Verfahren zur Verbrennung von Brennstoffen mit niedrigem Heizwert und hohem Anteil an Feuchtigkeit und an unbrennbaren Bestandteilen, z. B. vorentwässerter Klärschlamm, sowie Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ver brennung von Brennstoffen mit niedrigem Heizwert und hohem Anteil an Feuchtigkeit und an unbrenn- baren Bestandteilen, z. B. vorentwässerter Klär schlamm, sowie eine Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Die Verbrennungsvernichtung von Abfallstoffen, welche einBrenngut mit minderwertigem Heizwert dar stellen und zudem in der Zusammensetzung - ausser beträchtlicher Feuchtigkeit - noch einen grossen An teil unbrennbares Material aufweisen, ist bereits be kannt.
Ein solches Brenngut ist z. B. Klärschlamm, wie er aus Kläranlagen von städtischen Abwässern an fällt und welcher durch Verbrennung vernichtet bzw. in eine sterile Masse übergeführt werden muss, wel che, ohne Gefahr der Grundwasserverseuchung, ab gelagert werden kann.
Der Klärschlamm fällt bekanntlich mit einem Wassergehalt von 9597 % an. Die Trockensubstanz besteht aus feinen Partikeln faseriger, organischer Substanzen, durchsetzt mit einem - hohen - Anteil (meistens über die Hälfte) unbrennbarer, minerali scher, amorpher Substanzen.
Es sind Verfahren bekannt, mit deren Hilfe der Klärschlamm bis auf 40-50% entwässert werden kann. Aber selbst in diesem Zustand und nach weiterer nach träglicher Trocknung ist die Verbrennung der Trocken substanz unter Flammenentwicklung nicht möglich, infolge des Einflusses der mineralischen, unbrenn- baren Bestandteile.
Das Brenngut glimmt und der Ausbrand ist unvollständig, weil die Zündung in der Masse des Brenngutes von jedem der fein ver teilten brennbaren Partikeln zum nächsten durch die umgehende inerte Masse erschwert und sogar behindert wird, wobei diese auch den Zutritt des erforderlichen Sauerstoffes an die brennbaren Par tikeln verwehrt.
Aus diesem Grunde hat sich in der Praxis eine Verbrennung auf dem Rost im geläufigen Sinne, d. h. mit Zulieferung der Verbrennungsluft von unten bzw. Einblasung von Unterwind und mit Erzielung eines Flammenbettes, als nicht möglich erwiesen. Selbst bei höchster Unterwindpressung und Vor- wärmung ist kein richtiges Flammenbett und be friedigender Ausbrand zu erzielen, wobei ausserdem der Anfall an mitgerissenem Brenngut und Asche untragbar ist.
Ferner ist versucht worden, den Klärschlamm als Zusatz zu einem anderen Brennstoff, z. B. Stadt müll, in Müllverbrennungsanlagen zu verbrennen. Auch diese Lösung ist unbefriedigend, nachdem bei einem Zusatz von über 15% besonders aufbereitetem und bis auf 20% Feuchtigkeit vorgetrocknetem Klär- schlamm die Feuerführung im Müllverbrennungsofen bereits labil wird.
Endlich sei der Versuch erwähnt, durch Bei mischung eines hochwertigen Brennstoffes in billiger Form (Koksgries oder Pulver, getrockneter Kohlen schlamm u. a.) den Heizwert und die Brennwillig- keit des Klärschlammes zu erhöhen, was sich aber meist als wirtschaftlich nicht tragbar erweist.
Um die bei den oben angeführten Verbrennungs möglichkeiten des vorgetrockneten Brenngutes (Klär- schlamm) in kompakter Masse auftretenden Schwie rigkeiten zu vermeiden, liegt es nahe, das Brenn- gut aufgelockert, mit Verbrennungsluft durchwirbelt, zur Verbrennung zu bringen. Zweck der Erfindung ist, die angeführten Nach teile der bekannten Verbrennungsverfahren zu be heben.
Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich da durch aus, dass in einem von aussen durch die Feuer gase beheizten runden Zündschacht das vorzerklei- nerte Brenngut mittels heisser Trägerluft durch tan- gential angeordnete Beschickungsdüsen eingeblasen wird, an der Schachtinnenwand wirbelt, hierbei durch Reibung zerkleinert und getrocknet wird und nach Durchwirbelung mit erhitzter,
ebenfalls tangential un ter den Beschickungsdüsen eingeblasener Sekundär luft, eine wirbelnde Aufwärtsbewegung im Schacht erfährt, dabei zündet und in der Schwebe verbrennt.
Die Einrichtung zur Ausführung dieses Verfah rens zeichnet sich gemäss der Erfindung dadurch aus, dass innerhalb einer Kammer ein zylindrischer Zünd- schacht in aufrechter Lage angeordnet ist, der an seinem oberen Ende in die Kammer mündet, wobei in der Nachbarschaft des unteren, einen Auslass bildenden Endes tangential angeordnete Düsen vor gesehen sind, von denen die einen mit einer pneu matischen Beschickungsvorrichtung und die andern mit einer Sekundärluftquelle in Verbindung stehen.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Ver fahrens gemäss der Erfindung soll im folgenden an hand eines in der Zeichnung schematisch darge stellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemässen Einrichtung im einzelnen näher beschrieben werden. Es zeigen: Fig. 1 die Einrichtung in einem Vertikalschnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 und Fig. 2 die Einrichtung in einem Horizontal schnitt nach der Linie 11-II der Fig. 1.
Das Brenngut wird bei 1 durch geeignete Ein richtungen so weit vorzerkleinert, dass es durch heisse Trägerluft 2 über tangential angeordnete Düsen 3 in den Zündschacht 4 geblasen wird. Die hierfür benötigten Einrichtungen wie Gebläse, Leitungen, Aufgabevorrichtung und Düsen werden als bekannt vorausgesetzt.
Unterhalb der Beschickungsdüsen 3 wird heisse Sekundärluft durch tangential angeordnete Düsen 5 in den Zündschacht 4 geblasen, wobei die Düsen 3 und 5 gleichlaufend einblasen. Hierdurch wird im Zündschacht 4 eine ausgesprochene Wirbel- und Aufwärtsbewegung verursacht. Durch die hierbei auftretende Zentrifugalkraft wird das Brenngut an die Wand des Zündschachtes 4 gewirbelt, dabei durch Abrieb weiter zerkleinert und gleichzeitig durch die Steiggeschwindigkeit der Sekundärluft im Zünd- schacht 4 emporgehoben.
Bei Dauerbetrieb und im Beharrungszustand ist die Wand des Zündschachtes 4, wie weiter unten erklärt, stark erhitzt, so dass die aufsteigenden brenn baren Partikeln des Brenngutes durch intensive Be rührung und auch Bestrahlung getrocknet und ge zündet werden. Es wird sich zum oberen Ende des Zündschachtes 4 hin allmählich eine volle Flamme bilden, die aus dem Zündschacht 4 herausschlägt, in den von aussen wärmeisolierten Ausbrennschacht 6 umgelenkt wird, dort selbst ausbrennt und dabei den Zündschachtmantel 4 von aussen beheizt.
Schwere bzw. nicht ausgebrannte Brenngutteile werden noch vor der Umlenkung in den Aus brennschacht 6 in den Zündschacht 4 zurückfallen. Die zurückfallenden Brenngutteile werden erneut und nun, bereits vorgetrocknet, in den Zündschacht, wie mit 7 angedeutet, rezirkuliert. Das rezirkulierte Brenngut wird die Trocknung und Zündung im Zünd- schacht 4 günstig beeinflussen.
Die aus dem Ausbrennschacht 6 herausfallende Asche wird bei 8 am unteren Ende des Schachtes abgezogen.
Die Verbrennungsgase werden bei 9 abgezogen und dienen auch zur Erhitzung der Träger und der Sekundärluft, die über die Düsen 3 und 5 eingeblasen wird.
Bei den zu erwartenden Betriebstemperaturen von rund 900 C wird für den Zündschacht 4 ein entsprechendes wärmebeständiges Blechmaterial ver wendet.
Process for the combustion of fuels with a low calorific value and a high proportion of moisture and non-combustible components, e.g. B. pre-dewatered sewage sludge, as well as a device for carrying out this process. The invention relates to a process for the combustion of fuels with a low calorific value and a high proportion of moisture and non-combustible components, eg. B. pre-drained sewage sludge, and a device for carrying out this process.
The destruction of waste by incineration, which is a fuel with an inferior calorific value and which, apart from considerable moisture, also has a large proportion of non-combustible material in its composition, is already known.
Such a kiln is z. B. sewage sludge, as it falls from sewage treatment plants of urban wastewater and which must be destroyed by incineration or converted into a sterile mass, wel che, can be stored from without risk of groundwater contamination.
It is known that sewage sludge has a water content of 9597%. The dry matter consists of fine particles of fibrous, organic substances, interspersed with a - high - proportion (mostly over half) of non-flammable, mineral, amorphous substances.
Methods are known with the help of which the sewage sludge can be dewatered up to 40-50%. But even in this state and after further subsequent drying, combustion of the dry substance with the development of flames is not possible due to the influence of the mineral, incombustible components.
The material to be fired glows and the burnout is incomplete because the ignition in the mass of the material to be fired from each of the finely divided combustible particles to the next is made more difficult and even impeded by the immediate inert mass, which also prevents the required oxygen from reaching the combustible par items denied.
For this reason, in practice a burn on the grate in the usual sense, i.e. H. with supply of combustion air from below or blowing in from under wind and with achieving a flame bed, proved to be impossible. Even with the highest under-wind pressure and preheating, a correct flame bed and a satisfactory burnout cannot be achieved, and the accumulation of entrained fuel and ash is unacceptable.
Attempts have also been made to use the sewage sludge as an additive to another fuel, e.g. B. City garbage to burn in waste incineration plants. This solution, too, is unsatisfactory, since with an addition of more than 15% specially prepared sewage sludge that has been pre-dried to 20% moisture, the fire control in the incinerator already becomes unstable.
Finally, the attempt should be mentioned to increase the calorific value and the ability of the sewage sludge to burn by adding a high-quality fuel in a cheap form (coke grit or powder, dried coal sludge, etc.), but this usually proves to be economically unsustainable.
In order to avoid the difficulties that occur with the above-mentioned incineration possibilities of the pre-dried fuel (sewage sludge) in a compact mass, it makes sense to loosen the fuel and blow it with combustion air. The purpose of the invention is to lift the listed after parts of the known combustion process to be.
The method according to the invention is characterized in that in a round ignition shaft heated from the outside by the fire gases, the pre-shredded firing material is blown in by means of hot carrier air through tangentially arranged charging nozzles, whirls around the inner wall of the shaft, is crushed and dried by friction and after whirling with heated,
Secondary air blown in tangentially under the feed nozzles, experiences a whirling upward movement in the shaft, ignites and burns in suspension.
The device for carrying out this method is characterized according to the invention in that a cylindrical ignition shaft is arranged in an upright position within a chamber, which opens into the chamber at its upper end, the lower end forming an outlet in the vicinity The end tangentially arranged nozzles are seen, some of which are connected to a pneumatic charging device and the other to a secondary air source.
An example embodiment of the method according to the invention will be described in more detail below with reference to an embodiment of the device according to the invention shown schematically in the drawing. 1 shows the device in a vertical section along the line I-I in FIG. 2 and FIG. 2 the device in a horizontal section along the line 11-II in FIG.
At 1, the material to be fired is pre-shredded by suitable devices so that it is blown into the ignition shaft 4 by hot carrier air 2 via tangentially arranged nozzles 3. It is assumed that you are familiar with the equipment required for this, such as blowers, lines, feed devices and nozzles.
Below the charging nozzles 3, hot secondary air is blown through tangentially arranged nozzles 5 into the ignition shaft 4, the nozzles 3 and 5 blowing in simultaneously. This causes a pronounced vortex and upward movement in the ignition shaft 4. The centrifugal force that occurs here causes the material to be fired to be swirled against the wall of the ignition shaft 4, further comminuted by abrasion and at the same time lifted up in the ignition shaft 4 by the rate at which the secondary air rises.
During continuous operation and in the steady state, the wall of the ignition shaft 4, as explained below, is strongly heated, so that the rising combustible particles of the material to be burned are dried and ignited by intense contact and radiation. A full flame will gradually form towards the upper end of the ignition shaft 4, which strikes out of the ignition shaft 4, is deflected into the externally thermally insulated burnout shaft 6, where it burns itself out and thereby heats the ignition shaft casing 4 from the outside.
Heavy or not burned-out pieces of material to be fired will fall back into the ignition shaft 4 before they are deflected into the combustion shaft 6. The falling items to be fired are again and now, already pre-dried, recirculated into the ignition shaft, as indicated by 7. The recirculated material to be fired will have a favorable effect on the drying and ignition in the ignition shaft 4.
The ash falling out of the burnout shaft 6 is drawn off at 8 at the lower end of the shaft.
The combustion gases are drawn off at 9 and also serve to heat the carriers and the secondary air that is blown in via the nozzles 3 and 5.
At the expected operating temperatures of around 900 C, a corresponding heat-resistant sheet metal material is used for the ignition shaft 4.