WO1998014532A1 - Process and device for measuring the level of bulk material containing carbon - Google Patents

Process and device for measuring the level of bulk material containing carbon Download PDF

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WO1998014532A1
WO1998014532A1 PCT/DE1997/002104 DE9702104W WO9814532A1 WO 1998014532 A1 WO1998014532 A1 WO 1998014532A1 DE 9702104 W DE9702104 W DE 9702104W WO 9814532 A1 WO9814532 A1 WO 9814532A1
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bed
temperature
temperature measuring
measurement
carbon
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PCT/DE1997/002104
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Inventor
Joachim Boretzky
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for measuring the fill level of a carbon-containing bed, in particular a bed of pyrolyzed waste. It is used in particular to adjust the fill level of the pyrolyzed waste in a waste disposal plant, preferably in a plant using the smoldering-burning method. Such a plant produces hot, heterogeneous pyrolysed waste (pyrolysis residues).
  • the essential components of the plant for thermal waste disposal using the smoldering-burning process include a smoldering device (smoldering drum, pyrolysis reactor) and a high-temperature combustion chamber.
  • the smoldering device converts the waste fed in via a waste transport device in a substoichiometric smoldering or pyrolysis process into smoldering gas and pyrolysis residues (solid carbonaceous smoldering material).
  • the carbonization gas and the pyrolysis residue are fed to the burner of the high-temperature combustion chamber after suitable processing, in particular after sorting out recyclable fractions.
  • High-temperature combustion chamber creates molten slag, which is removed via a fume hood and which, after cooling, is in a glass-like form.
  • the resulting flue gas is fed to a chimney as an outlet via a flue gas line.
  • a heat recovery steam generator as a cooling device
  • a dust filter system and a flue gas cleaning system are installed.
  • a gas compressor which is arranged directly at the outlet of the flue gas cleaning system and can be designed as a suction fan.
  • the built-in gas compressor is used to maintain a vacuum, even if only slight, in the smoldering drum. This negative pressure prevents carbonization gas from escaping to the outside through the ring seals of the carbonization drum.
  • Waste of different types e.g. shredded household waste, industrial garbage-like industrial waste and shredded bulky waste, but also dewatered sludge that is fed to the smoldering drum.
  • a rotating, relatively long smoldering drum is generally used, which has a multiplicity of parallel heating tubes on the inside, on which the waste is largely heated in the absence of air.
  • the smoldering drum rotates around its longitudinal axis.
  • the longitudinal axis of the carbonization drum is preferably slightly inclined with respect to the horizontal, so that the solid carbonization material is at the exit of the
  • Collect the carbonization drum and from there it can be discharged via a carbonization gas and residue discharge housing with residue drop chute in the direction of a waste separation device for sorting out the recyclable fractions.
  • This discharge housing is also provided with a discharge pipe for the carbonization gas. High demands are made on the construction of the high-temperature combustion chamber including the burner.
  • a regulation of the fill level over a conveying path results from DE-OS 44 27 180.
  • a device is described in which a sealing graft is produced with the aid of a vertically arranged chute and a downstream spiral or screw conveyor.
  • a control device together with a level meter ensures that the level of the smoldering plug is kept at a predetermined value.
  • the pyrolysed waste as well as the pyrolysis gas is added to the discharge vessel mentioned. From there, the pyrolysis residue reaches a solids outlet via a discharge screw, which is driven by an electric motor, in order to be collected there. The recyclable materials are then sorted out.
  • the bulk material has a relatively high temperature, for example in the order of 450 ° C.
  • the object of the present invention is to provide a reliable method and a reliable device for measuring the fill level of a carbon-containing bed.
  • the method and device should be particularly suitable for measurements on the bed of hot pyrolyzed waste.
  • this object is achieved in that a temperature comparison measurement is carried out between a first and a second temperature measuring point, the two temperature measuring points being arranged almost at the same location, and the first temperature measuring point being flushed with a fuel which reacts exothermically with the carbon-containing bed.
  • a first and a second temperature measuring probe are provided, that the two temperature measuring probes are arranged almost in the same place, that a first flushing device is provided to supply the first temperature measuring probe with a fuel that reacts exothermally with the carbon-containing bed rinse, and that a device for comparing the measurement signal of the first temperature measurement probe with the measurement signal of the second temperature measurement probe is provided.
  • a temperature difference sensor is therefore used to measure the height of the bed.
  • a temperature comparison measurement is used for height measurement. If both temperature measuring points are not covered by the bed, they have essentially the same temperature. If, on the other hand, both temperature measuring points are covered by the bed, the bed reacts at the first temperature measuring point with the fuel supplied, releasing thermal energy, that is to say with locally limited combustion. This leads to an increase in temperature there. This increase in temperature is recorded in comparison, ie by forming the difference from the second temperature measuring point. It can be displayed and / or processed further. It should be noted that the one temperature measuring point is flushed with the said fuel. This can be an oxygen-containing substance, a gas such as air.
  • the second temperature measuring point is used for comparison. To be on the safe side, this second measuring point can be rinsed with a substance that does not react with the fill. For example, this can be an inert gas, such as nitrogen.
  • 1 shows the basic structure of a device for measuring the fill level of a carbon-containing bed
  • FIG. 4 shows a section of a smoldering-firing plant with a discharge vessel and a device for measuring the
  • a temperature difference sensor 4 ie a device for measuring the fill level H of a bed 6 made of a hot, carbon-containing material, is accommodated in a wall 2.
  • This material can be, in particular, pyrolyzed waste that was released by a pyrolysis device or smoldering drum.
  • the device 4 comprises a first temperature measuring probe 8 for measuring the temperature at a first temperature measuring point and a second temperature measuring probe 10 for measuring the temperature at a second temperature measuring point. Both temperature measuring probes 8, 10 are arranged almost in the same place, ie the distance x between the two temperature measuring points 8a, 10a is only in the range of a few millimeters, for example in the range of 10 mm.
  • Both temperature measuring probes 8, 10 are designed as jacket thermocouples. This means that the thermocouples are housed in a protective tube 12 or 14. The tips of the jacket thermocouples 8, 10 each protrude a certain distance u or w from the tubes 12 or 14. This distance u or w can be approximately 3 mm, for example. The two thermocouples emit measuring signals ml and m2. These are subtracted from one another in a device 15.
  • the two tubes 12 and 14 which have a diameter of approximately 5 mm, are designed as gas guide tubes. This makes it possible to apply or rinse the first temperature measuring point 8a with a fuel which reacts exothermically with the bed 6, such as oxygen, and the second temperature measuring point 10a with a substance which does not react with the bed 6. Specifically, oxygen (0 2 ) is passed through the first pipe 12 and nitrogen (N 2 ) through the second pipe 14. The oxygen (0 2 ) is supplied in the form of air.
  • the two tubes 12, 14 are surrounded by a sheathed protective tube 16.
  • the flushing devices are generally designated 11 and 13.
  • FIG. 1 it is shown that the height H of the bed 6 does not reach the temperature difference sensor 4.
  • the two thermocouples 8, 10 will thus indicate essentially the same temperature as measuring signals ml, m2. If the bed 6 is now increased by adding waste, the tips of the two thermocouples 8, 10 are immersed in the hot substance.
  • the oxygen portion of the air supplied at the tip of the first thermocouple 8 is used for oxidation, ie it burns with a certain portion of the bulk substance in the area of the tip of the first thermocouple 8 the temperature at the first temperature measuring point 8a increases in comparison to the temperature at the second temperature measuring point 10a. This is because the second temperature measuring point 10a maintains the temperature impressed by the bed 6.
  • the temperature increase of the first measuring point 8a is an indication that the bed 6 has reached the sensor 4.
  • FIG. 2 shows the course of the temperature T as a function of the time t, with the transition from an area A without contact with the bed to an area B with contact with the bed at the time t 0 . It can be seen that in area B the measuring signals ml and m2 differ considerably from one another.
  • the temperature difference signal (ml-m2) which corresponds to the temperature difference ⁇ T, is plotted against the time t. From time t 0 on, the signal difference (ml-m2) in area B differs significantly from zero. This signal difference can either be displayed or processed further.
  • the difference temperature ⁇ T is approx. 0 ° Kelvin. If a bed 6 builds up and the bed 6 reaches or floods the probe 4, the difference in temperature ⁇ T will give a step response from time t 0 onwards. This signal can be easily processed.
  • FIG. 4 shows part of a smoldering burner.
  • a pyrolysis or smoldering drum 20 is provided which is kept under negative pressure with respect to the environment and which can be rotated about its longitudinal axis 21. It is coupled to a chute or a discharge vessel 24 by means of a seal 22.
  • the smoldering drum 20 is heated by heating gas h. Smoldering gas s and hot pyrolysis residue p, ie pyrolyzed waste, are placed in the discharge vessel 24.
  • the hot waste 6 forms a bed 6, which is removed in the direction of an outlet 28 via a discharge screw 26 which is not slightly inclined with respect to the horizontal.
  • the fill level H is measured with the aid of a plurality of temperature difference sensors 4 arranged one above the other, as shown by way of example in FIG.
  • the output signals ml, m2 of each of the sensors 4 are given in units 15 for the purpose of difference formation. Their output signals are sent to a control device 30. While each individual sensor 4 with unit 15 can only determine whether the fill level H of the bed 6 is below its own height, with several sensors 4 roughly the absolute height can be determined. If the fill level H drops below a predetermined minimum value, the speed of rotation of the discharge screw 26 is reduced or stopped by the control device 30 and the downstream motor control, so that the height H of the fill level can increase again. A sufficiently sealing plug of waste is thus always retained in the discharge vessel 24.

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Abstract

This invention concerns a device comprising a first and a second temperature measurement points (8a, 10a) which are nearly located at the same location and form a temperature sensor (4). A first rinsing device (11) is used to rinse the first temperature measuring point (8a) with fuel (O2) which reacts exothermically with bulk material (6) containing carbon. Additionally, a device is provided which compares the measurement signal (m1) of the first temperature measurement point (8a) with the measurement signal (m2) of the second temperature measurement point (10a). The resulting temperature difference (T1-T2) indicates whether the bulk material (6) has reached the temperature sensor (4) or lies below it.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Einrichtung zur Messung des Füllstands einer kohlenstoffhaltigen SchüttungMethod and device for measuring the fill level of a carbon-containing bed
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Messung des Füllstands einer kohlenstoffhaltigen Schüttung, insbesondere einer Schüttung von pyrolysiertem Abfall. Sie wird insbesondere zur Einstellung der Füllstands- höhe des pyrolysierten Abfalls bei einer Abfall-Beseitigungsanlage, vorzugsweise bei einer Anlage nach dem Schwel -Brenn- Verfahren, eingesetzt. Bei einer solchen Anlage fällt heißer, heterogener pyrolysierter Abfall (Pyrolysereststof ) an.The invention relates to a method and a device for measuring the fill level of a carbon-containing bed, in particular a bed of pyrolyzed waste. It is used in particular to adjust the fill level of the pyrolyzed waste in a waste disposal plant, preferably in a plant using the smoldering-burning method. Such a plant produces hot, heterogeneous pyrolysed waste (pyrolysis residues).
Auf dem Gebiet der Abfall -Entsorgung ist das sogenannteIn the field of waste disposal is the so-called
Schwel -Brenn-Verfahren bekanntgeworden. Dieses Verfahren und eine danach arbeitende Anlage zur thermischen Abfallentsorgung sind beispielsweise in der EP-A-0 302 310 sowie in der DE-A-38 30 153 beschrieben. Die Anlage zur thermischen Ab- fallentsorgung nach dem Schwel-Brenn-Verfahren enthält als wesentliche Komponenten eine Schweleinrichtung (Schweltrommel , Pyrolysereaktor) und eine Hochtemperatur- Brennkammer. Die Schweleinrichtung setzt bei Beheizung den über eine Abfall -Transporteinrichtung aufgegebenen Abfall in einem unterstöchiometrisch ablaufenden Schwel- oder Pyrolysevorgang in Schwelgas und Pyrolysereststoff (festes kohlenstoffhaltiges Schwelgut) um. Das Schwelgas und der Pyrolyse- reststoff werden nach geeigneter Aufbereitung, insbesondere nach Aussortierung von wiederverwertbaren Fraktionen, dem Brenner der Hochtemperatur-Brennkammer zugeführt. In derSmoldering process became known. This method and a plant for thermal waste disposal operating according to it are described, for example, in EP-A-0 302 310 and in DE-A-38 30 153. The essential components of the plant for thermal waste disposal using the smoldering-burning process include a smoldering device (smoldering drum, pyrolysis reactor) and a high-temperature combustion chamber. When heated, the smoldering device converts the waste fed in via a waste transport device in a substoichiometric smoldering or pyrolysis process into smoldering gas and pyrolysis residues (solid carbonaceous smoldering material). The carbonization gas and the pyrolysis residue are fed to the burner of the high-temperature combustion chamber after suitable processing, in particular after sorting out recyclable fractions. In the
Hochtemperatur-Brennkammer entsteht schmelzflüssige Schlacke, die über einen Abzug entnommen wird und die nach Abkühlung in glasartiger Form vorliegt. Das entstehende Rauchgas wird über eine Rauchgasleitung einem Kamin als Auslaß zugeführt. In diese Rauchgasleitung sind insbesondere ein Abhitzedampferzeuger als Kühleinrichtung, eine Staubfilteranlage und eine Rauchgasreinigungsanlage eingebaut. Weiterhin befindet sich in der Rauchgasleitung ein Gasverdichter, der direkt am Ausgang der Rauchgasreinigungsanlage angeordnet und als Saugzuggebläse ausgebildet sein kann. Der eingebaute Gasverdichter dient zur Aufrechterhaltung eines - wenn auch nur geringen - Unterdrucks in der Schweltrommel . Durch diesen Unterdruck wird verhindert, daß Schwelgas durch die Ringdichtungen der Schweltrommel nach außen in die Umgebung austritt.High-temperature combustion chamber creates molten slag, which is removed via a fume hood and which, after cooling, is in a glass-like form. The resulting flue gas is fed to a chimney as an outlet via a flue gas line. In this flue gas line, in particular, a heat recovery steam generator as a cooling device, a dust filter system and a flue gas cleaning system are installed. Still located in the flue gas line, a gas compressor which is arranged directly at the outlet of the flue gas cleaning system and can be designed as a suction fan. The built-in gas compressor is used to maintain a vacuum, even if only slight, in the smoldering drum. This negative pressure prevents carbonization gas from escaping to the outside through the ring seals of the carbonization drum.
Durch die Abfall -Transporteinrichtung wird Abfall unter- schiedlicher Art, z.B. zerkleinerter Hausmüll, hausmüllähnli- cher Industrieabfall und zerkleinerter Sperrmüll, aber auch entwässerter Schlamm, der Schweltrommel zugeleitet.Waste of different types, e.g. shredded household waste, industrial garbage-like industrial waste and shredded bulky waste, but also dewatered sludge that is fed to the smoldering drum.
Als Schweleinrichtung wird in der Regel eine sich drehende, relativ lange Schweltrommel eingesetzt, die innen eine Vielzahl von parallelen Heizrohren aufweist, an denen der Abfall weitgehend unter Luftabschluß aufgeheizt wird. Die Schwel - trommel dreht sich dabei um ihre Längsachse. Vorzugsweise ist die Längsachse der Schweltrommel etwas gegenüber der Horizon- talen geneigt, so daß sich das feste Schwelgut am Ausgang derAs a smoldering device, a rotating, relatively long smoldering drum is generally used, which has a multiplicity of parallel heating tubes on the inside, on which the waste is largely heated in the absence of air. The smoldering drum rotates around its longitudinal axis. The longitudinal axis of the carbonization drum is preferably slightly inclined with respect to the horizontal, so that the solid carbonization material is at the exit of the
Schweltrommel ansammeln und von dort über ein Schwelgas- und Reststoff-Austragsgehäuse mit Reststoff-Fallschacht in Richtung auf eine Reststoff -Trennvorrichtung zur Aussortierung der wiederverwertbaren Fraktionen ausgetragen werden kann. Dieses Austragsgehäuse ist auch mit einem Austragsrohr für das Schwelgas versehen. An die Konstruktion der Hochtemperatur-Brennkammer samt Brenner werden hohe Anforderungen gestellt .Collect the carbonization drum and from there it can be discharged via a carbonization gas and residue discharge housing with residue drop chute in the direction of a waste separation device for sorting out the recyclable fractions. This discharge housing is also provided with a discharge pipe for the carbonization gas. High demands are made on the construction of the high-temperature combustion chamber including the burner.
Eine Regelung der Füllstandshöhe über eine Förderstrecke ergibt sich aus der DE-OS 44 27 180. Hier wird eine Einrichtung beschrieben, bei der ein dichtender Schwelgut-Pfropfen mit Hilfe eines vertikal angeordneten Fallschachts und einer nachgeschalteten Wendel oder Förderschnecke erzeugt wird. Eine Steuereinrichtung samt Füllstandsmesser sorgt dafür, daß die Füllstandshöhe des Schwelgut -Pfropfens auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird. Beim Schwel -Brenn-Verfahren wird der pyrolysierte Abfall ebenso wie das Pyrolysegas in das genannte Austragsgefäß gegeben. Von dort gelangt der PyrolyserestStoff über eine Aus- tragsschnecke, die von einem Elektromotor angetrieben wird, zu einem Feststoff-Ausgang, um dort aufgefangen zu werden. Die verwertbaren Stoffe werden danach aussortiert.A regulation of the fill level over a conveying path results from DE-OS 44 27 180. Here, a device is described in which a sealing graft is produced with the aid of a vertically arranged chute and a downstream spiral or screw conveyor. A control device together with a level meter ensures that the level of the smoldering plug is kept at a predetermined value. In the smoldering process, the pyrolysed waste as well as the pyrolysis gas is added to the discharge vessel mentioned. From there, the pyrolysis residue reaches a solids outlet via a discharge screw, which is driven by an electric motor, in order to be collected there. The recyclable materials are then sorted out.
Es hat sich gezeigt, daß der Füllstand der Schüttung aus py- rolysiertem Abfall im Austragsgefäß auf eine Mindesthöhe eingestellt werden muß, damit hier immer ein ausreichender Abfallpfropfen vorhanden ist. Der Grund dafür liegt darin, daß dieser Abfallpfropfen zur Abdichtung dient. Denn die Schwel - oder Pyrolysetrommel wird in der Regel auf dem erwähnten Un- terdruck gegen Atmosphärendruck gehalten, und die im Aus- tragsgefäß liegende Schüttung aus dem in der Schweltrommel erzeugten Abfall verhindert das Eindringen von Luft in die Schweltrommel vom Ausgang der Austragsschnecke her. In der DE-OS 44 27 180 ist angegeben, daß der Füllstand dieser Schüttung geregelt oder auf einen Mindestwert eingestellt werden sollte. Dazu ist die Messung der Höhe des Reststoffs im Austragsgefäß erforderlich. Alle Versuche mit Mikrowellen, Ultraschall sowie induktive Verfahren, die diesseits durchgeführt wurden, haben nicht zu einer verlässlichen Messung ge- führt. Alle solche Versuche für ein Automatisierungskonzept scheiterten bisher an Staub, Teerkondensat und zu starker Streuung der Strahlung an reflektierenden Blechteilen in der Schüttung. Zu beachten hierbei ist, daß das Schüttgut eine relativ hohe Temperatur aufweist, beispielsweise in der Größenordnung von 450° C.It has been shown that the fill level of the pyrolyzed waste in the discharge vessel must be set to a minimum height so that there is always a sufficient plug of waste here. The reason for this is that this waste plug is used for sealing. This is because the smoldering or pyrolysis drum is generally kept at the aforementioned negative pressure against atmospheric pressure, and the bed of waste generated in the smoldering drum prevents air from entering the smoldering drum from the outlet of the discharge screw. DE-OS 44 27 180 states that the fill level of this bed should be regulated or set to a minimum value. This requires measuring the amount of residual material in the discharge vessel. All experiments with microwaves, ultrasound and inductive processes that were carried out on this side did not lead to a reliable measurement. All such attempts for an automation concept have so far failed due to dust, tar condensate and excessive scattering of radiation on reflective sheet metal parts in the bed. It should be noted here that the bulk material has a relatively high temperature, for example in the order of 450 ° C.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verlässliches Verfahren und eine verlässliche Einrichtung zur Messung des Füllstands einer kohlenstoffhaltigen Schüttung anzugeben. Verfahren und Einrichtung sollen sich insbesondere für Messungen an der Schüttung von heißem pyrolysierten Abfall eignen. Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen einer ersten und zweiten Temperaturmeßstelle eine Temperaturvergleichsmessung durchgeführt wird, wobei die beiden Temperaturmeßstellen nahezu ortsgleich angeordnet sind, und wobei die erste Temperaturmeßstelle mit einem mit der kohlenstoffhaltigen Schüttung exotherm reagierenden Brennstoff gespült wird.The object of the present invention is to provide a reliable method and a reliable device for measuring the fill level of a carbon-containing bed. The method and device should be particularly suitable for measurements on the bed of hot pyrolyzed waste. According to the method, this object is achieved in that a temperature comparison measurement is carried out between a first and a second temperature measuring point, the two temperature measuring points being arranged almost at the same location, and the first temperature measuring point being flushed with a fuel which reacts exothermically with the carbon-containing bed.
Diese Aufgabe wird gemäß der Einrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine erste und eine zweite Temperaturmeßsonde vorgesehen sind, daß die beiden Temperaturmeßsonden nahezu ortsgleich angeordnet sind, daß eine erste Spüleinrichtung vorgesehen ist, um die erste Tempraturmeßsonde mit einem mit der kohlenstoffhaltigen Schüttung exotherm reagierenden Brennstoff zu spülen, und daß eine Einrichtung zum Vergleich des Meßsignals der ersten Temperaturmeßsonde mit dem Meßsignal der zweiten Temperaturmeßsonde vorgesehen ist. Es wird also zur Höhenmessung der Schüttung hierbei ein Temperatur- differenz-Sensor eingesetzt.This object is achieved according to the device in that a first and a second temperature measuring probe are provided, that the two temperature measuring probes are arranged almost in the same place, that a first flushing device is provided to supply the first temperature measuring probe with a fuel that reacts exothermally with the carbon-containing bed rinse, and that a device for comparing the measurement signal of the first temperature measurement probe with the measurement signal of the second temperature measurement probe is provided. A temperature difference sensor is therefore used to measure the height of the bed.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .Further preferred embodiments are characterized in the subclaims.
Bei dem hier angegegenen Verfahren dient zur Höhenmessung somit eine Temperaturvergleichsmessung. Sind beide Temperaturmeßstellen nicht von der Schüttung bedeckt, so haben sie im wesentlichen dieselbe Temperatur. Sind dagegen beide Temperaturmeßstellen von der Schüttung bedeckt, so reagiert die Schüttung an der ersten Tempraturmeßstelle mit dem zugeführten Brennstoff unter Freisetzung thermischer Energie, also unter lokal begrenzter Verbrennung. Dies führt dort zu einer Temperaturerhöhung. Diese Temperaturerhöhung wird im Vergleich, d.h. durch Differenzbildung zur zweiten Temperatur- meßstelle, erfaßt. Sie kann angezeigt und/oder weiterverarbeitet werden. Festzuhalten ist, daß die eine Temperaturmeßstelle mit dem besagten Brennstoff gespült wird. Dabei kann es sich um eine sauerstoffhaltige Substanz, ein Gas wie z.B. Luft, handeln. Die zweite Temperaturmeßstelle dient zum Vergleich. Zur Si- cherheit kann diese zweite Meßstelle mit einem mit der Schüttung nicht reagierenden Stoff gespült werden. Beispielsweise kann es sich hierbei um ein inertes Gas, wie z.B. Stickstoff, handeln.In the method given here, a temperature comparison measurement is used for height measurement. If both temperature measuring points are not covered by the bed, they have essentially the same temperature. If, on the other hand, both temperature measuring points are covered by the bed, the bed reacts at the first temperature measuring point with the fuel supplied, releasing thermal energy, that is to say with locally limited combustion. This leads to an increase in temperature there. This increase in temperature is recorded in comparison, ie by forming the difference from the second temperature measuring point. It can be displayed and / or processed further. It should be noted that the one temperature measuring point is flushed with the said fuel. This can be an oxygen-containing substance, a gas such as air. The second temperature measuring point is used for comparison. To be on the safe side, this second measuring point can be rinsed with a substance that does not react with the fill. For example, this can be an inert gas, such as nitrogen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von vier Figuren näher beschrieben. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to four figures. Show it:
FIG 1 den prinzipiellen Aufbau einer Einrichtung zur Messung des Füllstands einer kohlenstoffhaltigen Schüttung,1 shows the basic structure of a device for measuring the fill level of a carbon-containing bed,
FIG 2 den zeitlichen Verlauf der Ausgangssignale der ersten und zweiten Temperaturmeßsonde, wenn diese im Laufe der Zeit von der Schüttung bedeckt werden,2 shows the temporal course of the output signals of the first and second temperature measuring probe when these are covered by the bed over time,
FIG 3 den zeitlichen Verlauf der Temperaturdifferenz für den Vorgang nach Figur 2 , und3 shows the time course of the temperature difference for the process of Figure 2, and
FIG 4 einen Ausschnitt einer Schwel -Brenn-Anlage mit Aus- tragsgefäß und einer Einrichtung zur Messung des4 shows a section of a smoldering-firing plant with a discharge vessel and a device for measuring the
Füllstandes und zur Regelung des Füllstandes im Austragsgefäß .Fill level and for regulating the fill level in the discharge vessel.
Gemäß Figur 1 ist in einer Wand 2 ein Temperaturdifferenz- Sensor 4, d.h. eine Einrichtung zur Messung des Füllstands H einer Schüttung 6 aus einem heißen, kohlenstoffhaltigen Material, untergebracht. Bei diesem Material kann es sich insbesondere um pyrolysierten Abfall handeln, der von einer Pyro- lysiereinrichtung oder Schweltrommel abgegeben wurde. Die Einrichtung 4 umfaßt eine erste Temperaturmeßsonde 8 zur Messung der Temperatur an einer ersten Temperaturmeßstelle und eine zweite Temperaturmeßsonde 10 zur Messung der Temperatur an einer zweiten Temperaturmeßstelle. Beide Temperaturmeßsonden 8, 10 sind nahezu ortsgleich angeordnet, d.h. der Abstand x der beiden Temperaturmeßstellen 8a, 10a liegt nur im Bereich weniger Millimeter, beispielsweise im Bereich von 10 mm. Beide Temperaturmeßsonden 8, 10 sind als Mantel -Thermoelemente ausgeführt. Das heißt, es handelt sich um Thermoelemente, die jeweils in einem schützenden Rohr 12 bzw. 14 untergebracht sind. Die Spitzen der Mantel -Thermoelemente 8, 10 ragen jeweils einen bestimmten Abstand u bzw. w aus den Roh- ren 12 bzw. 14 hervor. Dieser Abstand u bzw. w kann beispielsweise ca. 3 mm betragen. Die beiden Thermoelemente geben Meßsignale ml bzw. m2 ab. Diese werden in einer Einrichtung 15 von einander subtrahiert.According to FIG. 1, a temperature difference sensor 4, ie a device for measuring the fill level H of a bed 6 made of a hot, carbon-containing material, is accommodated in a wall 2. This material can be, in particular, pyrolyzed waste that was released by a pyrolysis device or smoldering drum. The device 4 comprises a first temperature measuring probe 8 for measuring the temperature at a first temperature measuring point and a second temperature measuring probe 10 for measuring the temperature at a second temperature measuring point. Both temperature measuring probes 8, 10 are arranged almost in the same place, ie the distance x between the two temperature measuring points 8a, 10a is only in the range of a few millimeters, for example in the range of 10 mm. Both temperature measuring probes 8, 10 are designed as jacket thermocouples. This means that the thermocouples are housed in a protective tube 12 or 14. The tips of the jacket thermocouples 8, 10 each protrude a certain distance u or w from the tubes 12 or 14. This distance u or w can be approximately 3 mm, for example. The two thermocouples emit measuring signals ml and m2. These are subtracted from one another in a device 15.
Die beiden Rohre 12 und 14, die einen Durchmesser von ca. 5 mm haben, sind als Gasführungsrohre ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die erste Temperaturmeßstelle 8a mit einem mit der Schüttung 6 exotherm reagierenden Brennstoff, wie z.B. Sauerstoff, und die zweite Temperaturmeßstelle 10a mit einem mit der Schüttung 6 nicht-reagierenden Stoff zu beaufschlagen oder zu spülen. Speziell wird vorliegend durch das erste Rohr 12 Sauerstoff (02) und durch das zweite Rohr 14 Stickstoff (N2) hindurchgeleitet. Der Sauerstoff (02) wird dabei in Form von Luft zugeführt. Die beiden Rohre 12, 14 sind von einem ummantelnden Schützrohr 16 umgeben. Die Spüleinrichtungen sind allgemein mit 11 und 13 bezeichnet.The two tubes 12 and 14, which have a diameter of approximately 5 mm, are designed as gas guide tubes. This makes it possible to apply or rinse the first temperature measuring point 8a with a fuel which reacts exothermically with the bed 6, such as oxygen, and the second temperature measuring point 10a with a substance which does not react with the bed 6. Specifically, oxygen (0 2 ) is passed through the first pipe 12 and nitrogen (N 2 ) through the second pipe 14. The oxygen (0 2 ) is supplied in the form of air. The two tubes 12, 14 are surrounded by a sheathed protective tube 16. The flushing devices are generally designated 11 and 13.
In Figur 1 ist dargestellt, daß die Höhe H der Schüttung 6 nicht bis zum Temperaturdifferenz-Sensor 4 reicht. Die beiden Thermoelemente 8, 10 werden somit als Meßsignale ml, m2 im wesentlichen dieselbe Temperatur anzeigen. Wird nun die Schüttung 6 durch Zugabe von Abfall erhöht, so tauchen die Spitzen der beiden Thermoelemente 8, 10 in die heiße Substanz ein. Der Sauerstoffanteil der zugeführten Luft an der Spitze des ersten Thermoelements 8 dient zur Oxidation, d.h. er verbrennt mit einem gewissen Anteil der Schüttungssubstanz im Bereich der Spitze des ersten Thermoelements 8. Damit wird die Temperatur an der ersten Temperaturmeßstelle 8a im Vergleich zur Temperatur an der zweiten Temperaturmeßstelle 10a erhöht. Denn die zweite Temperaturmeßstelle 10a behält die durch die Schüttung 6 aufgeprägte Temperatur. Die Tempera- turerhöhung der ersten Meßstelle 8a ist ein Anzeichen dafür, daß die Schüttung 6 den Sensor 4 erreicht hat .In Figure 1 it is shown that the height H of the bed 6 does not reach the temperature difference sensor 4. The two thermocouples 8, 10 will thus indicate essentially the same temperature as measuring signals ml, m2. If the bed 6 is now increased by adding waste, the tips of the two thermocouples 8, 10 are immersed in the hot substance. The oxygen portion of the air supplied at the tip of the first thermocouple 8 is used for oxidation, ie it burns with a certain portion of the bulk substance in the area of the tip of the first thermocouple 8 the temperature at the first temperature measuring point 8a increases in comparison to the temperature at the second temperature measuring point 10a. This is because the second temperature measuring point 10a maintains the temperature impressed by the bed 6. The temperature increase of the first measuring point 8a is an indication that the bed 6 has reached the sensor 4.
Da die Temperaturschwankungen bei einer Schwel -Brenn-Anlage sehr groß sein können, ist eine Absolut -Temperatur-Messung hinsichtlich der Niveauerfassung nicht aussagekräftig, wohl aber eine Temperatur-Differenzmessung. Dies ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt .Since the temperature fluctuations in a smoldering burner system can be very large, an absolute temperature measurement is not meaningful with regard to level detection, but a temperature difference measurement is. This is shown in Figures 2 and 3.
Figur 2 zeigt den Verlauf der Temperatur T in Abhängigkeit von der Zeit t, wobei zum Zeitpunkt t0 von einem Bereich A ohne Schüttungsberührung in einen Bereich B mit Schüttungsbe- rührung übergegangen wird. Es ist ersichtlich, daß sich im Bereich B die Meßsignale ml und m2 erheblich voneinander unterscheiden.FIG. 2 shows the course of the temperature T as a function of the time t, with the transition from an area A without contact with the bed to an area B with contact with the bed at the time t 0 . It can be seen that in area B the measuring signals ml and m2 differ considerably from one another.
In Figur 3 wird dies besonders deutlich. Hier ist das Temperaturdifferenzsignal (ml-m2) , dem die Temperaturdifferenz ΔT entspricht, über der Zeit t aufgetragen. Vom Zeitpunkt t0 an ist im Bereich B die Signaldifferenz (ml-m2) erheblich von Null verschieden. Diese Signaldifferenz kann entweder angezeigt oder weiterverarbeitet werden.This is particularly clear in FIG. 3. Here the temperature difference signal (ml-m2), which corresponds to the temperature difference ΔT, is plotted against the time t. From time t 0 on, the signal difference (ml-m2) in area B differs significantly from zero. This signal difference can either be displayed or processed further.
Zusammenfassend läßt sich sagen: Ist keine Schüttung 6 an den beiden Spitzen der Sonde 4 vorhanden, ist die Differenztempe- ratur ΔT ca . 0° Kelvin. Baut sich eine Schüttung 6 auf, und erreicht die Schüttung 6 die Sonde 4 oder überflutet diese, wird die Differenztemperatur ΔT vom Zeitpunkt t0 ab eine Sprungantwort geben. Dieses Signal kann gut weiterverarbeitet werden.To sum up: If there is no bed 6 at the two tips of the probe 4, the difference temperature ΔT is approx. 0 ° Kelvin. If a bed 6 builds up and the bed 6 reaches or floods the probe 4, the difference in temperature ΔT will give a step response from time t 0 onwards. This signal can be easily processed.
In Figur 4 ist ein Teil einer Schwel -Brenn-Einrichtung dargestellt. Die vollständige Einrichtung geht beispielsweise aus den Figuren der EP-A 0 302 310 hervor. Nach Figur 4 ist eine Pyrolyse- oder Schweltrommel 20 vorgesehen, die auf Unterdruck gegenüber Umgebung gehalten wird und die um ihre Längsachse 21 drehbar ist. Sie ist mittels einer Dichtung 22 an einen Fallschacht oder ein Austragsgefäß 24 angekoppelt. Die Schweltrommel 20 wird durch Heizgas h aufgeheizt. Schwelgas s und heißer Pyrolysereststoff p, d.h. pyrolysierter Abfall, werden in das Austragsgefäß 24 gegeben. Hier bildet sich aus dem heißen Abfall 6 eine Schüttung 6, die über eine gegenüber der Horizontalen wenig geneigte Austragsschnecke 26 in Richtung auf einen Ausgang 28 abgetragen wird.FIG. 4 shows part of a smoldering burner. For example, the full setup is complete the figures of EP-A 0 302 310. According to FIG. 4, a pyrolysis or smoldering drum 20 is provided which is kept under negative pressure with respect to the environment and which can be rotated about its longitudinal axis 21. It is coupled to a chute or a discharge vessel 24 by means of a seal 22. The smoldering drum 20 is heated by heating gas h. Smoldering gas s and hot pyrolysis residue p, ie pyrolyzed waste, are placed in the discharge vessel 24. Here, the hot waste 6 forms a bed 6, which is removed in the direction of an outlet 28 via a discharge screw 26 which is not slightly inclined with respect to the horizontal.
Von Bedeutung ist es, die Höhe H der Schüttung 6 zu kennen, denn diese Schüttung 6 bildet einen pyrolysierten Abfall - pfropfen, der den Zugang von Luft vom Ausgang 28 her in Richtung auf die auf Unterdruck gehaltene Schweltrommel 20 verhindert .It is important to know the height H of the bed 6, because this bed 6 forms a pyrolyzed waste plug which prevents the access of air from the outlet 28 in the direction of the carbonization drum 20 which is kept under vacuum.
Der Füllstand H wird mit Hilfe mehrerer übereinander angeord- neter Temperaturdifferenz-Sensoren 4 gemessen, wie sie in Figur 1 beispielhaft gezeigt sind. Die Ausgangssignale ml, m2 jedes der Sensoren 4 werden zwecks Differenzbildung in Einheiten 15 gegeben. Deren Ausgangssignale werden in eine Regeleinrichtung 30 gegeben. Während jeder einzelne Sensor 4 mit Einheit 15 nur bestimmen kann, ob die Füllstandshöhe H der Schüttung 6 unterhalb seiner eigenen Höhe liegt, kann mit mehreren Sensoren 4 in groben Schritten etwa die Absoluthöhe festgestellt werden. Sinkt die Füllstandshöhe H unter einen vorgegebenen Mindestwert, wird über die Regeleinrichtung 30 und die nachgeschaltete Motorsteuerung die Drehgeschwindigkeit der Austragsschnecke 26 verringert oder letztere stillgesetzt, so daß die Höhe H des Füllstands wieder anwachsen kann. So bleibt stets ein ausreichend dichtender Abfallpfropfen im Austragsgefäß 24 erhalten. The fill level H is measured with the aid of a plurality of temperature difference sensors 4 arranged one above the other, as shown by way of example in FIG. The output signals ml, m2 of each of the sensors 4 are given in units 15 for the purpose of difference formation. Their output signals are sent to a control device 30. While each individual sensor 4 with unit 15 can only determine whether the fill level H of the bed 6 is below its own height, with several sensors 4 roughly the absolute height can be determined. If the fill level H drops below a predetermined minimum value, the speed of rotation of the discharge screw 26 is reduced or stopped by the control device 30 and the downstream motor control, so that the height H of the fill level can increase again. A sufficiently sealing plug of waste is thus always retained in the discharge vessel 24.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren und Einrichtung zur Messung des Füllstands (H) einer kohlenstoffhaltigen Schüttung (6) , insbesondere der Schüttung (6) von pyrolysiertem Abfall (p) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen einer ersten und zweiten Temperaturmeßstelle (8a, 10a) eine Temperaturvergleichsmessung durchgeführt wird, wobei die beiden Temperaturmeßstellen (8a, 10a) nahezu ortsgleich angeord- net sind, und wobei die erste Temperaturmeßstelle (8a) mit einem mit der kohlenstoffhaltigen Schüttung (6) exotherm reagierenden Brennstoff (02) gespült wird.1. A method and device for measuring the fill level (H) of a carbon-containing bed (6), in particular the bed (6) of pyrolyzed waste (p), characterized in that a temperature comparison measurement is carried out between a first and second temperature measuring point (8a, 10a) , the two temperature measuring points (8a, 10a) being arranged almost at the same location, and the first temperature measuring point (8a) being flushed with a fuel (0 2 ) which reacts exothermically with the carbon-containing bed (6).
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die erste Temperaturmeßstelle (8a) mit Luft gespült wird.2. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the first temperature measuring point (8a) is flushed with air.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zweite Temperaturmeßstelle (10a) mit einem mit der Schüttung (6) nicht reagierenden Stoff (N2) gespült wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the second temperature measuring point (10a) is rinsed with a substance (N 2 ) which does not react with the bed (6).
4. Verfahren nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zweite Temperaturmeßstelle (10a) mit Stickstoff gespült wird.4. The method of claim 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the second temperature measuring point (10a) is purged with nitrogen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Differenz der Signale (ml, m2) der beiden Temperaturmeßstellen (8a, 10a) gebildet und dann angezeigt und/oder weiterverarbeitet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, that the difference in the signals (ml, m2) of the two temperature measuring points (8a, 10a) is formed and then displayed and / or processed.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Tem- peraturvergleichsmessung verwendet wird, um den Füllstand (H) einzustellen. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the temperature comparison measurement is used to adjust the level (H).
7. Verfahren nach Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich die Schüttung (6) aus kohlenstoffhaltiger Substanz in einem Gefäß (24) befindet, wobei die Zufuhr und/oder die Abfuhr der Sub- stanz zu bzw. aus dem Gefäß (24) einstellbar ist, und daß die Temperaturvergleichsmessung verwendet wird, um die Zufuhr und/oder die Abfuhr der Substanz einzustellen.7. The method according to claim 6, characterized in that the bed (6) of carbon-containing substance is in a vessel (24), the supply and / or discharge of the substance to or from the vessel (24) is adjustable , and that the temperature comparison measurement is used to adjust the supply and / or discharge of the substance.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einer Schüttung (6) von heißem pyrolysierten Abfall (p) die Abfuhr aus dem Gefäß (24) mittels einer Schnecke (26) in Abhängigkeit von der Temperaturvergleichsmessung durchgeführt wird.8. The method of claim 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that with a bed (6) of hot pyrolyzed waste (p) the removal from the vessel (24) by means of a screw (26) is carried out depending on the temperature comparison measurement.
9. Einrichtung zur Messung des Füllstands (H) einer kohlenstoffhaltigen Schüttung (6) , insbesondere der Schüttung von pyrolysiertem Abfall (p) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine er- ste und eine zweite Temperaturmeßsonde (8, 10) vorgesehen sind, daß die beiden Temperaturmeßsonden (8, 10) nahezu ortsgleich angeordnet sind, daß eine erste Spüleinrichtung (11) vorgesehen ist, um die erste Temperaturmeßsonde (8) mit einem mit der kohlenstoffhaltigen Schüttung (6) exotherm reagieren- den Brennstoff (02) zu spülen, und daß eine Einrichtung (15) zum Vergleich des Meßsignals (ml) der ersten Temperaturmeßsonde (8) mit dem Meßsignal (m2) der zweiten Temperaturmeßsonde (10) vorgesehen ist.9. Device for measuring the fill level (H) of a carbon-containing bed (6), in particular the bed of pyrolyzed waste (p), characterized in that a first and a second temperature measuring probe (8, 10) are provided that the two temperature measuring probes (8, 10) are arranged almost in the same location so that a first flushing device (11) is provided to flush the first temperature measuring probe (8) with a fuel (0 2 ) which reacts exothermically with the carbon-containing bed (6), and that a device (15) for comparing the measurement signal (ml) of the first temperature measurement probe (8) with the measurement signal (m2) of the second temperature measurement probe (10) is provided.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Temperaturmeßsonden (8, 10) Thermoelemente vorgesehen sind.10. Device according to claim 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that thermocouples are provided as temperature measuring probes (8, 10).
11. Einrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest das erste Thermoelement in einem Gasführungsrohr (12, 14) untergebracht ist. 11. The device according to claim 10, characterized in that at least the first thermocouple is housed in a gas guide tube (12, 14).
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Spitze des Thermoelements eine Strecke (u, w) von ca. 3 mm aus dem Gasführungsrohr (12, 14) herausragt.12. The device according to claim 10 or 11, so that the tip of the thermocouple protrudes a distance (u, w) of approximately 3 mm from the gas guide tube (12, 14).
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Spitzen der Thermoelemente (8, 10) einen Abstand (x) von ca. 10 mm von einander besitzen.13. Device according to one of claims 10 to 12, so that the tips of the thermocouples (8, 10) have a distance (x) of approximately 10 mm from one another.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die erste Spüleinrichtung (11) eine Einrichtung zur Zufuhr von Sauer- Stoff oder Luft umfaßt.14. Device according to one of claims 9 to 13, so that the first flushing device (11) comprises a device for supplying oxygen or air.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine zweite Spüleinrichtung (13) vorgesehen ist, um die zweite Temperaturmeßsonde (10) mit einem mit der Schüttung (6) nicht -reagierenden Stoff, insbesondere Stickstoff (N2) , zu spülen.15. Device according to one of claims 9 to 14, characterized in that a second flushing device (13) is provided to the second temperature measuring probe (10) with a with the bed (6) non-reacting substance, in particular nitrogen (N 2 ), to wash.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie mit weiteren gleichartigen, an der Schüttung (6) beabstandet angeordneten Einrichtungen (4) zur Messung des Füllstands (H) an eine Einrichtung (30) zur Einstellung oder Regelung des Füllstands (H) der Schüttung (6) angeschlossen ist.16. Device according to one of claims 9 to 15, characterized in that it with further similar, on the bed (6) spaced devices (4) for measuring the level (H) to a device (30) for adjusting or controlling the level (H) the bed (6) is connected.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung (30) zur Einstellung oder Regelung des Füllstands (H) Mittel (24) zur Zufuhr und/oder Abfuhr der kohlenstoff- haltigen Substanz zu bzw. aus der Schüttung (6) umfaßt. 17. The device according to claim 16, characterized in that the device (30) for adjusting or controlling the fill level (H) comprises means (24) for supplying and / or removing the carbon-containing substance to or from the bed (6).
18. Einrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einer Schüttung (6) aus pyrolysiertem Abfall die Mittel (24) zur Abfuhr des Abfalls aus der Schüttung (6) eine elektrisch steuerbare Schnecke (25) umfassen.18. Device according to claim 17, so that in a bed (6) of pyrolyzed waste, the means (24) for removing the waste from the bed (6) comprise an electrically controllable screw (25) in a bed (6).
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie sowie die weiteren Einrichtungen (4) zur Füllstandsmessung im we- sentlichen übereinander in der Wand (28) eines Austragsbehäl - ters (24) für pyrolysierten Abfall (p) angeordnet sind. 19. Device according to one of claims 16 to 18, characterized in that they and the other devices (4) for level measurement are essentially arranged one above the other in the wall (28) of a discharge container (24) for pyrolyzed waste (p) .
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