控制供給燃燒爐的焚燒物供給量的方法
2023-10-11 14:35:14 4
專利名稱：控制供給燃燒爐的焚燒物供給量的方法
技術領域：
本發明涉及一種控制供給燃燒爐的焚燒物供給量的方法，其中燃燒爐優選為流化床爐。
背景技術：
上述類型的燃燒爐用於例如廢物或汙泥的焚燒。在燃燒過程中燃燒爐內產生廢氣，廢氣被引導通過廢熱鍋爐以利用廢氣中含有的熱能。在廢熱利用中，即在蒸汽鍋爐中，廢氣被冷卻，在廢熱鍋爐中產生過熱蒸汽。一部分蒸汽通常在裝置中被消耗使用，然而絕大部分蒸汽被送入發電站的蒸汽網中。
已知燃燒能力控制方法通常根據廢熱利用中產生的蒸汽體積流量來控制，該蒸汽體積流量與燃燒爐中產生的熱輸出量成比例。蒸汽體積流量是通過在一個適當點的相應感測器而測定的，該測量值與預先設定的蒸汽體積流量值進行比較，該預定值代表了熱輸出量的設定值。根據蒸汽體積流量的設定值與實際值之間的差異，控制燃燒能力。
假設燃燒爐的熱輸出量保持恆定，如果蒸汽體積流量的實際值小於預定值，燃燒能力將得到增加。如果蒸汽體積流量的測定值大於預定值，燃燒爐的燃燒能力將相應降低。如果蒸汽體積流量的測定值與預定值相當，燃燒爐的燃燒能力將保持恆定。
此方法中燃燒爐的熱輸出量的調節是通過控制影響燃燒爐的一個參數來實現。燃燒體積流量可作為控制參數。燃燒體積流量通過燃燒器以輔助可燃物的形式供給燃燒爐。通常，在燃燒爐中輔助可燃物僅被用於啟動燃燒。它當然也可用於支持燃燒能力。最終，供給燃燒爐的焚燒物體積流量也能作為控制參數。以廢物、汙泥等形式的焚燒物在單位時間內被送入燃燒爐中的量越大，燃燒爐的燃燒能力就越高。
發明內容
上述已知的燃燒能力控制方法在過去證明是成功的。然而，本發明的期望和目的是提供一種方法，通過該方法燃燒爐的效率和焚燒質量能得到改善。
本發明的目的是提供一種控制供給燃燒爐(10)的焚燒物供給量的方法，該供給是通過至少一個從動供給裝置(11)而進行。該方法是由用以實現該方法的相應裝置而實現。
在本發明的方法中，測定至少一個與焚燒操作相關的參數，並與預設值進行比較。參數優選為燃燒爐內壓力、燃燒爐內溫度、燃燒爐內氧氣含量、次級空氣和/或再循環氣體的體積流量，或單參數的組合，或全部這些參數的組合。如果被測壓力、溫度高於相應設定值，氧氣含量小於相應設定值或次級空氣和/或循環氣體的體積流量大於相應設定值，這表明發生在燃燒爐中的燃燒過高。因此，當至少一個被測參數超過或低於設定值，如先前所述，向燃燒爐中供給大量的焚燒物是沒有意義。由於這個原因，本發明的控制方法在此進行了幹預並自動地減少了焚燒物的供給。為此，供給裝置發動機的轉速降低，於是進入到燃燒爐中的焚燒物體積流量也相應降低。
焚燒物供給的減少例如可以逐步實現，例如進入燃燒爐的焚燒物逐漸減少直至達到預定的最小焚燒物體積流量。或者，也可以直接將焚燒物體積流量減少至預定值。
焚燒物體積流量的減少優選在一個預定的時間段內完成，例如30秒。在這個預定的時間段結束後，停止減少，焚燒物的供給又恢復正常。
也可以在再次達到被測參數的設定值時停止焚燒物體積流量的減少，於是焚燒物的供給恢復正常。
此外，本發明涉及一種實現前述控制方法的裝置。該裝置包括相應的感測器，用以測定用於調整本發明控制方法的參數值。例如，檢測溫度優選使用高溫計，因為高溫計工作幾乎沒有任何磨損並且可以實現十分快捷的檢測。
圖1表示一個具有固定流化床的普通流化床爐10形式的廢物焚燒爐。
圖1標記10流化床爐11供給裝置12流化床
14浮閥塔板15初級空氣16次級空氣管道18後燃燒區20廢氣通道22廢氣通道24卸料斜槽26卸料蝸杆圖2表示燃燒設備的原理圖。
圖3表示燃燒功率的控制圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖詳細描述本發明方法的實施例。
圖1表示一個具有固定流化床的普通流化床爐10形式的廢物焚燒爐，其設置有本發明的控制向流化床爐10供給焚燒物的裝置。用作廢物焚燒和流化床流化的初級空氣15是在空氣預加熱器(未示出)中預加熱，然後通過浮閥塔板14按箭頭15所指進入流化床爐10中，廢物是通過一個從動供給裝置11供給的。開始操作時，流化床爐10通過起動燃燒器(未示出)和加熱的初級空氣被加熱至操作溫度，起動燃燒器操作時需要輔助燃料例如汽油或天然氣。起動燃燒器在所述升溫操作中進一步用於加熱所述的流化床爐10或被用於補償燃燒能力的短期變化。次級空氣通過次級空氣管道16供給到流化床12上方，以保證廢物燃燒所產生的廢氣在氧氣含量優選大於6％的所謂後燃燒區18中充分燃燒。廢氣通過廢氣通道20離開流化床爐10並被導入廢熱鍋爐中，廢氣中包含的熱能在那裡被用於產生過熱蒸汽。蒸汽生產中產生的蒸汽體積流量與所述流化床爐10中產生的熱輸出量成比例。為了改善流化特性並優化燃燒控制，從所述的靜電除塵器(未示出)後面的廢氣通道20中排出的廢氣通過循環管道22重新導入所述的流化床爐10中。在整個運行狀態中，通過控制廢氣排風機(未示出)，在後燃燒區18和下遊廢氣通道(未示出)內產生負壓。由於燃燒產生的部分煙塵沒有隨廢氣從所述流化床爐10中帶出，而是聚集在流化床爐10內，床料需要不時地通過卸料杆24和卸料螺杆26清除，然後被送入到儲灰槽(未示出)中。
正常運行的流化床爐10的燃燒能力在此是通過前述的一種普通燃燒能力的控制方法來控制。廢熱利用中產生的蒸汽體積流量通過適宜感測器檢測並與設定值相比較。根據比較結果，通過增加或減少供給裝置11的發動機轉速來調整焚燒物料流。
在此請注意，圖1中所示的處於正常操作中的流化床爐10的燃燒能力也能夠通過另一已知的控制燃燒能力的方法來控制。或者，與所述流化床爐10燃燒能力相關的參數可被設為定值而根本不需使用燃燒能力的控制方法，其在後續說明中未作解釋。
為了獲得一個恆定的流化床焚燒爐的燃燒能力，通過被測蒸汽體積流量來調整焚燒物體積流量的那種燃燒能力控制方法的問題是所供給的焚燒物的總熱值通常不固定，而且是隨著作為焚燒物的廢物的成份而變化。因此，儘管焚燒物體積流量是恆定設定的，所述流化床爐10產生的燃燒能力會因廢物的熱值不同而變化。熱值的不同會導致不利的燃燒能力的變化，它很難通過控制燃燒能力而得以補償。
根據本發明，利用放置在所述流化床爐10內的高溫計(未示出)檢測溫度，並將該溫度與一個預定溫度值進行比較。如果被測溫度高於預定值，可以推斷在所述流化床爐10內的實際燃燒過高，因此通過本發明所述的控制方法降低所述供給裝置11的發動機的轉速來幹預並減少焚燒物的供給。本發明所述的控制方法臨時替代了燃燒能力的控制方法，也就是當本發明的控制方法幹預時，燃燒能力控制方法的控制輸出量被設定為零，這樣這個臨時的控制方法對於通過所述供給裝置11運輸到燃燒爐中的焚燒物體積流量沒有影響。除了溫度，也可以檢測燃燒爐中的壓力、氧氣含量、次級空氣和/或再循環氣體的體積流量或單參數的組合或全部這些參數的組合，然後與相應的設定值進行比較。一旦超過或小於這些設定值時，如前所述，本發明的控制方法將控制焚燒物供給量。
在如圖1中所示的應用於流化床爐10的控制方法中，焚燒物的供給量逐漸減少。這意味著所述的供給裝置11發動機的轉速在預定數量的臨時隨後步驟中被降最小，為的是通過這種方法逐漸降低焚燒物體積流量。如果達到最小轉速，停止本發明所述的控制方法，於是燃燒能力控制再次控制了焚燒物體積流量。如果再次超過溫度設定值，本發明所述的控制方法再次進行幹預。
另外，當超過設定溫度時，本發明的控制方法也能夠直接降低帶動所述供給裝置11發動機的轉速，控制持續一預定時間段。在這段預定時間結束後，控制停止，因此燃燒能力控制將再次控制發動機的轉速。
控制也可以採取這種方式進行，即僅當被測參數值與預定值一致時，控制才停止。這樣的控制不受時間限制。
當然，這些控制方法也可以適當地組合。
如果使用幾個供給裝置11，那麼若干個發動機將相應地由本發明的控制方法進行控制。如果其中一個供給裝置失效，那麼其它的供給裝置的發動機轉速將相應地增加，以補償失效的供給裝置。
在上面所描述的實施例中，使用本發明的控制方法可以改善流化床爐的效率和焚燒質量(排放)。當被測參數顯示流化床爐10中焚燒過高時，例如由於廢物的熱值很高(在所述流化床爐中確實如此)，該控制方法就會對焚燒物的供給進行控制，而這通常是由燃燒能力控制方法進行控制的。因此保證了為獲得理想的燃燒能力而不會向流化床爐10供給多餘的廢物。
控制了燃燒功率就控制了燃燒設備的能量預算。圖2表示燃燒設備的原理圖。進入燃燒室的燃料質量流量獨立於預設值，自動地調整。
特別地，對於流化床爐等具有高燃燒速度的燃燒鍋爐，爐中的燃燒條件由於燃料供給不足或燃料特性突然改變，尤其是熱值的增加，對燃燒質量起到負面影響。這會導致，如產生更多的碳黑、CO、TOC、二噁英和呋喃。
對於這種情況，建議迅速減少燃料供給。根據本發明，通過提高測量閾值調節對於進入燃燒室內的燃料供應量的燃燒功率信號，使得燃料體積流量在預定的時間間隔期間減少供應。圖3描述了這個功能的控制原理圖。
從燃燒功率信號開始，操作人員可以預設控制信號的調製(例如，供給螺杆的轉速或推動裝置的衝程)。通過開關可預設按常數減少的燃料供給或按百分比減少的當前控制信號。操作人員可以預設按百分比減少的控制信號的倍增器。
然後，根據燃燒狀態轉接原始控制信號y2開關或調製的控制信號y4開關。通過測定的燃燒室溫度(例如用高溫計)或燃燒室壓力或燃燒室的氧含量(例如用雷射測量)來檢測燃燒狀態。
如果氧含量低於預定閾值，或燃燒室壓力超過預定閾值，或燃燒室溫度超過預定閾值，這就說明燃燒爐內燃燒劇烈。如果上麵條件中有一個成立，時間要素將被啟動，同時在該時間期間內開關被激活。這種情況下將轉接調製的控制信號y4。
如果燃燒狀態變為標準狀態，則在可調節時間T1屆滿後通過開關轉接為原始燃燒信號y3。
如果通過多個供給設備提供燃料供給，當一個機組(aggregate)不工作時，傳輸速率會通過信號y5的可預選的倍數自動增長。
熱值的極度波動引起的蒸汽波動、功能障礙或操作錯誤通過對控制信號y6的進一步調製而得以排除。
如果測定的蒸汽量分別超過或低於一個可選的百分比，燃料供給的傳輸速率會分別降低或增加一個可選的百分比。
在一個允許的帶寬內，不進行控制信號(y6＝y7)的調製。最後，得到的信號y7便是燃燒功率控制信號，控制燃料供給的傳輸速率。
應該理解，本發明裝置或方法的實施例並具有限定作用，在本發明保護範圍內的調整是可能的，本發明的裝置和方法由所附權利要求進行限定。特別是，如果在根本不提供燃燒能力控制的情況下，本發明的控制方法也能夠應用。但如果使用一個或多個燃燒能力的控制方法，本發明的控制方法將臨時替代燃燒能力的控制方法，正如實施例所描述，由此提高了效率。
權利要求
1.一種控制供給燃燒爐(10)的焚燒物供給量的方法，該供給是通過至少一個從動供給裝置(11)進行，其特徵在於至少檢測一個與焚燒操作相關的參數，將所檢測的參數值與參照值進行比較，當該參數值高於或低於相應參照值時，焚燒物供給量將自動減少。
2.如權利要求1所述的方法，其中被檢測的參數為所述燃燒爐(10)中的壓力。
3.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中被檢測的參數為所述燃燒爐(10)中的溫度。
4.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中被檢測的參數為所述燃燒爐(10)中的氧氣含量。
5.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中被檢測的參數為次級空氣和/或再循環氣體的體積流量。
6.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中焚燒物供給量逐漸減少。
7.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中焚燒物供給量減少至預定的焚燒物體積流量。
8.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中焚燒物供給量在一預定時間段內減少。
9.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中焚燒物供給量減少直至再次達到參數的參照值時。
10.一種用於實現如前述權利要求中任意一項所述的控制方法的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種通過至少一個從動供給裝置向燃燒爐中供給焚燒物的控制方法，其中至少檢測一個與焚燒操作相關的參數，並與設定值相比較，當參數超過或低於相應設定值時，焚燒物供給量自動減少。
文檔編號F23N5/26GK1963302SQ20061013983
公開日2007年5月16日 申請日期2006年9月20日 優先權日2005年11月9日
發明者黑爾格·默曼 申請人:魯奇能捷斯集團