CH710683B1 - Vorrichtung zur Einspeisung von Luft in den Feuerraum eines Verbrennungsofens. - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Einspeisung von Luft in den Feuerraum eines Verbrennungsofens umfasst einen längsgestreckten, mit einer feuerfesten Schutzverkleidung (12) versehenen und zwei Enden aufweisenden Balken (10), durch dessen Inneres mindestens ein Luftverteilrohr (19, 20) verläuft. Längs des Balkens (10) sind mit dem mindestens einen Luftverteilrohr (19, 20) kommunizierend verbundene Luftauslässe (17, 18) angeordnet. Der Balken (10) weist Luftleitmittel zur Erzeugung eines Luftschleiers über einen Oberflächenbereich (25) des Balkens (10) auf. Durch diesen Luftschleier wird die Ablagerung von Schlacke auf dem Balken verhindert.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einspeisung von Luft in den Feuerraum eines Verbrennungsofens gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] In Verbrennungsöfen z.B. von Müllverbrennungsanlagen ist es oftmals erforderlich, sogenannte Sekundärluft in den Feuerraum des Verbrennungsofens einzuspeisen. Dazu wird üblicherweise unter anderem eine Lufteinspeisungsvorrichtung in Form eines längsgestreckten Balkens eingesetzt, der sich im Wesentlichen horizontal zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Verbrennungsofens quer durch den Feuerraum erstreckt. Der Balken ist aussen mit einer aus einer Vielzahl von Platten zusammengesetzten Schutzverkleidung aus einem feuerfesten Material versehen. Durch das Innere des Balkens verlaufen Luftverteilrohre, in die durch die Enden des Balkens und die Seitenwände des Verbrennungsofens hindurch Luft zugeführt werden kann. Der Balken weist seitlich über seine Länge verteilt angeordnete Luftauslässe auf, die mit den Luftverteilrohren kommunizierend verbunden sind. Unter der Schutzverkleidung weist der Balken eine Wärmetauscheranordnung sowie mit dieser verbundene Leitungen für ein Wärmeaustauschmedium auf. Die Leitungen führen ebenfalls durch die Enden des Balkens nach aussen. Der Balken ist üblicherweise prismaartig ausgebildet und wird daher oft auch als Prisma bezeichnet. Oft ist der prismaartige Balken so im Feuerraum des Verbrennungsofens angeordnet, dass sich ein spitzerer Winkel des Querschnitts oben befindet und ein stumpferer bzw. weniger spitzer Winkel des Querschnitts unten und gegenüber dem spitzeren Winkel etwas seitlich versetzt ist. Demzufolge weist der Balken zwei untere und zwei obere, dachartige Seitenflächen auf, wobei eine der oberen, dachartigen Seitenflächen etwas stärker zur Vertikalen geneigt ist als die andere.

[0003] Bei den bekannten Lufteinspeisungsvorrichtungen dieser Art lagert sich insbesondere in den vergleichsweise kälteren Endbereichen des Balkens häufig Schlacke auf den oberen Seitenflächen des Balkens ab. Besonders ausgeprägt ist dabei die Schlackenablagerung auf der gegenüber der Vertikalen stärker geneigten oberen Seitenfläche des Balkens. Schlackenablagerungen behindern den Wärmeübergang in die unter der Schutzverkleidung befindliche Wärmeaustauscheranordnung und sind unter anderem schon allein deshalb unerwünscht.

[0004] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lufteinspeisungsvorrichtung der gattungsgemässen Art dahingehend zu verbessern, dass die Bildung und Ablagerung von Schlacke verhindert oder zumindest reduziert wird.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Lufteinspeisungsvorrichtung gelöst, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

[0006] Das Wesen der Erfindung besteht im Folgenden: Eine Vorrichtung zur Einspeisung von Luft in den Feuerraum eines Verbrennungsofens umfasst einen längsgestreckten, mit einer feuerfesten Schutzverkleidung versehenen und zwei Enden aufweisenden Balken, durch dessen Inneres mindestens ein Luftverteilrohr verläuft, sowie längs des Balkens angeordnete, mit dem mindestens einen Luftverteilrohr kommunizierend verbundene Luftauslässe. Der Balken weist Luftleitmittel zur Erzeugung eines Luftschleiers über einen Oberflächenbereich des Balkens auf.

[0007] Der Luftschleier verhindert die Schlackenbildung auf dem betreffenden Oberflächenbereich des Balkens.

[0008] Bevorzugt sind die Luftleitmittel in einem oberen Bereich des Balkens zumindest in der Nähe seiner beiden Enden angeordnet zur Erzeugung von über je einen Oberflächenbereich des Balkens abwärts streichenden Luftschleiern. Derart angeordnete Luftleitmittel verhindern die Schlackenbildung an den besonders kritischen, vergleichsweise kälteren Stellen.

[0009] Vorteilhafterweise umfassen die Luftleitmittel Luftleitschlitze, welche mit dem mindestens einen Luftverteilrohr kommunizierend verbunden sind und im Wesentlichen tangential zu den Oberflächenbereichen des Balkens ausmünden. Solche Luftleitschlitze sind fertigungstechnisch relativ einfach.

[0010] Vorteilhafterweise sind die Luftleitschlitze je durch einen Spalt zwischen einem Abschnitt der Schutzverkleidung und einem diesen Abschnitt der Schutzverkleidung übergreifenden Leitelement gebildet. Dies erlaubt eine besonders einfache praktische Realisierung der Luftleitmittel.

[0011] Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Leitelement an einem Formstein ausgebildet, welcher selbst Teil der Schutzverkleidung ist. Dies ermöglicht die praktische Implementierung der Luftleitmittel durch einfachen Ersatz von Platten der Schutzverkleidung durch entsprechende Formsteine.

[0012] Zweckmässigerweise weist der Formstein einen konkav gekrümmten Abschnitt auf, in welchem eine hinterschnittene Nut ausgebildet ist, in die mindestens ein Haltebolzen zur Befestigung des Formsteins eingreift. Der Formstein kann so ähnlich wie eine Platte der Schutzverkleidung am Rest des Balkens befestigt werden.

[0013] Im Hinblick auf optimale Strömungsverhältnisse im Feuerraum des Verbrennungsofens ist der Balken vorteilhafterweise prismaartig ausgebildet.

[0014] Mit Vorteil weist der Balken unter der Schutzverkleidung eine Wärmetauscheranordnung und mit dieser kommunizierend verbundene, in Längsrichtung des Balkens verlaufende Rohrleitungen für ein Wärmeaustauschmedium auf. Dies erlaubt die den Balken im Verbrennungsofen beaufschlagende Wärmeenergie für die Erhitzung des Wärmeaustauschermediums zu nutzen.

[0015] Vorzugsweise ist der Balken so ausgebildet, dass dem mindestens einen Luftverteilrohr Luft von aussen durch die Enden des Balkens zuführbar ist.

[0016] Mit Vorteil sind die Luftauslässe seitlich am Balken angeordnet. Dies ermöglicht eine optimale Lufteinspeisung in den Feuerraum.

[0017] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels detaillierter beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 - eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Verbrennungsofens mit einer erfindungsgemässen Lufteinspeisungsvorrichtung, Fig. 2 - eine um 90° gedreht dargestellte Seitenansicht der erfindungsgemässen Lufteinspeisungsvorrichtung in Richtung des Pfeils II der Fig. 3, Fig. 3 - einen gegenüber Fig. 2 um 90° gedreht dargestellten Schnitt durch die Lufteinspeisungsvorrichtung gemäss der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4 - einen Schnitt analog Fig. 3 mit eingezeichneten Strömungslinien und Fig. 5-8 - je eine Ansicht aus vier verschiedenen Seiten eines Formsteins der erfindungsgemässen Lufteinspeisungsvorrichtung.

[0018] Für die nachstehende Beschreibung gilt die folgende Festlegung: Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugszeichen angegeben, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungsteil nicht erwähnt, so wird auf deren Erläuterung in vorangehenden oder nachfolgenden Beschreibungsteilen verwiesen. Umgekehrt sind zur Vermeidung zeichnerischer Überladung für das unmittelbare Verständnis weniger relevante Bezugszeichen nicht in allen Figuren eingetragen. Hierzu wird auf die jeweils übrigen Figuren verwiesen.

[0019] Lage- und Richtungsbezeichnungen, wie z.B. oben, unten, nebeneinander, übereinander, seitlich, vertikal und horizontal, beziehen sich auf die übliche, in den Zeichnungen dargestellte Einsatzposition der erfindungsgemässen Lufteinspeisungsvorrichtung in einem Verbrennungsofen.

[0020] Die Übersichtsdarstellung der Fig. 1 zeigt die wesentlichsten Teile eines beispielhaften Verbrennungsofens 100. Nach unten ist der Verbrennungsofen 100 durch einen Rost 101 begrenzt. Darüber befindet sich ein Feuerraum 102, an den sich nach oben ein Zug 103 anschliesst. Im Feuerraum 102 befinden sich eine Lufteinspeisungsvorrichtung 104 und darüber zwei Brenner 105 und 106. Seitlich schliesst sich an den Verbrennungsofen 100 eine Zufuhrvorrichtung 107 zur Beschickung des Verbrennungsofens 100 mit zu verbrennendem Material, typischerweise Müll, an. Die Wände des Verbrennungsofens sind innen mit einer Schutzverkleidung aus feuerfesten Platten versehen. Mit Ausnahme der Lufteinspeisungsvorrichtung 104 ist der Verbrennungsofen 100 konventionell ausgebildet und bedarf daher keiner näheren Erläuterung. Die Erfindung betrifft vor allem die spezielle Ausbildung der Lufteinspeisungsvorrichtung 104, welche im Folgenden im Detail beschrieben ist.

[0021] Die in den Figuren 2 und 3 in grösserem Massstab dargestellte erfindungsgemässe Lufteinspeisungsvorrichtung 104 umfasst einen langgestreckten, prismatischen Balken 10, der sich horizontal quer durch den Feuerraum 102 (Fig. 1) des Verbrennungsofens 100 erstreckt und mit seinen beiden Enden 11 an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 108 (Fig. 2) des Verbrennungsofens 100 befestigt ist.

[0022] Der Balken 10 ist im Querschnitt im Wesentlichen fast deltoidförmig ausgebildet und aussen mit einer aus feuerfesten Platten zusammengesetzten Schutzverkleidung 12 versehen. Direkt unter der Schutzverkleidung 12 befindet sich eine Wärmetauscheranordnung in Form von zwei geknickten Rohrwänden 13 und 14 (Fig. 3). Im Inneren des Balkens 10 verlaufen in dessen Längsrichtung zwei Rohrleitungen 15 und 16 (Figuren 2 und 3), die mit den Rohrwänden 13 bzw. 14 kommunizierend verbunden sind und mittels welchen ein Wärmetauschermedium (in der Regel Wasser bzw. Wasserdampf) von aussen durch ein oder beide Enden 11 des Balkens 10 zuführbar bzw. wieder nach aussen abführbar ist. Die beiden Rohrleitungen 15 und 16 sind innerhalb bzw. unter der Schutzverkleidung 12 im Bereich der oberen bzw. der unteren Längskante des Balkens 10 angeordnet.

[0023] Die beiden geknickten und über die Rohrleitungen 15 und 16 miteinander verbundenen Rohrwände 13 und 14 bilden die tragende Struktur des Balkens 10, die Platten der Schutzverkleidung 12 sind an dieser tragenden Struktur befestigt. Die Platten der Schutzverkleidung 12 sind an die äussere Gestalt des Balkens 10 angepasst. In ebenen Abschnitten sind eben ausgebildete Platten 23 eingesetzt, in gekrümmten Abschnitten sind entsprechend gekrümmt ausgebildete Platten 24 eingesetzt. Die Platten 23 und 24 sind neben und übereinander in Reihen und Spalten angeordnet. Die Platten 23 und 24 sind an den Rohrwänden 13 und 14 bzw. an den Rohrleitungen 15 und 16 in an sich bekannter Weise befestigt, z.B. mittels an den Rohrwänden 13 und 14 und an den Rohrleitungen 15 und 16 befestigter Haltebolzen, die in den Platten 23 und 24 vorgesehene Nuten hintergreifen.

[0024] An den beiden seitlichen Längskanten des Balkens 10 ist über die Längserstreckung des Balkens verteilt eine Vielzahl von Luftauslässen 17 und 18 angeordnet. Im Inneren des Balkens 10 verlaufen in dessen Längsrichtung zwei Luftverteilrohre 19 und 20, die mit den Luftauslässen 17 und 18 über Leitungen 21 bzw. 22 kommunizierend verbunden sind. Die beiden Luftverteilrohre 19 und 20 erstrecken sich durch ein Ende 11 des Balkens 10 und die angrenzende Seitenwand 108 (Fig. 2) des Verbrennungsofens 100 hindurch und dienen zur Luftzufuhr von aussen sowie zur Speisung der Luftauslässe 17 und 18.

[0025] Soweit entspricht die Lufteinspeisungsvorrichtung 104 den bekannten Lufteinspeisungsvorrichtungen dieser Art.

[0026] Zur Behebung des eingangs erwähnten Problems der Schlackenablagerung ist der oberste Bereich der Lufteinspeisungseinrichtung 104 bzw. des Balkens 10 speziell ausgebildet. Diese spezielle erfindungsgemässe Ausbildung besteht darin, dass im obersten Bereich des Balkens 10 Luftleitmittel zur Erzeugung von über einen Oberflächenbereich 25 des Balkens 10 abwärts streichenden Luftschleiern angeordnet sind. Die Luftleitmittel können sich über die gesamte Länge des Balkens erstrecken, beschränken sich aber vorzugsweise auf je einen Endbereich 26 (Fig. 2) in der Nähe der beiden Enden 11 des Balkens 10, wo im Verbrennungsofen erfahrungsgemäss eine geringere Temperatur herrscht und daher die Tendenz zur Schlackenablagerung am stärksten ausgeprägt ist.

[0027] Die Luftleitmittel umfassen in den Endbereichen 26 jeweils nebeneinander angeordnete Leitelemente 31, die je einen Abschnitt 27 der Schutzverkleidung 12 übergreifen bzw. überdachen (Fig. 3) und zwischen sich und dem überdachten Abschnitt 27 je einen Luftleitschlitz 32 bzw. Spalt bilden. Im Bereich der Luftleitschlitze 32 sind im Balken 10 Luftauslassöffnungen 28 angeordnet, welche einerseits in die Luftleitschlitze 32 bzw. Spalte münden und anderseits über Leitungen 29 kommunizierend mit dem Luftverteilrohr 19 verbunden sind, so dass Luft vom Luftverteilrohr 19 in die Luftleitschlitze 32 gelangen kann. Die Spalte bzw. Luftleitschlitze 32 münden im Wesentlichen tangential zu dem an den überdachten Abschnitt 27 anschliessenden Oberflächenbereich 25 des Balkens 10 bzw. dessen Schutzverkleidung 12 aus und erzeugen im Betrieb der Lufteinspeisungsvorrichtung den schon erwähnten, in Fig. 4 symbolisch durch eine Linie 33 angedeuteten Luftschleier, der sich schliesslich in den aufsteigenden heissen Verbrennungsgasen verwirbelt.

[0028] Die Leitelemente 31 sind je als Teil von speziell ausgebildeten Formsteinen 30 aus feuerfestem Material realisiert. Die Formsteine 30 sind in einer Reihe nebeneinander angeordnet und bilden (in den beiden Endbereichen 26 des Balkens 10) gleichzeitig einen Teil der Schutzverkleidung 12 in deren die obere Rohrleitung 15 umfassenden Abschnitt. Anstelle einer gekrümmten Platte 24 ist die Rohrleitung 15 also an einer Seite durch die Formsteine 30 geschützt. Zwischen den beiden Endbereichen 26 ist die Rohrleitung 15 nur von gekrümmten Platten 24 umschlossen. Eine Reihe weiterer Formsteine 40 bildet einen Übergang zwischen den gekrümmten Platten 24 und den Formsteinen 30. Anstelle der Formsteine 40 könnte auch irgendeine feuerfeste Füllmasse, z.B. aus feuerfestem Beton, vorgesehen sein.

[0029] Die Ausbildung der Formsteine 30 ist in den Figuren 5-8 detaillierter dargestellt. Die Fig. 5 zeigt einen Formstein 30 im Profil, die Figuren 6-8 bezogen auf Fig. 5 den Formstein 30 je in einer Seitenansicht von oben, von links und von rechts. Der Formstein 30 weist einen konkav gekrümmten Abschnitt 34 auf, der an die äussere Form der Rohrleitung 15 angepasst ist und mit welchem der Formstein 30 auf der Rohrleitung 15 aufsitzt. Im konkaven Abschnitt 34 befindet sich eine hinterschnittene Nut 35, in welche an der Rohrleitung 15 befestigte Haltebolzen 36 eingreifen und dadurch den Formstein 30 an der Rohrleitung 15 befestigen. In Fig. 5 ist ein (an der Rohrleitung befestigter) Haltebolzen 36 schematisch dargestellt. Mit ähnlichen oder gleichen Haltebolzen 36 sind auch alle übrigen Platten 23 und 24 der Schutzverkleidung 12 befestigt. Das Leitelement 31 ist direkt am Formkörper 30 angeformt.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Einspeisung von Luft in den Feuerraum eines Verbrennungsofens, mit einem längsgestreckten, mit einer feuerfesten Schutzverkleidung (12) versehenen und zwei Enden (11) aufweisenden Balken (10), durch dessen Inneres mindestens ein Luftverteilrohr (19, 20) verläuft, und mit längs des Balkens (10) angeordneten, mit dem mindestens einen Luftverteilrohr (19, 20) kommunizierend verbundenen Luftauslässen (17, 18), dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (10) Luftleitmittel (31, 32) zur Erzeugung eines Luftschleiers (33) über einen Oberflächenbereich (25) des Balkens (10) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitmittel in einem oberen Bereich des Balkens (10) zumindest in der Nähe seiner beiden Enden (11) angeordnet sind zur Erzeugung von über je einen Oberflächenbereich (25) des Balkens (10) abwärts streichenden Luftschleiern (33).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitmittel Luftleitschlitze (32) umfassen, welche mit dem mindestens einen Luftverteilrohr (19) kommunizierend verbunden sind und im Wesentlichen tangential zu den benachbarten Oberflächenbereichen (25) des Balkens (10) ausmünden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitschlitze (32) je durch einen Spalt zwischen einem Abschnitt (27) der Schutzverkleidung (12) und einem diesen Abschnitt (27) der Schutzverkleidung übergreifenden Leitelement (31) gebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (31) an einem Formstein (30) ausgebildet ist, welcher selbst Teil der Schutzverkleidung (12) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstein (30) einen konkav gekrümmten Abschnitt (34) aufweist, in welchem eine hinterschnittene Nut (35) ausgebildet ist, in die mindestens ein Haltebolzen (36) zur Befestigung des Formsteins eingreift.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (10) prismaartig ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (10) unter der Schutzverkleidung (12) eine Wärmetauscheranordnung (13, 14) und mit dieser kommunizierend verbundene, in Längsrichtung des Balkens verlaufende Rohrleitungen (15, 16) für ein Wärmeaustauschmedium aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (10) so ausgebildet ist, dass dem mindestens einen Luftverteilrohr (19, 20) Luft von aussen durch die Enden (11) des Balkens (10) zuführbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslässe (17, 18) seitlich am Balken (10) angeordnet sind.