DE2352412C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von Müll in einem Fließbett - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von Müll in einem Fließbett

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nebst Vorrichtung zum Verbrennen von Müll in einem Fließbett, aus dem die anfallenden Verbrennungsrückstände und überschüssige Wärme abgezogen werden.
Es ist bekannt, daß Müll stark schwankende Wärmewerte hat, so daß bei seiner Verbrennung entsprechend stark unterschiedliche Temperaturen entstehen. Größere Temperaturschwankungen sind beispielsweise für die Dampferzeugung unerwünscht, aber schon der Verbrennungsofen selbst muß gegen überhöhte Temperaturen geschützt werden. Dies kann bei der Müllverbrennung in einem Fließbett beispielsweise dadurch geschehen, daß der Nachschub von Müll in den Ofen in Abhängigkeit von der Verbrennungstemperatur gesteuert wird. Nachteilig wäre hierbei nur, daß der Mülldurchsatz durch den Ofen entsprechend schwankt und Ofen und Förderanlagen somit nicht immer voll ausgelastet sein können.
Alternativ besteht die Möglichkeit, im Fließbett einen Wärmetauscher unterzubringen, der die soeben beschriebenen Mängel beseitigt Ein Wärmetauscher im Fließbett erzeugt bei der Müllverbrennung aber andere Schwierigkeiten, indem sich nicht brennbare Bestandteile des Mülls an den Rohrschlangen des Wärmetauschers festsetzen und zunehmend die Luftzufuhr in das Fließbett behindern können, so daß das Bett im Bereich des Wärmetauschers zusammenbricht Ein weitgehend störungsfreier Betrieb ist aber für dlj Wirtschaftlichkeit der Müllverbrennung von erheblicher Bedeutung.
Nun ist es in anderem Zusammenhang aus der DE-OS 14 42 783 bekannt, einen Wärmetauscher vor dem Fließbett anzuordnen, einen Teil des Fließbettes hinter der Reaktionszone abzuzweigen und diesen im Kreislauf außerhalb des Ofens dem Kühler und von dort der Reaktionszone wieder zuzuleiten. Bei diesem Vorschlag ist der Kühler außerhalb des Ofens angeordnet Es hat sich aber gezeigt, daß die thermische Beeinflussung hierbei nur unvollkommen ist und daß für die Aufrechterhaltung des Fließbettes im Wärmetauscher ein erheblicher Aufwand getrieben werden muß. Es war deshalb auch bekannt, daß bei den von der Wandkühlung abweichenden Methoden nicht erwartet werden konnte, daß sie eine intensivere Kühlung des Fließbettes erreichen, so daß entsprechende Vorschläge auch keinen Eingang in die Praxis gefunden haben.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nebst Vorrichtung vorzuschlagen, durch die sich eine hinreichende Egalisierung der Fließbett-Temperatur bei optimalem Mülldurchsatz erreichen läßt.
Das diese Aufgabe lösende Verfahren besteht erfindungsgemäß darin, daß erhitztes Fließbett-Material in ein zusätzliches Fließbett überführt und dort gekühlt wird, während eine etwa gleiche Menge abgekühlten Fließbett-Materials in das der Verbrennung dienende (erste) Fließbett zurückgefördert wird.
Apparativ wird zur Lösung der Aufgabe eine
Vorrichtung zum Verbrennen von Müll in einem Fließbett vorgeschlagen, die for das Beu-Material eine Einrichtung zum Fluidisieren, einen Erhitzer und einen Kühler aufweist, und die mit einer Aufgabevorrichtung für den Müll ausgeröstet ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß der Kühler in einem zusätzlichen (zweiten) Fließbett angeordnet ist und daß Mittel zum Austauschen von Bett-Material zwischen den beiden Fließbetten vorgesehen sind,
Ausgestaltungen sowohl des Verfahrens als auch der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Neben der erfolgreichen Lösung der Aufgabe haben die erfindungsgemäßen Vorschläge den Vorteil, daß der im zweiten Fließbett befindiiche Wärmetauscher keinen heißen benetzenden Verbrennungsprodukten mehr ausgesetzt ist, so-daß die dadurch sonst hervorgerufene relativ starke Korrosion entfällt
Die Erfindung ist nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Fließbettanordnung entsprechend einer Ausfuhrungsform der Erfindung;
F i g. 2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei das Bettmaterial umgewälzt wird; und
Fig.3 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform.
Den drei dargestellten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß sie ein Gehäuse 21 aufweisen, welches durch eine Trennwand 23 in zwei Bereiche unterteilt ist Diese sind mit feuerfestem Material 22 ausgekleidet wodurch zwei Kammern für ein erstes Fließbett 24 und ein zweites Fließbett 25 entstehen. Die Grundfläche jeder Kammer weist eine Lochplatte 26 auf und ein Bett r> nicht brennbaren Partikelmaterials 27 ist in jeder Kammer enthalten und ruht auf dem Boden 26. An das Gehäuse ist ein Kamin 28 angesetzt, der sich in die Kammer für das Fließbett 24 erstreckt Abfall, beispielsweise städtischer Müll, wird in das Fließbett 24 über einen Trichter 29 und eine Förderschnecke 30 eingeführt Am 3oden der Kammer für das Fließbett 24 befindet sich ein Auslaß 311, durch welchen die Verbrennungsasche sowie nicht brennbare Stoffe aus dem Abfall periodisch entfernt werden können. Ein ■»· Wärmetauscher in der Form eines Bündels von Heizkesselrohren 32 ist im Fließbett 25 angeordnet, so daß er im Wärmeaustausch mit dem Bettmaterial in jener Kammer steht, wenn das Material fluidisiert ist.
Im Betrieb wird unter Druck stehende Luft unter die ">" Lochplatte 26 geleitet, um das Partikelmaterial in den beiden Kammern so zu fluidisieren, daß es sich mäßig bis stark bewegt Dann werden Abfall und Gas oder Brennöl, wenn notwendig, in üas Fließbett 24 eingeführt und die Verbrennung des Abfalls eingeleitet. Sobald das » Bett eine solche Temperatur erreicht hat, daß sich die Verbrennung des zugeführten Abfalls selbst unterhalt, wird kein weiteres Gas oder Brennöl mehr zugeführt.
Wie F i g. 1 zeigt erstreckt sich die Trennwand 23 von einer Stelle oberhalb des Bettbodens über die normale b0 Betriebshöhe der fließfähigen Bettungen. Geringe Mengen an Bettmaterial können zwischen den beiden Kammern übergehen, jedoch wird das Fließbett 24 in der einen Kammer beträchtlich heißer als das Fließbett 25 in der anderen Kammer 25 sein. Wenn die <» Temperatur des Fließbettes 24 die gewünschte Arbeitshöhe erreicht, wird die Übergabe von Bettmaterial zwischen den beiden Kammern dadurch vergrößert, daß die Flujdisierung des Fließbettes 25 vergrößert wird, was durch Verstärkung der zugeführten Luft erreicht werden kann; dadurch nimmt dieses Bett einen größeren Raum ein und eine gewisse Menge an Bettmaterial wird in das Fließbett 24 überfließen. Gleichzeitig fließt heißes Material aus dem Fließbett 24 unter der Trennwand 23 hindurch in das Fließbett 25, wo es den größten Teil der überschüssigen Wärme an das in dem Wärmetauscher bzw. Kühler 32 umlaufende Kühlmedium abgibt Auf diese Weise fließt heißes Bettmaterial aus der einen Kammer in die andere Kammer und kühleres Material strömt aus dem Fließbett 25 in das Fließbett 24, so daß im Ergebnis die Temperatur des Fließbettes 24 erniedrigt wird. Die Übergabe von Bettmaiterial kann entweder kontinuierlich oder intermittierend ablaufen, so daß die Temperatur des Fließbettes 24 zunächst unter dem gewünschten Wert abgesenkt wird, wonach die Betriebstemperatur wieder auf die maximal erlaubte Höhe ansteigen kann, ehe ein erneuter Austausch an Bettmaterial stattfindet
Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Lochplatte 26 unter c^-ti Fließbett 24 auf die Platte 26 unter dem Fließbett 25 hin abwärts geneigt und der Raum unter der geneigten Platte 26 ist in mehrere Abschnitte 33, 34 und 35 unterteilt die nebeneinander liegen und von denen jeder gesondert mit Luft durch Leitungen 6 versorgt wird. Im Betrieb wird die Luft den Abschnitten 33, 34 und 35 mit verschiedenen Massendurchsatzraten derart zugeführt, daß der Abschnitt 35 einen größeren Massendurchsatz erhält als der Abschnitt 34, der seinerseits wieder einen größeren Durchsatz als der Abschnitt 33 bekommt Dieser unterschiedliche Luftdurchsatz führt dazu, daß das Fließbett 24 in einem Zustand der Bewegung ist und kontinuierlich in der durch den Pfeil 36 angedeuteten Weise zirkuliert Abfall, der in das Fließbett 24 mittels der Förderschnecke 30 eingeführt wird, wird sehr schnell von dem zirkulierenden Bettmaterial umhüllt und auf den Bettboden herabgezogen. Der brennbare Anteil des Abfalles wird in dem Bett verbrannt und der nicht brennbare Anteil wird über den Auslaß 31 abgeführt. Der Umlauf des Fließbettes 24 in seiner Kammer geschieht in einer vertikalen Ebene und nach unten auf den Boden der Trennwand 23 gerichtet. Dieser Umlauf des einen Fließbettes 24 beeinflußt das Fließbett 25 in der anderen Kammer und Material des heißen Fließbettes 24 wird kontinuierlich in die Kammer mit dem Fließbett 25 übergegeben, während kühleres Material am oberen Ende der Trennwand 23 zurückfließt Eine Ablenkplatte 37 ist am Fuß des Kamins 28 vorgesehen und hält Bettmaterial von einen Eintritt in den Kamin zurück, während es von einer Kammer in die andere übergeht
Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird eine Hochdruck-Luftdüse zur Unterstützung und Steuerung des Bettmaterial-Übergangs vom Fließbett 24 in das Fließbett 25 verwendet Die Lochplatte 26 unter dem Fließbett 25 liegt oberhalb dem Boden der Trennwand 23 und eine Leitung verläuft vom ersten Fließbett 24 unter der Trennwand 23 hindurch und aufwärts über die Lochplatte 2ti hinaus in das zweite Fließbett 25. Ein Deckel schließt das obere Ende der Leitung 38 ab und verhindert bzw. reduziert ein Einströmen von Bettmaterial in die Leitung aus dem Fließbett 25; ein Düsenrohr 39 erstreckt sich durch die Leitung 38 nach oben und endet nahe der Lochplatte 26 für das Fließbett 25.
Im Betrieb wird das Material des Fließbettes 24 zur
Zirkulation in vertikaler Richtung aufgrund der der Kammer zugeführten unterschiedlichen Luftdurchsatzraten veranlaßt. Einiges Bettmuterial wird in die Leitung 38 gelangen. Wenn Bettmaterial zwischen den beiden Kammern ausgetauscht werden soll, wird Luft mit hohem Druck durch das Düsenrohr 39 zugeführt; die Luft reißt heißes Bettmaterial in der Leitung 38 mit und führt sie nach oben über die Platte 26 in das Fließbett 25. Eine entsprechende Menge an kühleren Material wird aus dem Fließbett 25 über die Trennwand 23 in das Fließbett 24 gelangen. Der Druck der dem Düsenrohr 39 zugeführten Luft und damit die Menge des zwischen den beiden Kammern bewegten Bettmaterials wird entsprechend der Temperatur des Hicßbettes 24 gesteuert.
Bei denjenigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen sich die Bettungen aus feuerfestem Partikelmaterial auf einer Lochplatte abstützen, die als Verteiler für das fluidisierende Medium dient, ist als Alternative zu der Lochplatte auch eine poröse Platte oder eine andere Verteilerform verwendbar. Anstelle der drei Abschnitte 33, 34, 35 können selbstverständlich auch zwei oder mehrere Luftkammer-Abschnitte oder auch eine einzelne Luftkammer vorgesehen sein, sofern die gewünschte Luftverteilung dadurch erreicht wird, daß die Durchlässigkeit oder Porösität des Verteilers über seine Länge schwankt und verschiedene Massendurchsatzraten die Folge sind.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung können auch andere Pumpeinrichtungen verwendet werden, um das Bettmaterial von einer Kammer in die andere zu fördern. Beispielsweise können mechanische oder elektromagnetische Pumpen benutzt werden, wobei die Pumpen auch gekühlt werden können, indem sie beispielsweise in eine von Druckluft durchspülte Leitung gesetzt werden. jjj
ι Als weitere Abwandlung der Erfindung könnte man % daran denken, die beiden Kammern durch eine f. Trennwand abzugrenzen, die porös ist, wobei durch Vibrieren der Trennwand Bettmaterial von einer Kammer in die andere übergeführt werden könnte.
in Natürlich ist einsichtig, daß anstelle der Heizkessel- : schlangen für den Kühler auch andere Ausführungsfor- i men und Typen eingesetzt werden können.
Die Übergabe ics Bettinaterials /wischen zwei Kammern dient zwei besonderen Zwecken. Der Ersatz
ii des heißen ßcttmatcrials durch kühleres Mcttmatcrial in dem Brenner reduziert die Betriebstemperatur des Brenners und vermeidet somit das sonst nötige Einführen von Lösch wasser oder eine Luftkühlung in dem Brenner, wobei sehr \iel der in dem heißen
.'» Bettmaterial gespeicherten Wärme an das Medium in dem Wärmetauscher abgegeben wird, das dann seinerseits zur Erzeugung von elektrischer Energie oder in anderer Weise energetisch ausgenutzt werden kann. Da der Wärmetauscher nicht in dem Teil des Hießbettes
. ι enthalten ist, in welchem die Verbrennung stattfindet, ist der Wärmetauscher der Korrosion durch heiße Verbrennungsprodukte nicht mehr ausgesetzt. Weiter ist die Orosion des Wärmetauschers dadurch herabgesetzt, dad man mit geringeren Massendurchsatzraten als
i" in dem Hauptfließbett, in dem die Verbrennung stattfindet, auskommt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspreche;
    lt Verfahren zum Verbrennen von Müll in einem Fließbett, aus dem die anfallenden Verbrennungsrückstände und überschüssige Wärme abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß erhitztes Fließbett-Material in ein zusätzliches Fließbett überführt und dort gekühlt wird, während eine etwa gleiche Menge abgekühlten Fließbett-Materials in das der Verbrennung dienende (erste) Fließbett zurückgefördert wird
    Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der beiden Fließbetten auf eine gleiche Grundhöhe eingestellt werden und das Material im zusätzlichen (zweiten) Fließbett zum Zwecke des Förderns stärker als dasjenige im ersten Fließbett fluidisiert und im Gefälle auf das erste Bett geleitet wird, während Material aus dem ersten Fließbett unter Druckausgleich zwischen den beiden Fließbetten unten in das zweite Fließbett übergeleitet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem ersten Fließbett befindliche Material mit einer Strömungskomponente in Richtung auf eine Verbindung zwischen den beiden Fließbetten zirkuliert und Material von der Oberfläche des zweiten Fließbetts im Gefälle auf das erste Fließbett geleitet wird.
    4. Vorrichtung zum Verbrennen von Müll in einem Fließbett, die für das Bett-Material eine Einrichtung jo zum Fluidisieren, einen Erhitzer und einen Kühler aufweist unci die mit einer Aufgabevorrichtung für den Müll ausgerüstet ist, darJ«rch gekennzeichnet, daß der Kühler (32) in einem zusätzlichen (zweiten) Fließbett (25) angeordnet ist und daß Mittel zum Austauschen von Bett-Material /.wischen den beiden Fließbetten vorgesehen sind.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fließbetten (24, 2S) in separaten Gehäusen nebeneinander angeordnet sind und eine gemeinsame Trennwand (23) aufweisen, die sich in vertikaler Richtung von einer Position oberhalb des Bodens der Fließbetten nach oben bis über den sich in Ruhestellung der Fließbetten einstellenden Spiegel erhebt.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Fluidisieren des Bett-Materials des ersten Fließbettes (24) mehrere separate Abschnitte (33, 34, 35) aufweist, die einen jeweils zunehmend größeren seitlichen Abstand von der Trennwand (23) haben und mit einem jeweils unterschiedlichen Luftdurchsatz betreibbar sind, derart, daß der der Trennwand (23) am nächsten liegende Abschnitt (35) den stärksten und der von der Trennwand (23) am entferntesten liegende Abschnitt (33) den geringsten Luftdurchsatz aufweist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fließbetten (24,25) in einem gemeinsamen Gehäuse (21) untergebracht sind; daß w> das Gehäuse im Bereich des ersten Fließbettes (24) eine oberhalb des Fließbett-Spiegels liegende Eintrittsöffnung für den Müll und eine öffnung zum Bereich des zweiten Fließbettes (25) sowie am Boden eine Abzugsöffnung (31) für nicht brennbare *>> Müllbestandteile aufweist; daß die beiden Bereiche des Gehäuses unterhalb der Fiießbett-Spiegel verbunden sind und daß die den beiden Fließbetten zugeordneten Einrichtungen zum Fluidisieren des Bett-Materials zur Erzeugung einer Zirkulation zwischen den beiden Fließbetten auf unterschiedliche Luft-Durcbsatzraten einstellbar sind,
    8r Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des ersten Fließbetts (24) in Richtung auf das zweite Fließbett (25) schräg nach unten verlaufend angeordnet ist
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