DE19629216A1 - Verfahren zur Verbrennung von thermisch zu behandelnden Stoffen - Google Patents
Verfahren zur Verbrennung von thermisch zu behandelnden StoffenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbren
nung von thermisch zu behandelnden Stoffen, z. B. von Hausmüll
nach dem Prinzip der Gleichstromfeuerung auf einem Rost einer
Verbrennungsanlage mit Zuführung von Primärluft von unten
durch den Rost nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1,
sowie eine Verbrennungsanlage zur Ausübung des Verfahrens.
Die thermische Behandlung von Restmüll stellt im Rahmen inte
grierter Abfallwirtschaftskonzepte einen unverzichtbaren Eck
pfeiler dar. Nach wie vor wird jedoch z. B. Restmüll als Ab
fall mit einer relativ großen Menge Überschußluft verbrannt.
Theoretisch werden pro kg Brennstoff mit einem Heizwert von
ca. 8 MJ/kg etwas mehr als 3 Nm³ Luft benötigt. Tatsächlich
wurde bis vor kurzem noch 6 Nm³ eingesetzt. Bis heute konnte
die spezifische Luftverbrauchszahl auf ca. 5 Nm³ reduziert
werden.
Kostenoptimierte Abfallverbrennungsanlagen zu entwickeln steht
als Hindernis entgegen, daß es bis heute nicht gelungen ist,
primärseitig der Bildung von NOx in einem Ausmaß entgegenzu
wirken, daß die nachfolgende, heute allgemein angewandte
Rauchgasreinigungstechnik im Abgasstrang auf DeNOX-Maßnahmen
verzichten kann. Obwohl für die Abfallverbrennung ein Grenz
wert von 200 mg NOx/Nm³ existiert, wird von der Öffentlich
keit, vor allem wegen der Ozonproblematik weniger als der
halbe Grenzwert erwartet. Damit ist als Entwicklungsziel für
primärseitige NOx-Minderungsmaßnahmen 100 mg NOx/Nm³ vorzuge
ben.
Aus der US-PS 3 808 986 sind ein Verfahren zur Verbrennung von
Abfall und eine Anlage dazu bekannt. Zweck und Konzeption die
ser Anlage zielen darauf, die Verbrennungstemperaturen zu er
höhen, um eine Mengenreduzierung der sonst nicht brennbaren
Anteile zu erreichen. Dies führt jedoch zu Abgastemperaturen
im Bereich von weit über 1000°C und damit zu einer starken
NOx-Bildung im Abgas, einer aufgrund der ständig verschärften
Abgasvorschriften nicht mehr tolerablen Maßnahme. Weitere An
lagen nach dem Stand der Technik, die im Mittel- und Gegen
strombetrieb arbeiten, weisen generell hohe NOx-Werte im Be
reich von 200 bis über 400 mg/Nm³ auf.
Aus der DE 42 19 231 C1 und aus Thome-Kozmiensky: Thermische
Abfallbehandlung, Berlin, EF-Verlag für Energie- und
Umwelttechnik, 1994, S. 160 bis 163, sind ein weiteres
Verbrennungsverfahren nach dem Gleichstromprinzip für Abfall
und eine Anlage dafür bekannt. Bei diesem Verfahren, bei dem
Sekundärluft oder Rauchgas von oben in den Feuerraum geblasen
wird, entsteht ein Temperaturprofil in der Feuerungszone über
dem Rost, das stetig steigende Rauchgastemperaturen von 700°C
am Rostanfang bis 1300°C am Ende der Feuerungszone vor dem
Rauchgaszug hinter der Feuerraumgeometrie aufweist. Dies führt
ebenfalls zu den vorstehend genannten unerwünschten hohen NOx
Werten, eine Erkenntnis, die jedoch hier, wie auch in der vor
stehenden Literaturstelle, nicht gemacht wurde und zu deren
Beseitigung daher auch keine Maßnahmen getroffen wurden.
Demgegenüber stellt sich nun bei der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, welches durch rein
feuerraumseitige Maßnahmen ermöglicht, eine Verminderung der
NOx-Anteile im Abgas der Anlage zu erreichen. Die Erfindung
geht dabei von der Erkenntnis aus, daß dies durch eine Ver
minderung der Temperaturen in Bereiche unter 900°C am Ende
des Feuerraumes im abströmenden Rauchgas erreicht werden kann.
Diese Aufgabenstellung ist neu.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung bei
einem Verfahren nach dem Oberbegriff die Verfahrenschritte
vor, die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben sind.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sowie die Lösung
der Aufgabe bezüglich einer Verbrennungsanlage für das Verfah
ren sind in den Merkmalen der Unteransprüche angeführt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nun durch rein
feuerraumseitige Maßnahmen, die zonenweise erfolgende
Temperaturabsenkung, nicht nur eine Verminderung der
spezifischen Verbrennungsluftmenge sondern auch eine
rauchgasseitige Temperatur von erheblich unter 900°C erzielt
und damit eine nachträgliche thermische NOx-Bildung auf
besonders vorteilhafte Weise verhindert werden. Eine
Sekundärluftzugabe zur Nachverbrennung, welche die
Rauchgastemperaturen erhöhen würde, entfällt. Wesentlich ist,
daß die Erfindung ein kontrolliertes Temperaturfeld bzw.
-profil angibt, das im Brennraum erzeugt werden muß.
Das Abgas wird dabei mit Hilfe der speziellen Einbauten im
Feuerraum in genau definierten Temperaturbereichen durch die
Schleierluftzugabe im Gleichstrom mit der Feststoffbewegung
auf dem Rost durch die Zonen geführt, nach oben um- und
darüber wieder zurückgelenkt. Durch die Zwangsführung der
heißen Verbrennungsgase nehmen die Einbauten die Temperatur
der Gase an und wirken zusätzlich als Infrarotstrahler ähnlich
wie der sich bei einer Gegenstromverbrennung über der Trock
nungszone befindliche, heiße Gaskörper. Die Feuerlage ist bei
der hier vorliegenden Gleichstromkonfiguration ohne weitere
Maßnahmen identisch zu der der Gegenstromfeuerung. Die Anlage
verbindet daher neben den bereits erwähnten Verbesserungen
hinsichtlich der Abgaszusammensetzung noch in besonders
vorteilhafter Weise die jeweils günstigen Eigenschaften beider
Verbrennungsverfahren.
Einzelheiten des neuen Verfahrens werden im folgenden und an
hand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert: Es zeigt
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine
Müllverbrennungsanlage,
Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt des Brennraumbereiches
der Fig. 1
Fig. 3 graphische Darstellungen der Temperaturverläufe
nach dem Verfahren und
Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch die Seitenwand
in Höhe des Primärbereiches 1 der Fig. 1 und 2.
In der in der Fig. 1 schematisch als ein mögliches Ausfüh
rungsbeispiel für eine solche dargestellten Anlage wird auf
einem Rost 1 Abfall nach dem Prinzip der Gleichstromfeuerung
verbrannt. Die Primärluft wird dem Rost von unten aus den
Unterwindzonen a bis d zugeführt. Das heiße Abgas oder Rauch
gas 2a-2e wird mittels später beschriebener, oberhalb des
Feuerungsrostes 1 angeordneter, wärmeleitender und
-speichernder Einbauten 3, 4, die etwa gleiche Länge aufweisen
können wie die Verbrennungszone 5 des Primärbereiches I, im
Gleichstrom mit der Feststoffbewegung auf dem Rost 1 über
diesem in Verbrennungsrichtung 6 zwangsgeführt. Die Ver
brennung erfolgt dabei in in ihren Temperaturen exakt de
finierten, aufeinanderfolgenden Zonen, die später anhand der
Fig. 2 und 3 genauer beschrieben werden. Anschließend wird
das heiße Abgas im Bereich des Rostendes 7 nach oben um das
Ende der Einbauten 4 herum und oberhalb der Einbauten 3 in dem
Sekundärbereich 11 in Gegenrichtung 2d, 2e über den Rost 1,
bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Anlage
etwa bis zu dessen Anfangsbereich 8, wieder zwangsweise zu
rückgeführt. Dadurch kann die durch diese Gasrückführung auf
die Einbauten 3, 4 übertragene Wärme aus diesen Einbauten 3, 4
über ihre ganze Länge in Richtung Rost 1 auf das Verbrennungs
gut wieder abgestrahlt und damit genutzt werden. Eine kürzere
Übertragungslänge über nur einen Teil der Einbauten ist durch
eine Verlegung der Abströmöffnung 12 ebenfalls möglich.
Zentrales Element einer beispielhaften Müllverbrennungsanlage,
in der das Verfahren durchgeführt wird, ist der aus dem
Primärbereich I und dem Sekundärbereich 11 bestehende
Feuerungsraum 10, der nach oben durch eine wärmeisolierende
Wand 9 abgeschlossen ist und der in der Fig. 2 vergrößert dar
gestellt ist. Die in der Fig. 2 dargestellten Details ent
sprechen denen der Fig. 1, wobei gleiche Elemente die gleichen
Positionsziffern wie in der Fig. 1 aufweisen sollen, auch wenn
diese nicht extra eingezeichnet sind. Im unteren Teil des
Feuerungsraumes, dem Primärbereich I, liegt der Feuerungsrost
1, über welchem sich die gesamte Verbrennungszone 5, bestehend
aus Einzelzonen befindet, siehe auch die Fig. 2. Die Ver
brennung des über den Brennguteintrag 11 in den Anfangsbereich
8 des Rostes 1 eingebrachten Mülls erfolgt nach dem Prinzip
der Gleichstromfeuerung, wobei das Brenngut in Verbren
nungsrichtung 6 bzw. mit der Verbrennung bis zum Ascheaustrag
14 wandert. Das entstehende Rauch- bzw. Abgas 2 strömt in
Richtung der Pfeile 2a bis 2e im Sekundärbereich 11 von der
Verbrennungszone 5 zur Abströmöffnung 12 in den Rauchgaszug
13. Die Abströmöffnung 12 liegt bei der in der Fig. 1 beispiel
haft dargestellten Anlagenform, - in Verbrennungsrichtung 6
gesehen -, etwa über dem Beginn der Verbrennungszone 5 auf dem
Rost 1 in der oberen Wand 9 des Feuerungsraumes 10 hinter dem
Sekundärbereich 11 und führt durch diese in den darüber
liegenden Rauchgaszug 13. Die Abströmöffnung zum Rauchgaszug
kann jedoch auch - gegen die Verbrennungsrichtung gesehen - im
Sekundärbereich 11 weiter vorne gelegen sein.
Als besondere Maßnahme ist oberhalb des Rostes 1 und unterhalb
der oberen Wand 9 des Feuerungsraumes 10 eine wärmeleitende
und -speichernde Zwischenwand etwa gleicher Länge wie die Ver
brennungszone 5 eingesetzt, die aus einzelnen hintereinander
liegenden Keramikplatten 3 und 4 besteht, die auf an den Sei
tenwänden 17 des Feuerungsraumes 10 angebrachten Simsen 15
aufgelegt sind und die den Primärbereich I von dem Sekundärbe
reich II trennt. Dabei ist die letzte Keramikplatte 4, - in
Verbrennungsrichtung 6 gesehen -, gegen den Rost 1 hin ge
neigt. Die Zwischenwand 3, 4 sitzt dicht zwischen den Seiten
wänden 17 und der Stirnwand 16 des Feuerungsraumes 10 und
reicht, - in Verbrennungsrichtung 6 gesehen -, bis etwa in den
Bereich des Rostendes 7 oder der Verbrennungszone 5. Der un
tere Teil der Seitenwände 17, der dem Primärbereich I bzw. der
Verbrennungszone 5 zugeordnet ist, ist mit 18 bezeichnet.
Hinter der Zwischenwand 3, 4, liegt nun, - wieder in Verbren
nungsrichtung 6 gesehen -, der Umlenkbereich 2c für die Umlen
kung der Rauchgase 2a, 2b in die Gegenrichtung 2d und 2e über
die Zwischenwand 3, 4 zu der Abströmöffnung 12. Über ihr,
schon im Umlenkbereich 2c beginnend, der Sekundärbereich II.
Die Platten 3,4 bestehen z. B. aus einer Al-Oxidkeramik und
weisen bei einer Rostbreite von 80 cm eine Dicke von 25 bis 35
mm auf. Sie besitzen eine hohe Wärmedurchgangszahl, um einen
guten Wärmedurchgang durch sie aus dem Abgasbereich 2d, 2e und
dann weiter mittels Wärmestrahlung zurück in die Verbrennungs
zone 5 sicherzustellen.
Bei dem vorliegenden Verfahren erfolgt die Verbrennung im
Primärbereich I in vier aufeinanderfolgenden Zonen A, B, C und
D, die jeweils etwa über den entsprechenden Unterwindzonen a,
b, c und d gelegen sind, wie in der Fig. 2 dargestellt. Dabei
gibt es drei Mechanismen der NOx-Bildung:
- 1. Aus dem im Brennstoff enthaltenen Stickstoff, wobei in gängigem Müll etwa 1% chemisch gebundener Stickstoff enthalten ist.
- 2. Findet eine prompte NOx-Bildung statt, wobei der Stickstoff aus der Verbrennungsluft stammt.
- 3. Wird thermisches NOx wie unter 2. durch Stickstoff aus der Luft im Abgaszug hinter dem Feuerungsraum bei höheren Temperaturen unter Flammenbildung gebildet. Diese NOx Bildung steht im Vordergrund des hier vorliegenden Verfahrens, d. h. es wird mit ihm angestrebt, dort niedrigere Temperaturen zu erreichen.
Dazu werden nun die Temperaturen in den einzelnen Zonen A, B,
C und D nach dem Verfahren in ganz spezieller Weise gefahren
bzw. eingestellt, wie in der Fig. 3 im Kurvenverlauf gezeigt:
- - In einer ersten Zone A des Feuerungsraumes 10 über dem Rost 1, der Trocknungs- und Pyrolysezone des Brennstoffes im Primärbereich I, auf eine mittlere Temperatur im Bereich von unter 900°C.
- - In einer zweiten Zone B, der Entgasungs- und Vergasungszone des Brennstoffes, eine genau kontrollierte mittlere Temperatur im Bereich von maximal 1000°C, die höher ist als die in der Zone A.
- - Als wichtiger Schritt wird danach in einer dritten Zone C, der Ausbrandzone des Brennstoffes, eine gegenüber der zweiten Zone B wieder niedrigere mittlere Temperatur im Bereich von 950°C bis unter 900°C gefahren, während danach
- - in einer vierten Zone D, der Sinterzone, noch niedrigere Temperatur von unter 900°C bis unter 700°C gefahren werden.
Dies bedeutet fallende Temperaturen in Strömungsrichtung der
Rauchgase über dem Gutbett. Die gewünschten Temperaturprofile
werden dabei dadurch erzielt, daß die Primärluft zonenweise
aus den Unterwindzonen a, b, c, und d durch den Rost zugeführt
wird, wobei die Luftmengen für die Zonen A und B so dosiert
werden, daß dort im Gutbett eine unterstöchiometrische Ver
brennung stattfindet. Durch den primärseitig bedingten Sauer
stoffmangel bei der Verbrennung werden in diesem Bereich aus
dem Gutbett erhebliche Mengen von CO in der Größenordnung von
100 g/Nm³ freigesetzt, die wiederum reduzierend auf bereits
gebildetes NOx wirken, wodurch elementarer Stickstoff gebildet
wird. Daneben können eine Vielzahl von Radikalreaktionen ab
laufen, die wiederum die NOx-Reduktion beeinflussen können.
Die unterstöchiometrische Feuerführung kann wahlweise durch
Erhöhung der Brennstoffzugabe oder durch Drosselung der Luft
menge aus den Unterwindzonen erfolgen.
Weiterhin wird durch die Seitenwand oder -wände des Brenn
raumes überwiegend oder nur in den Bereich der Zonen A und B
des Feuerungsraumes 10 unterhalb der Einbauten 3 und 4, d. h.
in den Brennraum über dem Rost 1 zusätzliche Luft die soge
nannte Schleierluft 20 niedrigerer oder etwa gleicher Tempera
tur gegenüber der Brennraumtemperatur in den Brennraum zuge
geben. Diese Zusatzluft bildet so einen Luftschleier im Wand
bereich. Die Schleierluft unterstützt die Gasphasenreaktion in
den Zonen A und B. Wichtig ist dabei, daß im Bereich oberhalb
der Einbauten 3 und 4, im Sekundärbereich 11 d. h. hinter der
vierten Zone D keine weitere Sekundärluft mehr zugegeben wird.
Zur Erläuterung der Zugabe der Schleierluft 20 ist in der Fig.
4 ein Schnitt durch eine Seitenwand der Anlage in Höhe des
Feuerungsraumes 10 dargestellt. In der Seitenwand 17 verläuft
ein Kühlluftkanal 19, durch welchen Kühlluft 22 mittels nicht
mehr dagestellter Gebläse zur Kühlung der Seitenwände mit
einem bestimmten Kühlluftüberdruck im Gleichstrom zur Ver
brennungsrichtung 6 geführt wird. Diese Seitenwand 17 ist in
dem, neben dem Primärbereich I gelegenen Teilbereich 18
zwischen Primärbereich I und Kanal 19 luftdurchlässig ausge
bildet, so daß aus dem Kanal 19 Schleierluft 20 in den Primär
bereich I austreten kann. Die Luftdurchlässigkeit kann durch
Porositäten, kleine Kanäle oder anderweitige Durchgänge 21 er
reicht werden. Der Teilbereich 18 der Seitenwand 17 mit der
Porosität oder den Öffnungen liegt dabei vorzugsweise oder
überwiegend nur im Bereich der Zonen A und B.
Durch Vorgabe der Luftdurchlässigkeit und/oder Variieren des
Kühlluftdruckes kann die Schleierluft 20 beliebig dosiert wer
den. Die Temperatur der Schleierluft bestimmt sich durch ihre
Aufheizung in der Wand.
Der Primärbereich I ist nach unten durch den Rost 1, nach oben
durch die keramischen Platteneinbauten 3 und 4 begrenzt, nach
den Seiten durch die unteren Seitenwände 18 in Form der Feuer
raumausmauerung. Diese Seitenwand 18 im Primärbereich I weist
ganz oder teilweise, wie bereits beschrieben, eine definierte
Luftdurchlässigkeit für den Durchtritt der Schleierluft 20
auf. Die Luftdurchlässigkeit kann durch eine gleichmäßige, be
stimmte und einstellbare Luftdurchlaßrate der Wand selbst oder
einzelner Wandteile erreicht werden. Dies ist für den erwähn
ten Fall besonders günstig, bei dem die Schleierluft 20 der
die Seitenwand 17 von außen kühlenden Kühlluft 22 entnommen
wird. Die Schleierluft 20 kann aber auch durch einzelne oder
mehrere Öffnungen in der Wand aus anderen Quellen zugeführt
werden.
In der Fig. 3 sind im unteren Teil die Temperaturverläufe des
neuen Verfahrens über den einzelnen Zonen grafisch dargestellt
und im oberen Teil weitere Kennwerte der Verbrennung. Dabei
handelt es sich um Meßwerte eines Versuches, der in einer
Müllverbrennungsanlage durchgeführt wurde. Die Kurven mit den
runden Meßpunkten zeigen dabei den Temperaturverlauf im
Primärbereich I, d. h. in den Zonen A, B, C und D an den Meß
stellen T70 bis T75, die Kurven mit den eckigen Punkten an den
Meßstellen T105 bis T107 im Abgaszug. Die vollen Punkte zeigen
dabei den Temperaturverlauf ohne Zugabe der Schleierluft 20,
die hohlen Punkte den beim erfindungsgemäßen Verfahren ge
wünschten Verlauf mit Zugabe der Schleierluft 20. Es zeigt
sich dabei deutlich, daß die geforderte Temperaturabsenkung
der hinteren Zonen C und D erreicht wird. Dabei haben sich
Volumenverhältnisse von etwa 1/5 bis 1/6 von Schleierluft zu
Primärluft (d. h. ungefähr 14-17% Schleierluftanteil an der
Gesamtluft) bei den gezeigten Verbrennungstemperaturen und
Schleierlufttemperaturen von ca. 500°C bis 750°C als beson
ders günstig erwiesen.
In den Zonen A, B, C und D des Primärbereiches I laufen wie
vorstehend schon beschrieben, sämtliche Prozesse wie Trock
nung, Entgasung, Vergasung, Sinterreaktionen und Gaspha
senreaktionen oberhalb des Gutbettes ab. Eine übliche Stufung
der Primärluftzugabe aus den Unterwindzonen a, b, c und d bei
den Versuchen gemäß der Fig. 3 beträgt dabei bei einem Brenn
stoffdurchsatz von ungefähr 170 kg/h: je 100 Nm³/h in Zone A
und D und je 200 Nm³/h in den Zonen B und C. Zur Unterstützung
der Gasphasenreaktionen in den Zonen A und B über dem Gutbett
auf dem Rost 1 wird nun dabei die bereits erwähnte Schleier
luft von 100-120 Nm³/h durch die den Feuerraum längs begren
zende Seitenwand 18 überwiegend den Zonen A und B zugeführt.
Aufgrund der Führungsart durch die heißen Wände hindurch
tritt die Schleierluft mit den erwünschten Temperaturen von
500°C bis 750°C in den Primärraum I ein, wobei die Tempera
tur in diesem Bereich durch luftseitige Maßnahmen vorgebbar
ist.
Der Sekundärraum II schließt sich unmittelbar an den Primär
raum I an. In diesen Sekundärraum II wird, wie bereits ausge
führt, keine weitere Verbrennungsluft mehr eingespeist. Für
die dort ablaufenden chemischen Reaktionen, z. B. den rest
lichen CO-Umsatz, reicht der durch Primär- und Schleierluft
angebotene Sauerstoff aus.
Bei den Versuchen mit der beschriebenen Anlage im Gleichstrom,
d. h. mit den Einbauten 3 und 4 wurde durch Zugabe von Primär
luft aus den vier Unterwindzonen a, b, c, und d des Rostes in
Verbindung mit der Zugabe von Schleierluft 20 aus der Seiten
wandkühlung eine vollständige Verbrennung mit CO-Werten <5
mg/Nm³ realisiert. Durch die besondere Luftzugabe in die Zonen
A, B, C und D kann dort auf die Temperaturverteilung im Gas
kanal gezielt Einfluß genommen werden. Wenn brennraumseitig
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgegangen wird, ergeben
sich abwärts der Strömung die gewünschten Temperaturen über
lange Wegstrecken von 870 bis 930°C, die neben der NOx-Minde
rung im Abgaszug noch zusätzlich für einen sehr guten Ausbrand
des Abgases verantwortlich sind.
Versuche zeigten dabei die folgenden Ergebnisse, die im oberen
Teil, der Tabelle der Fig. 3 angeführt sind:
Verbrennung ohne Schleierluft: ca. 170 mg/Nm³ NOx im Abgaszug,
(Temperaturverlauf volle Punkte),
Verbrennung mit Schleierluft: ca. 55 mg/Nm³ NOx im Abgaszug, (Temperaturverlauf hohle Punkte),
Verbrennung mit Schleierluft: ca. 55 mg/Nm³ NOx im Abgaszug, (Temperaturverlauf hohle Punkte),
bei einem Massenstrom mBr von 171 kg/h und Sauerstoffzugaben
von 9.0 bzw. 10,8% und jeweils ohne abgasseitige Entstickungs
maßnahmen. Wie bereits ausgeführt, weisen Anlagen nach dem
Stand der Technik, die im Mittel- und Gegenstrombetrieb
arbeiten, generell hohe NOx-Werte im Bereich von 200 bis über
400 mg/Nm³ auf.
Es konnte somit gezeigt werden, daß mit dem neuen Verfahren
durch rein brennraumseitige Maßnahmen zu erwartende Emissions
grenzwerte von möglicherweise erheblich unter 200 mg/Nm³ NOx
ohne weitere Entstickung im Abgasstrang weit unterboten werden
können.
Bezugszeichenliste
I Primärbereich
II Sekundärbereich
a-d Unterwindzonen
1 Vorschubrost
2 Abgas (2a-2e Strömungspfeile)
3 Platten
4 geneigte Platte
5 Verbrennungszone
A Trocknung- und Pyrolysezone
B Entgasungs- und Vergasungszone
C Ausbrandzone
D Sinterzone
6 Verbrennungsrichtung
7 Rostende
8 Anfangsbereich
9 obere Wand
10 Feuerungsraum
11 Brennguteintrag
12 Abströmöffnung
13 Rauchgaszug
14 Ascheaustrag
15 Simse
16 Stirnwand
17 Seitenwände
18 Seitenwand Primärbereich
19 Kühlluftkanal
20 Schleierluft
21 Porosität oder Kanäle
22 Kühlluft
T70-T75 Temperaturmeßstellen im Brennraumbereich
T105-107 Temperaturmeßstellen im Abgaszug
II Sekundärbereich
a-d Unterwindzonen
1 Vorschubrost
2 Abgas (2a-2e Strömungspfeile)
3 Platten
4 geneigte Platte
5 Verbrennungszone
A Trocknung- und Pyrolysezone
B Entgasungs- und Vergasungszone
C Ausbrandzone
D Sinterzone
6 Verbrennungsrichtung
7 Rostende
8 Anfangsbereich
9 obere Wand
10 Feuerungsraum
11 Brennguteintrag
12 Abströmöffnung
13 Rauchgaszug
14 Ascheaustrag
15 Simse
16 Stirnwand
17 Seitenwände
18 Seitenwand Primärbereich
19 Kühlluftkanal
20 Schleierluft
21 Porosität oder Kanäle
22 Kühlluft
T70-T75 Temperaturmeßstellen im Brennraumbereich
T105-107 Temperaturmeßstellen im Abgaszug
Claims (10)
1. Verfahren zur Verbrennung von thermisch zu behandelnden
Stoffen, z. B. von Hausmüll nach dem Prinzip der Gleich
stromfeuerung auf dem Rost einer Verbrennungsanlage mit
Zuführung von Primärluft von unten durch den Rost, bei wel
chem das heiße Abgas mittels oberhalb des Feuerungsrostes
angeordneter Einbauten im Primärbereich I über einen Teil
der Rostlänge mit der Feststoffbewegung auf dem Rost über
diesem in Verbrennungsrichtung zwangsgeführt, anschließend
im Bereich des Rostendes nach oben um das Ende der
Einbauten herum und oberhalb der Einbauten im
Sekundärbereich II abgeleitet oder mindestens teilweise
über den Einbauten in Gegenrichtung wieder zurückgeführt
und dann abgeleitet wird, dadurch
gekennzeichnet, daß
- - in einer ersten Zone (A) des Feuerungsraumes (10) über dem Rost (1), der Trocknungs- und Pyrolysezone im Primär bereich I, eine mittlere Temperatur im Bereich von unter 900°C,
- - in einer zweiten Zone (B), der Entgasungs- und Vergasungs zone, eine mittlere Temperatur im Bereich von etwa 1000°C,
- - in einer dritten Zone (C), der Ausbrandzone, eine gegen über der zweiten Zone (B) wieder niedrigere mittlere Temperatur im Bereich von 950°C bis unter 900°C und
- - in einer vierten Zone (D), der Sinterzone, eine Temperatur von unter 900°C bis unter 700°C eingestellt wird und daß
- - dazu die Primärluft zonenweise aus den Unterwindzonen (a, b, c und d) durch den Rost zugeführt wird, wobei die Luft mengen für die Zonen A und B so dosiert werden, daß dort im Gutbett eine unterstöchiometrische Verbrennung statt findet und daß
- - durch die Seitenwand oder -wände des Brennraumes hindurch überwiegend oder nur in den Bereich der Zonen A und B des Feuerungsraumes (10) unterhalb der Einbauten, d. h. in den Brennraum über dem Rost zusätzliche Luft gleicher oder niedrigerer Temperatur gegenüber der Brennraumtemperatur als Schleierluft in den Brennraum zugegeben wird und daß
- - im Bereich oberhalb der Einbauten, im Sekundärbereich II d. h. hinter der vierten Zone (D) keine weitere Luft mehr als Sekundärluft zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die
zusätzliche Schleierluft in einem Temperaturbereich von
etwa 500°C bis 750°C liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Volumenverhältnis von Schleierluft zu Primärluft
etwa 1/5 bis 1/6 beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Schleierluft der die Seitenwand des Brennraumes
kühlenden Kühlluft entnommen wird.
5. Verbrennungsanlage zur Durchführung eines Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:
- a) oberhalb des Rostes (1) und unterhalb der oberen Wand (9) des Feuerungsraumes (10) ist eine Zwischenwand (3, 4) etwa gleicher Länge wie die Zonen (A, B, C, D) ein gesetzt, die den Primärbereich (I) nach oben und den über ihr gelegenen Sekundärbereich (II) nach unten be grenzt,
- b) die Zwischenwand (3, 4) sitzt dicht zwischen den Seiten wänden (17) und der Stirnwand (16) des Feuerungsraumes und reicht, - in Verbrennungsrichtung (6) gesehen -, bis etwa in den Bereich des Rostendes (7) oder der Verbren nungszone (5),
- c) hinter dem Ende der Zwischenwand (3, 4), - in Verbren nungsrichtung (6) gesehen -, befindet sich ein Umlenkbe reich für die Umlenkung der Rauchgase (2) nach oben um die Zwischenwand (3, 4) vom Primär- (I) in den Sekundär bereich (II) und zu der Abströmöffnung (12),
- d) in der Seitenwand (17) ist ein Kühlluftkanal (19) gele gen, durch welchen Kühlluft (22) geblasen wird,
- e) die Seitenwand (17) weist in dem, neben dem Primärbe reich (I) gelegenen Teilbereich (18) zwischen Primärbe reich (I) und dem Kanal (19) eine definierte Luftdurch lässigkeit für die Kühlluft (22) auf, so daß aus dem Ka nal (19) Schleierluft (20) in den Primärbereich (I) aus treten kann.
6. Verbrennungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Teilbereich (18) der Seitenwand (17) gleich- oder
ungleichmäßig verteilte Porosität besitzt.
7. Verbrennungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß durch den Teilbereich (18) der Seitenwand (17) Öffnun
gen oder Kanäle führen.
8. Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 5 oder 6, da
durch gekennzeichnet, der Teilbereich (18) der Seitenwand
(17) mit der Porosität oder den Öffnungen nur oder
überwiegend im Bereich der Zonen A und B liegt.
9. Verbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand aus einzelnen
hintereinanderliegenden Keramikplatten (3, 4) besteht, die
auf an den Seitenwänden (17) des Feuerungsraumes (10)
angebrachten Simsen (15) aufgelegt sind.
10. Verbrennungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die letzte Keramikplatte (4), in Verbrennungsrichtung
(6) gesehen, gegen den Rost (1) hin geneigt ist.
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Owner name: FORSCHUNGSZENTRUM KARLSRUHE GMBH, 76133 KARLSRUHE, |
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