuren angiver ordinataksen oxygenkoncentrationen E (%) i af-15 gangsgassen, og abscisseaksen angiver tiden t (en skalainddeling svarer til 200 sek.). Det kan af figuren ses, at fluktuationerne i oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen er mindre ved anvendelse af forbrændingskontrolmetoden ifølge opfindelsen end ved anvendelse af 20 metoden ifølge kendt teknik.

Fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen vil blive forklaret mere detailleret med reference til fig. 7 og 8. Fig. 7 er et diagram, der viser sammenhængen mellem fluidiseringsfaktor G (U/Umf)' 25 og varmeoverføringskoefficienten h^ i forbrændingsovnen med fluidiseret leje; og fig. 8 er et diagram, der illustrerer sammenhængen mellem fluidiseringsfaktoren G (U/Umf) og tryktabet PL, hvori U er overfladehastigheden og Umf er den mindste overfladefluidiseringshastig-30 hed (mindste overfladehastighed, hvorved det fluidise-rende medium kan bringes til at fluidisere).

Den konventionelle forbrændingsovn med fluidiseret leje drives med en overfladehastighed U af flui-diseringsluften, bestemt så fluidiseringsfaktoren G 35 ligger i området 4-10 (U/Umf) (700-1500 Nm3/m2 time). Således holdes varmeoverføringskoefficienten h^ næsten 17 DK 172333 B1 konstant, og dette giver en begrænsning i kontrol af forgasningen af materialet til forbrænding, selv om man ændrer overfladehastigheden af den fluidiserende luft.

5 En forbrændingsovn med fluidiseret leje, drevet ifølge fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen, og hvor fluidiseringsluften indblæses med overfladehastigheden U, vil benytte en fluidiseringsfaktor på 1-4 (U/Umf) (250-700 Nm3/m2 time), der er mindre end 10 ved konventionel drift. Hvis forbrændingshastigheden Q af materialet til afbrænding vokser over et forudbestemt niveau, ændrer man overfladehastigheden af fluidiseringsluften ind i området med de skraverede linier i fig. 7, dvs. det område, hvori fluidiseringsfaktoren 15 G kun er lidt større end 1 (U/Umf). Det er derfor muligt at ændre varmeoverføringskoefficienten h^. Af denne grund er det nu muligt at tilvejebringe en fremgangsmåde til kontrol af gasificeringen ved simpelt hen at ændre overfladehastigheden for fluidiseringsluften, 20 0g denne fremgangsmåde gør det også muligt at kontrollere hastigheden af gasificering af materialet til afbrænding mere effektivt.

Pig. 9 er et diagram, der viser variationer i oxy-fenkoncentrationen E i afgangsgassen under afbrænding 25 af byaffald i en forbrændingsovn med fluidiseret l«je,' idet man ændrer mængden af fluidiseringsluft. -Pig.

9(A) viser et tilfælde, hvor mængden af fluidiseringsluft er 970 (Nm3/m2 time). Fig. 9(B) illustrerer et tilfælde, hvor mængden af fluidiseringsluften er 420 30 (Nm3/m2). På tegningen viser abscisseaksen tiden t (en skalastreg er 100 sekunder). Som det ses, vil det indførte affald øjeblikkelig blive forgasset, hvis mængden af fluidiseringsluft er så høj som 970 (Nm3/m2 time), og fluktuationer i den indførte mængde fører direkte 35 til variationer i oxygenkoncentrationen i afgangsgassen. Selv om man regulerer forbrændingshastigheden, vil fluktuationen således blive så stor, at variatio- 18 DK 172333 B1 nerne både i oxygenkoncentrationen og koncentrationen af cabonmonoxid bliver stor. Derimod vil forbrændingen blive stabiliseret til et mere moderat niveau, når mængden af fluidiseringsluft er 420 (Nm3/m2 time), 5 {forbrændingshastigheden bliver langsom), og man kan herved minimisere nævnte fluktuationer.

Når man kontrollerer forbrændingen i forbrændingsovnen med fluidiseret leje på den ovenfor beskrevne måde, kan man benytte forbrændingen til at afbrænde 10 forskellige typer materialer, såsom kul, byaffald, industriaffald og blandinger deraf, hvis brændværdi, brændbarhed, konfiguration og rumvægt afviger fra hinanden, og dette kan gøres uden behov for i væsentlig grad at regulere mængden af forbrændingsluft, afgangs-15 luft og ubrændt gas eller koncentrationen af oxygen i afgangsgassen etc. Man kan yderligere påfylde materialerne til afbrænding i forbrændingsovnen med fluidiseret leje uden først at sønderdele dem, og de kan afbrændes som sådan.

2 0 Fig. 10 viser et skematisk blokdiagram over en forbrændingsovn med fluidiseret leje, hvori man kontrollerer forbrændingshastigheden af materialet til afbrænding i ovnen 1 ved hjælp af en måling af trykket inde i ovnen 1. I fig. 10 vil komponenter, mærket 25 med samme referencetal som i fig. 2, være de samme eller svare til komponenter, der er vist i denne* figur.

Over det fluidiserede leje 2 er en sensor for tryk 14-2 til påvisning af trykket inde i ovnen, og output fra sensoren overføres til kontrolindretningen 13.

30 Ved forbrænding som ovenfor nævnt med kontrolle ret forbrændingshastighed vil, hvis man fylder en stor mængde af materialet A i ovnen 1, forbrændingshastigheden (pr. tidsenhed) af dette materiale blive stor, og mængden af dannet afgangsgas vil også blive stor. Som 35 det ses i fig. 1(C), vil af denne grund trykket inde i ovnen 1 vokse, hvorfor output fra sensor 14-2 til 19 DK 172333 B1 trykmåling vil vokse. Når det indre tryk i ovnen 1 vokser, vil kontrolindretningen 13 føre til en åbning af kontrolventilen 7 og derfor til en voksende mængde luft til indsprøjtning fra luftdysen 8 i området over 5 det fluidiserede leje 2. Samtidig vil mængden af luft, der blæses op fra luftkammeret 6, blive reduceret, og fluidiseringen af det fluidiserende medium i det fluidiserede leje vil blive modereret, hvorved mængden af varme, der overføres fra det fluidiserende 10 medium til materialet A til afbrænding, bliver reduceret, hvilket fører til en mindre hastighed for forgasning af materialet A og en langsommere forbrændingshastighed. På dette tidspunkt vil mængden af oxygen i det fluidiserede leje blive reduceret på grund af den 15 mindre mængde luft, der blæses op fra luftkammeret 6, og mængden af uforbrændt gas vil vokse tilsvarende. Imidlertid vil denne uforbrændte gas blive afbrændt, idet man blæser luft ind i området ud for delen af den frie væg 9 over det fluidiserede leje 2, idet man 20 herved enten benytter luftdysen 8 eller indgangsåbningen for sekundærluft eller begge.

I dette tilfælde kan man indføre en luftmængde, der svarer til den reducerede mængde af primærluft gennem dysen 8 som primærluft 2.

25 Fig. 11 er et diagram, der viser målte resulta ter ved at regulere mængden af primærluft C^, tilført fra luftkammeret 6 på basis af output fra sensoren 14-2 for tryk til kontrol af forbrændingshastigheden.

Fig. 11(A) illustrerer fluktuationer i mængden af 30 primærluft (Nm3/m2 time); fig. 11(B) illustrerer fluktuationer i trykket P inde i ovnen (mmaq); fig. 11(C) illustrerer fluktuationer i oxygenkoncentrationen E (%) i afgangsgasssen. Abcisseaksen giver tiden t (en skalastreg er 17 sekunder).

35 Som det ses på tegningen, vil fluktuationer i oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen blive tyde- 20 DK 172333 B1 ligt modereret, når man regulerer mængden af primærluft C1# tilført fra luftkammeret 6 på basis af trykket inde i ovnen. Det ses tydeligt, at forbrændingshastigheden bliver moderat (langsommere) og derefter bliver 5 stabiliseret.

Fig. 12 er et skematisk blokdiagram over en forbrændingsovn med fluidiseret leje ved tilfælde, hvor forbrændigshastigheden af materiale til afbrænding i ovnen kontrolleres på basis af måling af oxygenkoncen-10 trationen i afgangsgassen. I fig. 12 vil komponenter med samme referencenumre som benyttet i fig. 2 være dele, der er de samme eller svarende til komponenter, der vises i fig. 2. Som det ses på tegningen, findes en sensor 14-3 til måling af oxygenkoncentrationen i 15 afgangsgassen ved udløbet for afgangsgassen; og output fra sensoren 14-3 overføres til kontrolindretningen 13.

Baseret på en afbrænding som ovenfor nævnt med kontrolleret afbrændingshastighed vil oxygenkoncentra-20 tionen i afgangsgassen vokse som i fig. 1 i tilfælde, hvor man påfylder en større mængde af materialet A end sædvanligt, idet forbrændingshastigheden (pr. tidsenhed) af materialet A vokser med samtidig vækst i mængden af afgangsgas og en formindsket oxygenkoncen-25 tration, hvorved output fra sensor 14-3 bliver mindre.

Hvis oxygenkoncentrationen reduceres, vil kontrolindretningen 13 åbne kontolventilen 7 til vækst af mængden af luft, der indføres fra luftdysen 8 i området over det fluidiserede leje 2. Herved formindskes 30 mængden af luft, der blæses op fra luftkammeret 6, og fluidiseringen af det fluidiserende medium i det fluidiserede leje 2 bliver derved modificeret. Herved reduceres mængden af varme, der overføres fra det flui-dicerende medium til materialet A, og gasifikationsha-35 stigheden af materialet A bliver mindre. På denne måde bliver forbrændingshastigheden også mindre. Sam- 21 DK 172333 B1 tidig reduceres mængden af oxygen i det fluidiserede leje 2, idet mængden af luft, der blæses op fra luftkammeret 6 bliver mindre, og mængden af uforbrændt gas vil vokse proportionalt med denne reduktion. Imid-5 lertid vil denne uforbrændte gas blive brændt, når luft blæses ind i et område, såsom ud for den frie del af væggen 9 over det fluidiserede leje 2, enten gennem luftdysen 8 eller indgangsåbningen for sekundærluft eller begge.

10 I dette tilfælde kan man indføre en mængde luft, der svarer til reduktionen i mængden i primærluft gennem luftdysen 8 som en mængde C2 af primærluft.

Fig. 13 er et blokdiagram, der skematisk illustrerer en forbrændingsovn med fluidiseret leje i et 15 tilfælde, hvor forbrændingshastigheden af materialet til afbrænding i ovnen kontrolleres ved hjælp af en bestemmelse af temperaturen inde i ovnen. I fig. 13 vil komponenter med samme referencenumre som i fig. 2 svare til dele, der er de samme som eller svarer til 20 dele i fig. 2. Som illustreret på denne tegning tilvejebringes en sensor for temperatur 14-4 over det fluidiserede leje 2 til måling af temperaturen i ovnen 1, idet output fra sensoren overføres til kontrolindretningen 13.

25 Hvis man udfører en kontrol af forbrændingsha stigheden som ovenfor besrkevet, vil, hvis mængden af materiale til afbrænding A, der indføres, er større end normalt, forbrændingshastigheden (pr. enhedstid) af materialet A blive større og temperaturen i ovnen vil 30 vokse, så output fra sensoren for temperatur 14-4 også vil vokse. Når temperaturen inde i ovnen vokser, vil kontrolindretningen 13 føre til en åbning af kontrolventilen 7, så mængden af luft, der Indsprøjtes fra luftdysen 8 i området over det fluidiserede leje 2, 35 vokser. Som et resultat heraf vil mængden af luft, der blæses op fra luftkammeret 6, blive reduceret, og DK 172333 B1 * 22 fluidiseringen af det fluidiserende medium i det flui-diserede leje 2 vil således blive modificeret. I overensstemmelse hermed vil mængden af varme, der overføres fra det fluidiserende medium til materialet til 5 afbrænding A, blive reduceret, hvorfor gasifikations-hastigheden af materialet A vil blive langsommere, endvidere vil forbrændingshastigheden som følge heraf blive langsommere. Samtidig reduceres mængden af oxygen i det fluidiserede leje, idet mængden af luft, der 10 blæses op fra luftkammeret 6, bliver reduceret, og mængden af endnu ikke brændt gas bliver forøget tilsvarende. Da luft imidlertid blæses ind i området, såsom området uden for den frie vægdel 9 over det fluidiserede leje 2, idet man herved benytter enten luftdysen 15 8 eller indgangsåbningen for sekundærluft eller begge, vil uforbrændt gas her blive brændt af.

I dette tilfælde kan man indføre en mængde luft, der svarer til den reducerede mængde af primærluft via luftdysen 8 som en mængde C2 af primærluft.

20 Ved de ovenfor beskrevne udførelsesformer vil fremgangsmåden til kontrol af forbrændingshastigheden af materialet til afbrænding i ovnen A være baseret på en måling udført af sensor 14-1 for lysstyrke, sensor 14-2 for tryk, sensor 14-3 for oxygenkoncer^tra-, 25 tion eller sensor 14-4 for temperatur. Der findes yderligere en kontrolmetode, hvor man benytter målinger af lysstyrke, såsom sensoren 14-1 for lysstyrke, vist i fig. 14(A). Ved denne kontrolmetode bliver en outputværdi PVQ1 fra sensoren 14-1 for lysstyrke mul-30 tipliceret med f.eks. en koefficient k (0 til 2,0), idet man benytter en aritmetisk enhed Y01' med suffix "a", og åbningsgraden for kontrolventilen 7 bliver således reguleret med et outputsignal y01 proportional med lysstyrken.

35 Hvis man bruger denne sidstnævnte metode, fore kommer der ikke problemer, hvis materialet til afbræn- 23 DK 172333 B1 ding, såsom byaffald, kontinuerligt føres ind i ovnen.

Man har imidlertid i tilfælde af såkaldt "massivt fald" forårsaget af, at forskellige typer materiale i affaldet er stærkt opblandet med forbrænding med udsendelse 5 af røg til følge, opnået at man ikke kunne kompensere for en forkert åbningsgrad af kontrolventilen 7, idet ovnen bliver mørk indvendig, trods den kraftige forbrænding, og sensor 14-1 for lysstyrke udsender et forkert signal, der angiver at forbrændingen ikke er 10 særlig aktiv.

Til fjernelse af sådanne ulemper tilvejebringes en kontrolmetode, der benytter en kombination af anordninger til påvisning af lysstyrke, såsom sensor 14-1, og anordninger til påvisning af tryk inde i ovnen, så-15 som sensor 14-2 vist i fig. 14(B), idet denne kontrolmetode er baseret på, at trykket ind i ovnen har en tendens til at vokse, når forbrændingen bliver aktiveret.

Hvis output signalværdien PVQ2 fra sensoren 20 14-2 til trykmåling, svarende til trykket inde i ov nen, overskrider en forudbestemt værdi, vil en aritmetisk enhed Yq2 , med suffix "b", udsende et output signalværdi YQ2 og forårsage åbning af kontrolventilen, hvis åbning er holdt på et minimum, til en given gjad..

25 Da trykket inde i ovnen normalt kontrolleres, reduceres det øjeblikkelig til en værdi under den forudbestemte værdi. Når output signalværdien PVQ2 fra tryksensoren 14-2 reduceres og holdes på et niveau under grænseværdien i en forudbestemt periode, vil man få en output 30 signalværdi y02, der 9iver en minimal åbning af kontrolventilen 7. En aritmetisk enhed Y03, mærket "c", sammenligner output signalværdierne y01 og y02 med hinanden ; det største af disse bliver output som en output signalværdi yø3, og man regulerer åbningsgraden for 35 kontrolventilen 7 i overensstemmelse med denne output signalværdi y03- 24 DK 172333 B1 Når fremgangsmåden benyttes som vist umiddelbart ovenfor, opnår man en god kontrol af forbrændingen, idet kontrolventilen 7 bliver åbnet til en vis grad og funktionerer godt, selv om ovnen bliver mørk indven-5 dig på grund af dannelse af røg. Man kan derudover benytte den aritmetiske enhed mærket "a" sammen med en regulator til at holde lysstyrken i ovnen konstant. Kontrolventilen 7 kan ikke blot benyttes til regulering af åbningsgraden, men også til regulering af by-10 passflowhastigheden, hvis man tilvejebringer en regulator for flowhastigheden.

Man kan på lignende måde tilvejebringe et kontrolsystem, der er i stand til i tilfredsstillende grad og hurtigt at følge pludselige fluktuationer i forbræn-15 dingshastigheden ved at kombinere hvilke som helst af variable faktorer, såsom lysstyrke, tryk inde i ovnen, oxygenkoncentration i afgangsgas og temperatur inde i ovnen, idet alle disse ændrer sig med fluktuationer i forbrændingshastigheden, og man kan vælge en hvilken 20 som helst kombination af faktorer uden at være begrænset til de ovenfor angivne. Kort sagt skal output fra sensorer til lysstyrketryk inde i ovnen, oxygenkoncentration i afgangsgas og temperatur inde i ovnen konstant kontrolleres, og kontrol af luft skal kun fgregå.

25 ved hjælp af output fra sensorer, der fungerer korrekt på det nævnte tidspunkt, idet man ser væk fra* output fra sensorer, der ikke fungerer korrekt på grund af tilstande i ovnen, til opnåelse af optimal kontrol.

I fig. 15 vises et skematisk blokdiagram over 30 en anden forbrændingsovn med fluidiseret leje, hvori man benytter en fremgangsmåde til kontrol af forbrænding ifølge opfindelsen. På fig. 15 ses en ovn, betegnet 21, hvori der dannes et fluidiseret leje 22. Anbragt under det fluidiserede leje 22 findes en række 35 luftkamre 28 og 26, gennem hvilke fluidiseringsluft føres fra en fluidiseringsblæser (ikke illustreret) via 25 DK 172333 B1 et rør 25 ind i ovnen 21 til opnåelse af fluidise-ring i det fluidiserende medium. Tallet 31 betegner en tragt til at føre materialet til afbrænding, såsom byaffald, ind i ovnen. Der findes en fødeindretning 32 5 under tragten 31, så materialet kan føres ind i ovnen 21. Der foreligger en måleenhed 33 for enden af fø-deindretningen 32 til måling af mængden af materiale A, der fra tragten 31 føres ind i ovnen 21. Tallet 39 repræsenterer en enhed til regulering af luftmæng-10 den. Der findes luftdyser 38 på en væg i ovnen 21 til at indblæse luft i et område over det fluidiserede leje 22. En aflukningsventil 35 er via et rør 34 forbundet til luftdysen 38. En anden afluftningsven-til 36 er via et rør 27 forbundet til det centrale 15 luftkammer 28. På tegningen betegner referencetallet 37 en ventil til minimumflow til indførsel af en minimal mængde luft.

På tegningen betegner referencetallet 29 en fri del af væggen; 30 betegner en køleenhed til af-20 gangsgas, og 23 og 24 betegner åbninger til fjernelse af uforbrændelige rester.

I en forbrændingsovn med fluidiseret leje, konstrueret som ovenfor vist, vil man normalt lade materialet til afbrænding A, der fra fødeanordningen_ 32.

25 føres ind i ovnen 21, falde på en bestemt del af det fluidiserede leje 22, nemlig på den centrale del. Man kan i dette tilfælde sprede materialet A under anvendelse af en spredningsindretning, men dette er ikke illustreret. Hvis måleneheden 33 påviser, at mængden 30 eller rumfanget af materialet A, der føres ind i ovnen 21, er større end sædvanligt, eller at materialet A er fuldstændigt forbrændeligt, vil en luftregulerende enhed 39 øjeblikkeligt lukke ventilen 36 og samtidigt åbne ventilen 35. Herved bliver mængden af luft, 35 der føres til det centrale luftkammer 28, svarende til den minimale mængde, der føres gennem minimum flowven- 26 DK 172333 B1 tilen 37, idet denne mængde er den mindste mængde, der er nødvendig til at forhindre, at det fluidiserende medium delvis falder ned i den lavere del af ovnen, hvilket ville føre til en moderation af fluidiseringen i 5 det fluidiserende medium i denne del af det fluidiserende leje 22.

Samtidig indføres luft gennem luftdysen 38 ind i området over det fluidiserede leje 22. Materialet til afbrænding af A, målt af måleenheden 33, fal-10 der på den centrale del af det fluidiserede leje 22, hvorved fluidisering af det fluidiserende medium modificeres. På grund af den modificerede fluidisering på den del, hvor materialet A falder, bliver gasifika-tionshastigheden og forbrændingshastigheden for mate-15 rialet A sat tilbage, og mængden af afgangsgas vil derfor ikke vokse pludseligt. Med en mindre mængde luft, der føres til det fluidiserede leje 22, vil koncentrationen af oxygen 02 i det fluidiserede leje 22 blive let reduceret, og mængden af uforbrændt gas vokse 20 tilsvarende. Da der imidlertid blæses luft ind i området, såsom området ud for den frie væg 28 over det fluidiserede leje 22, enten gennem luftdysen 38 eller åbningen til indførsel af sekundærluft eller gennem begge, vil den forøgede mængde af uforbrændt gas Ijlive.

25 forbrændt her.

I dette tilfælde kan man føre en mængde a‘f luft, der svarer til den reducerede mængde C-^ for primærluft, fra luftdysen 8 som en mængde C2 af primærluft.

Fig. 16 er et diagram, der illustrerer fluktua-30 tioner i mængden af afgangsgas B, primærluft C, sekundærluft D og oxygenkoncentration E i afgangsgassen, idet de alle er følsomme for variationer over tiden i mængden af A, der indføres, når man benytter fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge kendt 35 teknik i en forbrændingsovn med fluidiseret leje med en konstruktion som i fig. 15. Fig. 17 er et diagram, der 27 DK 172333 B1 viser fluktuationer i mængderne af afgangsgas B, primærluft (C^ og C2), sekundærluft D og oxygenkoncentration E i afgangsgassen, idet de er afhængige af tidsva-riationer af mængden af materiale A, der indføres, når 5 man benytter fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen.

Ved fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge kendt teknik vil, idet man indfører materiale til afbrænding A på tidspunktet t1# forbrændingen samti-10 digt blive sat i gang, og oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen vil pludselig falde. Som svar på faldet i oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen vil forsyningen af sekundærluft D blive sat i vejret, og mængden af afgangsgas B vil også vokse. Med fortsat forbræn-15 ding vil mængden af materiale, der endnu ikke er afbrændt i ovnen 21 efterhånden falde, og således vil oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen vokse. Som følge heraf bliver forsyningen af sekundærluft D reduceret til opnåelse af et fald i mængden af afgangsgas 20 b. Når man påfylder materialet til afbrænding A på tidspunktet t2, sker det samme igen. Mere nøjagtigt vil man se tydelige fluktuationer i mængderne af sekundærluft D, afgangsgas B og oxygenkoncentration E i afgangsgassen, hver gang man har påfyldt materiale^ A,.

25 afhængig af typen af påfyldt materiale, og når oxygenkoncentrationen i afgangsgassen bliver lav, vil der i denne findes uforbrændte gasser.

Modsætningsvis vil, når man benytter fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen, hver 30 gang man indfører materiale A på tidspunkterne t1# t2, osv. aflukningsventilen 36 lukke, og ventilen 35 vil samtidigt åbne, hvorfor primærluften sendes op og ned i det fluidiserede leje 2 med i begge tilfælde forudbestemte mængder (mængde af primærluft C2 til-35 ført gennem luftdysen 38 og mængden af primærluft tilført gennem luftkammeret 28), idet mængden af se- 28 DK 172333 B1 kundærluft D kontrolleres ved hjælp af feedback i overensstemmelse med oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen. Når materialet A indføres på tidspunktet t1# vil mængden af primærluft indføres fra 5 den lavere del af det fluidiserede leje 22 blive lavere på stedet, hvor materialet A falder, så flui-diseringen af det fluidiserende medium bliver modificeret, og mængden af varme, der overføres fra det fluidiserende medium til materialet til afbrænding A, bli-10 ver mindre til undertrykkelse af forgasning af materialet A og dermed af forbrændingen deraf. Da forbrændingshastigheden bliver lavere, bliver der intet pludseligt fald i oxygenkoncentrationen i afgangsgassen.

Der kan forekomme et vist fald, men næsten ingen fluk-15 tuationer i oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen E, da oxygenkoncentrationen E i afgangsgassen kontrolleres ved en regulering af mængden af sekundærluft D. Efter en forudbestemt tid standser man tilførsel af primærluft C2 gennem luftdysen 38, men man tilfører 20 den samme mængde C2 fra undersiden af det fluidiserede leje 22, og fluidiseringen bliver nu aktiv ved den centrale del af det fluidiserede leje 22, dvs. lejet drives nu under normale betingelser. De flygtige komponenter i ovnen er allerede brændt bort på dette tids-, 25 punkt, hvorfor forbrændingen er moderat, og der forekommer ingen væsentlige fluktuationer i oxygenkoncentrationen og i mængden af afgangsgas B, hvilket giver en stabil drift af ovnen.

I en forbrændingsovn med fluidiseret leje, op-30 bygget som vist i fig. 15, kan man forbinde en kontrolventil f.eks. til et rør 25, hvorfor man, når man indfører en større mængde af materiale A end en vis forudbestemt mængde i ovnen 21, vil lukke ventilen 36 og tilsvarende gøre åbningen af kontrolventilen lille til 35 reduktion af mængden af primærluft tilført gennem luftkammeret 26, og til forøgelse af mængden af luft 29 DK 172333 B1 indsprøjtet gennem dysen 38 i området over det flui-diserede leje 22. Man kan benytte en fremgangsmåde til forbrændingskontrol, der minder om fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen, kombineret 5 med forbrændingsovnen med fluidiseret leje, vist i fig.

1. I dette tilfælde kan man yderligere tilføre en mængde luft, der svarer til den reducerede mængde primærluft for luftdysen 8 som primærluft C2. Konstruktionen af forbrændingsovnen med fluidiseret leje, 10 hvori den omhandlede kontrolmetode kan anvendes, er ikke begrænset til konstruktionen vist i fig. 15.

I de ovenfor beskrevne udførelsesformer er beskrivelsen af fremgangsmåden til forbrændingskontrol givet med reference til en forbrændingsovn med fluidi-15 seret leje. En sådan forbrændingsovn med fluidiseret leje kan naturligvis erstattes med et såkaldt kedelanlæg med fluidiseret leje, tilpasset til varmegenudvinding. Det er derfor tydeligt, at begrebet forbrændingsovn med fluidiseret leje ifølge opfindelsen inklu-20 derer kedelanlæg med fluidiseret leje.

Som det er forklaret ovenfor, kan fremgangsmåden til forbrændingskontrol ifølge opfindelsen til anvendelse ved forbrændingsovne med fluidiseret leje i det væsentlige holde mængder af forbrændingsluft, afgangs-, 25 luft og oxygenkoncentrationen i afgangsgassen konstant, selv om materialet til afbrænding, såsom kul, byaffald, industriaffald og blandinger heraf, hvis brændværdier og egenskaber, såsom brændbarhed, konfiguration og rumvægt, er forskellige fra hinanden, fyldes ind i en for-30 brændingsovn med fludiseret leje. Det er derfor muligt i udstyr, der benytter en forbrændingsovn med fluidiseret leje til afbrænding af byaffald eller lignende at indføre sådanne perifere enheder til forbrændingsovnen med fluidiseret leje som luftblæsere for primærluft og 35 sekundærluft og enheder til behandling af afgangsgas, og sådanne kan nu konstrueres billigere. Man kan også 30 DK 172333 B1 i meget høj grad undgå at lede uforbrændte gasser ud i atmosfæren. Dette er gavnligt, idet det formindsker luftforureningen.

Som ovenfor beskrevet kan fremgangsmåden til 5 forbrændingskontrol til anvendelse i en forbrændingsovn med fluidiseret leje ifølge opfindelsen formindske fluktuationer i mængder af afgangsgas og oxygenkoncentrationen i afgangsgassen og kan forhindre, at uforbrændt gas ledes ud af anlægget, selv når forbrændings-10 hastigheden af materialet til afbrænding, der føres ind i forbrændingsovnen ved fluidiseret leje, varieres.

Denne fremgangsmåde til forbrændingskontrol er således effektiv i forbrændingsanlæg, der indeholder en forbrændingsovn med fluidiseret leje. Især når man af-15 brænder sådant materiale som kul, byaffald, industriaffald og blandinger deraf, hvis brændværdier samt egenskaber, såsom brændbarhed, konfiguration og rumvægt, afviger fra hinanden, kan denne fremgangsmåde til forbrændingskontrol let give en meget stabil kontrol af 20 forbrændingen og er også egnet til anvendelse i afbrændingsanlæg for byaffald, der benytter en forbrændingsovn med fluidiseret leje eller lignende.

Claims (22)

31 DK 172333 B1

1. Fremgangsmåde til forbrændingskontrol til anvendelse i en forbrændingsovn med fluidiseret leje til afbrænding af brændbart materiale, der føres ind i ovnen, hvor man ved hjælp af primærluft, indført fra 5 den lavere del af et fluidiseret leje forårsager flui-disering i et medium hertil, kendetegnet ved, at man: bestemmer forbrændingshastigheden for materialet under afbrænding, givet som produktet af brænd-10 værdien (i kcal/kg) og mængden pr. time (i kg/time); reducerer mængden af primærluft, når denne forbrændingshastighed overskrider en forud fastsat værdi; og 15 genopretter mængden af primærluft, når forbræn dingshastigheden falder under den fastsatte værdi; til kontrol og opretholdelse af forbrændingshastigheden på den fastsatte værdi.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, k e n d_e - tegnet ved, at man yderligere, samtidigt med reduktionen i mængden af primærluft fører luft ind i et område over det fluidiserede leje.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kende-25 tegnet ved, at forøgelsen i mængden af luft, der blæses ind i området over det fluidiserede leje, er lig med reduktionen i mængden af luft indført fra den lavere del af det fluidiserede leje i området over det fluidiserede leje.

4. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at forbrændingsovnen med fluidiseret leje drives med en primærluftmængde på 250-700 Nm3/m2 time. 32 DK 172333 B1

5. Forbrændingskontrolapparat til en forbrændingsovn (1) med et fluidiseret leje (2) til afbrænding af brændbart materiale, der føres ind i ovnen, hvor man forårsager fluidisering i et medium hertil ved hjælp af 5 primærluft indført fra et luftkammer (6) ved den lavere del af det fluidiserede leje, hvor apparatet omfatter en påvisningsindretning (14-1; 14-3) til bestemmelse af forbrændingshastigheden for materialet under afbrænding i forbrændingsovnen (1), givet som produktet af brænd-10 værdien (i kcal/kg) og mængden pr. time (i kg/time) for nævnte materiale under afbrænding, kendetegnet ved indretninger (7) til reduktion af den fra luftkammeret (6) tilførte luftmængde, når forbrændingshastigheden overskrider en forud fastsat værdi, og gen-15 oprettelse af den fra luftkammeret (6) tilførte luftmængde til sin oprindelige værdi, når forbrændingshastigheden falder under en forud fastsat værdi, til kontrol og opretholdelse af forbrændingshastigheden på den fastsatte værdi.

6. Forbrændingskontrolapparat ifølge krav 5, kendetegnet ved indretninger (8, 18) til at føre luft ind i et område over det fluidiserede leje og samtidigt hermed at reducere mængden af primærluft«*

7. Forbrændingskontrolapparat ifølge krav- 6, 25 kendetegnet ved indretninger til opnåelse af, at forøgelsen i luftmængden er lig med reduktionen i mængden af den fra luftkammeret (6) tilførte primærluft .

8. Forbrændingskontrolapparat ifølge et hvilket 30 som helst af kravene 5 til 7, kendetegnet ved, at påvisningsindretningerne omfatter en sensor for lysstyrke (14-1) til måling af en lysstyrke inden i ovnen.

9. Forbrændingskontrolapparat ifølge krav 8, 35 kendetegnet ved, at sensoren for lysstyrke DK 172333 Bl 33 (14-1) er anbragt over en indgangsåbning for sekundærluft, således at hele tværsnittet af ovnen kan iagttages .

10. Forbrændingskontrolapparat ifølge et hvilket 5 som helst af kravene 5 til 7, kendetegnet ved, at en påvisningsindretning (33) måler mængden eller rumfanget af materialet, der med henblik på afbrænding skal indføres i ovnen.

11. Forbrændingskontrolapparat ifølge et hvilket 10 som helst af kravene 5 til 7, kendetegnet ved, at påvisningsindretningerne omfatter en temperaturmålingsindretning (14-4) til måling af en temperatur inden i ovnen.

12. Forbrændingskontrolapparat ifølge et hvilket 15 som helst af kravene 5 til 7, kendetegnet ved, at påvisningsindretningerne omfatter en oxygenkoncentrationsmålingsindretning (14-3) til måling af en oxygenkoncentration inden i ovnen.

13. Forbrændingskontrolapparat ifølge et hvilket 20 som helst af kravene 5 til 7, kendetegnet ved, at påvisningsindretningerne omfatter en trykmålingsindretning (14-2) til måling af et tryk inden i ovnen.

14. Forbrændingskontrolapparat ifølge et hvilket 25 som helst af kravene 5 til 7, kendetegnet ved, at påvisningsindretningerne måler egenskaber for materialet til afbrænding.

15. Forbrændingskontrolapparat ifølge et hvilket som helst af kravene 5 til 7, kendetegnet 30 ved, at påvisningsindretningerne omfatter en sensor for lysstyrke til måling af en lysstyrke inden i ovnen og en trykmålingsindretning til måling af et tryk inden i ovnen.

16. Forbrændingskontrolapparat ifølge et hvilket 35 som helst af kravene 5 til 15, kendetegnet 34 DK 172333 B1 ved, at ovnen er konstrueret, så den inkluderer en række ved den lavere del af det fluidiserede leje anbragte luftkamre (26, 28), gennem hvilke kamre luft føres ind i forbrændingsovnen.

17. Forbrændingskontrolapparat ifølge krav 16, kendetegnet ved indretninger (36) til regulering af den via lufkammeret anbragt ved den del af ovnen, hvor materialet til afbrænding indkastes, indførte mængde luft, til kontrol af, at forbrændingsha- 10 stigheden for materialet til afbrænding har en forud fastsat værdi.

18. Forbrændingskontrolapparat ifølge krav 17, kendetegnet ved, at der findes indretninger (35) , der tillader, at en luftmængde svarende til den 15 reducerede mængde af luft tilført fra luftkammeret anbragt ved den del af ovnen, hvor materialet til afbrænding indkastes, blæses ind i et område over det fluidiserede leje.

19. Forbrændingskontrolapparat ifølge krav 17, 20 kendetegnet ved, at indretninger (36) reducerer mængden af luft tilført fra luftkammeret anbragt ved den del af ovnen, hvor materialet til afbrænding indkastes, samtidigt med, at en mængde luft svarende til den reducerede luftmængde indføres fra de, andre 25 luftkamre.

20. Forbrændingskontrolapparat ifølge et hvilket som helst af kravene 5 til 19, kendetegnet ved, at de forskellige bestanddele i materialet til afbrænding afviger fra hinanden i henseende til brænd- 30 værdi og egenskaber såsom brændbarhed, konfiguration og rumfang.

21. Forbrændingskontrolapparat ifølge et hvilket som helst af kravene 5 til 20, kendetegnet ved, at materialet til afbrænding omfatter kul, indu- 35 striaffald, byaffald eller blandinger deraf. 35 DK 172333 B1

22. Forbrændingskontrolapparat ifølge et hvilket som helst af kravene 5 til 21, kendetegnet ved, at forbrændingsovnanlægget involverer en kedel. )