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Verfahren zum Nutzbarmachen der Wärme flüssiger Schlacke von Schmelzfeuerungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nutzbarmachen der Wärme flüssiger Schlacke
von Schmelzfeuerungen durch Mischung mit gekörnter fester Schlacke und Hindurchführen
von Luft im Gegenstrom durch das durch Bewegung körnig gehaltene Schlackengemisch,
wobei gemäß Patent 1099 684 das auslaufende Gemisch wieder als Beimischung zur flüssigen
Schlacke zurückgeführt und eine dem zulaufenden Schlackengewicht entsprechende Gemischmenge
abgeführt wird.
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Bei dem Verfahren gemäß Patent 1099 684 und auch bei anderen bekannten
Verfahren zur Rückgewinnung der Schlackenwärme wird eine Endtemperatur der Kühlluft
angestrebt, welche sie als Verbrennungsluft für die Schmelzfeuerung geeignet macht.
Die Führung der Luft durch die Schlackenkühlung und gegebenenfalls einen nachgeschalteten
Abgaslufterhitzer erfordert umständliche Leitungsführungen und Abdichtungen. Die
Luftaufwärmung im Gegenstrom gibt jedoch theoretisch die Möglichkeit, durch Verkleinern
der Luftmenge die Endtemperatur der Luft bis in die Nähe des Fließpunktes der Schlacke
zu bringen. Luft so hoher Temperaturen ist mit Rücksicht auf die Eigenschaften des
Brennstoffes und der Werkstoffe der Kanäle als Verbrennungsluft nicht erwünscht.
Sie könnte höchstens durch Zumischen kalter Luft als Verbrennungsluft brauchbar
werden. Dadurch ginge jedoch der Vorteil des hohen Temperaturniveaus für die Wärmeumsetzung
wieder verloren.
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Gemäß der Erfindung soll die erhitzte Luft unmittelbar in die Brennkammer,
die Nachbrennkammer oder die Strahlungskammer eingeführt werden, insbesondere in
einen Gaszug, dessen Gastemperatur ungefähr der Lufttemperatur entspricht. Dieser
Maßnahme liegt die Überlegung zugrunde, daß Luft und Feuergas von gleicher Temperatur
annähernd gleichwertig sind, daß also diese Luft an der Verbrennung nicht teilnehmen
muß, sondern auch als Falschluft nützlich ist. Nebenwirkungen, wie Nachverbrennung
brennbarer Gase, beispielsweise von sublimierendem Calziumsulfid, können feuerungstechnisch
erwünscht sein. Auch wird durch die Zunahme des Sauerstoff- und Stickstoffgehaltes
der Feuergase deren Taupunkt herabgesetzt.
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Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist in Abb. 1 in einem
lotrechten Symmetrieschnitt dargestellt. Die Abb. 2 und 3 zeigen in lotrechtem und
waagerechtem Teilschnitt den Schlackenablaufschacht einer Schmelzfeuerung in Verbindung
mit zwei parallel geschalteten Lufterhitzern.
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Die Brennkammer 1 mit lotrechter Achse ist durch eine gleichachsige
Strahlungskammer 2 mit den nicht dargestellten Berührungszügen des befeuerten Dampferzeugers
verbunden. Die Brennkammer 1 wird nach Art der Eckenfeuerung oder der Zyklonfeuerung
mit Brennstaub befeuert, der durch die Brennerdüsen 3 in die Brennkammer eingeblasen
wird, während die Zweitluft durch die Düsen 4 einströmt. Die Brennkammer und die
Strahlungskammer sind in bekannter Weise mit Kühlrohren des befeuerten Dampferzeugers
verkleidet, welche zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt sind.
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Die in der Brennkammer 1 flüssig anfallende Brennstoffschlacke fließt
durch den Schacht 5 ab. An diesen Schacht ist ein luftdicht geschlossenes Gehäuse
6 angeschlossen, in dessen unterem Teil sich ein geriefelter Kegel ? nach Art der
Kegelbrecher um eine lotrechte Achse dreht. Er wird von einem nicht dargestellten
Elektromotor über ein Kegelrädergetriebe 8 angetrieben. Der Auslauf des Gehäuses
6 mündet in das Gehäuse einer Fördervorrichtung, etwa eines Transportbandes 9, welches
die ausgetragene körnige Schlacke in einen Verteiler 10 bringt, aus dem ein Teil
mit Hilfe des Becherwerkes 11 und des Querförderers 12 in den oberen Teil des Gehäuses
6 eingebracht wird, während der nicht benötigte überschuß mit Hilfe eines Förderers,
etwa einer Förderschnecke 13, dauernd oder absatzweise abgezogen wird. Mit Hilfe
eines Gebläses 14 wird in den unteren Teil des Gehäuses 6 eingeblasen. Da alle Fördervorrichtungen
luftdicht verkleidet sind,
kann die Luft nur durch den Schacht 5
in die Brennkammer 1 entweichen.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Vor Inbetriebnahme
wird mit Hilfe der Fördervorrichtungen und einer nicht dargestellten Hilfszufuhr
das Gehäuse 6 mit körniger Schlacke gefüllt, etwa bis zur Höhe des unteren Endes
des Schachtes 5. Dann werden die Antriebe in Betrieb gesetzt, so daß die Schlacke
im Kreislauf durch die Vorrichtungen 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 umläuft. Nach Inbetriebnahme
der Feuerung, wenn die Schlacke zu fließen beginnt, wird das Gebläse 14 in Betrieb
gesetzt und mit Hilfe der Klappe 15 die Luftmenge so eingeregelt, daß der Schlackenfuß
in der Brennkammer nicht gestört wird und die Luft möglichst hoch erhitzt wird.
Mit Hilfe einer in. Abb. 1 nicht dargestellten Vorrichtung, welche in Abb. 2 und
3 beispielsweise angegeben ist, muß dafür gesorgt werden, daß die flüssige Schlacke
über die Oberfläche der festen Schlackenschüttung verteilt wird. Sie wird dann im
Luftstrom erstarren, jedoch nicht in Klumpen, sondern in Bändern oder Streifen,
die bei der Bewegung des Schlackeninhaltes zerbrochen werden. Da die Schlacke im
Gegenstrom zur Luft absinkt, kann die Schlacke fast auf Lufteintrittstemperatur
gekühlt werden. Dies ist jedoch nicht notwendig und in vielen Fällen nicht erwünscht.
Je höher nämlich die Anfangstemperaturen von Schlacke und Luft sind, desto höher
wird die Endtemperatur der Luft sein. Wenn Luft zur Verbrennung nicht benötigt wird,
wird es daher vorteilhaft sein, heiße Rauchgase aus einem Zug des Dampferzeugers
abzusaugen und in das Gehäuse 6 einzuführen. Die Höhe der Temperaturen wird mitbestimmt
werden durch die Wärmebeständigkeit, die Festigkeit und den Wärmeschutz der Einrichtungen
und Leitungen, durch welche das Material fließt. Für mechanische Förderer dürfte
500°C praktisch die obere Grenze bilden. Das Gehäuse 6 wird gegebenenfalls mit einem
Wasserkühlmantel versehen werden müssen, zumindest für die Zonen, in denen die Temperatur
von 500°C überschritten wird.
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Die Schlacke wird in dem bereits beschriebenen Kreislauf geführt.
Ein Teil von ihr, der dem Zugang an flüssiger Schlacke entspricht, muß durch die
Hilfseinrichtung 13 abgeführt werden, die somit auch zur Regelung des Füllungsgrades
des Gefäßes 6 dient. In den meisten Fällen wird es genügen, den Füllungsgrad durch
Beobachtung durch eine Schauluke von Zeit zu Zeit zu kontrollieren.
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Die erhitzte Luft strömt durch den Schlackenschacht 5 axial in die
Brennkammer 1 ein und gelangt in das Zentrum der Drallströmung der Flamme, das mit
ausreichender Luft zu versorgen recht schwer ist. Es ist daher anzunehmen, daß zumindest
bei der beschriebenen Art von Feuerungen die Luftzufuhr nützlich ist, auch wenn
die Temperatur der Luft weit unter der Schlackenschmelztemperatur liegt.
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Die Anordnung gemäß Abb. 1 ist zwar einfach und raumsparend, sie muß
jedoch unbedingt zuverlässig arbeiten, da das Versagen eines Teiles die Außerbetriebnahme
der Feuerung erzwingen würde. In der Anordnung gemäß Abb. 2 und 3 ist daher eine
übliche Vorrichtung für die Entschlackung der Feuerung vorgesehen, und die Schlackentrommeln
sind neben dieser Vorrichtung angeordnet, so als ob sie nachträglich angebaut worden
wären. Diese Anordnung bietet einerseits die Möglichkeit, bei Störungen die Feuerung
mit freier Entschlackung arbeiten zu lassen, andererseits, bei Betriebsstörung an
einer Drehtrommel oder bei Teillast, eine Trommel außer Betrieb zu setzen und mit
der anderen den Betrieb aufrechtzuerhalten.
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Zu diesem Zweck ist gemäß Abb. 2 und 3 unter dem Schlackenschacht
5 in bekannter Weise ein Wassertrog 16 angeordnet, aus welchem die gekörnte Schlacke
mit Hilfe eines Kratzbandes 17 abgeführt wird. Daneben sind zwei Gehäuse 6' angeordnet,
welche in Abweichung von dem feststehenden Gehäuse 6 der Abb. 1 als sogenannte Drehbunker
ausgebildet sind, bei dem der Zylindermantel auf Rollen gelagert ist und bei der
Drehung des Austragtellers von der Füllung durch Reibung mitgenommen wird. Der Schlackenkreislauf
und die Schlackenabführung unterscheiden sich nicht grundsätzlich von den zu Abb.
1 angegebenen Maßnahmen und sind daher in den Abbildungen nur zum Teil angedeutet.
Die flüssige Schlacke wird mittels eines Schwenklöffels 18 zugeführt, der mit einem
Kugelgelenk durch die Wand des Schlackenschachtes 5 geführt ist. Dieser Schwenklöffel
hat die Aufgabe, die flüssige Schlacke aufzufangen, die gewöhnlich in einem örtlich
genau festliegenden Strahl aus der Brennkammer abfließt und sie über die Oberfläche
der Schüttung in dem Gehäuse 6' zu verteilen. Aus Gründen der Vereinfachung ist
diese Zuführung nur für eine der beiden Drehtrommeln dargestellt. Die erhitzte Luft
wird durch Kanäle 19 abgeleitet und in denjenigen Gaszug des nicht dargestellten
Dampferzeugers eingeführt, dessen Rauchgastemperatur etwa gleich ist der Lufttemperatur.
Selbstverständlich müssen die beschriebenen Vorrichtungen so luftdicht abgeschlossen
sein, daß keine Falschluft ein- bzw. austreten kann.