專利名稱：在一滑動爐箅系統(tǒng)中燃燒固體物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在一滑動爐篦系統(tǒng)中燃燒固體物質(zhì)的方法。固體物質(zhì)涉及所有可想象的可燃燒的固體物質(zhì)；可為例如褐煤、煙煤此類的化石燃料。此方法尤其適用于在大的裝置中燃燒垃圾和廢渣，其中由于使用該方法可使燃燒在各個方面得到優(yōu)化。為了使用這種方法需要有一新型的滑動爐篦的系統(tǒng)。此處先介紹該系統(tǒng)，以便然后再對其運行方法作出闡述。
傳統(tǒng)的爐篦塊是由許多鄰接排列且材料為鉻鑄鋼的爐條組成，而這種新型的滑動爐篦系統(tǒng)的爐篦塊是由中空爐篦板條組成，該爐篦板條可由例如兩個焊接在一起的鋼板殼組成。單個爐篦板條中間可流過一個或多個合適液體介質(zhì)的循環(huán)用于溫度調(diào)節(jié)。采用這種措施就可能通過冷卻保持爐篦的低溫，或者在必要時可預熱。最好是使用水來進行冷卻或是加熱。與傳統(tǒng)的爐篦另外一個區(qū)別在于這種新型爐篦的可滑移運動性。傳統(tǒng)的滑動爐篦系統(tǒng)中每第二個爐篦塊是可移動的，而另一個是固定的。可移動的爐篦塊被相互緊密連接且只能進行平行移動，也就是說所有可動爐篦塊或者一起不動，或者一起向前或向后運動，根據(jù)不同的成品其行程約在150～400mm之間。在傳統(tǒng)的滑動爐篦系統(tǒng)中爐篦塊的運動總是并且有必要和燃燒物質(zhì)到爐篦上的運輸聯(lián)系在一起。在新型的滑動爐篦中同樣每第二個爐篦塊也能移動，和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最大的區(qū)別在于每個這種可移動爐篦塊之間可獨立移動，并且可以在行程方向、行程途徑、行程速度上沒有聯(lián)系地單個移動。第三個主要區(qū)別就在于由設(shè)有多個供應(yīng)用于燃燒的初級空氣輸送噴咀的新型中空的爐篦板條來代替鉻鋼爐篦條。這種新的爐篦構(gòu)造為控制和調(diào)節(jié)燃燒提供了可能性。
本發(fā)明的目的是提供一種在這種具有滑動爐篦的系統(tǒng)中燃燒固體物質(zhì)的方法，可以使燃燒過程在各方面都得到優(yōu)化。特別是這種方法含有一些控制和調(diào)節(jié)措施，這些措施用于使爐腔接近理想溫度范圍(Temperaturspektrum)并保持其運行，使能進一步優(yōu)化燃盡所有燃燒剩余物。這樣可以提高鍋爐效率并減少鍋爐的腐蝕，此外還能降低廢氣值，特別是CO和NOx的含量。這樣就能減少附加的廢氣處理措施的費用。
本發(fā)明通過這種方法來實現(xiàn)其目的即在滑動爐篦的系統(tǒng)中燃燒固體物質(zhì)，該爐篦由多個各自獨立的可通冷卻液的且一半可單獨移動的爐篦塊組成，其特征可見權(quán)利要求1。
以下借助對實施本發(fā)明所必需的滑動爐篦系統(tǒng)的說明對本發(fā)明方法及其功效進行說明，其中

圖1為水冷爐篦板條形式的單個爐篦層；圖2為爐篦的設(shè)有折流板的單個爐篦板條的部分剖切圖；圖3為具有爐篦篩分物容器和用于遠程控制其排空的裝置的供風管，它被裝在該爐篦下面；圖4為單個爐篦板條的爐篦塊的驅(qū)動裝置透視圖；圖5為爐篦塊驅(qū)動裝置的一個側(cè)向截面圖；圖6為理想的垃圾燃燒的能量截形(曲線)；
圖7為一個用于評判燃燒質(zhì)量的圖表，即廢氣G和裝置效率E與廢氣G中O2的函數(shù)關(guān)系；圖8為本發(fā)明方法運行的控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方框示意圖。
圖1是設(shè)有用于冷卻或普通調(diào)溫循環(huán)的爐篦中的單個爐篦板條1的透視圖。該爐篦板條1由兩個鉻鋼板殼組成，即一個形成爐篦板條頂側(cè)2，另一個形成其底側(cè)3，板殼2，3相互焊接上。這樣就形成了一個有利的邊緣，使外殼2，3能相互翻卷套上。在其端部產(chǎn)生的空心截形可焊上連接板密封。在圖中只示出了后連接板4而前端面5仍是空的，這是為了能清楚地看到內(nèi)部。兩端面都閉合后就會在爐篦板條1內(nèi)部產(chǎn)生一個對外密封的空腔。在底側(cè)3上設(shè)有兩個連接管套6、7用于連接流經(jīng)爐篦板條1介質(zhì)的導入管和導出管，這種介質(zhì)主要是用于爐篦板條1調(diào)溫并且應(yīng)該可流動，如氣體或是液體。因此有可能，例如用冷卻液流經(jīng)爐篦板條1，冷卻液能為如水或油或是其它適宜用于冷卻的液體。相反，也可用這種液體或氣體對爐篦板條1進行加熱。根據(jù)選擇介質(zhì)在必要時既可用于冷卻又可用于加熱，但一般是用于爐篦板條1的調(diào)溫。在其頂側(cè)2和底側(cè)3上還設(shè)有開口8、9，上側(cè)開口8比底側(cè)開口9小，對置的開口8、9用管狀元件21，例如圓形的、橢圓形或是狹縫狀開口的錐形管21彼此密封地連接起來，其中元件21被緊密焊在頂側(cè)2和底側(cè)3上。這種貫穿爐篦板條1的漏斗形結(jié)構(gòu)使得空氣能從底側(cè)3涌入并達到對設(shè)置在爐篦上的燃燒物進行有針對性的通風。對此在爐篦板條1的底側(cè)3上的通管的單個入口上接有用于吹入初級空氣的輸送管或是軟管。此處示出的頂側(cè)2形成一個基本上平坦的平面2用于放置燃燒物質(zhì)。底側(cè)3修成卷邊，使形成底邊10，11，沿著底邊10有一溝槽12，在該溝槽里面有一圓桿13，爐篦板條1就安置在其上面，另一底邊11下部是平的，可用來安放在鄰接的相同類型的爐篦板條之上。
圖2是爐篦板條的局部剖切圖。借助分離隔板50將此爐篦板條分成兩個室腔51，52。這里涉及的是爐篦的第一部分中的爐篦板條，其中沒有輸入初級空氣，因此此處所示的板條和圖1中不同，它沒有包含管狀元件，因而也就沒有開口。一般情況之下爐篦由3到5個不同的區(qū)域組成，每個區(qū)域又各由多個爐篦板條組成，其中僅從第二區(qū)域輸入初級空氣。在兩個室腔51，52內(nèi)部安置下端和爐篦板條緊密焊接的折流檔板53，而在頂端卻開有離爐篦板條的頂面的內(nèi)壁不到十分之一毫米的空氣間隙，通過該間隙可在由折流檔板53形成的迷宮裝置中進行氣體交換。通過連接管套6將冷卻介質(zhì)抽進爐篦板條室腔52，冷卻介質(zhì)如箭頭所示流過折流檔板53形成的迷宮最后經(jīng)管套7又流出室腔。因為液體介質(zhì)流經(jīng)較大的表面時會吸收熱量；所以能得到一個較好的熱交換?？捎盟鳛槔鋮s介質(zhì)。在室腔51中是完全一樣的。自然這種帶有內(nèi)部迷宮式裝置的爐篦板條也能使用管狀元件，使現(xiàn)存有用于導入初級空氣的開口。在爐篦板條的兩側(cè)邊緣設(shè)有板54，該爐篦板條就沿此板來回移動。所示圖例中每塊板54由兩相互重疊設(shè)置的方形管55，56組成，其中將形成的中間隔板57的一端縮短，使兩方形管內(nèi)部因此而聯(lián)在一起。在連接頭58通過板54泵送冷卻介質(zhì)，并流經(jīng)兩方形管(如箭頭所示)，最后經(jīng)由管套59又流出該板54。在板54和爐篦板條之間還設(shè)有一防護板(未示出)包住板54靠爐篦板條的側(cè)面，并且由于爐篦板條和板54之間摩擦而作為磨損元件。
用于整個待調(diào)溫或冷卻的爐篦板條的冷卻液集中在一根公共導管中，而各爐篦板條的冷卻水的輸出回路卻是單獨的。當爐篦板條各通過分離隔板分成兩個或多個冷卻室時，每個爐篦板條就會得到兩個或多個回路。這種回路通常使用衛(wèi)生管(Sanitrrohre)，因為不再需要經(jīng)受此溫度。
每個單獨的冷卻空腔中的流量通過一個流量測量裝置在單個回路中被測量，并且借助于各單個回路的一個閥進行控制。因此冷卻液分配精確。當閥門完全關(guān)閉時，流動中斷；閥完全打開時，以最大流量輸送介質(zhì)。在這兩個極端間調(diào)整時其流量可連續(xù)變化。在單個回路中的閥可通過伺服馬達進行遠程控制。這樣就可以單獨調(diào)節(jié)每個單個冷卻室中冷卻介質(zhì)流量。冷卻介質(zhì)流入可由一個單獨的配料單元控制。也可選擇地通過一個加熱系統(tǒng)輸入冷卻介質(zhì)，以便裝置開車時將爐篦預加熱到所要求的運行溫度。
圖3指的是一個輸入分離管30，它可被安裝在爐篦下面用于每個初級空氣輸入管。因為通過爐篦板條間的小開口不可避免地會有一些爐篦篩分物向下掉，這些小顆粒殘渣的篩分物掉進初級空氣輸入管，因此有必要設(shè)有這種輸入管30用來收集爐篦篩分物，同時保證無障礙的連續(xù)的控制輸送。這種輸入分離管下部類似于埃倫邁厄活塞，其底部由一個彈簧加載的板31封閉，板31可繞鉸鏈32轉(zhuǎn)動，一個彈簧33用于加載，它的一個腳34在板31的下面，另一個腳35緊靠著輸入分離管的側(cè)壁。一個和板31緊固連接的操縱桿36從鉸鏈32伸出并且位于螺線管37的作用范圍。當線圈38有一定電壓時，此電磁螺線管能將該操縱桿36吸向其芯39，使板31打開，這樣，被收集的爐篦篩分物40就掉進置于其下的收集槽。初級空氣輸入管41在輸入分離管30的上部區(qū)域?qū)нM其內(nèi)部。該空氣管向下傾斜地導入分離管30。因此不會有篩分物掉進空氣輸入管，因為該空氣輸入管必須有條件地持續(xù)流經(jīng)強烈的空氣流。分離管頸部42通過一個耐熱的柔性管43與貫穿爐篦板條1的單個錐形管下面的開口連接。
一個在爐篦下面縱向延伸用于整個爐篦的中心通風通道，可作為初級空氣的通風通道。在其一側(cè)分枝出軟管，該軟管通到爐篦板條底側(cè)面并且和一個相應(yīng)的開口連接，開口向上錐形地貫穿過爐篦板條。這樣通過使空氣從爐篦底側(cè)面進到爐篦上的燃燒物質(zhì)中從而可達到所要求的通風。
如圖3，初級空氣通過分離管經(jīng)輸入通道的單個軟管通進單個的貫穿爐篦的通風小孔。軟管同樣設(shè)有一個可控閥，例如磁閥。該實施例能允許對進到爐篦上的多個單獨的小區(qū)域的初級空氣進行單獨和精確的控制。因此有可能對爐火進行精確控制并能得到一個實際幾何形狀的火。
圖4中對單個移動的爐篦板條的驅(qū)動裝置進行較為詳細的描述。移動的爐篦板條16單側(cè)支承在兩個球支承的淬火鋼滾輪23上面，該淬火鋼滾輪固定在爐篦結(jié)構(gòu)的側(cè)板上。固定的爐篦板條14(虛線示出)用其前緣安置于在此處示出的移動的爐篦板條16上面。此固定爐篦板條14在其后端由夾緊裝置26將其支持在鋼管22上面，鋼管22被焊接在爐篦通道(Rostbahn)的兩塊板之間。移動的爐篦板條16在其底側(cè)設(shè)有一個半圓柱形凹口(Ausnehmung)68，其伸到爐篦板16內(nèi)部的一半。一個保持在套筒中的銷69穿過凹口，該套筒穿過爐篦板條。在銷69上固定有一液壓的缸體——活塞單元71的活塞桿70，該液壓單元固定在一個沖洗缸體72的內(nèi)部，沖洗缸體72外側(cè)相配進凹口68并固定在該凹口里面。沖洗缸體72的后側(cè)73通過一個桿74和一個管夾75與鋼管22緊固連接，該鋼管也用來固定在整個運動過程中固定的爐篦板條14。沖洗缸體72通過一個空氣輸入管76持續(xù)供應(yīng)阻隔空氣，使持續(xù)空氣在對著銷69的方向流經(jīng)沖洗閥72，這樣包含在沖洗缸體72中的液壓缸——活塞單元71被一純粹是空氣包圍形成的外殼所環(huán)繞，這樣首先被冷卻，其次是前面開口端不會蒙上灰塵。液壓缸——活塞單元71在活塞77的兩側(cè)從前置導管78，80和屬于該前置導管的回流管79，81中供應(yīng)并流經(jīng)液壓油。通過切斷其中導管就可達到對液壓缸——活塞單元71的控制。用這種持久流經(jīng)缸體腔的方式可得到一個附加的冷卻。由于對爐篦的液體冷卻爐篦下面的溫度不會升高到超出臨界液壓油溫85℃。已知的缸——活塞單元71用直至250巴的液壓壓力驅(qū)動，僅僅用1升液壓油，產(chǎn)生5噸的推力，這已經(jīng)足夠了。這可由下面的估算表明傳統(tǒng)的爐篦中每個爐篦通道每天要處理轉(zhuǎn)換100噸垃圾。流通時間(生產(chǎn)周期)大約為20分鐘，則在整個爐篦通道上瞬時重力負載約為1.4噸，若一個爐篦通道例如由10個爐篦板條或板塊構(gòu)成，則在每個板條或是板塊上只承受140kg的很小的負荷。即使多次裝卸載荷也絕對不會使驅(qū)動裝置出現(xiàn)問題，用本發(fā)明所敘述的結(jié)構(gòu)可使每塊可移動爐篦板條或板塊能完全單個控制，不僅能控制其運動方向，而且還能控制其運動速度。即可以用無級的斷流閥在0和最大速度之間對速度進行連續(xù)調(diào)節(jié)。
圖5示出了爐篦驅(qū)動裝置的一個側(cè)向截面，其中同一元件如圖4所述。移動的爐篦板條一側(cè)設(shè)置在最近的固定爐篦板條15上，該爐篦板條15在其后端由夾緊裝置26保持在鋼管22上。按設(shè)計這種重疊的爐篦板條(或者)按上面所描述水平地、在運送方向向上傾斜或者向下傾斜地安置。所實施的行程長度和爐篦板條傾斜度的選擇應(yīng)使爐篦板條的行程(Hübe)僅僅是一種撥火運動(Schürbewe-gungen)。這大約占標準運送行程的1/4到1/3。一個運送行程例如為250mm，其頻率在0.5Hz～2Hz之間變化。通過純撥火行程(Schürhübe)總是可使在爐篦板條表面由于重力而緩慢向下運動的燃燒物質(zhì)回推或是倒騰，這種倒騰或撥火對于完全燃燒是必要的。燃燒物質(zhì)在這種僅僅是爐篦板條前端的撥火運動中不會被移向下一個(爐篦)板條。只是在實施更大的行程時燃燒物質(zhì)才會按要求被運送。
這樣已給出了實施本方法主要的物質(zhì)前提。在詳細介紹和解釋本方法之前，先借助于兩個圖表指出燃燒中兩個基本的難點。
圖6為一個理想的燃燒垃圾的能量截形89，只有在一個水冷的爐篦上才能接近曲線，在此能量曲線89是一個拋物線。冷卻水流經(jīng)溫度為x的產(chǎn)品。在爐篦98下面是不同的爐篦區(qū)90～94，這些區(qū)域帶有初級空氣輸入分配88。直接在運送器97的后面，也在爐篦開端處為干燥區(qū)90，在該區(qū)爐篦上的燃燒物質(zhì)首先被干燥，并且有可能不需要輸入初級空氣。傳統(tǒng)的非水冷爐篦自然要使用空氣輸入，因為這對于冷卻爐篦是必要的。原本用作冷卻的空氣必然將火吹旺并不可避免地用作初級空氣。傳統(tǒng)的爐篦在其開端被迫附加有許多提前輸入的空氣，在爐篦的其它區(qū)域空氣也經(jīng)常在錯誤的地方以錯誤的數(shù)量輸入，完全沒有按要求配料。(本發(fā)明)所述的水冷爐篦系統(tǒng)則與之相反，輸入初級空氣和爐篦冷卻原則上是完全分開的，這就有可能在沒有空氣輸入情況下在干燥區(qū)運行爐篦98，由流經(jīng)爐篦98的水單獨進行冷卻。在第二區(qū)91點燃燃燒物質(zhì)，在此首先要輸入配料好的初級空氣。第二區(qū)和主燃燒區(qū)相連，該主燃燒區(qū)可分為92，93兩部分。緊接著就是燃盡區(qū)93，它一直延伸到爐篦98的末端。正如在圖表中所示，如果通過爐篦長度的第一半輸入的初級空氣的數(shù)量實際上不斷增長，則在第二主燃燒區(qū)93出現(xiàn)一個最大值然后就迅速減少，必要時，即燃盡區(qū)仍有一些東西在燃燒的，可在燃盡區(qū)通入空氣。從側(cè)面導入二次空氣到火焰上用于保證廢氣的燃盡，之后廢氣到達鍋爐96和附加的廢氣處理裝置。
以下從不同的方面來觀察傳統(tǒng)的燃燒(方法)的缺點。
1.送料不是連續(xù)的，分批落到爐篦上的燃燒物質(zhì)形成一個不規(guī)則高的燃燒床。此外在送料時還會揚起許多灰燼和塵埃，這會對爐火產(chǎn)生不利影響并且(灰塵)還會積留在鍋爐壁上。
2.因為非水冷爐篦是由輸入初級空氣進行冷卻，所以冷卻功能和初級空氣輸入不是分開的。初級空氣的配料很大程度上受冷卻條件的限制，因此一般伴隨高的過量氧氣操作，而過量的氧氣會產(chǎn)生不必要的高的NOx含量，并且太多的空氣流經(jīng)爐篦會在爐篦上面產(chǎn)生灰塵和揚起，導致所不期望的后果。該燃燒不是最佳并且會在鍋爐壁上蒙上灰塵。
3.在傳統(tǒng)的爐篦上撥火功能和運送功能是不分開的，因此燃燒床便不能產(chǎn)生均衡，相應(yīng)就不能得到一個接近幾何形狀的爐火。必然一直存在沒有覆蓋燃燒物質(zhì)的爐篦區(qū)域以及在其上的燃燒床過高的爐篦區(qū)。
4.傳統(tǒng)的非水冷爐篦控制參數(shù)的類型和數(shù)量都非常有限，因此只能在一個很小的范圍內(nèi)控制(影響)其燃燒。
圖7為一個評判燃燒質(zhì)量的圖表，即廢氣G和裝置效率E與廢氣G中O2含量的函數(shù)關(guān)系。CO值被視為燃燒質(zhì)量的重要指數(shù)。從圖表中可看出，CO極限值(COmax)在一個相對大的廢氣中O2含量的帶寬中能被遵守。隨著O2含量的減少NOx的含量也減少，在氣體體積流減小的同時裝置效率E提高?？墒钱擮2含量通過某個指標后進一步減少時，CO值突然急劇升高。這就是燃燒控制所要達到的目標，即O2含量保持很小，使NOx含量到最小，同時CO極限值仍能被遵循。在圖表中畫入了一個這種理想的工作點，它能保證所要求的廢氣值的同時達到一個高的裝置效率。由于O2含量比現(xiàn)在一般值小，所以必須有比較少的空氣吹進并流經(jīng)燃燒物質(zhì)。這樣噴出灰塵也減少，另外灰塵微粒的速度也變小了，這樣可減少對鍋爐壁的腐蝕。許多快速的灰塵微粒就象噴砂一樣噴向鍋爐壁。本方法的重要目的就是要實現(xiàn)一個盡可能的化學計量燃燒，這樣在廢氣中O2的體積含量應(yīng)減少到4％左右，而現(xiàn)在使用的裝置必要時視情況可達10％左右。
以下對達到此目的的本發(fā)明方法進行描述本方法特征是，通過回流冷卻能量來收集實際爐火數(shù)據(jù)，并用這些數(shù)據(jù)來控制和調(diào)節(jié)爐火。根據(jù)具體的數(shù)據(jù)情況按需要來進行暫時分開或不分開的撥火和/或運送和/或?qū)⑿碌娜紵镅b料到爐篦上，所有這些都要完全按控制和調(diào)節(jié)的給定(參數(shù))進行。撥火可以局限于單個或是多個爐篦板條上，撥火行程、行程速度和行程頻率都是變化的。此外，這種可控制調(diào)節(jié)的爐篦結(jié)構(gòu)可在必要時和按目的地向各爐篦塊的不連續(xù)部分導進配料規(guī)定數(shù)量的并且受一定時間限制的初級空氣，使得燃燒物體的初級空氣供應(yīng)達到最佳，這樣就能最大可能利用其熱值和實現(xiàn)盡可能完全燃燒，此外爐篦上爐腔(Feuerraum)的溫度范圍可由一系列溫度測量儀測出，這些測量儀可能安放在例如爐篦板條的上面。溫度范圍另外也能用一高溫計來測出。通過對每個單個初級空氣輸入管進行所要求的輸入空氣配料，能使爐腔中的實際溫度按近最佳溫度范圍?？稍谳斎牍苤醒b入磁閥以達到對每個輸入管在輸入初級空氣時進行單獨控制，磁閥由中央微處理器控制，其中已存在了最佳選擇的爐腔溫度范圍。也可使用所提及的根據(jù)回流流量和溫度得出冷卻能量作為調(diào)節(jié)參數(shù)。通過對實際溫度范圍不斷測量和與理想溫度范圍的比較能形成一個調(diào)節(jié)回路。據(jù)此單個磁閥或多或少開啟用于單獨精確配料輸送初級空氣流經(jīng)單個輸入管。由一個或多個有效的壓縮機或鼓風機供應(yīng)初級空氣。這樣就能建立起一個精確并且復雜的調(diào)整機構(gòu)，該調(diào)整機構(gòu)借助于電子處理系統(tǒng)對所有的冷卻介質(zhì)流動進行單獨控制，以及對所有用于運動和運送的爐篦的驅(qū)動件和所有單個初級空氣輸入進行單獨控制，這樣可以確保一個優(yōu)化的燃燒。使能更好地利用燃燒物質(zhì)中的能量，并進一步減少爐渣篩分物因而也就形成了進一步減少不希望的廢氣組份的基礎(chǔ)。
用于調(diào)溫的介質(zhì)能和將要輸入的初級空氣進行熱交換，對此能用一個以對流原理工作的商業(yè)上通用的熱交換器，通過這樣的熱交換就有可能對初級空氣進行為達到某種燃燒物質(zhì)的最佳燃燒所要求的預熱。對于有機的垃圾組份例如腐爛的蔬菜或是水果，它們要求對初級空氣進行預熱，因為這能改善其燃燒。另外也可能加熱用于啟動一個燃燒過程的爐篦，這是為了使這爐篦盡可能快地到達最佳運行溫度。對此調(diào)溫介質(zhì)從燃燒過程中排出的氣體中吸收熱量，并且將吸收的熱量帶進爐篦板條?；瑒訝t篦僅通過冷卻液實現(xiàn)冷卻并且輸入的初級空氣除了用于燃燒之外還具有不可避免的部分冷卻作用，這一點對于初級空氣輸入特別重要。由于這種功能的分開使得初級空氣能變化地配料進有針對性的促進燃燒的物質(zhì)或者初級空氣僅由這些促進燃燒的物質(zhì)組成。燃燒用空氣理論上限于純氧氣，它通過初級空氣輸入管道41目標明確地導進爐篦上的燃燒物質(zhì)。因此可清楚地看出通過這樣導入空氣到爐篦空氣用量可減少到原來的五分之一。即空氣不再大量、高速且不可控制方位地流經(jīng)爐篦和燃燒物質(zhì)，而是局部地以所要求的數(shù)量緩慢地即流速很低地流進燃燒物質(zhì)中，使不會產(chǎn)生多余的廢氣，而且廢氣速度和煙塵都大為降低，這小部分的煙塵而且不會在鍋爐內(nèi)高高揚起，所有這些可以使鍋爐和總的附加裝置部分的尺寸大大縮小并因此經(jīng)濟性好。廢氣處理時的氮洗可通過輸入純氧來取消，實際中人們經(jīng)常并不大大縮小空氣輸入量。原則上應(yīng)僅作為燃燒用空氣的初級空氣以一個合適的數(shù)量被配料輸入例如氧氣。初級空氣中氧氣含量越高，為達到燃盡要求的空氣流量就越小。如果傳統(tǒng)裝置中空氣流量例如為50000m3每小時，則內(nèi)含約10000m3的氧氣，其中約5000m3氧氣用于燃燒，另外5000m3用于燃燒儲備。若對于同樣的燃燒物質(zhì)要求減少至一半的空氣流量，近似計算為在25000m3周圍的空氣中有5000m3的氧氣，其中2500m3用于燃燒，另外2500m3用于燃燒儲存?zhèn)溆?，通過配料輸進另外的5000m3氧氣可得到一個對于所期望的燃燒所要求的值和所希望的燃燒儲備。每小時5000m3的氧氣相應(yīng)于約6000升液態(tài)氧氣，其重約為6840kg，現(xiàn)在需要得到一個氧氣配料的費用/功效比，其最佳值根據(jù)不同設(shè)備的特定標準在0到100％之間的任意值?？偸悄苷业揭粋€相應(yīng)的在特征曲線上的為最佳的配料方式得到少得多的廢氣體積和顯著減小的廢氣速度，并且煙塵也顯著減少，使整個鍋爐配置和特別是用于氮洗和廢氣清潔處理(裝置)尺寸明顯變小。裝置尺寸變小可以使攤提和運行費用減小。當然由于促進燃燒的物質(zhì)的配料費用而使總體費用的減少被抵消了一部分，但是在虛線下面仍能得到一個顯著的節(jié)省。
具有速度連續(xù)變化的可移動的爐篦板條可使得到一高度均勻的燃燒床。爐篦板條的運動同樣可用溫度調(diào)節(jié)來控制。當爐篦板條或者其某區(qū)域的溫度開高時，則表明此處的燃燒床的高度太低或者完全沒有(燃燒)物質(zhì)堆在該部位。通過相應(yīng)的自動導入的撥火可使得燃燒床很快得到平衡。所提及的控制措施最好由一個微處理器來進行調(diào)節(jié)，另外其中單個冷卻介質(zhì)回路的溫度被作為調(diào)節(jié)參數(shù)計算。這樣能很快指出所涉及爐篦區(qū)域上爐火的變化。
圖8為按本發(fā)明方法控制和調(diào)節(jié)的基本方框圖，該控制和調(diào)節(jié)由以下部分系統(tǒng)組成，每部分在方框中被列出最左邊是傳感系統(tǒng)，所有可列入的數(shù)據(jù)由所屬的傳感器示出，其右邊鄰近的方框示出了預定值傳送器，接著的是用于整個燃燒裝置的單個物理組件真正的調(diào)節(jié)和控制。緊鄰右邊的方框為實現(xiàn)上部連接(übergeordnetenVerknüpfungen)的裝置，最右邊的方框最后含有單個控制環(huán)節(jié)(Stellglieder)的清單。
從上而下描述系統(tǒng)各個部分首先是用于感知蒸氣量的傳感器QD，接下來是用于在各個單獨的測量點i測冷卻水溫T1…Tn的傳感器，接著是在每個回流處i測量流量Q1…Qm。借助例如一個高溫計測量爐腔溫度TF。燃燒床高度H1…Hk可在不同的位置i被有選擇地測量，對此可用例如超聲波從上面到爐篦表面測量。還需要用特殊的測量儀器測廢氣中O2的含量，或者相反不測O2含量而測廢氣中CO2的值。最后還需要測量廢氣中CO含量，在運行此種燃燒裝置時立法規(guī)定了一個CO含量的最大值。所有這種測量值都應(yīng)和預定值比較，預定值在第二列方框中列出。首先從整個裝置的設(shè)置計算得出的預定蒸汽量，實際上借助經(jīng)驗作為每種燃燒物質(zhì)最大值，其作為理論上最佳預定量SDR(＝Sollwertgeber Dampfmenge)，接著就是計算單個回路i上冷卻水的最佳溫度值T1…Tn和最佳流量值Q1…Qm以及單個爐篦板條i的最佳的燃燒床高度H1……Hk。以上這些值能形成一個確定的預定值截形圖SPR(＝SollwertgeberProfil)。在第三列方框中給出了單個的調(diào)節(jié)和控制單元，這些單元聯(lián)接測量數(shù)據(jù)和預定值并且傳達給上部連接進行計算。第三列方框上面以蒸汽調(diào)節(jié)器DR為開端，它將其中所用的、有效的蒸汽數(shù)量和預定值進行比較。溫度Ti、流量Qi和必要時爐腔溫度TF和燃燒床高度Hi都輸進截形調(diào)節(jié)器(Profilregler)PR中。O2或CO2的測量值用作撥火控制SS、運送控制FS和裝料調(diào)節(jié)器BR的參數(shù)。爐腔溫度TF和所測的廢氣中CO2或O2值和廢氣的CO值輸進計算O2和CO2之間比例的最小化計算機SBR中。計算出的值去影響裝料調(diào)節(jié)器。從這些不同的平行介紹的調(diào)節(jié)器輸出的信號在第四列方框中示出的控制裝置之中被結(jié)合并且被進一步處理。此方框圖預見到了在第四列中示出的上部連接的可能性。從上面起首先是空氣分配器LV，它被輸入的是從蒸汽調(diào)節(jié)器DR和截形調(diào)節(jié)器PR出來的信號，接著是冷卻水能量分配器WV，它含有從截形調(diào)節(jié)器PR輸出的數(shù)據(jù)，接下來是一個用于協(xié)調(diào)裝料、運送和撥火運動的協(xié)調(diào)計算機BFSK。由單個的借助程序計算運行的連接來控制(Verknüpfun-gen)控制環(huán)節(jié)。因此空氣分配器對于空氣系統(tǒng)和/或必要時的空氣加熱系統(tǒng)肯定起作用，空氣加熱系統(tǒng)用于當初級空氣需要預熱的場合或者為了烘干燃燒物質(zhì)應(yīng)該輸入預熱空氣的場合。
由冷卻水分配器WV來處理冷卻水。在此通過調(diào)整用于冷卻水系統(tǒng)不同回路的換向閥WWS，通過配料單元WDS配量地輸入新供給的冷卻水，最后調(diào)節(jié)冷卻水的加熱系統(tǒng)WHS，使冷卻水得到不同程度的調(diào)溫。
協(xié)調(diào)計算機BFSK調(diào)節(jié)爐篦運動和爐篦的裝料的驅(qū)動元件。其中包括用于確定移動的爐篦板條中單個缸體——活塞單元的行程FRH和行程速度FRG的輸送驅(qū)動(Frderantriebe)。同樣通過用于裝料裝置的行程FBH和行程速度FBG的輸送驅(qū)動對裝料進行調(diào)節(jié)。裝料可連續(xù)進行，其中，輸入井道中(Zufuhrschacht)的固體物質(zhì)首先被兩個在不同高度可進入的且是液壓的障柵分成幾部分并且被檔住，因此在裝料裝置中總是留有一部分的固體物質(zhì)。所要經(jīng)過的爐腔閘門窗口總是被一份固體密封地封閉，通過這個窗口進入就可能實現(xiàn)向爐篦上連續(xù)的輸送。該裝料裝置的支承面由多個縱向板組成，該縱向板通過變化的緩慢的行程(在一側(cè)看是一個長菱形)將其上面的固體物質(zhì)均勻地通過窗口輸送到爐篦之上。
用這種不同的子系統(tǒng)可實現(xiàn)各種不同的控制和調(diào)節(jié)目的。
1.用空氣分配來進行蒸汽調(diào)節(jié)2.O2或相反的CO2的調(diào)節(jié)，即2.1.裝料控制和/或2.2.輸送控制和/或
2.3.撥火控制3.氣體燃盡調(diào)節(jié)(借助CO/O2的最小化)4.燃燒位置的控制，即4.1.初級空氣分配控制和/或4.2.冷卻水—能量循環(huán)分配的控制5.垃圾床截形控制以下分別對單個調(diào)節(jié)系統(tǒng)逐個進行闡述。
1.借助于空氣分配進行蒸汽調(diào)節(jié)通過蒸汽量的傳感器QD、預定值傳送器SDR、蒸汽調(diào)節(jié)器DR和進氣系統(tǒng)LS和空氣分配器LV可實現(xiàn)蒸汽的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)對象是整個爐篦，被調(diào)參數(shù)(Regelsgrsse)是蒸汽功率或者一個與蒸汽功率相關(guān)的數(shù)值。指令參數(shù)同樣是蒸汽功率或一個其相關(guān)的數(shù)值。恒定分配時初級空氣數(shù)量作為調(diào)節(jié)參數(shù)(Stellgrsse)和作為控制環(huán)節(jié)用于確定將初級空氣輸入到爐篦板條下面每個單個初級空氣區(qū)中的初級空氣系統(tǒng)的單個控制環(huán)節(jié)。一般來說是這種情況所測量出的蒸汽功率比預定值越小，則越需要輸入更多的初級空氣。
2.O2或者是相反的CO2的調(diào)節(jié)另外一個重要的調(diào)節(jié)系統(tǒng)包含O2/CO2的調(diào)節(jié)，這兩個值是相反的。多數(shù)情況是測量廢氣中O2的含量。通過一個測定O2和/或CO2值的傳感器、一個預定值傳送器SBR、一個裝料調(diào)節(jié)器BR和一個運送控制FS、一個撥火控制SS和一個用于爐篦運送驅(qū)動FRH和FRG以及用于裝料驅(qū)動FBH和FBG的協(xié)調(diào)器BFSK可以實現(xiàn)O2/CO2的調(diào)節(jié)。
2.1.裝料控制裝料調(diào)節(jié)器BR的調(diào)節(jié)對象是裝料裝置和/或分料裝置。被調(diào)參數(shù)和指令參數(shù)是O2和/或CO2含量，對此的調(diào)節(jié)參數(shù)是用于爐篦連續(xù)裝料的單個移動的裝料元件的滑動距離和滑動速度。其中控制環(huán)節(jié)包括這一行程的驅(qū)動系統(tǒng)。
2.2.運送控制在運送控制中的控制對象包含了所有移動爐篦板條。用作被調(diào)和指令參數(shù)的是O2和/或CO2含量，調(diào)節(jié)參數(shù)為單個移動爐篦板條的滑動距離和滑動速度。
2.3.撥火控制在撥火控制中控制對象還是所有移動的爐篦板條。作為被調(diào)和指令參數(shù)的是O2和/或CO2含量，對此調(diào)節(jié)參數(shù)仍是單個移動爐篦板條減小了的滑動距離和滑動速度。當例如CO2含量降低或者相反廢氣中O2含量增加時，就開始撥火。若撥火無濟于事，則調(diào)節(jié)系統(tǒng)就能得知在爐篦上該處沒有燃燒物質(zhì)，需要輸入另外的燃燒物質(zhì)。
協(xié)調(diào)器BFSK的目的是通過撥火控制SS，運送控制FS和/或裝料調(diào)節(jié)BR將產(chǎn)生的運動分開和/或者疊加起來，同時或者先后開動控制環(huán)節(jié)中的控制部件(Stelleorganen)。
3.借助于CO/O2最小化來進行氣體燃盡調(diào)節(jié)垃圾焚燒裝置的一個很重要參數(shù)是氣體燃盡(率)。這可通過本發(fā)明方法很精確地加以調(diào)節(jié)，即通過裝料調(diào)節(jié)鏈由CO/O2—最小化—計算機SBR作為裝料調(diào)節(jié)器BR的預定值傳送器。大多數(shù)垃圾焚燒裝置其廢氣中含有10％體積的氧氣。這種過多的空氣在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中是必要的，因為它能保證廢氣的燃盡。在這種形式下可允許有較高的NOx值。CO/NOx的比例正好相反并只在一個狹氧氣帶時為最佳的。CO/O2—最小化—計算機自動搜索最低可能的O2含量，此時能保證一個近乎完全的(廢)氣體燃盡。迄今也有這種可能將NOx值降下來，不過就目前的調(diào)節(jié)和空氣分配的可能性不能同時確保在低O2含量時CO的值還能被遵循，但按本發(fā)明方法有可能降低廢氣中O2含量，并借助于精確的調(diào)節(jié)機構(gòu)使燃燒接近最佳工作點。該工作點特征是有較低的O2值同時有一個顯著減少的NOx含量，所有這些都應(yīng)在CO含量可靠保持在一個允許值之下這一前提之下，CO值甚至也可以顯著減小。為了達到該工作點，預定值傳送器減少裝料調(diào)節(jié)器中O2預定值，一直到最小O2含量時廢氣中CO的實測值低于法律上所允許的CO給定值。同時，通過溫度傳感器TF跟蹤的爐腔溫度在最大值時限定了一個進一步減少的O2含量。氣體燃盡調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)對象是裝料和分料裝置，被調(diào)參數(shù)是O2和/或CO2含量，CO和O2之間的比例作為指令參數(shù)?？刂骗h(huán)節(jié)的滑動速度和/或行程長度作為被調(diào)參數(shù)，控制環(huán)節(jié)是指裝料裝置和/或移動的爐篦板條。
4.燃燒位置的控制和傳統(tǒng)的驅(qū)動裝置的方法相比，按本發(fā)明方法的燃燒定位是一個更寬的變量，燃燒定位一方面通過爐篦冷卻水溫度傳感器T1…Tn和冷卻水流量傳送器Q1…Qm以及爐腔溫度傳感器TF、冷卻水能量分配器WV、冷卻水行程分配系統(tǒng)WWS、冷卻水配料系統(tǒng)WDS、冷卻水加熱和/或另一方面通過空氣分配器LV、空氣系統(tǒng)LS和空氣加熱LHS作為初級空氣分配控制和/或冷卻水能量—循環(huán)分配—控制來加以實現(xiàn)。
4.1初級空氣分配控制初級空氣分配控制對象是初級空氣區(qū)域，它由多個輸入空氣噴咀在爐篦板上分成多個局部區(qū)域?？刂茀?shù)(Steuergrsse)是初級空氣分配，即在某個時間進入了多少空氣。指令參數(shù)通過冷卻水的理想的溫度截形(Temperaturprofil)給出。對此調(diào)節(jié)參數(shù)為到單個初級空氣區(qū)域或者單個輸入空氣噴咀的空氣數(shù)量，將要被作為控制環(huán)節(jié)的是初級空氣輸入的驅(qū)動裝置，它由鼓風機或是壓縮機組成，和/或一個空氣加熱裝置。當例如在爐篦的燃盡區(qū)的冷卻水溫度相對于不降下來時，就要輸入初級空氣，這種情況一般不會發(fā)生。
4.2冷卻水—能量—循環(huán)分配控制冷卻水能量—循環(huán)分配控制的控制對象是爐篦冷卻系統(tǒng)，控制參數(shù)是冷卻水能量分配，指令參數(shù)是最佳冷卻水能量截形，調(diào)節(jié)參數(shù)是冷卻水路徑和/或冷卻水數(shù)量和/或冷卻水能量，將要運行的控制環(huán)節(jié)是冷卻水路徑系統(tǒng)和/或冷卻水分配系統(tǒng)和/或冷卻水加熱的驅(qū)動裝置。
5 垃圾床截形控制本發(fā)明方法提供了自動控制垃圾床或燃燒床截形的可能性。即通過爐篦冷卻水溫度傳感器T1…Tn、爐腔溫度傳感器TF、垃圾或燃燒床高度傳感器H1…HK、截形計算機PR、協(xié)調(diào)計算機BFSK、爐篦傳送驅(qū)動FRH和FRG以及裝料驅(qū)動FBH和FBG等來實現(xiàn)截形控制。其中控制對象是爐篦傳送和裝料系統(tǒng)，控制參數(shù)是垃圾床截形，指令參數(shù)是通過冷卻水溫度截形和/或直接測量的垃圾床截形給出，裝料裝置和移動的爐篦板條的滑動距離與滑動速度作為調(diào)節(jié)參數(shù)，裝料裝置和移動的爐篦板條形成控制環(huán)節(jié)。
控制最低限度的情況下是由冷卻介質(zhì)的回流溫度來實現(xiàn)的，該回流溫度又被算成爐篦板條的調(diào)節(jié)參數(shù)。局部降溫時就要進行相關(guān)爐篦板條的撥火，當溫度不再升高時就要求在該處輸進追加的燃燒物質(zhì)，在此增大行程。另外一種選擇方法就是在該處輸入更多的初級空氣，直到達到預定溫度。
很明顯，調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)越多就越復雜。但是其目標卻總是要得到一個盡可能化學計量的燃燒。更重要的是，用本發(fā)明方法在實際運行中馬上就能得出，在較短的時間內(nèi)能急劇降低廢氣含量并且因此使得所附的廢氣處理裝置尺寸變小并且經(jīng)濟性好。另外，通過按本發(fā)明優(yōu)化的燃燒還能提高鍋爐效率，并且由于獲得的改善的燃盡降低了鍋爐的腐蝕并將廢氣值降到較低水平。另外由于從廢氣中過濾出來的濾灰的安全處理越來越貴，因此用本發(fā)明方法來得到一個較好的燃燒從而降低濾灰的生成這一點是很重要的。
權(quán)利要求
1.在一個滑動燃燒爐篦的系統(tǒng)中燃燒固體物質(zhì)的方法，所述的爐篦由多個獨立且有冷卻液流經(jīng)的并且一半可以單獨移動的爐篦塊組成，其特征是以下功能可以被單獨控制和運作a)爐篦的冷卻，b)局部的有時間性的初級空氣輸入，其中必要時向初級空氣中配入有針對性的促進燃燒的物質(zhì)或初級空氣僅由促進燃燒物質(zhì)組成，c)局部的有時間性的爐篦的撥火運動，d)局部的有時間性的爐篦的傳送運動，e)有時間性的爐篦裝料運動，其中至少是單個爐篦塊的冷卻液溫度用作控制的指令參數(shù)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于單個爐篦塊的冷卻液溫度作為指令參數(shù)一方面控制在時間和局部上相互獨立的單個運動爐篦塊的撥火運動和運送運動和爐篦系統(tǒng)裝料運動，另外還作為有時間性的、局部的、用于配料和輸入每個爐篦塊的初級空氣輸入的指令參數(shù)。
3.按前面的權(quán)利要求中的一項的方法，其特征是通過撥火、運送、裝料運動的變化使冷卻水溫度分布能接近理論上的理想值，在盡可能精確遵循這種溫度分布和在規(guī)定的CO極限值之內(nèi)以及在減少NOx值的情況下減少初級空氣輸入，直到CO值開始上升，據(jù)此在CO極限值下面確定一個工作點，以后通過所有可能的參數(shù)變化來遵循這一工作點。
4.按上述權(quán)利要求之任一項所述的方法，在一個爐篦塊冷卻水溫度降低時應(yīng)迅速進行撥火；當冷卻水溫不上升時，應(yīng)在短時間內(nèi)提高局部初級空氣輸入；這之后當冷卻水溫還一直升不上去時，應(yīng)產(chǎn)生一個運送運動，將燃燒物質(zhì)傳送到相關(guān)的爐篦塊上，當冷卻水溫度達到預定值時該運送運動停止并且初級空氣的輸入重新回到起始值。
5.按上述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征是a)收集輸回的冷卻能量數(shù)據(jù)并利用這些數(shù)據(jù)進行燃燒的控制和調(diào)節(jié)；b)根據(jù)控制和調(diào)節(jié)指標按需要有時間性地由撥火和運送燃燒物質(zhì)到爐篦上對爐篦進行分開的裝料；c)根據(jù)控制和調(diào)節(jié)指標按需要在時間和局部上都分開的撥火和運送燃燒物質(zhì)到爐篦上；d)初級空氣以配料規(guī)定的數(shù)量和持繼時間按需要合乎目的地輸入到每個爐篦塊的不連續(xù)部位；e)爐篦中的每個爐篦板條由流經(jīng)它的介質(zhì)進行按需要的單獨的調(diào)溫。6)按上述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征為a)通過溫度傳感器(T1…Tn)、流量計(Q1…Qm)和局部垃圾床高度的測量裝置(H1…Hk)以及一個爐腔溫度計(TF)可得到爐火數(shù)據(jù)并且將其輸進一個溫度—、能量—和垃圾床截形—計算機(PR)進行計算；b)通過裝料裝置的行程的行程速度的變化由一個協(xié)調(diào)處理計算機(BFSK)控制裝料，BFSK從截形計算機(PR)和裝料調(diào)節(jié)器(BR)得到數(shù)據(jù)，裝料調(diào)節(jié)器考慮到了廢氣中O2/CO的比；c)時間和局部都分開的撥火和/或運送燃燒物質(zhì)到爐篦上是通過篦爐板條驅(qū)動裝置的行程和行程速度的變化由一個協(xié)調(diào)計算機(BFSK)控制，所述的協(xié)調(diào)計算機(BFSK)從一個撥火控制(SS)、截形計算機(PR)和運送控制(FS)得到數(shù)據(jù)，它們同時也考慮到了廢氣中O2/CO比；d)用各自在爐篦板條中的分開的空氣輸入噴咀通過多個區(qū)域?qū)崿F(xiàn)合乎目的的初級空氣輸入，其中各自的輸入空氣量由空氣分配器(LV)來控制，它(LV)考慮到了蒸汽調(diào)節(jié)器(DR)的數(shù)據(jù)，所述的蒸汽調(diào)節(jié)器在預定蒸汽數(shù)量和有效產(chǎn)生的蒸汽數(shù)量之間進行比較；e)單個爐篦板條被單獨調(diào)溫，在此冷卻水分配器(WV)控制單個爐篦板條的單個液體循環(huán)中的換向閥(WWS)，使配進新輸入冷卻液體或者在必要時將冷卻液體預熱，其中通過溫度—、能量—和垃圾床截形—計算機PR給出調(diào)節(jié)參數(shù)。
7.按以上權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征在于撥火運動和運送運動和裝料運動各自的行程、行程速度和頻率的變化都是相互獨立并且在時間和局部上都分開。
8.按上述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征在于沒有初級空氣輸入到干燥區(qū)，因此爐篦的冷卻僅由流經(jīng)它的冷卻介質(zhì)來完成。
9.按上述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征是在所述爐篦的燃盡區(qū)一般沒有初級空氣輸入。只有在從燃盡區(qū)出來的冷卻水溫相對于對應(yīng)的主燃區(qū)溫度例外地不下降時，才輸入初級空氣，其中從燃盡區(qū)出來的冷卻水溫下降時，立即停止輸入初級空氣。
10.按上述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征是初級空氣中混合進純氧，或者初級空氣僅由純氧氣構(gòu)成。
全文摘要
本方法被應(yīng)用在一滑動燃燒爐箅中。該爐箅由多個各個獨立且有冷卻液流經(jīng)的一半可單獨移動的爐箅塊組成，液體冷卻使單個爐箅塊的單獨運動成為可能，并也能使初級空氣直接單獨進入燃燒床中指定的位置。這樣提供了新的控制可能性，以下操作不需要相互依賴可單獨進行冷卻爐箅，有時間性并局部輸入初級空氣，一方面爐箅有時間性的局部的撥火運動，另一方面是爐箅有時間性的局部的傳送運動，以及有時間性的爐箅裝料運動。至少單個爐箅塊冷卻液溫度(T
文檔編號F23H3/02GK1124520SQ95190186
公開日1996年6月12日 申請日期1995年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月7日
發(fā)明者A·凱姆特, T·尼克勞斯, J·斯蒂費爾 申請人:泰克弗姆工程股份公司