DE19816059A1

DE19816059A1 - Ofenwand eines Verbrennungsofens

Info

Publication number: DE19816059A1
Application number: DE1998116059
Authority: DE
Inventors: Uwe Schuhmacher
Original assignee: Juenger and Graeter Feuerfestbau GmbH
Current assignee: Juenger and Graeter Feuerfestbau GmbH
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: DE19816059C2

Abstract

Beschrieben wird eine Ofenwand eines Verbrennungsofens zum Verbrennen insbesondere von Müll, bestehend aus einer Rohrwand, die aus mediumdurchströmten Rohren und diese verbindenden Rippen gebildet ist, und einer die Rohrwand gegenüber dem Verbrennungsraum abgrenzenden, vorgesetzten Schutzwand aus feuerfestem Material, die unter Bildung eines Druckluftspaltes von der Rohrwand beabstandet ist und wobei der Druckluftspalt über mindestens eine Zuluftöffnung mit Luft speisbar ist. Damit die Ofenwand sowohl hinsichtlich der Funktionalität als auch bezüglich deren Luftbedarf verbessert wird, ist vorgesehen, daß der Druckluftspalt als mindestens eine geschlossene Kammer ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ofenwand eines Verbrennungsofens zum Verbrennen insbesondere von Müll, bestehend aus einer Rohrwand die aus mediumdurchströmten Rohren und diese verbindende Rippen gebildet ist und einer die Rohrwand gegenüber dem Verbrennungsraum abgrenzende, vorgesetzte Schutzwand aus feuerfestem Material, die unter Bildung eines Druckluftspaltes von der Rohrwand beabstandet ist und wobei der Druckluftspalt über mindestens eine Zuluftöffnung mit Luft speisbar ist.

Zur Nutzung der in Brennräumen von Öfenanlagen, insbesondere von Müllverbrennungsanlagen, herrschenden Wärme, sind diese von Rohrwänden umgeben. Die Rohrwände müssen vor dem Angriff korrosiver Gase geschützt werden. Hierfür gibt es die verschiedensten Auskleidungssysteme aus feuerfesten Materialien wie z. B. monolitische Abkleidungen (plastische Massen/Feuerbeton) oder keramische Platten, die direkt mit Mörtel auf die Rohrwände geklebt werden, oder auch solche Plattensysteme, die von der Rohrwand beabstandet sind, damit eine Hinterlüftung der Platten möglich ist. Die Platten werden an Haltern aufgehängt, die an den Rippen der Rohre befestigt sind. Die Stoßfugen zwischen den Platten werden mit Mörtel verfugt.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 90 16 206.4 ist es bekannt zwischen den Rohrwänden und den Platten einen Luftschleier aufzubauen, indem in einem Spalt zwischen Rohrwand und Platten ein gegenüber dem Verbrennungsraum erhöhter Druck verhindern soll, daß aggressive Gase an die Rohrwand gelangen können. Hierzu wurden an geeigneten Stellen sowohl Ein- als auch Abführöffnungen für die Strömungsluft vorgesehen. Allerdings hat sich in bestimmten Anlagenkonfigurationen der erforderliche Luftbedarf als inakzeptabel erwiesen, oder es konnte der gewünschte Spaltdruck zumindest partiell nicht erreicht werden, so daß auch auf Grund der Temperaturunterschiede zwischen Spalt und Verbrennungsraum unerwünschte thermische Effekte auftraten, die letztendlich doch zum Durchtritt der chlorhaltigen Rauchgase aus dem Verbrennungsraum in den Druckluftspalt führten und dort nicht nur die Rohrwände, sondern auch die metallischen Halter der Platten angreifen konnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Ofenwand der eingangs genannten Gattung sowohl hinsichtlich der Funktionalität als auch bezüglich deren Luftbedarf zu verbessern.

Bei der eingangs genannten Ofenwand ist dazu erfindungsgemaß vorgesehen, daß der Druckluftspalt als mindestens eine geschlossene Kammer ausgebildet ist. Für neue Anlagen bedeutet dies, daß mit Ausnahme der Zuluftöffnungen der Druckluftspalt allseits geschlossen ausgeführt wird. Bei bereits bestehenden Anlagen werden die zum Zwecke der Spülluftführung vorgesehen Ablaßöffnungen allesamt verschlossen. Damit verringert sich der Luftverbrauch prinzipiell auf die Luftmenge, die zur Aufrechterhaltung des Überdruckes im Druckluftspalt gegenüber dem Luftdruck im Verbrennungsraum erforderlich ist, da man das Prinzip der Spülluft, d. h. im Druckluftspalt eine Luftzirkulation aufrechtzuerhalten, verläßt. Der Verzicht auf die sonst zur Zirkulation benötigten Abluftöffnungen ermöglicht erst einen im gesamten Spalt wirksam werdenden Druckaufbau. Es hat sich gezeigt, daß bereits ein Überdruck im Druckluftspalt gegenüber dem Druck im Verbrennungsraum von beispielsweise 0,4 mbar ausreicht, um die Diffusion von Rauchgasen aus dem Verbrennungsraum hinter die Schutzwand und somit in den Spalt wirkungsvoll zu verhindern. Die in den Spalt eingeleitete Luft kann nur über die in der Schutzwand aufgetretenen Risse und Fugen in den Verbrennungsraum entweichen. Daher wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme, keine separaten Abluftöffnungen vorzusehen, erreicht, daß sich weder in den während der Betriebsphase gebildeten Rissen, noch in den Dehnfugen kristalline Teilchen einlagern können, die während des Abkühlens der Anlage und der daraus resultierende Schrumpfung zu Scherspannungen führen. Das ist darauf zurückzuführen, daß die Risse und Fugen durch den im Druckluftspalt aufrechterhaltenen Überdruck gegenüber dem Druck im Verbrennungsraum ständig ausgeblasen werden. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemaße Maßnahme erreicht, daß durch die durch die Risse strömende Luft, auch vor der Schutzwand ein Luftschleier gebildet wird, der die Rauchgase erst gar nicht an die Risse oder Fugen herantreten läßt. Diese Wirkung tritt um so intensiver auf, wenn es sich bei der Schutzwand um relativ kleinflächige Platten handelt, die an ihren Stoßstellen mit Mörtel ausgefugt sind. Dann bildet jede Mörtelfuge eine Teilfläche des vor der Schutzwand wirkenden Luftschleiers.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Gruppe von Zuführöffnungen vorgesehen, die zweckmäßigerweise über die Fläche der Rohrwand verteilt sind. Die Zuluftöffnungen durchsetzen die die Rohre verbindenden Rippen, so daß die Schutzwand von einem Netz an Zuführöffnungen hinterspannt ist. Zweckmäßigerweise wird von einer Hauptleitung die Luft auf kleiner als die Hauptleitung dimensionierte Zuführrohre gestreut, wobei sich der Druck am Austritt von beispielsweise 40 Zuführrohren je nach Dichtigkeit der Vorsatzwand zwischen 0 mbar und 30 mbar gegenüber dem Druck im im Feuerraum einstellt. Dies führt dazu, daß im Leckagefall die beschädigte und gegebenenfalls zum Verbrennungsraum offene Stelle durch die Hinterlüftungsluft aus benachbarten Bereichen geschützt wird. Somit geht im Leckagefall nicht der schützende Überdruck des gesamten Systems verloren. Anstelle der differierenden Rohrquerschnitte sind auch andere, geeignete, wirkungsgleiche Drosselmaßnahmen vornehmbar.

Eine Leckage kann über mehrere Möglichkeiten erkannt und lokalisiert werden. Zum einen wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, am Druckluftspalt einen Druckwächter vorzusehen. Der gelieferte Meßwert ist durch den Vergleich mit dem Druck im Verbrennungsraum nutzbar, um aus diesem einen Stellwert für ein Mittel abzuleiten, das zur Aufrechterhaltung des jeweils benötigten Druckes im Spalt geeignet ist. Neben der manuellen Regulierung, kommen hier an sich bekannte Regelmittel in Betracht, mit denen der Zuströmdruck manipulierbar ist.

Während eine Leckage gegebenenfalls auch über den jeweiligen Luftbedarf zur Druckluftspaltspeisung erkannt werden kann, werden bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung Mittel vorgesehen, die zur Überwachung des Gasgemisches im Druckluftspalt geeignet sind. Dies können Sauerstoff- und/oder CO₂ Meßgeräte sein. Die der Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis, daß das Rauchgas eine bestimmte durchschnittliche Zusammensetzung hat, kann somit zur Leckagebestimmung genutzt werden. Im Normalbetrieb beträgt der Sauerstoffgehalt im Druckluftspalt annähernd 21%. Eine wesentliche Veränderung dieses Wertes läßt darauf schließen, daß aus dem Verbrennungsraum Gase in den Druckluftspalt drängen, woraus eine gegebenenfalls erforderliche Erhöhung des Zuströmdruckes nötig ist oder dies aber im ungünstigeren Falle auf eine Leckage hinweist. Alle erfaßten Werte können Vergleichseinrichtungen zugeführt werden und nach Auswertung zur Aktivierung von Signaleinrichtungen führen. Als Schutzwände kommen sowohl monolitische Abkleidungen (plastische Massen/Feuerbeton) als auch solche aus Platten, vornehmlich aus SIC-Material gebildete Vorsatzwände in Frage, deren Stoßstellen mit Mörtel verfügt werden. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen kommen unabhängig von der Art der Wand zur Wirkung, da auch bei großflächigen Wandteilen Risse und Dehnfügen anzutreffen sind, die den Mörtelfugen der SIC-Platten im Hinblick auf die erfindungsgemaße Wirkungsweise gleichzusetzen sind. Als Betriebsdruck hat sich bei einer Weite des Spaltes von etwa 1-10 mm ein Überdruck, gegenüber dem Druck im Verbrennungsraum zwischen 0,4-30 mbar als vorteilhaft erwiesen.

Ansonsten sind zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Zeichnungen geben ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder.

Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine mit Platten verkleidete Rohrwand,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Darstellung nach Fig. 1,

Fig. 3 das in Fig. 1 mit "A" bezeichnete Detail in einer Vergrößerung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Darstellung nach Fig. 3.

Der schematisch dargestellte Verbrennungsraum ist mit der Ziffer 1 bezeichnet. Nahezu der gesamte Verbrennungsraum 1 ist von der Rohrwand 9 umgeben, die aus den von Siedewasser durchströmten Rohren 15 und diese verbindende Rippen 17 besteht. Das Wasser wird über den Einlaufsammler 13 in die Rohre 15 eingeleitet und über den Auslaufsammler 11 abtransportiert. Das Durchmesserverhältnis zwischen Rohre 15 und Sammler 11 bzw. 13 ist in Figur nur schematisch wiedergegeben. Ansonsten sind die Sammler weitaus größer als die Wandrohre dimensioniert. Die Rohrwand 9 ist gegenüber dem Verbrennungsraum 1 durch eine Schutzwand 5 abgegrenzt, die in diesem Ausführungsbeispiel aus mehreren, nebeneinander und übereinander angeordneten, beispielsweise aus Siliciumcarbid gefertigten Platten 25 besteht. Hierzu wird an den Rippen 17 ein Steg 21 befestigt, der Teil einer Haltevorrichtung 19 für die vorgehängten Platten 25 ist. Der Steg 21 wird an den Rippen 17 angeschweißt, wozu bevorzugterweise die Bolzenschweißtechnik eingesetzt wird. Der Steg 21 wird mit einer, in eine in der Platte 25 vorgesehene Aussparung 27 eingreifenden Lasche 23 bestückt und mit Mörtel 33 verklebt. Die zwischen den Steinplatten 25 bestehenden Fugen 29 sind mit feuerfestem Mörtel 31 verfugt. Die Anzahl der Haltevorrichtungen 19 richtet sich nach Art und Größe der Platten 25. Die Haltevorrichtung 19 ist derart gestaltet, daß die Platten 25 von der Rohrwand 9 unter Bildung eines Druckluftspaltes 35 beabstandet sind. Dadurch ist die Rohrwand 9 vor einem direkten Angriff von aggressiven Verbrennungsgasen abgeschirmt. Eine Diffusion von Gasen durch die Platten 25 ist nahezu ausgeschlossen. Jedoch stellen die Fugen 29 trotz der Verwendung einer feuerfesten Masse 31 üblicherweise eine Schwachstelle dar. Erfindungsgemäß sind nun Maßnahmen getroffen, die einen ausreichenden Druck im Druckluftspalt 35 sicherstellen. In diesem Ausführungsbeispiel wird über eine Zuführöffnung 37 Luft in den Druckluftspalt 35 eingeleitet. Die Besonderheit der Erfindung liegt nun darin, daß der Druckluftspalt 35 keine gesonderten Auslaßöffnungen besitzt. Der Druckluftspalt 35 ist quasi als geschlossene Druckkammer gestaltet und an der Decke sowie am Boden bis auf die Zuführöffnungen 37 allseits luftdicht geschlossen, was beispielsweise durch Verschweißung einer Metallplatte 60 mit dem Auslaufsammler 11 und einer ebenso dicht ausgeführten Verschweißung einer Metallplatte 61 mit dem Einlaufsammler 13 erreicht wird. Anstelle einer Kammer kann der Druckluftspalt 35 auch in mehrere Kammern unterteilt werden. Es baut sich während der Lufteinleitung im Druckluftspalt 35 gegenüber dem Verbrennungsraum 1 ein Überdruck auf, der dazu ausreicht die Risse in den Fugen 29 auszublasen. Der Überdruck wird durch einen an geeigneter Stelle positionierbaren Druckwächter 50 kontrolliert, der die ermittelten Werte an eine hier nicht näher dargestellte Druckregelanlage weiterleitet.

Als weitere Kontrollmittel über die Luftverhältnisse im Druckluftspalt 35, ragt in diesen eine Sonde 30, welche Teil eines nur schematisch angedeuteten Gasanalysators 31 ist. Dieser saugt über die Sonde 30 Gas (Luft) aus dem Druckluftspalt 35 und analysiert dieses. An den Ausgang des Gasanalysators 31 ist eine Vergleichseinrichtung 32 angeschlossen, in welcher ein Festwert gespeichert ist. Dieser kann beispielsweise einen Sauerstoffgehalt von 20 Vol.-% repräsentieren. Das den Sauerstoffgehalt betreffende Ausgangssignal aus dem Gasanalysator 31 wird in der Vergleichseinrichtung 32 mit dem gespeicherten Wert verglichen. Liegt der vom Gasanalysator 31 ermittelte Sauerstoffgehalt unter 20 Vol.-%, beaufschlagt die Vergleichseinrichtung 32 eine nachgeschaltete Signaleinrichtung 33 mit einem entsprechenden, das Vergleichsergebnis repräsentierenden Signal, welche daraufhin beispielsweise eine rote Lampe aufleuchten läßt.

Die Lokalisierung des Defektes wird erleichtert, wenn der Druckluftspalt 35 in mehrere Kammern unterteilt ist, von denen jede mit der Druckluftquelle 10 verbunden ist, wobei in jeder der Kammern eigene Kontrollmittel installiert sind. Als Druckluftquellen können die verschiedensten Mittel zur Anwendung kommen. Eine von der Erfindung getragene Möglichkeit besteht darin, ein Versorgungsleitungsnetz zu errichten, wobei von einer Hauptleitung 51 eine gewünschte Anzahl von Zuführleitungen 52 abzweigen, von denen in Fig. 1 stellvertretend eine solche Leitung dargestellt ist.

Claims

1. Ofenwand eines Verbrennungsofens zum Verbrennen insbesondere von Müll, bestehend aus einer Rohrwand die aus mediumdurchströmten Rohren und diese verbindende Rippen gebildet ist und einer die Rohrwand gegenüber dem Verbrennungsraum abgrenzende, vorgesetzte Schutzwand aus feuerfestem Material, die unter Bildung eines Druckluftspaltes von der Rohrwand beabstandet ist und wobei der Druckluftspalt über mindestens eine Zuluftöffnung mit Luft speisbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluftspalt (35) als mindestens eine geschlossene Kammer ausgebildet ist.

2. Ofenwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von Zuluftöffnungen (37) vorgesehen ist.

3. Ofenwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluftöffnungen (37) über die Fläche der Rohrwand (9) verteilt sind.

4. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluftöffnungen (37) die die Rohre (15) verbindenden Rippen (17) durchsetzen.

5. Ofenwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuluftöffnung (37) vorgesehen ist, die eine Rippe (17) durchsetzt.

6. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Aufrechterhaltung eines höheren Druckes im Druckluftspalt (35) als im Verbrennungsraum (1) vorgesehen sind.

7. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Aufrechterhaltung eines höheren Zuströmdruckes gegenüber dem Druck im Druckluftspalt (35) vorgesehen sind.

8. Ofenwand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel in einem Versorgungsleitungsnetz angeordnete Drosseleinrichtungen sind.

9. Ofenwand nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Hauptleitung (51) des Versorgungsnetzes, kleiner als die Hauptleitung dimensionierte Zuführleitungen (52) abzweigen.

10. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckluftspalt (35) ein Druckwächter (50) vorgesehen ist.

11. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Überwachung des Gasgemisches im Druckluftspalt (35) vorgesehen sind.

12. Ofenwand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Überwachung des Sauerstoffgehaltes und/oder des CO₂ Gehaltes der Luft im Druckluftspalt (35) geeignet sind.

13. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckluftspalt (35) ein Gasanalysator (31) angeordnet ist.

14. Ofenwand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasanalysator (31) eine Sonde (30) besitzt, die mit ihrer Erfassungseinheit in den Druckluftspalt (35) gerichtet ist.

15. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasanalysator (31) an eine Vergleichseinrichtung (32) angeschlossen ist.

16. Ofenwand nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Gasanalysators (31) bzw. an den Ausgang der Vergleichseinrichtung (32) eine Signaleinrichtung (33) angeschlossen ist.

17. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft im Druckluftspalt (35) annähernd 21% Sauerstoff enthält.

18. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgesetzte Schutzwand (5) aus an den Stoßstellen mit feuerfestem Mörtel verfugten Platten (25) besteht die mittels an den Rippen (17) der Rohrwand (9) angeordneten Haltern (19) aufgehängt sind.

19. Ofenwand nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (25) SIC-Platten sind.

20. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgesetzte Schutzwand (5) aus einer monolitischen Abkleidung gebildet ist.

21. Ofenwand nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzwand (5) aus einer plastischen Masse gebildet ist.

22. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgesetzte Schutzwand (5) aus Feuerbeton gebildet ist.

23. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck im Druckluftspalt (35) gegenüber dem Verbrennungsraum zwischen 0,4 und 30 mbar beträgt.

24. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des Druckluftspaltes in der Größenordnung von etwa 1-10 mm vorliegt.

25. Ofenwand nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Schutzwand (5) ein Luftschleier gebildet ist.