DE19547258A1

DE19547258A1 - Verfahren zum Betrieb einer Müll-Verbrennungsanlage, insbesondere einer Abfall- oder Müllverbrennungsanlage

Info

Publication number: DE19547258A1
Application number: DE1995147258
Authority: DE
Inventors: Peter Prof Dr Hering; Walter Dipl Ing Fabinski; Michael Dr Zoechbauer; Manfred Dr Schroeder
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1997-10-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Differenzierung von Müll ist in Müllverbrennungsanlagen ein wichtiges Hilfsmittel zum Rückschluß auf die Verbrennungsgewohnheiten sowie Trends und Gefahren bei der Bildung des Rauchgases bzw. giftiger Komponenten im Rauchgas. Bisher erfolgt eine Unterscheidung des zur Verbrennung eingetragenen Mülls oder Abfalls entweder gar nicht oder durch mechanische Maßnahmen bzw. durch Auszählen einzelner Müll komponenten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Ver brennungsanlage zu schaffen, bei welchem während der Verbrennung eine Online-Qualifizierung des Brennstoffes möglich ist.

Bei einem Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während der Verbrennung das entstehende Rauchgas analysiert, und aus den von Rauchgasbestandteilen ermittelten Quantitäten auf die in die Verbrennung eingebrachten Komponenten rückgeschlossen wird. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung wird das Verfahren auf die Messung des stabi len Kohlenstoffisotops gerichtet. Dieses wird eingebunden in das entstehende Koh lendioxid, als 13 CO₂ ermittelt; entweder absolut oder im Verhältnis zum Anteil an 12 CO₂.

Die Erfindung macht von der aus mehreren Untersuchungen ableitbaren Erkenntnis Gebrauch, daß das Vorkommen von Isotopen in der Abfallmatrix unterschiedlich ist. Wegen des großen Anteils von Kohlenstoff im Abfall bzw. in dem Müll, der in Verbren nungsanlagen eingebracht wird, ist bei der vorliegenden Erfindung das Verfahren auf eine 12 CO₂, 13 CO₂-Messung abgestellt. So gibt es beispielsweise unterschiedliche Anteile des genannten Isotops z. B. bei Kunststoffen aus Erdöl-Produkten und natür lich gewachsener Biomasse. Bei der Verbrennung entsteht dabei CO₂, das im Rauch gas hinsichtlich seines Isotopenverhältnisses quantifiziert wird. Das CO₂ besteht dabei aus einem Gemisch aus 12 CO₂ und 13 CO₂. Sowohl die Einzelkomponenten als auch das Verhältnis beider Komponenten wird jeweils online erfaßt. Daraus ergeben sich, wie oben bereits erwähnt, die Rückschlüsse beispielsweise auf die Müllzusammenset zung. In erfindungsgemäßer Weise kommt hier ein NDIR-Analysator zur Verwendung. Mit Hilfe dieses sogenannten nichtdispersiven Infrarot-Analysators ist die genannte isotopenselektive Messung möglich.

Die NDIR-Analyse des Rauchgases wird dabei online, d. h. während des Betriebspro zesses der Müllverbrennungsanlage durchgeführt. Durch die oben dargestellten Zu sammenhänge läßt sich über die erwähnten Rückschlüsse auf die Müllzusammenset zung schließen. Demzufolge läßt sich durch das Online-Analysenergebnis mit Hilfe der so vornehmbaren Differenzierung des Mülls auch der Eintrag desselben steuern. Der Eintrag des Mülls in die Verbrennungsanlage kann nach entsprechenden Stoffen so gewählt werden, daß die Verbrennung stets optimal ist. Optimal bedeutet hierbei unter Einhaltung der Abgasnormungen. Auf diese Weise ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher Weise möglich, auf die Verbrennungsparameter einfach durch die Zusammensetzung des eingetragenen Brennstoffes bzw. regelnd zuzugreifen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Nullung entweder der Einzelwerte des gemessenen 12 CO₂ und 13 CO₂ oder des Quotienten beider Einzelwerte dadurch vorgenommen, daß eine sogenannte Referenzverbrennung in einem separaten kleinen Ofen durchgeführt wird. Der Ofen wird dabei mit reiner Biomasse befüllt, die eine defi nierte CO₂-Entwicklung im Rauchgas hervorruft. Unter Biomasse sind hierbei bei spielsweise sämtliche fossilen Brennstoffe, sowie darüber hinausgehend auch Holz und dgl. zu sehen. Das bei der Referenzverbrennung entstehende Rauchgas wird da bei temporär in die NDIR-Analysestation quasi als Prüf- oder Kalibriergas eingegeben. Das dort bei dieser Verbrennung entstehende Verhältnis zwischen 12 CO₂ und 13 CO₂ gilt dann als sogenannte "genullte" oder "kalibrierte" Ausgangsbasis, von der ab nur noch die Differenz von diesem genullten Verhältnis während der zu ermitteln den Verbrennung ermittelt bzw. ausgewertet wird. Es ist außerdem möglich, hierzu ein Prüfgas zu verwenden, dessen Zusammensetzung dem Wert aus der Referenzver brennung entspricht.

Während der realen Messung am zu ermittelnden Verbrennungsprozeß wird das in die NDIR-Analyse eingebrachte Rauchgas natürlich von Aerosolen befreit. Eine Beseiti gung von Querempfindlichkeiten kann in bekannter Weise elektronisch oder auf ande re Weise erfolgen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung hinsichtlich ihrer Funktionsweise schematisch dar gestellt und im nachfolgenden näher erläutert:

Anhand der zeichnerischen Darstellung wird die Funktionsweise des Betriebsverfah rens insgesamt dargestellt. Dort, wo das Rauchgas der Verbrennungsanlage entsteht, ist eine Sonde S vorgesehen. Diese entnimmt aus dem Rauchgas einen Meßgas strom. Dieser Meßgasstrom wird über einen Kühler K geführt, der zudem auch eine Kondensatabscheidung durchführt. Hinter der Kondensatabscheidung befindet sich ein Einlaß entweder für Prüfgas oder für Rauchgas bzw. Abgas aus der genannten erfin dungsgemäßen Referenzverbrennung. Diese ist dann temporär, d. h. in gewissen Zeitfolgen in das System einspeisbar, um eine Eichung oder Kalibrierung vorzuneh men. Weiterhin ist eine Pumpe P vorgesehen, die das Rauch- oder Prüfgas innerhalb des Systemes, angefangen von der Sonde bzw. dem Prüfgaseinlaß, fördert. Vor dem eigentlichen Analysator ist ein Filter F angeordnet. Der Analysator nimmt eine selektive Messung von 13 CO₂ und 12 CO₂ vor. Die entsprechend ermittelten Meßergebnisse werden danach ausgewertet und beispielsweise das Verhältnis aus 13 CO₂:12 CO₂ gebildet. Das verwendete Meßverfahren ist die nichtdispersive infrarotspektroskopi sche Analyse (NDIR). Über die so ermittelten Quantitäten bzw. Verhältnisse der ermit telten Quantitäten der Rauchgasbestandteile wird auf die Brennstoffzusammensetzung geschlossen und ggf. die Brennstoffzusammensetzung zum Zwecke der Optimierung des Verbrennungsprozesses entsprechend geändert.

Das Verfahren läßt sich insgesamt somit in Müllverbrennungsanlagen einsetzen, bei denen auf diese Weise auf die Müllzusammensetzung geschlossen und der Eintrag des Mülls in seiner Zusammensetzung entsprechend geändert werden kann. Das Verfahren ist auch auf Verbrennungsanlagen anderer Art anwendbar.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage, insbesondere einer Müllver brennungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenzierung des in die Müllverbrennungsanlage eingebrachten Brennstoffes erfolgt indem das während der Verbrennung entstehende Rauch gas analysiert und aus den ermittelten Quantitäten von Rauchgasbestandteilen auf die Zusammensetzung des Brennstoffes rückgeschlossen wird.

2. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß der eingebrachte Brennstoff Müll ist.

3. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu analysierenden Rauchgasbestandteile 12 CO₂ und 13 CO₂ sind.

4. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Quantitäten von 12 CO₂ und 13 CO₂ in ein Verhältnis ge bracht werden.

5. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive Analyse der Rauchgasbestandteile durch eine nichtdispersive infrarotspektroskopische Analyse (NDIR) erfolgt.

6. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung online während des Betriebes der Müllverbrennungsanlage erfolgt.

7. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über die ermittelten Quantitäten der Rauchgasbestandteile auf die Brenn stoffzusammensetzung geschlossen und ggf. die Brennstoffzusammensetzung zum Zwecke der Optimierung des Verbrennungsprozesses entsprechend ge ändert wird.

8. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kalibrierung auf einen Ausgangszustand "Normalverbrennung" eine Referenzverbrennung in einem separaten Ofen erfolgt.

9. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Referenzverbrennung entstehende Rauchgas der NDIR-Analysestation temporär zugeführt wird.

10. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullung bzw. Kalibrierung auf ein Grundverhältnis zwischen 12 CO₂ und 13 CO₂ durch temporäre Aufgabe von Prüfgas in die NDIR-Analysestation ein gebracht wird.