DE2117938A1 - Müllverbrennungsanlage - Google Patents

Description

der Firma The Air Preheater Company, Inc., Wellsville, New York 14895 / USA

betreffend:
"Müllverbrennungsanlage"

Die Erfindung betrifft eine Müllverbrennungsanlage mit einer Hauptverbrennungskammer, die eine durch eine Tür verschließbare Mülleinwurföffnung aufweist sowie einen Verbrennungsgasauslaß zu einem Schlot mit einer Nachbrennkammer, und mit einer an die Hauptverbrennungskammer angeschlossenen Verbrennungsluftleitung. Bei derartigen bekannten Müllverbrennungsanlagen erfolgt in der Hauptverbrennungskammer eine unvollständige Verbrennung des eingebrachten Mülls infolge SauerstoffUnterschuß, ünverbrannte Gase, die in der Hauptverbrennungskammer erzeugt werden, werden dann in die Nachbrennkammer überführt, wo sie mit genügend viel Luft gemischt werden, damit sie vollständig verbrannt werden. Nur unbrennbare Abgase werden in die Atmosphäre entlüftet.

Die Verbrennung von Müll in solchen Anlagen ist eine sehr wirksame Methode. Xn dem Prozess mit SauerstoffUnterschuß werden Gase von der Verbrennung der Festbestandteile erzeugt und nur teilweise verbrannt; derartige Anordnungen sind in den US-Patentschriften 3,491,707 und 3,493-,645 beschrieben.

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Um die vollständige Verbrennung des organischen Materials sicherzustellen, bevor die Abgase in die Atmosphäre entlüftet werden, sind verschiedenartige Nachbrennanordnungen bekannt, um eine Verbrennung mit hohem Wirkungsgrad zu erzielen. Jede Unterbrechung in der Zufuhr von Brennstoff in die Hauptverbrennungskammer der. Anlage führt zu einem schnellen Anstieg der Hauptverbrennungskammertemperatur, v/enn die Gasanteile stoechiometrische Proportionen erreichen und damit die Verbrennung des Brennstoffs vollständiger wird. Eine Wiederaufnahme der Brennstoffzufuhr führt dann häufig zu unbefriedigenden Betriebsbedingungen, da eine übermäßig heiße Hauptverbrennungskammer vorliegt, übermäßige Rauchentwicklung und Flammenbildung ist ein gewöhnlich vorliegendes Ergebnis, wenn die Anlage mit frischem Brennstoff versorgt wird, sobald die Temperatur innerhalb der Hauptverbrennungskammer übermäßig hoch ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Müllverbrennungsanlage der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die gewünschten Temperaturen in der Häuptverbrennungskammer aufrechterhalten werden, auch dann, wenn die Beladung mit Brennstoff unterschiedlich ist, oder neuer Brennstoff nachgeschüttet wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Ventilanordnung in der Luftleitung f\Jr die Steuerung der Verbrennungsluftzufuhr zur Häuptverbrennungskammer in Abhängigkeit von der Temperatur des brennenden Mülls derart, daß bei Temperaturanstieg die Luftzufuhr herabgesetzt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Verbrennungsbedingungen innerhalb der Häuptverbrennungskammer im wesentlichen konstant zuhalten, wobei auch die unterschiedliche Qualität des anfallenden Mülls Berücksichtigung findet.

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Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert werden, in der

Fig. 1 halbschematisch eine Müllverbrennungsanlage gemäß der Erfindung, teilweise aufgebrochen, zeigt, während

Fig. 2 eine Frontansicht derselben Anlage darstellt.

Ein Verbrennungsgefäß 10 umschließt eine Hauptverbrennungskanuner 11 mit einem Gasauslaß 12 an einem Ende und einer Mülleinwurf Öffnung am anderen Ende, die mittels einer mit Scharnieren angelenkten Tür 14 geschlossen ist. Die Innenwandung des Kessels 10 wird in üblicher Weise durch eine Lage feuerfester Steine 20 isoliert, die ihrerseits mit einem feuerbeständigen Gießmaterial 22 beschichtet ist, welche Temperaturen bis zu einer Größenordnung von 1370° C zu widerstehen vermag.

Der Boden des Verbrennungskessels 10 ist so ausgebildet, daß Rohre 24 mit Löchern 26 angepaßter Größe aufgenommen werden, durch welche Rohre die erforderliche Luft dem Kessel für die Verbrennung einer Ladung Müll zugeführt wird. Andere (nicht dargestellte) Rohre können vorgesehen sein, falls es erwünscht ist, auch Oberfeuerluft zuzuführen, wie es an sich bekannt ist.

Die gleichen Rohre 24 können verwendet werden, um wahlweise Inertgas zuzuführen oder zu injizieren, womit die Oxidation innerhalb der Hauptverbrennungskammer 11 verlangsamt oder sogar abgestoppt werden kann, wenn ein inertes oder nicht brennbares Gas Injiziert wird.

Die Sauerstoffzufuhrrohre 24 werden an eine äußere Gebläseanlage 25 über eine Verbrennungsluftleitung 27 angeschlossen.

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Ein Steuerventil 28 ist kontinuierlich und stufenlos einstellbar zwischen einer ganz offenen und ganz geschlossenen Stellung, womit die Luftströmung vom Gebläse 25 her reguliert wird derart, daß eine genaue Modulation der Luftströmung jederzeit sichergestellt ist.

Ein Schlot 40 ist an die Gasauslaßöffnung 12 von der Hauptverbrennungskammer angeschlossen. Der Schlot 40 enthält eine Nachbrennkammer 23 mit einem getrennten Brenner, umfassend eine Brennstoffqueile und übliche Zündeinrichtungen 43. Die Luft für die Nachverbrennung wird durch eine Leitung 31 von demselben Gebläse 25 zugeführt, das auch die Luft für die Hauptverbrennungskammer liefert, wobei jedoch die Luftströmung durch die Leitung 31 kontinuierlich gesteuert wird durch ein Modulierventil 3O in der gleichen Weise, wie das Ventil 28 die Luftströmung durch die Leitung 27 steuert.

Gemäß der Erfindung wird die Verbrennungsluft der Hauptverbrennungskammer in erheblich kleineren als stoe.chiometrischen Quantitäten zugeführt. Demgemäß führt eine Unterbrechung in der Müllzufuhr zur Hauptverbrennungskammer zu einem rapiden Anstieg der Temperatur, wenn das Gasgemisch durch stdöchiometrische Verhältnisse geht und die Verbrennung vollständiger wird. Om sicherzustellen, daß die Verbrennungsbedingungen in der Hauptverbrennungskammer jederzeit unter den stoßchiometrischen Verhältnissen liegen, wird ein Grenzlagenschalter 52, der das Ventil 28 über den Regler 37 steuert, bei öffnen der Tür 14 betätigt, sobald neuer Müll in die Kammer eingesetzt wird. Auf diese Weise wird die Luftzufuhr in die Hauptverbrennungskammer 11 durch die Tür 14, wenn diese geöffnet ist, um Müll einzuführen, ausgeglichen durch Schließen des Ventils 28. Deshalb liegen im allgemeinen unterste« chiometrische Bedingungen ir\der Hauptverbrennungskammer 11 vor., auch dann, wenn Außeniuft in die Kammer 11 durch die geöffifnete Tür 14 gelangt. Der Grenzlagenschalter S2 führt dem Regler ein "Auf-Zu" Signal für das Ventil

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28 derart zu, daß es schnell in geschlossene Stellung überführt wird oder offene Stellung gemäß der jeweiligen Lage der Tür 14.

Das Ventil 28 wird zusätzlich temperaturgesteuert derart, daß es auf das Signal eines Thermoelementes 54 in der Hauptverbrennungskammer oder eines Thermoelementes 56 in der Nachbrennkammer anspricht. Durch entsprechende Einstellung des Reglers 37 kann deshalb eine Zu- oder Abnahme der Temperatur in entweder der Hauptverbrennungskammer oder der Nachbrennkammer Anwendung finden, um das Ventil 28 für die Steuerung der Luftströmung zur Hauptverbrennungskammer 11 zu betätigen. In ähnlicher Weise wird das Ventil 30, welches die Luftströmung durch die Leitung steuert, in Übereinstimmung mit dem Regler 39 betätigt, der je nach dem von dem Thermoelement 54 oder dem Thermoelement 56 empfangenen Signal das Ventil in geöffnete oder geschlossene Stellung bringt.

Obwohl beide Thermoelemente 54 und 56 so angeschlossen sein können, daß sie sowiil die Ventile 28 als auch 30steuern, wird die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß das Thermoelement in der Nachbrennkammer normalerweise über das Thermoelement 54 dominiert, mit Ausnahme des Falles, daß eine weitere Dominanz durch Handsteuerung, Zeitschalter oder dergleichen, wie bei 57 angedeutet, erfolgt. Eine ähnliche Handsteuerung (nicht dargestellt) kann für den Regler 39 vorgesehen werden, da jedoch derartige Steuerungen zum Stand der Technik gehören, sollen sie hier nicht näher erläutert werden.

Im Betrieb wird eine Mülladung in die Hauptverbrennungskammer 11 eingebracht und in üblicher Weise in Brand gesteckt. Die Tür 14 ist geschlossen, so daß die richtige Luftmenge durch das Gebläse 25 über das Ventil 28 und die Öffnungen 26 in den Rohren 24 zuge-

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führt wird, die erforderlich ist für die Gasbildung und teilweise Verbrennung der eingebrachten Mülladung. Der Regler 37 für das Ventil 28 ist so$£ eingestellt, daß die Verbrennung in der Hauptverbrennungskammer 11 aufrechterhalten wird derart, daß' an dem Thermoelement 56 beispielsweise ein Temperaturbereich von 930° C bis lloo C aufrechterhalten wird. Wenn der Regler 37 ein Signal von dem Thermoelement 56 erhält derart, daß die Temperatur der Brenngase von dem brennenden Müll in der Hauptverbrennungskammer sich erhöht in Richtung auf eine vorgegebene Temperatur oder sogar diese überschreitet, wird die Steuerung des Ventils 28 automatisch in Richtung der Schließstellung des Ventils betätigt, um die Verbrennung in der Hauptverbrennungskammer zu verzögern. Das Ergebnis einer verringerten Luftzufuhr in die Hauptverbrennungskainmer 11 besteht darin, daß die Temperatur der Verbrennung innerhalb der Hauptverbrennungskainmer sich absenkt auf die normale eingestellte Temperatur und der richtige Anteil brennbarer Gase erzeugt wird für die Nachverbrennung innerhalb der Nachbrennkammer 23.

Das Signal, das vom Thermoelement 54 erzeugt wird·und das bei Betätigung des Grenzlagenschalters 52 erzeugte Signal können den Regler 37 über gleiche oder getrennte Schaltkreise^ - wie in Fig. 1 angedeutet - zugeführt werden, so daß das Ventil 28 auf jedes der so erzeugten Signale ansprechen kann. ,

Wenn die Tür 14 nicht mehr länger periodisch geöffnet wird, um Brennstoff in die Hauptverbrennungskainmer 11 einzuführen, oder, wenn der Bedarf für dauernde Modulation der Luftzufuhr durch die Leitung 27 in anderer Weise beendet ist, kann der Schalter 52 an dem Regler 37 für das Ventil 28 von automatischer auf Handsteuerung umgelegt werden.

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- Unter Normalbetriebsbedingungen führt die Temperatur der brennenden Gase in der Nachbrennkammer zu einem Temperaturanstieg an dem Thermoelement 56^ bis der Grenzwert für den Regler 37 erreicht ist. Wenn die Temperatur zunimmt, schließt der Regler 37 das Ventil 28 allmählich bis zu ganz geschlossener Stellung, um so die Luftzufuhr zur Hauptverbrennungskammer herabzusetzen und damit die Verbrennungsrate in dieser. Wenn jedoch der Regler 39 für das Ventil 30 ein ähnliches Signal vom Thermoelement 56 empfängt, das anzeigt, daß die Temperatur in der Nachbrennkammer 23 ansteigt, wird das Ventil 3o betätigt in Richtung auf Offenstellung, um zusätzliche Luft zuzuführen für vollständigere Verbrennung, wenn die Verbrennungsrate zunimmt, und die Temperatur in der Nachbrennkammer 23 in ähnlicher Weise ansteigt. Ein oberer Temperaturgrenzwert für das Thermoelement 56 löst ein Signal aus, das über den Regler 39 wirkt und das Ventil 30 vollständig öffnet, um Luftüberschuß in die Nachbrennkammer 23 einzuführen und diese durch Streckung zu kühlen.

In ähnlicher Weise ist eine Wassersprüheinrichtung oder Sprinkleranlage 62 in der Hauptverbrennungskammer 11 vorgesehen, um auf die Bedingungen in der Naajv-verbrennungskammer 23 anzusprechen, die von dem Thermoelement 64 ermittelt werden, wobei beispielsweise eine Zunahme der Temperatur über bestimmte vorgegebene Grenzwerte hinaus die Sprinkleranlage 62 in Betrieb setzt, die Hauptverbrennungskammer 11 kühlt, und die Temperatur in der Nachbrennkammer 23 herabsetzt. Die Sprinklereinrichtung 62 könnte auch durch ein Thermoelement in der Hauptverbrennungskammer 11 in anderer Weise betätigt werden^durch einen unabhängigen Zeitschalter, einen Grenzlagenschalter an der Tür 14 oder dergleichen, ohne daß die Wirkung sich wesentlich ändern würde.

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Zusammengefaßt wird das Ventil 30, welches die Luftströmung zur Nachbrennkammer 23 moduliert oder allmahliclyfre-randert, so eingestellt, daß es öffnet bei Zunahme der Temperatur in den Kammern 11 oder 23, um so zusätzlichen Sauerstoff in die Nachbrennkammer einzuführen und die vollständige Verbrennung der Gase sicherzustellen, bevor sie in die Atmosphäre entlüftet werden. Umgekehrt ist das Ventil 28, welches die Luftzufuhr zur Hauptverbrennungskammer 11 moduliert, so eingestellt, daß es schließt bei Zunahme der Temperatur entweder in den Kammern 11 oder 23 zwecks Herabsetzung der Luftmenge, welche durch die Leitung 27 strömt, und damit zur Herabsetzung der Verbrennungsrate und Vergasung in der Hauptverbrennungskammer 11.

(Patentansprüche)

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Claims (7)

Patentan.Sprüche

1)7 Müllverbrennungsanlage mit einer Hauptverbrennungskammer, die eine durch eine Tür verschließbare Mülleinwurföffnung aufweist sowie einen Verbrennungsgasauslaß zu einem Schlot mit einer Nachbrennkammer, und mit einer an die Hauptverbrennungskammer angeschlossenen Verbrennungsluftleitung, gekennzeichnet durch e^ne Ventilanordnung (28, 37) in der Luftleitung (27) für die Steuerung der Verbrennungsluftzufuhr zur Hauptverbrennungskammer (11) in Abhängigkeit von der Temperatur des brennenden Mülls derart, daß bei Temperaturanstieg die Luftzufuhr herabgesetzt wird.

2) Müllverbrennungsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Nachbrennluftleitung (31) zu der Nachbrennkammer (23), in welcher Nachbrennluftleitung eine Ventilanordnung (30, 39) vorgesehen ist, die von einem Temperaturfühler (56) in der Nachbrennkammer derart gesteuert ist, daß bei Temperaturerhöhung die Luftzufuhr zur Nachbrennkammer erhöht wird.

3) Müllverbrennungsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Kühleinrichtungen (62) in der Hauptverbrennungskammer (11), die betätigbar bei überschreiten einer vorgegebenen Temperatur in der Hauptverbrennungskammer ist.

4) Müllverbrennungsanlage nach Anspruch 3 für die Messung der Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptverbrennungskammer ein Thermoelement (54) vorgesehen ist.

5) Müllverbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tür (14) ein Grenzlagenschalter (52) zur Erzeugung eines Schließsignals für die Ventilanordnung in der Luftleitung bei öffnen der Tür zugeordnet ist.

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6) Müllverbrennungsanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Regler (37), dem als Eingangssignal der Temperaturmeßwert in der Nachbrennkammer zugeführt ist und dem als Stellglieder die Ventilanordnungen sowohl in der Verbrennungsluftleitung als auch in der Nachbrennluftleitung nachgeschaltet sind.

7) Müllverbrennungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung eine Wasser-Sprinkleranlage in der Hauptverbrennungskammer umfaßt.

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