DE19910530A1

DE19910530A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Verbrennen von festen Abfallstoffen, Speiseabfällen und Ölschlamm

Info

Publication number: DE19910530A1
Application number: DE1999110530
Authority: DE
Inventors: Juergen Gros; Heiko Dworatzek; Ortwin Fritsche
Original assignee: Saacke & Co KG GmbH
Current assignee: Saacke & Co KG GmbH
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-21

Abstract

Vorrichtung zum kontinuierlichen Verbrennen von festen Abfallstoffen, Speiseabfällen und flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen, insbesondere Ölschlamm (Sludge Oil), mit DOLLAR A a) einer Müllbrennkammer mit einem Vorschubrost zur Beschickung mit festen Abfallstoffen und Speiseabfällen und mit einem ersten, oberhalb des Rosts angebrachten ersten Brenner zur Beaufschlagung des Rosts, der mit einem ersten flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoff zu beschicken ist, insbesondere mit Ölschlamm, wobei oberhalb des Vorschubrosts eine Schleuse für feste Abfallstoffe und eine Zuführungseinrichtung für Speiseabfälle angeordnet ist, DOLLAR A b) mehreren regelbaren Luftzuführungen, die unterhalb des Rosts und in dessen Vorschubrichtung gestuft angeordnet sind, um Verbrennungsluft in in Vorschubrichtung hintereinanderliegenden Verbrennungszonen in geregelten Teilströmen durch den Rost hindurch zuzuführen, DOLLAR A c) einer Nachbrennkammer zur thermischen Reinigung von Rauchgas aus der Müllbrennkammer mit einem zweiten Brenner zur Beschickung mit einem zweiten flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoff, DOLLAR A d) einer Staubabscheidungseinrichtung, DOLLAR A e) einer Wärmerückgewinnungseinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Verbrennen von festen Ab fallstoffen, Speiseabfällen und flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen, insbesondere Ölschlamm, insbesondere zum Einsatz auf Seeschiffen.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 298 01 378.9 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung be kannt, bei der es sich indes als nachteilig herausgestellt hat, daß nachgeschaltete Anlageteile wie Wärmerückgewinnungseinrichtung und Rauchgasgebläse aufgrund der wegen des hohen Staubgehalts aggressiven Rauchgase einem erheblichem Verschleiß unterworfen sind.

Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, die bekannte Vorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß der Staubgehalt der Rauchgase vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter Ausführungsformen unter Be zugnahme auf eine Zeichnung beschrieben, wobei

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform zeigt;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Variante der Ausführungsform nach Fig. 1 zeigt; und

Fig. 4 eine schematische stirnseitige Ansicht der Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt.

Zunächst sei auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine erste Ausführungsform der Erfindung in einer schematisierten Seitenansicht zeigt. Die Vorrichtung gliedert sich zunächst in drei Kammern, nämlich eine Müllbrennkammer 1 mit einem ersten Brenner 2 und einem Vor schubrost 3, eine Nachbrennkammer 4 mit einem zweiten Brenner 5 sowie eine Staubabschei dungskammer 6. An die Staubabscheidekammer 6 schließt sich ein Rauchgasgebläse 7 sowie eine nicht dargestellte Wärmerückgewinnungseinrichtung an.

Ein Fallschacht 10, der mit Schleusen 11, 12 und zugehörigen Betätigungseinrichtungen 13, 14 versehen ist, dient zur Beschickung der Müllbrennkammer 1 bzw. des Vorschubrosts 3 mit festen Abfallstoffen, die somit auf den Anfangsbereich des Rosts fallen. Eine Zuführungsein richtung 16 zum Zuführen von Speiseabfällen schlammförmiger Konsistenz ist neben dem Fallschacht 10 oberhalb des Vorschubrosts angeordnet, und zwar an einer in Vorschubrich tung des Rosts (Pfeil 15) weiter abwärts gelegenen Position.

Ein Verbrennungsluftgebläse 20 dient der Zuführung von Verbrennungsluft an eine Reihe von einzeln regelbaren Luftzuführungen. Unterhalb des Vorschubrosts befinden sich drei Gruppen von Luftzuführungen, mit denen Primärluft gestuft an hintereinanderliegenden Verbrennungs zonen zugeführt werden kann, wobei eine erste Luftzuführung 21 unter einem vorderen Be reich angeordnet ist, eine zweite Luftzuführung 22 unter einem mittleren Bereich und eine dritte Luftzuführung 23 unter einem hinteren Bereich des Rosts. Vierte Luftzuführungen 24 sind oberhalb des Rosts in Vorschubrichtung gestuft angeordnet, während fünfte Luftzufüh rungen 25 im Bereich des Fallschachts 10 angeordnet sind. Schließlich befinden sich Sekun därluftzuführungen 26 im Übergangsbereich zwischen Müllbrennkammer 1 und Nachbrenn kammer 4. Selbstverständlich können nach Bedarf weitere Primär- bzw. Sekundärluftzufüh rungen vorgesehen sein.

Zwischen der ersten und zweiten Luftzuführung 21, 22 und der zweiten und dritten Luftfzu führung 22, 23 sind jeweils Trennwände 27 bzw. 28 vorgesehen, mit denen erreicht wird, daß die durch die Luftzuführungen einzeln gesteuerte Verbrennungsluft möglichst ausschließlich durch den jeweils zugeordneten Abschnitt des Vorschubrosts in den darüberliegenden Brenn raum eintritt. Dem gleichen Zweck dient eine hinter der dritten Luftzuführung 23 angeordnete Abschlußwand 29.

Der Vorschubrost 3 ist hierbei in an sich bekannter Weise aus Reihen von abwechselnd still stehenden und bewegbaren Rostplatten gebildet, wobei die bewegbaren Rostplatten mittels einer Betätigungseinrichtung 8 antreibbar sind. Die einzelnen Rostplatten 9 sind jeweils mit Luftdurchtrittsöffnungen versehen, um die von unten zugeführte Verbrennungsluft gezielt in das zu verbrennende Material auf dem Rost zu leiten.

Am austragsseitigen Ende des Vorschubrosts befindet sich eine Ascheaustragseinrichtung, die im einfachsten Fall aus einer von Zeit zu Zeit zu betätigenden Klappe 30 bestehen kann, von der die Asche über eine Schleuse 31 in einen nicht dargestellten Achsecontainer fällt. Alter nativ kann sich an die Schleuse 31 eine pneumatische Entaschungsvorrichtung anschließen.

Die Nachbrennkammer 4 ist so angeordnet, daß die aus der Müllbrennkammer 1 austretenden Rauchgase, nach Zusatz von Sekundärluft über die Sekundärluftzuführung 26, vertikal nach unten umgelenkt werden, nach Art einer Kolbenströmung abwärts strömen und am unteren Ende der Nachbrennkammer 4 erneut umgelenkt werden. Der zweite Brenner 5, der der Er zeugung der für die Schadstoffreduzierung erforderlichen hohen Temperaturen dient, ist vor zugsweise ein Drallbrenner, der eine kurze, breite, intensive Flamme mit über den Querschnitt vergleichmäßigtem Strömungsprofil erzeugt.

Am unteren Ende der Nachbrennkammer 4 werden die Rauchgase in horizontale Richtung umgelenkt und treten in die Staubabscheidekammer 6 ein.

Die Staubabscheidekammer 6 stellt zur Beruhigung der Strömung eine relativ große Quer schnittsfläche zur Verfügung, wobei durch eine horizontale Wand 33 eine zusätzliche Staub ablagerungsfläche gebildet wird.

Das Rauchgasgebläse 7 dient einerseits der Absaugung der Rauchgase aus den einzelnen Kammern der Verbrennungsvorrichtung, und andererseits zur Einsaugung von Kühlluft, die durch einen Zwischenraum strömt, der durch eine Ummantelung 35 gebildet wird. Die Um mantelung umgibt Müllbrennkammer, Nachbrennkammer, und Staubabscheidungseinrichtung zumindest teilweise und dient einerseits zu deren Kühlung und andererseits zur Kühlung der heißen, aus der Staubabscheidekammer 6 austretenden Rauchgase vor Eintritt in Rauchgasge bläse und Wärmerückgewinnungseinrichtung. Regeleinrichtungen 36, 37 dienen der Steue rung der Kühlluftmenge, die in den durch die Ummantelung 35 gebildeten Zwischenraum bzw. unmittelbar aus der Umgebung eintritt.

Im Betrieb werden die auf dem Vorschubrost 3 befindlichen, zu verbrennenden festen Ab fallstoffe bzw. Speisereste mit dem ersten Brenner 2 auf die erforderliche Temperatur ge bracht bzw. auf dieser gehalten, wobei der Brenner mit Ölschlamm (Sludge Oil), der als Ab fallprodukt des Motorenbetriebs auf Seeschiffen in nicht unerheblichen Mengen anfällt, oder alternativ mit Heizöl (MDO) oder auch Erdgas befeuert wird. Der Brenner ist dabei so einge stellt, daß die erzeugte Flamme asymmetrisch ist und die gesamte Rostfläche mehr oder we niger gleichmäßig bestreicht. Je nach Heizwert der zu verbrennenden Abfallstoffe wird der erste Brenner 2 so betrieben, daß sich am Austritt der Müllbrennkammer 1 eine Temperatur von mindestens ca. 850°C bis etwa 1100°C einstellt, was mit einem ersten Temperaturfühler 40 überwacht wird. Die Luftzuführungen 21, 22 und 23 werden nach Art einer gestuften Ver brennung so gesteuert, daß sich im Anfangsbereich des Rosts, d. h. unterhalb des Fallschachts 10, eine erste Zone einstellt, in der die zu verbrennenden Stoffe trocknen und ausgasen bzw. entgasen, in einem mittleren Bereich des Rosts eine Verbrennungszone und im letzten Bereich eine Ausbrandzone, in der der restliche Kohlenstoff ausbrennt. Hierzu hat es sich als zweck mäßig herausgestellt, wenn die erste Luftzuführung 21 etwa 30 bis 40% der gesamten, von unterhalb des Rosts zugeführten Primärluft zuführt, die zweite Luftzuführung 22 etwa 40 bis 50% und die dritte Luftzuführung etwa 20%. Durch den relativ geringen Luftanteil der letz ten bzw. Ausbrandzone wird erreicht, daß relativ wenig Staub in die Nachbrennkammer aus getragen wird.

Durch die erste, zweite und dritte Luftzuführung 21, 22, 23, die vierte Luftzuführung 24 so wie die fünfte Luftzuführung 25 wird ein Primärluftanteil zugeführt, der etwa 30% der ge samten Verbrennungsluftmenge beträgt, wobei durch die Sekundärluftzuführung 26 etwa 70% der gesamten Verbrennungsluft als Sekundärluft zugeführt werden. Dabei wird mit einer Gesamtluftzahl von unter 2 bis etwa 2,8 gefahren, wobei die Gesamtluftmenge in Abhängig keit von der Temperatur in der Müllbrennkammer eingestellt wird, so daß sich mindestens 850°C bis etwa 1100°C am Austritt ergeben.

Die Sekundärluftzuführung 26 ist in Bezug auf den zweiten Brenner 5 so angeordnet und die ser so eingestellt, daß sich in der Nachbrennkammer eine möglichst homogene Mischung bzw. möglichst homogene Konzentrations- und Temperaturprofile ergeben. Die Temperatur am Austritt aus der Nachbrennkammer muß mindestens 850°C betragen, wobei die Verweil zeit der Rauchgase innerhalb der Nachbrennkammer bevorzugt mehr als eine Sekunde be trägt, um einen möglichst weitgehenden Abbau von Schadstoffen zu erreichen. Dies wird mit einem zweiten Temperaturfühler 41 überwacht.

Ein dritter Temperaturfühler 42 dient zur Steuerung der Kühlluftzufuhr über die Regelein richtungen 36, 37 wie vorstehend beschrieben.

Nachfolgend sei unter Bezugnahme auf Fig. 2 eine zweite Ausführungsform beschrieben, die bis auf die Bauform von Nachbrennkammer und Staubabscheidungseinrichtung mit der Aus führungsform nach Fig. 1 übereinstimmt, so daß lediglich die Unterschiede erläutert werden. Wie Fig. 2 im Unterschied zu Fig. 1 zeigt, ist eine Trennwand 45 zwischen Nachbrennkam mer 4 und Staubabscheidekammer 6 nicht vertikal angeordnet, sondern unter einem Nei gungswinkel α bezüglich der Vertikalen. Weiterhin ist die horizontale Wand 33, die bei der nach Art einer Schwerkraftentstaubung wirkenden Staubabscheidekammer in der Ausfüh rungsform nach Fig. 1 als Absatzfläche dient, weggelassen. Durch geeignete zusätzliche Maßnahmen wie beispielsweise eine tangentiale Anstellung der Sekundärluftzuführungen 26, einen verstärkten Drall des zweiten Brenners 5 oder ähnliches wird sichergestellt, daß die in die Nachbrennkammer 4 eintretenden Rauchgase eine Tangential- bzw. Drallkomponente aufweisen, so daß sich aufgrund der Querschnittsverengung in Strömungsrichtung, d. h. nach unten, eine Zunahme der Umfangsgeschwindigkeit ergibt. Aufgrund der Zentrifugalkraft wer den im Rauchgas enthaltene Staubpartikel an den Wänden der Nachbrennkammer abgeschie den, und das Rauchgas gelangt vorgereinigt in die nachgeschaltete Staubabscheidekammer 6. Dort herrscht im ersten, unteren Abschnitt aufgrund des vergleichsweise großen Strömungs querschnitts eine geringe Strömungsgeschwindigkeit, so daß verbleibende Staubpartikel dazu neigen, sich auf dem Boden der Kammer abzusetzen.

Fig. 3 und 4 erläutern eine Variante der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung, deren Aufbau dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entspricht und wobei eine besondere Aschever brennungs- und Austragsvorrichtung 50 nach Art einer Muffelfeuerung vorgesehen ist. Unter halb des austragsseitigen Endes des Vorschubrosts 3 bzw. der Klappe 30 ist ein Aschetrog 51 mit im Querschnitt im wesentlichen V-förmigen Seitenwänden 52 und 53 angeordnet, wobei am Boden des Trogs in dessen Längsrichtung eine Austragsschnecke 55 angeordnet ist. Die Austragsschnecke 55 ist von einem Motor 56 angetrieben, wie Fig. 4 zeigt, und erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Vorschubrosts bzw. des Feuerraums. Durch die Seitenwände 52 und 53 hindurch sind Verbrennungsluftzuführungen 56 und 57 vorgesehen.

Die Klappe 30, die auch als siebartiger Rost ausgebildet sein kann, verhindert, daß beim An fahren der Vorrichtung heiße Asche unmittelbar auf die Schnecke 55 fällt, die dadurch be schädigt werden könnte. Im stationären Zustand im Betrieb erreicht die Asche in dem Asche trog 51 eine Höhe von z. B. einigen Zentimetern oberhalb der Austragsschnecke 55, wodurch diese gegenüber heißer herabfallender Asche isoliert ist.

Die durch die Verbrennungsluftzuführungen 56 und 57 eingeleitete Luft bewirkt im oberen Bereich der Ascheschicht eine Nachverbrennung und in den unteren Bereichen eine Ausga sung bzw. Kühlung der Asche, so daß die Austragsschnecke 55 im wesentlichen erkaltete und weitestgehend ausgebrannte Asche austrägt und dabei zusätzlich zerkleinert. Die Klappe 30 hat weiterhin die Funktion, zu verhindern, daß unvorhergesehen große, unverbrannte Abfall teile als ganzes in den Förderbereich der Schnecke 55 geraten und diese beschädigen könnten.

Wie Fig. 4 weiter zeigt, gelangt die von der Austragsschnecke 55 ausgetragene Asche zu einer Entaschungseinrichtung 65, die in an sich bekannter Weise mit einer Siebtrommel versehen ist, wobei durch die Siebtrommel hindurchgehende Feinasche mit einer pneumatischen Enta schungseinrichtung 66 abgezogen und in der Siebtrommel herausgefiltertes "Überkorn" sepa rat ausgetragen wird.

Bezugszeichenliste

1

Müllbrennkammer

2

erster Brenner

3

Vorschubrost

4

Nachbrennkammer

5

zweiter Brenner

6

Staubabscheidekammer

7

Rauchgasgebläse

8

Betätigungseinrichtung Rost

9

Rostplatte

10

Fallschacht

11

Schleuse

12

Schleuse

13

Betätigungseinrichtung

14

Betätigungseinrichtung

15

Pfeil

16

Zuführungseinrichtung für Speiseabfälle

20

Verbrennungsluftgebläse

21

erste Luftzuführung

22

zweite Luftzuführung

23

dritte Luftzuführung

24

vierte Luftzuführung

25

fünfte Luftzuführung

26

Sekundärluftzuführung

30

Ascheklappe

31

Schleuse

33

horizontale Wand

35

Ummantelung

36

Regeleinrichtung

37

Regeleinrichtung

40

erster Temperaturfühler

41

zweiter Temperaturfühler

42

dritter Temperaturfühler

45

Trennwand

50

Ascheaustragsvorrichtung

51

Aschetrog

52

Seitenwand

53

Seitenwand

55

Austragsschnecke

56

Verbrennungsluftzuführung

57

Verbrennungsluftzuführung

60

Antriebsmotor

65

Entaschungseinrichtung

66

pneumatische Entaschung

Claims

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Verbrennen von festen Abfallstoffen, Speiseabfällen und flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen, insbesondere Ölschlamm (Sludge Oil), insbesondere zum Einsatz auf Seeschiffen, mit

a) einer Müllbrennkammer (1) mit einem Vorschubrost (3) zur Beschickung mit festen Abfallstoffen und Speiseabfällen, und mit einem ersten, oberhalb des Rosts ange brachten ersten Brenner (2) zur Beaufschlagung des Rosts, der mit einem ersten flüs sigen und/oder gasförmigen Brennstoff zu beschicken ist, insbesondere mit Ölschlamm, wobei oberhalb des Vorschubrosts eine Schleuse (11, 12) für feste Ab fallstoffe und eine Zuführungseinrichtung (16) für Speiseabfälle angeordnet ist,
b) mehreren regelbaren Luftzuführungen (21, 22, 23), die unterhalb des Rosts und in des sen Vorschubrichtung (15) gestuft angeordnet sind, um Verbrennungsluft in in Vor schubrichtung hintereinanderliegenden Verbrennungszonen in geregelten Teilströmen durch den Rost hindurch zuzuführen,
c) einer Nachbrennkammer (4) zur thermischen Reinigung von Rauchgas aus der Müll brennkammer mit einem zweiten Brenner (5) zur Beschickung mit einem zweiten flüs sigen und/oder gasförmigen Brennstoff,
d) einer Staubabscheidungseinrichtung (6) zum Abscheiden von Staub aus dem Rauch gas,
e) einer Wärmerückgewinnungseinrichtung zum Rückgewinnen von in dem Rauchgas enthaltener Wärme.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei hintereinanderliegende Luftzu führungen (21, 22, 23) mit einem Luftanteil, in Vorschubrichtung gesehen, von etwa 30 bis 40% (21), etwa 40 bis 50% (22) und etwa 20% (23).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Müllbrenn kammer (1) oberhalb des Rosts (3) weitere Luftzuführungen (24, 25) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Sekundär luftzuführungen (26) in einem Übergangsbereich zwischen Müllbrennkammer (1) und Nachbrennkammer (4).

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Brenner (5) ein Filmzerstäuberbrenner ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubabscheidungseinrichtung eine Schwerkraftentstaubungseinrichtung mit wenigstens einer Absetzkammer umfaßt.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubabscheidungseinrichtung eine Zentrifugalentstaubungseinrichtung umfaßt.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbrennkammer eine sich in Strömungsrichtung verkleinernde Querschnittsfläche auf weist, wobei sich an die Nachbrennkammer eine Absetzkammer mit sich in Strömungs richtung erweiternder Querschnittsfläche anschließt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung in der Nachbrennkammer vertikal nach unten und in der Absetzkammer vertikal nach oben ver läuft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Nachbrennkammer und Absetzkammer nebeneinander angeordnet sind und eine gemeinsame, unter einem Neigungswinkel (α) angeordnete Seitenwand (45) aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) 10° bis 45° beträgt.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Müllbrennkammer (1) für eine Temperatur von etwa 850°C bis 1100°C ausgelegt ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Müllbrennkammer für eine Gesamtluftzahl von etwa 2,0 bis etwa 2,8 ausgelegt ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Müllbrennkammer (1), Nachbrennkammer (4) und Staubabscheidungseinrichtung (6) zu mindest teilweise doppelwandig (35) unter Bildung eines Zwischenraums aufgebaut sind, wobei der Zwischenraum mit dem Rauchgasgebläse (7) verbunden ist, damit Kühlluft aus dem Zwischenraum abgesaugt und in das aus der Vorrichtung ausgetragene Rauchgas eingemischt werden kann.

15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des austragsseitigen Endes des Vorschubrosts eine Einrichtung (50) zum Nach verbrennen und Austragen von Asche angeordnet ist, mit einem Aschetrog (51) mit im Querschnitt im wesentlichen V-förmig angeordneten Seitenwänden (52, 53), einer am Grund des Aschetrogs (51) angeordneten Austragsschnecke (55) und mit durch die Sei tenwände (52, 53) des Aschetrogs hindurch verlaufenden Luftzuführungen (56, 57).

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an einem abförderseitigen Endabschnitt der Austragsschnecke (55) eine Entaschungsvorrichtung (65) mit einer Siebtrommel zum Sichten der Asche angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Entaschungsvorrichtung (65) eine pneumatische Entaschungsvorrichtung (65) aufweist.