DE2007201A1

DE2007201A1 - Verfahren und Einrichtung für die Abkühlung von Schlacken aus Verbrennungsofen

Info

Publication number: DE2007201A1
Application number: DE19702007201
Authority: DE
Inventors: Robert Zürich Kunovits (Schweiz)
Original assignee: Von Roll AG
Current assignee: Von Roll AG
Priority date: 1969-03-05
Filing date: 1970-02-17
Publication date: 1970-09-17
Also published as: FR2037477A5; ES377446A1; AU1213670A; NL7003192A; US3589317A; CH488970A; BE746827A

Description

BB 13 041

Von Roll AG., Gerlafingen

(Schweiz)

Verfahren und Einrichtung für die Abkühlung von Schlacken aus Verbrennungsöfen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Abkühlung von Schlacke aus Verbrennungsofen mit nassem Schlackenaustrag, bei dem die Schlacke durch einen zwischen dem Feuerraum des Ofens und dem Wasserbad der Schlackenaustragsvorrichtung angeordneten, seitlich ringsum geschlossenen FaIlschacht in das Wasserbad fallen gelassen wird.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

009838/U63

Verfahren und Einrichtungen für die Abkühlung von Schlack· aus Verbrennungsöfen, namentlich Müllverbrennungeöfen, der zuvor genannten Art sind bereits bekannt.

Abfallstoffe aller Art, wie z.B. Haus- und Stadtkehricht, Gewerbe- und Industriemüll, Sperrgut sowie Altöle und sonstig· Rückstände, allgemein und zusammenfassend kurz als Müll bezeichnet, werden bekanntlich meistens durch Verbrennung beseitigt. Hierfür wurden Verbrennungsöfen und -Anlagen eigene entwickelt, in denen die Verbrennung der Abfallstoffe unter technisch und hygienisch einwandfreien Bedingungen erfolgt. Solche Anlagen sind in vielen Bauarten und Grossen in den meisten siedlungsmässigen Ballungsgebieten vorzufinden, bzw. deren Errichtung ist für die nächste Zukunft geplant.

Der primäre Zweck der Müllverbrennung ist bekanntlich die restlose Zerstörung der organischen, der Zersetzung und Fäulnis ausgesetzten Bestandteile im Müll, die bei seiner Ablagerung auf Halden nicht nur durch Verbreitung übler Gerüche und/oder durch Verschandelung der Landschaft lästig in Erscheinung treten, sondern zudem auch direkt gesundheitegefährdend wirken, indem sie den Boden vergiften, das Grundwasser verseuchen und die Ansammlung und Vermehrung von Ratten und mancherlei Ungeziefer fördern. Der Müll wird durch seine Verbrennung in eine sterile, unbrennbare Masse übergeführt, die sogenannte Schlacke, welche, bezogen auf den in den Verbrennungsofen eingeführten Müll, gewichtsmässig im Durchschnitt 30 # und volumenmässig 10 # beträgt. Der wesentliche Vorteil der Müllbeseitigung durch Verbrennung liegt deshalb darin, dass die Schlacken leicht und unbedenklich weggeschafft, deponiert oder einfach als Füllmaterial abgekippt werden kttnnen, ohne die Gefahr der Verunreinigung von Luft, Boden oder Gewässer.

009,838/U6 3

Die neuzeitlichen yiüllverbrennungsöfen sind bekanntlich auf diesen Zweck hin derart eingerichtet, dass in ihnen die Verbrennung der Abfallstoffe bei genügend hoher Temperatur vor sich geht und dass auch eine hinreichende Ausbrandzeit für den Müll gewährleistet wird, so dass die Schlacke praktisch frei von organischen, vergärbaren und faulenden Substanzen den Ofen verlässt.

Hierdurch ergibt sich aber, dass die Schlacke bei ihrem Austritt aua dem eigentlichen Feuerraum der Müllverbrennungsofen noch eine Temperatur von 300 bis 400° C aufweist. Daher muss die Schlacke, um sie weiterbehandeln bzw. wegschaffen zu können, abgekühlt werden. Dies geschieht·bekanntlich in fast allen Müllverbrennungsofen bzw. -Anlagen durch Abschrecken der heissen Schlacke in kaltem Wasser, indem die Schlacke durch einen Fallschacht in ein Wasserbad fallen gelassen wird. Dieses Wasserbad ist bekanntlich mehr oder weniger wannenförmig gestaltet und bildet zugleich auch den unteren luftdichten Abschluss des Fallschachtes und damit des Ofenfeuerraumes, weil das untere Ende des Fallschachtes etwas in das Wasserbad eingetaucht ist. In diesem Wasserbad ist bekanntlich eine geeignete Transporteinrichtung, meistens eine endlose Förderkette, vorgesehen, mit der die abgekühlte Schlacke aus dem Wasserbad kontinuierlich ausgetragen wird. Keistens ist auch ein eigens hierfür gebauter Bunker als otapelraum vorgesehen, aus dem die Schlacke mit Hilfe von Sreiferkranen oder sonstigen Huboder Transportmitteln in geeignete Fuhrwerke verladen wird, um weggeschafft zu werden.

Dieses bekannte System hat sich als solches in der Praxis bewährt und wird daher heute fast durchwegs angewendet, jedoch besteht bei ihm ein !»achteil darin, da?s beim Einfallen der

009838/ U63

BAD ORIQtNAL

heissen Schlacke in das Wasserbad der Schlackenauetrageeinrichtung erhebliche Wassermengen verdampft werden. Der 80
entstehende Wasserdampf, der bis zu 90 m pro 1 t Müll betragen kann, kann frei entweichen und führt daher in der näheren Umgebung zu einer lästigen Atmosphäre, ähnlich wie der Dunet in Waschküchen. Deshalb sind die Kellerräume, in denen diese
Schlackenaustragseinrichtungen, auch Nassentschlacker genannt, untergebracht sind, meistens von den übrigen Räumen der Ofenanlage weitgehend abgetrennt und abgeschlossen. Der in diesen Kellerräumen entstehende Wasserdampf stellt aber nicht nur eine Belästigung der darin arbeitenden Menschen dar, sondern auch eine Gefahr für die Ofenanlage selbst, weil wegen der Kondensation des Wasserdampfes an den metallischen Teilen die ständige Gefahr einer Korrosion dieser Teile besteht, gegen die auch die besten Anstriche nicht schützen können. Da aber eine vollständig geschlossene bzw. gekapselte Ausführung der Wasserwanne der Schlackenaustragseinrichtung schon aus rein betrieblichen Gründer ausscheidet, wird als Aushilfslösung bekanntlich zu
der Kassnahme gegriffen, in den Kellerräumen der Müllverbrennungsanlagen, insbesondere derjenigen grösserer Leistung, umfangreiche ur.d aufwendige Entlüftungsanlagen vorzusehen, die den lästigen Dunst beseitigen bzw. abführen sollen. Dies ist aber sowohl investitions- als auch betriebsmässig (Stromverbrauch; 3»it erheblichen Zoster, verbunden und stellt daher
einer, prinzipiellen Nachteil der heute allgemein üblichen Betriebsweise von Müllverbrennungsanlagen mit nassem Schlackenaus trag dar.

Zweck der Erfindung ist, diesen Nachteil zu beheben.

Das Verfahren ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Schlacke auf ihren rallweg voc Austrageende des
Verbrennungsrostes in das Wasserbad der Schlackenaustrage-

009838/U63

BAD ORIGINAL

Vorrichtung zeitweilig im Pallschacht zurückgehalten und aufgestaut wird und dass sie innerhalb des Fallschachtes mit Wasser bespritzt und abgeschreckt wird.

■Die Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Fallschacht einen Knick aufweist und aus einem oberen senkrechten und einem unteren schrägen Teil besteht, welch¹ letzterer an einer Seite des Fallschachtes eine schräge Gleitfläche für die herabfallende Schlacke bildet, dass am unteren Ende der Gleitfläche eine durch eine ausserhalb des Fallschachtes angeordnete Antriebsvorrichtung periodisch bewegbarer Fangrechen vorgesehen ist und dass in einem der Gleitfläche gegenüberliegenden Wandteil des Fallschachtes gegen die Gleitfläche gerichtete Einspritzdüsen ange-.ordnet und diese über ein Verteilersystem an eine Druckwasserleitung angeschlossen sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung, welches auch das Verfahren nach der Erfindung veranschaulicht, schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Müllverbrennungsofen mit der Einrichtung, in einem Längsschnitt, und

Fig. 2 die Einrichtung der Fig. 1, in einem Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Müllverbrennungsofen üblicher Bauart, bei dem der in einen Einfüllschacht 1 chargierte Müll auf einen Vorrost 2 gelangt, wo er vorgetrocknet und gezündet wird, um anschliessend auf einem Hauptrost 3 zu verbrennen. Die erforderliche Verbrennungsluft wird durch in Fig. 1 nicht dargestellte Leitungen als Unterwind den beiden Rosten 2 und 3

009838/U63 BADORIQtNAL

zugeführt. Der Feuerraum des Ofens ist mit 4 bezeichnet, während drei Pfeile 5, 5' und 5" den Strömungsweg der durch die riüllverbrennung im Feuerraum 4 entstehenden, über zwei Rauchgaszüge 7 und 7' aus dem Ofen entweichenden Rauchgase veranschaulichen.

Die VerbrennungsrücKstände fallen als Schlacke, wie dies durch einen Pfeil 3' angedeutet ist, in einen Fallschacht 6, der in der üblichen und daher in Fig. 1 nicht dargestellten Weise mit doppelten Wänden ausgeführt ist, wobei der zwischen diesen gebildete Zwischenraum für eine Wasser- oder Luftkühlung der Wandung des Fallschachtes 6 dient. Der Fallschacht 6 taucht mit seinem unteren offenen Ende in ein Wasserbad 11 einer allgemein mit 12 bezeichneten Schlackenaustragsvorrichtung ein, so dass das untere Schachtende sich unterhalb des mit Ws bezeichneten Wasserspiegels befindet, wodurch der erforderliche luftdichte Abschluss des Feuerraumes 4 gewährleistet wird. Zum gleichen Zweck münden in demselben Wasserbad 11, ebenfalls unterhalb des Wasserspiegels Ws, auch drei unterhalb des Rostes 2 bzw. 3 angeordnete Sammeltrichter 14, 14' und 14" für allfälligen Rostdurchfall.

In der Schlackenaustragsvorrichtung 12 ist als Förderelement eine endlose Kette 13 vorgesehen, die durch einen nicht dargestellten entsprechenden äusseren Antrieb über Kettenräder 13', 13" und 13"' in der durch einen Pfeil 15 bezeichneten Richtung bewegt wird und dabei die Schlacke kontinuierlich aus dem Vaeserbad 11 des Nassentschlackers 12 austrägt, wie dies in Pig. I mit einem Pfeil 16 angedeutet ist.

Der Fallschacht 6 besitzt, im Gegensatz zur üblichen senkrechten Ausführung, in seiner mittleren Partie einen Knick, so

009838/U63

^lüi!-K-. .:·,-,·■ BAD ORIGINAL

dass in Beinern unteren Teil eine schräge Gleitfläche 9 gebildet ist. Am unteren Ende der Gleitfläche 9 ist ein Fangrechen IO vorgesehen, der um eine zur Bildfläche der Fig. 1 senkrecht stehende, also horizontale Achse IC schwenkbar gelagert ist. Der Fangrechen 10 wird mittels einer als Schwenktrieb ausgebildeten Antriebsvorrichtung 17 (vgl. Fig. 2) zwischen einer die Ausschwenklage bildenden unteren Grenzstellung IO und einer die Einschwenklage bildenden oberen Grenzstellung 10" periodisch hin- und hergeschwenkt, wie dies in Fig. 1 mit einem Doppelpfeil 18' veranschaulicht ist.

Der Fangrechen 1Ü sperrt in der oberen Grenzstellung, d.h. in seiner Einschwenklage, in der er fcur schrägen Gleitfläche 9 des Fallschachtes 6 mindestens annähernd senkrecht steht, den Querschnitt des Fallschachtes 6 teilweise ab und hält dadurch die auf der Gleitfläche 3 herabrutschende Schlacke zurück, so dass diese sich im Fallschacht 6 anhäuft, wie dies in Fig. 1 durch einen nach oben hin anwachsenden Schlackenhaufen veranschaulicht ist.

Wenn der Fangrechen 10 in die untere Grenzstellung, d.h. in seine Ausschwenklage, geschwenkt wird, so gibt er im Fallschacht 6 den Durchgang für die Schlacke frei. Die Schlacke· fällt dann in das Wasserbad 11, sinkt in diesem auf das am Boden der Schlackenaustragsvorrichtung 12 befindliche Trum der Förderkette 13 ab, wie dies in Fif. 1 durch einen Schlackenhaufen verdeutlicht ist, und wird öchliesslich von der Förderkette 13 aus dem Wasserbad 11 ausgetragen.

Mehrere Düsen 19 sind in eines der schrägen Gleitfläche 9 gegenüberliegenden Wandteil 13 des Fallschachtes 6 angeordnet und werden über ein Verteilersystex 20 mit kaltem Druckwasser gespiesen. Die Stellung und Richtung der Düsen 19 ist derart,

009838/U63 .,

BAD ORIGINAL

dass die aus ihnen austretenden Wasserstrahlen die vom Fangrechen IO auf der schrägen Gleitfläche 9 in Form einer stehenden Schicht zurückgehaltene Schlacke voll beaufschlagen, wie dies in Fig. 1 durch gestrichelt gezeichnete Strahlen angedeutet ist. Durch diese Kaltwasser-Dusche wird die Schlacke abgeschreckt und gekühlt, wobei das auf sie aufgespritzte Wasser verdampft. Diese Verdampfung findet aber bei der zuvor beschriebenen Einrichtung bereits im Fallschacht 6 statt, der dank seines in das Wasserbad 11 eingetauchten unteren Endes luftdicht abgesperrt ist und somit nur mit dem Feuerraum 4 in Verbindung steht. Da nun aber im Feuerraum 4, wie in jedem üblichen Ofenraum, Unterdruck herrscht, werden die DampfSchwaden in den Feuerraum 4 hineingesaugt, so dass jedwedes Entweichen dieser Brüden in den freien Raum, d.h. in den Kellerraum der Ofenanlage, entfällt und eine Belästigung der darin arbeitenden Menschen vermieden wird.

In Fig. 2 ist die als äu^serer Schwenktrieb ausgebildete Antriebsvorrichtung für die periodisch auf- und abschwenkende Bewegung des Fangrechens IG mit 17 nur schematisch angedeutet. Solche Schwenktriebe sind auf dem Markt in vielen Ausführungen erhältlich. Die Frequenz ier auf- und abgehenden Schwenkbewegung des Fangrechens 10 lässt sich zur Anpassung der Einrichtung an die jeweiligen Betriebsbedingungen an der Antriebsvorrichtung 17 von Hand einstellen ur.d bleibt dann unverändert.

Die Speisung der Einspritzdüsen 19 mit kaltem Druckwasser wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der hin- und hergehenden Bewegung des Fangrechens IC resteaert. Hierzu wird ein Absperrorgan in der Wasserzuleitung vor dem tzw. werden mehrere Absperrorgane in dem Verteilersystec 2C der Düsen 19 vorzugsweise mit der Antriebsvorrichtung 17 dee Fangrechens 10 derart gekoppelt, dass die Wassereinspritzung nur dann stattfindet, wenn und solange

009838/U63 __ ___

BAD ORIQINAU

der Fangrechen 10 in seiner oberen Grenzstellung steht, also jeweils nur dann, wenn und solange er den Fallschacht 6 unten absperrt und dadurch die Schlacke im Fallschacht zurückhält und aufstaut. Diese Ausführung empfiehlt sich aus Gründen der Wasserersparnis und Beschränkung der in den Feuerraum 4 eintretenden Dampfmenge.

Die an der Achse 10' des Fangrechens 10 angebrachten, in gleichen Abständen seitlich voneinander distanzierten Rechenzähne sind ebenfalls in Fig. 2 deutlich zu erkennen. Diese Rechenzähne haben eine angemessene Länge, um mit dem in seine obere Grenzstellung aufwärts geschwenkten Fangrechen 10 den Querschnitt des Fallschachtes 6 an dessen unterem Ende hinreichend abzusperren.

Statt dem periodisch bewegbaren Fangrechen, wie es anhand der Zeichnungen zuvor erläutert wurde, eine periodisch auf- und abschwenkende Bewegung zu erteilen, kann auch ein periodisch ein- und ausschiebbarer Rechen verwendet werden, wobei die Speisung der Einspritzdüsen mit Druckwasser in Abhängigkeit von der hin- und hergehenden Bewegung dieses Schubrechens ebenfalls gesteuert werden konnte.

Anstatt die Einspritzdüsen für eine der periodischen Fang-rechenbewegung frequenzgleiche Wassereinspritzung mit der Antriebsvorrichtung des Fangrechens zu koppeln, könnte in vereinfachter, billigerer Ausführung der Einrichtung die Wassereinspritzung unabhängig von der periodischen Bewegung des Fangrechens kontinuierlich erfolgen.

Die Frequenz der periodisch auf- und abschwenkenden bzw. hin- und hergehenden Bewegung des Fangrechens könnte, statt sie von Hand einzustellen, von einem Kommandopult bzw. einer zentralen Kommandostelle der Ofenanlage aus ferngesteuert und so den

009838/ 1463

jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden. Dadurch wird die Wassereinspritzung, wenn die Einspritzdüsen in der zu zuvor beschriebenen zweckmässigen Weise mit der Antriebsvorrichtung des Fangrechens gekoppelt sind, zugleich mitgesteuert.

Ütatt dessen könnte aber auch die Wassereinspritzung der Düeen von einer Kommandostelle der Ofenanlage aus ferngesteuert und dadurch die mit den Einspritzdüsen gekoppelte Antriebsvorrichtung des Fangrechens zugleich mitgesteuert werden.

Immer aber wird dank der vorgeschlagenen Einrichtung erreicht, dass der sich beim Aufspritzen des Wassers auf die heisse Schlacke bildende Wasserdampf nicht mehr frei in den Kellerraum hinein entweichen kann, sondern durch den im Feuerraum herrschenden Unterdruck in diesen hineingesaugt wird. Dadurch wird eine Belästigung des Bedienungspersonals durch Wasserdampfschwaden wie auch eine durch Korrosion verursachte vorzeitige Zerstörung der im Kellerraum befindlichen metallischen Teile vermieden.

Im Feuerraum vermischt sich der Wasserdampf mit den Rauchgasen der Müllverbrennung und entweicht schliesslich gemeinsam mit diesen durch den Schornstein der Ofenanlage.

Selbstverständlich kann die zuvor beschriebene Einrichtung für die Abkühlung von Schlacken mit den gleichen Vorteilen auch bei mit Kohle beschickten Verbrennungsofen, auch solchen mit eingebautem Dampfkessel, verwendet werden.

009838/1463

Claims

- li - Patentansprüche

1.j Verfahren für die Abkühlung von Schlacke aus Verbrennungsöfen mit nassem Schlackenaustrag, bei dem die Schlacke durch einen zwischen dem Feuerraum des Ofens und dem Wasserbad der Schlackenaustragsvorrichtung angeordneten, seitlich ringsum geschlossenen Fallschacht in das Wasserbad fallen gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlacke auf ihrem Fallweg vom Austragsende des Verbrennungsrostes (3) in das Wasserbad (11) der Schlackenaustragsvorrichtung (12) zeitweilig im Fallschacht (6) zurückgehalten und aufgestaut wird und dass sie innerhalb des Fallschachtes mit Wasser bespritzt und abgeschreckt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlacke nur jeweils dann mit Wasser bespritzt und abgeschreckt wird, wenn sie im Fallschacht (6) aufgestaut worden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlacke unabhängig von ihrer periodischen Zurückhaltung und Aufstauung im Fallschacht (6) kontinuierlich mit Wasser bespritzt wird.

4. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fallschacht (6) einen Knick aufweist und aus einem oberen senkrechten und einem unteren schrägen Teil besteht, welch' letzterer an einer Seite des Fallschachtes (6) eine schräge Gleitfläche (9) für die herabfallende Schlacke bildet, dass am unteren

009838/U63

Ende der Gleitfläche (9) ein durch eine ausserhalb des Fallschachtes (6) angeordnete Antriebsvorrichtung (17) periodisch bewegbarer Fangrechens (10) vorgesehen ist und dass in einem der Gleitfläche (9) gegenüberliegenden Wandteil (18) des Fallschachtes (6) gegen die Gleitfläche (9) gerichtete Einspritzdüsen (19) angeordnet und diese über ein Verteilersystem (20) an eine Druckwasserleitung angeschlossen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fangrechen (10) um eine horizontale Achse (10¹) schwenkbar gelagert und durch die Antriebsvorrichtung (17) aus einer unteren Grenzstellung in eine zur schrägen Gleitfläche (9) mindestens annähernd senkrechte obere Grenzstellung einschwenkbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fangrechen als ein- und ausschiebbarer Rechen ausgebildet ist und eingeschoben den Fallschacht (6) absperrt .

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fangrechen (10) von einer zentralen Kommandostelle aus von Hand ferngesteuert ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüsen (19) mit der Antriebsvorrichtung (17) des Fangrechens (10) gekoppelt sind und jeweils nur in Sperrstellung des letzteren mit dem Druckwasser beaufschlagbar sind.

FS/5.2.1970

009838/U63