PL168457B1 - Urzadzenie do spalania smieci PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do spalania smieci z kom ora spalania wyposazona w ruszt, z kotlem oraz z ukladem regulacji spalania zawierajacym urza- dzenia pom iarowe do pom iaru ilosci pary wodnej i zawartosci tlenu w spalinach jako wielkosci regulowanych, znamienne tym, ze uklad regulacji posiada powolny regulator glówny (19) do regulacji ilosci pary wodnej (18) jako glównej wielkosci regulowanej, do któ- rego dolaczone sa co najmniej trzy szybkie regulatory pomocnicze (2 1 , 2 2 , 23) do których doprow adzana jest zm ierzona zawartosc tlenu (20) jako pom ocnicza wielkosc regulowana, a których wyjscia polaczone sa z czlonami nastaw czymi popychacza (24), rusztu (25) i klap (26) pow ietrza pierwszego. Fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do spalania śmieci z komorą spalania wyposażoną w ruszt, z kotłem oraz z układem regulacji spalania.

Eksploatacja, a zwłaszcza równomierne wytwarzanie ciepła w siłowniach zasilanych olejem lub węglem, nie stwarza żadnych problemów. Uzyskuje się je przez równomiernie dozowanie ilości paliwa, którego jakość jest stała i znana.

Również w urządzeniach do spalania śmieci, obok utrzymywania stałej jakości i ilości spalin, głównym celem jest utrzymanie stałej wartości mocy cieplnej. Kontrola mocy cieplnej tylko za pomocą dozowania w urządzeniach do spalania śmieci lub odpadów jest niemożliwa, ponieważ ich skład a tym samym wartość opałowa wprowadzanego materiału opałowego, od szkła poprzez papier aż do wilgotnych odpadków ogrodowych, zmienia się znacznie w czasie. Tym samym problematyczne staje się utrzymanie stałej wartości ilości wytwarzanego ciepła, a więc i pary. Jeszcze bardziej problematyczne staje się utrzymanie stałej wartości wytwarzanego ciepła jeżeli chce się optymalizować pozostałe parametry, np. jakość spalin.

Według znanego sposobu próbowano utrzymać stałą wartość wytwarzanego ciepła na podstawie pomiarów ilości pary. Tego rodzaju zabieg nie był zadowalający. Powstały przy tym wahania wartości o dużych amplitudach.

Wiadome jest, że przy większym udziale nadającego się do spalania materiału w spalanych śmieciach, w komorze spalania zużywane jest do spalania więcej tlenu. W następstwie tego w spalinach znajduje się mniej tlenu. Fakt ten wykorzystany został już przez G. Schretter'a i E. Leitmeir'a. Opisali oni w publikacji VGB Kraftwerkstechnik 1987 str. 132,133, regulację spalania, przy której zakłócająca wielkość w postaci zmieniającego się składu śmieci została tak dalece usunięta, że zapewniony jest stosunkowo równomierny przebieg spalania. W tym celu zaproponowano zastosowanie trzech, niezależnych od siebie obwodów regulacji, z których autorzy pierwsze dwa już wypróbowali, a trzeci przedstawili jako projekt roboczy.

W pierwszym obwodzie regulacji przepustowość śmieci sterowana jest na podstawie zawartości tlenu w spalinach, stanowiącej wielkość regulowaną.

168 457

W drugim obwodzie regulacji jako wielkość regulowana stosowana jest ilość pary, która wpływa na doprowadzenie powietrza pierwszego. Znajdujący się w opracowaniu obwód regulacji 3 miałby za zadanie wprowadzenie do procesu regulacji powietrza wtórnego.

Ten znany sposób regulacji jest pracochłonny i nie zapewnia równomierności w wytwarzaniu ciepła, a tym samym ilości pary, w stopniu wymaganym w praktyce. Optymalizacja innych parametrów w ogóle nie jest brana pod uwagę.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest więc opracowanie urządzenia do spalania śmieci, w którym przy ekonomicznie dopuszczalnych nakładach możliwe byłaby jednolicenie wytwarzania ciepła, a tym samym utrzymywanie stałej ilości uzyskiwanej pary, a ponadto byłaby możliwa zgodna z potrzebami optymalizacja procesów w urządzeniach do spalania śmieci, wyposażonych w ruszty. Zadanie to zostało rozwiązane w ten sposób, że urządzenie do spalania śmieci według wynalazku charakteryzuje się tym, że układ regulacji posiada powolny regulator główny do regulacji ilości pary wodnej jako głównej wielkości regulowanej, do którego dołączone są co najmniej trzy szybkie regulatory pomocnicze do których doprowadzona jest zamieszana zawartość tlenu jako pomocnicza wielkość regulowana, a których wyjścia połączone są z członami nastawczymi popychacza, ruszt i klap powietrza pierwszego.

Korzystnie w urządzeniu według wynalazku z trzema regulatorami pomocniczymi połączony jest regulator pomocniczy, z którym połączone jest urządzenie do pomiaru temperatury stropu skrzyni ogniowej jako pomocniczej wielkości regularnej.

Ponadto z trzema regulatorami pomocniczymi połączony jest dodatkowy regulator pomocniczy z którym połączone jest urządzenie do pomiaru temperatury rusztu jako pomocniczej wielkości regulowanej.

Człony nastawcze klap powietrza pierwszego przyporządkowane regulatorowi pomocniczemu połączone są ze sterowaniem dla powietrza wtórnego utrzymując stałą całkowitą ilość powietrza do spalania.

Wieloobwodowe urządzenia regulacyjne względnie obwody regulacji są znane w technice. Znane są one również jako tzw. regulacja kaskadowa. Chodzi tu o co najmniej dwuobwodowy układ regulacji, przy czym w głównym obwodzie znajduje się jeden lub wiele obwodów pomocniczych.

Jako główny regulator lub regulator prowadzący, stosowany jest wolno pracujący regulator PI, do którego, jako regulator pomocniczy lub regulator nadążny, dołączony jest szybko pracujący regulator P.

Według wynalazku w regulacji kaskadowej główną wielkość regulowaną stanowi ilość wytwarzanej pary, ustalana z pewnym opóźnieniem. Jako pomocnicza wielkość regulowana stosowana jest będąca szybko do dyspozycji, wartość zawartości tlenu w spalinach. Ponieważ ta wielkość jest do dyspozycji praktycznie bez opóźnienia, więc w pomocniczym obwodzie regulacji kaskadowej następować może bezpośrednie oddziaływanie na wielkość nastawczą.

Za pomocą wielkości nastawczych ustalonych przez regulatory pomocnicze sterowane są korzystnie popychacz, ruszt oraz klapa powietrza pierwszego, tzn. wprowadzanie śmieci do komory paleniskowej, przepustowość śmieci poprzez piec oraz doprowadzenie powietrza do spalania.

Przy wykorzystaniu urządzenia według wynalazku uzyskuje się równomierność, tzn. utrzymanie stałej wartości wytwarzania ciepła i tym samym ilości pary. Poza tym mogą być optymalizowane inne parametry spalania np. jakości spalin, jakość żużla, trwałość rusztu oraz temperatura komory spalania. Jednocześnie uzyskuje się stałą ilość dymu oraz jego jakość.

Innymi nadającymi się do regulacji wielkościami regulowanymi są temperatura stropu skrzyni ogniowej oraz temperatura rusztu, których wprowadzenie do dodatkowych pomocniczych obwodów regulacji pozwala na ulepszenie przebiegu regulacji, a tym samym na eliminację małych wahań ilości pary.

Pomiar temperatury przy stropie skrzyni ogniowej i przy ruszcie przynosi dalsze istotne zalety. Widać to wyraźnie jeżeli wziąć pod uwagę to, że proces zachodzący na ruszcie trwa na ogół około godziny i dotychczas był on sterowny przez personel obsługi tylko na wyczucie. Dlatego też według wynalazku, po raz pierwszy możliwe jest regulowanie procesu spalania na ruszcie na podstawie rzeczywiście istniejących warunków. Poszczególne zalety wprowadzenia temperatury stropu

168 457 skrzyni ogniowej i rusztu wyrażają się przez maksymalne wykorzystanie powierzchni rusztu, przedłużoną żywotność rusztu, lepsze wypalenie spalin, lepszą jakość spalin i oszczędniejszy nadmiar powietrza.

Jeżeli temperatura stropu skrzyni ogniowej jest za wysoka, to popychacz, a wraz z nim doprowadzenie śmieci zostaje zwolnione. Pokrycie rusztu zostaje przez to zmniejszone, tzn. że ruszt jest słabiej izolowany a temperatura rusztu wzrasta, w wyniku tego ulega zmniejszaniu prędkość rusztu, aby utrzymać wyższy stopień pokrycia. Jednocześnie zmniejsza się również ilość powietrza pierwszego a ilość powietrza wtórnego odpowiednio się zwiększa.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym; fig. 1 - przedstawia schemat procesu technologicznego w urządzeniu do spalania śmieci, a fig. 2 -przedstawia schemat jednej z postaci wykonania regulacji w urządzeniu według wynalazku.

Do komory spalania 1 (nieprzedstawionej szczegółowo) na fig. 1 doprowadzane są śmieci za pomocą popychacza 2. Dozowanie jest funkcją prędkości popychacza. Dostarczona porcja śmieci dostaje się na napędzany ruszt do spalonia (bliżej nie przedstawiony), gdzie zostaje ona wysuszona, odgazowana i spalona. Na proces spalania działa doprowadzone powietrze pierwsze. Gorące gazy spalinowe 3 przechodzą z komory spalania 1 do kotła 4, gdzie stosowane są do wytwarzania pary. Chłodzone gazy spalinowe 5 oraz para 6 opuszczają kocioł 4. Do układu regulacji 7 dla uzyskania stałej wydajności względnie optymalizacji wydajności doprowadzane są wielkości pomiarowe pary 8, zawartości tlenu 9 w spalinach i ewentualnie temperatura stropu skrzyni ogniowej 11 oraz rusztu

12. Układ regulacji wysyła sygnały nastawcze 13 do popychacza dozującego, do rusztu i do klap powietrza pierwszego.

Układ regulacji przedstawiony na fig. 2 posiada znane urządzenia pomiarowe 14,15,16,17 dla pomiaru ilości pary, tlenu w spalinach, temperatury stropu skrzyni ogniowej i rusztu.

Zmierzona wartość ilości pary jest doprowadzana jako sygnał wejściowy 18, do regulatora głównego lub do regulatora prowadzącego 19. Jest to wolno pracujący regulator PI. Jego sygnał wyjściowy 27 doprowadzany jest do trzech dołączonych regulatorów pomocniczych lub nadążnych 21, 22, 23. Chodzi tu o szybko pracujące regulatory P.

Wartość żądana regulatorów pomocniczych 21, 22, 23 jest przestawiana za pomocą sygnału wyjściowego 27 regulatora głównego na podstawie zmierzonych parametrów pary. Do regulatorów pomocniczych 2122,23, jako sygnał wejściowy 20 doprowadzana jest zmierzona wartość dla tlenu (O2) zawartego w spalinach. Następuje to w sposób bezpośredni, gdyż pomiar tlenu następuje natychmiastowo. Wyjścia każdego z regulatorów pomocniczych 21,22,23 połączone są z jednym z członów nastawczych tzn. z popychaczem 24 dla dozowania śmieci, z rusztem 25, dla określenia czasu przebywania śmieci na ruszcie oraz z klapami 26 powietrza pierwszego dla doprowadzenia powietrza do spalania. Sygnały nastawcze 32, 33, 34 regulatorów pomocniczych 21, 22, 23 podawane są w praktyce bezzwłocznie do członów nastawczych 24, 25, 26.

Według szczególnie korzystnej postaci wykonania wynalazku za pomocą odpowiednich urządzeń pomiarowych 16, 17 mierzona jest temperatura komory spalania i/lub temperatura rusztu. Zmierzona wartość, jako sygnał wejściowy 35, 36 doprowadzona jest do odpowiednich regulatorów pomocniczych 37, 38, których sygnały wyjściowe 39,41 podawane są do regulatorów pomocniczych 21, 22, 23. W ten sposób zapewnione jest utrzymywanie stałej wartości i optymalizacja wytwarzania ciepła w urządzeniu do spalania śmieci.

Ponadto dla uzyskania lepszych efektów regulator pomocniczy 23 dla powietrza pierwszego, może być połączony ze sterowaniem dla powietrza wtórnego. W ten sposób ilość powietrza wtórnego może być tak sterowana, że suma powietrza pierwszego i powietrza wtórnego, tzn. cała ilość powietrza do spalania, pozostaje stała.

1618457

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do spalania śmieci z komorą spalania wyposażoną w ruszt, z kotłem oraz z układem regulacji spalania zawierającym urządzenia pomiarowe do pomiaru ilości pary wodnej i zawartości tlenu w spalinach jako wielkości regulowanych, znamienne tym, że układ regulacji posiada powolny regulator główny (19) do regulacji ilości pary wodnej (18) jako głównej wielkości regulowanej, do którego dołączone są co najmniej trzy szybkie regulatory pomocnicze (21,22,23) do których doprowadzana jest zmierzona zawartość tlenu (20) jako pomocnicza wielkość regulowana, a których wyjścia połączone są z członami nastawczymi popychacza (24), rusztu (25) i klap (26) powietrza pierwszego.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że z trzema regulatorami pomocniczymi (21, 22, 23) połączony jest regulator pomocniczy (37), z którym połączone jest urządzenie do pomiaru temperatury (16) stropu skrzyni ogniowej (11) jako pomocniczej wielkości regulowanej.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że z trzema regulatorami pomocniczymi (21, 22, 23) połączony jest dodatkowy regulator pomocniczy (38), z którym połączone jest urządzenie do pomiaru temperatury (17) rusztu (12) jako pomocniczej wielkości regulowanej.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że człony nastawcze klap (26) powietrza pierwszego przyporządkowane regulatorowi pomocniczemu (23) połączone są ze sterowaniem dla powietrza wtórnego utrzymując stałą całkowitą ilość powietrza do spalania.