DE10202490C1

DE10202490C1 - Vorrichtung zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage

Info

Publication number: DE10202490C1
Application number: DE10202490A
Authority: DE
Inventors: Johannes Starzinsky
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: SHW STORAGE & HANDLING SOLUTIONS GMBH, 73433 AALEN
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2022-01-24
Also published as: DE50207629D1; ATE334343T1; EP1331443B1; DK1331443T3; ES2269588T3; EP1331443A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage, mit einem als Schleuse ausgestalteten Schneckenförderer und einem zentralen Schneckenrohr, das als Zuführrohr für ein Fördergas, insbesondere Förderluft, dient.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage.

Unter Sekundärbrennstoffen versteht man 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.

Bei der Einbringung solcher Sekundärbrennstoffe ist neben der kontinuierlichen, gleichmäßigen Transportbewegung dieses heterogenen Materials ein wichtiger Gesichtspunkt die erforderliche Abdichtung, die gewährleisten muss, dass weder Rauchgase noch Funken bzw. Flammen aus dem Brennraum in die Einbringvorrichtung gelangen können.

Dies ist insbesondere bei Verbrennungsanlagen wesentlich, die mit Überdruck gefahren werden, wie beispielsweise Wirbelschichtfeuerungs- und Vergasungsanlagen.

Bei den Anlagen nach dem Stand der Technik wird dies durch eine Folge von Aggregaten erreicht, deren Hauptbestandteile zwei Zellradschleusen mit Leckluftabsaugung sind, die mit einem Passstück, einem Kompensator, zwei Übergabeschurren mit Leckluftabsaugung, einem weiteren Kompensator, einem Heißgasschieber und einem Fallschaft kombiniert sind, der zu einer gekühlten Stopfschnecke führt. Die Bauhöhe dieser Anlage von dem Eingangs- Passstück bis zum Heizgasschieber beträgt etwa 4 m, so dass sowohl der Platzbedarf als auch der Kostenaufwand für diese Aggregate extrem hoch ist.

Trotzdem kommt es immer wieder zu Schwierigkeiten, weil zwar die eingesetzten Zellradschleusen mit engen Toleranzen arbeiten und damit den Austritt von Rauchgasen oder Feuer aus dem Feuerraum verhindern sowie den vorgeschalteten Anlagenbereich abschotten sollten; bereits nach einigen Einsatz-Tagen können jedoch diese engen Toleranzen nicht mehr eingehalten werden, insbesondere wegen des extrem abrasiven Charakters der Sekundärbrennstoffe, so dass bereits nach kurzem Gebrauch die Gefahr besteht, dass Rauchgase oder Feuer aus dem Feuerraum in die Einbringvorrichtung eintreten können.

Außerdem muss bei herkömmlichen Anlagen auf das Zuführsystem Sperrluft aufgegeben werden, die durch den hohen Druck zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Systems führen und dadurch einen hohen Verschleiß verursachen kann. Weiterhin muss diese Sperrluft über ein separates Abzugs- und Filtersystem abgezogen werden, wodurch sich der konstruktive Aufwand noch weiter erhöht.

Aus der DE 37 17 299 mit der Bezeichnung "Schneckenrost" ist eine Feuerungseinrichtung für einen Dampf oder Heißwassererzeuger, bestehend aus Brennstoffaufgabetrichter, Feuerraum und Brennstofftransportschnecke bekannt, die auf einem Kernrohr aufgebracht ist, das mit Luftaustrittsdüsen versehen ist und unter dem Feuerraum horizontal angeordnet von dem Aufgabetrichter bis zum Feuerraumende reicht.

Weiterhin zeigt die DE 298 13 915 U1 ein Zuführsystem für das dosierte Einbringen von pulvrigen Stoffen in einen Gasstrom innerhalb eines Kanales mit einem durch eine Öffnung in den Kanal ragenden, lanzenartigen Rohr für ein Hilfsgas mit einer Düse am kanalseitigen Auslassende und einem in dem Rohr angeordneten herausziehbaren Zufuhrrohr für die Stoffe, wobei das Zufuhrrohr eine schneckenartige Fördervorrichtung für den Transport pulvriger Stoffe zum Auslassende enthält und die Düse als ringförmige Düsenanordnung um das Zufuhrrohr zur Zerstäubung der Stoffe mittels des Hilfsgases ausgebildet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage zu schaffen, bei der auch nach längerem Gebrauch der Austritt von Rauchgasen oder Feuer aus dem Feuerraum sicher verhindert und der dem Feuerraum vorgeschaltete Anlagenbereich sicher abgeschottet werden.

Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf der Verwendung eines als Schleuse ausgestalteten Schneckenförderers, der im folgenden auch als "Schneckenschleuse" bezeichnet werden soll. Diese Schneckenschleuse führt die heterogenen, schüttfähigen Sekundärbrennstoffe zu und sorgt gleichzeitig durch entsprechende Ausgestaltung der Schnecke dafür, dass die Sekundärstoffe während ihrer Förderung die jeweils optimale Konsistenz haben.

So ändert sich der Steigungswinkel der Schnecke vom Aufnahmebereich der Schneckenschleuse zu einem anschließenden Verdichtungsbereich zu einem steileren Winkel, also einem Bereich mit reduzierter Schneckensteigung, wodurch in diesem Bereich ein Schüttgutpfropfen erzeugt wird, der eine entsprechende Dichtigkeit gegenüber Rauchgasen aus dem Feuerraum, aber auch gegenüber der Förderluft erzeugt.

In einem an den Verdichtungsbereich anschließenden Auflockerungsbereich erhöht sich die Gewindesteigung der Schnecke wieder, d. h., der Steigungswinkel nimmt zu, so daß zwischen zwei Gängen der Schnecke ein deutlich größeres Volumen zur Verfügung steht, das eine Expansion des Materials ermöglicht.

Die aufgelockerten sekundären Stoffe verlassen die Schneckenschleuse über einen konisch zulaufenden Endbereich, in dem sie von Förderluft mitgerissen werden, die über das zentrale Schneckenrohr zugeführt wird. Dabei bildet das konisch zulaufende Mundstück der Schneckenschleuse im Zusammenspiel mit dem Schneckenrohr eine Injektordüse, die das von der Schneckenwendel abeworfene Material in den Luftstrom aufnimmt und in den Feuerraum einträgt.

Dabei wird der Druck der Förderluft so eingestellt, dass der Gegendruck aus dem Kessel sicher überwunden wird, was ebenfalls dazu beiträgt, dass keine Rauchgase aus dem Feuerraum in die Schneckenschleuse eindringen können.

Die Sekundärbrennstoffe werden über ein vorgeschaltetes Förder- und Dosierorgan auf die Schneckenschleuse aufgegeben. Dazu kann beispielsweise eine Silo-Austrageschnecke, ein Förderband, eine Förderschnecke oder der als TKS bezeichnete Förderer verwendet werden.

Dieses vorgeschaltete Förder- und Dosierorgan läßt die Sekundärbrennstoffe nach unten in den Einfallschacht der Schneckenschleuse fallen, der als Brennstoff- Reservoir dient. Zu diesem Zweck kann seine Füllhöhe mittels eines Füllmelders überwacht werden, so dass entsprechend dem Füllstand des Brennstoffes in dem Einfallschacht weitere Sekundärbrennstoffe nachgefüllt werden oder die Nachfüllung beendet wird.

In dem unter dem Einfallschacht befindlichen Aufnahmebereich der Schneckenschleuse hat die Schnecke unterschiedliche Steigungen mit einem solchen Flügeldurchmesser, dass sich ein 100%-iger Füllgrad der Schneckenschleuse in diesem Bereich ergibt.

Obwohl die Schneckenschleuse im Prinzip auch als Bandschnecke ausgestaltet werden kann, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform eine Vollschnecke verwendet, bei der ein schraubenförmig gewundenes Blech direkt auf das zentrale Schneckenrohr aufgeschweißt wird.

Die von der Schneckenschleuse ausgegebene Eintragmenge lässt sich sehr exakt über die Drehzahl des Schneckenförderers regeln. Da die Sekundärbrennstoffe kontinuierlich von der Schneckenschleuse ausgegeben und in dem Förderluftstrom mitgerissen werden, ergibt sich eine nahezu pulsationsfreie Eintragung in den Feuerraum der Verbrennungsanlage.

Der Austritt von Rauchgasen oder Feuer aus dem Feuerraum in die Schnecke kann durch den oben erläuterten Verdichtungsbereich verhindert werden, der gleichzeitig auch zur Abschottung des vorgeschalteten Anlagenbereiches gegen Rauchgase oder Feuer dient.

Diese Schneckenschleuse lässt sich für alle pneumatisch förderbaren Schüttgüter einsetzen, wie sie insbesondere bei der Müllverbrennung anfallen. Aufgrund der erforderlichen geringen Fördergeschwindigkeiten des Materials und der deshalb geringen Drehgeschwindigkeit der Förderschnecke ergibt sich eine verschleißarme Ausführung, die bis zu 10 Bar Druckstoßfestigkeit erreichen kann.

Für viele Anwendungsfälle wird der Förderluft noch zusätzlicher Primärbrennstoff, z. B. Kohlestaub, zugesetzt, der durch diese Schneckenschleuse noch zusätzlich mit den Sekundärbrennstoffen beaufschlagt werden kann.

Aufgrund der erläuterten Konstruktion gibt es keine Entstaubung oder Leckluftrückführung, und wegen der geringen Transportgeschwindigkeit der Sekundärbrennstoffe durch die Schneckenschleuse in Verbindung mit der tolerierbaren Verformung des Materials wird nur wenig Wärme erzeugt, so dass keine zusätzliche Kühlung des Eintragbereiches erforderlich ist. Dies führt wiederum dazu, dass es auch bei leicht schmelzenden Sekundärbrennstoffen nicht zu einer Verklebung am Schneckenmund kommt.

Die erzielte Einsparung an Platzbedarf ist beträchtlich, da die oben erläuterten, bisher eingesetzten Aggregate eine Fallhöhe von etwa 4 m sowie verschiedene, zum Teil extrem kostspielige Komponenten umfassen, die nun durch eine einzige, tief bauende und vergleichsweise preisgünstige Förderschnecke ersetzt werden.

Mit dieser Schneckenschleuse können alle üblichen Verbrennungsanlagen beschickt werden, wie beispielsweise Wirbelschichtfeuerung, Schachtöfen, Rostfeuerungen und Drehrohröfen. Die Schneckenschleuse kann auch als Zuteil- und Sicherheitsaggregat eingesetzt werden und ersetzt dabei die üblichen Aggregate wie Zellradschleuse, Schiebersysteme und Pendelklappen.

Eine solche Schneckenschleuse hat einen robusten, kompakten und verschleißarmen Aufbau, wie er insbesondere für den Transport von Müll sehr wichtig ist. Sie kann problemlos an bestehenden Verbrennungsanlagen nachgerüstet werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende, schematische Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur einen vertikalen Schnitt durch eine Schneckenschleuse zeigt.

Die allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Schneckenschleuse ist horizontal angeordnet und weist ein Gehäuse 12, ein Schneckenrohr 16, eine Vollschnecke 18 und einen vertikalen Einfallschacht 14 auf, der durch einen Standardschieber 15 verschlossen werden kann. Diesem Einfallschacht 14 werden die in der Figur schematisch angedeuteten Sekundärbrennstoffe über ein nicht dargestelltes, vorgeschaltetes Förder- und Dosierorgan zugeführt.

Der Einfallschacht 14 dient als Brennstoff-Reservoir und enthält einen nicht gezeigten Füllmelder zur Überwachung des Füllstandes der Sekundärbrennstoffe in dem Einfallschacht 14.

Durch entsprechende Auslegung der Steigung der Schnecke 18 in dem Aufnahmebereich 24 der Schneckenschleuse unter dem Einfallschacht 14 in Verbindung mit einem angepassten Durchmesser der Schnecke 18 in diesem Bereich wird gewährleistet, dass der Aufnahmebereich der Schneckenschleuse 10 unter dem Einfallschacht immer vollständig, also 100%-ig gefüllt ist.

An den Aufnahmebereich 24 schließt sich die eigentliche Schneckenschleuse aus dem Gehäuse 12, dem zentralen Schneckenrohr 16 und der Schnecke 18 an. Das zentrale Schneckenrohr 16 dient als Zuführrohr für gegebenenfalls mit einem primären Brennstoff versetzte Förderluft, die über einen Einlass 20 auf der gemäß der Darstellung in der Figur linken Seite der Schneckenschleuse 10 eingespeist wird.

Auf dieser Seite befindet sich auch das Antriebsaggregat zur Drehung des zentralen Schneckenrohrs 16 und damit der Schnecke 18 über einen Elektromotor 22.

An den Aufnahmebereich 24 der Schneckenschleuse 10 schließt sich in Förderrichtung der Sekundärbrennstoffe, also gemäß der Darstellung in der Figur nach rechts, ein Verdichtungsbereich 26 an, in dem die Schnecke 18 eine reduzierte Schneckensteigung hat, wodurch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Gängen der Schnecke 18 kleiner werden. Dies führt zur Erzeugung eines Schüttgutpfropfens in diesem Verdichtungsbereich 26, der als eine Art Rückschlagventil gegenüber Rauchgasen aus dem Feuerraum dient.

Auf den Verdichtungsbereich 26 folgt wieder in Förderrichtung der Sekundärbrennstoffe ein Auflockerungsbereich 28, in dem die Steigung der Schneckengänge erhöht ist, so dass ein deutlich höheres Fördervolumen zwischen zwei benachbarten Schneckengängen entsteht, was eine Expansion des Schüttgutes ermöglicht.

Die Schnecke 18 ist auf das zentrale Schneckenrohr 16 aufgeschweißt, das, wie erläutert, auch als Zuführrohr für die Förderluft dient.

An den Auflockerungsbereich 28 schließt sich in Förderrichtung der Sekundärbrennstoffe ein konisch zulaufendes Mundstück 30 an, das in der Figur als "Förderbereich" bezeichnet wird. In diesem Bereich wird das aus der Schneckenschleuse 10 austretende, aufgelockerte Material durch die in Richtung der Pfeile durch das Schneckenrohr 16 zugeführte Förderluft mitgerissen und in den Feuerungsraum eingeführt.

Zwischen diesem Förderbereich 30 und dem eigentlichen Feuerungsraum ist ein Heißgasschieber 32 vorgesehen, der insbesondere in Notfällen die Schneckenschleuse 10 von der Verbrennungsanlage abtrennt.

Der konisch zulaufende, als Mundstück 30 der Schneckenschleuse 10 dienende Förderbereich bildet im Zusammenwirken mit dem Schneckenrohr 16 eine Injektordüse, die das von der Schneckenwendel 18 abgeworfene Material in den Förderluftstrom aufnimmt und in den Feuerraum einträgt. Dabei wird der Druck der Förderluft so eingestellt, dass der Gegendruck aus dem Feuerungsraum sicher überwunden wird.

Aus dem zentralen Schneckenrohr wird ein Neben-Luftstrom abgezweigt, der als Unterluft dem Mundstück 30 zugeführt wird und am Boden des Mundstücks 30 eine Fluidisierschicht bildet, die die Reibung zwischen den Sekundärbrennstoffen und dem Mundstück 30 verringert und damit die Förderung unterstützt.

Bezugszeichenliste

10

Schneckenförderer/Schneckenschleuse

12

Gehäuse

14

Einfallschacht

15

Standardschieber

16

Schneckenrohr

18

SChnecke

20

Luftanschluss

22

Elektromotor

24

Aufnahmebereich

28

Auflockerungsbereich

30

Mundstück/Förderbereich

32

Heißgasschieber

Claims

1. Vorrichtung zur Einbringung von stückigen Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage, gekennzeichnet durch einen als Schleuse ausgestalteten Schneckenförderer (10) mit einem zentralen Schneckenrohr (16), das als Zuführrohr für ein Fördergas, insbesondere Förderluft dient, wobei der Schneckenförderer (10) einen Verdichtungsbereich (26) mit einer reduzierten Schneckensteigung hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenförderer (10) als Vollschnecke ausgestaltet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenförderer (10) einen vertikalen Einfallschacht (14) hat, der als Brennstoff- Reservoir dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einfallschacht (14) ein Füllmelder angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung sowie der Durchmesser der Schnecke (18) in einem Aufnahmebereich (24) unter dem Einfallschacht (14) so ausgelegt sind, dass ein 100%-iger Füllgrad der Förderschnecke in dem Aufnahmebereich (24) gewährleistet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verdichtungsbereich (26) in Förderrichtung der Sekundärbrennstoffe hinter dem Aufnahmebereich (24) befindet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenförderer (10) einen Auflockerungsbereich (28) mit erhöhter Schneckensteigung aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflockerungsbereich (28) in Förderrichtung der Sekundärbrennstoffe hinter dem Verdichtungsbereich (26) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenförderer (10) einen konisch zulaufenden Mundbereich (30) aufweist, in dem die aufgelockerten Sekundärbrennstoffe von der Förderluft aus dem zentralen Schneckenrohr (16) mitgerissen werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Schneckenrohr (16) ein Neben-Gasstrom abgezweigt und dem Boden des Mundstücks (30) als Unterluft zugeführt wird.