JPH0835630A - 燃焼炉の火格子上の燃焼に影響を与える個別あるいは全体の要因を調整する方法 - Google Patents

燃焼炉の火格子上の燃焼に影響を与える個別あるいは全体の要因を調整する方法

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JPH0835630A
JPH0835630A JP6326035A JP32603594A JPH0835630A JP H0835630 A JPH0835630 A JP H0835630A JP 6326035 A JP6326035 A JP 6326035A JP 32603594 A JP32603594 A JP 32603594A JP H0835630 A JPH0835630 A JP H0835630A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料炉の火格子上の燃焼に影響を与える個々
のあるいは全部の要因を調整する方法を提供する。 【構成】 燃料炉の火格子1の少なくとも一つの特定領
域上での燃料24の三次元分布を検出するレーダー装置
22を設け、燃料炉の火格子1の上にある燃料の燃焼状
況に対する解明を与える赤外線カメラ23を設ける。両
方の装置22,23の測定量により制御ユニットで火格
子速度、装填装置、一次空気量、一次空気の組成、二次
空気量、二次空気の組成、スラグローラ25の回転数、
および空気予備加熱機37の温度に影響を与える調整量
が導くことができ、燃焼効率を蒸気出力の要請に合わせ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、燃焼炉の火格子上の
燃焼に影響を与える個別あるいは全体の要因を調整する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ドイツ特許第 38 29 931 C1 号明細書に
よれば、燃焼炉の火格子上の燃料の燃焼状況を赤外線カ
メラで観察し、この赤外線カメラで確認された温度分布
に応じて空気導入を個々の領域毎に調整して、燃焼設備
の燃焼効率を調整することが知られている。この種の調
整は、以前の方法に比べて相当良好な結果を与えている
が、この方法により温度の検出しかできず、個々の領域
で燃焼により生じるエネルギ量に関して何ら推定を行っ
ていない点で十分でない。従って、燃焼効率を蒸気出力
の要請に合わせることが高精度にしかも十分早く行われ
ていない。
【0003】一定の燃焼出力を得るため温度検出に基礎
を置く燃焼経過の上記周知制御の外に、排気ガス中にあ
る酸素量に応じて、あるいは発生した蒸気流に応じて燃
焼効率を調整することも知られている。
【0004】上記三つの制御可能性の全ては、火格子に
達する燃料の発熱量が低下すると、火格子に燃料を過度
にくべる傾向となる。例えば、排気ガス中の酸素量が上
昇すると、それが発熱量の低下にあるのか、投入した燃
料の量の低下にあるのか調整機構を判別できない。その
結果、供給量が上昇する。温度や蒸気流に応じて調整す
る場合、排気ガスの温度が低下した時、および蒸気流が
低下した時、制御装置も同じように燃焼炉の火格子上に
燃料の到達が少なすぎるため、供給量を多くすることを
前提とするような関係がある。発熱量を連続的に検出す
ることは、廃棄物の燃焼設備の場合、不可能であるか
ら、上に説明した関係により燃焼炉の火格子に過度の投
入を何度も行うことなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、燃
焼効率を蒸気出力の要請により良く合わせることができ
るように、燃焼過程に影響を与える個々の要因あるいは
全ての要因を調整する方法を提供することにある。これ
による排気ガスの組成、特に窒素酸化物や他の有害物質
に関して影響を与えることができるとよい。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、冒頭に述べた種類の方法にあって、燃焼炉の火
格子の少なくとも一つの特定領域上での燃料の三次元分
布を検出することよって解決されている。
【0007】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【0008】
【作用】この処置により、燃焼経過を調整するために使
用する誘導量に無関係に、つまり排気ガスの温度に応じ
て、排気ガスの酸素組成に応じて、あるいは蒸気流に応
じて燃焼経過を調整するか否に無関係に、燃焼で放出さ
れるエネルギに関する推定を導くことができる。当然、
燃料の三次元的な質量分布が監視される燃焼炉の火格子
の領域が広くなれば、それに応じて制御の可能性もより
正確になる。例えば、燃料供給直後の狭く限定された部
分のみを燃料の三次元分布に関して監視すると、この発
明による方法は、発熱量が低下した時、火格子に燃料を
過度にくべないための「非常制動」として働き、これが
必ず燃焼効率の低下を与える。これに反して、他の極端
な場合、燃焼炉の全ての火格子を監視し、全体の火格子
上の三次元物質分布を検出すれば、燃焼効率を火格子の
横方向にできる限り一様にし、燃焼経過を燃料炉の火格
子の縦方向にできる限り理想的に調節できるように燃焼
過程に影響を与える個々の要因を調整できる。こうし
て、所望の蒸気出力に対して必要な燃焼効率をできる限
り正確に合わせることができる。
【0009】この発明による方法の有利な改良は、燃焼
炉の火格子上に存在する燃料の温度分布を検出して得ら
れる。温度分布の検出および物質分布の検出により、燃
焼経過、特に場所的に放出されるエネルギ量を非常に正
確に推定できる。その結果、燃焼過程に影響を与える要
因に関して適当な制御処置が可能になる。
【0010】有利な方法では、温度分布は燃焼床に向け
た少なくとも一つの赤外線カメラで確認される。それ自
体周知の赤外線カメラで、燃焼状況、つまり何よりも灼
熱している燃料の輻射を確認できる。従って、燃焼経過
の診断に重要な成分を一つを得ることができる。
【0011】有利な方法では、燃料の三次元分布はレー
ダーで燃料の輪郭を走査して確認できる。燃料の輪郭の
そのような走査は、レーダにより特に正確に行え、これ
により場所的に支配している燃料の温度を検出するのと
関連して、場所的に放出されるエネルギ量に関する正確
な情報を可能にする二つの重要な要素が得られ、従っ
て、燃焼および場所的に支配する燃料経過の抑制に対し
て適当な処置を導入できる。
【0012】燃料の三次元分布の検出は燃料の方向に異
なった角度で多数のビデオカメラを向けることによって
も可能である。燃焼過程に影響を与える個々の要因は、
空気量、つまり燃焼過程に導入される全ての空気量、一
次成分と二次成分に関する空気量の配分、酸素を混ぜる
ことによる、あるいは排ガスを戻すことにより酸素濃度
の変化する燃料空気の組成、予備空気加熱の温度、燃料
の供給量、燃焼炉の火格子の異なった長手方向の通路に
対する供給量、燃焼炉の火格子全体を掻き混ぜる速度、
燃焼炉の火格子の場所的な掻き混ぜ速度、異なった火格
子通路の掻き混ぜ速度、および火格子の端部に設けてあ
るスラグ廃棄装置の処理速度である。
【0013】枚挙したことが最終的なものと見做すべき
でない、これ等の要因の全ては、個々に、あるいは全体
として、請求項1の基本的な処置、および、特に有利な
方法では、この発明の請求項2の処置と関連して、つま
り、燃料の三次元分布を検出し、温度分布を検出して望
ましい方向に影響を与えられる。コストのため特別に良
好な最適化を省く必要があるので、燃料の三次元分布の
検出を他に優先して使用する。
【0014】
【実施例】以下、図面に示す燃焼炉の例、相互に異なっ
た影響を与える要因の模式的な一覧、および異なった制
御量の組み合わせの模式的な例に基づきこの発明をより
詳しく説明する。
【0015】図1に示す燃焼設備には、燃焼炉の火格子
1,装填装置2,接続するガス通路4を有する燃焼空間
3,および偏向空間5がある。この偏向空間5では排ガ
スが下の方に向くガス通路6に案内され、このガス通路
6から排ガスは通常燃焼設備に後続する装置、特に蒸気
発生機や排ガス浄化装置に達する。
【0016】燃焼炉の火格子1には個別の火格子ユニッ
ト7がある。これ等の火格子ユニット7は隣合った個々
の火格子棒で構成されている。往復火格子として形成さ
れた燃焼炉の火格子の二つの火格子ユニット毎に全体に
符号8を付けた駆動部が連結している。この駆動部によ
り掻き混ぜ速度を調整できる。燃焼炉の火格子1の下に
は、長手方向と横方向に分割された下風室9.1〜9.5が
設けてある。これ等の下風室9.1〜9.5には個別導管1
0.1〜10.5を介して一次空気が導入される。燃焼炉の
火格子の終端部では、燃え尽きたスラグがスラグロール
25を経由してスラグ落下通路11の中に落下する。こ
のスラグ落下通路11には、場合によって、下部偏向室
12で排ガスから分離した重たい固体物質成分が到達す
る。
【0017】燃焼室3では多くの列の二次空気ノズル1
3,14,15が装備されている。これ等のノズル1
3,14,15は燃焼可能なガスと浮遊している燃料成
分を調節して燃料させるためにある。
【0018】二次空気ノズルの列は、燃焼室に関して配
分され異なった条件が支配するので、別々に調整するこ
とができる。装填装置2には、供給ホッパー16,供給
シュート17,供給台18および一つあるいはそれ以上
の隣り合わせで、場合によって互いに無関係に調整でき
る装填ピストン19がある。この装填ピストン19は供
給シュート17に落下したゴミを供給台18の装填角部
20を経由して燃料炉の火格子1上の燃焼空間に移動さ
せる。
【0019】上部偏向空間5を遮断するカバー21に
は、レーダー測定装置22と赤外線カメラ23が組み込
まれている。このレーダー測定装置22で燃料炉の火格
子上の燃料の三次元を確認できる。他方、赤外線カメラ
23により燃料炉の火格子上の燃焼部にある燃料の温度
分布が表示される。この場合、燃料炉の火格子の上にあ
る燃料の温度分布が問題であり、排ガスの温度分布は問
題ではない。この赤外線カメラにより燃料炉の火格子の
上にある燃料の燃料状況を検出できる。
【0020】燃料炉の火格子上で掻き混ぜられる燃料2
4は、下風区域9.1で予備乾燥され、この燃焼室内を支
配する輻射により昇温され、点火される。下風区域9.2
と9.3の領域では主燃料区域が、また下風区域9.4と
9.5の領域では形成されたスラグが燃えて、スラグ落下
通路に達する。燃焼床から出たガスは未だ燃焼成分を有
し、空気を二次空気ノズルの列13〜15を通して導入
してこれ等の燃焼成分を完全に燃焼させる。供給量、個
々の区域の一次空気量と酸素量に関するこの一次空気の
組成および二次酸素量と酸素量に関するこの二次酸素量
の組成は、燃料の燃焼値に依存し、ゴミの場合、大きな
変動を受ける燃焼状況に応じて調整される。その場合、
必要な調整量を把握するため、レーダー測定装置22と
赤外線カメラ23が使用される。当然なことであるが、
排ガス中の酸素量27を検出する装置、排ガス中の温度
26を検出する装置、および排ガス中の炭化水素量28
を検出する測定装置も、例えば窒素酸化物の量を測定す
る他の装置の外に設けてある。他の測定検出は火格子棒
の温度に対しても行われる。
【0021】模式的な形状で、種々の調整装置が図1に
示してある。火格子の速度に影響を与える調整装置に参
照符号29が、スラグローラの回転数に影響を与える調
整装置に参照符号30が、種々の通路に関して火格子の
速度に影響を与える調整装置に参照符号31が、装填ピ
ストンの開閉周期あるいは速度に影響を与える調整装置
に参照符号32が、一次空気量の調整装置に参照符号3
3が、酸素量に関して一次空気の組成の調整装置に参照
符号34が、二次空気量の調整装置に参照符号35が、
酸素量に関して二次空気の組成の調整装置に参照符号3
6が、そして、一次空気や二次空気の空気予備加熱機の
温度に対する調整装置に参照符号37が付けてある。
【0022】以下、更に図2〜図5に参照してこの発明
を説明する。レーダー測定装置22の設計に応じて、下
風区域9.2に付属する領域や火格子の全領域を監視で
き、図2から分かるように、燃料の三次元質量分布を検
出して表示できる。レーダー測定装置22により、この
装置の非常に価値の高い構成の場合、例えば4つの区域
に対して燃料の三次元分布が得られ、燃焼床の高さに応
じて、過度な投入が、特に燃焼炉の火格子の前の区域に
あるか否かを判断できる。これは、例えば図2から燃焼
炉の火格子の通路1の上の燃料層の厚さに比べて通路2
の上の燃料がより厚い層になることによる。これ等の測
定量、つまり層の厚さ、燃焼床の傾いた姿勢、燃焼炉の
火格子の過度な投入から、火格子の掻き混ぜ速度、通路
1と通路2に対して異なる掻き混ぜ速度および個々の装
填ピストン19の周期あるいは速度に対する調整量が導
かれる。更に、回転数に応じてスラグの早い、あるいは
遅い排出供給を行う図1で参照符号25を付けたスラグ
ローラの速度も調整できる。例えば、区域1〜4上の燃
料の層の厚さが図2のように全体として高過ぎるなら、
火格子の過度の投入を再び低下させるため、例えば一次
空気量を高める外に、他の手段と関連して、掻き混ぜ速
度とスラグローラの回転数を上昇させる。図2から通路
1に対して通路2で多く蓄えて生じるように燃焼床が傾
いている姿勢では、通路2の供給量は通路1の供給量に
比べて少ない。層の厚さのみの測定は、特に測定が火格
子の前領域に対してのみ行われる場合、火格子の過度の
装填を避けるために使用される。何故なら、この得られ
る調整量から装填装置、火格子の掻き混ぜ速度およびス
ラグローラの回転数をそれに合わせて調整できる。
【0023】赤外線カメラ23に関連して、図3のよう
に燃焼状況の外観が得られる。この場合、図3の明るい
領域が暗い領域に比べて強力な燃焼状況と判定できる。
図3に示す赤外線カメラ23による撮像から、通路1で
強力な燃焼状況となることを認識できる。これは図2を
参照しても、通路1で燃焼床の高さが低いことが明らか
になる。こうして、通路2での装填量を絞り、通路2で
も良好な燃焼特性を得るため、量に関し、および、場合
によって、酸素量に関しても一次空気の導入を高める調
整量が得られる。図2と図3に応じた知識を組み合わせ
ると、廃棄されたゴミの湿度も推定できる。といのは、
レーザー測定で燃焼床の高さが低いことを確認し、同時
に赤外線カメラでこの個所に暗い領域が記録された時で
あるからである。これは、悪い燃焼状況を判別できる。
つまり、燃焼床の高さが低いにもかかわらず、燃焼特性
が予め与えた標準値に相当しないと言う認識が得られ
る。これは、湿ったゴミあるいは多くの不燃焼成分を有
するゴミであると判定できる。ゴミ中の不燃焼成分は水
の量が多いように燃焼特性を緩和する。何故なら、この
成分は燃焼可能な部分から放出されるエネルギにより加
熱される筈であるからである。
【0024】他のレーダー測定により、排ガス中の塵の
濃度と粒子速度も確認できる。これにより、ガスの局部
的な流速を推定できる。こうして、場合によって、導入
された一次空気および/または導入された二次空気に影
響を与える付加的な調整量が得られる。
【0025】レーダー測定および赤外線カメラの監視か
ら得られた調整量を組み合わせると、燃焼床の高さ、つ
まり個々の区域1〜4の燃料の層の厚さから、燃料床の
傾き姿勢から、燃焼炉の火格子の過度な投入から、投入
されたゴミの湿度から、赤外線カメラから与えられる確
認された輝度値に関連して排ガスの塵濃度と排ガスの粒
子速度から、装填量、個々の通路への分布、火格子の速
度、火格子速度とスラグロールの速度の組み合わせから
与えられる火格子上の燃焼物の遅れ時間、一次空気や二
次空気の形にして導入された燃焼空気の温度、過剰空気
量、および酸素量に関する燃焼空気の組成、一次空気に
関し、および燃焼空間上の二次空気分布に関して火格子
の長さと火格子の幅にわたる一次空気量や二次空気量の
分布を調整できる。
【0026】付加的な介入可能性は、排ガスの酸素量の
測定、燃焼室の温度および排ガスのCO 量の測定により
得られる。例えば、排ガス中の酸素量が上昇すると、先
ず燃焼空気に対する燃料の比率のずれと、空気の過度の
投入を推定できる。レーダー測定で分かる燃料が十分多
い場合、ゴミ中の可燃物に対する少ない成分を判断でき
る場合もある。例えば、燃料室の温度が低下すると、過
度の投入とゴミの湿度が高すぎるため燃焼状況が悪い結
果になる。これに対して正確な通報をできるため、レー
ダー測定装置からの測定値と赤外線カメラの測定値を比
較し、対応する制御介入に対して正しい結論を引き出せ
る。制御経過に影響を与える他の測定量は、例えば火格
子棒の温度である。例えば、火格子棒の温度が過度に上
昇すると、強力に燃焼する火格子上の燃料の層の高さが
低くなり、火格子上の熱の直接輻射が行われか、燃焼空
気中の酸素成分が高くなりすぎる。何故なら、これによ
り、燃焼が特に強く煽られるからである。少なすぎる装
填量もあり得るし、火格子上の燃料の循環が少なすぎる
こともある。レーダー測定装置と赤外線カメラで得られ
る測定量により、高すぎる火格子温度の真の原因を推定
でき、これにより、適当な処置、例えば空気導入を絞る
こと、酸素量を下げる、供給量を高める、掻き混ぜる速
度を低くする等を導入できる。
【0027】例えば、排ガス中の CO 量が上昇すると、
これも従来の測定方法で必ずしも正しく分類できなかっ
た多くの原因を同じように有する。つまり CO 量が上昇
すれば、これに対する原因として、一次空気量が少なす
ぎる、一次空気の酸素量が少なすぎる、火格子に燃料を
過度に投入している、燃料の湿度が高すぎる等、が問題
になる。レーダー測定を赤外線カメラの測定と組み合わ
せると、原因を非常に狭く限定でき、適当な制御手段を
効果的に導入できる。何故なら、これ等の二つの測定可
能性を用いて、燃焼床の高さ、塵の濃度、粒子の速度お
よび燃焼状況を把握できので、これ等の測定量から一次
空気量の上昇、酸素量の上昇、供給量の低減等により多
すぎる CO 量が所定の目標値の原因であるか否を確認で
きるからである。
【0028】図4から個々の測定量の物理技術的な関係
や、燃焼炉の火格子上の燃焼に関する推定可能性が分か
るが、図5で基本的な調整方式が示してある。これによ
れば、制御ユニットREはレーダー測定装置22と赤外
線カメラ23の測定値を受け取り、これ等の測定量を評
価して、燃焼炉の火格子上の燃焼経過に影響を与え、燃
焼効率を蒸気出力の要請に合わせるために使用される個
々の装置に対して対応する調節量を与える。
【0029】上記説明から既に分かるように、この制御
ユニットREは燃焼室の温度26,排ガスの酸素量27
および排ガスの CO 量28に関する付加的な測定値も得
ることができ、レーダー測定装置22と赤外線カメラ2
3から得られた出力すべき調節量に関する情報をもっと
正確にする。
【0030】図5から分かるように、制御ユニットRE
により、火格子の速度に対する調節装置29,つまり火
格子の掻き混ぜ速度に対する装置、装填ローラの回転数
に対する調節装置30,種々の通路31に対する火格子
速度に対する調節装置31,装填ピストンの往復周期あ
るいは動作周期に対する調節装置32,一次空気量に対
する調節装置33,一次空気の酸素量を調整する調節装
置34,二次空気量に対する調節装置35,二次空気の
酸素量を調整する調節装置36,および一次空気と二次
空気に対する空気予備加熱機の温度に対する調節装置3
7に影響を与える。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による燃
焼過程に影響を与える個々の要因あるいは全ての要因に
対する調整方法により、燃焼効率を蒸気出力の要請によ
り良く合わせることができ、これによる排気ガスの組
成、特に窒素酸化物や他の有害物質に関して影響を与え
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 模式的に示す燃焼設備の縦断面図である。
【図2】 燃焼炉の火格子の幅と長さに対する燃焼床の
高さのグラフ
【図3】 燃焼炉の火格子の温度分布を表す赤外線カメ
ラでの瞬間的な撮像図を示す。
【図4】 測定量と物理技術的な関係を検出する模式図
である。
【図5】 燃焼設備の制御図である。
【符号の説明】
1 燃焼炉の火格子 2 装填装置 3 燃焼空間 4 ガス通路 5 上部偏向空間 6 降下ガス通路 7 火格子ユニット 8 駆動部 9.1〜9.5 下風室 10.1〜10.5 個別導管 12 下部偏向空間 13,14,15 二次空気ノズル 19 装填ローラ 22 レーダー測定装置 23 赤外線カメラ 25 スラグローラ 37 空気予備加熱機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F23G 5/50 N Q R G H (72)発明者 ヨアヒム・ホルン ドイツ連邦共和国、80636 ミユンヘン、 ユータストラーセ、18 (72)発明者 フランツ・ラムプ ドイツ連邦共和国、80801 ミユンヘン、 ノルデントストラーセ、43アー

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼炉の火格子上の燃焼に影響を与える
    個別あるいは全体の要因を調整する方法において、燃焼
    炉の火格子の少なくとも一つの特定領域上での燃料の三
    次元分布を検出することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 燃焼炉の火格子上にある燃料の温度分布
    を測定することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 燃料の三次元分布はレーダーで燃料の輪
    郭を走査して確認されることを特徴とする請求項1また
    は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 温度分布は燃焼床の方に向いている少な
    くとも一つの赤外線カメラで確認されることを特徴とす
    る請求項2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 燃料の三次元分布は種々の角度で燃料の
    方に向いている多数のビデオカメラで確認されることを
    特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  6. 【請求項6】 調整すべき要因の一つは燃焼過程に導入
    される全空気量であることを特徴とする請求項1〜5の
    何れか1項に記載の方法。
  7. 【請求項7】 調整すべき要因の一つは一次空気の空気
    量分布であることを特徴とする請求項1〜6の何れか1
    項に記載の方法。
  8. 【請求項8】 調整すべき要因の一つは二次空気の空気
    量分布であることを特徴とする請求項1〜7の何れか1
    項に記載の方法。
  9. 【請求項9】 調整すべき要因の一つは一次空気の酸素
    濃度であることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項
    に記載の方法。
  10. 【請求項10】 調整すべき要因の一つは二次空気の酸
    素濃度であることを特徴とする請求項1〜9の何れか1
    項に記載の方法。
  11. 【請求項11】 調整すべき要因の一つは一次空気およ
    び/または二次空気の燃焼予備加熱の温度であることを
    特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の方法。
  12. 【請求項12】 調整すべき要因の一つは一次空気およ
    び/または二次空気での戻し排ガスの量であることを特
    徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の方法。
  13. 【請求項13】 調整すべき要因の一つは燃料供給量で
    あることを特徴とする請求項1〜12の何れか1項に記
    載の方法。
  14. 【請求項14】 調整すべき要因の一つは燃焼炉の火格
    子の異なった長手通路に対する燃料供給であることを特
    徴とする請求項1〜13の何れか1項に記載の方法。
  15. 【請求項15】 調整すべき要因の一つは燃焼炉の火格
    子全体の掻き混ぜ速度であることを特徴とする請求項1
    〜14の何れか1項に記載の方法。
  16. 【請求項16】 調整すべき要因の一つは燃焼炉の火格
    子の場所的な掻き混ぜ速度であることを特徴とする請求
    項1〜15の何れか1項に記載の方法。
  17. 【請求項17】 調整すべき要因の一つは異なった火格
    子通路の異なった掻き混ぜ速度であることを特徴とする
    請求項1〜15の何れか1項に記載の方法。
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