DD202203A5

DD202203A5 - Verfahren und einrichtung fuer die verbrennung von vorwiegend landwirtschaftlichen pflanzenabfaellen

Info

Publication number: DD202203A5
Application number: DD82238241A
Authority: DD
Inventors: Bela Batyi; Geza Gulyas; Zoltan Bozso; Istvan Csakany; Janos Bartucz
Original assignee: Lang Gepgyar
Priority date: 1981-03-17
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1983-08-31
Also published as: PL235463A1; AU8152982A; AR229907A1; DK110382A; IT1150689B; RO85928B; HU181288B; IT8220202A0; DE3208681A1; GB2097904A; US4449460A; FR2502298A1; RO85928A

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar zur Verbrennung von vorwiegend landwirtschaftlichen Pflanzenabfaellen und Resten, deren Wassergehalt 45 % Gewichtsprozent nicht ueberschreitet. Waehrend das Ziel in einer breiteren Verwertung von landwirtschaftlichen Pflanzenabfaellen durch Verbrennen zu sehen ist, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren und eine Einrichtung fuer die Verbrennung diese Abfaelle zu schaffen, bei dem die Verbrennung der Abfaelle so erfolgt, dass diese mit einem Wassergehalt bis zu 45 % verbrennbar sind. Dieses wird im wesentlichen verfahrensseitig dadurch erreicht, dass der Verbrennungsprozess in zwei Phasen verlaeuft, wobei in der ersten Phase die Verbrennung unvollkommen unter Luftmangel erfolgt und die entstehenden Rauchgase entgegen der Hauptbewegungsrichtung des kontinuierlich zugefuehrten zu verbrennenden Mediums geleitet werden und zwar gleichzeitig mit dem durch die zu verbrennenden Abfaelle geleiteten Luftstrom. In der zweiten Phase erfolgt durch Einblasen von Zusatzluft die vollkommene Verbrennung.

Description

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£. *J KJ 4L H I «·* Berlin, den 13.7··1982

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Verfahren und Einrichtung für die Verbrennung von vorwiegend landwirtschaftlichen Pflanzenabfällen

Anwendungsgebiet ,der .Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar zur Verwertung von brennbaren katerialien durch Verbrennung - vorwiegend von landwirtschaftlichen Pflanzenabfällen und Resten (Brennstoffen) - deren Wassergehalt 45 Gewichtsprozent nicht überschreitet«,

Charakteristik der Ja e kann ten technischen Lösungen

Die Voraussetzung für die Verbrennung von festen Brennstoffen ist die Aufwartung des Brennstoffes auf die Zündtemperatur. Gleichzeitig mit der Aufwärmung des Brennstoffes findet das Verdampfen der von dem Wassergehalt des Brennstoffes abhängigen Wassermenge, d. h. das Trocknen des Brennstoffes 3tatt» Da die zum Verdampfen des Wassere nötige Wärmemenge um eine Größenordnung größer ist als die zur Aufwärmung des festen Anteils benötigte, ist das Trocknen die kritischste Phase des in der Verbrennungsanlage ablaufenden Prozesses,

Dieses Problem rücKt bei Verwertung von landwirtschaftlichen Pflanzenabfällen und Resten durch Verbrennung stark in den Vordergrund, da die Reste der landwirtschaftlichen Pflanzen unmittelbar nach der Ernte noch viel Wasser enthalten.

Charakteristisch für die Pflanzenreste ist noch der Umstand, daß sie auch in lufttrockenem Zustand verhältnismäßig viel V/asser enthalten, wodurch ihre Verwertung durch Verbrennen in erhöhtem Masse problematisch ist, zur. gleichen Zeit beginnt aber das Verfaulen der landwirtschaftlichen Pflanzenreste infolge des hohen Wassergehaltes in kurzer Zeit, wo-

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durch sie zum Verbrennen nicht mehr brauchbar sind.

Bei den zum Verbrennen der landwirtschaftlichen Reste bisher angewandten Feuerungsanlagen wurden im wesentlichen die bei der Kohlenfeuerung bekannten Methoden angewandt. Das aus dem Fülltrichter auf den Rost aufgegebene Produkt wurde am Anfang des Rostes mit bei der Kohlenfeuerung angewandten konventionellen Methoden, mit dem sogenannten Zündgewölbe sowie mit der Wirkung der Rückstrahlung der Flammen der Verbrennungszone auf die Zündtemperatur gebracht. Diese Methoden waren auch für die Verbrennung von ausgesprochen lufttrocknen landwirtschaftlichen Resten nur in beschränktem Maße geeignet, weil sie nur mit Brennstoffen mit max, 20 - 25 % Wassergehalt funktionieren. Die Ursache davon besteht darin, daß bei Verbrennung von landwirtschaftlichen Resten die Temperatur des Feuerraumes wesentlich niedriger ist als bei Kohlenfeuerung, infolgedessen ist auch die Temperatur des Zündgewölbes weitaus niedriger» Da der durch Strahlung übertragene Wärmefluß mit der vierten Potenz der absoluten Temperatur des Zündgewölbes proportional ist, sind die konventionellen Zündgewölbe nicht imstande Brennstoffe mit größerem Wassergehalt auszutrocknen. Infolgedessen konnte man den größten Teil der Pflanzenreste - wie z, B«, Maisstroh - unmittelbar nach der Ernte nicht verbrennen.

Ziel der Erfindung ;

Das Ziel der Erfindung ist» die Bereitstellung eines^; Verfahrens zur Verwertung von brennbaren Abfällen sowie einer Einrichtung zur Durchführung desselben₉ die die durch Verbrennung erfolgende Verwertung von landwirtschaftlichen Pflanzenabfällen mit einem Wassergehalt bis zu 45 % ermöglichen.

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Darlegung des Weaena der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung für die Verbrennung von vorwiegend landwirtschaftlichen Pflanzenabfällen zu schaffen, bei dem die Verbrennung der Abfälle so erfolgt, daß Abfälle mit einem Wassergehalt bis zu 45 % verbrennbar sind.

Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Verbrennungsprozeß in zwei Phasen verläuft: in der ersten Phase ist die Verbrennung, die unter Luftmangel erfolgt, unvollkommen, die entstehenden Rauchgase werden entgegen der Haupt bewegungsrichtung des kontinuierlich zugeftihrten zu verbrennenden Mediums geleitet, gleichzeitig mit dem durch das zu verbrennende Medium in Querrichtung geleiteten Luftstrom, in der zweiten Phase ist durch Einblasen von Zusatzluft die vollkommene Verbrennung gesichert»

In der ersten Phase wird im wesentlichen für das Trocknen des Brennstoffes gesorgt, während die zweite Phase zur Verwertung der Wärme dient.

Nach einem weiteren Merkmal des Verfahrens wird aus dem Raum der vollkommenen Verbrennung ein Teil der Rauchgase der ersten Phase der Verbrennung zurückgeführt.

Die Feuerungsanlage ist eine, das angeführte Verbrennungs_ verfahren verwirklichende Anlage. Das Wesen der erfindungsgemäßen Feuerungsanlage besteht darin, daß sie in einen Vor- und einen üachbrennraum geteilt ist und diese Räume durch eine, sich in Richtung des Vorbrennraumes neigende, mit Luftkanälen versehene Leitwand voneinander getrennt sind, wobei der Vorbrennraum über einen oder mehrere Roste verfügt, der (die) aus

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mindestens einer schrägen und mindestens einer waagerechten Zone besteht (bestehen) und aus unbeweglichen, bzw» aus teils beweglichen Elementen zusammengestellt sind und zu dem (denen) mit Regelklappen versehener Lufteinblaskanal (-kanäle) angeschlossen ist (sind).

Die unter den (die) Rost (-e) geblasene Luft dient teils zum Trocknen, teils zur unvollkommenen Verbrennung, Die sich in Richtung des Verbrennraumes neigende Leitwand leitet die Rauchgase in die mit der Bewegungsrichtung des Brennstoffes entgegengesetzte Richtung. Die aus den Lüftkanälen der Leitwand strömende Luft dient zur vollkommenen Verbrennung.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anlage beruht auf der Erkenntnis, daß die Flammen sowie die Rauchgase hoher Temperatur, die in entgegengesetzter Richtung zur Hauptbewegungsrichtung des kontinuierlich zugeführten zu verbrennenden Materials geleitet werden, eine sehr intensive TrocKenwirkung ausüben.

Das erfindungagemäße Verfahren beruht auch auf der Erkenntnis, daß in der Phase des Trocknens die frei werdenden Dämpfe das weitere Verdampfen verhindern, in der Mikroumgebung der zu trocknenden Reste kann nämlich die Luft immer weniger und weniger Näöse aufnehmen und so ist das intensive Trocknen durch den eigenen, freiwerdenden Dampf verhindert«

Eine weitere wesentliche Eigenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die mit Dampf gesättigte Luft fortlaufend durch frische, d. h. durch ungesättigte Luft (mit einer relativen Feuchtigkeit von weniger als 1) oder durch eine Rauchgas-Luft-Mischung ersetzt wird, so daß dieser, das Trocknen hindernde Faktor in großem Maße herabgesetzt, und da-

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durch ά-ie Intensität des Verdampfens erhöht wird· Zur gleichen Zeit wird der Wärmebedarf des Trocknens durch die Eigenwärme des zu verbrennenden Mediums gedeckt.

Diese Eigenheiten ermöglichen das leichte Entfernen des das Brennen hindernden Mehrgehaltes an V/asser, d. h· brennbare Materialien mit großem - etwa 45 Gewichtsprozent - Wassergehalt können auch verbrannt werden.

Die erfindungsgemäiäe Feuerungsanlage verwirklicht das Brennverfahren in der Weise, daß sie in einen Vor- und einen Nachbrennraum geteilt ist, welche durch eine sich in Richtung des Vorbrennraumes neigende, mit Luftkanälen versehene Leitwand voneinander getrennt sind, wobei der Vorbrennraum über einen beweglichen oder unbeweglichen Rost verfügt, der aus mindestens einer schrägen und mindestens einer waagerechten oder annähernd waagerechten Zone besteht und an den (die) mit Regelklappen versehene (-r) Lufteinblaskanal (-kanäle) angeschlossen ist (sind).

Das an der schrägen Zone des Rostes sich abwärts bewegende zu verbrennende nasse Material wird von unten mit frischer Luft durchgeblasen. Dadurch wird die Intensität des Trocknens erhöht, zugleich leitet die sich in Richtung des Vorbrennraumes geneigte Leitwand die Rauchgase in entgegengesetzter Richtung zur Bewegungsrichtung des zu verbrennenden nassen Materials, das sich ata Rost abwärts bewegt, wodurch die zum Verdampfen nötige Wärmemenge gesichert wird.

Zugleich sichert die unter den Rost, vor allem unter die waagerechte Rostzone eingeblasene Luft auch die unvollkommene Verbrennung (mit Luft- bzw. Sauerstoffmangel)«

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Die aus den Luftkanalen der Leitwand ausströmende Luft sichert die vollkommene Verbrennung, so daß die Ver- ^; brennungswärme des zu verbrennenden Mediums in vollem Liaße frei und verwertet wirdo

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Im nachfolgenden wird die Verbrennungsanlage anhand einea Auaführungabeispiels und Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist der Längsschnitt der Anlage dargestellt, wobei die Zuführung des au verbrennenden, rohen, nassen Liediums durch einen mit dicker, gestrichelter Linie gezeichneten Pfeil, der Weg des trocknenden Materials durch einen mit dicker, kontinuierlicher Linie gezeichneten Pfeil, der Weg der Rauchgase der unvollkommenen Verbrennung durch mit dünner, gestrichelter Linie gezeichnete Pfeile und der Weg der ürennluft durch mit dünner, kontinuierlicher Linie gezeichnete Pfeile dargestellt ist.

Wie es aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Brennraum in zwei Teile geteilt: in einen Vorbrennraum 9 und in einen Nachbrennraum 10. Im Vorbrennraum 9 werden die heißen Rauchgase, die aus der Verbrennung des schon ausgetrockneten Materials stammen, über die Trockenzone geleitet um die nötige Wärmemenge auf den noch nassen Brennstoff zu übertragen. Da in dieser Feuerraumzone daa Brennen unvollkommen ist, ist die Zuführung von Sekundärluft nötig, die das vollkommene Verbrennen im Nachbrennraum TO sichert.

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Die erfindu^gsgemäße Feuerungsanlage verfügt über einen schrägen Zonenrost 1 und einen waagerechten Ausbrenn-Planrost 2. Hinter dem Planrost 2 befindet sich eine Leitwand 3, die den Feuerraum in zwei Teile teilt· Die Sekundärluft wird einerseits durch einen im oberen Teil des Feuerraumes befindlichen Kanal 5 mittels Klappen 14 geregelt zugeführt.

Der komplette Rost ist durch Luftkanäle 6, 7, 8 in Zonen geteilt. Durch diese Kanäle gelangt die Luft - geregelt mittels einer Klappe 14 je Kanal - in den Feuerraum,

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind die Folgenden:

Zu dem im unteren Teil des schrägen Rostes 1 angehäuften, ausgetrockneten und infolgedessen besonders gut brennenden Brennstoff loser Struktur (z_e B. Maisstroh oder Maisstrunk) wird durch den waagerechten Ausbrenn-Planrost 2 die nötige Luftmenge - pyrometrisch oder auf eine andere Weise geregelt - durch den unteren Luftkanal 6 zugeführt. Die entstandenen heißen Gase - an der Leitwand entlang strömend - bringen eine auf die Trockenzone gerichtete intensive Wärmezufuhr zustande, wodurch die am schrägen Rost befindlichen Restprodukte mit hohem Wassergehalt austrocknen und verbrennbar werden.

Durch den Luftkanal 8 der Trockenzone wird nur die zum Entfernen des entstehenden V/a ss er dampf es nötige Luftmenge zugeführt.

Durch den zur Vorbrennzone gehörenden Luftkanal 7 wird nur die zum Brennen unter Luftmangel nötige Luftmenge züge-

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führt. Die hier entstehenden, zum Teil noch brennbaren Gase vermischen sich gründlich -in dem schmalen Raum zwischen der Leitwand 3 und der Decke 12 des Feuerraumes mit der durch die Kanäle 4 und 5 einströmenden Sekundärluft ο Dadurch ist das vollkommene Brennen im Wachbrennraum gesichert»

Im Falle von Brennstoffen mit höherem Wassergehalt wird vom Nachbrennraum 10 durch eine Anzapföffnung 15 angesaugtes, heißes Rauchgas zur Luft gemischt, die durch den zur Trockenzone anschließenden Kanal 8 einströmt, wodurch das Trocknen intensiver wird«

Ein weiterer Vorteil der Einrichtung besteht darin, daß im Primär—Feuerraum, d. h, im Vorbrennraum 9 eine solche Luftmangel-Feuerung verwirklicht werden kann, die zwar die gute Funktion der Trockenzone ermöglicht, aber nicht zum Schmelzen der Schlacke führt. Dadurch kann gesichert werden, daß· die Rauchgase die Flugasche mit sich reißen und deren Ablagerung im Feuerraum verhindern*

Die Erfindung kann in der Landwirtschaft besonders vorteilhaft genutzt werden, wo die Reste und Abfälle als Materialien mit inhomogener Struktur - vorwiegend faserige Materialien - auf den Rost gebreitet die Brennluft nicht gleichmäßig durchlassen, wodurch das Brennen ungleichmäßig wird und am Rost stellenweise unbedeckte Teile entstehen, durch welche große Mengen überflüssiger Luft in den Feuerraum gelangen, was zum Abkühlen des Feuerraumes führt. So wird das Trocknen des zugeführten nassen Brennstoffes nicht ausreichend und das Feuer erlischt allmählich. Wenn aber im Feuerraum durch

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Trocknen ein Brennstoff mit gleichmäßig niedrigem Wassergehalt gesichert wird und im unteren Bereich des schrägen Rostes infolge der Zonen-Luftregelung überwiegend Gasaustritt stattfindet, dann tritt diese Erscheinung nicht auf.

Die Wärme der aus dem Nachbrennraum 10 durch den Anschlußstutzen 11 des Nachbrennraumes austretenden heißen Gase können auf verschiedener Art und Weise verwertet werden. flenn zur Feuerungsanlage ein oder mehrere Wärmeaustauscher angeschlossen werden, dann kann - abhängig vom Typ des Wärmeaustauschers - warme Luft, warmes oder heißes Wasser, Dampf oder deren Kombination erzeugt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung kann in landwirtschaftlichen Betrieben sehr vorteilhaft angewandt werden, weil es dem Betrieb ermöglicht die benötigte Wärmeenergie aus solchen Abfallmaterialien zu erzeugen, die als Folge seiner landwirtschaftlichen Tätigkeit entstehen.

Claims

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Erfindangsansprüch

1. Verfahren zur Verwertung von brennbaren Materialien durch Verbrennen von vorwiegend landwirtschaftlichen Pflanzenabfällen und Resten (Brennstoffen), die nicht mehr als 45 Gewichtsprozent Feuchtigkeit, vorwiegend Wasser beinhalten, gekennzeichnet dadurch, daß der Brennstoff in der ersten Phase mit Luftmangel verbrannt wird und die entstehenden Rauchgase gleichzeitig mit dem durch das zu verbrennende Medium in Querrichtung geführten Luftstrom in entgegengesetzter Richtung zur Hauptbewegungsrichtung des kontinuierlich zugeführten zu verbrennenden Mediums geleitet werden und dann, in der zweiten Phase, der Brennstoff durch das 'Einblasen von Zusatzluft vollkommen verbrannt wird·

2» Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß aus dem Raum der vollkommenen Verbrennung ein Teil der Rauchgase der ersten Phase der Verbrennung zurückgeführt wird.

3· Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach,Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß sie in einen Vorbrennraum (9) und einen Uachbrennraum (10) geteilt ist, welche Räume voneinander durch eine Leitwand (3) getrennt sind, die aus bogenförmigen und/oder geraden Abschnitten besteht und sich, in Richtung des Vor~ brennraumes neigt, wobei der Vorbrennraum (9) über mindestens eine aus Bögen und/oder geraden Abschnitten bestehenden schrägen und über mindestens einen aus einem waagerechten oder annähernd waagerechten Abschnitt bestehenden beweglichen oder unbeweglichen Rost (1; 2)

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verfügt, an den mit Regelklappen (14) versehene Luftkanäle (6, 7, 8) angeschlossen sind»

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