NO301187B1 - Fremgangsmåte til drift av et söppelforbrenningsanlegg og et reguleringssystem, samt et söppelforbrenningsanlegg til utförelse av fremgangsmåten - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til drift av et med en rist forsynt søppelforbrenningsanlegg ved hvilket etter opptenning av ilden varmeproduksjonen holdes konstant ved regulering av søppeldoseringen og oppholdstiden på risten, i avhengighet av oksygeninnholdet i røkgassen og ved regulering av primærluftmengden, i avhengighet av den frembakte dampmengde.

Drift av og spesielt jevn varmeproduksjon i kraftverk som er drevet med olje eller kull, er uproblematisk. Dette blir oppnådd ved hjelp av en jevn dosering av brennstoffmengden hvis kvalitet er konstant og kjent. Ved siden av den konstante røkgasskvalitet og -mengde er hovedmålet også ved søppelforbren-ningsanlegg å holde varmeytelsen konstant. Ved søppel- og avfallsfor-brenningsanlegg er en styring av varmemengden via doseringen alene ikke mulig fordi sammensetningen og dermed forbrenningsvarmen av det innførte brennmateriale fra glass via papir til fuktig hageavfall varierer sterkt over tid. Tilsvarende byr det på vanskeligheter å holde mengden av den produserte varme og således dampen på den ønskede, konstante verdi. Enda vanskeligere er det å holde den produserte varme på en konstant verdi under optimering av de øvrige parametre, f.eks. røkgasskvaliteten.

Ifølge en kjent fremgangsmåte blir det forsøkt å holde varmeproduksjonen konstant basert bare på dampmengdemålingen. En slik fremgangsmåte er utilfredsstillende. Det fås herunder verdisvingninger med store amplityder.

Det er kjent at mer oksygen blir forbrukt for forbrenningen i forbrenningsrommet når andelen av brennbart materiale i avfallet er større. Som en følge av dette finnes det mindre oksygen i røkgassene. Dette faktum ble utnyttet allerede av G. Schetter og E. Leitmeir. I VGB KRAFTWERKSTECHNIK 1987 s. 132, 133 beskriver de en fyringsregulering hvor den forstyrrende størrelse eller faktor, avfallssammensetningen, blir redusert så meget at det blir sikret et forholdsvis jevnt forbrenningsforløp. For dette formål blir det foreslått anvendelse av tre innbyrdes uavhengige reguleringskretser, hvorav forfatterne allerede har utprøvd de to første, og den tredje bare forelå som et arbeidsprosjekt. I reguleringskrets 1 ble avfallsgjennommatingen styrt som reguleringsverdi på grunnlag av oksygeninnholdet i røkgassen. Reguleringskrets 2 benyttet dampmengden som reguleringsverdi og innvirket på primær-lufttilførslen. Reguleringskrets 3 som befant seg på et utviklingsstadium, ville ha hatt den oppgave å tilknytte reguleringen av sekundærluften i systemet. Denne kjente reguleringsmåte er kostbar og klarte i praksis ikke å sikre jevnheten av varmefrigjøringen og således dampmengden i ønsket grad. En optimering av ytterligere parametre blir overhodet ikke vurdert.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å foreslå en fremgangsmåte til drift av et søppelforbrenningsanelgg, som økomomisk forsvarlig muliggjør en utjevning av varmeproduksjonen og således opprettholdelse av en konstant dampmengde, og i tillegg også en behovsriktig optimering ved søppelforbrennings-anlegg som er forsynt med rister.

Denne hensikt blir oppnådd med en fremgangsmåte ifølge karakteristikken av krav 1. Spesielt foretrukne utførelsesformer for oppfinnelsen er gjenstand for kravene 2 til 4.

Videre angår oppfinnelsen et reguleringssystem til utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med måleinnretninger for dampmengden og oksygeninnholdet i røkgassen som reguleringsverdier, og regulatorer, hvis utganger er forbundet innstillingsorganene: støtstang, rist og primærluftklaffer. Oppfinnelsen angår også et søppelforbrenningsanlegg med et forbrenningsrom som er forsynt med en rist, en kjele og et reguleringssystem for fyringen, til utførelse av fremgangsmåten, med måleinnretninger for dampmengden og oksygeninnholdet i røkgassens som reguleringsverdier, samt regulatorer, hvis utganger er forbundet med innstillingsorganene støtstang, rist og primærluftklaffer.

Reguleringsinnretninger resp. reguleringskretser med flere sløyfer er kjent innenfor teknikken. De blir også betegnet som kaskadereguleringsinnretning. Det dreier seg herunder om en reguleringskrets med minst to sløyfer hvor det i hovedsløyfen er anordnet en eller flere hjelpesløyfer. Som hovedregulator eller føringsregulator blir det benyttet en langsomt arbeidende PI-regulator, etter hvilken det som hjelperegulator eller følgeregulator er koblet hurtig arbeidende P-regulatorer. Ifølge oppfinnelsen blir ved kaskaderegulering den frembrakte dampmengde som hovedreguleringsverdi fattet eller registrert med noen forsinkelse. Som hjelpereguleringsverdi blir det benyttet verdien av oksygeninnholdet i røkgassen, idet denne verdi raskt kan stå til rådighet. Da denne verdi foreligger praktisk talt uten forsinkelse, kan det innenfor kaskadereguleringens hjelpesløyfe finne sted en umiddelbar innvirkning på innstillingsverdien. Fortrinnsvis blir støtstangen, risten og primærluft-klaffen(e), dvs. innføringen av søppel i forbrenningsrommet, søppelgjennom-matingen gjennom ovnen og lufttilførselen for forbrenningen styrt av de innstillingsverdier som har blitt fastlagt av hjelperegulatorene.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir det oppnådd en utjevning, dvs. en opprettholdelse av en konstant varmeproduksjon og dermed en konstant dampmengde. Videre kan ytterligere fremgangsmåteparametre, f.eks. røkgass-kvaliteten, slaggkvaliteten, ristens levetid og forbrenningsromstemperaturen bli optimert. Samtidig blir det oppnådd en konstant røkgasskvalitet og - mengde.

Ytterligere egnede hjelpereguleringsverdier er temperaturen av forbrenningsromskledningen og risttemperaturen, hvis innbefatning i ytterligere hjelpe-reguleringsskretser tillater at reguleringsprosessen blir nøyaktigere og dermed at små variasjoner av dampmengden blir eliminert.

Målingen av temperaturen på forbrenningsromskledningen og på risten medfører ytterligere vesentlige fordeler. Dette vil fremgå klart når det tas i betrakting at den prosess som finner sted på risten, vanligvis varer ca. en time og hittil har blitt styrt av betjeningspersonellet utelukkende ved vurdering. Det er derfor ifølge oppfinnelsen for første gang mulig å regulere forbrenn-ingsforløpet på risten på grunnlag av de virkelig rådende forhold. De enkelte fordeler ved innbefatning av temperaturen av forbrenningsromkledningen og risten er: maksimal utnyttelse av ristflaten, øket levetid av risten, bedre røkgassutbrenning, bedre røkgasskvalitet og mindre luftoverskudd.

Dersom f.eks. temperaturen på forbrenningsromkledningen er for høy, blir hastigheten av støtstangen og dermed søppeltilførselen redusert. Derved blir dekningsgraden av risten redusert, dvs. risten blir mindre godt isolert; risttemperaturen stiger. Følgelig blir risthastigheten redusert for oppnåelse av en større dekningsgrad; samtidig blir primærluftmengden redusert og mengden av sekundærluften tilsvarende øket.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser skjematisk et flytdiagram for et søppelforbrenningsanlegg.

Fig. 2 viser skjematisk en utførelseform for reguleringen ifølge oppfinnelsen.

Søppelforbrenningsanlegg av den her omtalte type er kjent. De blir fremstilt og markedsført bl.a. av patentinnehaveren. Forbrenningsrommet 1 som ikke er vist i detalj på fig. 1, blir tilført søppel ved hjelp av en støtstang 2. Doseringen er en funksjon av støtstanghastigheten. Det tilførte og doserte søppel når en drevet forbrenningsrist (ikke vist) hvor det tørker, frigjøres fra gass og forbrennes. Forbrenningsforløpet blir påvirket av primærlufttilførselen. Fra forbrenningsrommet 1 strømmer de varme røkgasser 3 inn i en kjele 4 hvor de blir benyttet til dampproduksjon. De avkjølte røkgasser 5 og dampen 6 forlater kjelen 4. Måleverdiene for dampen 8, oksygeninnholdet 9 av røkgass-en og eventuelt temperaturen av forbrenningsromskledningen 11 og risten blir tilført et reguleringssystem 7 for opprettholdelse av en konstant ytelse resp. ytelsesoptimering. Reguleringssystemet avgir innstillingssignaler eller - impulser 13 for doseringsstøtstangen, risten og primærluftklaffene.

Det på fig. 2 viste reguleringssystem har kjente måleinnretninger 14, 15, 16, 17 for dampmengden, oksygeninnholdet i røkgassen, temperaturen på forbrenningsromkledningen og risten. Den målte verdi for dampmengden blir tilført en hovedregulator eller føringsregulator 19 som inngangssignal eller - impuls 18. Den er en langsomt arbeidende PI-regulator. Dens utgangssignal 27 blir tilført tre etterkoblede hjelpe- eller følgeregulatorer 21, 22, 23. Det dreier seg her om raskt arbeidende P-regulatorer. Den ønskede verdi for hjelperegulatorene 21, 22, 23 blir regulert ved hjelp av utgangssignalet 27 fra hovedregulatoren basert på de målte dampverdier. Måleverdien for oksygen (02) i røkgassen blir tilført hjelperegulatorene 21, 22, 23 som inngangssignal 20. Dette er en umiddelbar prosess fordi oksygenmålingen skjer uten forsinkelse. Utgangene av hver hjelperegulator 21, 22, 23 er forbundet med et innstillingsorgan; støtstang 24 (søppeldosering), rist 25 (oppholdstid for søppelet på risten), og primærluftklaff 26 (lufttilførsel for forbrenningen). Innstillingssignalene 32, 33, 34 fra hjelperegulatorene 21, 22, 23 blir gitt til innstillingsorganene 24, 25, 26 praktisk talt uten forsinkelse.

Ifølge en spesielt foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen blir i tillegg temperaturen i forbrenningsrommet og/eller risttemperaturen målt med tilsvarende måleinnretninger 16, 17. Måleverdien blir som inngangssignal 35, 36 tilført respektive ytterligere hjelperegulatorer 37, 38 hvis utgangssignaler 39, 41 blir gitt til hjelperegulatorene 21, 22, 23. På denne måte blir opprett-holdelsen av en konstant varmefrigjøring og en optimering av denne sikret i et søppelforbrenningsanlegg.

For ytterligere forbedring av fremgangsmåten kan hjelperegulatoren 23 for primærluft være forbundet med styreinnretningen for sekundærluft. Derved kan mengden av sekundærluft bli styrt slik at summen av primærluft og sekundærluft, dvs. den samlede mengde av forbrenningsluften, forblir konstant.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til drift av et med en rist forsynt søppelforbrenningsan-legg ved hvilket etter opptenning av ilden varmeproduksjonen holdes konstant ved regulering av søppeldoseringen og oppholdstiden på risten, i avhengighet av oksygeninnholdet i røkgassen og ved regulering av primærluftmengden, i avhengighet av den frembakte dampmengde, karakterisert ved at søppeldoseringen, oppholdstiden på risten og primærluftmengden styres i avhengighet av den dannede dampmengde såvel som av oksygeninnholdet i røkgassen ved hjelp av en reguleringsinnretning med flere sløyfer, hvor den frembrakte dampmengde som hovedreguleringsverdi tilføres en hovedregulator (19) og oksygeninnholdet i røkgassen tilføres som hjelpereguleringsverdi til hjelperegulatorer som er tilordnet søppeldoseringen, oppholdstiden på risten og primærluftmengden og som er koblet etter hovedregulatoren og reagerer hurtigere enn denne.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturen (16) til forbrenningsromkledningen benyttes som ytterligere hjelpereguleringsverdi.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at risttemperaturen (17) benyttes som en ytterligere hjelpereguleringsverdi.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at den samlede mengde av forbrenningsluften holdes konstant.

5. Reguleringssystem for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1-4, med måleinnretninger for dampmengden (14) og oksygeninnholdet (15) i røkgassen som reguleringsverdier, og regulatorer, hvis utganger er forbundet innstillingsorganene: støtstang (24), rist (25) og primærlutfklaffer (26), karakterisert ved en reguleringsinnretning i flere sløyfer, med en langsom hovedregulator (19), til hvilken den målte dampmengde (14) tilføres som hovedreguleringsverdi og minst tre etter hovedregulatoren anordnede, hurtigere enn hovedregulatoren reagerende hjelperegulatorer (21, 22, 23) til hvilke det målte oksygeninnhold (15) tilføres som hjelpereguleringsverdi, og hvor hver av hjelperegulatorenes utganger er forbundet med et av innstillingsorganene.

6. Reguleringssystem ifølge krav 5, karakterisert ved at det er anordnet en temperaturmåleinnretning (16) i forbrenningsrommet som hjelpereguleringsverdi og en ytterligere hjelperegulator (37) for denne, hvis utgang er forbundet med de tre hjelperegulatorer (21, 22, 23).

7. Reguleringssystem ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at det er anordnet en temperaturmåleinnretning (17) for risten som hjelpereguleringsverdi og en ekstra hjelperegulator (38) for denne, hvis utgang er forbundet med de tre hjelperegulatorer (21, 22, 23).

8. Søppelforbrenningsanlegg med et forbrenningsrom som er forsynt med en rist, en kjele og et reguleringssystem for fyringen, til utførelse av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1-4, med måleinnretninger for dampmengden (14) og oksygeninnholdet (15) i røkgassens som reguleringsverdier, samt regulatorer, hvis utganger er forbundet med innstillingsorganene støtstang (24), rist (25) og primærluftklaffer (26), karakterisert ved en flersløyfe-reguleringsinnretning med en langsom hovedregulator (19) til hvilken den målte dampmengde (14) tilføres som hovedreguleringsverdi og minst tre etter hovedregulatoren anordnede, hurtigere hjelperegulatorer (21, 22, 23) til hvilke det målte oksygeninnhold (15) tilføres som hjelpereguleringsstørrelse, og hvor hver av hjelperegulatorenes utganger er forbundet med et av innstillingsorganene.