DE102010015039A1 - Combustion plant for wet manure and the like - Google Patents
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Abstract
Bei der Verbrennungsanlage für Nasstreber und andere feuchte Festbrennstoffe ist ein Kessel zum Erzeugen von Heißwasser und/oder Dampf mit einem Verbrennungsmotor derart gekoppelt, dass zumindest die Abgase des Verbrennungsmotors der Feuerung des Kessels zugeleitet werden, um mit ihrer Wärmeenergie den Brennstoff zu erwärmen und soweit zu trocknen, dass er in der Feuerung verbrannt werden kann. Zweckmäßig ist es dafür, auch die Wärmeenergie des Kühlwasserkreislaufes des Verbrennungsmotors und auch die vom Verbrennungsmotor an seine Umgebung abgegebene Wärme heranzuziehen.In the wet scrubber and other wet solid fuel incinerator, a boiler for generating hot water and / or steam is coupled to an internal combustion engine such that at least the exhaust gases from the internal combustion engine are directed to the boiler furnace to heat and fuel the fuel with its thermal energy dry, that it can be burned in the furnace. It is expedient to use the heat energy of the cooling water circuit of the internal combustion engine and also the heat emitted by the internal combustion engine to its surroundings.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsanlage für Nasstreber und andere feuchte Festbrennstoffe. Nasstreber fallen bei der Bierherstellung in großen Mengen an, die entsorgt bzw. verwertet werden müssen.The invention relates to a combustion plant for wet manure and other wet solid fuels. Wet graders accumulate in beer production in large quantities, which must be disposed of or recycled.
Die Verwertung der Nasstreber als Futtermittel kommt heute kaum noch in Betracht, da der Bedarf dafür stark nachgelassen hat und die Brauereien meist weit entfernt von den möglichen Verwertungsstellen sind. Das bringt Logistikprobleme mit sich. Eine Lagerung der Nasstreber ist ohne Vortrocknung nicht möglich. Das aber erfordert wiederum höhere Investitionen und einen hohen Energieaufwand.The utilization of the wet manure as feed is now hardly considered, since the need for it has waned and the breweries are usually far away from the potential recovery points. That brings logistics problems. Storage of the wet manure is not possible without pre-drying. But this in turn requires higher investment and a high energy consumption.
Energetisch praktikabler ist die direkte Verbrennung der Nasstreber, wie es in der Zeitschrift
Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass für die zweite Trocknungsstufe ein thermischer Trockner, etwa in Form eines Trommeltrockners, bereitgestellt werden muss, in dem im Durchlaufverfahren die vorgetrockneten Biertreber mittels des zugeführten Rauchgases erwärmt und getrocknet werden. Das erfordert eine entsprechend hohe Investition und auch einen gewissen thermischen und elektrischen Energieaufwand für den Betrieb des Trockners.This approach has the disadvantage that for the second drying stage, a thermal dryer, such as in the form of a drum dryer, must be provided in the continuous process, the pre-dried spent grains are heated and dried by means of the supplied flue gas. This requires a correspondingly high investment and also a certain thermal and electrical energy expenditure for the operation of the dryer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungsanlage für Nasstreber und andere feuchte Festbrennstoffe anzugeben, deren Investitionsaufwand und Energieaufwand geringer als bei der bekannten Verbrennungsanlage ist. Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungsanlage mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.The invention has for its object to provide an incinerator for wet manure and other moist solid fuels, the investment cost and energy consumption is less than in the known incinerator. This object is achieved by a combustion plant having the features specified in claim 1.
Dadurch, dass bei der Verbrennungsanlage für Nasstreber und andere Festbrennstoffe der Kessel für die Erzeugung von Heißwasser und/oder Dampf mit einem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, dessen Abgasleitung an die Zuführöffnung des Kessels für die Verbrennungsluft angeschlossen ist, wird der nicht unbeträchtliche Energiegehalt der Abgase der Feuerung des Kessels zugeführt und damit dem feuchten Brennstoff zumindest ein Teil seiner Feuchtigkeit entzogen, ohne dass dafür gesonderte Maßnahmen durchgeführt werden müssen oder gesonderte Einrichtungen eingesetzt werden müssen, wie das beim Stand der Technik der Fall ist. Dazu trägt sowohl die hohe Abgastemperatur bei, durch die die Verbrennungsluft vorgewärmt wird und der Brennstoff aufgeheizt wird, wodurch wiederum bei einem feuchten Brennstoff, wie zum Beispiel Nasstreber, der Feuchtegrad vermindert wird und dadurch die Brennfähigkeit des Brennstoffes verbessert wird.Characterized in that in the wet scrubber and other solid fuel incinerator, the boiler for generating hot water and / or steam is coupled to an internal combustion engine whose exhaust pipe is connected to the supply port of the combustion air boiler, the not inconsiderable energy content of the exhaust gases of the furnace supplied to the boiler and thus the moist fuel at least a part of its moisture withdrawn without requiring separate measures must be performed or separate facilities must be used, as is the case in the prior art. Both the high exhaust gas temperature, by which the combustion air is preheated and the fuel is heated, which in turn with a wet fuel, such as wet scrubber, the degree of moisture is reduced, thereby improving the fuel's fuel efficiency.
Dazu trägt aber auch der Abgasdruck bei, durch den das Abgas selbst und auch die übrige Verbrennungsluft leichter in die Feuerung eingebracht werden können, was vor allem bei einer Wirbelschichtfeuerung den Bedarf an elektrischer Energie für die Luftzuführung senkt. Durch den im Abgas des Motors enthaltenen Restsauerstoff wird zudem der Bedarf an Verbrennungsluftmenge für den Kessel gesenkt, wodurch eine weitere Reduzierung des elektrischen Energiebedarfes des Verbrennungsluftgebläses des Kessels erreicht wird.But also contributes to the exhaust pressure, through which the exhaust gas itself and the rest of the combustion air can be easily introduced into the furnace, which reduces the need for electrical energy for air supply, especially in a fluidized bed combustion. By the residual oxygen contained in the exhaust of the engine also the need for combustion air amount for the boiler is lowered, whereby a further reduction of the electrical energy consumption of the combustion air blower of the boiler is achieved.
Hinzukommt, dass durch das Zusammenwirken von Kessel und Motor die Abgase des Motors durch die Nachoxidation im Kessel aufgereinigt werden und damit die schädlichen Anteile der Emission vermindert werden. Im Abgas des Motors vorhandene Mengen schädlicher Inhaltsstoffe, wie unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid oder Rußpartikel, werden im Kessel durch Nachoxidation reduziert und dabei in Nutzenergie umgewandelt. Ein zusätzlicher Reinigungseffekt wird durch die anschließende kesseleigene Rauchgasaufbereitung erreicht, bei der z. B. durch Partikelfilter die Staubbelastung der Motorabgase verringert wird. Auch kann im Motor gebildetes SO2 durch die Rauchgasreinigung des Kessels unterhalb der vorgegebenen Emissionsgrenzwerte gesenkt werden. Somit ist im Motor der Einsatz von Heizöl S denkbar, ohne die Umwelt zu belasten.In addition, through the interaction of boiler and engine, the exhaust gases of the engine are purified by the post-oxidation in the boiler and thus the harmful components of the emission are reduced. In the exhaust of the engine existing amounts of harmful ingredients, such as unburned hydrocarbons, carbon monoxide or soot particles are reduced in the boiler by post-oxidation and thereby converted into useful energy. An additional cleaning effect is achieved by the subsequent boiler-own flue gas treatment, in the z. B. by particulate filter, the dust load of the engine exhaust is reduced. Also, SO2 formed in the engine can be lowered below the specified emission limits by flue gas cleaning of the boiler. Thus, the use of fuel oil S is conceivable in the engine, without polluting the environment.
Durch die Kombination des Kessels mit einem Verbrennungsmotor kann man diesen mit einem Elektrogenerator koppeln und die Wellenleistung des Motors zur Erzeugung elektrischer Energie verwenden, die ohnehin bei der Verbrennungsanlage benötigt wird, insbesondere für den Antrieb der Gebläse für die Verbrennungsluft. Damit ist der Bezug von fremder elektrischer Energie für die Verbrennungsanlage zumindest stark vermindert wenn nicht gar unnötig.By combining the boiler with an internal combustion engine, it can be coupled with an electric generator and use the shaft power of the engine to generate electrical energy, which is needed anyway in the incinerator, in particular for driving the fan for the combustion air. Thus, the purchase of foreign electrical energy for the incinerator is at least greatly reduced if not unnecessary.
Durch eine Ausgestaltung der Verbrennungsanlage nach Anspruch 2 wird auch der Energiegehalt des Kühlwasserkreislaufes des Verbrennungsmotors der Feuerung des Kessels zugeführt, wobei Frischluft mit erhöhter Temperatur der Feuerung zugeführt wird und deren Wirkungsgrad erhöht.By an embodiment of the incinerator according to claim 2 and the energy content is the cooling water circuit of the internal combustion engine supplied to the furnace firing, with fresh air at elevated temperature of the furnace is supplied and increases their efficiency.
Gleichzeit wird durch die Nutzung der Kühlwasserenergie der Gesamtwirkungsgrad des Motors erhöht, zumal der Energiegehalt der Kühlerluft bei der üblichen Kühllufttemperatur von ca. 70°C sich anderweitig kaum nutzen lässt. Ähnliches gilt auch bei einer Ausgestaltung der Verbrennungsanlage nach Anspruch 3, bei der sich der Energiegehalt der Abwärmeluft bei einer Temperatur von ca. 30°C anderweitig noch weniger gut nutzen lässt.At the same time, the overall efficiency of the engine is increased by the use of the cooling water energy, especially since the energy content of the cooler air at the usual cooling air temperature of about 70 ° C can otherwise hardly be used. The same applies to an embodiment of the incinerator according to claim 3, in which the energy content of the waste heat air at a temperature of about 30 ° C otherwise even less good use.
Durch eine Ausgestaltung der Verbrennungsanlage nach Anspruch 4 kann sie durch individuelle Steuerung der vom Motor ausgehenden Gasströme besser auf unterschiedliche Anforderungen des Kesseltyps und/oder des Brennstoffes eingestellt werden.By an embodiment of the combustion system according to claim 4, it can be better adjusted to different requirements of the boiler type and / or the fuel by individual control of the emanating from the engine gas streams.
Bei einer Ausgestaltung der Verbrennungsanlage nach Anspruch 5 wird durch das Zumischen der sauerstoffreichen Kühlerluft zum Abgas in dem Mischgas ein höherer Sauerstoffgehalt erreicht, als das beim Abgas allein der Fall wäre, und das Mischgas nach den Anforderungen der Feuerung als Primärluft und/oder als Sekundärluft eingesetzt.In one embodiment of the combustion system according to claim 5, a higher oxygen content is achieved by mixing the oxygen-rich cooler air to the exhaust gas in the mixed gas, as would be the case alone in the exhaust gas, and the mixed gas used according to the requirements of the firing as primary air and / or as secondary air ,
Durch eine Ausgestaltung der Verbrennungsanlage nach Anspruch 6 wird sichergestellt, dass der Verbrennungsmotor für die Stromerzeugung auch dann weiter betrieben werden kann, wenn die Kühlerluftleitung zum Kessel vorübergehend still gelegt werden muss.An embodiment of the combustion system according to claim 6 ensures that the internal combustion engine for power generation can continue to be operated even when the radiator air line to the boiler must be temporarily shut down.
Bei einer Ausgestaltung des Verbrennungsanlage nach Anspruch 7 kann der Kessel auch dann weiterbetrieben werden, wenn der Verbrennungsmotor einmal außer Betrieb ist.In one embodiment of the combustion system according to claim 7, the boiler can continue to be operated even when the internal combustion engine is once out of service.
Bei einer Ausgestaltung der Verbrennungsanlage nach Anspruch 8 kann der Druck des Abgasstromes über den Normalwert hinaus erhöht werden, um trotz höherem Strömungswiderstand in der Feuerung den Abgasstrom direkt zuführen zu können. Das ist vor allem bei einer Wirbelschichtfeuerung erforderlich. Das gleiche gilt bei einer Ausgestaltung der Verbrennungsanlage nach Anspruch 9 sowie bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 10 und 11.In one embodiment of the combustion system according to claim 8, the pressure of the exhaust gas flow can be increased above the normal value in order to be able to feed the exhaust gas flow directly despite higher flow resistance in the furnace. This is especially necessary with fluidized bed firing. The same applies in an embodiment of the incinerator according to claim 9 and in an embodiment according to
Durch eine Ausgestaltung der Verbrennungsanlage nach Anspruch 12 wird sichergestellt, dass der Verbrennungsmotor auch dann weiterbetrieben werden kann, wenn bei der Feuerung des Kessels vorübergehend erhöhte Stömungswiderstände auftreten, die die Einleitung des Abgases in die Feuerung vermindern oder unterbrechen.An embodiment of the combustion system according to
Bei einer Ausgestaltung der Verbrennungsanlage nach Anspruch 13 wird erreicht, dass der Restsauerstoffgehalt des Abgases höher als im Normalbetrieb ist. Dadurch kann der Bedarf an Verbrennungsluft und damit der Bedarf an Fremdenergie für die Förderung der Verbrennungsluft gesenkt werden.In one embodiment of the incinerator according to
Bei einer Ausgestaltung der Verbrennungsanlage nach Anspruch 14 wird sichergestellt, dass trotz der Vorwärmung der Verbrennungsluft durch den Luvo der Energiegehalt der Abgase des Verbrennungsmotors voll wirksam werden kann.In one embodiment of the combustion system according to
Mit einer Ausgestaltung der Verbrennungsanlage nach Anspruch 16 oder 17 kann der Energiebedarf für die Förderung der Kühlerluft des Wärmeübertragers und/oder der Abwärmeluft des Luftleitgehäuses gesenkt werden.With an embodiment of the combustion system according to claim 16 or 17, the energy required for the promotion of the radiator air of the heat exchanger and / or the waste heat of the air guide can be lowered.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to two embodiments shown in the drawing. Show it:
Bei dem aus
Der Kessel
Der Verbrennungsmotor
Der Motor
Die Zuflussleitung für den Brennstoff des Motors
Der Motor
Die gemeinsame Abflussleitung
Im Kühlwasserkreislauf des Motors
Im Folgenden werden einige Braugruppen und Bauteile erläutert, die bei Bedarf zusätzlich zu den bisher beschriebenen oder auch anstelle derselben eingesetzt werden können. Deshalb werden sie in
Die Abflussleitung
In die Zuflussleitung
In die Zuflussleitung
In die Abgasleitung
In den Kühlwasserkreislauf
In die Abgasleitung
Bei dem aus
Der Kessel
Der Verbrennungsmotor
Der Motor
Die Zuführleitung für den Brennstoff des Motors
Der Motor
Das Luftleitgehäuse
Die gemeinsame Abflussleitung
Im Kühlwasserkreislauf des Motors
Im Folgenden werden einige Braugruppen und Bauteile erläutert, die bei Bedarf zusätzlich zu den bisher beschriebenen oder auch anstelle der bisher erläuterten Baugruppen und Bauteile eingesetzt werden. Deshalb werden sie in
Die Abflussleitung
Diese Weiche
In die Zuflussleitung
In die Abgasleitung
In den Kühlwasserkreislauf
Die Sammelleitung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Verbrennungsanlageincinerator
- 1111
- Kesselboiler
- 1212
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 1313
- Wirbelschichtfeuerungfluidised bed combustion
- 1414
- Zuführleitungfeed
- 1515
- Abflussleitungdrain line
- 1616
- Zuflussleitunginflow line
- 1717
- Gebläsefan
- 1818
- Antriebsmotordrive motor
- 1919
- Boilerboiler
- 2121
- Einlassöffnunginlet port
- 2222
- Generatorgenerator
- 2323
- Zuflussleitunginflow line
- 2424
- Abgasleitungexhaust pipe
- 2525
- Hinleitungforward line
- 2626
- Rückleitungreturn
- 2727
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 2828
- KühllufteinlassöffnungCooling air inlet port
- 2929
- Kühlluftauslassöffnungair blow
- 3131
- Luftleitgehäuseair guide
- 3232
- LufteinlassöffnungAir inlet opening
- 3333
- Luftauslassöffnungair outlet
- 3434
- Abflussleitungdrain line
- 3737
- KühlluftleitungCooling air duct
- 3838
- Zuflussleitunginflow line
- 4040
- Sammelleitungmanifold
- 4141
- Abflussleitungdrain line
- 4242
- Venturirohrventuri
- 4343
- Saugstutzensuction
- 4444
- Notkühleremergency cooler
- 4545
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 4646
- LüftergebläseFans blowers
- 4747
- Luvoluvo
- 4848
- Weicheswitch
- 4949
- Kaminfireplace
- 5151
- Aufladegebläsesuperchargers
- 5252
- Gebläsefan
- 5353
- Abgasklappeexhaust flap
- 5454
- Stellmotorservomotor
- 5555
- Abgasklappeexhaust flap
- 5656
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 5757
- Druckgebläsepressure blower
- 6060
- Verbrennungsanlageincinerator
- 6161
- Kesselboiler
- 6363
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 6464
- Zuführleitungfeed
- 6565
- Abflussleitungdrain line
- 6666
- Zuflussleitunginflow line
- 6969
- Boilerboiler
- 7171
- Einlassöffnunginlet port
- 7272
- Generatorgenerator
- 7373
- Zuflussleitunginflow line
- 7474
- Abgasleitungexhaust pipe
- 7575
- Hinleitungforward line
- 7676
- Rückleitungreturn
- 7777
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 7878
- KühllufteinlassöffnungCooling air inlet port
- 7979
- Kühlluftauslassöffnungair blow
- 81 81
- Luftleitgehäuseair guide
- 8282
- LufteinlassöffnungAir inlet opening
- 8383
- Luftauslassöffnungair outlet
- 8484
- Abflussleitungdrain line
- 8585
- Zuflussleitunginflow line
- 8686
- Zuflussleitunginflow line
- 8787
- KühlluftleitungCooling air duct
- 8888
- Zuflussleitunginflow line
- 9090
- Sammelleitungmanifold
- 9191
- Abflussleitungdrain line
- 9292
- Venturirohrventuri
- 9393
- Saugstutzensuction
- 9494
- Notkühleremergency cooler
- 9595
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 9696
- LüftergebläseFans blowers
- 9797
- Luvoluvo
- 9898
- Weicheswitch
- 9999
- Kaminfireplace
- 101101
- Aufladegebläsesuperchargers
- 102102
- Gebläsefan
- 103103
- Abgasklappeexhaust flap
- 104104
- Stellmotorservomotor
- 105105
- Abgasklappeexhaust flap
- 106106
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 107107
- Abzweigleitungbranch line
- 108108
- Stichleitungstub
- 109109
- Einlassöffnunginlet port
- 111111
- Stichleitungstub
- 112112
- Einlassöffnunginlet port
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 98/22751 A1 [0003] WO 98/22751 A1 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- „Brauwelt” Nr. 26 (1988), Seiten 1156 bis 1158 [0003] "Brewing World" No. 26 (1988), pages 1156 to 1158 [0003]
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