KR100494862B1 - 쓰레기 소각 플랜트의 착화를 자동으로 설정하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쓰레기의 발열량 (Hu) 및 쓰레기의 수분 함량(분율) (H₂O_garbage) 값으로부터 "쓰레기 퀄러티" 를 결정하는 방법에 관한 것이다. 쓰레기의 소각시에, 쓰레기의 수분 함량 (H₂O_garbage) 은 직접 측정되거나 또는, 다운스트림에 연결된 플루 가스 스크러버의 경우에는, 단지 온도 측정들 및 방출열 (QB) 과 이산화탄소 질량 흐름 (

Description

쓰레기 소각 플랜트의 착화를 자동으로 설정하는 방법{METHOD FOR AUTOMATICALLY SETTING THE FIRING OF A GARBAGE INCINERATION PLANT}

본 발명은 쓰레기 소각 플랜트의 착화(着火)를 자동으로 설정하는 방법에 관한 것이다.

쓰레기 소각 플랜트를 운영하는데 있어, 안정해진다거나 배기에 관하여 최적화되는 것과 같이 "쓰레기 퀄러티" 측면에서의 착화에 적절하게 적응하는 것이 중요하다. 이 경우에서 착화에 영향을 미치는 가장 중요한 파라미터들은 쓰레기의 가연성 (ignitability) 및 번-오프 (burn-off) 동작이다. 두 요소들이 측정가능한 변수들이 아니므로, 직접적인 측정은 불가능하다. 따라서 본 출원은 가연성 및 번-오프 동작을 참조로하여 "쓰레기 퀄러티" 를 독자적으로 결정하는 어떠한 측정이나 어떠한 방법의 기재도 없다. 단지 간접적인 측정들만이 쓰레기 소각기의 운영을 예견하기 위하여 수행되었다. 가연성 및 번-오프 동작의 두 표준은 결정적으로 쓰레기의 발열량 및 수분 함량(분율)에 영향을 받기 때문에, 할당 샤프트에서 빨리 쓰레기의 발열량을 결정하는 쓰레기의 소각 방법이 예를 들어 독일 특허 공개 공보 DE 44 45 954 A1 에 기재되어있다. 상기의 방법은 프로세스 제어 유닛을 사용하여 연소 공기의 양 및/또는 공급되는 쓰레기의 양을 제어한다. 발열량은 전자기파들을 사용하여 수행하는 측정들로부터 산출된다. 전송된 전자기파들은 반사되고 반송되며 이 반사는 쓰레기의 수분 함량을 결정하는데 사용된다. 그러나, 이러한 측정 방법은 여러가지 문제점들을 가진다. 센서들을 설치하는 비용은 매우 크고 또한 상대적으로 비싸다. 게다가, 이러한 측정은 단지 이산적인 순간들에서만 유용하다.

독일 특허 공개 공보 DE 3537945 A1 은 또한 발열량의 함수로서 공기의 양을 제어하는 쓰레기 소각 플랜트의 최적화된 운영을 위한 방법을 개시한다. 이 경우에 연소 공기는 개별적인 영역들에서 일어날 수 있다. 이것은 그 양이 변동하는 발열량에 적합하게 하기 위하여 연속적으로 수행된다. 이 경우에 발열량은 현재의 방출된 열 및 쓰레기의 질량 흐름 (mass flow) 의 몫으로부터 산출된다. 공기를 설정할 때, 배기 가스의 CO 및 O₂ 함량들이 또한 고려의 대상이된다. 그러나, 쓰레기의 수분 함량은, 그것이 소각에 있어서 주요한 역할을 함에도 불구하고, 상기 방법에서는 고려되지 않는다.

쓰레기 소각의 연소 제어는 또한 GB Kraftswerkstechnik73 (1993) Vol.7 에 "Entwicklung einer kameragefuhrten Feuerungsregelung zur Verbesserung des Verbrennungs-, Ausbrand- und Emissionsverhaltens einer Abfallverbrennungsanlage" [쓰레기 소각 플랜트의 소각, 번-아웃 (burn-out) 및 배기를 개선하기 위한 카메라에 의해 가이드되는 연소 제어의 전개] 로서 공지되어 있다. 상기의 방법에서, 배기 가스의 O₂ 농도와 발생되는 증기의 양이 오염물질에 관해 최적의 방식으로 노(爐)에서의 온도를 제어하기 위하여 결정된다. 쓰레기의 장입(裝入) 들과 제 1 및 제 2 의 공급량 (feed) 이 상기의 값들로부터 결정되고, CO 함량은 최소화된다. 이 경우에, 공기의 공급은 착화 화격자(火格子) 와 다른 영역들에 설정될 수 있다. 상기의 방법은 카메라-모니터링에 의해 동작하고, 이 카메라-모니터링은 적외선 이미지들에 의해서 보일러내에서의 온도 분배를 결정하는데 사용된다. 그러나 상기의 시스템은 카메라-모니터링 때문에 상대적으로 복잡하고 비싸다. 소각 화격자상의 영역에서 제 1 의 공기를 다르게 공급함에 의해, 소각 노(爐)들의 착화 출력을 제어하는 상기의 방법은 또한 유럽 특허 공개 공보 EP 352 620A2 에 기재되어 있다.

심하게 변동하는 발열량을 가진 연료의 연소를 제어하는 방법이 유럽 특허 공고 공보 EP 317 731 B1 에서 개시되어 있다. 이 경우에서, 연소 가스들의 연료 및/또는 CO₂ 함량은 노의 장입점 (charging point), 증발 및 가스제거 영역들에서 지배적인 복사강도에 의해 측정된다. 이러한 값들은 쓰레기의 발열량을 측정하고 그의 함수로써 공기의 공급을 제어하기 위하여 사용된다. 그러나, 상기 종래 기술의 문제점이 매우 습기가 많은 쓰레기의 경우에 나타나, 연도 가스의 수분 및 CO₂ 함량이 실질적으로 보다 열등한 연소로 인해 감소한다. 그러나, 자동 연소 관리의 경우에 있어서, 이는 쓰레기가 현실에 반대하는 것으로서 실질적으로 드라이어(drier)가 되는 것을 의미할 수 있다. 게다가, 값비싼 광전자 센서들이 수분 함량 및/또는 CO₂ 함량을 검출하기위해 요구된다.

본 발명은 상기에 언급한 문제점들을 극복한다. 본 발명은 단순하고 신뢰성있게 동작하는 쓰레기 퀄러티를 결정하기 위한 방법을 창출한다는 목적을 성취한다. 만약 연도 가스 스크러버가 있다면, 상기 방법은 단지 온도, 압력, 및 차이점 (예를들어 부피 흐름) 의 측정들을 하는 것이 목적이 된다. 상기 방법은 또한 현존하는 쓰레기 소각 플랜트로 통합시키는 것을 가능하게 하는 것, 및 비용의 효율을 이루기 위한 것이 목적이 된다.

본 발명에 따르면, 상기 방법은 연소 공기 분배, 쓰레기 층 두께, 및 화격자 속도와 같은 착화 파라미터들을 설정하기 위하여, "쓰레기 퀄러티" 라는 가상적인 프로세스 파라미터가 쓰레기의 발열량 (Hu) 및 쓰레기의 수분 함량 (H₂O_garbage) 으로부터 결정된다는 독립항의 전제부에 부합하는 방법으로서 성취된다.

만약 연도 가스 스크러버가 존재한다면, 수분 함량의 직접적인 측정은 본 발명에 따르는 방법에 의해 불필요해진다. 게다가, 연소 동안에 산출되는 수분은 연소열과 탄소 질량 흐름 사이의 통계적인 관계를 통하여 양호하게 측정될 수 있다. 그 외에도, 거의 모든 요구되는 장비들이 이미 존재하기 때문에, 상기 방법은 단순하고 효율적인 비용으로 현존하는 쓰레기 소각 플랜트로 통합될 수 있다. 그 단순성에도 불구하고, 이 방법은 매우 신뢰성있는 방법이다.

구성의 다른 가능성들이 종속항들의 주제가 된다.

단지 본 발명에 있어 필수적인 구성요소들만이 설명된다. 동일한 구성요소들은 여러 도면들에서 동일한 참조 번호를 갖고 제공된다.

본 발명에 따르는 방법은, 쓰레기 소각 플랜트에서의 쓰레기의 수분 함량 (H₂O_garbage) 및 쓰레기의 발열량 (Hu) 값을 결정함에 의해 "쓰레기 퀄러티" 라는 가상적인 파라미터를 수립하고, 예를 들어 연소 공기 분배, 쓰레기 층 두께, 또는 화격자 속도와 같은 중요한 파라미터들을 참조로하여 착화의 자동 설정을 수행하는데 적합하다.

도 1 은 발열량 (Hu) 및 쓰레기 습기 함량 (A) 값을 결정하는 방법의 개략도이다. 이 경우에서, 쓰레기 질량 흐름 (F garbage) 은 우선 개별적인 쓰레기 크레인 장입 (crane charge) 들로부터 결정된다. 그 후에, 쓰레기의 발열량 (Hu) 은 쓰레기 질량 흐름 및 산출된 생증기량 (live steam quantity) 을 사용하여 전송되는 열의 양을 통하여 계산된다. 그 외에, 연도 가스 습기 함량 (A) 은 온도 측정들을 이용한 물리적인 관계들로부터 결정될 수 있고, 쓰레기의 수분 함량 (A) 은 통계적인 관계를 통하여 상기한 것으로부터 결정될 수 있다. 쓰레기 퀄러티는 쓰레기의 발열량 및 쓰레기 습기 함량으로부터 결정되고, 자동적으로 착화를 설정하는데 사용된다. 어떠한 쓰레기 소각 플랜트에도 보통 있는 다음의 측정들 또는 구성요소들은 상기 값들을 결정하는데 요구된다.

개별적인, 장입된 쓰레기 가마용 계량기를 가진 쓰레기 크레인 플랜트

보일러

생증기량의 측정

생증기 및 공급 수분의 온도 및 압력

연소 공기의 부피 흐름

엔트리 (entry) 전, 스크러버 내에서의 연도 가스들의 온도를 측정하거나 또는 보일러 끝부분에서의 연도 가스의 H₂O 를 측정 하는 스크러버

도 2 에서, "쓰레기 퀄러티" 는 발열량 및 쓰레기 내에서의 수분 분율의 두 기본적인 파라미터들을 갖는 3차원 다이어그램으로 도시된다. "쓰레기 퀄러티" 는 발열량이 높아질수록 그리고 쓰레기의 수분 분율이 낮아질수록 높아진다. 쓰레기 퀄러티를 산출하는 상기 다이어그램에서의 경사 평면은 다년간의 실험들과 경험에 기초하여 선택된 것이다.

다음의 단계들이 본 발명에 따르는 방법에서 수행될 것이다.

1. 쓰레기 처리량 / 쓰레기 질량 흐름 ( _garbage ) 의 계산

도 3 및 도 4 는 노 (40) 을 갖는 쓰레기 소각 플랜트 (10) 에서의 제 1 의 방법 단계를 개략적으로 보여주는 도면이다. 쓰레기 처리량 ( _garbage) 의 빠른 계산을 가능하게하기 위하여, 상기 처리량은 깔대기 (funnel) (20) 내에서의 장입량들과 쓰레기의 축적량 사이의 시간 간격에 기초하여 계산된다. 이 경우에서 장입된 부피는 상수 (constant) (= 그리퍼 (gripper) 목록 1 - 12) 이고 단지 비중량(specific weight)만이 변화한다. 게다가, 다수의 그리퍼는 쓰레기 샤프트 (50) (한번 결정함) 를 채우는데 요구되는 것으로 알려져있다. 그리퍼들은 도 3 및 도 4 에서 1 부터 12 까지 열거된다. 그외에 이러한 쓰레기 처리량의 계산 방식은 장입이 항상 다소간 쓰레기 샤프트 (50) 에서 동일한 마크 (mark) (30) 에서 처리되는 것을 요한다(예를 들어 용착부 (weld), 기울어진 모서리 또는 카메라의 가시 영역). 결과로서, 두 축적들 사이의 부피의 감소는 하나의 그리퍼 목록과 상응한다.

쓰레기 처리량 ( _garbage) 를 결정하는 순서는 다음과 같다:

쓰레기 샤프트 (50) 가 예를 들어 8개의 그리퍼에 의해 마크 (30) 까지 채워진다 (Nos. 3-10),

각 장입된 그리퍼들의 무게가 알려진다 (프로세스 제어 시스템에 저장된다),

크레인 드라이버가 제 11 의 그리퍼를 깔대기 (20) 에 위치시킨다,

소각을 위한 쓰레기의 공급에 기인하여, 쓰레기는 마크 (30) 에 도달할 때까지 쓰레기 샤프트 (50) 내에서 서서히 아래로 밀려간다,

이 순간에, 새로운 그리퍼가 장입된다 (No. 12),

제 11 의 그리퍼가 마크 (30) 에 도달하기 위하여 소요되는 (부피의 감소에 상응하는) 시간 t_11-12 가 측정된다,

그리퍼 3 의 w₃ kg 이 이 시간 동안 노로 전달된다,

소각을 위한 쓰레기의 공급에 기인하여, 쓰레기는 마크 (30) 에 도달할 때까지 쓰레기 샤프트 (50) 에서 서서히 아래로 밀려간다,

새로운 그리퍼가 장입된다 (No. 13)

제 12 의 그리퍼가 마크 (30) 에 도달하기 위하여 소요되는 (부피의 감소에 상응하는) 시간 t_12-13 이 측정된다,

그리퍼 4 의 w₄ kg 이 이 시간 동안 노로 전달된다.

두 그리퍼들을 경유하는 이 시간에서의 쓰레기 처리량 ( _garbage) 은

(1)

이다.

상기의 가정들 (균일한 축적, 상수(constant)인 부피, 등등) 과 관련된 오류들의 영향을 최소화하기 위하여, 이 계산은 (그리퍼의 부피, 플랜트의 크기, 및 크래인 드라이버의 구동 방식에 의존하는) 적은 수의 그리퍼들로 평균된다.

2. 쓰레기 발열량 (Hu) 의 계산

만약 쓰레기 처리량 ( _garbage) 가 알려진다면, 쓰레기 발열량 (Hu) 은, 쓰레기 발열량 (Hu) 의 생증기량 ( _FD) 은 물론 보일러 효율 ( _boiler), 공급 수분의 엔탈피 (h_SPW) 및 생증기의 엔탈피(h_FD)의 도움으로 계산될 수 있다.

가해진 쓰레기-연소 열 출력은

(2)

이고,

이 경우 상기한 것은 다음을 유지한다. (수증기 테이블로부터)

생증기 엔탈피 (FD) :

h_FD = f(T_FD, P_FD) (3)

공급 수분 엔탈피 (SPW) :

h_SPW = f(T_SPW, P_SPW) (4)

보조 연소기가 사용될때 (예를 들어 제 17 의 BImSchV 를 위한 백업(backup) 연소) 가해진 열 출력은 :

(5)

(1) 및 (2) 를 이용하여, 상기한 것은 쓰레기 발열량을 위하여 다음의 것을 산출한다 :

(6)

3. 연도 가스 습기 함량 (H ₂ O _{flue gas} ) 의 결정

연도 가스 습기 함량은 쓰레기의 수분 분율을 결정하는 기초로서 작용한다. 적절한 측정 시스템들의 결여 때문에, 쓰레기의 수분 분율은 직접적으로 검출되지 않는다. 쓰레기의 수분 분율이 높아질수록, 수분은 연소 전 또는 연소 동안에 더 많이 증발된다. 따라서, 연도 가스 습기 함량이 또한 높아진다. 상기 프로세스는 도 5 에서 설명된다.

연도 가스 습기 함량 (H₂O_{flue gas}) 는, 스크러버가 있는 경우에는, 스크러버의 업스트림 연도 가스 온도 및 스크러버에서의 포화 온도로부터 계산될 수 있다. 도 6 은 상기 과정을 두 온도 측정들로 설명한다. 연도 가스 습기 함량 (H₂O_{flue gas}) 은 도 7 에서 설명되는 다이어그램을 통한 상기 측정들로부터 결정될 수 있다.

H₂O_{flue gas} = f(T_{gas upstream of scrubber}, T_{gas in the scrubber}) (7)

이 경우에 연도 가스 드라이어는 더 많은 수분을 흡수할 수 있고 스크러버내에서의 포화 온도는 더 낮아진다. 만약 스크러버가 없다면, 연도 가스 습기 함량 (H₂O_{flue gas}) 은, 예를 들어 레이저 흡수에 기초한 측정의 도움으로 (적절한 주파수에서) 직접적으로 결정된다.

4. 연도 가스 부피 흐름 (V _{flue gas} ) 의 계산

연도 가스 부피 흐름은 각각의 밀도들을 고려할 때 질량 균형을 통하여 계산될 수 있다 :

_{flue gas boiler end}=

(8)

이 경우 상기값은

측정된 파라미터들: _PL, _SL

상수 파라미터들: _falseair= 5000 Nm³/h

Fraction_ash = 25%

ρ_{flue gas} = 1.277 kg/Nm³

및 계산된 파라미터들 ((1)로부터) : _garbage

을 갖는다.

쓰레기 질량 흐름 ( _garbage) 의 20 ~ 30% 가 애쉬 (ash) 질량 흐름 (플라이 애쉬 및 화격자 애쉬) 으로써 발생하고 평균값이 거의 상수인 승인 실험 (acceptance trial) 들 및 결과 측정값들에 기초한 다양한 플랜트들이 알려져있다.

연도 가스 밀도 (ρ_{flue gas}) 는 조성 (composition) 에 의존한다. 밀도 (ρ_{flue gas} = 1.277 kg/Nm³ ) 는 다음의 (평균) 연도 가스 조성 (부피의 %) 으로 유지된다. : 14.5% H₂O, 11% CO₂, 7.5% O₂, 나머지는 N₂

5. 수분 질량 흐름 ( ) 의 계산

보일러 끝부분에서의 전체 수분 질량 흐름 () 은 (7) 및 (8) 을 이용하여

= _{flue gas boiler end} H₂O_{flue gas} (9)

이 된다.

연도 가스내에서 발견되는 수분은 4 개의 다른 소스들로부터 발생한다:

쓰레기 착화에서 H 의 연소

보조 착화 (기름) 에서 H 의 연소

연소 공기로부터의 H₂O

쓰레기로부터의 H₂O

상기의 것은 다음을 따르고:

(10)

상기의 것은 다음을 따른다:

(11)

측정된 데이터의 통계적인 평가를 통하여, 선형적인 관계

(12)

가 연도 가스내에서 설치된 CO₂ 측정을 사용하는 승인 실험들 및 출력 측정들로부터 수립된다. 이 방정식은 도 8 에서 재조합된 다이어그램을 따른다. 연소로부터의 C 질량 흐름은 다음으로부터 계산된다.

(13)

만약 상수 C/H 비율이 쓰레기에서 사용된다면, 상기에 언급한 관계는 쓰레기 소각으로부터 H₂O 질량 흐름을 계산하는데 또한 사용될 수 있다. C/H 비율은 보통 7 내지 8 이다. 다음의 관계가 C/H 비율의 7.5의 상수 값에서 결과이다.

(14)

연료 기름을 갖는 보조 연소는

(15)

가 되고,

여기서 fraction_H 는 연료 기름들의 다양한 종류들로 알려져 있다. (연료 기름 EL = 13%)

7 ~ 12 g/Nm³ 사이에 있고 이 영역에서 상수로 가정되는 H₂O_{combustion air} 를 갖는 연소 공기를 통해 도입되는 수분은

(16)

가 된다.

6. 쓰레기의 수분 분율 (H ₂ O _garbage) 의 계산

쓰레기의 수분 질량 흐름 () (11) 과 쓰레기 처리량 ( _garbage) (2) 의 비율은 쓰레기내의 수분 분율을 산출한다:

(17)

모든 계산들은 상수들 또는 가정들에 기초한다. 그것들은 유효값, 물리적 값들을 참조로한 결과를 왜곡한다. 착화를 설정하기위한 기초로서의 "쓰레기 퀄러티" 라는 가상적인 파라미터는 이러한 계산값들을 기반으로 한다. 그러나, 절대치들은 쓰레기 소각에서 실질적인 역할을 하지는 않는다. 그러나, 절대치의 변화들이 결정적으로 중요할 때가 있다. 최종적인 분석에서, 값들이 변하고 나서야 비로소 착화의 설정이 "쓰레기 퀄러티" 라는 가상적인 변수를 통하여 변화한다. 절대치들에 중요하게 작용하는 (잘못된 가정들 또는 잘못된 상수들에 기인하는) 시스템적인 오류들은 따라서 착화 프로세스에 영향을 미치지 않을 수 있다. 그러나, 최종적으로 결정적인 "쓰레기 퀄러티" 라는 변수들에 가장 큰 영향을 미치는 것은 쓰레기 질량 흐름 ( _garbage) 이다. 그러나, 현재의 방법은 이러한 영향이 훌륭한 방법으로 무시될 수 있다:

그러면 쓰레기 질량 흐름 ( _garbage) 의 계산상의 (작은) 오류는 다음의 영향을 가져온다:

초기 상황 : Hu = 10,000 kJ/kg 및 쓰레기 수분 분율 (H₂O_garbage) = 30% 는 쓰레기 퀄러티 29.2% 를 산출해낸다. 만약 계산된 쓰레기 질량 흐름 ( _garbage) 이 근사적으로 유효값보다 10% 크다면, 발열량 (Hu) 및 쓰레기의 수분 분율 (H₂O_garbage) 은 이 10% 만큼 작을 것이다.

초기-상황 오류들 : Hu = 11,000 kJ/kg 및 쓰레기 수분 분율 H₂O_garbage = 33% 는 쓰레기 퀄러티 31.2% 를 산출해낸다. (먼저는 29.2%)

만약 쓰레기로부터의 수분 질량 흐름 ( _garbage) 에서의 ±10% 의 변화가 있다면, 이는 10,000 kJ/kg 의 Hu 의 경우에서 근사적으로 쓰레기 퀄러티 24.6% (먼저는 29.2%) 를 산출해낸다. 쓰레기의 퀄러티는 따라서 더 나빠진다.

만약 쓰레기의 발열량이 ±10% 변화한다면, 쓰레기의 수분 분율 30%의 경우에서, 이는 쓰레기 퀄러티 36% (먼저는 29.2%) 를 산출해낸다 따라서 쓰레기의 퀄러티는 명백히 좋아진다.

도 9 는 쓰레기 질량 흐름 ( _garbage), 발열량 (Hu), 및 수분 질량 흐름 () 에 있어서의 오류에 따르는 쓰레기 퀄러티의 변화의 예를 보여주는 다이어그램이다. 오류는 쓰레기 질량 흐름 ( _garbage) 의 계산으로부터 전체적으로 제거될 수 있거나, 또는 적어도 적절한 함수의 선택에 의해 작게 유지된다.

함수의 선택

쓰레기 퀄러티(Garbage quality) = f(Hu _garbage , H ₂ O _garbage )

모든 계산들은 배타적으로

온도 측정들

압력 측정들

차동 압력 (통기 흐름(throughflow), 부피 흐름) 측정들

에 기초한다 (스크러버가 연도 가스의 세정(cleaning)에 사용되는 경우에). 이러한 측정들은 또한 쓰레기 소각의 응용 분야에서 쉽사리 쓰이는 것이다. 이는 "쓰레기 퀄러티" 라는 가상적인 프로세스 파라미터 또한 쉽게 이용할 수 있다는 것을 말한다.

서로를 소거 또는 보상하는 작은 오류들이 모든 계산들에서 만들어진다. 그러나, 착화를 설정하는 기초로서 작용하는 "쓰레기 퀄러티" 를 결정하는 본 방법은 이러한 오류들에 독립적인 것으로써 다양한 플랜트들에서 매우 신뢰성이 있다는 것이 입증되었다. "쓰레기 퀄러티" 라는 가상적인 프로세스 파라미터는 노에서 관찰되는 착화 상태들로의 모든 동작 경우들의 95% 에 상당한다. 이는 가장 적합한 신호가, 착화 설정이 함수들과 테이블들로부터 유도되는 값들 (연소 공기 분배, 쓰레기 층 두께, 화격자 속도, 등등) 로부터 이루어질때 된다는 것을 말한다.

상기 방법은 어떠한 상업적으로 유용한 제어시스템으로 통합될 수 있다. 이는 어떤 부가적이고 특별한 하드웨어 또는 소프트웨어에 의존하지 않는다.

쓰레기 소각 플랜트로부터의 컴퓨터 계산예 (스냅샷) 가 예로써 이하에 개시된다. 제어 시스템은 값들을 온라인으로 매 250 ms 마다 계산한다.

1. 쓰레기 처리량

무게 w3-w10 을 갖는 그리퍼(3-10)들이 쓰레기 샤프트내에 위치된다:

w3 2950 kg

w4 3120 kg

w5 2760 kg

w6 2370 kg

w7 2590 kg

w8 3280 kg

08:48 w9 2880 kg

09:00 w10 3010 kg

그리퍼 10 은 10분 후에 마크에 도달하고, 그리퍼 w11 이 공급되며 후에 (마크에는 w11) 그리퍼 w12 가 공급된다:

09:10 w11 2810 kg

09:25 w12 2930 kg

쓰레기 처리량은 시간 09:25 의 순간에서

와 같이 계산된다.

2. 쓰레기 발열량

h_FD = f(T_FD, P_FD) 수분/증기 테이블로부터

T_FD = 400℃

P_FD = 39 bar

h_FD = 3217.4 kJ/kg

h_SPW = f(T_SPW, P_SPW) 수분/증기 테이블로부터

T_SPW = 130℃

P_SPW = 56 bar

h_SPW = 549.9 kJ/kg

= 55,000 kg/h = 15.2778 kg/s

_boiler = 0.855

Q_{auxiliary burner} = 0 kw

QB = 47,665 kw

3. 연도 가스 습기 함량

H₂O_{flue gas} = f(T_{gas upstream of scrubber}, T_{gas in the scrubber}) :

T_{RG upstream of scrubber} = 180℃

스크러버내의 연도 가스들의 포화 온도 = 62℃

⇒ H₂O_{flue gas} = 15.60 vol%

4. 연도 가스 부피 흐름

= 56,500 Nm³/h

= 11,600 Nm³/h

= 5000 Nm³/h

= 14,568 kg/h (상기의 계산에 따라)

Fraction_ash = 25%

ρ_{flue gas =} 1.277 kg/Nm³

5. 수분 질량 흐름들

= 82,572 Nm³/h (상기의 계산에 따라)

H₂O_{flue gas} = 15.60 Vol%

ρ_{flue gas} = 0.80 kg/Nm³

= 0 kg/h

H₂O 연소 공기 = 10 g/Nm³

= 0.3770 kg/kWh

QB = 47,655 kW (상기의 계산에 따라)

⇒

6. 쓰레기의 수분 분율

= 14568 kg/h (상기의 계산에 따라)

= 3739 kg/h

⇒ 25.66%

7. 쓰레기 퀄러티

H₂O_garbage = 25.66%

Hu_{garbage =} 11779 kJ/kg

Q_garbage = 55.40%

참조 기호 목록

1-12 그리퍼 목록

20 깔대기 (Funnel)

30 마크

40 착화 (Firing)

50 쓰레기 샤프트

60 쓰레기 소각 플랜트

h_FD 생증기의 엔탈피

h_SPW 공급 수분의 엔탈피

H₂O 수분

Hu 발열량

K 비례 상수

질량 흐름

쓰레기의 질량 흐름

P_FD 생증기의 압력

P_SPW 공급 수분의 압력

PL 제 1 의 공기

Q 열 출력

QB 착화의 열 출력

SL 제 2 의 공기

T 온도

T_FD 생증기의 온도

T_SPW 공급 수분의 온도

t 시간

V 부피

연도 가스의 부피 흐름

w₃ 제 3 의 그리퍼의 질량

w₄ 제 4 의 그리퍼의 질량

ρ 농도

_boiler 보일러의 효율

상술한 바와 같이, 본 발명은 쓰레기의 발열량 (Hu) 및 쓰레기의 수분 함량 (H₂O_garbage) 값으로부터 "쓰레기 퀄러티" 을 결정하고, 이 쓰레기 퀄러티로 쓰레기 소각 플랜트의 착화(着火)를 자동으로 설정하는 방법으로 안정되고 배기에 최적이 되는등 쓰레기 소각 플랜트의 질을 향상시키는 효과가 있다.

아울러, 상기 방법은 단순하고 신뢰성이 있으며, 또한 현존하는 쓰레기 소각 플랜트로 통합시키는 것을 가능하여 비용에 있어 효율적으로 된다.

도 1 은 본 발명에 따르는 방법의 개략도이다.

도 2 는 쓰레기의 발열량과 수분 함량(분율)에 대하여 도시된 "쓰레기 퀄러티 (garbage quality)" 의 다이어그램이다.

도 3 은 쓰레기 처리량 (throughput) 결정의 개략도이다.

도 4 는 쓰레기 처리량 결정의 개략도이다.

도 5 는 연도(煙道) 가스에서의 수분 함량 결정의 개략도이다.

도 6 은 업스트림 (upstream) 의 온도 측정에 따른 연도 가스 및 연도 가스 스크러버 (scrubber) 의 수분 함량 결정의 개략도이다.

도 7 은 연도 가스 입구 (inlet) 온도 및 스크러버내에서의 연도 가스들의 온도로부터의 연도 가스내의 수분 함량 결정의 개략도이다.

도 8 은 방출열 (released heat) 및 탄소의 질량 흐름 (mass flow) 사이의 통계적 관계를 도시한다.

도 9 는 본 발명에 따르는 오류 감도 (error susceptibility) 의 다이어그램이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1-12 : 그리퍼 목록 20 : 깔대기

30 : 마크 40 : 착화

50 : 쓰레기 샤프트 60 : 쓰레기 소각 플랜트

Claims (4)

1. 쓰레기의 발열량 (Hu) 이 노에서 현재 방출되는 열 (QB) 및 입력 쓰레기 질량 흐름 () 으로부터 연속적으로 결정되는, 쓰레기 소각 플랜트의 착화를 자동으로 설정하는 방법으로서,

   연소 공기 분배, 쓰레기 층 두께, 및 화격자 속도와 같은 착화 파라미터들을 설정하기 위하여, "쓰레기 퀄러티" 라는 가상적인 프로세스 파라미터가 상기 쓰레기의 발열량 (Hu) 및 쓰레기의 수분 함량 (H₂O_garbage) 으로부터 결정되며,

   상기 쓰레기의 수분 함량 (H₂O_garbage) 은 아래와 같은 방정식을 사용하여 결정되고,

   ,

   여기서 는 쓰레기의 수분 질량 흐름이고, 상기 쓰레기의 수분 질량 흐름 () 은 아래와 같이 구성되며,

   여기서

   는 연도 가스에서의 수분 질량 흐름,

   은 연소 동안 산출되는 수분 질량 흐름,

   은 보조 기름 착화에 의한 수분 질량 흐름, 및

   는 공급되는 연소 공기에 함유된 수분 질량 흐름,

   상기의 경우에서 아래와 같은 식이 유지되고,

   여기서

   는 보일러 끝부분에서의 연도 가스의 부피 흐름,

   는 연도 가스내의 습기 함량, 및

   은 증기의 형태인 수분의 밀도,

   여기서

   는 비례 상수,

   QB는 착화동안 방출되는 열,

   여기서

   은 기름의 질량 흐름,

   는 상기 기름에서의 수소 분율,

   여기서

   은 제 1 의 공기의 부피 흐름,

   은 제 2 의 공기의 부피 흐름,

   는 폴스(false) 공기의 부피 흐름, 및

   는 연소에 공급되는 공기에 함유된 수분인 것을 특징으로 하는 쓰레기 소각 플랜트의 착화를 자동으로 설정하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연도 가스의 습기 함량 () 은 상기 노의 끝부분에서 직접적으로 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연도 가스의 습기 함량 () 은, 쓰레기 소각 플랜트의 다운스트림에 연결된 연도 가스 스크러버로 도입하는 연도 가스의 업스트림 온도와, 상기 연도 가스 스크러버에서의 연도 가스들의 포화 온도로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 비례 상수 () 는 이산화탄소 질량 흐름 () 과 쓰레기내의 탄소대 수소비 (C/H) 사이의 통계적인 관계로 결정되며, 여기서 는 방출열 (QB) 와 이산화탄소 질량 흐름 () 사이의 비례 상수인 것을 특징으로 하는 방법.