DE19816059C2 - Ofenwand eines Verbrennungsofens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ofenwand eines Verbrennungsofens zum Verbrennen insbesondere von Müll, bestehend aus einer Rohrwand die aus mediumdurch­ strömten Rohren und diese verbindende Rippen gebildet ist und einer die Rohr­ wand gegenüber dem Verbrennungsraum abgrenzende, vorgesetzte Schutzwand aus feuerfestem Material, die unter Bildung eines Druckgasspalt von der Rohrwand beabstandet ist.

Zur Nutzung der in Brennräumen von Öfenanlagen, insbesondere von Müllver­ brennungsanlagen, herrschenden Wärme, sind diese von Rohrwänden umgeben. Die Rohrwände müssen vor dem Angriff korrosiver Gase geschützt werden. Hier­ für gibt es die verschiedensten Auskleidungssysteme aus feuerfesten Materialien wie z. B. monolitische Abkleidungen (platische Massen/Feuerbeton) oder kerami­ sche Platten, die direkt mit Mörtel auf die Rohrwände geklebt werden, oder auch solche Plattensysteme, die von der Rohrwand beabstandet sind, damit eine Hinter­ lüftung 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 DE 90 16 206 U1 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 Anlagenkonfigura­ tionen 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 uner­ wünschte 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.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 38 06 044 A1 wird eine Feuerraumwand be­ schrieben, bei der in die Vormauerung der Rohrwand eine Einrichtung für eine Zufuhr eines Gases angeordnet ist. Damit soll das Eindringen von Rauchgasen aus dem Feuerraum bis zur Rohrwand verhindert werden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, den Aufbau der ein­ gangs definierten Ofenwand zu vereinfachen.

Bei einer Ofenwand eines Verbrennungsofens zum Verbrennen insbesondere von Müll, bestehend aus einer Rohrwand, die aus mediumdurchströmten Rohren und diese verbindenden Rippen gebildet ist, und eine die Rohrwand gegenüber dem Verbrennungsraum abgrenzenden, vorgesetzten Schutzwand aus feuerfestem Mate­ rial, die unter Bildung eines Druckgasspaltes von der Rohrwand beabstandet ist, ist dazu erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Druckgasspalt als mindestens eine geschlossene Kammer ausgebildet und wenigstens eine Zuströmöffnung in den Rippen vorgesehen ist, wobei die Kammer mit einer Schutzgasüberwachungsein­ richtung komuniziert. Damit verringert sich der Gasverbrauch prinzipiell auf die Gasmenge, die zur Aufrechterhaltung des Überdruckes im Druckgasspalt gegen­ über im Luftdruck im Verbrennungsraum erforderlich ist. Es hat sich gezeigt, dass bereits ein Überdruck im Druckgasspalt gegenüber dem Druck im Verbrennungs­ raum von beispielsweise 0,4 mbar ausreicht, um die Diffusion von Rauchgasen aus dem Verbrennungsraum hinter die Schutzwand und somit in den Druckgasspalt wirkungsvoll zu verhindern. Das in den Druckgasspalt eingeleitete Gas kann nur über die in der Schutzwand aufgetretenen Risse und Fugen in den Verbrennungs­ raum entweichen. Ferner wird erreicht, dass sich weder in den während der Be­ triebsphase gebildeten Rissen noch in den Dehnfugen kristalline Teilchen einlagern können, die während des Abkühlens der Anlage und der daraus resultierenden Schrumpfung zu Scherspannungen führen können. Das ist darauf zurückzuführen, dass die Risse und Fugen durch den im Druckgasspalt aufrechterhaltenen Über­ druck gegenüber dem Druck im Verbrennungsraum ständig ausgeblasen werden.

Die Erfindung gestattet zahlreiche bevorzugte Ausführungsformen, die Gegenstand der Unteransprüche sind.

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 verfugt werden. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen kommen unabhängig von der Art der Wand zur Wirkung, da auch bei großflächigen Wandteilen Risse und Dehnfugen anzutreffen sind, die den Mörtelfugen der SIC-Platten im Hinblick auf die erfindungsgemäße 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 Fig. 1 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. Die zwischen den Steinplatten 25 bestehenden Fugen 29 sind mit feuerfestem Mörtel 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 (13)

1. 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 Druckgasspaltes von der Rohrwand beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgasspalt (35) als mindestens eine geschlossene Kammer ausgebildet und wenigstens eine Zuströmöffnung (37) in den Rippen vorgesehen ist, wobei die Kammer mit einer Schutzgasüberwachungseinrichtung (50) kommuniziert.

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

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

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

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

6. Ofenwand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel in einem Versorgungsleitungsnetz angeordnete Drosseleinrichtung sind.

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

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

9. Ofenwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Druckluftspalt (35) ein Gasanalysator (31) angeordnet ist.

10. Ofenwand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasanalysator (31) an eine Vergleichseinrichtung (32) angeschlossen ist.

11. Ofenwand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgang des Gasanalysators (31) oder an den Ausgang der Vergleichseinrichtung (32) eine Signaleinrichtung (33) angeschlossen ist.

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

13. Ofenwand nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Weise des Druckgasspaltes in der Größenordnung von etwa 1-10 mm liegt.