EP1048900A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Verbrennung von Brennstoff mit variablem Heizwert - Google Patents

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EP1048900A1
EP1048900A1 EP00109028A EP00109028A EP1048900A1 EP 1048900 A1 EP1048900 A1 EP 1048900A1 EP 00109028 A EP00109028 A EP 00109028A EP 00109028 A EP00109028 A EP 00109028A EP 1048900 A1 EP1048900 A1 EP 1048900A1
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EP
European Patent Office
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fuel
combustion
gripper
shaft
analysis
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00109028A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Wintrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orfeus Combustion Engr GmbH
Original Assignee
Orfeus Combustion Engr GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orfeus Combustion Engr GmbH filed Critical Orfeus Combustion Engr GmbH
Publication of EP1048900A1 publication Critical patent/EP1048900A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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    • F23G5/50—Control or safety arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G5/444—Waste feed arrangements for solid waste
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    • F23G2900/55007—Sensors arranged in waste loading zone, e.g. feed hopper level
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00—Flame sensors
    • F23N2229/20—Camera viewing

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 Controlling the combustion of variable calorific fuel, in particular Household waste, which uses a gripper to turn fuel from a bunker into a End of a shaft is used, at the other end of the fuel is conveyed in batches to a combustion grate by setting at least one combustion parameter.
  • the invention further relates to a Device according to the preamble of claim 7, comprising a Gripper unit for gripping fuel, in particular household waste, from one Bunker for insertion in the end of a shaft and a control unit to control combustion on the other end of the shaft arranged combustion east.
  • EP-A-0 317 731 describes a method for controlling the combustion of fuel with a strongly fluctuating calorific value, in particular in a waste incineration plant, in which the calorific value of the fuel is estimated on the basis of its detected water content or of the CO 2 content of the combustion air, in particular by the band radiation of H 2 O or CO 2 detected in a first evaporation and degassing zone of the grate.
  • the throttling of the air is determined in the air supply lines supplied to the grate from below, and the average density of the fuel arranged on the grate is derived therefrom and used to control the waste incineration plant.
  • a disadvantage of this known method is that the combustion parameters can only be controlled for the first time when the fuel is placed on the grate. If the calorific value changes at short intervals, the system tends to vibrate. Furthermore, due to the correlation with that of the H 2 O content, the regulation is based on a presumption of regulation, which is often not applicable.
  • EP-A-0 352 620 describes a waste incineration plant in which Firing performance by adjusting the primary air supply both over the grate length as well as in the transverse direction of the combustion grate different zones is regulated, for this purpose a video camera in the combustion chamber the combustion behavior and the fuel distribution are provided observed and corresponding values for regulating the combustion output determined.
  • the fuel used in the shaft is not observed, and accordingly the picture taken analyzed. It is therefore not possible with this method to look ahead to determine the firing performance, which is due to hanging up again Fuel will adjust, rather will only be based on the actual state turned off and the correspondingly frequent fluctuations correspondingly frequent with accomplished.
  • DE-C-41 91 44 describes a method for determining the profile of the bed a furnace in which various bed properties of the furnace are observed a camera and subsequent evaluation can be determined, whereby furthermore a comparison which comes into consideration with difference values, and wherein in particular transitions between bed and background can be determined and an alarm is triggered when threshold values are exceeded.
  • a Statement about the probable calorific value of the not yet launched Fuel is not provided.
  • DE-A-42 20 149 describes a combustion control in which the The course of combustion is observed in the combustion chamber and accordingly in one Fuzzy system of stored data is regulated, whereby only data recorded online the combustion are processed and no data is taken into account, that were recorded and evaluated in advance.
  • a method according to the preamble of Claim 1 or a device according to the preamble of claim 7 specify with which the combustion process is better controlled.
  • the gripper has at least one camera for observing the surface of the fuel used in the shaft and / or detected fuel is assigned, the captured image of one with the camera connected analysis unit with regard to predetermined image features, for example Color, texture, grain and / or shape, is analyzed, and that the Analysis unit has a connection to the control unit to the To provide image features for the control of the combustion.
  • the method according to the invention it is possible to gain knowledge of the Have the calorific value of the fuel available before it reaches the grate arrives so that the combustion parameters are defined in advance can.
  • the image recorded by at least one camera the batch preferably in a downstream of the camera Computer unit analyzed, and in a learning phase the observed image actual heating values, but also other parameters, For example, the outgassing behavior or information on the temporal Course of combustion, assigned.
  • the Computer unit for each observed image an assignment of the associated Make the calorific value.
  • typical image features lifted for example whether parts hang down from the gripper (reference to Paper) or how large the visible surface sections are.
  • Typical Image features are color, texture, grain, shapes, but also derived ones Angle of repose, gloss, compactness or the like.
  • the computing unit taking into account that for the Passing through the manhole foreseen dead time in advance the heating value of the fuel with a very high probability of being hit forecast, and also a statement about the statistical variance of a forecast based on the captured image class do.
  • a batch with calorific values that differ significantly from the other batches imminent, consciously accept a worse combustion e.g. if is certain that the multiple changes in the Combustion parameters for a batch are not worth it.
  • This decision can also by weighting with the statistical variance mentioned above to be influenced.
  • the batch frequency can be used as a combustion parameter, for example are controlled with which new fuel is placed on the combustion grate is, but also the supply and / or distribution of the primary air below the Grate on possibly several intended combustion zones, the feed and / or distribution of the secondary air to possibly several provided Combustion zones above the grate, the distribution of the fuel these zones, the combustion air volume per unit of time or its Temperature, the proportion of recycled combustion gases that the Combustion air can be added. Furthermore, if appropriate Facilities are provided for the addition of additional fossil fuels Fuels can be controlled.
  • the weight of the gripper is preferably used Batch determined and used as an additional parameter in the analysis.
  • the weight allows a conclusion to be drawn about the density of the fuel is important for determining the required pressure of the primary Combustion air.
  • this can be done with preferably with the same camera that also captures the image data, the degree of filling of the gripper can be determined, for example the opening angle of the Claws of the grapple or the height and angle of repose of the in the grapple used fuel are taken into account. Based on this, it will volume taken up by the fuel, which together with the measured weight in the computing unit to an average density of Batch can be calculated.
  • the selection of the next batch based on the predicted calorific value is controlled, for example by jumps in the Avoid setting the other combustion parameters.
  • another camera is provided in the bunker, where necessary Lighting conditions can be set using headlights, for example for the area in which the gripper holds the next batch of fuel wants to record, deliver the image data to the computer unit, and according to the forecast, the batch is seized or another batch grabbed.
  • the use of a camera that takes pictures without headlights is considered can detect, e.g. an infrared camera.
  • the camera is preferably attached directly to the gripper and onto the gripped fuel directed.
  • Another camera can be fixed on the end of the shaft in which the fuel is used.
  • a pivotable camera can also be provided alternately observed both locations, or it is particularly in one automated gripper provided that he in the field of view of the Butcher-facing camera is relocated.
  • Image observation units arranged, for example, to the combustion watch or for more information on the calorific value or to determine its density, in particular to determine the probability of occurrence Increase the forecast and gradually decrease its statistical variance.
  • the device according to the invention is advantageous for carrying out the method according to the invention, in particular in a waste incineration plant, suitable.
  • a waste incineration plant 1 is shown schematically in FIG. 1.
  • the Fuel 10 is on a traveling grate 12, which the fuel 10 in the drawing from left to right.
  • the flames 14 give theirs Heat and their flue gases in the flue 16 of a boiler 18.
  • the Embers bed is observed from above by a first camera 20, the flame of lateral optical sensors 22, which are followed by spectral analyzers are, as well as from another camera 24, which mainly the Burnout area monitored.
  • the fuel 10 is fed in batches from the lower one by means of a slide 26 End of a supply shaft 28 promoted to the grate.
  • the shaft 28 will by means of a gripper 30, suspended from a bridge 32 above a bunker 33, also loaded in batches.
  • Another camera 34 which is suspended from bridge 32, for example, is arranged above the filling opening of the shaft 28. It is preferably as CCD camera, whose pixels are parallel or sequential be read out.
  • the outputs of the camera 34 are one Analyzer connected, which is indicated schematically and designated 35 is. From the captured image data, such as color, outline, texture, graininess and others, conclusions can be drawn about the calorific value of the waste.
  • the gripper 30 is with a schematically indicated weight sensor 36 provided, the measured values also supplied to the analyzer 35 become.
  • the analysis device 35 comprises a computer unit and is a learning device System built. After commissioning, the output data are first of the device with the actually determined calorific values - determined e.g. based the steam output of the boiler 18 - compared, so that the device 35th Collects empirical values and preferably by means of a neural network gradually determining the actual calorific value from the image data and comes closer and closer to the weight of the grab batch.
  • the gripper 30 can also be equipped with a corresponding camera, each on it recorded batch is directed. This gives the opportunity to gripper 30 over the Bunker 33 to proceed so that a batch of suitable appearance as next is inserted in the shaft 28.
  • the embodiment in the bunker 33 is such pivotable CCD camera 38 provided that the entire surface of the waste 10 provided as fuel 10 can be observed.
  • the analysis device 35 can then take into account the dead time for the Passing a batch through the shaft 28 the expected calorific value for the batch used up to the last can be determined, thereby optimizing the combustion parameters over a longer period of time and in advance is enabled and accordingly jumps are avoided.
  • Fig. 2 shows a block diagram of the components of the control of Combustion parameters.
  • the image observation units namely the Camera 20, sensors 22, camera 24 and camera 34 are with their Connected outputs to the analyzer 35. Furthermore, the output of the Weight sensor 36 connected to the analyzer 35.
  • the analyzer 35 which has an integrated computer unit, actuates the 40 designated actuators for setting the combustion parameters. Further is an external trigger signal from the gripper 30 to the analysis device 35 connected, which is a representative of the operating state of the gripper 30 Emits signal.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Verbrennung von Brennstoff mit variablem Heizwert, insbesondere Hausmüll, bei dem mittels eines Greifers (30) Brennstoff aus einem Bunker (33) in ein Ende eines Schachts (28) eingesetzt wird, an dessen anderen Ende der Brennstoff chargenweise auf einen Verbrennungsrost (12) gefördert wird, durch Einstellen von mindestens einem Verbrennungsparameter. Die Erfindung gibt ein Verfahren an, mit dem der Verbrennungsprozeß dadurch besser beherrscht wird, daß mittels mindestens einer Kamera (34) die Oberfläche des in den Schacht (28) eingesetzten Brennstoffs und/oder des vom Greifer (30) erfaßten Brennstoffs aufgenommen wird, daß das aufgenommene Bild hinsichtlich vorbestimmter Bildmerkmale, etwa Farbe, Textur, Körnung und/oder Formen, analysiert wird, und daß der mindestens eine Verbrennungsparameter in Abhängigkeit von dem Analysenergebnis unter Berücksichtigung der für das Durchlaufen des Schachtes (28) erforderlichen Totzeit eingestellt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Steuern der Verbrennung von Brennstoff mit variablem Heizwert, insbesondere Hausmüll, bei dem mittels eines Greifers Brennstoff aus einem Bunker in ein Ende eines Schachts eingesetzt wird, an dessen anderen Ende der Brennstoff chargenweise auf einen Verbrennungsrost gefördert wird, durch Einstellen von mindestens einem Verbrenungsparameter. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, umfassend eine Greifereinheit zum Greifen von Brennstoff, insbesondere Hausmüll, aus einem Bunker zum Einsetzen in das Ende eines Schachts, und eine Steuereinheit zum Steuern einer Verbrennung auf einem dem anderen Ende des Schachts angeordneten Verbrennungsost.
Aus der Praxis der Müllverbrennung ist bekannt, Brennstoff chargenweise mittels eines Greifers aus einem Bunker zu entnehmen und am oberen Erde eines Schachtes einzusetzen, an dessen unterem Ende ein Schieber den Brennstoff ebenfalls chargenweise auf einen Verbrennungsrost fördert. Dem Rost wird zumindest von unten Verbrennungsluft zugeführt. Der Verbrennungsvorgang wird optisch erfaßt, um ihn zu optimieren. So kann eine erste Kamera den Entgasungsvorgang nahe dem Rosteinlauf beobachten, eine weitere Kamera kann den Ausbrand am Rostende erfassen, und gegebenenfalls sind weitere Beobachtungseinheiten einschließlich Spektralanalysatoren im Flammenbereich vorgesehen. Wenn der Brennstoff, wie dies bei Hausmüll, aber auch z.B. bei anderen Brennstoffen wie Elektronikschrott, Torf oder dgl., der Fall ist, keinen einheitlichen Heizwert aufweist, sondern in einer relativ breiten Bandbreite schwankt, ist der Verbrennungsprozeß nicht kontinuierlich, sondern hängt stark von der Zusammensetzung jeder Charge ab. So hat beispielsweise Papier einen hohen Heizwert, der jedoch schnell verbraucht ist, während beispielsweise Speisereste einen geringen Heizwert aufweisen.
EP-A-0 317 731 beschreibt ein Verfahren zum Steuern der Verbrennung von Brennstoff mit stark schwankendem Heizwert, insbesondere in einer Müllverbrennungsanlage, bei dem der Heizwert des Brennstoffs aufgrund von dessen detektiertem Wassergehalt oder von dem CO2-Gehalt der Verbrennungsluft abgeschätzt wird, insbesondere durch die in einer ersten Verdampfungs- und Entgasungszone des Rostes erfaßten Bandenstrahlung von H2O oder CO2. Zusätzlich wird über ein Druckmeßgerät in den von unten dem Rost zugeführten Luftzuleitungen die Drosselung der Luft ermittelt und die mittlere Dichte des auf dem Rost angeordneten Brennstoffs hieraus abgeleitet und zur Regelung der Müllverbrennungsanlage herangezogen. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, daß erst mit dem Auflegen des Brennstoffs auf den Rost erstmalig eine Regelung der Verbrennungsparameter ermöglicht wird. Bei Veränderungen des Heizwerts in kurzen Zeitabständen neigt daher das System zum Schwingen. Ferner basiert die Regelung aufgrund der Korrelation mit dem des H2O-Gehalts auf einer Regelvermutung, die oftmals nicht zutreffend ist.
EP-A-0 352 620 beschreibt eine Müllverbrennungsanlage, bei die Feuerleistung durch Einstellung der Primärluftzufuhr sowohl über die Rostlänge als auch in Querrichtung des Verbrennungsrostes zonenweise unterschiedlich geregelt wird, wobei hierzu eine Videokamera im Verbrennungsraum vorgesehen ist, die das Verbrennungsverhalten und die Brennstoffverteilung beobachtet und entsprechende Werte zur Regelung der Feuerungsleistung ermittelt. Der in den Schacht eingesetzte Brennstoff wird hierbei nicht beobachtet, und dem entsprechend das aufgenommene Bild auch nicht analysiert. Es ist daher mit diesem Verfahren nicht möglich, vorausschauend die Feuerungsleistung zu bestimmen, die sich durch das Auflegen von neuem Brennstoff einstellen wird, vielmehr wird nur auf den tatsächlichen Ist-Zustand abgestellt und dem entsprechend häufige Schwankungen entsprechend häufig mit vollzogen.
DE-C-41 91 44 beschreibt ein Verfahren zur Profilbestimmung des Bettes eines Ofens, bei dem diverse Betteigenschaften des Ofens durch Beobachtung einer Kamera und anschließender Auswertung ermittelt werden können, wobei ferner ein Vergleich der mit Differenzwerten in Betracht kommt, und wobei insbesondere Übergänge zwischen Bett und Hintergrund ermittelt werden und bei Überschreiten von Schwellenwerten ein Alarm ausgelöst wird. Eine Aussage über den voraussichtlichen Brennwert des noch nicht aufgelegten Brennstoffs ist nicht vorgesehen.
DE-A-42 20 149 beschreibt eine Verbrennungsregelung, bei der der Verbrennungsverlauf im Feuerraum beobachtet wird und gemäß in einem Fuzzy-System abgelegter Daten geregelt wird, wobei nur online erfaßte Daten der Verbrennung verarbeitet werden und keine Daten berücksichtigt werden, die im Vorfeld erfaßt und ausgewertet wurden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 anzugeben, mit dem der Verbrennungsprozeß besser beherrscht wird.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß mittels mindestens einer Kamera die Oberfläche des in den Schacht eingesetzten Brennstoffs und/oder des vom Greifer erfaßten Brennstoffs aufgenommen wird, daß das aufgenommene Bild hinsichtlich vorbestimmter Bildmerkmale, etwa Farbe, Textur, Körnung und/oder Formen, analysiert wird, und daß der mindestens eine Verbrennungsparameter in Abhängigkeit von dem Analysenergebnis unter Berücksichtigung der für das Durchlaufen des Schachtes erforderlichen Totzeit eingestellt wird.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 dadurch gelöst, daß daß dem Greifer mindestens eine Kamera zur Beobachtung der Oberfläche des in den Schacht eingesetzten Brennstoffs und/oder erfaßten Brennstoffs zugeordnet ist, deren aufgenommenes Bild von einer mit der Kamera verbundenen Analyseeinheit hinsichtlich vorbestimmter Bildmerkmale, etwa Farbe, Textur, Körnung und/oder Formen, analysiert wird, und daß die Analyseeinheit eine Verbindung mit der Steuereinheit aufweist, um die Bildmerkmale für die Steuerung der Verbrennung zur Verfügung zu stellen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Kenntnisse über den Brennwert des Brennstoffs verfügbar zu haben, noch bevor dieser auf den Rost gelangt, damit schon vorab die Verbrennungsparameter festgelegt werden können. Hierbei wird das durch wenigstens eine Kamera aufgenommene Bild der Charge vorzugsweise in einer der Kamera nachgeschalteten Rechnereinheit analysiert, und in einer Lernphase dem beobachteten Bild die sich tatsächlich ergebenden Heizwerte, aber auch andere Parameter, beispielsweise das Ausgasungsverhalten oder Informationen zum zeitlichen Verlauf der Verbrennung, zugeordnet. Nach dieser Lernphase kann die Rechnereinheit für jedes beobachtete Bild eine Zuordnung des zugehörigen Heizwertes vornehmen. Hierbei wird insbesondere auf typische Bildmerkmale abgehoben, beispielsweise ob Teile aus dem Greifer herabhängen (Hinweis auf Papier) oder wie groß die sichtbaren Flächenabschnitte sind. Typische Bildmerkmale sind Farbe, Textur, Körnung, Formen, aber auch abgeleitete Schüttwinkel, Glanz, Kompaktheit oder dergl.
Demgemäß kann die Rechnereinheit unter Berücksichtigung der für das Durchlaufen des Schachts vorzusehenden Totzeit bereits vorab den Heizwert des Brennstoffs mit einer ausgesprochen hohen Trefferwahrscheinlichkeit prognostizieren, und darüber hinaus auch noch eine Aussage über die statistische Varianz einer Prognose ausgehend von der erfaßten Bildklasse machen. Hierdurch ist es einerseits möglich, die Verbrennungsparameter frühzeitig auf die kommende Charge einzustellen und so einen stetigen Dampfmengenstrom des Dampferzeugers einzustellen. Ferner kann, wenn beispielsweise eine Charge mit von den übrigen Chargen stark abweichenden Heizwerten bevorsteht, bewußt eine schlechtere Verbrennung in Kauf genommen werden, wenn z.B. feststeht, daß sich das mehrfache Verändern der Verbrennungsparameter für eine Charge nicht lohnt. Diese Entscheidung kann ferner durch Gewichtung mit der oben erwähnten statistischen Varianz beeinflußt werden.
Als Verbrennungsparameter kann beispielsweise die Chargenfrequenz gesteuert werden, mit der neuer Brennstoff auf den Verbrennungsrost aufgelegt wird, aber auch die Zufuhr und/oder Verteilung der Primärluft unterhalb des Rostes auf ggf. mehrere vorgesehene Verbrennungszonen, die Zufuhr und/oder Verteilung der Sekundärluft auf ggf. mehrere vorgesehene Verbrennungszonen oberhalb des Rostes, die Verteilung des Brennstoffs auf diese Zonen, das Verbrennungsluftvolumen pro Zeiteinheit oder seine Temperatur, der Anteil rückgeführter Verbrennungsgase, die der Verbrennungsluft beigemischt werden. Ferner kann, falls entsprechende Einrichtungen vorgesehen sind, die Zugabe von zusätzlichen fossilen Brennstoffen gesteuert werden.
Als Kamera verwendet man sinnvollerweise handelsübliche CCD-Kameras, deren Pixel vorzugsweise parallel ausgelesen werden. Die jeweils gewonnene Abbildung enthält Informationen über den betrachteten Oberflächenabschnitt, die einzeln ausgewertet nur eine unvollkommene Information über den Brennwert liefern. In ihrer Gesamtheit jedoch erlauben sie, sinnvoll verknüpft, eine überraschend gute Abschätzung des Brennwerts. Die Abschätzung wird um so zuverlässiger, je länger die Anlage betrieben wird. Zweckmäßigerweise setzt man für die Analyse ein lernfähiges System ein, etwa einen Computer mit neuronalem Netzwerk.
Vorzugsweise wird zusätzlich das Gewicht der vom Greifer eingesetzten Charge ermittelt und als eine zusätzliche Kenngröße bei der Analyse verwertet. Das Gewicht erlaubt einen Rückschluß auf die Dichte des Brennstoffs, die wichtig ist für die Bestimmung des benötigten Drucks der primären Verbrennungsluft. Hierzu kann neben dem Gewicht jeder Charge mit vorzugsweise mit derselben Kamera, die auch die Bilddaten erfaßt, der Füllgrad der Greifers ermittelt werden, wobei beispielsweise der Öffnungswinkel der Klauen des Greifers oder die Höhe und der Schüttwinkel des in dem Greifers gegriffenen Brennstoffs berücksichtigt werden. Ausgehend hiervon wird das von dem Brennstoff eingenommene Volumen ermittelt, das gemeinsam mit dem gemessenen Gewicht in der Rechnereinheit zu einer mittleren Dichte der Charge berechnet werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, daß in der Rechnereinheit die Auswahl der nächsten Charge ausgehend von dem prognostizierten Heizwert gesteuert wird, beispielsweise um Sprünge bei der Einstellung der übrigen Verbrennungsparameter zu vermeiden. Hierzu ist beispielsweise im Bunker eine weitere Kamera vorgesehen, wobei erforderliche Lichtverhältnisse beispielsweise mittels Scheinwerfern eingestellt werden, die für denjenigen Bereich, in dem der Greifer die nächste Charge Brennstoff aufnehmen will, die Bilddaten an die Rechnereinheit abliefert, und entsprechend der Prognose wird die Charge gegriffen oder eine andere Charge gegriffen. Alternativ ist es auch möglich, nach Ermittlung der Prognose für den Heizwert einer bereits gegriffenen Charge diese zurück in den Bunker zu geben, wenn die Prognose nicht zu dem gewünschten Heizwert paßt. Alternativ kommt der Einsatz einer Kamera in Betracht, die ohne Scheinwerfer Bilder erfassen kann, z.B. einer Infrarot-Kamera.
Vorzugsweise ist die Kamera direkt an dem Greifer befestigt und auf den gegriffenen Brennstoff gerichtet. Eine weitere Kamera kann fest auf das Ende des Schachts gerichtet sein, in dem der Brennstoff eingesetzt wird. Alternativ hierzu kann aber auch eine schwenkbare Kamera vorgesehen sein, die abwechselnd beide Orte beobachtet, oder es ist insbesondere bei einem automatisierten Greifer vorgesehen, daß er in das Blickfeld der auf das Schachtende gerichteten Kamera verlagert wird.
Innerhalb der Müllverbrennungsanlage sind zweckmäßigerweise weitere Bildbeobachtungseinheiten angeordnet, beispielsweise um die Verbrennung zu beobachten oder auch um weitere Informationen über den Brennwert bzw. über dessen Dichte zu ermitteln, um insbesondere die Eintrittswahrscheinlichkeit der Prognose zu erhöhen und deren statistische Varianz allmählich abzusenken.
Zweckmäßigerweise sind auch im Bereich des anderen Endes des Schachts Mittel zur Bestimmung von Gewicht und/oder Volumen des auf den Rost gegebenen Brennstoffs angeordnet, mit denen die Totzeit für den Durchlauf des Schachts bestimmt oder korrigiert werden kann. Hierdurch kann ein systematischer Fehler aufgrund der Kompression des Brennstoffs im Schacht eliminiert werden.
Die Erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhaft zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere in einer Müllverbrennungsanlage, geeignet.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, nämlich einer Müllverbrennungsanlage, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1
zeigt schematisch in Seitenansicht den Aufbau einer Müllverbrennungsanlage.
Fig. 2
zeigt ein Schaltbild, aus dem sich die Verarbeitung der Bildsignale in der Müllverbrennungsanlage aus Fig. 1 ergeben.
In Fig. 1 ist schematisch eine Müllverbrennungsanlage 1 dargestellt. Der Brennstoff 10 befindet sich auf einem Wanderrost 12, der den Brennstoff 10 in der Zeichnung von links nach rechts fördert. Die Flammen 14 geben ihre Wärme und ihre Rauchgase in den Rauchgaszug 16 eines Kessels 18 ab. Das Glutbett wird von oben mittels einer ersten Kamera 20 beobachtet, die Flamme von seitlichen optischen Sensoren 22, denen Spektralanalysegeräte nachgeschaltet sind, sowie von einer weiteren Kamera 24, die hauptsächlich den Ausbrandbereich überwacht.
Der Brennstoff 10 wird mittels eines Schiebers 26 chargenweise vom unteren Ende eines Vorratsschachtes 28 auf den Rost gefördert. Der Schacht 28 wird mittels eines Greifers 30, aufgehangen an einer Brücke 32 über einem Bunker 33, ebenfalls chargenweise beladen.
Eine weitere Kamera 34, die beispielsweise an der Brücke 32 aufgehangen ist, ist über der Füllöffnung des Schachtes 28 angeordnet. Sie ist vorzugsweise als CCD-Kamera ausgebildet, deren Pixel parallel oder auch sequentiell ausgelesen werden. Die Ausgänge der Kamera 34 sind mit einem Analysengerät verbunden, das schematisch angedeutet und mit 35 bezeichnet ist. Aus den erfaßten Bilddaten, wie Farbe, Umrisse, Textur, Körnigkeit und anderen, können Rückschlüsse auf den Heizwert des Mülls gezogen werden.
Der Greifer 30 ist mit einem schematisch angedeuteten Gewichtssensor 36 versehen, dessen Meßwerte ebenfalls dem Analysengerät 35 zugeführt werden.
Das Analysengerät 35 umfaßt eine Rechnereinheit und ist als lernendes System aufgebaut. Nach Inbetriebnahme werden zunächst die Ausgangsdaten des Geräts mit den tatsächlich festgestellten Heizwerten - ermittelt z.B. anhand der Dampfleistung des Kessels 18 - verglichen, so daß das Gerät 35 Erfahrungswerte sammelt und vorzugsweise mittels eines neuronalen Netzes allmählich der Bestimmung des tatsächlichen Heizwertes aus den Bilddaten und dem Gewicht der Greifercharge immer näher kommt.
Zusätzlich zu der Kamera 34 oder auch an deren Stelle kann der Greifer 30 mit einer entsprechenden Kamera ausgestattet sein, die auf die jeweils von ihm erfaßte Charge gerichtet ist. Dies gibt die Möglichkeit, den Greifer 30 über dem Bunker 33 so zu verfahren, daß eine Charge passenden Aussehens als nächste in den Schacht 28 eingesetzt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck in dem Bunker 33 eine derart verschwenkbare CCD-Kamera 38 vorgesehen, daß die gesamte Oberfläche des als Brennstoff 10 vorgesehenen Mülls 10 beobachtet werden kann.
In dem Analysengerät 35 kann dann unter Berücksichtigung der Totzeit für den Durchlauf einer Charge durch den Schacht 28 der voraussichtliche Heizwert für die bis zuletzt eingesetzte Charge ermittelt werden, wodurch die Optimierung der Verbrennungsparameter über einen längeren Zeitraum und im Voraus ermöglicht ist und dementsprechend Sprünge vermieden werden.
Fig. 2 stellt als Blockschaubild die Komponenten der Steuerung der Verbrennungsparameter dar. Die Bildbeobachtungseinheiten, nämlich die Kamera 20, die Sensoren 22, die Kamera 24 und die Kamera 34, sind mit ihren Ausgängen an das Analysengerät 35 angebunden. Ferner ist der Ausgang des Gewichtssensors 36 an das Analysengerät 35 angebunden. Das Analysengerät 35, das über eine integrierte Rechnereinheit verfügt, betätigt die mit 40 bezeichneten Aktoren für die Einstellung der Verbrennungsparameter. Ferner ist ein externes Triggersignal vom Greifer 30 an das Analysengerät 35 angebunden, das ein für den Betriebszustand des Greifers 30 repräsentatives Signal abgibt.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern der Verbrennung von Brennstoff mit variablem Heizwert, insbesondere Hausmüll, bei dem mittels eines Greifers (30) Brennstoff aus einem Bunker (33) in ein Ende eines Schachts (28) eingesetzt wird, an dessen anderen Ende der Brennstoff chargenweise auf einen Verbrennungsrost (12) gefördert wird, durch Einstellen von mindestens einem Verbrennungsparameter,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mittels mindestens einer Kamera (34) die Oberfläche des in den Schacht (28) eingesetzten Brennstoffs und/oder des vom Greifer (30) erfaßten Brennstoffs aufgenommen wird, daß das aufgenommene Bild hinsichtlich vorbestimmter Bildmerkmale, etwa Farbe, Textur, Körnung und/oder Formen, analysiert wird, und daß der mindestens eine Verbrennungsparameter in Abhängigkeit von dem Analysenergebnis unter Berücksichtigung der für das Durchlaufen des Schachtes (28) erforderlichen Totzeit eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem für die Analyse ein lernfähiger Computer (35) eingesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Gewicht des jeweils vom Greifer (30) erfaßten Brennstoffs ermittelt und als Kenngröße in die Analyse eingeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Volumen des jeweils vom Greifer (30) erfaßten Brennstoffs ermittelt wird und als Kenngröße in die Analyse eingeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem in Abhängigkeit von dem Analysenergebnis die Auswahl der nächsten einzusetzenden Charge gesteuert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Verbrennungsparameter ausgehend von Daten eingestellt werden, die von auf den Verbrennungsrost (12) gerichtete Flammenbeobachtungseinheiten (20, 22, 24) an ein Analysegerät (35) abgeliefert werden.
  7. Vorrichtung zum Steuern der Verbrennung von Brennstoff mit variablem Heizwert, umfassend
    eine Greifereinheit (30) zum Greifen von Brennstoff, insbesondere Hausmüll, aus einem Bunker (33) zum Einsetzen in das Ende eines Schachts (28), und
    eine Steuereinheit zum Steuern einer Verbrennung auf einem dem anderen Ende des Schachts (28) angeordneten Verbrennungsost (12),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß dem Greifer (30) mindestens eine Kamera (34) zur Beobachtung der Oberfläche des in den Schacht (28) eingesetzten Brennstoffs und/oder erfaßten Brennstoffs zugeordnet ist, deren aufgenommenes Bild von einer Analyseeinheit (35) hinsichtlich vorbestimmter Bildmerkmale, etwa Farbe, Textur, Körnung und/oder Formen, analysiert wird, und daß die Analyseeinheit (35) eine Verbindung mit der Steuereinheit aufweist, um die Bildmerkmale für die Steuerung der Verbrennung zur Verfügung zu stellen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bunkers (33) eine weitere Kamera (38) vorgesehen ist, die mit der Analyseeinheit (35) verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (30) eine Gewichtsermittlungseinrichtung (36) aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyseeinheit (35) ein neuronales Netzwerk umfaßt.
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