Gegenstand der Diplomarbeit ist die Verbrennungsführung einer Sondermüll-Verbrennungsanlage (SAVA) nach dem Drehrohrprinzip. Spezielle Aufgabe ist es, für die eingesetzten Stützbrenner eine Brenner-Trimmregelung zu entwickeln, wobei Trimmung hier für die Aufteilung des Brennermassenstroms auf die Medien Heizöl und heizwertreicher Flüssigabfall steht. Durch die Regelung des Trimmfaktors wird die Medienaufteilung an den variierenden Energiegehalt des Flüssigabfalls angepaßt.
Die Arbeit unterteilt sich in die Bereiche theoretische Prozeßanalyse / Modellierung der Verbrennungsräume, Reglerentwurf und -dimensionierung sowie Bewertung des Regelkreisverhaltens durch Simulation.
Als Simulationswerkzeug kam das am Institut für Prozeßautomatisierung und Meßtechnik der HTWS-Zittau entwickelte Programm "DynStar" zum Einsatz.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Technologien der thermischen Abfallbehandlung
- Historischer Abriß
- Heutiger Entwicklungsstand
- Entwicklungstendenzen
- Das Projekt SAVA
- Verfahrensbeschreibung
- Regelungstechnische Struktur
- Verbrennungführung
- Brennermassenstromregelungen
- Modellierung der Regelstrecken
- Bilanzraum Drehrohr
- Stoffliche Ein- und Austräge
- Stoffliche Komponenten im System
- Energetisches Modell
- Beschreibende Differentialgleichungen
- Bilanzraum Nachbrennkammer
- Stoffliche Ein- und Austräge
- Stoffliche Komponenten im System
- Energetisches Modell
- Beschreibende Differentialgleichungen
- Zusammenfassung
- Brennstofftrimmregelung
- Einordnung des Modells Drehrohr in den Stofffluß
- Einordnung des Modells Nachbrennkammer in den Stofffluß
- Konzepte der Trimmregelung
- Bisheriges Konzept
- Neues Konzept
- Reglerdimensionierung
- Simulation und Bewertung
- Zusammenfassung und weiterführende Vorschläge
- Simulationsprogramm
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit behandelt die Verbrennungsführung einer Sondermüllverbrennungsanlage (SAVA) nach dem Drehrohrprinzip. Das Hauptziel ist die Entwicklung einer Brenner-Trimmregelung für die eingesetzten Stützbrenner. Die Trimmregelung steuert die Aufteilung des Brennermassenstroms auf Heizöl und heizwertreichen Flüssigabfall, um die Medienaufteilung an den variierenden Energiegehalt des Flüssigabfalls anzupassen.
- Modellierung der Verbrennungsräume (Drehrohr und Nachbrennkammer)
- Entwurf und Dimensionierung einer Brenner-Trimmregelung
- Simulation des Regelkreisverhaltens
- Bewertung der entwickelten Regelung
- Weiterführende Vorschläge für die Optimierung der Verbrennungsführung
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in die Technologien der thermischen Abfallbehandlung, die historische Entwicklung, den aktuellen Stand und zukünftige Trends beleuchtet. Anschließend werden das SAVA-Projekt und dessen verfahrenstechnische Struktur, insbesondere die Verbrennungsführung und die Brennermassenstromregelungen, detailliert beschrieben. Die folgenden Kapitel widmen sich der Modellierung der Regelstrecken (Drehrohr und Nachbrennkammer) und der Entwicklung einer Brenner-Trimmregelung. Die Modellierung umfasst die stofflichen Ein- und Austräge, die stofflichen Komponenten im System, die energetischen Modelle und die beschreibenden Differentialgleichungen. Die Brenner-Trimmregelung wird in das Gesamtkonzept der Verbrennungsführung eingeordnet, verschiedene Konzepte vorgestellt, die Reglerdimensionierung erläutert und Simulationen durchgeführt. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse und weiterführenden Vorschlägen.
Schlüsselwörter
Sondermüllverbrennung, Drehrohr, Brenner-Trimmregelung, Stoffbilanz, Energiebilanz, Reglerentwurf, Simulation, DynStar.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Ziel einer Brenner-Trimmregelung bei Müllverbrennungsanlagen?
Ziel ist es, den Brennermassenstrom optimal zwischen Heizöl und Flüssigabfall aufzuteilen, um auf schwankende Energiegehalte im Abfall flexibel zu reagieren.
Wie funktioniert eine SAVA nach dem Drehrohrprinzip?
In einer Sondermüll-Verbrennungsanlage (SAVA) wird der Abfall in einem rotierenden Drehrohr thermisch behandelt, gefolgt von einer Nachbrennkammer zur vollständigen Zerstörung von Schadstoffen.
Welche Rolle spielt die Modellierung der Verbrennungsräume?
Die Modellierung erstellt mathematische Beschreibungen (Differentialgleichungen) für Stoff- und Energiebilanzen, die als Basis für den Reglerentwurf dienen.
Was ist das Simulationsprogramm „DynStar“?
DynStar ist ein spezielles Werkzeug zur Simulation dynamischer Prozesse, mit dem das Verhalten des entwickelten Regelkreises vor der realen Anwendung getestet wurde.
Warum ist der Heizwert von Flüssigabfällen problematisch für die Regelung?
Da der Energiegehalt von Abfällen stark variiert, muss die Zufuhr von Stützbrennstoffen (Heizöl) ständig angepasst werden, um eine stabile Verbrennungstemperatur zu halten.
Welche Komponenten werden in der Stoffbilanz berücksichtigt?
Berücksichtigt werden stoffliche Ein- und Austräge sowie die verschiedenen chemischen Komponenten im System Drehrohr und Nachbrennkammer.
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- Thomas Rode (Author), 1996, Entwurf einer Verbrennungsregelung für Müllverbrennungsanlagen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/14297
