Entwurf einer Verbrennungsregelung für Müllverbrennungsanlagen


Diplomarbeit, 1996

110 Seiten, Note: 1


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Indexverzeichnis

Konstanten- / Variablenverzeichnis

Verzeichnis konstruktiver Parameter

0 Einleitung

1 Technologien der thermischen Abfallbehandlung
1.1 Historischer Abriß
1.2 Heutiger Entwicklungsstand
1.3 Entwicklungstendenzen

2 Das Projekt SAVA
2.1 Verfahrensbeschreibung
2.2 Regelungstechnische Struktur
2.2.1 Verbrennungführung
2.2.2 Brennermassenstromregelungen

3 Modellierung der Regelstrecken
3.1 Bilanzraum Drehrohr
3.1.1 Stoffliche Ein- und Austräge
3.1.2 Stoffliche Komponenten im System
3.1.3 Energetisches Modell
3.1.4 Beschreibende Differentialgleichungen
3.2 Bilanzraum Nachbrennkammer
3.2.1 Stoffliche Ein- und Austräge
3.2.2 Stoffliche Komponenten im System
3.2.3 Energetisches Modell
3.2.4 Beschreibende Differentialgleichungen
3.3 Zusammenfassung

4 Brennstofftrimmregelung
4.1 Einordnung des Modells Drehrohr in den Stofffluß
4.2 Einordnung des Modells Nachbrennkammer in den Stofffluß
4.3 Konzepte der Trimmregelung
4.3.1 Bisheriges Konzept
4.3.2 Neues Konzept
4.3.3 Reglerdimensionierung
4.3.4 Simulation und Bewertung

5. Zusammenfassung und weiterführende Vorschläge

6. Simulationsprogramm

Literaturverzeichnis

Eidesstattliche Erklärung

Abbildungsverzeichnis

Abb. 2.01 Prinzipdarstellung der Anlage SAVA

Abb. 2.02 Konzept der Verbrennungsführung bei SAVA

Abb. 2.03 Prinzip der Brenner-Medienversorgung in der Nachbrennkammer

Abb. 2.04 Prinzip der Brenner-Medienversorgung im Drehrohr

Abb. 3.01 Verlauf Rauchgas- und Brennguttemperatur im Drehrohr

Abb. 3.02 Stationärer Temperaturverlauf Drehrohrinnenwand zur Umgebung

Abb. 3.03 Wärmetechnisches Ersatzschaltbild Drehrohrwandung

Abb. 3.04 Wärmetechnisches Ersatzschaltbild Gesamtsystem Drehrohr

Abb. 3.05 Vereinfachtes Ersatzschaltbild Drehrohrwandung

Abb. 3.06 Langzeitverhalten des vollständigen Modells Drehrohrwandung

Abb. 3.07 Kurzzeitverhalten der Modelle (Drehrohrwandung)

Abb. 3.08 Wärmetechnisches Ersatzschaltbild Drehrohrinnenraum

Abb. 3.09 Signalflußbild Gesamtsystem Drehrohr

Abb. 3.10 Stationärer Temperaturverlauf Nachbrennkammer zur Umgebung

Abb. 3.11 Wärmetechnisches Ersatzschaltbild Nachbrennkammerwandung

Abb. 3.12 Wärmetechnisches Ersatzschaltbild Nachbrennkammerinnenraum

Abb. 3.13 Kurzzeitverhalten der Modelle (Nachbrennkammerwandung)

Abb. 3.14 Signalflußbild Gesamtsystem Nachbrennkammer

Abb. 4.01 Einordnung des Modells Drehrohr in den Stofffluß

Abb. 4.02 Prinzip der Gegenkopplung durch den energetischen Austrag

Abb. 4.03 Einordnung des Modells Nachbrennkammer in den Stofffluß

Abb. 4.04 Allgemeine Zuordnung der Stell- und Störgrößen

Abb. 4.05 Erstes Konzept paralleler Trimm- und Brennstoffregler

Abb. 4.06 Zweites Konzept paralleler Trimm- und Brennstoffregler

Abb. 4.07 Konzept der unterlagerten Trimm- und Brennstoffregler

Abb. 4.08 Vereinfachte Struktur der Temperaturregelung

Abb. 4.09 Energiefreisetzung nach einmaligem Festmülleintrag von 1kg

Abb. 4.10 Energiefreisetzung bei periodischem Festmülleintrag von 250kg

Abb. 4.11 Übertragungsverhalten eines PT1-Gliedes mit TR TR=550s

Abb. 4.12 Zeitlicher Verlauf der Störgröße Flüssigabfallheizwert
Abb. 4.13 Verlauf der Rauchgastemperatur bei Änderung des Flüssigabfallheizwertes

Abb. 4.14 Verlauf der Brennermassenströme (Drehrohr) bei Änderung des Flüssigabfallheizwertes

Abb. 4.15 Verlauf der Brennermassenströme (Nachbrennkammer) bei Änderung des Flüssigabfallheizwertes

Abb. 4.16 Verlauf der Trimmfaktoren bei Änderung des Flüssigabfallheizwertes

Abb. 4.17 Öl- und Flüssigabfallumsatz als Funktion des Flüssigabfallheizwertes

Abb. 4.18 Zeitlicher Verlauf der Störgröße Flüssigabfallheizwert

Abb. 4.19 Verlauf der Rauchgastemperaturen bei Änderung des Flüssigabfallheizwertes und verschiedenen Luftmassenströmen

Indexverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Konstanten- / Variablenverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Verzeichnis konstruktiver Parameter

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

0 Einleitung

Müll ist als Endergebnis jedes Stoffflusses in unserer Gesellschaft heutzutage ebenso selbstverständlich wie problematisch. Während seit dem Beginn industrieller Produktion bis hinein in die siebziger Jahre unseres Jahrhunderts die Entsorgung des Abfallstoffes Müll weitgehend durch Deponierung erfolgte, wird in letzter Zeit der intelligentere Umgang mit dem nun als Wertstoff erkannten Müll immer eindringlicher gefordert. Hauptursache ist neben ökologischen Gesichtspunkten hauptsächlich die starke Verknappung geeigneten Deponieraums. Die Planung neuer Deponien scheitert oft an der sinkenden Akzeptanz in der Bevölkerung oder an den strengen Standortforderungen.

Zur nachhaltigen Gestaltung unserer Wirtschaftskreisläufe wurden deshalb vom Gesetzgeber entsprechende Prämissen in der Reihenfolge

- Müllvermeidung (Materialeinsparung, Verpackungsreduzierung, ...)
- Müllverminderung (Recycling, Kompostierung, Rotte etc.)
- Müllverwertung (energetische Verwertung, Sekundärrohstoffgewinnung, ...)
- Müllbeseitigung (Restmülldeponien)

gesetzt. Die Verwertung nicht recyclebaren Mülls soll dabei sowohl ökologisch als auch ökonomisch optimal erfolgen. Die thermische Abfallbehandlung mittels moderner Verfahren [7] erweist sich dabei oftmals als eine sehr günstige Variante, da entsprechende Alternativen meist energetisch nicht sinnvoll bzw. großtechnisch noch nicht beherrschbar sind.

Die Anwendung neuster Verfahrenstechnik sowie moderner Leittechnikkonzepte ermöglicht einerseits eine stetige Verbesserung der Anlagen und Optimierung der Prozeßführung, erhöht aber andererseits deren Komplexität und ist dadurch eine ständige Herausforderung an die betreffenden ingenieurtechnischen Disziplinen.

1 Technologien der thermischen Abfallbehandlung

Die folgenden Absätze geben einen kurzen Überblick der technologischen Entwicklung von Müllverbrennungsanlagen, ihren heutigen Stand sowie einen tendenziellen Ausblick. Für umfassendere Informationen insbesondere zur Verfahrens- und Automatisierungstechnik sei auch auf [3] sowie [4] verwiesen.

1.1 Historischer Abriß

In den hochindustrialisierten Ländern werden Müllverbrennungsanlagen als großtechnische Systeme seit ca. 1960 realisiert. Die betrieblichen Zielstellungen beschränkten sich anfänglich auf den maximalen Mülldurchsatz sowie die Erzielung hoher Anlagenstandzeiten. Eine energetische Nutzung der Abwärme sowie die Behandlung der Rauchgase war meist nicht vorgesehen. Die Prozeßführung bestand in der Überwachung betrieblicher Parameter und die Regelung / Steuerung des Verbrennungsvorganges im Hinblick auf die o.g. Prämissen per Handeingriff oder durch einfache Automatisierungslösungen.

1.2 Heutiger Entwicklungsstand

Aus bereits einleitend genannten Gründen, sehen viele der heute in Betrieb befindlichen Müllverbrennungsanlagen Deutschlands als Müll(heiz)kraftwerke eine energetische Verwertung des Abfalls vor. Die Behandlung der Abprodukte (Rauchgasreinigung, Staubabscheidung, etc.) ist obligatorisch. Reststoffe werden recycled oder sicher endgelagert. Weiterhin wird zunehmend versucht, die früher vornehmlich durch Handbedienung geführten Prozesse stärker zu automatisieren. Aufgrund der stark schwankenden Müllzusammensetzung ist der Entwicklungsaufwand in Bezug auf die Prozeßleit- und Regelungstechnik dabei sehr hoch.

1.3 Entwicklungstendenzen

Die Technologien des Wasserdampfkreisprozesses sowie der Abgasreinigung werden heute anlagen- und prozeßtechnisch weitgehend beherrscht. Die Führung des Verbrennungsprozesses bereitet hingegen noch erhebliche Schwierigkeiten. Dabei ist gerade dieser für das Gesamtverhalten der Anlage maßgeblich. Eine mangelhafte Verbrennungsführung ist durch die nachfolgenden Prozeßstufen meist gar nicht oder nur schwer zu kompensieren.

Aus Sicht der Automatisierungstechnik zeigen sich dabei insbesondere die folgenden Problempunkte:

- Die Analyse und Modellierung des Verbrennungsprozesses ist aufgrund der Vielfalt ablaufender Vorgänge und deren gegenseitige Beeinflussung schwierig.
- Der Verbrennungsvorgang ist örtlich nicht homogen. Eine optimale Verbrennungsführung ist somit nur über lokale Eingriffe (Luftzufuhr, Glutbettdicke, Verweilzeit, ...) möglich. Moderne Verfahren, wie z.B. die Walzenrostfeuerung, bieten diese Möglichkeit. Dem entgegen steht jedoch, daß heutige Regelungskonzepte häufig nur durch Einzelsensoren bestimmte globale Prozeßgrößen wie z.B. die Frischdampfmenge oder die Feuerraumtemperatur heranziehen.
- Die komplexe und häufig variierende Zusammensetzung des Mülls verschärft die Problematik der Inhomogenitäten zusätzlich. Eine kontinuierliche Bestimmung von Heizwerten oder stofflicher Zusammensetzungen ist z.B. unmöglich.

Um diese Problematik besser zu beherrschen, kommen zunehmend neue nichtklassische Konzepte der Verbrennungsführung zum Einsatz. In [1] und [2] werden praktisch bereits erprobte Ansätze vorgestellt. Sie basieren auf dem Einsatz einer Vielzahl von Strahlungssensoren bzw. Kameras, welche den Verbrennungsvorgang global erfassen. Die Autoren sprechen deshalb hier von einer nicht signal- sonder informationsorientierten Prozeßführung. Die Stellgrößenbildung erfolgt über ein Expertensystem oder auch fest verdrahtete Logiken. Obgleich hervorgehoben wird, daß mittels dieser Verfahren eine nahezu optimale Verbrennungsführung möglich ist, muß der enorme Entwicklungsaufwand für solche Systeme als nachteilig eingeschätzt werden. Weitere Ansatzpunkte liegen deshalb auch im Einsatz von Fuzzy-Methoden, die bei relativ einfacher Struktur und Handhabung ebenfalls eine bessere Führbarkeit der komplexen Verbrennungsprozesse verglichen mit konventionellen Regelungskonzepten erwarten lassen. Ein Beispiel dazu findet sich in [13].

2 Das Projekt SAVA

Beim Projekt SAVA handelt es sich um eine Verbrennungsanlage für gewerbliche Sonderabfälle mit Abwärmenutzung. Die angelieferten Abfälle werden nach Kon-sistenz und Heizwert getrennt, wobei die Einteilung in Festmüll, heizwertreichen und heizwertarmen Flüssigmüll sowie Dickstoffe und Sonderchargen erfolgt. Die nachstehende Auflistung gibt einen kurzen Überblick der wichtigsten Anlagendaten für den Vollastbetrieb. Quelle sind Angaben des Verfahrenslieferanten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.1 Verfahrensbeschreibung

Nachfolgend zeigt Abbildung 2.01 den Aufbau der Anlage im Überblick. Im Gegensatz zu den bei Müllverbrennungsanlagen meist verwendeten Rostfeuerungen, wird bei SAVA ein Drehrohrofen im Gleichstromprinzip eingesetzt. Die Möglichkeit dieses Verfahrens, Müll beliebiger Konsistenz in einer Anlage verbrennen zu können, läßt es für die Sondermüllverwertung besonders geeignet erscheinen. Eine vergleichbare Anlage wird in [4] ausführlich beschrieben.

Eine weitere verfahrenstechnische Besonderheit von SAVA ist die weitgehende Abführung im Prozeß anfallender Reststoffe (z.B. Abluft aus den Müllbunkern, anfallende Abwässer, ...) in die Verbrennungsräume, was zu einer erheblichen Verminderung der Schadstoffemissionen und des Restmüllaufkommens beiträgt.

Der angelieferte Abfall wird, wie bereits erläutert, nach Konsistenz und Heizwert vorsortiert, um eine bessere Verbrennungsführung zu ermöglichen. Feste Abfälle werden über einen Gebindebeschicker bzw. Faßaufzug, pastöse Gemische und Sonderchargen über Lanzen in der Drehrohrstirnwand aufgegeben. Flüssige Komponenten werden durch Kombibrenner, die gleichzeitig eine Ölstützfeuerung ermöglichen, im Drehrohr und der Nachbrennkammer verbrannt. Dies beschleunigt außerdem die Trocknung und Entzündung des eingetragenen Festmülls. Der Einsatz von Heizöl als zusätzlicher Stützbrennstoff erlaubt es, die geforderten thermischen Bedingungen innerhalb der Verbrennungsräume weitgehend unabhängig von der Müllzusammensetzung aufrecht zu erhalten.

Aufgabe der Nachbrennkammer ist neben dem vollständigen Ausbrand noch zündfähiger Rauchgase und Staubpartikel vor allem auch die Gewährleistung der gesetzlich vorgegebenen Rauchgastemperatur zur Minderung der Schadstoffemission (siehe 17. Bundesimmissionsschutzverordnung).

Im Anschluß an die Nachverbrennung folgt die Abwärmenutzung mittels eines Naturumlaufkessels mit 2 Strahlungszügen und einem Konvektionszug. Der produzierte Heißdampf dient zur Elektroenergieerzeugung. Der nach Abzug des Eigenbedarfes verbleibende Überschuß wird in das öffentliche Netz abgegeben.

Abschließend folgt die Rauchgasreinigung, welche jedoch nicht im Rahmen dieser Diplomarbeit betrachtet wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.2 Regelungstechnische Struktur

Die Regelungen und Steuerungen der Anlage SAVA können nach folgenden ver-fahrenstechnischen Bereichen unterteilt werden:

- Verbrennungsprozeß
- Abwärmenutzung
- Rauchgasreinigung
- Medienver- und -entsorgung

Auf die für den Verbrennungsprozeß bzw. die Verbrennungsführung relevanten Systeme soll nun näher eingegangen werden. Nachstehend zeigt Abbildung 2.02 vereinfacht die automatisierungstechnische Struktur.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.02 Konzept der Verbrennungsführung bei SAVA

2.2.1 Verbrennungführung

Im oberen Bildabschnitt ist die Regelung des Systeminnendrucks dargestellt. Da die Anlage nie völlig abdichtet, ist es zur Vermeidung von Schadstoffausträgen notwendig, im Innern einen Unterdruck gegenüber der Umwelt aufrecht zu erhalten. Dies wird durch ein in der Rauchgasreinigung befindliches Saugzuggebläse erreicht. Es ist in seiner Drehzahl (Förderleistung) stufenlos regelbar. Die Sollwertführung der Drehzahlregelung erfolgt über den Druck in der Nachbrennkammer als Regelgröße und hält ihn geringfügig (ca. 4 mbar) unterhalb des Umgebungsdrucks. So wird sichergestellt, daß auch alle folgenden Komponenten einen Unterdruck aufweisen.

Der mittlere Bildabschnitt zeigt die Regelung der Ofenluftzufuhr in das Drehrohr. Aufgrund der heterogenen Eigenschaften des Festmülls würde es oft zu stark unter- bzw. überstöchiometrischen Verbrennungsvorgängen kommen. Deshalb macht sich die Sollwertführung der Drehzahlregelung über den O2- und CO-Gehalt des Rauchgases erforderlich, welche in der Nachbrennkammer ermittelt werden. Dabei ergibt sich die eigentliche Sollwertvorgabe für die Gebläsedrehzahl aus dem rechnerisch ermittelten Zuluftbedarf abzüglich des ins Drehrohr eingebrachten Sekundärluftmassenstroms. Letzterer entsteht durch die bereits erwähnte Entlüftung bestimmter Anlagenteile (z.B. der Müllbunker) und ist nicht in die Regelung einbezogen.

Der untere Abschnitt von Abb. 2.02 zeigt das Prinzip der Frischdampfleistungs-, Rauchgastemperatur- und Brennermassenstromregelung für Drehrohr sowie Nachbrennkammer. Diese sind als unterlagerte Regelungen in der genannten Reihenfolge aufgebaut. Übergeordnete Regelgröße ist die Frischdampfleistung, welche aufgrund der großen Streckenzeitkonstanten des Abhitzekessels die größte Trägheit bezüglich Änderungen im Verbrennungsvorgang aufweist. Unterlagert sind die Regelungen der Rauchgasaustrittstemperaturen für Drehrohr und Nachbrennkammer. Diese wiederum führen die Sollwerte für die Regelung der Brennermassenströme. Die Brennermassenströme werden anteilig auf die Medien heizwertreicher Abfall, heizwertarmer Abfall sowie Heizöl aufgeteilt, wobei die einzelnen Anteile durch Trimmfaktoren vorgegeben werden.

Da im speziellen Fall der Müllverbrennung primär die Einhaltung des geforderten Bereiches für die Rauchgastemperatur notwendig ist, erfolgt die Sollwertführung der Rauchgasaustrittstemperatur durch die Frischdampfleisungsregelung nur begrenzt. Wird der vorgegebene Temperaturbereich verlassen, so wird die Temperaturregelung dominant und die Frischdampfleistung kann nicht auf ihrem Sollwert gehalten werden.

Die Kombibrenner verfügen unabhängig vom Ofen- und Sekundärlufteintrag über eine eigene Luftzufuhr. Deshalb erfolgt neben der Regelung der Brennermassenströme auch eine Regelung der Brennerluftzufuhr. Diese ist jedoch als Bestandteil der Brennersteuerung nicht Gegenstand der Leittechnik („Black Box“). Die Bestimmung des Brennerluftbedarfs erfolgt durch die Brennersteuerung anhand der jeweiligen Brennermassenströme für Öl und heizwertreichen / heizwertarmen Abfall.

2.2.2 Brennermassenstromregelungen

Die Entwicklung einer Trimmregelung zur Aufteilung des Brennermassenstroms auf die einzelnen Medien ist spezieller Gegenstand dieser Arbeit. Deshalb erfolgt hier eine detaillierte Darstellung der Brenner-Medienversorgung, deren Bestandteil die Trimmung ist. Untergliedert wird wiederum in die Teilsysteme Drehrohr und Nachbrennkammer, wobei die Medienversorgung der Nachbrennkammer wegen ihres einfacheren Aufbaus zuerst beschrieben wird.

In der Nachbrennkammer befinden sich zwei gleichartige radialsymmetrisch angeordnete Kombibrenner zum Durchsatz von Heizöl und heizwertreichem Abfall. Die nachstehende Abbildung zeigt die jetzige regelungstechnische Ausführung der Medienversorgung für einen der Kombibrenner.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.03 Prinzip der Brenner-Medienversorgung in der Nachbrennkammer

Der Sollwert des Brennermassenstromes wird über einen Trimmfaktor (TR) zwischen Öl- und Flüssigmüllmassenstrom (heizwertreich) aufgeteilt. Daran anschließend erfolgt eine Begrenzung. Die Minimal- und Maximalwerte des Öl- bzw. Flüssigmüllmassenstroms werden durch den Verfahrenslieferanten für die jeweiligen Brenner vorgegeben. Um den sicheren Brennerbetrieb zu gewährleisten und eine unvollständige Verbrennung zu vermeiden, können die Maximalmassenströme außerdem durch die Brennerluftregelung reduziert werden.

Die notwendige Zufuhr an Brennerluft wird von den aktuellen Brennstoffmassen-strömen abgeleitet. Im Gegensatz zu der vereinfachten Darstellung in Abbildung 2.02, werden sowohl die Sollwertvorgabe als auch der tatsächliche Brennstoffdurchsatz einbezogen, wobei dann der jeweils größere Wert maßgeblich ist.

Die Brennermassenstromregelungen selbst sind mit PI-Reglern aufgebaut. Die Regelgrößen werden nach der Differenzdruckmethode bestimmt. In den nachgeschalteten Wandlern erfolgt die Umsetzung in Einheitsgrößen (Ströme von 4 ... 20 mA) sowie eine Linearisierung.

Für die Kombibrenner sind folgende Betriebsarten vorgesehen:

- Zündbetrieb
- An- und Abfahrbetrieb
- TAL-Betrieb (nur als reiner Heizölbetrieb)
- Normalbetrieb

Für den Zündbetrieb wird als Sollwert ein fester Brennstoffmassenstrom (Zündmassenstrom) vorgegeben. Dies kann sowohl Heizöl als auch heizwertreicher Flüssigabfall sein. Der Zündablauf erfolgt automatisch, wenn die erforderlichen Parameter (z.B. Brennstoff-, Luft- und Zündgasdurchsatz) erreicht sind.

Im An- und Abfahrbetrieb sorgt eine spezielle Sollwertführung der Rauchgastem-peratur für das Aufheizen bzw. Abkühlen der Nachbrennkammer nach einer vor- gegebenen Kennlinie.

Aufgabe des TAL-Betriebes ist es, bei Unterschreitung einer minimalen Rauch-gastemperatur (ca. 1000°C) durch ausschließliche Ölfeuerung bei maximalem Ölmassenstrom das weitere Absinken der Temperatur zu verhindern. Die Bezeichnung TAL verweist dabei auf die, dieser Maßnahme zugrunde liegende Verordnung (Technische Angaben Luft).

Der Normalbetrieb, also der Betrieb unter Auslegungsbedingungen, wurde prinzipiell bereits unter 2.2.1 beschrieben. Angestrebt wird ein ölloser Brennerbetrieb. Ist jedoch der Heizwert des Flüssigabfalls stärkeren Schwankungen unterworfen bzw. für die Stützfeuerung zu gering, so macht sich eine Mischfeuerung Öl / heizwertreicher Abfall erforderlich. Die Aufteilung erfolgt dabei im jetzigen Konzept über feste Trimmfaktoren.

Nachdem die Brenner-Medienversorgung der Nachbrennkammer beschrieben wurde, soll nun eine entsprechende Darstellung für das Drehrohr erfolgen. Hier ist ein einzelner, in die Stirnwand montierter Kombibrenner vorgesehen. Neben einer Stützfeuerung besteht seine Aufgabe auch in der Trocknung und Entzündung des eingetragenen Festmülls. Im Unterschied zur Nachbrennkammer gibt es bei diesem Brenner zusätzlich die Möglichkeit, einen dritten Brennstoff (heizwertarmen Flüssigabfall) einzusetzen. Da nur zwei Brennerkanäle zur Verfügung stehen, ist eine Umsteuerung des Brennstoffflusses erforderlich und es ergibt sich ein etwas komplizierterer Aufbau.

Durch die mögliche Umsteuerung der Brennstoffwege sind folgende Brennstoffkombinationen sinnvoll realisierbar:

- Öl
- heizwertreicher Abfall
- Öl und heizwertarmer Abfall
- Öl und heizwertreicher Abfall
- heizwertreicher und heizwertarmer Abfall

Die Zuordnung der gemessenen Brennstoffdurchsätze erfolgt je nach der gewählten Brennstoffkombination.

Auch die realisierbaren Betriebsarten sind mit denen der Nachbrennkammer identisch. Ein TAL-Betrieb ist jedoch nicht vorgesehen. Nachstehend zeigt Abbildung 2.04 die Ausführung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3 Modellierung der Regelstrecken

Basis jedes Regelungsentwurfs ist ein Modell der zu regelnden Strecke. Für den Entwurf der Trimmregelung sind deshalb energetische Modelle der Bilanzräume Drehrohr und Nachbrennkammer zu entwickeln.

Da sich „SAVA-Brunsbüttel“ noch im Aufbaustadium befindet, ist eine Modellbildung mittels am Prozeß gemessener Daten nicht möglich. Deshalb soll hier eine theoretische Prozeßanalyse erfolgen. Ziel ist die analytische Beschreibung der Bilanzräume auf der Basis linearer Punktmodelle. Es muß darauf hingewiesen werden, daß die zur Verfügung stehenden Anlagendaten und die Komplexität des Problems nur die Entwicklung relativ einfach strukturierte Modelle zulassen. Eine genauere Modellierung wäre analytisch sehr aufwendig und würde detaillierte Informationen über die Anlage voraussetzen.

3.1 Bilanzraum Drehrohr

Das Drehrohr ist 12 Meter lang und hat einen Durchmesser von ca. 4 Metern. Seine innere Auskleidung besteht aus feuerfestem Material. Aus technologischen Gründen ist äußerlich keine Isolierung vorhanden. Die Temperatur der Außenseite beträgt nach Angaben des Verfahrenslieferanten im Arbeitspunkt (AP) ca. 300°C.

Physikalisch ist der Bilanzraum Drehrohr ein offenes System, da sowohl ein stoff-licher als auch energetischer Austausch mit der Umwelt besteht. Ziel der Model-lierung ist es, eine analytische Beziehung zwischen der Rauchgastemperatur am Drehrohrausgang (JRG D) und der Summe energetischer Ein- und Austräge in das Drehrohr (Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten-Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten) herzuleiten.

Eine gute Beschreibungsmöglichkeit bietet das in der Verfahrenstechnik oft verwendete Modell eines idealen Rührkessels. Hierbei wird ebenfalls von einem offenen Bilanzraum ausgegangen, in dem exo- bzw. endotherme chemische Reaktionen ablaufen. Weiterhin wird idealisiert eine stoffliche und energetische Gleichverteilung angenommen. Dies ist hier aufgrund der starken Rauchgasverwirbelung und der ständigen Durchmischung des festen Brenngutes durchaus gerechtfertigt, wie später noch verdeutlicht wird.

[...]

Ende der Leseprobe aus 110 Seiten

Details

Titel
Entwurf einer Verbrennungsregelung für Müllverbrennungsanlagen
Hochschule
Hochschule Zittau/Görlitz; Standort Zittau  (Bereich industrielle Automatisierung)
Veranstaltung
Juli 1996
Note
1
Autor
Jahr
1996
Seiten
110
Katalognummer
V14297
ISBN (eBook)
9783638197410
ISBN (Buch)
9783640861613
Dateigröße
713 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Entwurf, Verbrennungsregelung, Müllverbrennungsanlagen, Juli, Regelung, Kraftwerk, Verbrennungsanlage, Modellierung
Arbeit zitieren
Thomas Rode (Autor), 1996, Entwurf einer Verbrennungsregelung für Müllverbrennungsanlagen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/14297

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