NO884702L

NO884702L - PROCEDURE AND DEVICE FOR INHOMOGENT FUEL COMBUSTION.

Info

Publication number: NO884702L
Application number: NO88884702A
Authority: NO
Inventors: Johann Kuenstler
Original assignee: Kuepat Ag
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1989-04-24
Also published as: EP0312818A2; KR890007022A; JPH01134110A; CH673149A5; NO884702D0; EP0312818A3

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for forbrenning av inhomcgent brensel, spesielt søppel, idet brenselet transporteres kontinuerlig av en skyverist fra et innmatningssted til et slaggoppsamlingssted cg herved blandes kontinuerlig. En anordning for gjennomføring av en slik fremgangsmåte er beskrevet f.eks. i CH-PS 559 878 og 567 230. The invention relates to a method for burning inhomogeneous fuel, especially garbage, as the fuel is continuously transported by a pusher grate from a feed point to a slag collection point and is thereby continuously mixed. A device for carrying out such a method is described e.g. in CH-PS 559 878 and 567 230.

Ved en forbrenningsfremgangsmåte av den aktuelle art blir brenselet som beveger seg fremover på risten, først tørket, derefter avgasset (flyktige bestanddeler drives ut) og til slutt blir også det faste karbonet ført over i gassform, idet de brennbare gasser som oppstår, oksyderes, dvs. forbrennes. Disse prosesser som skjer over risten, betinger tilførselen av oksygen (i tillegg til oksygenet som er i brenselet), noe som skjer ved lufttilførsel nedenifra gjennom risten hhv. gjennom brenselet (undertrekk) på den ene side, og over risten hhv. brenselet gjennom åpninger i ovnsveggen som begrenser fyrrommet på siden, på den annen side (sekundærluft) . In a combustion process of the type in question, the fuel that moves forward on the grate is first dried, then degassed (volatile components are driven out) and finally the solid carbon is also transferred into gaseous form, as the combustible gases that arise are oxidized, i.e. .combust. These processes, which take place above the grate, condition the supply of oxygen (in addition to the oxygen in the fuel), which happens when air is supplied from below through the grate or through the fuel (underhood) on one side, and over the grate or the fuel through openings in the furnace wall which limit the boiler room on the side, on the other side (secondary air) .

Det har nå vist seg at en optimal søppelforbrenning med hensyn til energiforbruk og minst mulig skadelige stoffer i røkgassen ikke er mulig ved hjelp av den konvensjonelle styring av undertrekk og sekundærluft. Grunnen til dette ligger på den ene side i sammensetningen og konsistensen av brennselet som tilføres og som forandrer seg hele tiden, og på den annen side i arten og mengden av gassene som oppstår og som skal forbrennes, som forandrer seg efter som avgassingen og forgassingen av brenselet i transportretning på risten skrider frem. Avgassmålinger i søppelforbren-ningsanordninger av den kjente art har vist at det ikke er mulig å oppnå så lite avgass som det kreves idag eller det bare er mulig ved bruk av relativt store mengder energi; således har man forsøkt å forbedre forbrenningsresultatet på den ene side ved å tilveiebringe en efterforbrennings-sone cg på den annen side ved å øke undertrekket i hoved- forbrenningssonen. Bortsett fra at begge forholdsregler ikke kan tilfredsstille de forandringer som tidvis og stedvis oppstår i brenselleiet, fører efterforbrenningen til kompliserte konstruktive løsninger, mens den økede undertrekkstilførsel fører til tilsvarendeøket luft-transporteffekt og uønsket høyt flyveaskeutslipp. It has now been shown that an optimal waste incineration with regard to energy consumption and the least possible harmful substances in the flue gas is not possible with the help of the conventional management of draft and secondary air. The reason for this lies on the one hand in the composition and consistency of the fuel that is supplied and which changes all the time, and on the other hand in the nature and quantity of the gases that arise and are to be burned, which change according to the degassing and gasification of the fuel in the direction of transport on the grate advances. Exhaust gas measurements in rubbish incinerators of the known kind have shown that it is not possible to achieve as little exhaust gas as is required today or it is only possible by using relatively large amounts of energy; thus an attempt has been made to improve the combustion result on the one hand by providing an afterburning zone cg on the other hand by increasing the draft in the main combustion zone. Apart from the fact that both precautions cannot satisfy the changes that occasionally and locally occur in the fuel bed, the afterburning leads to complicated constructive solutions, while the increased underdraft supply leads to a correspondingly increased air transport effect and undesired high fly ash emissions.

Foreliggende oppfinnelse muliggjør for første gang å unngå disse ulemper, idet såvel undertrekkstilførselen som også sekundærlufttilførselen i efterfølgende rist- hhv. for-brenningsromssoner enkeltvis kan tilpasses de stedvise forhold slik at en optimal forbrenning og således en av-0 gasstrøm med minst mulig skadelige stoffer ved minst mulig energiforbruk kan oppnås. The present invention makes it possible for the first time to avoid these disadvantages, as both the underdraft supply and also the secondary air supply in subsequent grates or individual combustion chamber zones can be adapted to the local conditions so that an optimal combustion and thus an exhaust gas flow with the least possible harmful substances can be achieved with the least possible energy consumption.

Til dette formål er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsenkarakterisert vedat brenselet på skyveristen gjennomløper flere i transportretning efter hverandre følgende fyringssoner, idet hver sone tilføres på den ene side nedenfra gjennom risten en separat undertrekksstrømning og på den annen side over risten en separat sekundærluftstrømning slik at i efter hverandre følgende fyringssoner tiltagende tyngre flyktige brenselandeler overføres i gassform, og den i hver sone frembragte gass drives ut fra brenselleiet oppad ved hjelp av undertrekk, blandes der med sekundærluft og forbrennes derefter, mens det resterende faste karbon forbrennes i en siste utbrenningssone. Takket være den sonevise separate lufttilførsel, er det uten videre mulig å tilpasse såvel den totale luft som tilføres hver sone, som også oppdelingen av denne totale luft i undertrekk og sekundærluft, til den brenseltilstand hhv. branngasstil-stand som passerer den respektive sone, slik at riktig luftmengde på riktig sted alltid er tilgjengelig. Dette skjer hensiktsmessig ved at det i gassdannelsesområdet, i gass/ luft-blandingsområdet og i forbrenningsområde i hver av de f.eks. fem fyringssoner måles en eller flere parametre såsom temperatur, oksygeninnhold, CC- og NO-innhold, og at målingssignalene for optimering av gassdannelsen og forbrenningen omvandles i tilsvarende reguleringssignaler såvel for lufttildelingen til de enkelte fyrinssoner som også for luftoppdelingen i undertrekk og sekundærluft i hver fyringssone. For this purpose, the method according to the invention is characterized by the fact that the fuel on the pusher grate passes through several successive firing zones in the transport direction, each zone being supplied on the one side from below through the grate with a separate draft flow and on the other side above the grate with a separate secondary air flow so that in successive increasingly heavier volatile fuel portions are transferred to the combustion zones in gaseous form, and the gas produced in each zone is driven upwards from the fuel bed by means of underdrafts, where it mixes with secondary air and is then combusted, while the remaining solid carbon is combusted in a final burnout zone. Thanks to the zone-wise separate air supply, it is easily possible to adapt both the total air supplied to each zone, as well as the division of this total air into draft and secondary air, to the fuel condition or fire gas condition that passes the respective zone, so that the right amount of air in the right place is always available. This happens appropriately in that in the gas formation area, in the gas/air mixture area and in the combustion area in each of the e.g. five firing zones, one or more parameters such as temperature, oxygen content, CC and NO content are measured, and that the measurement signals for optimizing the gas formation and combustion are converted into corresponding control signals both for the air allocation to the individual firing zones and also for the division of air into draft and secondary air in each firing zone .

Anordningen for gjennomføring av denne fremgangsmåte erkarakterisert vedat det i hver av flere fyringssoner som følger efter hverandre i brenseltransportretning, en undertrekks- hhv. en sekundærluft-tilførselsledning minner i såvel under skyverristen som også over denne, hvilket ledningspar er koblet til en oppdelingsanordning for oppdeling i undertrekk og sekundærluft og at denne oppdelingsanordning via en soneluftledning er koblet til en felles soneluft-fordelingsanordning som mates av en totalluftledning, og at det over hver soneavsnitt i risten er anordnet parametermålesteder som via en regnemaskin er forbundet med oppdelingsanordningen og fordelingsanordningen .såvel for regulering av oppdelingen av soneluften i undertrekk og sekundærluft som også til regulering av totalluftfordelingen på sonene. The device for carrying out this method is characterized by the fact that in each of several firing zones that follow each other in the direction of fuel transport, an underdraft or a secondary air supply line reminds both under the sliding grille and above it, which pair of lines is connected to a dividing device for dividing into draft and secondary air and that this dividing device is connected via a zone air line to a common zone air distribution device which is fed by a total air line, and that there are parameter measuring points above each zone section in the grid which are connected via a calculator to the division device and the distribution device. both for regulating the division of the zone air into underdraft and secondary air as well as for regulating the total air distribution in the zones.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av vedlagte tegning, hvor In the following, the invention shall be described in more detail by means of the attached drawing, where

fig. 1 viser et skjema av en forbrenningsanordning ifølge fig. 1 shows a diagram of a combustion device according to

oppfinnelsen i vertikal lengdesnitt,the invention in vertical longitudinal section,

fig. 2 viser anordningen i tverrsnitt efter linje II-II i fig. 2 shows the device in cross-section along line II-II i

fig. 1, ogfig. 1, and

fig. 3 viser måle- og reguleringsskjemaet av anordningen fig. 3 shows the measurement and regulation diagram of the device

ifølge fig. 1.according to fig. 1.

I fig. 1 og 2 betegner 1 en skyverist i en søppelforbren-ningsovn 1 som chargeres via en tilførselstrakt 2 og hvis fyrrom 3 via et røkgassavtrekk 4 er forbundet med en ikke vist kamin, mens 5 betegner et slaggutløp. Under skyveristen 1 er det på langs anordnet fem på hverandre følgende kamre 6a-e som er åpne mot risten, mens fyrromrrets 3 side-begrensning over risten 1 dannes av platevegger 7 som er forsynt med åpninger. Til hvert kammer 6 er det tilkoblet en separat undertrekksledning 9 som er forsynt med en styringsventil 8. Åpningene i hvert avsnitt 7a-e i plateveggene 7 som danner en rett linje med kamrene 6 over risten 6, står i forbindelse med en separat sekundærluft-ledning 11 som er forsynt med en styringsventil 10. Kamrene 6a-e og de tilordnede plateveggavsnitt 7a-e danner således i fyrrommet 3 fem på hverandre følgende soner med separat undertrekks- og sekundærlufttilførsel. Underltrekksled-ningen 9 og sekundærluftledningen 11 i hver sone er via en tilførselsledning 13 som er forsynt med en styringsventil 12, koblet til en hovedluftledning 14 som mates av en luftpumpe 15. Således er fyrrommet 3 delt inn i fyringssoner tilsvarende plateveggavsnittene 7a-e, som på den ene side tilføres undertrekk via kamrene 6 gjennom risten 1 og på den annen side tilføres sekundærluft via åpningene i plateveggavsnittene 7a-e på begge sider (i det følgende kalt plateluft). I tillegg er det i eksempelet som er vist i tegningen, på ledningen 14 tilkoblet en forgreningsled-ning 16 som via en styringsventil 17 fører til en krans av dyser 18 gjennom hvilke på overgangen fra fyringsrommet 3 til røkgassavtrekket 4 kan tilføres ytterligere sekundærluft (i det følgende kalt dyseluft). In fig. 1 and 2, 1 denotes a sliding grate in a waste incinerator 1 which is charged via a supply funnel 2 and whose boiler room 3 is connected via a flue gas outlet 4 to a stove not shown, while 5 denotes a slag outlet. Beneath the sliding grate 1, there are longitudinally arranged five successive chambers 6a-e which are open to the grate, while the side limitation of the boiler room 3 above the grate 1 is formed by plate walls 7 which are provided with openings. A separate underdraft line 9 is connected to each chamber 6, which is equipped with a control valve 8. The openings in each section 7a-e in the plate walls 7, which form a straight line with the chambers 6 above the grate 6, are connected to a separate secondary air line 11 which is provided with a control valve 10. The chambers 6a-e and the assigned plate wall sections 7a-e thus form in the boiler room 3 five consecutive zones with separate draft and secondary air supply. The underdraft line 9 and the secondary air line 11 in each zone are via a supply line 13 which is equipped with a control valve 12, connected to a main air line 14 which is fed by an air pump 15. Thus, the boiler room 3 is divided into firing zones corresponding to the plate wall sections 7a-e, which on the one hand, draft is supplied via the chambers 6 through the grid 1 and on the other hand, secondary air is supplied via the openings in the plate wall sections 7a-e on both sides (hereinafter called plate air). In addition, in the example shown in the drawing, a branch line 16 is connected to the line 14, which via a control valve 17 leads to a ring of nozzles 18 through which additional secondary air can be supplied at the transition from the combustion chamber 3 to the flue gas exhaust 4 (in the the following called nozzle air).

Prinsipielt skjer av- og forgassingen av brenselet ved drift av ovnen i brenselleiet; gassene som oppstår drives In principle, the degassing and gasification of the fuel takes place during operation of the furnace in the fuel bed; the resulting gases are driven

ut av brenselet oppover ved hjelp av undertrekket, blandes der med plateluften og forbrennes, hvorefter avgassene som oppstår, føres bort gjennom røkgassavtrekket 4. Ved hjelp av oppdelingen av fyrrommet 3 i flere soner som er forsynt med separat styrbar lufttilførsel, er det praktisk mulig å tilføre nettopp den luftmengde på hvert sted langs risten out of the fuel upwards by means of the underdraft, mixes there with the plate air and is combusted, after which the resulting exhaust gases are carried away through the flue gas outlet 4. By means of the division of the boiler room 3 into several zones which are provided with separately controllable air supply, it is practically possible to supply just the right amount of air at each location along the grid

1, som er nødvendig for å tilfredsstille brenselets tidvis og stedvis skiftende beskaffenhet for å oppnå en optimal forbrenning. Når det dreier seg om brensel med relativ konstant sammensetning, kan lufttildelingens styring til de enkelte forbrenningssoner og 1uftoppdelingen i sonene i 1, which is necessary to satisfy the occasionally and locally changing nature of the fuel in order to achieve optimal combustion. When it comes to fuel with a relatively constant composition, the control of the air allocation to the individual combustion zones and the air distribution in the zones can

undertrekk og plateluft (og eventuelt dyseluft) foretas ved hjelp av et forutbestemt styringsprogramm. Vesentlig er her at det til de enkelte kamre 6 alltid tilføres bare så meget undertrekk at det er tilstrekkelig for å drive gassene som er frembragt i de på hverandre følgende soner, såvidt ut av brenselleiet oppad, noe som i praksis betyr at det første kammeret 6 i brenselflyteretning skal tilføres minst undertrekk og det siste kammer 6 mest undertrekk, mens det omvendt skal tilføres den første sone mest plateluft og den siste sone minst (eller overhode ingen) plateluft. underdraft and sheet air (and possibly nozzle air) are carried out using a predetermined control program. It is essential here that the individual chambers 6 are always supplied with only so much underdraft that is sufficient to drive the gases produced in the successive zones as far as possible out of the fuel bed upwards, which in practice means that the first chamber 6 in the direction of fuel flow, the least underdraft must be supplied and the last chamber 6 the most underdraft, while conversely the first zone must be supplied with the most plate air and the last zone the least (or none at all) plate air.

For å muliggjøre ogsa ved sterkt varierende brensel, spesielt søppel, en optimal forbrenning og røkutslipp med minst mulig skadelige stoffer, må også lufttilførselen i de enkelte soner tilpasses de tidvis og stedvis skiftende brenselforhold. Til dette formål måles i de efter hverandre følgende fyringssoner forskjellige parametere som er utslagsgivende for gassdannelsen og forbrenningen hhv. innholdet av skadelige stoffer, idet måleresultatene føres til en egnet datamaskin for generering av syringssignaler til styringsventilene. I fig. 1 og 2 er det ved a, b og c skjematisk vist tilsvarende målesonder. In order to enable optimal combustion and smoke emission with the least possible harmful substances, even with strongly varying fuel, especially garbage, the air supply in the individual zones must also be adapted to the occasionally and locally changing fuel conditions. For this purpose, different parameters are measured in the successive firing zones which are decisive for gas formation and combustion, respectively. the content of harmful substances, as the measurement results are fed to a suitable computer for generating acidification signals for the control valves. In fig. 1 and 2, corresponding measuring probes are schematically shown at a, b and c.

I fig. 3 er det vist et skjema av en slik søppel forbrenningsanordning, hvor ovnen er oppdelt i fem fyringssoner, slik som i eksempelet i fig. 1 og 2. Til hver fyringssone er det tilordnet et ristavsnitt 20 hvor brenselet danner et forgassingsavsnitt 21; over sistnevnte ligger et gass/luft-blandingsavsnitt 22 som oppad går over i det egentlige forbrenningsavsnitt 23 som på sin side går over i røkgassavsnittet 24. Luftledningene hhv. styringsventilene som fører til hver av forbrenningssonene, tilsvarer de som er vist i eksempelet i fig. 1 og 2 og har de samme henvis-ningstall. I fig. 3 er styringsventilene 12 på den ene side og styringsventilene 6, 10 og 17 på den annen side hver samlet i en styringsanordning. I de over hvert ristavsnitt 20 dannede avsnitt 21, 22, 23 og 24 for hver fyringssone, er det anordnet målesonder a, b, c, d og e, ved hjelp av hvilke de parametrene kan måles, som er av interesse, f.eks. stedets temperatur og 0^, CO og NOx-innholdet. Målesignalene formidles på den ene side til en regnemaskin 25 for bestemmelse av den optimale tildeling av luften til de enkelte soner og på den annen side til en regnemaskin 26 for bestemmelse av oppdelingen av luften som skal tilføres de enkelte soner i untertrekk, plateluft og dyseluft. De tilsvarende innstillingssignaler i de to regnemaskiner når inn til de tilordnede styringsanord-ninger. Således oppnås en regulering av lufttilførselen til de forskjellige soner, som kan følge med enhver forandring i brenselsammensetningen samt enhver stedvis forandring i gassdannelses- og forbrenningsforhold og som således muliggjør å forhindre ikke bare en stedvis under- eller overoppvarmning i brenselet og en sterk utblåsning av flyvestøv, men ogsa en feilfri blanding av gass og riktig luftmengde i hver sone til enhver tid, og som sørger for en tilsvarende optimal forbrenning og således å holde innholdet av skadelige stoffer i røkgassen på lavest mulige verdier . In fig. 3 shows a diagram of such a waste incineration device, where the furnace is divided into five firing zones, as in the example in fig. 1 and 2. Each firing zone is assigned a grate section 20 where the fuel forms a gasification section 21; above the latter is a gas/air mixture section 22 which passes upwards into the actual combustion section 23 which in turn passes into the flue gas section 24. The air lines or the control valves leading to each of the combustion zones correspond to those shown in the example in fig. 1 and 2 and have the same reference numbers. In fig. 3, the control valves 12 on the one hand and the control valves 6, 10 and 17 on the other hand are each collected in a control device. In the sections 21, 22, 23 and 24 formed above each grid section 20 for each firing zone, measuring probes a, b, c, d and e are arranged, with the help of which the parameters that are of interest can be measured, e.g. . the site temperature and the 0^, CO and NOx content. The measurement signals are conveyed on the one hand to a calculator 25 for determining the optimal allocation of the air to the individual zones and on the other hand to a calculator 26 for determining the division of the air to be supplied to the individual zones into underdraft, plate air and nozzle air. The corresponding setting signals in the two calculators reach the assigned control devices. In this way, a regulation of the air supply to the various zones is achieved, which can accompany any change in the fuel composition as well as any local change in gas formation and combustion conditions and which thus makes it possible to prevent not only a local under- or over-heating of the fuel and a strong blow-out of flying dust , but also a flawless mixture of gas and the right amount of air in each zone at all times, and which ensures a correspondingly optimal combustion and thus keeps the content of harmful substances in the flue gas to the lowest possible values.

I det foregående ble en oppdeling av fyrrommet 3 i fem efter hverandre følgende fyringssoner anordnet som spesielt hensiktsmessig; imidlertid kan også færre, f.eks. bare tre eller fire, eller også flere f.eks. seks slike fyringssoner som er forsynt med separat regulert lufttilførsel anvendes, efter som hvor stor ovnen er eller hvilken form for brensel foreligger. In the foregoing, a division of the boiler room 3 into five consecutive firing zones was arranged as particularly appropriate; however, fewer people, e.g. just three or four, or more e.g. six such firing zones that are provided with separately regulated air supply are used, depending on how big the stove is or what kind of fuel is available.

Claims

1. Method for burning inhomogeneous fuel, especially rubbish, as the fuel is transported continuously by a pusher grate from a feed point to a slag collection point and is thereby continuously mixed, characterized in that the fuel on the pusher grate passes through several firing zones following each other in the direction of transport, each zone a separate underdraft flow is supplied on the one hand from below through the grate and on the other hand above the grate a separate secondary air flow, so that in successive firing zones increasingly heavier volatile fuel portions are transferred in gaseous form, and that the gas produced in each zone is expelled from the fuel bed upwards by means of draft, is mixed there with secondary air and then combusted, while the remaining solid carbon is combusted in a final combustion zone.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that both the total amount of air and the division of this into draft and secondary air are determined separately for each firing zone depending on the gas formation process and the desired combustion process.

3- Method as stated in claim 2, characterized in that one or more parameters such as temperature, oxygen content, Co content and NO content are measured in the gas formation area, in the gas/air mixture area and in the combustion area in each firing zone, and that the measurement signals for optimization of the gas formation and combustion is converted into corresponding control signals both for the air allocation to the individual firing zones and also for the division of air into draft and secondary air in each firing zone.

4. Device for carrying out the method as specified in claim 1, characterized in that in each of several firing zones that follow each other in the direction of fuel transport, an underdraft or a secondary air supply line (9 or 11) opens both below the pusher grill (1) and above it, which pair of lines is connected to a dividing device (8, 10) for dividing into draft and secondary air and that this dividing device via a zone air line ( 13) is connected to a common zone air distribution device (12) which is fed by a total air line (14), and that parameter locations (a, b, c, d, e) are arranged above each zone section in the grid (1) which via a calculator (25, 26) is connected to the division device (8, 10) and the distribution device (12) both for regulating the division of the zone air into draft and secondary air and also for regulating the total air distribution in the zones.