NL1014516C2 - Systeem voor het bepalen van procesparameters die betrekking hebben op thermische processen zoals bijvoorbeeld afvalverbranding. - Google Patents

Systeem voor het bepalen van procesparameters die betrekking hebben op thermische processen zoals bijvoorbeeld afvalverbranding. Download PDF

Info

Publication number
NL1014516C2
NL1014516C2 NL1014516A NL1014516A NL1014516C2 NL 1014516 C2 NL1014516 C2 NL 1014516C2 NL 1014516 A NL1014516 A NL 1014516A NL 1014516 A NL1014516 A NL 1014516A NL 1014516 C2 NL1014516 C2 NL 1014516C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
waste
air
computer
ash
fraction
Prior art date
Application number
NL1014516A
Other languages
English (en)
Inventor
Lambertus Bernardus Mar Kessel
Gerrit Brem
Original Assignee
Tno
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
Priority claimed from NL1012239A external-priority patent/NL1012239C1/nl
Application filed by Tno filed Critical Tno
Priority to NL1014516A priority Critical patent/NL1014516C2/nl
Priority to US09/980,894 priority patent/US6675726B1/en
Priority to NZ515986A priority patent/NZ515986A/en
Priority to JP2001501808A priority patent/JP2003501609A/ja
Priority to AU52559/00A priority patent/AU5255900A/en
Priority to PCT/NL2000/000377 priority patent/WO2000075569A1/en
Priority to CA002371197A priority patent/CA2371197C/en
Priority to EP00937379A priority patent/EP1185825A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1014516C2 publication Critical patent/NL1014516C2/nl

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50—Control or safety arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2207/00—Control
    • F23G2207/10—Arrangement of sensing devices
    • F23G2207/103—Arrangement of sensing devices for oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2207/00—Control
    • F23G2207/10—Arrangement of sensing devices
    • F23G2207/104—Arrangement of sensing devices for CO or CO2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/00001—Exhaust gas recirculation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/55—Controlling; Monitoring or measuring
    • F23G2900/55003—Sensing for exhaust gas properties, e.g. O2 content
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2221/00—Pretreatment or prehandling
    • F23N2221/10—Analysing fuel properties, e.g. density, calorific
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2221/00—Pretreatment or prehandling
    • F23N2221/12—Recycling exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00—Measuring
    • F23N2225/08—Measuring temperature
    • F23N2225/14—Ambient temperature around burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2237/00—Controlling
    • F23N2237/16—Controlling secondary air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/16—Spectrometer burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/18—Incinerating apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Description

Titel: Systeem voor het bepalen van procesparameters die betrekking hebben op thermische processen zoals bijvoorbeeld afvalverbranding
De uitvinding heeft betrekking op een systeem voor het bepalen van procesparameters die betrekking hebben op thermische verbrandingsprocessen van materie zoals bijvoorbeeld afval in een oven, voorzien van sensormiddelen 5 en een hiermee gekoppelde computer voor het bepalen van de parameters, waarbij, in gebruik, materie met een brandbaar deel CHyOz aan de oven wordt toegevoerd en verbrand onder vorming van een rookgas.
De bedrijfsvoering van de bestaande inrichtingen 10 voor afvalverbranding wordt bemoeilijkt door de wisselende samenstelling van het afval dat aan een oven van de inrichting wordt toegevoerd. Doordat veranderingen in de eigenschappen van het afval niet op tijd in het procesgedrag worden herkend, zijn de bestaande 15 regelsystemen niet goed in staat het proces te regelen.
Indien echter de afvalsamenstelling van het afval in de oven on-line zou kunnen worden afgeleid, kan beter op de wisselingen in de afvalsamenstelling worden ingespeeld, zodat het afvalverbrandingsproces beter beheersbaar wordt.
20 Een dergelijke afleiding is echter zeer gecompliceerd.
De uitvinding beoogt een systeem te verschaffen dat bij een inrichting voor verbranding van materie kan worden toegepast om aan de geschetste nadelen tegemoet te komen. Dienovereenkomstig is het systeem voor het bepalen van 25 procesparameters die betrekking hebben op de thermische verbranding van materie gekenmerkt doordat de sensormiddelen zijn ingericht voor het meten van de fracties XC02/ X02 en Xh2o in het rookgas en dat de computer is ingericht om op basis van de gemeten fracties de 30 samenstelling (y/z) en/of de verbrandingswarmte (HCHyoz» [J/kg] ) van het brandbare deel CHyOz te bepalen 1 f· 4 i 2 waarbij X02, XH20, Xco2 respectievelijk de fracties 02, H20 en C02 in het rookgas representeren.
Door overeenkomstig de uitvinding slechts de fracties XC02/ X02 en Xh2o in het rookgas te meten, kunnen 5 voor het eventueel regelen van de materieverbranding relevante parameters (de verbrandingswarmte en/of de samenstelling van het brandbare deel) worden bepaald. Meer in het bijzonder geldt dat , in gebruik, de computer de waarde van Z berekent aan de hand van de formules: 10 1 2. Xc.XnI.X02, lucht 2.Xc.Xo2 z = 2.Xc + ~.y-— -+ — -; en 2 XC02. ΛΝ2, lucht XC02 ^N2 = 1 “ Χθ2 “ ^H20 ~^C02 15 waarbij X02( lucht (de zuurstof fractie in aan de oven toegevoerde lucht) , XN2,iUcht (de stikstof fractie in aan de oven toegevoerde lucht), Xc (de onverbrande fractie koolstof) en y vooraf bepaalde waarde zijn. Bij voorkeur zal hierbij gelden dat de vooraf bepaalde waarde van Xc 20 tussen 0,9 en 1 in ligt. Voorts geldt in het bijzonder dat, in gebruik, de computer de waarde van HCHy0z berekent aan de hand van formules 408.4+lQ2.4.^-156.8.z .
Κδζ -ltf; en 25
McHyOz=0*012+0.001 y+0.016 z.
Volgens een verder geavanceerde uitvoeringsvorm van het systeem geldt dat het systeem verder is voorzien van 30 sensormiddelen voor het bepalen van het luchtdebiet Otot tot van de lucht die, in gebruik, aan de oven wordt 3 toegevoerd, waarbij de computer is ingericht om aan de hand van de gemeten fracties XC02, X02 en ^H20' asvrije stookwaarde (Hafval/ asvrij' [J/kg asvrij]) te bepalen en/of alsmede op grond van het gemeten lucht debiet Otot de 5 hoeveelheid warmte (Qwarmte( [W] ) , die bij de verbranding vrijkomt, te bepalen. Meer in het bijzonder geldt voorts dat de computer tevens is ingericht om voorts aan de hand van de vooraf bepaalde waarde van de inertfractie van het afval (Xinert,.[kg.inert / kg.afval^ de volgende vier parameters te 10 bepalen, het afvaldebret (Oafval, [kg/s] ) , XH2o, afval de vocht fractie van het afval (X^o.afvai, [kg water/kg afval] ) , de stookwaarde van het totale afval (Hafval [J/kg afval] en/of de fractie onverbrand (Xonverbrand, [kg onverbrand/kg as]) te bepalen.
15 Aan de hand van een of meer van de hierboven genoemde door de computer bepaalde parameters kan op op zich bekende wijze de inrichting voor afvalverbranding dusdanig worden geregeld dat de verbranding optimaal is.
De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan 20 de hand van de tekening. Hierin toont:
Fig. 1 een mogelijke uitvoeringsvorm van een inrichting voor afvalverbranding omvattende een systeem overeenkomstig de uitvinding; en fig. 2 een vereenvoudigde weergave van het 25 afvalverbrandingsproces van het systeem volgens fig. 1.
In fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 een inrichting voor afvalverbranding aangeduid. De inrichting is voorzien van een op zich bekende oven 2, omvattende een ingang 4 waaraan het afval wordt toegevoerd. De oven 2 is voorts 30 voorzien van een uitgang 6 voor afvoer van de na verbranding ontstane verbrandingsproducten. De inrichting is verder voorzien van een transportinrichting 8 die het afval voor verbranding van de ingang 4 naar de uitgang 6 transporteert. De inrichting is in dit voorbeeld verder 35 voorzien van op zich bekende middelen 10 voor het regelen van de hoeveelheid lucht en/of eventueel de temperatuur van 1 014516« 4 de lucht die aan de oven wordt toegevoerd. De inrichting is verder nog voorzien van een besturingseenheid 12, die in dit voorbeeld een computer omvat, voor het regelen van diverse instellingen van de oven. Zo kan de computer 12 5 bijvoorbeeld de luchttoevoermiddelen 10 en/of de snelheid van de transportinrichting 8 regelen. Genoemde regelingen kunnen in dit voorbeeld via leiding 14 worden uitgevoerd.
De oven kan verder nog zijn voorzien van een schoorsteen 16 met een regelbare uitlaat 18. De uitlaat 18 10 wordt in dit voorbeeld eveneens door de computer 12 via een leiding 20 gestuurd. In de schoorsteen is voorts nog een op zich bekende stofafvanger 22 opgenomen. Via een kanaal 24 kan, althans een gedeelte van de rookgassen die de oven via de schoorsteen 16 verlaten en welke zijn ontdaan van stof 15 met behulp van de inrichting 22 aan de oven worden teruggevoerd. Hierbij is sprake van zogenaamde rookgas recirculatie. Voorts kan nabij de schoorsteen 16 nog een inlaat 25 zijn aangebracht via welke inlaat secundaire lucht aan de oven kan worden toegevoerd. De computer 12 kan 20 voorts zijn ingericht om via een leiding 26 een in het terugvoerkanaal 24 aangebrachte regelklep 28 aan te sturen.
In fig. 2 is schematisch het verbrandingsproces van de inrichting volgens fig. 1 aangeduid. De eigenlijke oven wordt hier gerepresenteerd door een vierkant. Het afval dat 25 via de ingang aan de oven wordt toegevoerd is aangeduid met verwijzingscijfer 30. De primaire lucht die via de luchttoevoermiddelen 10 aan de oven wordt toegevoerd is aangeduid met verwijzingscijfer 32. De secundaire lucht die via inlaat 25 aan de oven wordt toegevoerd is aangeduid met 30 verwijzingscijfer 34. Het rookgas dat de oven via de schoorsteen 16 verlaat is aangeduid met verwijzingscijfer 36, terwijl het gedeelte van het rookgas dat via het kanaal 24 aan de oven wordt teruggevoerd is aangeduid met verwij zingscij fer 38. Het gedeelte van het afval dat in de 35 oven niet wordt verbrand is aangeduid met verwijzingscijfer 40. Uitgaande stromen bestaan derhalve uit het rookgas en J' . f : vj' 1 5 het onverbrande afval. Het afval bestaat uit een fractie brandbaar (CHyOz) , vocht en inert. De waarde van y en z dienen nader bepaald te worden. Bij de primaire en secundaire lucht is tevens het in de lucht aanwezige water 5 meegenomen. De samenstelling van de rookgascirculatie is gelijk aan de samenstelling van het rookgas. Aangenomen is dat het onverbrande afval alleen uit koolstof bestaat. Het brandbare deel van het afval reageert met zuurstof tot koolzuur, water en koolstof. Hierbij is een koolstof-10 conversie (Xc, [mol/mol] aangenomen.
De fractie vocht in de primaire en secundaire lucht is te berekenen indien de temperatuur en de relatieve vochtigheid van de lucht bekend is. De verzadigde dampspanning van water (P°H20' [pal) is te berekenen met 15 behulp van de temperatuur van de lucht (Tlucht, [K] ) .
n ( 3816.44 'V
P«h,0.133.32 ^(18-3036-.^;^^ U>
De fractie vocht in de lucht (XH2o,lucht» [mol/mol] ) is 20 nu te berekenen met behulp van de relatieve vochtigheid (Rviucht/ [%]) en de totale druk (P, [Pa] ) .
R Vlucht P° H20.
V 100 r-n XH20, lucht = -—- (2) 25 De fractie zuurstof eri stikstof in de lucht is nu als volgt te berekenen.
^02,lucht =0.2095 (1 - Xh20,lucht) (3) 3 0 Xn2, lucht =0.7905 (1 - Xj^o.lucht)
Indien de andere in het rookgas aanwezige gassen worden verwaarloosd is de fractie stikstof in het rookgas 10145164 6 (XN2/ [mol/mol] ) te berekenen uit de fractie zuurstof, water en koolzuur (X02, XH20' XCo2 # [mol/mol] ) : XN2 = 1 Xo2 “ ^H20 _^C02 (5) 5
Voor het berekenen van de afvalsamenstelling met behulp van de massabalansen zijn nu nog de volgende gegevens nodig. Ten eerste zijn de moldebieten van de primaire en secundaire lucht en van de rookgascirculatie 10 (^primair* φsecundair» Φrecirculatie# [mol/s]) nodig. Vervolgens is er voor gekozen om de koolstofconversie en een waarde voor y vast te leggen. Over realistische 'waarden voor deze constanten wordt later nog gesproken.
Het rookgasdebiet (Orookgas, [mol/s]) is te berekenen 15 met behulp van een molenbalans over het stikstof.
^N2, lucht ( primair"^" secundair^ "^^N2 recirculatie-^N2 rookgas
Omschrijving van deze vergelijking geeft: 20 ^ Xv2 ,ludi ^ \ . ^
Uwo^gas — “l-Q-'securató-J ^Qwecirculatie ιγ\ ΛΝ2
Het moldebiet brandbaar (Φ^ν-οζ/ [mol/s]) is te berekenen met behulp van een molenbalans over koolstof: 25 Φοκνοζ + XC02 Φrecirculatie = X C02 ®rOOkgaS +(1-Χί). Φ^ΟΖ (8) Combinatie van de koolstof- en stikstofbalans levert - XcOï. Xn2.lucht ^“^CHyOz — Xn2 ^ primair secundair ) ^8) z is te berekenen met behulp van de molenbalans over zuurstof.
30 (10) 7
Xo2,/McAf.(^»OTiair + Φ$Βαοΐί1ωτ^-\-^ζθ2.^ναηνΙίαϊε.:=^ζθ2.ΦΐΌ<^αΐ-\'~.^2. Xc + ~_y — 5 Combinatie van de koolstof-, stikstof- en zuurstof- balans levert 1 2. Xc. XW2. X02, lucht 2. Xc. Χθ2 z = 2.Xc + - y-—---+ —- dl) 2 XCOI. ΛΝ2, lucht AC02 10
Uit deze vergelijking volgt dat z niet afhankelijk is van de primaire en secundaire luchtdebieten (Oprimair, Φsecundair en Φ^) en de rookgascirculatiedebieten. Voor de berekening van z dient alleen de rookgassamenstelling 15 gemeten te worden. Een logisch gevolg hiervan is, dat bijvoorbeeld lekluchten ook geen invloed hebben op de berekening van z. Extra lucht vertaalt zich namelijk in een zodanige verandering van de rookgassamenstelling dat z gelijkt blijft.
20 Het moldebiet water in het afval (ΦΗ2ο/ [tnol/s] ) is te berekenen met behulp van de molenbalans over water: ΦΗ20 + Xh20 , lucht. ^ΦρήπαΪΓ + Φ secundair^ + ΧΗ20.Φτεαπ:ιι]ϊΙίβ H--..ΦοΗγΟζ — Xh20.Φπχ^κ 2 (12) 25
Omschrijving van deze vergelijking geeft: ( Xh20.Xn2, lucht . 1 Xc02.Xn2,/ucaA , χ Φη20 — I — X//20, lucht — ~ .y. ~ ~ . [Wprimair + Φ sec undair) (13) V ΛΜ2 2 Xc.XaT 2 / 30 De molmassa van het brandbare deel van het af val (McHyoz» [kg/mol]) is gelijk aan J vj :· % ·. J ' ' 8
McHyo2=0· 012+0 · 001 y+0.016 z (14)
De verbrandingswarmte van het brandbare deel van het 5 af val (H^^, [J/kg] ) is te berekenen met behulp van de vergelijking van Michel: 408.4 + 102.4.^- 156.8.Z 3 H CHyOz =-—-.10 (15 ) MCHyOz 10 Ook formule 15 is onafhankelijk van de genoemde debieten.
Vervolgens wordt er voor gekozen om het verbrandingsproces te karakteriseren op basis van de asvrije afvalsamenstelling. Het inerte deel van het afval 15 zal dus in eerste instantie niet meegenomen in de berekeningen. Hiervoor zijn twee redenen. Ten eerste introduceert het meenemen van het inerte deel een extra onzekerheid in de berekening omdat de exacte waarde van de inertfractie niet bekend is. Ten tweede heeft alleen de 20 warmtecapaciteit van het inert deel invloed op de energiebalans van de oven. Deze warmtecapaciteit is echter klein ten opzichte van de totale energie-inhoud van de oven.
De vochtfractie op basis van het asvrije afval 25 (XH2o,aSvrij' tk9 water/kg asvrij]) is nu als volgt te berekenen: Φη20.Μη20 X//20, asvrij — (16) ΦΗ20. Mh20 + ΦCHyOz. MCHyOz ^ 01 4 51 8^5 9
Uitwerking van deze vergelijking levert: Λ//20, asvrij = ^ ^H20+ ^CHyOz (Xtf20.Xc X#20,/ucA(.Xc.Xw2 1 ^ ^ V XC02 Xc02.XiV2, lucht 2 / ^
Uit deze vergelijking volgt dat de vochtfractie tevens onafhankelijk is van de debieten.
10
De asvrije stookwaarde (Hafvalj asvrij, [J/kg asvrij]) is nu gelijk aan:
Hifiri,asvnf =(l—^Üf20,as\ry^.Üj^Ck—XfflO., asvrij. Herdanp (18) 15 ^verdamp is de verdampingswarmte van water en is gelijk aan 2.444.106 J/kg. De asvrije stookwaarde is dus te berekenen indien de rookgassamenstelling gemeten wordt en indien voor y en Xc een bepaalde waarde wordt gekozen.
20 Tevens zijn de aan de hand van de formules 1-4 bepaalde constante waarden benodigd. De hoeveelheid warmte (Qwannte, [W]) die bij de verbranding vrijkomt is gelijk aan: Λ ττ ΦαίγΟζ. McHyOz warmte — Hafval, asvrij. ~ (19) 1 — Xli20t asvrij 25
Indien de inertfractie van het afval (xinert' [kg.inert/kg.afval]) bekend is, zijn de volgende vier berekeningen nog uit te voeren. Ten eerste is het afvaldebiet (Oafval, [kg/s]) met behulp van de volgende 30 formule te berekenen: Λ <t>CHyOz. McHyOz + ΦηΙΟ. Mh20 Φ^= Z v.- (20) 1 — Ainert • 'r· 10
De vochtfractie van het afval (XH20/ [kg water/kg afval]) is nu als volgt te berekenen.
Qhw.Mhio 5 7jno=
De stookwaarde van het totale afval (Hafval, [J/kg afval]) is nu gelijk aan » 10 (22)
Voor deze stookwaarde geldt in principe hetzelfde als voor de asvrije stookwaarde. De stookwaarde van het totale afval is onafhankelijk van de waarde van de 15 debieten.
De fractie onverbrand (Xonverbrand/ [kg C/kg as] ) is te berekenen met behulp van de volgende relatie (l-Ac).0.012 2 0 Xonverbrand — * r s\ v (23)
AlCHyC/Z. Xinert , v ——---+ (1 - At) .0.012 1 — Jiinert — Λ.Η20, ajval
Aangezien ervoor gekozen is om de y waarde vast te leggen is een analyse uitgevoerd van de afvalsamenstelling. Op basis van de standaard samenstelling van afval zoals 25 gebruikt in het FACE-model is een afschatting van de variatie in y en z gemaakt. In tabel 1 is de samenstelling van verschillende componenten brandbaar weergegeven.
11
Tabel 1: Standaard samenstelling van het FACE-model
Component C H O Water Inert '
Papier 0.3313 0.0473 0.3026 0.2364 0.0824
Kunststof 0.6917 0.1039 0.0209 0.1000 0.0835 GFT 0.1860 0.0251 0.1394 0.5114 0.1381
Inert_ 0.0000 0.0000 0,0000 0.0000 [1.0000
Op basis van de gegevens uit tabel 1 zijn de waarden 5 van y en z voor de velschillende componenten te berekenen. Deze waarden zijn in tabel 2 weergegeven.
Tabel 2: y en z waarden van CHyOz voor brandbare componenten 10 _]___
Component y z
Papier 1.713 0.685
Kunststof 1.803 0.023 GFT__1.619 0.562
De waarde van y varieert dus maximaal tussen de 1.6 en 1.8 en van z tussen de 0.0 en 0.7. Op basis van de afvalsamenstelling van het afval bij willekeurige 15 afvalverbrandingsinrichtingen is een schatting gemaakt van de gemiddelde afvalsamenstelling. In tabel 3 zijn drie verschillende afvalsamenstellingen weergegeven waarbij de kunststof en GFT fractie sterk gevarieerd zijn.
101 4 5 I'S*» 12
Tabel 3: Afvalsamenstelling
Component
Papier 0.34 0.34 0.34
Kunststof 0.11 0.25 0.05 GFT 0.37 0.23 0.43
Inert_ 0.18 0.18 0.18
Totale afval y 1.71 1.75 1.69 z 0.46 0.32 0.54
Inert 0.27 0.26 0.27
Water_ 0.28 0.22 0.31
De waarde van y is dus voor verschillende afval-5 samenstellingen vrij constant. Een goede schatting van y is gelijk aan 1.72.
Een andere vastgelegde variabele is de koolstof-conversie. De waarde van Xc is direct gekoppeld aan het percentage onverbrand. In de praktijk varieert deze waarde 10 tussen de 0 en 5% dit komt overeen met een waarde van 1 tot 0.95 voor Xc. Een goede schatting van Xc is gelijk aan 0.98.
De inrichting volgens fig. 1 is verder voorzien van sensormiddelen voor het meten van de concentraties C02, 02 15 en H20 in het rookgas. Voorts zijn de sensormiddelen 42 geschikt voor het meten van de concentratie van het rookgas. Op basis van de concentraties C02 en de concentratie van het rookgas is aldus de fractie X^ bekend. De fractie X^ geeft het aantal molen C02 per mol 20 rookgas aan. Geheel analoog is aldus de fractie X^ en XH20 in het rookgas bekend. De met behulp van de sensormiddelen verkregen informatie wordt via leiding 44 aan de computer 12 toegevoerd.
De computer 12 is ingericht om op basis van de 25 fracties XC02, X02 en XH2o i-n het rookgas de · samenstelling (y/z) en/of de stookwaarde [J/kg] ) van het brandbare deel CHyOz van de aan het systeem toegevoerde materie te 13 bepalen. In gebruik, berekent de computer de waarde van z aan de hand van de formules: Λ 1 2. Xc. Xn2. X02, lucht 2. Xc. Χθ2 z = 2.Xc + ~.y— ~ ~ I ~ (11) 2 XCOÏ.XNI, lucht Xcoï 5 en XN2 = 1 ~ X02 “ XH20 ~XC02 (®)
De vooraf bepaalde constante waarden X02,iUCht en xn2,lucht kunnen vooraf worden bepaald aan de hand van de 10 formules 1 - 4 en in de computer worden ingevoerd.
Tevens kan een schatting van de waarde van y vooraf in de computer worden ingevoerd. Een goede schatting is zoals gezegd y = 1.72. Een schatting van de koolstof-conversie Xc kan eveneens vooraf in de computer zijn 15 ingevoerd. Zoals gezegd is een goede schatting Xc = 0.98.
In gebruik, berekent de computer de waarde van 408.4 +102.4. y - 156.8.Z ,
Hciiyoz =-—— -.103; (15) M CHyOz 2 0 en MCHyoz=0.03.2+0.001 y+0.016 z. (16)
Het systeem is voorts voorzien van in fig. 1 schematisch aangeduide sensormiddelen 46 en 48 voor het 25 respectievelijk bepalen van het debiet Opriinair van de primaire hoeveelheid lucht die met behulp van de luchttoevoermiddelen 10 aan de oven worden toegevoerd, alsmede het debiet Φsecundairvan de secundaire hoeveelheid lucht die via de inlaat 25 aan de oven wordt toegevoerd.
30 Genoemde sensormiddelen 46 en 48 zijn eveneens met de computer 12 verbonden voor het aan de computer doorgeven van de genoemde debieten. Hierbij is de computer 12 ingericht voor het bepalen van het totale debiet van de lucht die aan de oven wordt toegevoerd. Hierbij geldt dat j 14 Φtot= Φprimair"*"φsecundair De computer is verder ingericht om aan de hand van de gemeten fracties X^, X02 en XH20 alsmede het gemeten luchtdebiet de asvrije stookwaarde Hafval< asvrij( [J/kg asvrij]) en/of de hoeveelheid warmte (Qwarmte, [W] ) , die 5 bij de verbranding vrijkomt, te bepalen.
Meer in het bijzonder geldt dat, in gebruik, de computer de asvrije stookwaarde Hafval> asvrij bepaalt aan de hand van de formule: , n Y__Mfi2Q_ 10 asvrij — MH2o+ ^CHyOz f XH20.XC Xh20, lucht.Xc.Xm 1 ^ V Xc02 Xc02.X/V2, lucht 2 / 15 waarbij MH20 de molmassa van water en Hverdamp de verdampings-warmte van water representeert. Opgemerkt wordt dat voor het berekenen van de overige stookwaarde de waarde van Otot niet van belang is. De constante waarden voor MH20 en zijn vooraf ingevoerd in de computer. Voorts bepaalt de 2 0 computer, in gebruik, de hoeveelheid Qwarmte die bij de verbranding vrijkomt aan de hand van de formules: Λ ττ ΦοΗγΟζ. MctiyOz
Qwarmte = Ilafval, asvrij. ~ ~ en (19) 1 “ JCh20, asvrij OXC02. Xn2, lucht _ , =- (Φ . . + Φ . . ) (9) CHyOz Xfj2 ' ^primair T ^“secundair' ' '
Voor het uitvoeren van deze berekening is de gemeten waarde van Φ^,. derhalve wel van belang.
De computer is tevens ingericht om, aan de hand van 30 de vooraf bepaalde waarde van de inertfractie van het afval (Xinert, [kg. inert/kg. afval] ) de volgende vier parameters te bepalen aan de hand van respectievelijk de formules 20 - 1 01 4 δ 1 15 23; het afvaldebiet (Φ3£ν3ΐ, [kg/s]), de vochtfractie van het afval (XH2o,afvai, [kg water/kg af val]) , de stookwaarde van het totale af val (Hafval [J/kg af val] en/of de fractie onverbrand (Xonverbrand, [kg C/kg as]) te bepalen. De computer 5 bepaalt derhalve, in gebruik, Oafval aan de hand van de volgende formule: ΦCHyOz. McHyOz + Φ//20. MhzO ΦΦ»Ι = ----- 1 — Ainert 10 In gebruik berekent de computer de waarde van XH20 aan de hand van de volgende formule: Φιηο. Mmo Xhzo = ——- Φafval 15 Voorts geldt dat, in gebruik, de computer Ha£val berekent aan de hand van de volgende formule:
Hafval — ^1 Xinen Xhjo^. HcHyOz — Xh20. Hverdamp .
20 Tevens geldt dat, in gebruik, de computer Xonverbrand bepaalt aan de hand van de volgende formule: (l - Xe).0.012
Xonverbrand — \ r v (23) MCHyUZ, Ainert , v -p'—y-+ (1-AV).0.012 25 De computer kan het systeem aan de hand van een of meer van de berekende parameters het afvalverbrandings-proces regelen. Zo kan bijvoorbeeld aan de hand van de bepaalde hoeveelheid warmte die bij de verwarming vrijkomt (Qwarmte) » de asvrije stookwaarde (Hafval;asvrij) en/of de 3 0 stookwaarde van het totale afval (Hafval) de hoeveelheid lucht en/of de temperatuur van de lucht die met behulp van 16 de luchttoevoermiddelen 10,25 aan de oven 2 worden toegevoerd, worden geregeld. Ook kunnen aan de hand van andere parameters die met behulp van de computer 2 zijn berekend deze en/of andere instellingen van de oven worden 5 geregeld, zoals de snelheid van de transportmiddelen 8, een doseerschuif van de ingang 4, de instelling van de kleppen 18, 28 etc. Dergelijke varianten worden elk geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.
»

Claims (12)

1. JCinert
1. Xh 20, asvrij 5 en _ Xcoz. Xn2, lucht , \ ***CHyOz — Xf/2 ' '*Pr“na*r secundair / (®)
1. Systeem voor het bepalen van procesparameters die betrekking hebben op thermische verbrandingsprocessen van materie zoals bijvoorbeeld afval in een oven, voorzien van sensormiddelen en een hiermee gekoppelde computer voor het 5 bepalen van de parameters, waarbij, in gebruik, materie met een brandbaar deel CHyOz aan de oven wordt toegevoerd en verbrand onder vorming van een rookgas, met het kenmerk, dat de sensormiddelen.zijn ingericht voor het meten van de fracties X^, X02 en XH2o in het rookgas en dat de computer 10 is ingericht om op basis van de gemeten fracties de samenstelling (y/z) en/of de verbrandingswarmte (HcHyoz/ [J/kg]) van het brandbare deel CHyOz te bepalen waarbij X02, XH20/ XCo2 respectievelijk de fracties 02, H20 en C02 in het rookgas representeren.
2. Xc. Xn2. X02, lucht 2. Xc. Χθ2 z = 2.Xc + -.y-— -+ — -; (ii) 2 XC02.Xm,lucht Xcoi 20 en XN2 = 1 - X02 ~ Xh20 _^C02 waarbij X02, lucht (de zuurstof fractie in aan de oven 25 toegevoerde lucht) , XN2,iucht (de stikstof fractie in aan de oven toegevoerde lucht), Xc (de onverbrande fractie koolstof) en y vooraf bepaalde constante waarde zijn.
2. Systeem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat, in gebruik, de computer de waarde van Z berekent aan de hand van de formules: 1 2
3. Systeem volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de vooraf bepaalde waarde Xc tussen 0.90 en 1 in ligt.
4. J\H20, asvrij — Mh20+ : ^CHyOz [ X//20.Xc Xh20, lucht.Xc.Xn2 1 ^ V Xc02 Xc02. XjV2, lucht 2 / waarbij MH20 de bekende molmassa van water en Hverdamp de 30 bekende verdampingswarmte van water representeert.
4. Systeem volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat, in gebruik, de computer de waarde van HCHy0z berekent aan de hand van formules: 408.4 + 102.4.y - 156.8.Z , HcHyOz - -—--.10 (15 )' mCHyOz en 5 MCHyOZ = 0· 012 + 0 · 1 y+0.016 z (14)
5. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het systéem verder is voorzien van sensormid- 10 delen voor het bepalen van het luchtdebiet <X>tot van de lucht die, in gebruik, aan de oven wordt toegevoerd, waarbij de computer is ingericht om aan de hand van de gemeten fracties X^, X02 en XH20/ de asvrije stookwaarde (Hafvai, asvrij/ [J/kg asvrij]) en/of alsmede aan de hand van 15 het gemeten luchtdebiet Otot de hoeveelheid warmte (Qwarmte, [W] ) , die bij de verbranding vrijkomt, te bepalen.
6. Systeem volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat, in gebruik, de computer de asvrije stookwaarde Hafval< aEvrij bepaalt aan de hand van de formules: 20 I~Lfval,asvnj ==(l—Xh20,flsvrjr).—J&120,asvrtj.Hentmp ; (18) en v___
7. Systeem volgens conclusie 5 en 6, met het kenmerk, dat, in gebruik, de computer de hoeveelheid warmte Qwarmte 1014516* die bij de verbranding vrijkomt bepaalt aan de hand van de formules: Λ TT <Ï>CHyOz. McHyOz ^warmte = ±1 afval, asvrij. **“ " ; (19)
8. Systeem volgens een der conclusies 5-7, met het kenmerk, dat de computer tevens is ingericht om aan de hand 10 de vooraf bepaalde waarde van de inertfractie van het afval (Xinertr [kg inert/kg afval] ) de volgende parameters te bepalen: het afvaldebiet (Φ3£νίι1, [kg/s] ) , de vochtfractie van het afval (XH2o,afval, [kg water/kg afval]), de stook-waarde van het totale af val (Hafval [J/kg afval] en/of de 15 fractie onverbrand (xonverbrand, [kg C/kg as] ) te bepalen.
9. Systeem volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat, in gebruik, de computer Oafval bepaalt aan de hand van de volgende formule: „ ^ ΦαίγΟζ. McHyOz + ΦηϊΟ. Mh20 2 0 Φafvat = “ — (20)
10. Systeem volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat, in gebruik, de computer XH2o, afval berekent aan de hand van de volgende formule: 25 „„ Φη20.Μη20 X/m> = —- (21) Φqfvat
11. Systeem volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat, in gebruik, de computer Hafval berekent aan de hand van de 30 volgende formule: ii . Xnert J^HlO.iierdanp (22)
12. Systeem volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, 5 dat, in gebruik, de computer Xonverbrand bepaalt aan de hand van de volgende formule: (l-Xc).0.012 X'onverbrand — T~Z I ZZ (23) McHyoZ.Xiner^ + / j _ χ\β Q j 2 \-Xmn-Xm o V ' 10
NL1014516A 1999-06-04 2000-02-28 Systeem voor het bepalen van procesparameters die betrekking hebben op thermische processen zoals bijvoorbeeld afvalverbranding. NL1014516C2 (nl)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1014516A NL1014516C2 (nl) 1999-06-04 2000-02-28 Systeem voor het bepalen van procesparameters die betrekking hebben op thermische processen zoals bijvoorbeeld afvalverbranding.
US09/980,894 US6675726B1 (en) 1999-06-04 2000-05-06 System for determining process parameters relating to thermal processes such as, for instance, waste incineration
NZ515986A NZ515986A (en) 1999-06-04 2000-06-05 System for determining process parameters relating to thermal processes such as, for instance, waste incineration
JP2001501808A JP2003501609A (ja) 1999-06-04 2000-06-05 例えば、ごみ焼却などの熱プロセスに関するプロセスパラメータを決定するシステム
AU52559/00A AU5255900A (en) 1999-06-04 2000-06-05 System for determining process parameters relating to thermal processes such as,for instance, waste incineration
PCT/NL2000/000377 WO2000075569A1 (en) 1999-06-04 2000-06-05 System for determining process parameters relating to thermal processes such as, for instance, waste incineration
CA002371197A CA2371197C (en) 1999-06-04 2000-06-05 System for determining process parameters relating to thermal processes such as, for instance, waste incineration
EP00937379A EP1185825A1 (en) 1999-06-04 2000-06-05 System for determining process parameters relating to thermal processes such as, for instance, waste incineration

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1012239A NL1012239C1 (nl) 1999-06-04 1999-06-04 Systeem voor thermische processor zoals bijvoorbeeld afvalverbranding voorzien van een computer voor het meten van parameters van de verbranding van de materie.
NL1012239 1999-06-04
NL1014516 2000-02-28
NL1014516A NL1014516C2 (nl) 1999-06-04 2000-02-28 Systeem voor het bepalen van procesparameters die betrekking hebben op thermische processen zoals bijvoorbeeld afvalverbranding.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1014516C2 true NL1014516C2 (nl) 2000-12-06

Family

ID=26642993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1014516A NL1014516C2 (nl) 1999-06-04 2000-02-28 Systeem voor het bepalen van procesparameters die betrekking hebben op thermische processen zoals bijvoorbeeld afvalverbranding.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6675726B1 (nl)
EP (1) EP1185825A1 (nl)
JP (1) JP2003501609A (nl)
AU (1) AU5255900A (nl)
CA (1) CA2371197C (nl)
NL (1) NL1014516C2 (nl)
NZ (1) NZ515986A (nl)
WO (1) WO2000075569A1 (nl)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH694823A5 (de) 2000-12-08 2005-07-29 Von Roll Umwelttechnik Ag Verfahren zum Betreiben einer Müllverbrennungsanlage.
US20040255831A1 (en) * 2003-06-18 2004-12-23 Joseph Rabovitser Combustion-based emission reduction method and system
JP4230925B2 (ja) * 2004-01-06 2009-02-25 株式会社神戸製鋼所 発熱量推定装置及び発熱量推定方法並びに燃焼制御装置
US20080015826A1 (en) * 2004-09-20 2008-01-17 Jean-Christophe Ealet Method And Device Of Predictive Assessment Of Thermal Load For Solid Waste Incineration Plants
AT501170B1 (de) * 2005-03-30 2006-07-15 Univ Wien Tech Verfahren zur ermittlung der anteile biogener und fossiler energieträger sowie biogener und fossiler kohlendioxidemissionen beim betrieb von verbrennungsanlagen
FR2975463B1 (fr) * 2011-05-19 2017-02-24 Weiss France Dispositif et procede de regulation de la combustion d'une chaudiere a biomasse
JP6342367B2 (ja) * 2015-07-16 2018-06-13 株式会社タクマ 廃棄物の発熱量推算方法およびこれを用いた廃棄物処理装置
JP5996762B1 (ja) * 2015-11-19 2016-09-21 株式会社タクマ 廃棄物の燃焼制御方法およびこれを適用した燃焼制御装置
JP6429911B2 (ja) * 2017-01-31 2018-11-28 株式会社タクマ 被燃焼物の発熱量の測定方法および測定された発熱量を用いた燃焼炉の燃焼制御方法と燃焼制御装置
AT519548B1 (de) * 2017-01-31 2018-08-15 Univ Wien Tech Verfahren zur Bestimmung des Kunststoffgehaltes in Gewässer- und Abwasserproben

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4895082A (en) * 1987-10-24 1990-01-23 Mindermann Kurt Henry Technique for controlling the combustion of fuel having fluctuating thermal values
JPH1068514A (ja) * 1996-06-21 1998-03-10 Nkk Corp ごみ焼却炉の燃焼制御方法
JPH1194227A (ja) * 1997-09-26 1999-04-09 Sumitomo Heavy Ind Ltd ごみ焼却炉の燃焼ごみ低位発熱量推定方法及び燃焼ごみ可燃分発熱量推定方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS561522B2 (nl) * 1974-03-22 1981-01-14
US4101632A (en) * 1976-10-28 1978-07-18 Aluminum Company Of America Waste gas incineration control
JPS55160219A (en) * 1979-05-31 1980-12-13 Yokohamashi Dust quality estimating method in incinerator
JPS6150042A (ja) * 1984-08-20 1986-03-12 Kankyo Gijutsu Kenkyusho:Kk ガス状全水銀の連続分析法
US5280756A (en) * 1992-02-04 1994-01-25 Stone & Webster Engineering Corp. NOx Emissions advisor and automation system
US5915310A (en) * 1995-07-27 1999-06-29 Consolidated Natural Gas Service Company Apparatus and method for NOx reduction by selective injection of natural gas jets in flue gas
US6182584B1 (en) * 1999-11-23 2001-02-06 Environmental Solutions & Technology, Inc. Integrated control and destructive distillation of carbonaceous waste

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4895082A (en) * 1987-10-24 1990-01-23 Mindermann Kurt Henry Technique for controlling the combustion of fuel having fluctuating thermal values
JPH1068514A (ja) * 1996-06-21 1998-03-10 Nkk Corp ごみ焼却炉の燃焼制御方法
JPH1194227A (ja) * 1997-09-26 1999-04-09 Sumitomo Heavy Ind Ltd ごみ焼却炉の燃焼ごみ低位発熱量推定方法及び燃焼ごみ可燃分発熱量推定方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 08 30 June 1998 (1998-06-30) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 09 30 July 1999 (1999-07-30) *

Also Published As

Publication number Publication date
EP1185825A1 (en) 2002-03-13
WO2000075569A1 (en) 2000-12-14
CA2371197C (en) 2009-11-17
CA2371197A1 (en) 2000-12-14
NZ515986A (en) 2003-08-29
US6675726B1 (en) 2004-01-13
AU5255900A (en) 2000-12-28
JP2003501609A (ja) 2003-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL1014516C2 (nl) Systeem voor het bepalen van procesparameters die betrekking hebben op thermische processen zoals bijvoorbeeld afvalverbranding.
FI70633B (fi) Foerfarande foer reglering av uppvaermningen av en aongpanna
KR102236283B1 (ko) 쓰레기 소각 설비 및 쓰레기 소각 설비의 제어 방법
PL175985B1 (pl) Sposób regulacji poszczególnych lub wszystkich czynników, wpływających na spalanie na ruszcie paleniskowym
CN103423750A (zh) 一种垃圾焚烧炉的燃烧控制方法
Ojha et al. High-temperature CO/HC gas sensors to optimize firewood combustion in low-power fireplaces
JP4292126B2 (ja) ストーカ型ごみ焼却炉の燃焼情報監視制御装置
TWI221184B (en) Method for operating a refuse incineration plant
CN101128698B (zh) 用于提高在转筒设备中束扎通过能力的方法
JP3822328B2 (ja) ごみ焼却炉の燃焼ごみ低位発熱量推定方法
EP2385321A2 (en) A method for regulating the combustion process in solid fuel central heating boilers
JP6543390B1 (ja) 炉内状況判定方法及び蒸発量制御方法
HU212738B (en) Method for operating incinerator with grate and controlling system and incineractor for carrying out that method
KR100494862B1 (ko) 쓰레기 소각 플랜트의 착화를 자동으로 설정하는 방법
JP2955431B2 (ja) 焼却炉の燃焼制御装置
JPH1054531A (ja) ごみ層厚指標の推定方法及びこれを利用したごみ焼却炉の燃焼制御方式
UA47400C2 (uk) Спосіб регулювання температури в обпалювальній печі для виробництва цементного клінкеру і спосіб виробництва цементного клінкеру
AU740219B2 (en) Method and apparatus for operating a combustion plant
NL8103204A (nl) Werkwijze voor de regeling van de warmtebelasting van een installatie, die gevoed wordt met natuurlijk gas met een variabele verbrandingswaarde en dichtheid en voor dit doel geschikte inrichting.
EP1416224B1 (de) Verfahren zum Verbrennen von kleinstückeligem Brennstoff
NL1012239C1 (nl) Systeem voor thermische processor zoals bijvoorbeeld afvalverbranding voorzien van een computer voor het meten van parameters van de verbranding van de materie.
JPH0470528B2 (nl)
JPH0468533B2 (nl)
JPH05272732A (ja) 廃棄物焼却炉の燃焼制御方法
JPH0468534B2 (nl)

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20120901