EP0718553A1 - Verfahren zur Verbrennung von Abfällen - Google Patents

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EP0718553A1
EP0718553A1 EP95810746A EP95810746A EP0718553A1 EP 0718553 A1 EP0718553 A1 EP 0718553A1 EP 95810746 A EP95810746 A EP 95810746A EP 95810746 A EP95810746 A EP 95810746A EP 0718553 A1 EP0718553 A1 EP 0718553A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waste
incineration
calorific value
grate
shaft
Prior art date
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Application number
EP95810746A
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English (en)
French (fr)
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EP0718553B1 (de
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Peter Dübendorfer
John Millard
Martin Zweifel
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Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Original Assignee
ABB Management AG
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Publication date
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Publication of EP0718553B1 publication Critical patent/EP0718553B1/de
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    • F23G5/50—Control or safety arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/55—Controlling; Monitoring or measuring
    • F23G2900/55007—Sensors arranged in waste loading zone, e.g. feed hopper level
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/55—Controlling; Monitoring or measuring
    • F23G2900/55011—Detecting the properties of waste to be incinerated, e.g. heating value, density

Definitions

  • the invention relates to a method for the incineration of waste which is conveyed via an allocation shaft and a feed slide for incineration onto a grate to which air is supplied in order to maintain the incineration.
  • the invention further relates to an apparatus for performing this method.
  • the invention is based on a state of the art, as it results for example from EP-A-0 317 731.
  • Waste as fuel is very inhomogeneous in its composition. Their properties such as calorific value, ignitability and burning rate fluctuate in a very wide range.
  • Waste is incinerated, which consists, for example, of organic residual waste, industrial waste, wood, stones, plastics, glass, ceramics, paper and cardboard. If possible, the waste is made available for incineration in such a combination that it always contains a certain amount of combustible components.
  • the waste intended for incineration is available in different sizes. They also have different proportions of water, which must be taken into account when burning.
  • the compositions and the chemical-physical properties known from fuels such as coal, gas and oil. In contrast to the waste mentioned above, it is easily possible to optimize an incineration plant for these fuels.
  • Incineration plants for waste have so far mostly been operated with a low degree of automation.
  • a control room is provided, which is looked after by at least one surgeon.
  • the operator is responsible for adapting the combustion control to the fuel that is produced. He is dependent on his personal observation of the combustion process.
  • at least one video camera is provided, which is arranged above the combustion chamber. Corrective interventions in the combustion process can only be made retrospectively, i.e. when a change in the composition of the waste to be incinerated has become apparent through a change in the combustion quality. Then it is usually too late for corrective interventions. A combustion process run in this way will fluctuate more or less strongly around its optimal operating point.
  • EP-A-0 317 731 proposes to observe the area of the waste application on the combustion grate with optical radiation receivers which are preceded by optical filters which selectively detect the electromagnetic radiation emitted by H 2 O or CO 2 molecules.
  • the indicator for the water content of the waste obtained in this way is fed to the control device as a disturbance variable for controlling the combustion.
  • a signal is obtained which provides information about the water content of the waste before the waste is incinerated, so that the combustion parameters can be adapted directly to the incinerating waste.
  • a disadvantage of this method is that the time from the drop in the waste in the drop zone to the incineration on the grate is too short for changes in the combustion parameters to have a positive effect.
  • the dead times in this process are in the order of 30 to 60 minutes.
  • the transport time from the waste disposal area to the main incineration zone is in the range of 10 minutes.
  • the water content of the waste is determined only by the water evaporating on the surface. The water contained and bound inside the waste is not recorded and can therefore not be taken into account when controlling the combustion.
  • EP-A-0 352 620 describes a method in which the grate on which the waste is incinerated is observed with the aid of a video camera.
  • the video image obtained is automatically processed by means of a computer.
  • Information about the course of combustion such as the temperature distribution and the location of the main fire zone, is derived from the signals obtained from this and is then fed to the process control system as a control variable.
  • the invention is therefore based on the object of demonstrating a method which uses a forward-looking mode of combustion of waste of all kinds, so that it is known even before the incineration of the pending waste which parameters the furnace should be set to.
  • the invention is also based on the object of demonstrating a device for incinerating waste which can be operated with this method.
  • this object is achieved according to the invention in that the calorific value or at least one measurand determining the calorific value of the waste (1) to be incinerated is already determined in the allocation shaft (2) and the measured values determined therefrom are stored in a process control unit (18) which, depending on the size of the calorific value when burning the waste (1), controls the amount of air to be fed to the grate and / or the amount of waste to be fed to the grate.
  • a corresponding device for incinerating waste is the subject of claim 11.
  • the calorific value of the waste to be incinerated or a quantity that determines its calorific value is recorded and calculated in the allocation shaft a certain period of time before the incineration.
  • microwave signals are emitted perpendicular to the direction of conveyance of the allocation shaft in which the waste is transported to a grate provided for incineration.
  • the water content of the waste causes signal weakening and / or phase changes in these microwave signals. These are evaluated to determine the water content in the waste.
  • the information signals determined from this are fed to the process control unit.
  • the device according to the invention for the incineration of waste is equipped with an allocation shaft, which is followed by a feed slide. It is used to convey the amount of waste to be incinerated to a grate provided for this purpose, to which air is fed to maintain the incineration.
  • At least one device for recording the calorific value of the waste is installed within the allocation shaft and is connected to at least one evaluation unit. The signal outputs of the evaluation units are connected to a process control unit. This is intended for controlling the air supply to the grate or for controlling the feed slide.
  • the device for the incineration of waste 1 of all types shown in FIG. 1 comprises an upright distribution shaft 2 with a rectangular cross-section, a feed slide 3 at its lower end for metering and conveying the waste 1 onto a grate 4 connected to it
  • Allocation shaft 2 is provided with a measuring device, generally designated by reference number 6, for determining the calorific value of the waste 1 located there.
  • the dimensioning section is designed in such a way that the time between passing waste 1 and placing it on the grate is typically between 20 and 30 minutes.
  • a microwave measuring arrangement 6 is provided in the dimensioning section 5 of the allocation shaft 2 in order to determine the water content in these wastes 1 - this largely determines their calorific value.
  • FIG. 2 which shows the dimensioning section 5 of the allocation shaft 2 in an enlarged view, this comprises two spatially distant measuring points with combined microwave transmission / reception modules 6a, 6b, 6c, 6d, 6a ', 6b', 6c ', 6d'.
  • microwave transmission / reception modules 6a, 6b, 6c, 6d and 6a ', 6b', 6c ', 6d' in each of two planes ⁇ and ⁇ lying perpendicular to one another and extending perpendicular to the conveying direction of the distribution shaft 2 Arranged inside the wall 2A of the allocation shaft 2.
  • An evaluation unit (8, 8 ') is assigned to each of the two measuring points, the output signals of which are fed to the process control unit 9.
  • microwave transmitter / receiver modules 6a and 6b or 6c and 6d are arranged on a straight line perpendicular to the conveying direction of the allocation shaft 2 opposite one another.
  • the microwave transmission / reception modules 6a ', 6b', 6c ', 6d' belonging to the plane ⁇ are arranged in the same way.
  • the microwave arrangements can consist of separate transmitting and receiving modules, which are located opposite one another on the walls of the allocation shaft. However, combined transmit / receive modules can also be used.
  • the transmittance of the waste is recorded using the microwaves.
  • the reflectivity of the waste is determined.
  • a third possibility is to generate microwaves standing in the dimensioning section 5 and to detect amplitudes and / or phase changes of the microwaves, which in turn enable conclusions to be drawn about the water content or the calorific value of the waste.
  • the amount of waste 1 that is loaded onto the grate 4 for incineration corresponds to the amount of waste that can be filled into the dimensioning section 5 of the allocation shaft 2.
  • the water content and thus the calorific value of the wastes 1 transported into the dimensioning section 5 can be determined with the aid of the evaluation unit 8 and thus within certain error limits.
  • the measurement in two separate levels ⁇ and ⁇ prevents misinterpretations, e.g. if a larger piece of metal M is carried in the waste.
  • a signal with the information about the water content or calorific value is forwarded from the evaluation unit 8 to a process control unit 9.
  • the waste 1 contained in the allocation shaft 2 is conveyed onto the grate for incineration with the aid of the feed slide 3.
  • the amount of waste 1 that is loaded onto the grate 4 corresponds to the amount of waste that is currently in the dimensioning section 5 of the allocation shaft 2.
  • the feed slide 3 is also controlled by the process control unit 9.
  • An air flap 10 is also controlled by the process control unit 9 and is arranged in a pipeline 11 below the grate 4. This opens into channels 12 on the underside of the grate 4, from where the amount of air required for optimal combustion is supplied from the grate 4.
  • FIGS. 3a and 3a An alternative way of determining the calorific value of the waste is shown schematically in FIGS. 3a and 3a.
  • cast-surface electrodes 13 and 14 are arranged on or in two opposite walls. These are electrically insulated from the wall of the feed shaft 2, which is regularly made of metal, by means of insulators 15.
  • the insulator 15 has a T-shaped cross section, the leg pointing inwards having the same length as the wall thickness of the feed shaft and the electrodes 13 and 14, respectively Rubbish is not hindered by the insulator or the electrode. It is attached from the outside.
  • a current - supplied by a constant voltage source - is passed through the waste 1 in the dimensioning section 5.
  • the size of the flowing current I is a measure of the volume conductivity of the waste and this in turn is a measure of the water content and thus the calorific value of the waste.
  • the output signal of the combined feed and current measuring device 16 is fed to the process control unit 9.
  • two electrode arrangements spaced apart from one another with respect to the flow direction of the waste can also be provided here to avoid incorrect measurements, e.g. due to larger pieces of metal carried in the waste.
  • the density of waste 1 is determined using separate methods. This can e.g. in that the weight of the waste column in the feed shaft is measured above that of the feed slide 3 by means of load cells 17 which are integrated in the support structure of the feed slide. This information is also stored in the process control unit and taken into account when controlling the combustion. By comparing the weight of these waste columns at different times, in combination e.g. make a statement about the waste quality or the calorific value with the water content. Furthermore, the flow rate of the waste in the feed shaft 2 can e.g. are determined with a measuring wheel 18, which is coupled to a tachometer generator, and are likewise fed to the process control unit 9 via an associated evaluation unit 19.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

Bei dem Verfahren zur Verbrennung von Abfällen (1), die über einen Zuteilungsschacht (2) und einen Aufgabeschieber (3) zum Verbrennen auf einen Rost (4) befördert werden, dem zur Aufrechterhaltung der Verbrennung Luft zugeführt wird, wird mindestens ein die Verbrennung beeinflussender Parameter in Abhängigkeit vom Heizwert des zu vebrennenden Abfalls gesteuert. Um eine vorausschauende Fahrweise der Verbrennung von Abfällen jeder Art zu ermöglichen, wird der Heizwert oder zumindest eine den Heizwert bestimmende Messgrösse der zur Verbrennung anstehenden Abfälle (1) bereits im Zuteilungsschacht (2) ermittelt und die hieraus ermittelten Messwerte werden in einer Prozesssteuerungseinheit (18) gespeichert. Diese steuertden dann in Abhängigkeit von der Grösse des Heizwertes bei der Verbrennung der Abfälle (1) die Menge der dem Rost zuzuführenden Luft und/oder die Menge des dem Rost zuzuführenden Abfalls. <IMAGE>

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung bezieht auf ein Verfahren zur Verbrennung von Abfällen, die über einen Zuteilungsschacht und einen Aufgabeschieber zum Verbrennen auf einen Rost befördert werden, dem zur Aufrechterhaltung der Verbrennung Luft zugeführt wird.
  • Die Erfindungs bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Die Erfindung geht dabei aus von einem Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der EP-A-0 317 731 ergibt.
    • TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
  • Abfälle als Brennstoff gesehen sind in ihrer Zusammensetzung sehr inhomogen. Ihre Eigenschaften wie Heizwert, Zündfähigkeit und Abbrandgeschwindigkeit schwanken in einem sehr breiten Bereich. Zur Verbrennung gelangen Abfälle, die bespielsweise aus organischem Restmüll, Industrieabfällen, Holz, Steinen, Kunststoffen, Glas, Keramik, Papier und Pappe bestehen. Die Abfälle werden möglichst in einer solchen Kombination zur Verbrennung bereitgestellt, dass immer ein bestimmter Anteil an brennbaren Bestandteilen enthalten ist. Die für die Verbrennung vorgesehenen Abfälle liegen in unterschiedlicher Grösse vor. Zudem weisen sie unterschiedliche Anteile an Wasser auf, was bei der Verbrennung berücksichtigt werden muss. Im Gegensatz dazu sind die Zusammensetzungen und die chemisch-physikalischen Eigenschaften von Brennstoffen wie Kohle, Gas und Öl bekannt. Im Gegensatz zu den obengenannten Abfällen ist es hierbei problemlos möglich, eine Verbrennungsanlage für diese Brennstoffe zu optimieren.
  • Verbrennungsanlagen für Abfälle werden bisher meist mit geringem Automatisierungsgrad gefahren. Bei den meisten bisher bekannten Anlagen dieser Art ist eine Warte vorgesehen, die von wenigstens einem Operateur betreut wird. Dem Operateur obliegt die Aufgabe, die Verbrennungsführung dem jeweils anfallenden Brennstoff anzupassen. Er ist dabei auf seine persönliche Beobachtung des Verbrennungsprozesses angewiesen. Bei den meisten Verbrennungsanlagen ist wenigstens eine Videokamera vorgesehen, die über dem Verbrennungsraum angeordnet ist. Korrigierende Eingriffe in den Verbrennungsprozess können allerdings nur nachträglich erfolgen, d.h. dann, wenn sich eine Änderung der Zusammensetzung des zu verbrennenden Abfalls durch eine Änderung der Verbrennungsqualität bemerkbar gemacht hat. Dann ist es für korrigierende Eingriffe in der Regel oft schon zu spät. Ein so gefahrener Verbrennungsprozess wird immer mehr oder weniger stark um seinen optimalen Betriebspunkt schwanken. Um diese Schwankungen zu minimieren, sind Ansätze zu erkennen, um den Automatisierungsgrad der Verbrennung von Abfällen zu erhöhen. Dazu werden neue Messwertaufnehmer im Verbrennungsraum installiert, die den Verbrennungsprozess beobachten. Die hierbei gewonnenen Informationen, die der Operateur bis jetzt visuell erfasst, werden automatisch erfasst und unmittelbar einem die Verbrennung steuernden System als Korrekturfaktor zur Verfügung gestellt.
  • In der EP-A-0 317 731 wird vorgeschlagen, den Bereich der Abfallaufgabe auf dem Verbrennungsrost mit optischen Strahlungsempfängern zu beobachten, denen optische Filter vorgeschaltet sind, welche die von H2O bzw. CO2 Molekülen emittierte elektromagnetische Strahlung selektiv erfassen. Der so gewonnene Indikator für den Wassergehalt des Abfalls wird zur Regelung der Verbrennung als Störgrösse der Regelvorrichtung zugeleitet. Mit dem hier beschriebenen Verfahren wird ein Signal gewonnen, das Auskunft über den Wassergehalt des Abfalls ermöglicht, bevor der Abfall verbrannt wird, so dass die Verbrennungsparameter unmittelbar dem verbrennenden Müll angepasst werden können. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, dass die Zeit von der Aufgabe des Abfalls in der Aufgabezone bis zur Verbrennung auf dem Rost zu kurz ist, als dass sich Änderungen der Verbrennungsparameter noch positiv auswirken können. Die Totzeiten bei diesem Verfahren liegen in der Grössenorndung von 30 bis 60 Minuten. Die Transportzeit von der Aufgabezone des Abfalls in die Hauptverbrennungszone dagegen im Bereich von 10 Minuten. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird der Wassergehalt des Abfalls nur durch das an der Oberfläche verdampfende Wasser ermittelt. Das im inneren des Abfalls enthaltene und gebundene Wasser wird nicht erfasst, und kann deshalb bei der Steuerung der Verbrennung nicht berücksichtigt werden.
  • In der EP-A-0 352 620 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem der Rost, auf dem die Verbrennung des Abfalls erfolgt, mit Hilfe einer Videokamera beobachtet wird. Das erhaltene Videobild wird automatisch mittels eines Rechners verarbeitet. Aus den hieraus gewonnenen Signalen werden Informationen über den Verbrennungsverlauf, wie beispielsweise die Temperaturverteilung und die Lage der Hauptbrandzone hergeleitet und dem Prozessleitsystem dann als Steuerungsgrösse zugeführt. Mit diesem Verfahren ist eine vorausschauende Fahrweise der Müllverbrennung nicht möglich, da nur die Oberflächentemperatur auf dem Rost erfasst wird. Glut oder Schwelnester unter der Oberfläche des zu verbrennenden Mülls, die den Verbrennungsablauf beeinflussen, bleiben unberücksichtigt.
    • KURZE DASTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, das eine vorausschauende Fahrweise der Verbrennung von Abfällen aller Art ermöglicht, so dass bereits vor der Verbrennung des anstehenden Abfalls bekannt ist, auf welche Parameter die Feuerung einzustellen ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine mit diesem Verfahren betreibbare Einrichtung zur Verbrennung von Abfällen aufzuzeigen.
  • Ausgehend vom Stand der Technik wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dass der Heizwert oder zumindest eine den Heizwert bestimmende Messgrösse der zur Verbrennung anstehenden Abfälle (1) bereits im Zuteilungsschacht (2) ermittelt und die hieraus ermittelten Messwerte in einer Prozesssteuerungseinheit (18) gespeichert werden, welche in Abhängigkeit von der Grösse des Heizwertes bei der Verbrennung der Abfälle (1) die Menge der dem Rost zuzuführenden Luft und/oder die Menge des dem Rost zuzuführenden Abfalls steuert.
  • Eine entsprechende Einrichtung zur Verbrennung von Abfällen ist Gegenstand des Patentanspruchs 11.
  • Der Heizwert der zur Verbrennung anstehenden Abfälle bzw. eine deren Heizwert massgebend bestimmende Grösse wird eine gewissen Zeitspanne vor der Verbrennung bereits im Zuteilungsschacht erfasst und berechnet.
  • Hierfür bieten sich im wesentlichen zwei Möglichkeiten an: Bei der ersten Variante werden senkrecht zur Förderrichtung des Zuteilungsschachtes, in dem die Abfälle zu einem für die Verbrennung vorgesehenen Rost transportiert werden, Mikrowellensignale ausgesendet. Durch den Wassergehalt der Abfälle werden Signal schwächungen und/oder Phasenveränderungen bei diesen Mikrowellensignalen verursacht. Diese werden zur Ermittlung des Wassergehaltes in den Abfällen ausgewertet. Die hieraus ermittelten Informationssignale werden der Prozesssteuerungseinheit zugeführt.
  • Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Verbrennung von Abfällen ist mit einem Zuteilungsschacht ausgerüstet, dem ein Aufgabeschieber nachgeschaltet ist. Mit ihm wird die gerade zu verbrennende Menge an Abfällen auf einen hierfür vorgesehenen Rost befördert, dem zur Aufrechterhaltung der Verbrennung Luft zuführt wird. Innerhalb des Zuteilungsschachtes ist mindestens eine Einrichtung zur Erfassung des Heizwerts der Abfälle installiert, die mit mindestens einer Auswerteeinheit verbunden sind. Die Signalausgänge der Auswerteeinheiten sind an eine Prozesssteuerungseinheit angeshlossen ist. Diese ist für die Steuerung der Luftzufuhr zum Rost oder zur Steuerung des Aufgabeschiebers vorgesehen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Dabei zeigt
    • Fig.1
    eine Einrichtung zur Verbrennung von Abfällen im Vertikalschnitt:
    Fig.2
    den mit einer Mikrowellenanordnung zur Erfassung des Heizwerts der Abfälle versehenen Zuteilungsschacht der Einrichtung gemäss Fig.1;
    Fig.3
    den mit einer Einrichtung zur Messung des elektrischen Widerstandes der Abfälle versehenen Zuteilungsschacht der Einrichtung gemäss Fig.1;
    Fig.3a
    einen Schnitt durch die Wandung des Zuteilungsschachtes gemäss Fig.3.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Die in Fig.1 dargestellte Einrichtung zur Verbrennung von Abfällen 1 aller Art umfasst einen aufrecht stehenden Zuteilungsschacht 2 mit Rechteckquerschnitt, einen Aufgabeschieber 3 am seinem unteren Ende zur Dosierung und Förderung der Abfälle 1 auf einen sich daran anschliessenden Rost 4. In einem Bemessungsabschnitt 5 des Zuteilungsschachtes 2 ist eine generell mit der Bezugsziffer 6 bezeichnete Messeinrichtung zur Bestimmung des Heizwerts der dort befindlichen Abfälle 1 vorgesehen. Der Bemessungsabschnitt ist derart angelegt, dass die Zeitspanne zwischen Passieren der Abfälle 1 und Aufgabe auf den Rost zwischen typisch 20 bis 30 Minuten beträgt.
  • Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Ermittlung des Wassergehaltes in diesen Abfällen 1 - dieser bestimmt massgeblich deren Heizwert - ist im Bemessungsabschnitt 5 des Zuteilungsschachtes 2 eine Mikrowellen-Messanordnung 6 vorgesehen. Diese umfasst gemäss Fig.2, welche den Bemessungsabschnitt 5 des Zuteilungsschachtes 2 in vergrösserter Ansicht zeigt, zwei räumlich distanzierte Messstellen mit kombinierten Mikrowellen-Sende/Empfangsmodulen 6a, 6b, 6c, 6d, 6a', 6b', 6c', 6d'. Hierbei sind in zwei senkrecht untereinander liegenden und sich senkrecht zur Förderrichtung des Zuteilungsschachtes 2 erstreckenden Ebenen α und β jeweils vier kombinierte Mikrowellen-Sende/Empfangsmodule 6a, 6b, 6c, 6d bzw. 6a', 6b', 6c', 6d' an der Innenseite der Wand 2A des Zuteilungsschachtes 2 angeordnet. Den beiden Messstellen ist jeweils eine Auswerteeinheit (8,8') zugeordnet, deren Ausgangssignale der Prozesssteuereinheit 9 zugeführt werden.
  • Jeweils zwei Mikrowellen-Sende/Empfangsmodule 6a und 6b bzw. 6c und 6d sind auf einer Geraden senkrecht zur Förderrichtung des Zuteilungsschachtes 2 einander gegenüberliegend angeordnet sind. In gleichen Weise sind die zu der Ebene β gehörigen Mikrowellen-Sende/Empfangsmodule 6a', 6b', 6c', 6d' angeordnet.
  • Die Mikrowellenanordnungen können dabei aus getrennten Sende- und Empfangsmodulen bestehen, die sich an den Wänden des Zuteilungsschachtes gegenüberliegen. Es können aber auch kombinierte Sende-/Empfangsmodule sein. Im ersten Fall wird das Transmissionsvermögen der Abfälle mittels der Mikrowellen erfasst. Im zweiten Fall wird das Reflexionsvermögen der Abfälle ermittelt. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, im Bemessungsabschnitt 5 stehende Mikrowellen zu erzeugen und Ampltiduden und/oder Phasenänderungen der Mikrowellen zu detektieren, die wiederum Rückschlüsse auf den Wassergehalt bzw. den Heizwert der Abfälle ermöglichen.
  • Die Menge der Abfälle 1, die zur Verbrennung auf den Rost 4 geladen wird, entspricht der Menge an Abfällen, die in den Bemessungsabschnitt 5 des Zuteilungsschacht 2 gefüllt werden kann. Aus der Signalschwächungen und/oder Phasenveränderungen der Mikrowellensignale kann mit Hilfe der Auswerteeinheit 8 der Wassergehalt und damit innerhalb gewisser Fehlergrenzen der Heizwert der in den Bemessungsabschnitt 5 transportierten Abfälle 1 ermittelt werden. Die Messung in zwei getrennten Ebenen α und β verhindert dabei Fehlinterpretationen, z.B. wenn ein grösseres Metallstück M im Abfall mitgeführt wird. Von der Auswerteeinheit 8 wird ein Signal mit der Information über den Wassergehalt bzw. Heizwert an eine Prozesssteuereinheit 9 weitergeleitet.
  • Diese Signale stehen bei der Verbrennung der Abfälle 1 für die Steuerung der Luftzufuhr zum Rost 4 zur Verfügung. Die in dem Zuteilungsschacht 2 enthaltenen Abfälle 1 werden mit Hilfe des Aufgabeschiebers 3 zur Verbrennung auf den Rost befördert. Die Menge der Abfälle 1, die auf den Rost 4 geladen wird, entspricht der Menge an Abfällen, die sich gerade in dem Bemessungsabschnitt 5 des Zuteilungsschacht 2 befindet. Mit Hilfe des Aufgabeschiebers 3 kann genau die Menge an Abfällen 1 auf den Rost 4 transportiert werden, deren Wassergehalt z.B. 30 Minuten vor der Verbrennung beim Einfüllen in den Bemessungsabschnitt 5 ermittelt wurde. Um eine fehlerfreie Zuordnung zwischen den Messwerten, die in der Prozesssteuereinheit gespeichert werden und den gerade auf den Rost zur Verbrennung beförderten Abfällen 1 sicherzustellen, wird der Aufgabeschieber 3 ebenfalls von der Prozesssteuereinheit 9 gesteuert.
  • Von der Prozesssteuereinheit 9 wird zudem eine Luftklappe 10 gesteuert, die in einer Rohrleitung 11 unterhalb des Rostes 4 angeordnet ist. Diese mündet in Kanäle 12 an der Unterseite des Rostes 4, von wo aus dem Rost 4 die für eine optimale Verbrennung erforderliche Menge an Luft zugeführt wird.
  • Eine alternative Möglichkeit, den Heizwert der Abfälle zu ermitteln, ist in Fig.3 und Fig.3a schematisch dargestellt. Im Bemessungsabschnitt sind an oder in zwei gegenüberliegenden Wänden gossflächige Elektroden 13 und 14 angeordnet. Diese sind von der regelmässig aus Metall bestehenden Wand des Aufgabeschachtes 2 mittels Isolatoren 15 elektrisch isoliert. Wie aus Fig.3a zu erkennen ist, besteht weist dabei der Isolator 15 T-förmigen Querschnitt auf, wobei der nach innen weisenden Schenkel dieselbe Länge aufweist wie die Wandstärke des Aufgabeschachtes und der Elektroden 13 bzw. 14. Auf diese Weise wird das Nachrutschen des Mülls weder durch den Isolator noch die Elektrode behindert. Er ist von aussen befestigt. au Mittels einer kombinierten Speise- und Strommesseinrichtung 16 wird ein Strom - geliefert von einer Konststantspannungsquelle - durch die Abfälle 1 im Bemessungsabschnitt 5 geleitet. Die Grösse des fliessenden Stromes I ist dabei ein Mass für Volumenleitfähigkeit der Abfälle und diese wiederum ein Mass für den Wassergehalt und damit den Heizwert des Mülls. Das Ausgangssignal der kombinierten Speise- und Strommesseinrichtung 16 wird der Prozesssteuereinheit 9 zugeführt.
  • Analog dem vorstehend beschriebenen Messverfahren mit Mikrowellen können auch hier zwei bezüglich Fliessrichtung des Abfalls voneinander distanzierte Elektrodenanordnungen vorgesehen sein, um Fehlmessungen z.B. infolge im Abfall mitgeführten grösseren Metallstücken zu vermeiden.
  • Die Dichte der Abfälle 1 wird mit getrennten Verfahren ermittelt. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass das Gewicht der Abfallsäule im Aufgabeschacht über dem des Aufgabeschiebers 3 mittels Kraftmessdosen 17, die in die Stützkonstruktion des Aufgabeschiebers integriert sind, gemessen wird. Diese Information wird ebenfalls in der Prozesssteuereinheit gespeichert und bei der Steuerung der Verbrennung berücksichtigt. Durch Vergleich des Gewichts dieses Abfallsäulen zu verschiedenen Zeiten lässt sich in Kombination z.B. mit dem Wassergehalt eine Aussage über die Müllqualität bzw. den Heizwert machen. Ferner kann auch die Fliessgeschwindigkeit des Abfalls im Zuleitungsschacht 2 z.B. mit einem Messrad 18, das mit einem Tachogenerator gekuppelt ist, ermittelt werden und ebenfalls über eine zugehörige Auswerteeinheit 19 der Prozesssteuereinheit 9 zugeführt werden.
  • Das im vorstehenden beschriebene Verfahren zur Verbrennung von Abfällen mit vorausschauender Fahrweise ist insbesondere für die Prozessregelung bei der Verbrennung von heterogenem Abfällen, insbesondere Müll, geeignet. Die Müllqualität geht als übergeordnete Führungsgrösse in die Regelung und Steuerung des Verbrennungsprozesses ein dergestalt, dass die Müllqualität als Leitparameter für die wesentlichen Stellglieder des Verbrennungsprozesses eingesetzt wird. Die Müllqualität in Form des Heizwertes und des Wassergehaltes ist dabei der wesentliche Leitparameter. Daneben spielen eine Reihe von weiteren Führungsgrössen und Störgrössen eine Rolle, die einzeln oder in Kombination berücksichtigt werden können:
    • die erzeugte Dampfmenge als weitere Führungsgrösse
    • der O2-Gehalt im Rauchgas als Störgrösse für die Dampfmenge als (weitere) Führungsgrösse
    • der O2-Gehalt im Rauchgas neben der Müllqualität als weitere Führungsgrösse für den Verbrennungsprozess
    • die Dampfmenge als Störgrösse auf den O2-Gehalt als Führungsgrösse
    • die Steuerung der Abfallbeschickung über den Aufgabeschieber in Abhängigkeit von der Müllqualität, dergestalt, dass Anzahl und Grösse der Zuteilportionen (der zuzuteilenden Abfallportion) selbstätig an die Müllqualität angepasst werden, wobei die Anzahl und Grösse der Zuteilportionen, z.B. über die Hublänge des Aufgabeschiebers, leistungsabhängig festgelegt werden
    • die Abfallschichtdicke über dem Verbrennungsrost, die z.B. über die Strömungswiderstände durch Rost und Abfallbett erfassbar und regelbar ist. Auf diese Weise lässt sich ein Ueberfüllen des Rostes verhindern und das Leerfahren des Rostes vermeiden. Dabei können auch die einzelnen Unterwindzonen des Rostes getrennt erfasst und der Müllqualität entsprechend geregelt werden.
    • Erfassung der Primärluftverteilung in den Unterwindzonen und deren Steuerung/Regelung in Abhängigkeit von der Müllqualität
    • Primärlufttemperatur über den Luftvorwärmer und daneben auch deren Verteilung aaaauf die einzelnen Unterwindzonen in Abhängigkeit von der Müllqualität
    • Variation der Rostgeschwindigkeiten in den einzelnen Rostzonen in Abhängigkeit von der Müllqualität
    • Beschickte Abfallmenge aufgrund der Fliessgeschwindigkeit des Abfalls im Zuteilungsschacht
    • Strömungswiderstände in den einzelnen Unterwindzonen zur Regelung der Feuerlage.
    Bezeichnungsliste
    • 1
    Abfälle
    2
    Zuteilungsschacht
    3
    Aufgabeschieber
    4
    Rost
    5
    Bemessungsabschnitt von 2
    6
    Einrichtung zur Ermittlung des Heizwertes von 1
    6a,...
    Mikrowellenanordnungen
    8,8'
    Auswerteeinheiten
    9
    Prozesssteuereinheit
    10
    Luftklappe
    11
    Rohrleitung
    12
    Lüftkanäle in 11
    13,14
    plattenförmige Elektroden
    15
    Isolatoren
    16
    kombinierte Speise- und Messeinrichtung
    17
    Kraftmessdosen
    18
    Messrad
    19
    Auswerteeinheit für 17

Claims (16)

  1. Verfahren zur Verbrennung von Abfällen (1), die über einen Zuteilungsschacht (2) und einen Aufgabeschieber (3) zum Verbrennen auf einen Rost (4) befördert werden, dem zur Aufrechterhaltung der Verbrennung Luft zugeführt wird, wobei mindestens ein die Verbrennung beeinflussender Parameter in Abhängigkeit vom Heizwert des zu vebrennenden Abfalls gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwert oder zumindest eine den Heizwert bestimmende Messgrösse der zur Verbrennung anstehenden Abfälle (1) bereits im Zuteilungsschacht (2) ermittelt und die hieraus ermittelten Messwerte in einer Prozesssteuereinheit (9) gespeichert werden, welche in Abhängigkeit von der Grösse des Heizwertes bei der Verbrennung der Abfälle (1) die Menge der dem Rost zuzuführenden Luft und/oder die Menge des dem Rost zuzuführenden Abfalls steuert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dass der Heizwert der zur Verbrennung anstehenden Abfälle (1) zu einer vorgegebenen Zeit vor der Aufgabe auf den Rost (4) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwert der Abfälle (1) 30 Minuten vor dem Verbrennen innerhalb eines Bemessungsabschnittes (5) des Zuteilungsschachtes (2), der eine definierte Grösse aufweist, ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Bemessungsabschnittes (5) senkrecht zur Förderrichtung des Zuteilungsschachtes (2) Mikrowellen ausgesendet und Signalschwächungen und/oder Phasenveränderungen dieser Mikrowellen zur Ermittlung des Heizwertes in den zur Verbrennung anstehenden Abfällen (1) ausgewertet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von der Innenseite einer ersten Wand des Bemessungsabschnittes (5) Mikrowellen senkrecht zur Förderrichtung des Zuteilungsschachtes (2) zu der gegenüberliegenden Wand ausgesendet und dort empfangen, und aus der Signalschwächung und/oder Phasenveränderung der empfangenen Mikrowellen beim Durchgang durch die Abfälle (1) deren Wassergehalt berechnet und die ermittelten Messwerte in der Prozesssteuereinheit (9) gespeichert werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von der Innenseite einer ersten Wand des Bemessungsabschnittes (5) Mikrowellen senkrecht zur Förderrichtung des Zuteilungsschachtes (2) Mikrowellen ausgesendet und die Signaländerungen der an den Abfällen (1) reflektierten Mikrowellen für die Bestimmung des Wassergehaltes in diesen Abfällen (1) ausgewertet und die ermittelten Messwerte in der Prozesssteuerungseinheit (9) gespeichert werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Wassergehaltes in Abfällen (1) in Inneren des Bemessungsabschnittes (5) zwischen zwei gegenüber liegenden Wänden (2A, 2B) wenigstens eine stehende Mikrowelle ausgebildet und aus der Signalschwächung und/oder Phasenveränderung dieser stehenden Mikrowelle der Wassergehalt der zur Verbrennung anstehenden Abfälle (1) ermittelt und die Messwerte in der Prozesssteuerungseinheit (9) gespeichert wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Wassergehaltes in den zur Verbrennung anstehenden Abfällen (1) die gesendeten und empfangenen Mikrowellensignale einer Auswerteeinheit (8) zugeleitet werden, die aus den Abweichungen der gesendeten und empfangenen Mikrowellensignale den Wassergehalt der überprüften Abfälle (1) berechnet und ein Informationssignal an die Prozesssteuerungseinheit (9) weiterleitet.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Bemessungsabschnittes (5) senkrecht zur Förderrichtung des Zuteilungsschachtes (2) der elektrische Widerstand in den zur Verbrennung anstehenden Abfällen gemessen wird, welcher zur Ermittlung des Heizwertes in den zur Verbrennung anstehenden Abfällen (1) ausgewertet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Heizwert der zur Verbrennung anstehenden Abfälle (1) deren Fliessgeschwindigkeit und/oder deren Gewicht im Zuteilungsschacht ermittelt und in der Prozesssteuerungseinheit (9) ausgewertet werden.
  11. Einrichtung zur Verbrennung von Abfällen mit einem Zuteilungsschacht (2) dem ein Aufgabeschieber (3) nachgeschaltet ist, der die jeweils zu verbrennende Menge an Abfällen (1) auf einen hierfür vorgesehenen Rost (4) befördert, dem zur Aufrechterhaltung der Verbrennung Luft zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Zuteilungsschachtes (2) mindestens ein Messvorrichtung (5) zur Ermittlung des Heizwertes der Abfälle (1) installiert und mit mindestens einer Auswerteeinheit (8;16) verbunden ist, deren Signalausgänge an eine Prozesssteuereinheit (9) angeshlossen ist, welche für die Steuerung der Luftzufuhr zum Rost (4) und/oder zur Steuerung des Aufgabeschiebers (3) vorgesehen ist.
  12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (5) innerhalb des Bemessungsabschnittes (5) des Zuteilungsschachtes (2) installiert und Mikrowellensender, Mikrowellenempfänger oder kombinierte Mikrowellen-Sende/Empfangsmodule aufweist, die mit der Auswerteeinheit (8) verbunden sind, und deren Signalausgang an die Prozesssteuereinheit (9) angeshlossen ist.
  13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in zwei oder mehreren senkrecht untereinander liegenden und senkrecht zur Förderrichtung des Zuteilungsschachtes (2) verlaufenden Ebenen (α und β) jeweils mindestens vier kombinierte Mikrowellen-Sende/Empfangsmodule (6a,6b,6c,6d und 6a',6b',6c',6d') vorgesehen sind.
  14. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite zweier gegenübereinanderliegender Wände des Zuteilungsschachtes (2) und von besagten Wänden elektrisch isoliert zwei plattenförmige Elektroden (13,14) vorgesehen sind, welche mit einer Spannungsquelle (16) verbunden sind, das ein Strommessgerät umfasst zur Erfassung des Stromes durch den im Aufgabeschacht befindlichen Abfall.
  15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erfassung des Gewichts der Abfälle (1) im Zuteilungsschacht (2) vorgesehen sind.
  16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dass im Zuteilungsschacht Mittel (18,19) zur Erfassung der Fliessgeschwindigkeit des Abfalls im Zuteilungsschacht (2) vorgesehen ist.
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