DE2033467C2

DE2033467C2 - Regeleinrichtung für eine Abfallverbrennungsanordnung

Info

Publication number: DE2033467C2
Application number: DE2033467A
Authority: DE
Inventors: Kenneth W. Markle Ind. Stookey
Original assignee: Torrax Systems Inc North Tonawanda Ny Us
Current assignee: Torrax Systems Inc North Tonawanda Ny Us
Priority date: 1969-07-10
Filing date: 1970-07-07
Publication date: 1983-09-08
Also published as: GB1268991A; US3557725A; DE2033467A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Abfallverbrennungsanordnung mit einem von oben zu beschickenden Ofenschacht der im Bereich zwischen seinem unteren Herd und seinem oberen Ende eine seitliche Abführung der Verbrennungsgase mit einer ersten Abgasleitung hat die zu einer Nachverbrennungskammer führt, von wo die Abgase einem Abhitzekessel zugeführt werden, und in der ein Steuerventil liegt, das von der Druckdifferenz zwischen dem Schacht und der Atmosphäre gesteuert wird. Eine solche Regeleinrichtung ist bekannt durch die DE-PS 19 00 816.

Aufgabe der Erfindung ist. eine solche Regeleinrichtung derart auszubilden, daß sichergestellt ist. daß die Abfallverbrennungsanordnung keine Substanzen abgibt, durch die die Umwelt geschädigt oder belästigt werden könnte, weder derartige Gase oder Dämpfe, noch Stäube.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der genennte Abhitzekessel über eine zweite Abgasleitung an ein Saugzuggebläse angeschlossen ist das ausgangsseitig mit einer Ausgangsleitung verbunden ist an die ein Filter angeschlossen ist daß in der zweiten Abgasleitung ein von der Differenz der in der ersten Abgasleitung zur Nachverbrennungskammer und in dem oberen Teil der Nachverbrennungskammer herrschenden Drücke gesteuertes zweites Ventil und daß in der Ausgangsleitung ein von der dort herrschenden Temperatur gesteuertes drittes Ventil angeordnet ist.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der in der Zeichnung dargestellte Ofen zeigt einen vertikalen Ofenschacht 10, der von seinem oberen Ende beschickt wird und unten einen (nicht dargestellten) Herd hat, in dem durch ein Heißluftgebläse eine hohe Temperatur aufrechterhalten wird. Die Temperatur der Gebläseluft kann bis zu etwa 1100⁰C betragen. Die erzeugten Verbrennungsgase steigen in dem Schacht 10

durch das Material, mit dem er beschickt ist, hindurch nach oben. Der zu verbrennende Abfall enthält in der Regel sowohl verbrennbare Stoffe, als auch nicht verbrennbare Stoffe. Durch Verbrennen der verbrennbaren Stoffe kann sich die Temperatur im Herd des Ofens erheblich, z.B. auf etwa 2200⁰C erhöhen. Die nichtverbrennbaren Bestandteile werden in eine Schlakke verwandelt, die von aen Verbrennungsgasen abgetrennt und gesondert abgezogen werden kann. Insoweit entspricht der Gegenstand der Erfindung dem Stand der Technik.

Als Folge der extrem hohen Temperaturen entsteht im Ofenschacht eine Kohlenstoffmonoxyd enthaltende Atmosphäre. Die im Ofenschacht 10 entstehenden Gase und Dämpfe werden zusammen mit den von ihnen mitgeführten festen Teilchen durch eine als Sammelring ausgebildete Gasabführung 12 zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Ofenschachts 10 aus ihm abgeführt. Die Abführung 12 wird auf einem leicht unteratmosphärischen Druck gehalten, so daß sich der Ofenschacht 10 oberhalb der Abführung 12 auf einem unteratmosphärischen Druck befindet, so daß die Gase und Dämpfe nicht durch das obere Ende des Ofenschachtes entweichen.

Von der Abführung 12 führt eine Abgasleitung 14 zu einer Zweigleitung 16, die nach unten über ein Ventil 18 zu einer Ableitung 20 führt. Im Gasstrom mitgeführte Feststoffe fallen durch die Zweigleitung 16 nach unten. Durch eine Dampfstrahlpumpe 40 kann Dampf in die Zweigleitung 16 geblasen werden, wenn es etwa erforderlich ist, die Abgasleitung 14 zu blockieien. Die Abgasleitung 14 geht in eine Abgasleitung 42 über, die sich nach oben erstreckt und in der ein Steuerventil 24 sitzt, das zweckmäßigerweise durch Wasser gekühlt wird, das über eine Zuleitung 26 zugeleitet und über eine Ableitung 28 abgeleitet wird. Das Steuerventil 24 wird in seinen Offnungs- und Schließbewegungen durch einen druckluftbetätigten Antrieb 30 gesteuert, der über eine Druckluftleitung 32 versorgt wird, die von einem Regler 34 kommt. Der Regler 34 spricht auf die Druckdifferenz zwischen einer im Ofenschacht 10 oberhalb der Abführung 12 liegenden Stelle 36 und der mit der Atmosphäre verbundenen Stelle 38 an. Aufgabe des Reglers 34 ist es, den Ofenschacht oberhalb der Abführung 12 unter unteratmosphärischem Druck zu halten, so daß Heizgase nicht oben aus dem Ofenschacht entweichen.

Das Steuerventil 24 ist so ausgebildet, daß es in seiner Schließstellung noch um einen kleinen Betrag geöffnet bleibt

In der Abgasleitung 42 sitzt vor dem Steuerventil 24 eine Dampfstrahlpumpe 40, die eingeschaltet wird, wenn das Steuerventil 24 seine kleinste Schließstellung eingenommen hat und ein Saugzuggebläse, das im folgenden näher erläutert wird, ausgeschaltet wird. Die Dampfstrahlpumpe 40 drückt Dampf in die Zweigleitung 16 und verhindert dadurch die Ansammlung von Explosivgasen vor dem Steuerventil 24. Die hintere Seite des Steuerventils 24 ist über die Abgasleitung 42 mit dem Einlaß einer Nachverbrennun^skammer 44 verbunden. Die Heizgase gelangen aus der Leitung 42 in tangentialer Richtung in das obere Ende der Nachverbrennungskammer 44, führen in ihr eine Wirbelbewegung aus und wandern bei der Verbrennung nach unten; die gasförmigen Verbrennungsprodukte und mitgeführten Festteilchen werden seitlich aus der Nachverbrennungskammer in de' Nähe ihres Bodens über eine Leitung 46 abgeführt.

Am unteren Ende der Nachverbrennungskammer 44 befindet sich ein Sammelraum 48 für feste Verbrennungsstoffe, die aus dem Gasstrom herausgefallen sind. Der Sammelraum 48 ist in Aufbau und Funktion bekannt Er weist zwei im Abstand hintereinanderliegende Ventile 50 und 52 auf, wobei das letztere mit einer Ableitung 54 in Verbindung steht Durch mit Ventilen bestückte Wasserleitungen 56 wird in dem Sammeiraum 48 eine Wassermenge gehalten, um zu verhindern, daß

ίο Luft von unten in die Nachverbrennungskammer 44 eindringt Das untere Ende der Nachverbrennungskammer 44 ist über eine bei 58 angedeutete Wasserschleuse gegen die Atmosphäre abgedichtet

Die Leitung 46 führt in einen Abhitzekessel 60, in dem

is den Heizgasen in an sich bekannter Weise Wärme entzogen wird.

Der Auslaß des Abhitzekessels 60 ist durch eine Leitung 62 über ein Durchflußregelventil 64 mit dem Einlaß eines Saugzuggebläses 66 verbanden. Das Ventil 64 weist Schaufeln 68 auf, die in ihrer Winkelstellung durch einen druckluftbetätigten Antrieb 70 verstellbar sind, dessen Druckluft über eine Le^ .ng 72 zugeführt wird, die zu einem zweiten Regler 74 fübn. der auf die Druckdifferenz zwischen einer Stelle 76 der Abgasleitung 42 und einer Stelle 78 am oberen Ende der Nachverbrennungskammer 44 anspricht und einen Differen/druck zwischen den Stellen 76 und 78 derart aufrechterhält daß die Gase aus der Leitung 42 in die Nachverbrennungskammer gesaugt werden. Ferner

3i wird dadurch das Ansaugen von Zusatzluft und Zusatzbrennstoff in die Nachverbreanungskammer sichergestellt Wenn der Druck an der Stelle 76 ansteigt werden die Schaufeln 68 des Ventils 64 geöffnet, um damit den Gasdurchfluß und die Rate zu erhöhen, mit der Gas in die Nachverbrennungskammer gesaugt wird. Mit der Abgasleitung 42 ist unmittelbar bevor sie in die Nachverbrennungskatnmer mündet, eine Luftzuleitung 80 verbunden, in der ein Ventil 82 angeordnet ist. das durch einen Druckluftmotor 84 in seiner öffnungs- und Schließbewegung gesteuert wird. An der Rückseite des Ventils 82 ist mit der Leitung 80 eine Brennstoffzuleitung 86 verbunden, in der ein Regelventil 88 sitzt das durci. einen Druckluftmotor 90 in seiner Offnungs- und Schließbewegung gesteuert wird.

Dem Druckluftmotor 84 wird die Druckluft über eine Leitung 92 zugeleitet die zu einem weiteren Regler 94 führt, der auf Sauerstoffanalysatoren 96 anspricht. Die Analysatoren 96 sind durch Leitungen 98 mit der Leitung 62 derart verbunden, daß durch sie Proben

ίο entnommen werden können. Wenn die entnommenen Proben einen Sauerstoffbedarf anzeigen, wird das Ventil 82 geöffnet; wenn der Sauerstoffgehalt der Probe zu hoch ist, wird das Ventil 82 bis zu einer vorbestimmten Mindeststellung geschlossen. Der Regler 94 ist so cinstei*b.ir, daß er in der Leitung 62 einen geringen Sauerstoffüberschuß aufrechterhält, um eine vollständige Verbrennung in der Nachverbrennungskammer 44 sicherzustellen.

Die Analysatoren 96 sind mit einem Wahlschalter 100 versehen, durch den sie wahlweise mit dem Regler 94 verbunden werden Können. Wenn einer der Analysatoren 96 ausfällt, wird ein Alarmsigna! gegeben und der Wahlschalter 100 kann umgeschaltet werden, »m den anderen Analysator einzuschalten. Wenn beide Analysatoren gleichzeitig ausfallen, schaltet sich das Gebläse 66 aus, und das Steuerventil 24 schließt sich bis auf seine kleinste Stellung. Auberdem schließen sich die Sicherheitsventile in den Gasleitungen. Das Ventil 82 schließt

sich, wie bereits erwähnt, nur bis /u einer bestimmten Mindeststellung, so daß bei einem solchen Ausschalten immer noch Luft durch das Ventil 82 nach unten durch die Leitung 42 und das Steuerventil 24 Hießen kann, um die Dampfstrahlpumpe zum Entfernen von Explosivgasen aus der Leitung 14 zu unterstützen.

Das Gebläse 66 förderi in eine Ausgangsleitung 102, die durch ein Ventil 104 führt, das kippbare Flügel 106 hat. Die Ausgangsleitung 102 führt zum Einlaß 108 eines Sackfilters 110. Innerhalb des Sackfilters MO befindet ' sich eine Vielzahl von Säcken, die den Staub und andere Partikel auffangen, die mit dem Gasstrom mitgeführt werden, so daß nur die gereinigten oxidierten Gase durch den Sack hindurchgehen und in die Atmosphäre abgegeben werden, z. B. am oberen Ende des Filters 110. ' Als Folge der vollständigen Oxidation der Gase oxidieren alle schädlichen und giftigen Substanzen, die in den aus dem Ofenschacht 10 abgezogenen Gasen enthalten sein können, zu harmlosen Verbindungen, so daß eine Verschmutzung der Atmosphäre verhindert wird.

Von der Ausgangsleitung 102 führt vor einem Ventil 104 eine Nebenleitung 112 nach oben, an deren oberem Ende ein überausgeglichenes Schwingventil 114 als Sicherheitsventil sitzt. Das Schwingventil 114 ist normalerweise geschlossen und öffnet sich, wenn der Druck in der Ausgangsleitung 102 einen Sollwert übersteigt, so daß das Gebläse 66 dann direkt in die Atmosphäre bläst.

In der Ausgangsleitung 102 sitzt ein thermoelektrisches Element 116 zum Messen der Temperatur der Gas'.- und zum Steuern eines Reglers 118, der mittels eines Ventils 104 die Zuleitung von Abgasen zur Ausgangsleitung 102 regelt, wobei der Regler 118 mit einem Druckluftantrieb für die Kippflügel 106 des Ventils 104 verbunden ist. Durch diese Regelung wird verhindert, daß Gase, die eine bestimmte Temperatur überschreiten, in den Sackfilter i 10 gelangen. Wenn die Solltemperatur überschritten wird, machen die Flügel 106 eine Schließbewegung, und das Ventil 114 öffnet ⁴ sich infolge des Druckanstiegs in der Nebenleitung 112, durch die dann die Gase im Nebenstrom unmittelbar in die Atmosphäre geleitet werden. Das Schließen der Flügel 106 geht einher mit dem Einschalten des Alarms zum Anzeigen des betreffenden Betriebszustandes. ⁴

An dem Gebläse 66 ist ein Vibrations-Überwachungselement 122 vorgesehen, das mit einem Regler 124 in Verbindung steht, der auf ein Vibrations-Sollmaß derart anspricht, daß ein Alarm eingeschaltet wird, wenn die Vibration des Gebläses 66 einen vorbestimmten Wert ⁵ überschreitet, und das Gebläse 66 abgeschaltet wird, wenn nach einer vorbestimmten Zeit der Vibrationswert nicht abfällt. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich das Steuerventil 24 in die Stellung seiner geringsten Öffnung, und die Dampfstrahlpumpe 40 wird einge- " schaltet

Der Druckluftmotor 90 zum Bewegen des Gasventils wird durch die Luft eingeschaltet, die ihm über eine Leitung 126 über einen Regler 128 zugeleitet wird, der auf die Temperatur des Gases anspricht, das durch die Leitung 46 strömt. Zu diesem Zweck sind in der Leitung 46 thermoelektrische Elemente 130 vorgesehen, die mittels eines Wahlschalters 132 wahlweise mit dem Regler verbunden werden können.

' Wenn die Temperatur der Gase in der Leitung 46 unter einen Sollwert abfällt, öffnet sich das Ventil 88 zum Zuleiten von Zusatzgas, beispielsweise Erdgas, durch die Leitung 86 zur Leitung 80 und von dort zur Abgasleitung 42 und zur Nachverbrennungskammer 44.

Irgendwelche Störungen in den thennoelektrischen Elementen 130 oder im Regler 128 oder in der Zuleitung von Luft /um Regler bewirken ein Schließen des Ventils 88.

Die Temperatur der feuerfesten Wandung der

> Nachverbrennungskammer wird mit Hilfe von thermoelektrischen Elementen 134 überwacht, die in der Wandung des Ausgangs der Nachverbrennungskammer j eingebettet sind. Die thermoelektrischen Elemente 134 sind wahlweise mit einem Regler 136 über einen Wahlschalter 138 verbunden. Ein Abfallen der Temperatur der Wandung der Nachverbrennungskammer unter einen Wert, der zum Aufrechterhalten der Verbrennung erforderlich ist, führt zu einem Schließen des Steuerventils 24 auf seine kleinste Stellung, zum

> Ausschalten des Gebläses 66 und zu einem Schließen der Sicherheitsabsperrventile für den Brennstoff. Dadurch wird verhindert, daß Gase in die Nachverbrennungskimmer gelangen, wenn die Temperatur ihrer Wand nicht hoch genug ist, um die Gase zu entzünden.

' Durch den Regler 136 kann auch ein Alarm ausgelöst werden. Der Regler 136 spricht auch auf eine Erhöhung I der Temperatur der feuerfesten Wandung der Nachverbrennungskammer 44 an. um einen entsprechenden Alarm einzuschalten, wenn die Temperatur seiner feuerfesten Wandung über einen vorbestimmten Wert ansteigt. Bei den in der feuerfesten Wandung der Nachverbrennungskammer 44 eingebetteten thermoeiektrischen Elementen i34 tritt eine gewisse thermische Verzögerung auf, was das Auftreten normaler Schwankungen der Wandungstemperatur gestattet, ohne daß der Regler 136 in Funktion tritt.

Das Saugzuggebläse 66 wird von einem Motor 140 angetrieben, dessen Erregerschaltung 142 mit einer Start-Stopp-Druckknopfstation 144 versehen ist. Die Erregerschaltung 140 ist mit dem Steuerventil 24 derart . verbunden, daß immer dann, wenn der Motor 140, sei es durch Betätigung des Druckknopfs 144, sei es aus irgendeinem der sonst genannten Gründe ausgeschaltet wird, das Steuerventil 24 sich automatisch in die Stellung seiner kleinsten Öffnung bewegt.

Ein Mehrfachschreiber 146 weist einen ersten f.msor 148 auf, der dem Steuerventil 24 zugeordnet ist, um die Temperatur seines Kühlwassers zu überwachen. Ferner ist ein weiterer Sensor 150 vorgesehen, der den Lagern '^: des Gebläses 66 zugeordnet ist Der Schreiber 146 zeichnet nicht nur die von den Sensoren 184 und 150 gemessenen Temperaturen auf, sondern schaltet auch X Alarme ein, falls die eine oder die andere der -"'! Temperaturen einen vorbestimmten Wert überschrei- '·', tet X

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für eine Abfallverbrennungsanordnung mit einem von oben zu beschickenden Ofenschacht, der im Bereich zwischen seinem unteren Herd und seinem oberen Ende eine seitliche Abführung der Verbrennungsgase mit einer ersten Abgasleitung hat, die zu einer Nachverbrennungskammer führt, von wo die Abgase einem Abhitzekessel zugeführt werden, und in der ein Steuerventil liegt, das von der Druckdifferenz zwischen Schacht und Atmosphäre gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abhitzekessel (60) über eine zweite Abgasleitung (62) an ein Saugzuggebläse (66) angeschlossen ist, das ausgangsseitig mit einer Ausgangsleitung (102) verbunden ist, an die ein Filter (110) angeschlossen ist, daß in der zweiten Abgasleitung (62) ein von der Differenz der in der ersten Abgasleitung (42) zur Nachverbrennungskammer (44) und in dem oberen Teil der NachverbreBnungskammer(44) herrschenden Drükke gesteuertes zweites Ventil (64) und daß in der Ausgangsleitung (102) ein von der dort herrschenden Temperatur gesteuertes drittes Ventil (104) angeordnet ist

Z Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Ausjangsleitung (102) vor dem dritten Ventil (104) mit einer ins Freie führenden Nebenleitung (112) verbunden ist die ein Sicherheitsventil (114) aufweist

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennstoffleitung (86) und eine Luftleitung (80) rrit der z-r Nachverbrennungskammer (44) führenden ersten Abgasleitung (42) verbunden sind und in ihnen R ^gelorgane (88, 82) angeordnet sind, deren Stellantriebe (90, 84) mit Reglern (94,128) verbunden sind, die die Brennstoff und Luftzufuhr in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgasstromes in der Leitung (46) zwischen Nachverbrennungskammer (44) und Abhitzekessel (60) sowie von dem Sauerstoffgehalt des Abgases in der zweiten Abgasleitung (62) zwischen Abhitzekessel (60) und Saugzuggebläse (66) durch Verstellung der Regelorgane (88, 82) derart regeln, daß die Temperatur des Abgasstromes in der Leitung (46) zwischen Nachverbrennungskammer (44) und Abhitzekessel (60) im wesentlichen konstant und der Sauerstoffgehalt im Abgas der zweiten Abgasleitung (62) zwischen Abhitzekessel (60) und Saugzuggebläse (66) innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten wird.

4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (24) in der ersten Abgasleitung (42) zwischen Ofenschacht (10) und Nachverbrennungskammer (44) eine Schließstellung hat, in der noch ein minimaler Abgasdurchfluß möglich ist. und daß ferner in dieser ersten Abgasleitung (42) vor dem Steuerventil (24) eine Dampfstrahlpumpe (40) angeordnet ist, die mit einer von dem Steuerventil (24) gesteuerten Schaltvorrichtung verbunden ist, die die Dampfstrahlpumpe (40) in Tätigkeit setzt, wenn es sich in der genannten Schließstellung befindet.

5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die das Saugzuggebläse (66) ab- und die Dampfstrahlpumpe (40) einschaltet, wenn

das in der Abgasleitung (42) zwischen Ofenschacht (10) und Nachverbrennungskammer (44) liegende Steuerventil (24) die Schließstellung mit minimalem Abgasdurchfluß einnimmt

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerschaltung beim Abschalten des Saugzuggebläses (66) auch das Regelorgan für die Brennstoffzufuhr (88) schließt

7. Regeleinrichtung nach einem der Aa=orüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß an dem Saugzuggebläse (66) ein Vibrations-Überwachungsgerät (122) angeordnet ist das bei Schwingungen, die über eine vorgegebene Zeit einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten, das Saugzuggebläse (66) abschaltet

8. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß das in der ersten Abgasleitung (42) zwischen Ofenschacht (10) und Nachverbrennungskammer (44) liegende Steuerventil (24) wassergekühlt ist und ein Temperaturfühler (148) vorgesehen ist der bei Oberschreiten einer oberen Grenztemperatur über eine Steuerschaltung das Steuerventil (24) in eine Schließstellung mit minimalem Abgasdurchfluß bringt und gleichzeitig die Dampfstrahlpumpe (40) einschaltet