EP1489355A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Feuerleistung von Verbrennungsanlagen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Feuerleistung von Verbrennungsanlagen Download PDF

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EP1489355A1
EP1489355A1 EP04013325A EP04013325A EP1489355A1 EP 1489355 A1 EP1489355 A1 EP 1489355A1 EP 04013325 A EP04013325 A EP 04013325A EP 04013325 A EP04013325 A EP 04013325A EP 1489355 A1 EP1489355 A1 EP 1489355A1
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EP
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grate
fuel
firing
derived
control
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EP04013325A
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Michael Dr. Maurer
Martin H. Dipl.-Ing. Zwiellehner
Lothar Kern
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SAR Elektronic GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a method for regulating the Fire performance of incinerators according to the generic term of claim 1, and a device for controlling the fire performance of incinerators according to the generic term of Claim 11.
  • DE OS 39 04 272 A1 is concerned with an improvement of the combustion process on the grate and strike this Purpose of a detector device in the form of several thermographic or infrared cameras, which are those of the good bed temperature corresponding radiation detected individual grate zones and the individual grate zones separately adjustable adjusting devices for the supply of primary air and / or for the speed of the fuel in the bed of good individual grate zones are assigned.
  • a detector device in the form of several thermographic or infrared cameras, which are those of the good bed temperature corresponding radiation detected individual grate zones and the individual grate zones separately adjustable adjusting devices for the supply of primary air and / or for the speed of the fuel in the bed of good individual grate zones are assigned.
  • Known from this document is thus the regulation or control of the individual Rust zones with respect to primary air supply and / or for the Speed as a function of measured grate zone temperatures.
  • the invention is based on the object, the fire control in incineration plants, in particular solids incineration plants to optimize so that the emergence of pollutants reduced or prevented within the combustion process is, the combustion conditions in the furnace should be adjusted continuously so that fire-dependent Emissions can be influenced.
  • An essential The aim of the fire performance control is in addition to optimal Primary emission reduction measures a maximum, as constant as possible energy conversion.
  • the inventive method or the device for Rules of the fire performance of incinerators, in particular Solid fuel incineration plants, where the kiln at the beginning abandoned on a firing grate, on this one schür- and Moving subjected and at the end of the grate the accumulating slag is discharged it is provided that the regulation of the fire performance with regard to a possible Constant maintenance of the produced steam quantity on the one hand and with regard to the lowest possible emission of pollutants on the other hand, and a boiler-friendly as possible or corrosion of the boiler pipes preventive operation in Dependence on at least three measured or measured values derived controlled variables A, B, and C, wherein the Controlled variable A is derived from the measured amount of steam, the controlled variable B at least one type of gas emitted Substances directly or indirectly, and the controlled variable C from at least one of the fuel bed or the firebox assigned Derived temperature and / or calorific value of the fuel is, and the control of the manipulated variables in dependence of at least three measured or derived from measurements Controlled
  • the controlled variable B to reproduce the oxygen content of the emitted substances directly or indirectly.
  • the measurement of the oxygen content O 2 in the flue gas of the incinerator takes place by means of a gas detector installed at a suitable location preferably in the flue of the incinerator gas detector with which, among other types of gas, the oxygen content O 2 of the flue gas can be measured and processed as a controlled variable. Since the total amount of air is kept constant depending on the load, the average oxygen content of the flue gas is constant with constant heat release and constant fuel composition.
  • the method according to the invention is based on the finding that the O 2 signal corresponding to the oxygen content of the flue gas reacts the fastest to a change in the intensity of the fire.
  • the oxygen content O 2 in the flue gas is inversely proportional to the live steam mass flow and can thus be used as an early indicator for a changing steam signal.
  • the power and oxygen regulators thus affect both the feed and all rust zones. It is important that the oxygen regulator is negatively weighted. This is due to the fact that an O 2 setpoint and actual value behave in opposite directions, ie inversely proportional to each other. If the O 2 content is too low, ie the actual value ⁇ setpoint, this indicates that the steam quantity is too high or increasing. If the regulator were weighted positively, it would make the grate and the charge faster in this case, which would be wrong if the amount of steam was already too high or increasing anyway. For this reason, the O 2 controller is negatively weighted, so if the O 2 value is too low, the rust and feed (if weighted) slows down.
  • the controlled variable C is determined from the firing position and / or the firing length of the firing bed, wherein the firing position is derived from one or more measured temperatures at the beginning of the grate or temperatures in the afterburning chamber, and the firing length one or more measured temperatures at the output end of the furnace grate is derived. From experiments it has emerged that the furnace temperatures are also suitable as substitute or additional measured variables for the vapor signal due to their short dead time. In order to obtain a representative value, the mean value can be formed from several temperatures and used for regulation. This average temperature value thus allows as a substitute measured value THu a conclusion on the Brennstoffehrpian Hu.
  • the firing position x moves in the direction of slag discharge, as shown in more detail in particular in FIG.
  • a pyrometer above the burnout zone indirectly measures the slag temperature. Falling temperatures indicate a shortening of the fire on the grate, rising temperatures on an extension. The correspondingly measured temperature value can thus also be used as a substitute measured variable T I for the fire length I. It is now advantageous in a further development of the invention to be able to influence the firing position x as well as the fire length I by a variation of the transport speeds of the grate. Here, the regulation of the loading and transport speeds can be fully automated.
  • the invention also allows a "calorific value" with the manipulated variable y Hu and a “Feuerlagereger” with the manipulated variable y I.
  • a particular advantage of the invention is that the fire power control for different types of fuel can be adjusted, with one for each fuel own parameter set intended for the fire power control is, whereby the procedure for the fire power control during the operation of the incinerator to other types of fuel is switchable or can be switched.
  • the weighting of the controlled variables takes place in relation to the manipulated variables in the form of weighting factors which are present in their quantity, in particular, according to the weighting matrix shown in FIG.
  • these weighting factors have, for example, the following values, each related to a standard value of 10: feed rate transport speed stoking Air volumes u. -distribution Primary air temperature Steam quantity m ⁇ D 9 - 10 9 - 10 0 9 - 10 0 Oxygen O 2 7 - 9 7 - 9 9 - 10 5 - 7 0 Fire position T Hu 0 2 - 4 0 4 - 6 9 - 10 Fire length T I 0 7 - 9 0 3 - 5 0
  • a fourth controlled variable D provided, which of the layer thickness and / or the air permeability of the on the grate derived fuel is derived.
  • the measurement of Control variable D is preferably carried out by a pressure sensor.
  • the in FIG. 1 and 2 schematically illustrated incinerator includes a furnace grate 1, a charging device 2, a combustion chamber 3 with subsequent throttle cable 4, to the further throttle cables and the incinerator downstream Aggregates, in particular steam generation and emission control systems connect, which is not shown here and are explained.
  • the grate 1 comprises individually driven grate stages 5. Said drive makes it possible to adjust both the transport or conveying speed and the quenching speed.
  • the firing grate has, in addition to the transport of the fuel 16 and the function to stoke the kiln. Below the firing grate divided subwind chambers 7.1 to 7.5 are provided both in the longitudinal direction and in the transverse direction, which are acted upon separately via individual lines 8.1 to 8.5 with primary air L ⁇ P. At the end of the firing grate 1, the burned slag is discharged into a slag chute 10, from where the slag falls into a non-slag chaff.
  • the loading device 2 comprises a feed hopper 11, a task chute 12, a feed table 13 and one or several adjacent and / or superimposed, if necessary independently controllable feed pistons 14, the slipping down in the task chute 12 garbage via a feed edge 15 of the feed table 13 in the furnace 3 on the grate 1 slide.
  • the hopper 11 Over the charge becomes fuel from the lower mouth the hopper 11 evenly over the entire Grate width abandoned.
  • it is a plant with a discontinuous Feeding with a four-part dosing tappet (top left, top right, bottom left, bottom right).
  • a slow forward stroke and a fast return stroke the Feuerungsrost 1 quasi continuously fed.
  • the applied to the furnace grate 1 fuel 16 is pre-dried by coming from the underwinding 7.1 air and heated by the radiation prevailing in the furnace 3 radiation and ignited.
  • the underwind zones 7.2 and 7.3 In the area of the underwind zones 7.2 and 7.3 is the main fire zone, while in the area of the underwind zones 7.4 and 7.5 the forming slag burns out and then into the slag chute 10 passes.
  • various actuators are shown in FIG. 1 and 2 indicated that serve to control various factors or devices to perform the desired control of the fire performance can.
  • the adjusting devices for influencing the transport and speeding speeds wsn with 21, for the on and off frequency or for the speeds w B of the feed piston with 23, and designated for the primary air quantities L Pn with 24, which is able to each individual sub-wind chamber 7 to supply the required primary air quantities L ⁇ Pn .
  • the first approximation the free air outlet surface through the grate surface and the fuel bed is equivalent, are in each air supply line 8 an air flow meter 18 and in the underwinding chambers 7.1 and 7.2, a temperature sensor 17 and in the Underwinding 7.1 a pressure sensor 19 is provided while in Firebox 3 two more temperature sensors 20a and 20b arranged are the temperatures at two different To be able to measure places in the firebox 3.
  • a goal of an optimal fire guidance is, the emergence of pollutants within the combustion process or to prevent. These are the combustion conditions continuously adjusted in the firebox so that it is fire-dependent Emissions can be influenced. These measures are of particular importance as they the pollutants do not shift, but their formation actually reduce or prevent. It is about Here, therefore, to dynamic measures, the control technology in to intervene in the combustion process. These measures will be summarized under the term combustion control. Of the according to historically coined term is so far misleading, because with the fire performance control actually not only the fire performance, ie the steam production, regulated but in parallel and even superficially combustion-dependent pollutants are minimized. Another one essential goal of the so-called fire power control is in addition to optimal primary measures for emission reduction also a maximum, as constant as possible energy conversion. The Usually prevailing rule philosophy consists here in a fixation on a guaranteed nominal steam generation, i. on "dash" drive the incinerator under any time Compliance with the setpoint.
  • a gas detector 25 is installed at a suitable location in the throttle cable 4, with which, inter alia, the oxygen content O 2 of the flue gas can be measured and processed further as a controlled variable.
  • the average oxygen content of the flue gas is constant with constant heat release and constant fuel composition.
  • O 2 signal reacts the fastest to a change in the fire intensity.
  • the oxygen content O 2 in the flue gas is inversely proportional to the live steam mass flow and can thus be used as an early indicator for a changing steam signal.
  • the power and oxygen regulators thus affect both the feed and all rust zones. It is important that the oxygen regulator is negatively weighted. This is due to the fact that a 02-Soll- u. Actual value in opposite directions - ie inversely proportional to each other. Too low an O 2 content, ie actual value ⁇ set value, indicates an excessive or increasing steam quantity. If the regulator were weighted positively, it would make the grate and the charge faster in this case, which would be wrong if the amount of steam was already too high or increasing anyway. For this reason, the O 2 controller is negatively weighted, so if the O 2 value is too low, the rust and feed (if weighted) slows down.
  • the combustion chamber temperature is in Area of the afterburning chamber, and with the temperature sensor 20b the combustion chamber temperature in the area of the end of the rust in the Ausbranddecke measured.
  • the two temperature sensors 20a and 20b are, for example, radiation pyrometers ("cameras"), which at suitable places in the afterburning chamber or in the Ausbranddecke are installed at the end of the grate.
  • the two radiation pyrometers 20a and 20b are intended to provide inferences on the calorific value of the current fuel increase and, where appropriate, to respond and appropriate Initiate countermeasures.
  • furnace temperatures are also suitable as substitute or additional measured variables for the vapor signal due to their short dead time.
  • the mean value of both temperatures is formed and used for regulation. This average temperature value thus allows as a substitute measured variable T Hu a conclusion on the Brennstoffikiwert H u .
  • the camera 20b supplies a signal, which can thus also be used as a substitute measured variable TI for the fire length I. It now makes sense to be able to influence the firing position x and the firing length I by varying the transport speeds of the grate. Here, the regulation of the loading and transport speeds can be fully automated.
  • the invention also allows a "calorific value" with the manipulated variable Y Hu and a “Feuerlagereger” with the manipulated variable Y I.
  • FIG. 4 shows a schematic weighting matrix of the control scheme in dependence the controlled and controlled variables of the incinerator with weighting factors
  • FIG. 5 and 6 schematically the Control processes, wherein in FIG. 5 the load-dependent air volumes and the primary air distribution and the controlled air volume distribution, and in FIG. 6 the load-dependent transport speeds, as well as correction and adjustment of the transport speeds are considered.
  • each PID controller On the input side, each PID controller has a connection w for the corresponding respective input variable as setpoint and one Connection x for the corresponding actual value of the controlled variable, and supplies at the output in each case a manipulated variable value y to the Evaluation and control circuit 27.
  • This provides under consideration of correction factors K and especially considering the predetermined weighting factors according to the invention G the corresponding control signals for control the amounts of air L ⁇ (Fig. 5) and the loading, purging and transport speeds w ⁇ (Fig. 6).
  • the Fig.4 is a matrix with zone and controller dependent Single weighting factors for the fixed load (GF), the oxygen content (GO2), the calorific value (GHu) and the firing length (GI) clarify, with a "big” symbol a weighting factor of 100% means; is in an intersection of the manipulated variable and control variable no symbol, this sets one Weighting factor of 0%; So, the bigger it is Symbol, the greater the weighting factor.
  • GF fixed load
  • GO2 oxygen content
  • GHu calorific value
  • GI firing length
  • any number other than 0% weights the influence accordingly for the respective zone in the range of -100% to +100% .
  • the air volumes and their distribution and the Transport speeds are thus from all four controllers while the stinging speed only is changed over the oxygen content.
  • the loading speed is primarily controlled by the amount of steam regulated, secondary to the oxygen content in the flue gas.
  • FIG. 4 shows that the calorific value and fire length controller for the feed are weighted at 0% - so these two controllers have no effect on the feed rate control. Nor do they have any influence on a change in the quenching speed.
  • a change in the primary air temperature can only cause the calorific value, which makes sense, because the relationship between T Hu and fire position could be proved.
  • the context applies that by means of an increased primary air temperature T PL a lower calorific value and thus a lower T Hu can be counteracted.
  • a fourth controlled variable D provided, which of the layer thickness and / or the air permeability of the on the grate derived combustion material is derived (Fig. 2/16).
  • the measurement of the controlled variable D is preferably carried out by a in Fig. 2 illustrated pressure sensor 19.
  • the measurement of the controlled variable However, D by the pressure sensor 19 can also in each any zone 1-x or in each zone 1-x.
  • D by the pressure sensor 19 can also in each any zone 1-x or in each zone 1-x.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regeln der Feuerleistung von Verbrennungsanlagen, insbesondere Feststoffverbrennungsanlagen, bei dem Brenngut (16) am Anfang eines Feuerungsrostes (1) aufgegeben, auf diesem einer Schür- und Fortbewegung unterworfen und am Ende des Feuerungsrostes (1) die anfallende Schlacke ausgetragen wird, wobei die Regelung der Feuerleistung im Hinblick auf eine möglichste Konstanthaltung der produzierten Dampfmenge m ˙D,ist einerseits und im Hinblick auf eine möglichst geringe Emission von Schadstoffen andererseits, sowie einer möglichst kesselschonenden bzw. Korrosion der Kesselrohre vorbeugenden Betriebsweise in Abhängigkeit von wenigstens drei gemessenen oder aus Messwerten abgeleiteten Regelgrößen A, B, und C erfolgt, wobei die Regelgröße A aus der gemessenen Dampfmenge m ˙D,ist abgeleitet ist, die Regelgröße B wenigstens einen Gastyp der emittierten Stoffe direkt oder indirekt wiedergibt, und die Regelgröße C aus wenigstens einer dem Brennbett oder dem Feuerraum (3) zugeordneten Temperatur und/oder Heizwert des Brenngutes (16) abgeleitet ist, und die Regelung der Stellgrößen in Abhängigkeit der wenigstens drei gemessenen bzw. aus Messungen abgeleiteten Regelgrößen in einer vorbestimmten, variabel einstellbaren Gewichtung dieser Regelgrößen erfolgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln der Feuerleistung von Verbrennungsanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie eine Vorrichtung zum Regeln der Feuerleistung von Verbrennungsanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruches 11.
Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung ist aus der DE OS 198 20 038 A1 bekannt. Diese Schrift schlägt vor, dass zur Regelung der Feuerleistung in Anpassung an die Dampfleistungsanforderungen eine Beeinflussung der Schür- und Fortbewegung des Brenngutes in Abhängigkeit der Verbrennungsluftdurchlässigkeit von Feuerungsrost und Brennbett erfolgt, um mit den Problemen unterschiedlicher Brennbetthöhen fertig zu werden. Aus dieser Schrift ist es somit bekannt, die Aufgabenmenge des Brenngutes in Abhängigkeit der Verbrennungsluftdurchlässigkeit von Feuerungsrost und Brennbett zu beeinflussen.
Die DE OS 39 04 272 A1 befasst sich mit einer Verbesserung des Verbrennungsvorganges auf dem Rost und schlägt zu diesem Zweck eine Detektoreinrichtung in Form von mehreren Thermographie- bzw. Infrarot- Kameras vor, welche die der Gutbetttemperatur entsprechende Strahlung einzelner Rostzonen erfasst und den einzelnen Rostzonen getrennt verstellbare Stelleinrichtungen für die Zufuhr von Primärluft und/ oder für die Geschwindigkeit des Brennstoffes im Gutbett durch einzelne Rostzonen zugeordnet sind. Aus dieser Schrift bekannt ist somit die Regelung bzw. Steuerung der einzelnen Rostzonen im Hinblick auf Primärluftzufuhr und/ oder für die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von gemessenen Rostzonentemperaturen.
Aus der DE OS 42 20 149 A1 ist schließlich bekannt, den Verbrennungsvorgang vermittels einer sogenannten Fuzzy-Logik zu zu optimieren. Hierbei werden Messwerte von den einzelnen Zonen erfasst und die den einzelnen Zonen zugeordneten Teilströmen in Abhängigkeit von einer flächenmäßigen Verteilung der erfassten Messwerte einzeln nach der Fuzzy-Logik geregelt. Insbesondere wird die Transportg eschwindigkeit des Brennstoffes in den Zonen nach der Fuzzy-Logik geregelt. Auch aus dieser Druckschrift ist es somit unter anderem bekannt, die von den einzelnen Zonen ausgehende Strahlung zu erfassen, und die Verbrennung in Abhängigkeit von der flächenmäßigen Verteilung der Strahlung zu regeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Feuerführung bei Verbrennungsanlagen, insbesondere Feststoffverbrennungsanlagen so zu optimieren, dass die Entstehung von Schadstoffen innerhalb des Verbrennungsprozesses reduziert oder verhindert wird, wobei die Verbrennungsbedingungen im Feuerraum kontinuierlich so angepasst werden sollen, dass feuerungsabhängige Emissionsfrachten beeinflusst werden können. Ein wesentliches Ziel der Feuerleistungsregelung ist neben optimalen Primärmaßnahmen zur Emissionsminderung eine maximale, möglichst konstante Energieumsetzung.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren und die im Anspruch 11 angegebene Vorrichtung gelöst.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung zum Regeln der Feuerleistung von Verbrennungsanlagen, insbesondere Feststoffverbrennungsanlagen, bei dem Brenngut am Anfang eines Feuerungsrostes aufgegeben, auf diesem einer Schür- und Fortbewegung unterworfen und am Ende des Feuerungsrostes die anfallende Schlacke ausgetragen wird, ist vorgesehen, dass die Regelung der Feuerleistung im Hinblick auf eine möglichste Konstanthaltung der produzierten Dampfmenge einerseits und im Hinblick auf eine möglichst geringe Emission von Schadstoffen andererseits, sowie einer möglichst kesselschonenden bzw. Korrosion der Kesselrohre vorbeugenden Betriebsweise in Abhängigkeit von wenigstens drei gemessenen oder aus Messwerten abgeleiteten Regelgrößen A, B, und C erfolgt, wobei die Regelgröße A aus der gemessenen Dampfmenge abgeleitet ist, die Regelgröße B wenigstens einen Gastyp der emittierten Stoffe direkt oder indirekt wiedergibt, und die Regelgröße C aus wenigstens einer dem Brennbett oder dem Feuerraum zugeordneten Temperatur und/oder Heizwert des Brenngutes abgeleitet ist, und die Regelung der Stellgrößen in Abhängigkeit der wenigstens drei gemessenen bzw. aus Messungen abgeleiteten Regelgrößen in einer vorbestimmten, variabel einstellbaren Gewichtung dieser Regelgrößen erfolgt.
Dem Prinzip der Erfindung folgend ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass die Regelgröße B den Sauerstoffanteil der emittierten Stoffe direkt oder indirekt wiedergibt. Die Messung des Sauerstoffanteiles O2 im Rauchgas der Verbrennungsanlage erfolgt vermittels einem an einer geeigneten Stelle vorzugsweise im Gaszug der Verbrennungsanlage installierten Gasdetektor, mit welchem neben anderen Gastypen der Sauerstoffanteil O2 des Rauchgases gemessen und als Regelgröße weiterverarbeitet werden kann. Da die Gesamtluftmenge lastabhängig konstant gehalten wird, ist bei konstanter Wärmeentbindung und gleichbleibender Brennstoffzusammensetzung der mittlere Sauerstoffgehalt des Rauchgases konstant. Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass das dem Sauerstoffgehalt des Rauchgases entsprechende O2-Signal am schnellsten auf eine Änderung der Feuerintensität reagiert. Der Sauerstoffgehalt O2 im Rauchgas ist umgekehrt proportional zum Frischdampf-Massenstrom und kann somit als Frühindikator für ein sich änderndes Dampfsignal verwendet werden.
Die Leistungs- und Sauerstoffregler wirken also sowohl auf die Beschickung wie auch auf alle Rostzonen. Wichtig ist hierbei, dass der Sauerstoffregler negativ gewichtet ist. Dies rührt daher, dass sich ein O2-Soll- und Istwert gegenläufig - also umgekehrt proportional zueinander verhalten. Ein zu geringer O2-Gehalt, also Istwert < Sollwert, lässt auf eine zu hohe bzw. steigende Dampfmenge schließen. Wäre der Regler positiv gewichtet, würde er in diesem Fall den Rost und die Beschickung schneller machen, was aber bei einer ohnehin zu hohen bzw. steigenden Dampfmenge falsch wäre. Aus diesem Grund ist der O2-Regler negativ gewichtet, also wird bei zu kleinem O2-Wert der Rost und die Beschickung (falls gewichtet) verlangsamt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regelgröße C aus der Feuerlage und/oder der Feuerlänge des Brennbettes ermittelt wird, wobei die Feuerlage aus einer oder mehreren gemessenen Temperaturen am Rostanfang bzw. Temperaturen in der Nachbrennkammer abgeleitet wird, und die Feuerlänge aus einer oder mehreren gemessenen Temperaturen am ausgangsseitigen Ende des Feuerungsrostes abgeleitet wird. Aus Versuchen ist hervorgegangen, dass sich auch die Feuerraumtemperaturen aufgrund ihrer kurzen Totzeit als Ersatz- bzw. Zusatzmessgrößen für das Dampfsignal eignen. Um einen repräsentativen Wert zu erhalten, kann der Mittelwert aus mehreren Temperaturen gebildet und zur Regelung herangezogen werden. Dieser Temperaturmittelwert erlaubt somit als Ersatzmessgröße THu einen Rückschluss auf den Brennstoffheizwert Hu. Ist diese Temperatur besonders niedrig, so wandert die Feuerlage x in Richtung Schlackeabwurf, wie dies insbesondere in Fig. 2 näher dargestellt ist. Ein Pyrometer über der Ausbrandzone misst indirekt die Schlackentemperatur. Sinkende Temperaturen weisen auf eine Verkürzung des Feuerherdes auf dem Rost hin, steigende Temperaturen auf eine Verlängerung. Der entsprechend gemessene Temperaturwert kann somit auch als Ersatzmessgröße TI für die Feuerlänge I verwendet werden. Es ist nun in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, durch eine Variation der Transportgeschwindigkeiten des Rostes auf die Feuerlage x sowie auf die Feuerlänge I Einfluss nehmen zu können. Hierbei kann die Regelung der Beschickungs- und Transportgeschwindigkeiten vollständig automatisiert werden. Neben dem Leistungsregler der Stellgröße yF und dem O2-Regler mit der Stellgröße yO2 ermöglicht die Erfindung darüber hinaus auch einen "Heizwertregler" mit der Stellgröße yHu und einen "Feuerlagereger" mit der Stellgröße yI.
Die zu regelnden Stellgrößen der Verbrennungsanlage umfassen folgende Größen:
  • die Beschickungsgeschwindigkeit, d.h. Geschwindigkeit, mit welcher der Brennstoff von der Beschickeinrichtung auf den Feuerungsrost aufgegeben wird,
  • die Rost-Transportgeschwindigkeit, d.h. Geschwindigkeit, mit welcher das Brenngut über den Verbrennungsrost gefördert wird,
  • die Rost-Schürgeschwindigkeit, d.h. Geschwindigkeit, mit welcher das Brenngut in den einzelnen Rostzonen geschürt wird, die an der jeweiligen Rostzone beaufschlagte Primärluftmenge, die im vorderen und hinteren Bereich des Feuerraumes vorherrschende Sekundärluftmenge,
  • die im mittleren Bereich des Feuerraumes - soweit physikalisch vorhanden - vorherrschende Tertiärluftmenge, sowie die Primärlufttemperatur. , d.h. Temperatur im Feuerraum.
    • Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass die Feuerleistungsregelung für unterschiedliche Brennstoffarten eingestellt werden kann, wobei für jede Brennstoffart ein eigener Parametersatz für die Feuerleistungsregelung vorgesehen ist, wobei das Verfahren zur Feuerleistungsregelung während des Betriebes der Verbrennungsanlage auf andere Brennstoffarten umschaltbar ist bzw. umgeschaltet werden kann.
    In einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Ausbildung der Erfindung erfolgt die Gewichtung der Regelgrößen im Verhältnis zu den Stellgrößen in der Form von Gewichtungsfaktoren, die in ihrer Quantität insbesondere nach der in der Figur 3 dargestellten Gewichtungsmatrix vorliegen. Zahlenmässig dargestellt haben diese Gewichtungsfaktoren zum Beispiel folgende, jeweils auf einen Normwert von 10 bezogene Werte:
    Beschickungsgeschwindigkeit Transportgeschwindigkeit Schürgeschwindigkeit Luftmengen u. -verteilung Primärlufttemperatur
    Dampfmenge m ˙D 9 - 10 9 - 10 0 9 - 10 0
    Sauerstoff O2 7 - 9 7 - 9 9 - 10 5 - 7 0
    Feuerlage THu 0 2 - 4 0 4 - 6 9 - 10
    Feuerlänge TI 0 7 - 9 0 3 - 5 0
    Die angegebenen Zahlenwerte sind ungefähre Anhaltswerte und können insbesondere in Abhängigkeit des verwendeteten Anlagentyps variieren.
    Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine vierte Regelgröße D vorgesehen, welche von der Schichtdicke und/oder der Luftdurchdurchlässigkeit des auf dem Feuerungsrost befindlichem Brenngutes abgeleitet ist. Die Messung der Regelgröße D erfolgt vorzugsweise durch einen Druckfühler. Durch eine Messung der Regelgröße D im Primärläftkanal kann der Druck gemessen werden, welcher der Primärluft durch das auf dem Rost liegende Brenngut entgegengesetzt wird. Dadurch kann man Rückschlüsse ziehen, welche Art von Material sich auf dem Rost befindet (nasser, schwerer Müll = hohe Primärluftpressung, Sperrmüll = geringe Primärluftpressung) und/oder in welcher Schichtdicke dies vorliegt. Somit kann man z.B. auch detektieren, ob es auf Seiten der Beschickung eine Vestopfung oder ähnliche Störungen gibt, und entsprechend darauf reagieren.
    Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
    Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer Verbrennungsanlage und anhand von Betriebsergebnissen in Zusammenhang mit dieser Verbrennungsanlage näher erläutert. Es zeigt:
    FIG. 1
    eine schematisierte Schnittansicht der Verbrennungsanlage mit Darstellung der Stell- und Regelgrößen der Rostfeuerung;
    FIG. 2
    einen Längsschnitt durch eine schematisch dargestellte Verbrennungsanlage;
    FIG. 3
    eine schematische Darstellung des Feuerraumes mit drei unterschiedlichen Temperaturverteilungen;
    FIG. 4
    eine schematische Gewichtungsmatrix zur Darstellung eines Regelschemas in Abhängigkeit der Stell- und Regelgrößen der Verbrennungsanlage;
    FIG. 5
    Regelungsablauf unter Berücksichtigung der lastabhängigen Luftmengen und Primärluftverteilung sowie der gesteuerten Luftmengenverteilung; und
    FIG. 6
    eine schematische Darstellung des Verfahrens- und Regelungsablaufes unter Berücksichtigung der lastabhängigen Transportgeschwindigkeiten und Korrektur und Anpassung der Transportgeschwindigkeiten.
    Die in FIG. 1 und 2 schematisch dargestellte Verbrennungsanlage umfasst einen Feuerungsrost 1, eine Beschickeinrichtung 2, einen Feuerraum 3 mit anschließendem Gaszug 4, an den sich weitere Gaszüge und der Verbrennungsanlage nachgeschaltete Aggregate, insbesondere Dampferzeugungs- und Abgasreinigungsanlagen anschließen, die hier nicht näher dargestellt und erläutert sind.
    Der Feuerungsrost 1 umfasst einzeln angetriebene Roststufen 5. Besagter Antrieb gestattet es, sowohl die Transport- bzw. Fördergeschwindigkeit wie auch die Schürgeschwindigkeit einzustellen. Der Feuerungsrost hat neben dem Transport des Brennstoffes 16 auch die Funktion, das Brenngut zu schüren. Unterhalb des Feuerungsrostes sind sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung unterteilte Unterwindkammern 7.1 bis 7.5 vorgesehen, die getrennt über Einzelleitungen 8.1 bis 8.5 mit Primärluft L ˙P beaufschlagt werden. Am Ende des Feuerungsrostes 1 wird die ausgebrannte Schlacke in einen Schlackenfallschacht 10 ausgetragen, von wo aus die Schlacke in einen nicht dargestellten Entschlacker fällt.
    Die Beschickeinrichtung 2 umfasst einen Aufgabetrichter 11, eine Aufgabeschurre 12, einen Aufgabetisch 13 und einen oder mehrere nebeneinander und / oder übereinander liegende, gegebenenfalls unabhängig voneinander regelbare Beschickkolben 14, die den in der Aufgabeschurre 12 herabrutschenden Müll über eine Beschickkante 15 des Aufgabetisches 13 in den Feuerraum 3 auf den Feuerungsrost 1 schieben.
    Über die Beschickung wird der Brennstoff von der unteren Mündung des Aufgabetrichters 11 gleichmäßig auf die gesamte Rostbreite aufgegeben. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Anlage mit einer diskontinuierlichen Beschickung mit einem viergeteilten Dosierstößel (links oben, rechts oben, links unten, rechts unten). Durch einen langsamen Vorwärtshub und einen schnellen Rückhub kann der Feuerungsrost 1 quasi kontinuierlich beschickt werden.
    Der auf den Feuerungsrost 1 aufgebrachte Brennstoff 16 wird durch die aus der Unterwindzone 7.1 kommende Luft vorgetrocknet und durch die im Feuerraum 3 herrschende Strahlung erwärmt und gezündet. Im Bereich der Unterwindzonen 7.2 und 7.3 ist die Hauptbrandzone, während im Bereich der Unterwindzonen 7.4 und 7.5 die sich bildende Schlacke ausbrennt und dann in den Schlackenfallschacht 10 gelangt.
    In schematischer Form sind verschiedene Stelleinrichtungen in FIG. 1 und 2 angedeutet, die zur Regelung verschiedener Einflussgrößen oder Vorrichtungen dienen, um die gewünschte Regelung der Feuerleistung durchführen zu können. Dabei sind die Stelleinrichtungen für die Beeinflussung der Transport- und Schürgeschwindigkeiten wsn mit 21, für die Ein- und Ausschaltfrequenz bzw. für die Geschwindigkeiten wB der Beschickkolben mit 23, und für die Primärluftmengen LPn mit 24 bezeichnet, die in der Lage ist, jeder einzelnen Unterwindkammer 7 die geforderten Primärluftmengen L ˙Pn zuzuführen.
    Zur Ermittlung der gewünschten Regelgröße, die in erster Annäherung der freien Luftaustrittsfläche durch den Rostbelag und das Brennbett entspricht, sind in jeder Luftzuführungsleitung 8 eine Luftmengenmesseinrichtung 18 und in den Unterwindkammern 7.1 und 7.2 ein Temperaturfühler 17 sowie in der Unterwindkammer 7.1 ein Druckfühler 19 vorgesehen, während in Feuerraum 3 zwei weitere Temperaturfühler 20a und 20b angeordnet sind, um die Temperaturen an zwei unterschiedlichen Stellen im Feuerraum 3 messen zu können.
    Nachfolgend wird unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 6 das erfindungsgemäße Verfahren erläutert, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Regelung der Feuerleistung in Abhängigkeit von wenigstens drei gemessenen oder aus Messwerten abgeleiteten Regelgrößen A, B, und C erfolgt, wobei die Regelgröße A aus der gemessenen Dampfmenge abgeleitet ist, die Regelgröße B wenigstens einen Gastyp der emittierten Stoffe direkt oder indirekt wiedergibt, und die Regelgröße C aus wenigstens einer dem Brennbett oder dem Feuerraum zugeordneten Temperatur und/oder Heizwert des Brenngutes abgeleitet ist, und die Regelung der Stellgrößen in Abhängigkeit der wenigstens drei gemessenen bzw. aus Messungen abgeleiteten Regelgrößen in einer vorbestimmten, variabel einstellbaren Gewichtung dieser Regelgrößen erfolgt.
    Ein Ziel einer optimalen Feuerführung ist es, die Entstehung von Schadstoffen innerhalb des Verbrennungsprozesses zu reduzieren oder zu verhindern. Dazu werden die Verbrennungsbedingungen im Feuerraum kontinuierlich so angepasst, dass feuerungsabhängige Emissionsfrachten beeinflusst werden können. Diesen Maßnahmen kommt eine besondere Bedeutung zu, da sie die Schadstoffe nicht verlagern, sondern deren Bildung tatsächlich reduzieren oder verhindern können. Es handelt sich hier also um dynamische Maßnahmen, die regelungstechnisch in den Verbrennungsprozess eingreifen. Diese Maßnahmen werden unter dem Begriff Feuerleistungsregelung zusammengefasst. Der entsprechend historisch geprägte Begriff ist aber insoweit irreführend, weil mit der Feuerleistungsregelung eigentlich nicht nur die Feuerleistung, also die Dampfproduktion, geregelt wird, sondern parallel dazu und sogar vordergründig die feuerungsabhängigen Schadstoffe minimiert werden. Ein weiteres wesentliches Ziel der sogenannten Feuerleistungsregelung ist neben optimalen Primärmaßnahmen zur Emissionsminderung auch eine maximale, möglichst konstante Energieumsetzung. Die üblicherweise herrschende Regelphilosophie besteht hierbei in einer Fixierung auf eine garantierte Nenndampferzeugung, d.h. auf "Strich" fahren der Verbrennungsanlage unter jederzeitiger Einhaltung des eingestellten Sollwertes.
    Für die Grundprinzipien der Erfindung wichtig ist die Messung des Sauerstoffanteiles O2 im Rauchgas der Verbrennungsanlage. Zu diesem Zweck ist an einer geeigneten Stelle im Gaszug 4 ein Gasdetektor 25 installiert, mit welchem unter anderem der Sauerstoffanteil O2 des Rauchgases gemessen und als Regelgröße weiterverarbeitet werden kann.
    Da die Gesamtluftmenge lastabhängig konstant gehalten wird, ist bei konstanter Wärmeentbindung und gleichbleibender Brennstoffzusammensetzung der mittlere Sauerstoffgehalt des Rauchgases konstant. Bei Versuchen hat sich nun herausgestellt, dass das O2-Signal am schnellsten auf eine Änderung der Feuerintensität reagiert. Der Sauerstoffgehalt O2 im Rauchgas ist umgekehrt proportional zum Frischdampf-Massenstrom und kann somit als Frühindikator für ein sich änderndes Dampfsignal verwendet werden.
    Die Leistungs- und Sauerstoffregler wirken also sowohl auf die Beschickung wie auch auf alle Rostzonen. Wichtig ist hierbei, dass der Sauerstoffregler negativ gewichtet ist. Dies rührt daher, dass sich ein 02-Soll- u. Istwert gegenläufig - also umgekehrt proportional zueinander verhalten. Ein zu geringer O2-Gehalt, also Istwert < Sollwert, lässt auf einen zu hohe bzw. steigende Dampfmenge schließen. Wäre der Regler positiv gewichtet, würde er in diesem Fall den Rost und die Beschickung schneller machen, was aber bei einer ohnehin zu hohen bzw. steigenden Dampfmenge falsch wäre. Aus diesem Grund ist der O2-Regler negativ gewichtet, also wird bei zu kleinem O2-Wert der Rost und die Beschickung (falls gewichtet) verlangsamt.
    Mit dem Temperaturfühler 20a wird die Feuerraumtemperatur im Bereich der Nachbrennkammer, und mit dem Temperaturfühler 20b die Feuerraumtemperatur im Bereich des Rostendes in der Ausbranddecke gemessen. Die beiden Temperaturfühler 20a und 20b sind beispielsweise Strahlungspyrometer ("Kameras"), welche an geeigneten Stellen in der Nachbrennkammer bzw. in der Ausbranddecke am Rostende installiert sind. Die beiden Strahlungspyrometer 20a und 20b sollen dazu dienen, um Rückschlüsse auf den Heizwert des gegenwärtigen Brennstoffes ziehen zu können und um gegebenenfalls darauf zu reagieren und geeignete Gegenmaßnahmen einleiten zu können.
    Aus Versuchen ist hervorgegangen, dass sich auch die Feuerraumtemperaturen aufgrund ihrer kurzen Totzeit als Ersatz- bzw. Zusatzmessgrößen für das Dampfsignal eignen. Um einen repräsentativen Wert zu erhalten, wird der Mittelwert aus beiden Temperaturen gebildet und zur Regelung herangezogen. Dieser Temperaturmittelwert erlaubt somit als Ersatzmessgröße THu einen Rückschluss auf den Brennstoffheizwert Hu.
    In der Figur 3 sind diese Verhältnisse anhand dreier schematisch dargestellter Kurvenverläufe 1 , 2 und 3 der Brenntemperaturen des Brenngutes in Abhängigkeit der geometrischen Größe x ("Feuerlänge") aufgezeigt. Der Kurvenverlauf 1 zeigt die normale Temperaturverteilung. Ist der Temperaturmittelwert THu niedriger als ein Normalwert, so wandert das Kurvenmaximum der Feuerlage x in Richtung Schlackeabwurf, wie dies in den Kurvenverläufen 2 und 3 in Fig. 3 näher dargestellt ist, wobei der Kurvenverlauf 3 einen besonders niedrigen Temperaturmittelwert THu wiedergibt. Das Pyrometer 20b über der Ausbrandzone misst indirekt die Schlackentemperatur. Sinkende Temperaturen TI weisen auf eine Verkürzung des Feuerherdes auf dem Rost in Richtung Beschickung hin, steigende Temperaturen TI auf eine Verlängerung der Feuerlänge in Richtung Schlackeabwurf.
    Die Kamera 20b liefert ein Signal, welches somit auch als Ersatzmessgröße TI für die Feuerlänge I verwendet werden kann. Es erscheint nun sinnvoll, durch eine Variation der Transportgeschwindigkeiten des Rostes auf die Feuerlage x sowie die Feuerlänge I Einfluss nehmen zu können. Hierbei kann die Regelung der Beschickungs- und Transportgeschwindigkeiten vollständig automatisiert werden. Neben dem Leistungsregler der Stellgröße yF und dem O2-Regler mit der Stellgröße YO2 ermöglicht die Erfindung darüber hinaus auch einen "Heizwertregler" mit der Stellgröße YHu und einen "Feuerlagereger" mit der Stellgröße YI.
    Anhand der schematischen Darstellungen gemäß FIG. 4, 5 und 6 werden weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens der Feuerleistungsregelung beschrieben, und zwar zeigt Fig. 4 eine schematische Gewichtungsmatrix des Regelschemas in Abhängigkeit der Stell- und Regelgrößen der Verbrennungsanlage mit Gewichtungsfaktoren, und die FIG. 5 und 6 schematisch die Regelungsabläufe, wobei in FIG. 5 die lastabhängigen Luftmengen und die Primärluftverteilung sowie die gesteuerte Luftmengenverteilung, und in FIG. 6 die lastabhängigen Transportgeschwindigkeiten, sowie Korrektur und Anpassung der Transportgeschwindigkeiten berücksichtigt sind.
    Alle gemessenen Größen werden in einer in Fig. 2 zusammenfassend mit dem Bezugszeichen 26 dargestellten Messwerterfassungseinrichtung erfasst, und die Auswertung der gemessenen Daten und die eigentliche Regelung erfolgt mit einer in Fig. 1 zusammenfassend mit dem Bezugszeichen 27 bezeichneten Auswerte- und Regelschaltung. Diese Schaltung 27 steuert unter anderem die in den Fig. 5 und 6 bezeichneten PID-Regler (PID = Proportional-Integral-Differenzial-Regler), und umfasst bzw. steuert weitere elektronische Schaltungskomponenten für den Betrieb der Verbrennungsanlage, die den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Größen zugeordnet sind, jedoch im einzelnen nicht näher explizit dargestellt sind. Nach den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ablaufschemata wird unterschieden zwischen einem gesteuerten Betrieb und einem geregelten Betrieb der Verbrennungsanlage, wobei zwischen den beiden Betriebsarten über einen Schalter 28 (Fig. 5 und 6) gewählt werden kann. Beim gesteuerten Betrieb erfolgt keine Regelung der Verbrennungsanlage, diese Betriebsart der zwangsweisen Steuerung kommt nur in Ausnahmefällen zur Anwendung, beispielsweise beim Anfahren der Verbrennungsanlage oder in Störfällen. Es erfolgt jedoch sehr wohl eine lastabhängige automatische Anpassung der Parameter. Die interessantere und die die Erfindung betreffende Betriebsart ist der "geregelte Betrieb".
    Eingangsseitig hat jeder PID-Regler einen Anschluss w für die jeweilige entsprechende Eingangsgröße als Sollwert und einen Anschluss x für den entsprechenden Ist-Wert der Regelgröße, und liefert am Ausgang jeweils einen Stellgrößenwert y an die Auswerte- und Regelschaltung 27. Diese liefert unter Berücksichtigung von Korrekturfaktoren K und vor allem unter Berücksichtigung der nach der Erfindung vorgegebenen Gewichtungsfaktoren G die entsprechenden Steuersignale zur Regelung der Luftmengen L ˙ (Fig. 5) bzw. der Beschickungs-, Schür- und Transportgeschwindigkeiten w ˙ (Fig. 6).
    Die in den Figuren (und zugehörender Beschreibung), insbesondere in den Fig. 5 und 6 bezeichneten Größen haben hierbei folgende Bedeutung:
    W ˙B
    Beschickungsgeschwindigkeit (Geschwindigkeit, mit welcher der Brennstoff von der Beschickeinrichtung 2 auf den Feuerungsrost 1 aufgegeben wird)
    W ˙Rn
    Rost-Transportgeschwindigkeit (Geschwindigkeit, mit welcher das Brenngut durch die einzelnen Rostzonen R1 - R5 befördert wird)
    w ˙Sn
    Rost-Schürgeschwindigkeit (Geschwindigkeit, mit welcher das Brenngut in den einzelnen Rostzonen R1...R5 geschürt wird)
    L ˙ges
    gesamte Verbrennungsluftmenge
    L ˙Pn
    Primärluftmengen (an der jeweiligen Rostzone R1 ... R5 beaufschlagte Primärluftmenge)
    L ˙Sn
    Sekundärluftmengen (in den vorderen und hinteren Ubergang des Feuerraums zur Nachbrennzone eingebrachte Luftmenge)
    L ˙T
    Tertiärluftmenge (in der linken und rechten Seitenwand des Feuerraumes eingebrachte luftmenge)
    TPL
    Primärlufttemperatur
    TI
    Temperatur Feuerlänge (Temperatur am ausgangsseitigen Ende des Feuerungsrostes)
    THu
    Temperatur Heizwert (Temperatur am beschickungsseitigen Anfang des Verbrennungsrostes)
    m ˙D
    Dampfmenge (Frischdampf-Massenstrom, Dampfmenge)
    m ˙D,soll
    gewählte thermische Last, Solldampfmenge
    m ˙D,ist
    Ist-Dampfmenge (gemessen)
    O2
    Sauerstoffanteil (Sauerstoffgehalt im Rauchgas)
    O2,soll
    Soll-Sauerstoffgehalt im Rauchgas
    O2,ist
    Ist-Sauerstoffgehalt im Rauchgas
    Xsoll, Ysoll, Zsoll
    weitere Sollgrößen
    Xist, Yist, Zist
    weitere Ist-Größen
    yF
    Stellgröße Festlastregler
    yO2
    Stellgröße Sauerstoffgehalt
    yX, yY, yZ
    Stellgrößen für die Werte X, Y, Z
    GF
    Gewichtungsfaktor Festlast
    GO2
    Gewichtungsfaktor Sauerstoff
    GX, GY, GZ
    Gewichtungsfaktoren der Größen X, Y, Z
    KF
    Korrekturfaktor Leistung
    KO2
    Korrekturfaktor Sauerstoff
    KX, KY, KZ
    Korrekturfaktoren der weiteren Größen X, Y, Z
    L ˙P(Z1)
    Mengenstrom Primärluftrostzone 1
    W ˙R1
    Geschwindigkeit Rostzone 1
    usw. entsprechend den verschiedenen Indizes für jede weitere Rostzone 2, 3, 4, und 5.
    Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird das Zusammenspiel von Stell- und Regelgrößen mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren verdeutlicht. Durch die unterschiedlichen Symbole sollen dabei die verschiedenen Stellgrößen dargestellt sein. Durch die Matrixdarstellung wird verdeutlicht, dass Stell- und Regelgrößen beliebig miteinander verknüpft werden können. Schließlich wird durch die unterschiedliche Größe der Symbole der Gewichtungsfaktor und somit der unterschiedlich parametriebare Einfluss von Stell- und Regelgrößen zueinander dargestellt.
    Die Fig.4 soll eine Matrix mit zonen- und reglerabhängigen Einzelgewichtungsfaktoren für die Festlast (GF), den Sauerstoffgehalt (GO2), den Heizwert (GHu) und die Feuerlänge (Gl) verdeutlichen, wobei ein "grosses" Symbol einen Gewichtungsfaktor von 100% bedeutet; befindet sich in einem Schnittpunkt der Stell- und Regelgrössen kein Symbol, so stellt dies einen Gewichtungsfaktor von 0% dar; es gilt also: je grösser das Symbol, desto grösser der Gewichtungsgfaktor. Über die Belegung dieser Tabelle kann das gesamte Feuerleistungsregelungskonzept für Beschickungs- und Rostgeschwindigkeiten beeinflusst werden. Eine Gewichtung der gesamten Gl-Zeile (Feuerlänge) mit 0 % schaltet z.B. den Feuerlängenregler komplett aus. Jede beliebige Zahl ungleich 0 % gewichtet den Einfluss für die jeweilige Zone dementsprechend im Bereich von -100 % bis +100 %.Die Luftmengen sowie deren Verteilung und die Transportgeschwindigkeiten werden also von allen vier Reglern beeinflusst, wohingegen die Schürgeschwindigkeit lediglich über den Sauerstoffgehalt verändert wird. Die Beschickungsgeschwindigkeit wird primär über die Dampfmenge gesteuert bzw. geregelt, sekundär über den Sauerstoffgehalt im Rauchgas.
    Eine genaue Betrachtung der Fig. 4 zeigt auch, dass der Heizwert- und Feuerlängenregler für die Beschickung mit 0% gewichtet sind - also haben diese beiden Regler auf die Regelung der Beschickungsgeschwindigkeit keinen Einfluss. Genausowenig haben sie Einfluss auf eine Veränderung der Schürgeschwindigkeit. Eine Veränderung der Primärlufttemperatur kann lediglich der Heizwertregler bewirken, was auch Sinn macht, denn der Zusammenhang zwischen THu und Feuerlage konnte bewiesen werden. Weiters gilt der Zusammenhang, dass durch eine erhöhte Primärlufttemperatur TPL einem niedrigeren Heizwert und somit einer niedrigeren THu, entgegengewirkt werden kann.
    Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine vierte Regelgröße D vorgesehen, welche von der Schichtdicke und/oder der Luftdurchdurchlässigkeit des auf dem Feuerungsrost befindlichem Brenngutes abgeleitet ist (Fig. 2 / 16).
    Die Messung der Regelgröße D erfolgt vorzugsweise durch einen in Fig. 2 dargestellten Druckfühler 19. Die Messung der Regelgröße D durch den Druckfühler 19 kann jedoch auch in jeder beliebigen Zone 1-x erfolgen bzw. in jeder Zone 1-x. Durch eine Messung der Regelgröße D im Primärläftkanal kann der Druck gemessen werden, welcher der Primärluft durch das auf dem Rost liegende Brenngut entgegengesetzt wird. Dadurch kann man Rückschlüsse ziehen, welche Art von Material sich auf dem Rost befindet (nasser, schwerer Müll = hohe Primärluftpressung, Sperrmüll = geringe Primärluftpressung) und/oder in welcher Schichtdicke dies vorliegt. Somit kann man z.B. auch detektieren, ob es auf Seiten der Beschickung eine Vestopfung oder ähnliche Störungen gibt, und entsprechend darauf reagieren.
    Bezugszeichenliste
    1
    Feuerungsrost
    2
    Beschickeinrichtung
    3
    Feuerraum
    4
    Gaszug
    5
    Roststufen
    6
    Antrieb
    7
    Unterwindkammern
    8
    Einzelleitungen
    9
    Schlackenwalze
    10
    Schlackenfallschacht
    11
    Aufgabetrichter
    12
    Aufgabeschurre
    13
    Aufgabetisch
    14
    Beschickkolben
    15
    Beschickkante
    16
    Brennstoff
    17
    Temperaturfühler
    18
    Luftmengenmesseinrichtung
    19
    Druckfühler
    20a, 20b
    Temperaturfühler
    21
    Stelleinrichtung Schürgeschwindigkeit
    22
    Stelleinrichtung Drehzahl der Schlackenwalze
    23
    Stelleinrichtung Ein- und Ausschaltfrequenz
    24
    Stelleinrichtung Primärluftmenge
    25
    Gasdetektor
    26
    Messwerterfassungseinrichtung
    27
    Auswerte- und Regelschaltung
    28
    Schalter
    Formelzeichen
    w ˙B
    Beschickungsgeschwindigkeit
    w ˙Rn
    Rost-Transportgeschwindigkeit
    w ˙Sn
    Rost-Schürgeschwindigkeit
    L ˙ges
    gesamte Verbrennungsluftmenge
    L ˙Pn
    Primärluftmengen
    L ˙Sn
    Sekundärluftmengen
    L ˙T
    Tertiärluftmenge
    TPL
    Primärlufttemperatur
    Tl
    Temperatur Feuerlänge
    THu
    Feuerlage (Temperaturmittelwert)
    m ˙D
    Dampfmenge
    O2
    Sauerstoffgehalt im Rauchgas

    Claims (11)

    1. Verfahren zum Regeln der Feuerleistung im Hinblick auf eine möglichste Konstanthaltung der produzierten Dampfmenge einerseits und im Hinblick auf eine möglichst geringe Emission von Schadstoffen andererseits, sowie einer möglichst kesselschonenden bzw. Korrosion der Kesselrohre vorbeugenden Betriebsweise von Verbrennungsanlagen, insbesondere Feststoffverbrennungsanlagen, bei dem Brenngut (16) am Anfang eines Feuerungsrostes (1) aufgegeben, auf diesem einer Schürund Fortbewegung unterworfen und am Ende des Feuerungsrostes (1) die anfallende Schlacke ausgetragen wird,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Feuerleistung in Abhängigkeit von wenigstens drei gemessenen oder aus Messwerten abgeleiteten Regelgrößen A, B, und C erfolgt, wobei die Regelgröße A aus der gemessenen Dampfmenge m ˙D,ist abgeleitet ist, die Regelgröße B wenigstens einen Gastyp der emittierten Stoffe direkt oder indirekt wiedergibt, und die Regelgröße C aus wenigstens einer dem Brennbett oder dem Feuerraum (3) zugeordneten Temperatur und/oder Heizwert des Brenngutes (16) abgeleitet ist, und die Regelung der Stellgrößen in Abhängigkeit der wenigstens drei gemessenen bzw. aus Messungen abgeleiteten Regelgrößen in einer vorbestimmten, variabel einstellbaren Gewichtung dieser Regelgrößen erfolgt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelgröße B den Sauerstoffanteil der emittierten Stoffe direkt oder indirekt wiedergibt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelgröße C aus der Feuerlage und/oder der Feuerlänge des Brennbettes ermittelt wird, wobei die Feuerlage aus einer oder mehreren gemessenen Temperaturen am Rostanfang bzw. Temperaturen in der Nachbrennkammer abgeleitet wird, und die Feuerlänge aus einer oder mehreren gemessenen Temperaturen am ausgangsseitigen Ende des Feuerungsrostes (1) abgeleitet wird.
    4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Regelgröße C entsprechenden Temperaturmesswerte vermittels Strahlungspyrometer gemessen werden.
    5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu regelnden Stellgrößen der Verbrennungsanlage die Beschickungsgeschwindigkeit w ˙B, d.h. Geschwindigkeit, mit welcher der Brennstoff (16) von der Beschickeinrichtung (2) auf den Feuerungsrost (1) aufgegeben wird, die Rost-Transportgeschwindigkeit w ˙RN, d.h. Geschwindigkeit, mit welcher das Brenngut (16) über den Verbrennungsrost gefördert wird, die Rost-Schürgeschwindigkeit w ˙SN, d.h. Geschwindigkeit, mit welcher das Brenngut (16) in den einzelnen Rostzonen geschürt wird, die an der jeweiligen Rostzone beaufschlagte Primärluftmenge L ˙Pn, die in den vorderen und hinteren Übergang des Feuerraums (3) zur Nachbrennzone (4) eingebrachte Sekundärluftmenge L ˙Sn, die in der linken und rechten Seitenwand des Feuerraumes (3) eingebrachte Tertiärluftmenge L ˙T, und die Primärlufttemperatur TPL aufweist.
    6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtung der Regelgrößen im Verhältnis zu den Stellgrößen in der Form von in einer Gewichtungsmatrix vorbestimmten Gewichtungsfaktoren dargestellt wird, wobei die Gewichtungsfaktoren in ihrer Quantität insbesondere nach der in der Figur 3 dargestellten Gewichtungsmatrix vorliegen.
    7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungsfaktoren der Gewichtungsmatrix folgende auf einen Normwert von 10 bezogene Werte besitzen: Beschickungsgeschwindigkeit Transportgeschwindigkeit Schürgeschwindigkeit Luftmengenu. -verteilung Primärlufttemperatur Dampfmenge m ˙D 9 - 10 9 - 10 0 9 - 10 0 Sauerstoff O2 7 - 9 7 - 9 9 - 10 5 - 7 0 Feuerlage THu 0 2 - 4 0 4 - 6 9 - 10 Feuerlänge Tl 0 7 - 9 0 3 - 5 0
    8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuerleistungsregelung für unterschiedliche Brennstoffarten eingestellt wird, wobei für jede Brennstoffart ein eigener Parametersatz für die Feuerleistungsregelung vorgesehen ist, wobei das Verfahren zur Feuerleistungsregelung während des Betriebes der Verbrennungsanlage auf andere Brennstoffarten umschaltbar ist bzw. umgeschaltet werden kann.
    9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Luftmengen und Luftverteilung in der Verbrennungsanlage vollständig getrennt erfolgt von der Regelung der Beschickungs- und Transportgeschwindigkeiten des Brenngutes.
    10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben den drei Regelgrößen A, B und C weitere Regelgrößen D, E, F, ... vorgesehen sind, wobei alle Regelgrößen beliebig miteinander kombinierbar sind, wobei insbesondere eine vierte Regelgröße D vorgesehen ist, welche von der Schichtdicke und/oder der Luftdurchdurchlässigkeit des auf dem Feuerungsrost befindlichem Brenngutes abgeleitet ist, wobei die vierte Regelgröße D Rückschlüsse auf die Art und/oder der Schichtdicke des Materiales erlaubt, welches sich auf dem Rost befindet.
    11. Vorrichtung zur Regelung der Feuerleistung von Verbrennungsanlagen, insbesondere Feststoffverbrennungsanlagen, bei welcher Brenngut (16) am Anfang eines Feuerungsrostes (1) aufgegeben, auf diesem einer Schür- und Fortbewegung unterworfen und am Ende des Feuerungsrostes (1) die anfallende Schlacke ausgetragen wird,
      gekennzeichnet durch
         eine Dampfmesseinrichtung zur Messung der produzierten Dampfmenge m ˙D,ist, wobei aus der gemessenen Dampfmenge m ˙D,ist eine Regelgröße A abgeleitet wird,
         eine Gasdetektoreinrichtung zur Bestimmung des Gastyps der emittierten Stoffe, wobei aus der Gastypbestimmung eine Regelgröße B abgeleitet wird, welche wenigstens einen Gastyp der emittierten Stoffe direkt oder indirekt wiedergibt,
         eine Temperaturmesseinrichtung, die eine Regelgröße C liefert, welche aus wenigstens einer dem Brennbett oder dem Feuerraum zugeordneten Temperatur und/oder Heizwert des Brenngutes (16) abgeleitet wird, und
         eine der Dampfmesseinrichtung, der Gasdetektoreinrichtung und der Temperaturmesseinrichtung zugeordnete Regelungseinrichtung, welche eine Regelung der Feuerleistung im Hinblick auf eine möglichste Konstanthaltung der produzierten Dampfmenge m ˙D,ist einerseits und im Hinblick auf eine möglichst geringe Emission von Schadstoffen andererseits, sowie einer möglichst kesselschonenden bzw. Korrosion der Kesselrohre vorbeugenden Betriebsweise in Abhängigkeit der wenigstens drei gemessenen oder aus Messwerten abgeleiteten Regelgrößen A, B, und C steuert, wobei die Steuerung der Stellgrößen in Abhängigkeit der wenigstens drei gemessenen bzw. aus Messungen abgeleiteten Regelgrößen in einer vorbestimmten, variabel einstellbaren Gewichtung dieser Regelgrößen erfolgt.
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