[发明专利]用于控制城市固体废物密度和提高热值以改善废物变能量锅炉运行的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)的规定，本申请要求2006年12月22日提交的美国临时专利申请第60/876,581号的优先权，该临时申请的主题通过引用包含在本申请中。

技术领域

本发明涉及一种改善的城市废物燃烧系统和方法。尤其是，通过包含用于精确计算要在城市废物燃烧器(MWC)中燃烧的输入废物中的湿度含量的装置，本发明的实施例对已知的MWC进行了改善。

背景技术

在废物变能量(WTE)工业中，城市固体废物(MSW)的热值一般被认为是不可测量和不可控制的变量。地方天气，尤其是降雨量，极大地影响MSW的热值，而这又影响着废物变能量锅炉的处理能力和运行特征。这个变量是大量燃烧废物变能量(mass burn waste-to-energy)和其他形式的基于燃烧的蒸汽发生之间的最大差别。有效地测量MSW热值变化的能力通过为锅炉燃烧控制提供从前无法得到的严格输入将增强锅炉的运行。此外，通过调整水或者液体废物的添加将MSW的湿度含量控制到相对恒定的值的能力，将进一步增强锅炉的运行，以及通过使从前不可控制的变量恒定，改善了废物处理速度的可预测性。

测量污泥等液体废物中的湿度含量是已知的。例如，颁发给Beaumont等人的美国专利6,553,924涉及一种在城市废物燃烧器注入并共同燃烧污泥的系统和方法，其中，在燃烧前监视并控制污泥的湿度含量。但是，这些技术一般来说不能应用于固体废物的管理和燃烧，这是因为在MWC燃烧炉附近的恶劣条件下，精确、有效地测量大量固体废物中的湿度含量，在技术上是具有挑战性的。

发明内容

针对这些以及其他的需要，本发明的实施例利用被放置用来在燃烧前监视输入废物的核辐射密度计，能够直接测量作为湿度含量指标的MSW燃料的密度。在一个实施例中，一种典型的核湿度密度计含有密封的放射性材料，典型的是铯和混有铍粉末的镅混合物。放射性材料发射出核辐射，当辐射通过MSW时，探测器能够算出这种辐射。这种算出的结果能够被转换成密度值。然后，能够用该密度值推出针对该MSW的湿度含量测量结果。

在本发明的一个方面中，提供了一种用于在固体废物焚烧系统中进行燃烧控制的方法。该方法包括如下步骤：将固体废物送入输入系统中；在所述固体废物进入燃烧室之前确定所述固体废物的湿度含量；根据所确定的湿度含量调节燃烧过程；以及将所述固体废物传进所述燃烧室中。

在本发明的另一个方面中，提供了一种固体废物燃烧系统。该系统包括城市废物燃烧器，所述城市废物燃烧器包括燃烧室。所述系统还包括被构造成将固体废物送进所述燃烧室中的废物输入系统。在所述系统中还包括适合于在所述废物进入所述燃烧室之前确定所述固体废物的湿度含量的湿度传感器。最后，所述系统包括与所述湿度传感器相通讯的控制器，其中，所述控制器从所述湿度传感器接收信息并根据所述信息调整所述城市废物燃烧器和/或所述废物输入系统的运行。

在本发明的实施例中，针对MSW的湿度含量测量结果能够用作发送给MWC的前馈，以相应地调节燃烧过程。

因为基于辐射的测量是一种统计学上的随机过程，所以，可按串联方式配置多个密度传感器，以多次测量废物密度。于是，例如从来自所述多个密度传感器的平均读数，能够确定出最终的密度测量结果，用所述平均测量密度得出湿度含量的估计。

在一个实施例中，在MSW被强制进入燃烧室之处的压头(ram)台的正上方通过MSW送料料斗的平面内，设置密度传感器仪器，用于读取燃料的密度。按照这种方式，MSW能够刚好在被引入MWC中的燃烧室内之前得到测量。

作为其他方式，在该平面内的多个测量点将确保合理地表示MSW条件。

接着，经平滑的密度读数将用来表征锅炉控制参数(诸如空气分布和控制系统增益)，以改善燃烧控制并增强锅炉稳定性。MSW密度读数还将用来控制液体喷射速率，以维持相对恒定的MSW热值。受控的热值将处于正常范围的下端，使得锅炉能够在连续的基础上接近其炉排极限(grate limit)地运行，由此，不管MSW组成和热值如何变化，都能最大化MSW处理吨数。

在一个实施例中，该密度测量的输出可以与MSW热值的变化相关并用作给燃烧控制的输入前馈。

在另一个实施例中，湿度/密度测量结果可以用来控制水喷射过程，以控制MSW热值。

附图说明

通过参照下面结合附图所进行的描述，可以获得对本发明及其优点的更完整的理解。在附图中，类似附图标记代表类似特征。其中：

图1所示为根据本发明实施例的改善后的城市废物燃烧(MWC)系统；