DE102008036095A1

DE102008036095A1 - Brennerzuführung

Info

Publication number: DE102008036095A1
Application number: DE200810036095
Authority: DE
Inventors: Harald Faber; Kurt Appel
Original assignee: Schenck Process GmbH
Current assignee: Schenck Process Europe GmbH
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2028-08-05
Also published as: EP2151628A2; EP2151628A3; DE102008036095B4

Abstract

Die Aufgabe, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Einbringung von Brennstoffen oder Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage zu schaffen, bei der die Einbringung von Brennstoffen/Sekundärbrennstoffen in die Verbrennungsanlage unter möglichst konstanten Bedingungen erfolgt, wird nach der vorliegenden Erfindung gelöst durch druckbeaufschlagtes Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung in einer Weise, dass der Volumenstrom der Brennstoffe in eine rotierende Wirbelbewegung versetzt wird. Dabei kann der Förderfluid-Strom zur Konditionierung, insbesondere zur Auflockerungtoffe ausgenutzt werden. Die erfindungsgemäße Zuführungsvorrichtung kann die Effizienz und die Leistung einer Verbrennungsanlage verbessern, indem die Parameter zur Dosierung der Brennstoffe, des Brenners und des Brennprozesses in ein geeignetes Verhältnis gebracht werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Zuführung von Brennstoffen in eine Brennkammer von Verbrennungsanlagen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Zuführung von flugfähigen bzw. schüttfähigen Sekundärbrennstoffen in den Verbrennungsraum bzw. in Brennkammern von Verbrennungsanlagen unter Ausnutzung der Schwerkraft.
Sekundärbrennstoffen sind heterogene Schüttstoffe, die neben den primären festen (z. B. Kohle), flüssigen (z. B. Heizöl) oder gasförmigen (z. B. Erdgas) Brennstoffen einer Verbrennungsanlage zugeführt werden. Dabei kann es sich um Holzspäne, Holzschnitzel, Stäube und Faserstoffe, Hausmüll aber auch zerkleinerte Kunststoffteile handeln, die in Müllverbrennungsanlagen oder ähnlichen Verbrennungsanlagen entsorgt werden sollen. Als Sekundärbrennstoffe bzw. sekundäre Brennstoffe werden beispielsweise auch Plastik, Sägemehl oder Teppichbodenabfälle verwendet.
Als flugfähige bzw. schüttfähige Sekundärbrennstoffe sind solche Brennstoffe zu verstehen, die in kleineren Stücken oder Schnipseln in den Verbrennungsraum von Verbrennungsanlagen eingebracht werden und dabei ein ballistisches Flug- oder Fallverhalten von leichtem Schüttgut mit verhältnismäßig geringer Dichte aufweisen. Es sind bereits Vorrichtungen zur Zuführung von Brennstoffen in den Verbrennungsraum von Verbrennungsanlagen bekannt, wobei in Fachkreisen flugfähige bzw. schüttfähige Sekundärbrennstoffe auch als „Fluff”, der Verbrennungsraum bzw. die Brennkammer als „Combustion Chamber” und die Zuführungsvorrichtungen als „Inducer” bezeichnet werden.
Aus der DE 10202490C1 ist eine Vorrichtungen bekannt zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage mit einem als Schleuse ausgestalteten Schneckenförderer (Stoffschnecken-Schleuse) und einem zentralen Schneckenrohr, das als Zuführrohr für ein Fördergas, insbesondere Förderluft, dient. Demnach geschah die Zuführung von Sekundärbrennstoffen in einen Kalzinator bisher in den meisten Fallen diskontinuierlich, z. B. über Pendelklappen, oder kontinuierlich mittels einer pneumatischen Förderung oder einer mechanischen Schneckenförderung.
In jüngerer Zeit kommen vermehrt in Zementwerken im Bereich des Kalzinators spezielle Brennkammern für den dosierten Eintrag und die Verbrennung von Sekundärbrennstoffen zum Einsatz. Solche Brennkammern im Bereich des Kalzinators, sogenannte „Combustion Chambers”, waren bislang nicht bekannt und erfordern eine besondere Art der Zuführung der Brennstoffe in den Brennraum. Die neue Art der Brennkammertechnik erfordert eine Zuführung insbesondere der Sekundärbrennstoffe unter möglichst konstanten Bedingungen.
Eine pneumatische Förderung der Brennstoffe mittels einer Schleuse und einer Förderleitung ist zwar in der Lage, eine konstante Zuführung der Brennstoffe zu erzielen, scheidet aber wegen der Anforderungen des vorliegenden Einsatzorts am Ofeneingang verfahrensbedingt aus, da die für die Brennkammer zulässigen Luftmengen zu gering sind um eine betriebssichere pneumatische Förderung aufrecht zu erhalten.
Der Erfindung liegt die daher Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Einbringung von Brennstoffen in eine Verbrennungsanlage zu schaffen, wobei die Einbringung von Brennstoffen in die Verbrennungsanlage unter möglichst konstanten Bedingungen erfolgt, ohne den Betrieb der Verbrennungsanlage zu beeinträchtigen bzw. die Betriebsbedingungen der Brennkammer wesentlich zu verändern.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen Ersatz für eine Doppel-Schleuse, insbesondere einer HESS-Doppel-Schleuse, in einer Verbrennungsanlage, insbesondere einem HOLCIM-Werk, zu schaffen, mit dem Ziel einer direkten Dosierung von Sekundärbrennstoffen in den Verbrennungsraum, insbesondere in eine sogenannte „Combustion Chamber”.
Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einbringung eines Volumenstroms von gestückelten Brennstoffen in den Verbrennungsraum einer Verbrennungsanlage ist gekennzeichnet durch Mittel zum druckbeaufschlagten Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung, wodurch der Volumenstrom der Brennstoffe in eine rotierende Wirbelbewegung versetzt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die oben genannten Aufgaben gelöst durch ein Verfahren zum Einbringen eines Volumenstroms von gestückelten Brennstoffen in den Verbrennungsraum einer Verbrennungsanlage, das gekennzeichnet ist durch das druckbeaufschlagte Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung in einer Weise, dass der Volumenstrom der Brennstoffe in eine rotierende Wirbelbewegung versetzt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungemäßen Verfahrens wird aus einer Anzahl von Drall-Düsen das Förderfluid unter Druck derart in einen Einlauftrichter der Zuführungsvorrichtung eingeblasen, dass größere Stücke im Volumenstrom der Brennstoffe radial nach außen an die Wand des Einlauftrichters getrieben und auf einer Spiralbahn im Einlauftrichter durch den Einfluss der Schwerkraft nach unten in Richtung des Trichterauslaufs bewegt werden. Dabei wird der Druck und die zugeführte Menge des Förderfluids vorzugsweise derart eingestellt werden, dass eine möglichst gleichmäßige Verwirbelung und/oder Verteilung des Volumenstroms der Brennstoffe in der Zuführungsvorrichtung erzielt wird. Die Verwirbelung und/oder Verteilung des Volumenstroms der Brennstoffe wird insbesondere dadurch begünstigt, indem die Drall-Düsen mit einer tangentialen Richtung bezüglich des Umfangs der Einlauftrichters angeordnet werden. Auf diese Weise erhält der Volumenstrom der Brennstoffe in der Zuführungsvorrichtung eine tangentiale Komponente und wird in eine Wirbelbewegung versetzt.
Zusätzlich kann durch eine Anzahl von Ringspalten in der Zuführungsvorrichtung druckbeaufschlagtes Förderfluid derart auf den Volumenstrom der Brennstoffe gerichtet werden, dass der Volumenstrom der Brennstoffe über den Querschnitt der rohrförmigen Zuführungsvorrichtung möglichst gleichmäßig verteilt wird und zum unteren offenen Ende der Zuführungsvorrichtung in Richtung des Verbrennungsraums der Verbrennungsanlage beschleunigt wird. Durch die Anzahl der Drall-Düsen und/oder durch die Anzahl der Ringspalten kann das Förderfluid derart in den rohrförmigen Hauptteil oder ein Fallrohr der Zuführungsvorrichtung eingeblasen werden, dass ein Entweichen von Staub, eine Leckluftrückführung oder Rückströmung heißer Ofengase, Rauchgase oder Flammen aus dem Verbrennungsraum der Verbrennungsanlage in Richtung der Zuführungsvorrichtung verhindert wird.
Der Druck und die Menge des durch die Anzahl von Ringspaltdüsen zugeführten Förderfluids ist derart einstellbar, dass eine möglichst gleichmäßige Verwirbelung und/oder Verteilung des Volumenstroms der Brennstoffe erzielt wird.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik besteht in der Einsparung einer mechanischen Schleuse im Bereich der Beschickung von Brennkammern unter der Einwirkung der Schwerkraft. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zuführung von Brennstoffen/Sekundärbrennstoffen in Brennkammern von Verbrennungsanlagen vorteilhaft hinter einer geeigneten Dosierungsvorrichtung angeordnet werden, wie z. B. einer Dosierschnecke, aus der die Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe kontinuierlich ausgegeben werden.
Die vorliegende Erfindung ist sowohl zur Zuführung von Brennstoffen in den Hauptbrennraum einer Verbrennungsanlage als auch zur Zuführung von Brennstoffen in einen Kalzinator anwendbar, der sich in der Regel am Ofeneinlauf befindet. Ein Kalzinator dient beispielsweise bei der Zementherstellung der Vorbereitung und Entsäuerung des Rohmehls, d. h. der Umwandlung von CaCO₃ in CaO. Bei der Zementherstellung wird der im Steinbruch gebrochene Kalkstein zunächst zu Rohmehl gemahlen und anschließend in Mischsilos homogenisiert, wobei Zusätze wie Ton, Sand oder Eisenerz die gewünschte chemische Zusammensetzung ergeben. In Drehrohröfen wird das Rohmehl dann zu Zementklinker gebrannt. Dabei können verschiedenartige Kohlenstäube oder Sekundärbrennstoffe als Brennstoffe eingesetzt werden, die mittels spezieller Dosiervorrichtungen bei der Zufuhr zum Hauptbrenner (am Ofenauslauf) und zum Kalzinator (am Ofeneinlauf) dosiert werden müssen. Dies erfolgt in vorteilhafter Weise durch eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zur Zuführung von flugfähigen bzw. schüttfähigen oder gestückelten Sekundärbrennstoffen in den Verbrennungsraum bzw. in die Brennkammer.
Bei der Einbringung von Brennstoffen bzw. Sekundärbrennstoffen in einen Brenner ist neben einer kontinuierlichen Transportbewegung der Brennstoffe die erforderliche Abdichtung des Brennraums ein weiterer wichtiger Aspekt, da gewährleistet werden muss, dass weder Rauchgase noch Funken bzw. Flammen aus dem Brennraum in die Zuführungsvorrichtung zurückschlagen können.
Unter diesem Aspekt bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass durch die konstanten und ausreichenden Förderfluid-Strom und dadurch bedingt durch einen konstanten und ausreichenden Volumenstrom der Sekundärbrennstoffe in der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung eine Sperrwirkung erzeugt wird, die Rauchgase, Funken oder Flammen aus dem Brennraum daran hindern, in die Zuführungsvorrichtung zu gelangen. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Brennerzuführung einen Absperrschieber umfassen, der bei einem Anlagenstillstand als Sicherheitsabsperrung dient, um einenn Staubaustritt oder Austritt von Verbrennungsgasen aus dem Brennraum zu verhindern.
Die Brennerzuführung nach der vorliegenden Erfindung bietet auch die Möglichkeit einer bezüglich der Brennkammer im Wesentlichen mittigen Einschleusung selbst größerer Volumenströme von sekundären Brennstoffen in die Brennkammer des Brenners. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung kann beispielsweise ein Volumenstrom sekundärer Brennstoffe von mehr als 200 m³/h mit minimalem Förderfluid-Strom und dadurch mit minimaler Beeinträchtigung des Verbrennungsprozesses in den Brennraum eingebracht werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mittels Einsatzes von fokussierende Strömungsführungen oder fokussierenden Drall-Düsen (DN400) eine weitgehend punktuelle Einschleusung größerer Volumenströme sekundärer Brennstoffe in den Brenner erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung löst damit ferner den Konflikt eines verdichteten Volumenstroms sekundärer Brennstoffe aus einer Dosierschnecke gegenüber einem dispergierten Volumenstrom von Sekundärbrennstoffen im Brennraum, wie er bei bisher bekannten Vorrichtungen bestanden hat. Mit der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung erhält der Volumenstrom der Sekundärbrennstoffe eine ausgeprägte und damit verzögerte Fallphase oder „Flugphase” innerhalb der Brennkammer, was eine längere Verweilzeit der Sekundärbrennstoffe in der Brennzone der Brennkammer zur Folge hat und einen besseren Ausbrand bzw. eine vollständigere Verbrennung der Sekundärbrennstoffe bewirkt.
Die Brennerzuführung nach der vorliegenden Erfindung bietet somit die folgenden Vorteile und Lösungen:

• Eine bislang erforderliche mechanische Abdichtung des Brenners in Richtung Zuführungsvorrichtung wird durch den Strom des Förderfluids bzw. der Förderluft ersetzt und damit obsolet.
• Der Förderfluid-Strom kann zur Konditionierung, insbesondere zur Auflockerung des Volumenstroms der Brennstoffe bzw. der Sekundärbrennstoffe ausgenutzt werden.
• Durch die erfindungsgemäße Zuführungsvorrichtung kann schon im Einlauftrichter ein Vordrall des Volumenstroms der sekundären Brennstoffe erzeugt werden.
• Durch den Strom des Förderfluids kann eine geeignete Ausrichtung des Volumenstroms sekundärer Brennstoffe für die Zuführung zum Brenner erzielt werden.
• Durch die Verwirbelung des Volumenstroms der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe kann darin ein Drall erzeugt werden, der vorzugsweise mit dem Drall des Brenners übereinstimmt.
• Durch die Verwirbelung des Volumenstroms der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe können diese aufgelockert und etwaige Verklumpungen aufgelöst werden.
• Die Auflockerung bzw. Zerlegung des Volumenstroms der Brennstoffe durch die Wirkung der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung unterstützt eine vollständigere Verbrennung der Brennstoffe im Brenner.
• Durch die erfindungsgemäße Zuführungsvorrichtung kann die Effizienz und die Leistung des Gesamtsystems verbessert werden, indem insbesondere mit Hilfe des

Förderfluid-Stroms die Parameter zur Dosierung der Brennstoffe, des Brenners und des Brennprozesses in ein günstiges Verhältnis gebracht werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus der Zuführungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
2 eine Schnittdarstellung der Zuführungsvorrichtung gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Zuführungsvorrichtung einen im Wesentlichen rohrförmigen Hauptteil oder Fallrohr 3 mit einer senkrechten Koaxialachse A, der an seinem oberen Ende und an seinem unteren Ende jeweils eine offene Stirnseite aufweist. Das untere Ende des rohrförmigen Hauptteils 3 der Zuführungsvorrichtung ist an einen Brenner bzw. an einen Verbrennungsraum („combustion chamber”) einer Verbrennungsanlage (nicht dargestellt) angeschlossen. Am oberen Ende des rohrförmigen Hauptteils 3 der Zuführungsvorrichtung ist ein Einlauftrichter 1 angeordnet, der den aus einer Dosierungsvorrichtung (nicht dargestellt) herabfallenden Volumenstrom von Brennstoffen oder Sekundärbrennstoffen aufnimmt. Dazu weist der Einlauftrichter 1 an seinem oberen Rand einen Flansch 6 auf, über den der Einlauftrichter 1 mit der Dosierungsvorrichtung fest verbunden werden kann.
Der Einlauftrichter 1 ist mit Drall-Düsen 5 versehen, die im oberen Bereich des Einlauftrichters 1 über dessen gesamten Umfang verteilt angeordnet sind. Aus den Drall-Düsen 5 wird ein Förderfluid unter Druck in den Einlauftrichter 1 eingeblasen, die den aus der Dosierungsvorrichtung herabfallenden Volumenstrom von Brennstoffen bzw. Sekundärbrennstoffen in eine rotierende Drallbewegung versetzt. In 1 ist gut zu erkennen, dass die Drall-Düsen 5 mit einer tangentialen Richtung bezüglich der Wand im oberen Teil des Einlauftrichters 1 angeordnet sind. Dadurch vollzieht der Volumenstrom der Sekundärbrennstoffe im Einlauftrichter 1 eine rotierende Wirbelbewegung, die den Volumenstrom auseinanderzieht und damit auflockert. Dieses Förderfluid kann ein beliebiges Gas, z. B. Luft, oder auch eine Flüssigkeit sein. Das Förderfluid oder Fördergas sollte dabei so gewählt werden, dass es den Verbrennungsprozess im Brenner unterstützt oder zumindest nicht nachteilig beeinflusst.
Aufgrund der in dem Wirbel des Volumenstroms der Brennstoffe wirkenden Zentrifugalkraft, werden lange sperrige Stücke, die besonders in sekundären Brennstoffen enthalten sein können, radial nach außen an die Wand des Einlauftrichters 1 getrieben und durch das aus den Drall-Düsen 5 strömende Förderfluid auf einer Spiralbahn im Einlauftrichter 1 durch den Einfluss der Schwerkraft nach unten in Richtung des Trichterauslaufs bewegt. Durch die Spiralbahn des Volumenstroms im Einlauftrichter legen die Brennstoffteile einen längeren Weg zum Trichterauslauf zurück, so dass etwaige Verklumpungen im Volumenstrom der Brennstoffe bzw. Sekundärbrennstoffe mehr Zeit haben, sich aufzulösen, was durch das Förderfluid aus den Drall-Düsen 5 noch unterstützt wird. Die Ausrichtung der Drall-Düsen 5 im Einlauftrichter 1 ist vorzugsweise nach dem Hauptdrall des Brenners, d. h. nach dem Drall in der Brennkammer der Verbrennungsanlage ausgerichtet. Ferner ist die durch die Drall-Düsen 5 in den Einlauftrichter 1 zugeführte Fluidmenge vorzugsweise einstellbar, um eine optimale bzw. möglichst gleichmäßige Verwirbelung des Volumenstroms der Brennstoffe im Einlauftrichter 1 zu erzielen.
Gemäß der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Brennerzuführung zumindest einen Ringspalt 9, der zwischen der Wandung des unteren Bereichs 8 des Einlauftrichters 1 und der Wandung des rohrförmigen Hauptteils bzw. Fallrohrs 3 ausgebildet ist. Dieser Ringspalt 9 kann beispielsweise ausgebildet werden, indem der untere Bereich 8 in den rohrförmigen Hauptteil bzw. das Fallrohr 3 ein Stück weit eingefügt wird und der untere Bereich 8 des Einlauftrichters 1 einen geringeren Durchmesser aufweist als der rohrförmige Hauptteil 3.
Zusätzlich oder alternativ können Ringspalte oder Einlassschlitze 9 im unteren Bereich 8 des Einlauftrichters 1 und/oder unterhalb des Einlauftrichters 1 im rohrförmigen Hauptteil 3 der Zuführungsvorrichtung ausgebildet sein. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist der Ringspalt 9 in einem zwischen dem Einlauftrichter 1 und dem rohrförmigen Hauptteil 3 von einem Ringspaltrohr 2 umgeben. Zusätzlich oder alternativ können weitere Ringspalte teilweise oder vollständig am Umfang des Einlauftrichters 1 des rohrförmigen Hauptteils 3 oder des Ringspaltrohrs 2 vorgesehen sein. So können beispielsweise mehrere Ringspalte an der Wand im unteren Bereich 8 des Einlauftrichters 1, im rohrförmigen Hauptteil 3 und/oder im Ringspaltrohr 2 ausgebildet sein.
Durch die Anzahl der Ringspalten 9 wird weiteres Förderfluid unter Druck in den rohrförmigen Hauptteil 3 der Zuführungsvorrichtung eingeblasen. Der Ringspalt 9 hat nun die Aufgabe die aufgelockerten und über den gesamten Querschnitt der rohrförmigen Zuführungsvorrichtung verteilten Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe nach unten zur unteren offenen Stirnseite der Zuführungsvorrichtung in Richtung des Brennerrohres (nicht dargestellt) zu beschleunigen. Durch die aus dem Ringspalt 9 austretende Fluidströmung wird dem aus dem Trichter 1 in das Ringspaltrohr 2 einfallenden Volumenstrom von Brennstoffen/Sekundärerbrennstoffen weitere Impulsenergie zugeführt. Der Volumenstrom der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe wird dabei in Richtung des Brenners am unteren offenen Ende der Zuführungsvorrichtung beschleunigt. Dadurch wird auch eine Rückströmung heißer Ofenabgase aus dem Brenner in den Bereich der Zuführungsvorrichtung oder gar in Richtung der Dosierungsvorrichtung oberhalb der Zuführungsvorrichtung vermeiden.
Das Ringspaltrohr 2 kann auch so ausgebildet sein, dass es eine innere und der äußere Wand mit einem einen ringförmigen Innenraum 10 umfasst, in den das Förderfluid zunächst eingeleitet wird. Die äußere Wand des Ringspaltrohrs 2 ist geschlossen, während die innere Wand des Ringspaltrohrs 2 eine Anzahl von Spalten oder Schlitze 9 aufweist, durch die das Förderfluid in den zylindrischen Innenraum des Ringspaltrohrs 2 eintreten kann. Der über die Anzahl von Ringspalten 9 in der inneren Wand des Ringspaltrohrs 2 eintretende Förderfluid-Strom kann über eine Förderfluid-Zuleitung 4 zugeführt werden, die beispielsweise an die äußere Wand des Ringspaltrohrs 2 angeflanscht ist und das Förderfluid in den ringförmigen Innenraum 10 des Ringspaltrohrs 2 unter Überdruck einleitet.
Alternativ können die Ringspalten 9 auch im unteren Teil 8 des Einlauftrichters 1 vorgesehen sein, der von dem Ringspaltrohr 2 umgeben ist. Weiterhin alternativ können die Ringspalten 9 auch im rohrförmigen Hauptteil 3 vorgesehen sein, der von dem Ringspaltrohr 2 umgeben ist.
Wie oben beschrieben ist durch den Übergang zwischen dem unteren Bereich 8 des Einlauftrichters 1 und dem rohrförmigen Hauptteil bzw. Fallrohr 3 ein Ringspalt vorgesehen, der von dem Ringspaltrohr 2 umgeben wird. Zusätzlich oder alternativ können in dem unteren Bereich 8 des Einlauftrichters 1, der in das Ringspaltrohr 2 hineinragt, Spalten oder Schlitze vorgesehen sein, durch die das Förderfluid aus dem Innenraum 10 des Ringspaltrohrs 2 durchtreten kann, um darin den Volumenstrom der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe auf die oben beschriebene Weise zu beeinflussen. Alternativ können auch in dem Bereich des rohrförmigen Hauptteils bzw. Fallrohrs 3, der von dem Ringspaltrohr 2 umgebenen ist, Spalten vorgesehen sein, durch die das Förderfluid aus dem Innenraum 10 des Ringspaltrohrs 2 in den inneren Bereich des rohrförmigen Hauptteils bzw. Fallrohrs 3 eintreten kann, um auf den Volumenstrom der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe einzuwirken.
Die durch die Anzahl von Ringspaltdüsen 9 zugeführte Fluidmenge ist vorzugsweise einstellbar, um eine optimale bzw. möglichst gleichmäßige Verwirbelung und Verteilung des Volumenstroms der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe in der Zuführungsvorrichtung zu erzielen. Der durch den Fluidstrom aus den Drall-Düsen 5 im Einlauftrichter 1 erzeugte Wirbel des Volumenstroms der Brennstoffe kann durch tangentialen bzw. radialen Versatz des Ringspaltrohrs 2 gegenüber dem rohrförmigen Hauptteil 3 der Zuführungsvorrichtung unterstützt oder weiter verstärkt werden. Ein solcher radialer Versatz des Ringspaltrohrs 2 gegenüber dem Hauptteil 3 der Zuführungsvorrichtung kann beispielsweise durch einen größeren Durchmesser des Ringspaltrohrs 2 gegenüber dem Hauptteil 3 der Zuführungsvorrichtung erzielt werden.
Gemäß der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der rohrförmige Hauptteil 3 der Vorrichtung zur Brennerzuführung für Brennstoffe oder Sekundärbrennstoffe auch als das Fallrohr 3 ausgebildet sein, das sich unterhalb des Einlauftrichters 1 anschließt. Über einen Auslaufflansch 7 am unteren Ende des Fallrohrs bzw. des rohrförmigen Hauptteils 3 kann eine Verbindung zum bauseitigen Brenner (nicht dargestellt) hergestellt werden. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Zuführungsvorrichtung eine mechanische Zuführung der Brennstoffe zum Brenner sowie eine bislang erforderliche Abdichtung des Brenners in Richtung der Zuführungsvorrichtung ersetzen.
Durch die erfindungsgemäße Zuführungsvorrichtung kann bereits im Einlauftrichter 1 ein Vordrall des Volumenstroms der sekundären Brennstoffe erzeugt werden. Ferner kann der Förderfluid-Strom in der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung zur Konditionierung und Auflockerung des Volumenstroms der Brennstoffe bzw. der Sekundärbrennstoffe verwendet werden. Die Auflockerung bzw. gleichmäßige Verteilung des Volumenstroms der Brennstoffe durch die Wirkung der erfindungsgemäßen Zuführungsvorrichtung unterstützt eine bessere Verbrennung der Brennstoffe/Sekundärbrennstoffe im Brenner, was die Effizienz und die Leistung des Gesamtsystems verbessert.

1: Einlauftrichter
2: Ringspaltrohr
3: rohrförmiges Hauptteil bzw. Fallrohr der Zuführungsvorrichtung
4: Förderfluid-Zuführleitung
5: Drall-Düsen
6: Flansch am Einlauftrichter 1
7: Flansch am rohrförmigen Hauptteil bzw. Fallrohr 3
8: unterer Bereich des Einlauftrichters 1
9: Ringspalten
10: Innenraum zwischen des Ringspaltrohrs 2
A: Mittelachse des rohrförmigen Hauptteils bzw. Fallrohrs 3
B: Mittelachse der Förderfluid-Zuführleitung 4

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10202490 C1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Einbringung eines Volumenstroms von gestückelten Brennstoffen in den Verbrennungsraum einer Verbrennungsanlage, gekennzeichnet durch Mittel zum druckbeaufschlagten Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung, wodurch der Volumenstrom der Brennstoffe in eine rotierende Wirbelbewegung versetzt wird.
Zuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel eine Anzahl von Drall-Düsen (5) umfassen, die so ausgebildet und derart angeordnet sind, dass aus den Drall-Düsen (5) unter Druck austretendes Förderfluid auf den Volumenstrom der Brennstoffe gerichtet wird und eine rotierende Wirbelbewegung des Volumenstroms der Brennstoffe auf seinem Weg in den Verbrennungsraum verursacht.
Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Zuführungsvorrichtung mindestens einen Einlauftrichter (1) zum Aufnehmen der Brennstoffe aus einer Dosierungsvorrichtung umfasst, an dem die Drall-Düsen (5) angeordnet sind.
Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Drall-Düsen (5) im oberen Bereich des Einlauftrichters (1) über dessen Umfang verteilt angeordnet sind und die Drall-Düsen (5) derart ausgerichtet sind, dass das aus den Drall-Düsen (5) unter Druck austretende Förderfluid den Volumenstrom der Brennstoffe in eine rotierende Wirbelbewegung versetzt, der dem Hauptdrall des Brenners und damit dem Drall im Verbrennungsraum der Verbrennungsanlage entspricht.
Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das aus den Drall-Düsen (5) austretende Förderfluid unter Druck in einer tangentialen Richtung bezüglich des Umfangs des Einlauftrichters (1) in die Zuführungsvorrichtung eingeblasen wird, dass ein aus der Dosierungsvorrichtung herabfallender Volumenstrom von schüttfähigen Sekundärbrennstoffen in eine rotierende Drallbewegung versetzt wird.
Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei durch das aus den Drall-Düsen (5) austretende Förderfluid den Volumenstrom der Brennstoffe derart auseinanderzieht und auflockert, dass die Zufuhr der Brennstoffe in den Verbrennungsraum der Verbrennungsanlage unter konstanten Bedingungen erfolgt.
Zuführungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zuführungsvorrichtung einen im Wesentlichen rohrförmigen Hauptteil (3) umfasst, der an seinem oberen Ende und an seinem unteren Ende jeweils eine offene Stirnseite aufweist, wobei an das obere Ende des rohrförmigen Hauptteils (3) der Zuführungsvorrichtung ein Einlauftrichter (1) angeordnet ist und das untere Ende des rohrförmigen Hauptteils (3) der Zuführungsvorrichtung an einen Verbrennungsraum einer Verbrennungsanlage oder an einen Kalzinator angeschlossen ist.
Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei am oberen Ende und/oder am unteren Ende des rohrförmigen Hauptteils (3) jeweils Flansche (7) vorgesehen sind, um einen Anschluss zum Einlauftrichter (1), dem Brenner einer Verbrennungsanlage oder einen Kalzinator herzustellen.
Zuführungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zuführungsvorrichtung zumindest einen Ringspalt (9) zum druckbeaufschlagten Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung aufweist.
Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei eine Anzahl von Ringspalten (9) an der Wand im unteren Bereich des Einlauftrichters (1), unterhalb des Einlauftrichters (1) und/oder im rohrförmigen Hauptteil (3) der Zuführungsvorrichtung ausgebildet ist.
Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Anzahl der Ringspalten (9) in einem zwischen dem Einlauftrichter (1) und dem rohrförmigen Hauptteil (3) angeordneten Ringspaltrohr (2) ausgebildet ist.
Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei sich die Anzahl der Ringspalten (9) teilweise oder vollständig um den Umfang des Einlauftrichters (1) des rohrförmigen Hauptteils (3) und/oder des Ringspaltrohrs (2) erstrecken.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die durch den Fluidstrom erzeugte Verwirbelung des Volumenstroms der Brennstoffe durch tangentialen oder radialen Versatz des Ringspaltrohrs (2) gegenüber dem rohrförmigen Hauptteil (3) der Zuführungsvorrichtung und/oder durch einen größeren Durchmesser des Ringspaltrohrs (2) gegenüber dem Hauptteil (3) der Zuführungsvorrichtung unterstützt wird.
Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei des Ringspaltrohr (2) eine innere und eine äußere Wand mit einem einen ringförmigen Innenraum (10) umfasst, in den das Förderfluid druckbeaufschlagt eingeleitet wird und aus dem das Förderfluid durch eine Anzahl von Spalten oder Schlitzen (9) in der inneren Wand in den Innenraum des Ringspaltrohrs (2) eintritt.
Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Ringspaltrohr (2) an eine Förderfluid-Zuleitung (4) angeschlossen ist, durch die Förderfluid unter Überdruck zugeführt wird.
Zuführungsvorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Zuführungsvorrichtung ein Fallrohr umfasst, das sich an den unteren Bereich des rohrförmigen Hauptteils (3) oder an den Einlauftrichter (1) anschließt und so ausgebildet ist, dass es zusammen mit dem Auslauf des Einlauftrichters (1) einen Ringspalt (9) bildet und an seinem unteren Ende eine Verbindung zum Verbrennungsraum der Verbrennungsanlage aufweist.
Zuführungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mittel zum druckbeaufschlagten Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung fokussierende Strömungsführungen oder Düsen (5) umfassen, durch die eine im Wesentlichen punktuelle und/oder mittige Einbringung des Volumenstroms von Brennstoffen in den Verbrennungsraum der Verbrennungsanlage erzielt werden.
Verfahren zur Einbringung eines Volumenstroms von gestückelten Brennstoffen in den Verbrennungsraum einer Verbrennungsanlage, gekennzeichnet durch das druckbeaufschlagte Einbringen eines Förderfluids in die Zuführungsvorrichtung derart, dass der Volumenstrom der Brennstoffe in eine rotierende Wirbelbewegung versetzt wird.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei aus einer Anzahl von Drall-Düsen (5) austretende Förderfluid unter Druck derart in einen Einlauftrichter (1) der Zuführungsvorrichtung eingeblasen wird, dass größere Stücke im Volumenstrom der Brennstoffe radial nach außen an die Wand des Einlauftrichters (1) getrieben und auf einer Spiralbahn im Einlauftrichter (1) durch den Einfluss der Schwerkraft nach unten in Richtung des Trichterauslaufs bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Druck und die zugeführte Menge des Förderfluids derart eingestellt wird, um eine möglichst gleichmäßige Verwirbelung und/oder Verteilung des Volumenstroms der Brennstoffe in der Zuführungsvorrichtung zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei durch eine Anzahl von Ringspalten (9) ein druckbeaufschlagtes Förderfluid derart auf den Volumenstrom der Brennstoffe gerichtet wird, dass der Volumenstrom der Brennstoffe über den Querschnitt der rohrförmigen Zuführungsvorrichtung möglichst gleichmäßig verteilt wird und zum unteren offenen Ende der Zuführungsvorrichtung in Richtung des Verbrennungsraums der Verbrennungsanlage beschleunigt wird.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Förderfluid durch die Anzahl der Drall-Düsen (5) und/oder durch die Anzahl der Ringspalten (9) derart in den rohrförmigen Hauptteil (3) der Zuführungsvorrichtung derart eingeblasen wird, dass eine Entstaubung, eine Leckluftrückführung oder Rückströmung heißer Ofengase, Rauchgase oder Flammen aus dem Verbrennungsraum der Verbrennungsanlage in Richtung der Zuführungsvorrichtung verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei als Förderfluid eine Flüssigkeit, Luft oder ein anderes Gas verwendet wird, das den Verbrennungsvorgang in der Verbrennungsanlage unterstützt oder zumindest nicht nachteilig beeinträchtigt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Zuführungsvorrichtung zur Zuführung von Brennstoffen in den Hauptbrennraum einer Verbrennungsanlage oder zur Zuführung von Brennstoffen in einen Kalzinator verwendet wird.