DE2356060B2

DE2356060B2 - Wirbelschichtofen für die Verbrennung von teilweise entwässertem Schlamm

Info

Publication number: DE2356060B2
Application number: DE2356060A
Authority: DE
Inventors: Erhard 4300 Essen Albrecht
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1973-11-09
Filing date: 1973-11-09
Publication date: 1978-10-26
Also published as: US3939782A; DE2356060A1; DE2356060C3; CA1026154A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wirbelschichtofen für die Verbrennung von teilweise entwässertem Schlamm, bestehend aus einem von einer Aufschüttung feuerfester Körner gebildeten Wirbelbett, das mittels durch Bodendüsen zugeführter Luft zu fluidisieren ist, wobei oberhalb des Bodens an einer Stelle eine Austragöffnung vorgesehen ist.

Die Verbrennung teilweise entwässerter Schlämme im Wirbelschichtofen ist bekannt und findet sich beispielsweise in der Zeitschrift »Chemie-Ingenieur-Technik«, 1969, Seiten 615 bis 619, beschrieben. Danach werden die zu verbrennenden Schlämme im Wirbelbett getrocknet, zerrieben, entgast und gezündet, wobei die zurückbleibenden feinen Feststoffteilchen in die oberen Schichten des Wirbelbettes gelangen und schließlich als Flugasche ausgetragen werden. Auch die ursprüngliche Wirbelschichtmasse, die beispielsweise aus Sand mit einer Körnung von 1 bis 2 mm besteht, wird durch die hohe Beanspruchung nach und nach zerkleinert und mit der Asche ausgetragen. Sie wird durch gröbere Aschenteile und vor alle.-n auch durch Sandkörner aus dem aufgegebenen Schlamm sowie durch Zugabe von frischem Sand ersetzt. Man muß jedoch je nach Schlammbeschaffenheit von Zeit zu Zeit mit Asche angereicherte Wirbelmasse aus dem Wirbelbett abziehen. Dies ist besonders bei sogenannten Rechenschlämmen erforderlich, weil hierbei derart grobe Partikel nach der Verbrennung zurückbleiben, daß sie einerseits nicht mehr als Flugasche ausgetragen werden können, während sie andererseits auch für die Aufrechterhaltung des Wirbelbettes ungeeignet sind. Der Austrag derartiger grober Partikel kann durch eine Austragöffnung zusammen mit an sich noch brauchbarem Sand erfolgen, der dann zu ersetzen ist, wobei man die bekannten Austragöffnungen jedoch entsprechend vergrößern muß. Der Aufwand für den Ausgleich von auf diese Weise verloren gegangener Wirbelbettmasse ist um so größer, je größer der Anteil an Rechenschlämmen mit groben Partikeln ist.

Von der Verfeuerung fester Werkstoffe her ist es bei einem Wirbelschichtofen nach der DE-PS 1189 690 bekannt, Roststäbe zu verwenden, die in vertikale Schwingungen versetzt werden sowie eine Höhenverstellbarkeit derart zulassen, daß eine Unterstützung der Fortbewegung größerer, nicht schwebender Brennstoffstücke oder Schlackenteile erreicht wird, wobei sich die auf den Stäben ansetzende Schlacke durch die mechanisch erzwungenen Schwingungen löst und weitergeleitet wird. Die Höhenlage des Bodens nimmt hierbei in Richtung auf die Austragöffnung zu. Weiterhin gibt es nach der DE-PS 9 01 959 Wirbelschichtöfen für die Durchführung eines Verfahrens in mehreren Stufen, von denen jede in einem individuellen Wirbelschichtofen stattfindet. Die Stufen sind dabei unterschiedliche Temperaturstufen, wobei die geometrische Ausbildung so ist, daß die Bodenhöhe jeweils eines einzelnen Wirbelschichtofens im gesamten Bereich gleich ist. Vorgesehen ist eine derartige Anlage für das Rösten von Schwefelerz, wobei das Entstehen grober Partikel durch Sinterung und Verschlackung des Einsatzmaterials dadurch vermieden wird, daß für den Betrieb Temperaturstufen gewählt werden, die unterhalb der Sinterungs- bzw. Verschlackungstemperatur liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wirbelschichtofen der einleitend beschriebenen Art so auszuführen, daß möglichst wenig von der funktionsfähigen Wirbelschichtmasse beim Austrag grober Partikel verlorengeht. Weiterhin soll verhindert werden, daß grobe Partikel ausgetragen werden, bevor sie im Wirbelbett ausgiebig bearbeitet wurden. Außerdem soll

die Austragung grober Partikel auf konstruktiv möglichst einfache Weise erfolgen, wobei im Falle von Störungen besonderer Wert darauf gelegt wird, daß die Funktionsfähigkeit in kurzer Zeit wiederhergestellt werden kann. Dies ist mit Rücksicht darauf von erheblicher Bedeutung, daß die Lagerfähigkeit und Lagermöglichkeit für die zu verbrennenden Schlämme begrenzt ist, während sie andererseits als kommunale oder industrielle Klärschlamme ständig entstehen. Die kontinuierliche Betriebsweise darf also möglichst keine Unterbrechungen erfahren.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgaben vorgeschlagen, daß die Ebene der Bodenfläche unterschiedliche Höhenlagen besitzt, die von der der Austragöffnung gegenüberliegenden Seite des Ofens ausgehend in Richtung auf die Austragöffnung niedriger werden.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Boden in einzelne, unterschiedlich hohe Stufen unterteilt, die sich quer ζντ Richtung zwischen Austragöffnung und gegenüberliegender Seite erstrecken.

Gröbere Partikel, die sich weniger leicht fluidisieren lassen als die für das Wirbelbett vorgesehene Aufschüttung feuerfester Körner, reichern sich auf diese Weise in Nähe der Austragöffnung an. Dies ist auch dann der Fall, wenn diese gröberen Partikel an sich verhältnismäßig leicht sind. Durch eine zweckentsprechende Dimensionierung der Höhendifferenz bei den einzelnen Stufen sowie durch eine entsprechende Neigung der Stufenflächen kann man die Zeit, welche die groben Partikel benötigen, bis sie sich in Nähe der Austragöffnung anreichen, weitgehend beeinflussen. Eine besonders vorteilhafte Behandlung der groben Schlammpartikel einerseits und der in möglichst geringem Umfang auszutragenden, brauchbaren Wirbelbettmasse andererseits hat sich ergeben, wenn der Höhenunterschied jeweils aufeinanderfolgender Stufen etwa 20 mm beträgt. Von zusatzlichem Vorteil ist es dabei, wenn der Neigungswinkel der Stufen bis zu 3° beträgt.

Im Interesse einer möglichst ausgedehnten Behandlung der die groben, auszutragenden Partikel bildenden Schlämme ist für letztere zweckmäßig eine Ofenöffnung derart vorgesehen, daß der Eintrag in Nähe der am höchsten liegenden Teile des Bodens stattfindet. Bei einer derartigen Ausführungsform wird das an sich für eine vertikale Betriebsweise vorgesehene Wirbelbett von dem zu behandelnden Schlamm in im wesentlichen horizontaler Richtung durchquert, bis er in Form gröberer Partikel in Nähe der Austragöffnung vorliegt. Für diese Art der Behandlung in horizontaler Richtung hat sich das Wirbelbett überraschenderweise gut bewährt.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung sowie zur Darstellung weiterer, im wesentlichen konstruktiver Merkmale derselben wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen in schematischer Darstellung

F i g. 1 eine Draufsicht auf den Boden des Wirbelschichtofens, während

F i g. 2 eine seitliche, geschnittene Ansicht des unteren Teiles des Wirbelschichtofens mit eingesetztem Boden darstellt.

In der in F i g. 1 dargestellten Draufsicht erkennt man den in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichneten Boden des Wirbelschichtofens, der in Richtung auf die in der Ofenwandung vorgesehene Austragöffnung 2 ein von der gegenüberliegenden Seite 3 ausgehendes Gefalle aufweist. In diesem Falle ist der Boden in einzelne Stufen 4, 5 und 6 unterteilt, die jeweils in der angegebenen Reihenfolge zunehmende Höhen besitzen. Damit zuverlässig verhindert wird, daß Körner des Wirbelbettes in die zwischen den einzelnen Stufen befindlichen Spalten gelangen, überdecken sich die Stufen jeweils so, daß die in Richtung auf die Austragöffnung 2 weisende Stufenkante 5' bzw. 6' um etwa 2 cm über der jeweils unteren Stufenkante 4" bzw. 5" vorsteht.

ίο Man erkennt weiterhin die bei allen Stufen vorgesehenen Öffnungen 7, in welche Düsen für die Einspeisung von Druckluft in das Wirbelbett einsetzbar sind.

Der zu behandelnde Schlamm wird in der beschriebenen Weise auf der der Austragöffnung 2 gegenüberliegenden Seite aufgegeben. Dies kann beispielsweise durch eine oberhalb des Wirbelbettes bestehende, in der Projektion mit 8 bezeichnete Öffnung geschehen. Insbesondere Rechenschlämme lassen sich aber auch seitlich durch die Wand des Wirbelschichtofens einspeisen, in die dann ein Stutzen 9 mit Flansch für eine Einspeiseschnecke oder dergleichen eingesetzt ist.

In der Querschnittsdarstellung gemäß F i g. 2 sind die unterschiedlichen Höhenlagen der drei Stufen 4,5 und 6 sowie die Überdeckungen der Kanten 4" und 5' sowie 5" und 6' gleichfalls erkennbar. Die Einsetzöffnungen 7 für die Blasdüsen sind hierbei nicht dargestellt. Man erkennt jedoch unmittelbar unter den Kanten 5' bzw. 6' zusätzliche Öffnungen 10 und 11, die als Freiblasöffnungen vorgesehen sind, und durch die zusätzlich

Ji) verhindert wird, daß Wirbelbettmasse in den Zwischenraum zwischen den Stufen gelangen kann.

Die die Stufen bildenden Bodenteile bestehen zweckmäßig aus Stahlblech, welches mit sich kreuzenden Innenrippen unterseitig verstärkt ist. Von derartigen Innenrippen sind bei der mittleren Stufe zwei Stück mit 12 und 13 bezeichnet. Jede Stufe ist weiterhin zweckmäßig mit einem unteren, jeweils getrennt ausgebildeten Windkasten 14,15 und 16 ausgeführt. Für jeden Windkasten ist eine Anschlußöffnung 17, 18 und 19 für das Einblasen von Heißwind vorgesehen. Man kann auf diese Weise die einzelnen Windkästen unterschiedlich regeln, was im Hinblick auf die unterschiedlichen Schichthöhen des Wirbelbettes über den einzelnen Stufen von Vorteil ist und auch eine Anpassung an den Aufbereitungs- bzw. Verbrennungsfähigkeitszustand der Schlämme ermöglicht. Die Stufen mit ihren Windkästen sind weiterhin von einem gemeinsamen Bodengestell 20 aufgenommen, welches zu diesem Zweck mit Trägern 21 und 22 versehen ist.

so Auf diesen Trägern sowie auf am Rande des Bodengestells angebrachten Winkeln 23, 24 liegen die Windkästen 14 bis 16 auf. Die letztgenannten Winkel 23, 24 stehen außerhalb des Bodens noch kragenförmig vor und stützen sich mit dem vorstehenden Kragen 25 auf einer ringförmigen Klammer 26 ab, die am unten offenen Ofengestell gehalten ist. Die Abstützung erfolgt vorteilhaft über eine Dichtung 27. Diese Anordnung setzt voraus, daß der Ofen selbst oberhalb seines Bodens in Stützträger eingehängt ist. Man kann somit von unten

bo alle Teile des Bodens leicht erreichen, was für die Überwachung und Wartung nützlich ist.

Schließlich erkennt man die in der Wandung 28 vorgesehene Austragöffnung 2, die zweckmäßig als ein Ausi!^-agstutzen mit Flansch ausgebildet ist. Durch diese

Öffnung kann man die groben und nicht zu Flugasche zermahlenen Bestandteile der Asche austragen, ohne daß dabei übermäßig viel von noch brauchbarer Wirbelbettmasse verlorengeht.

Abweichend von der zeichnerisch dargestellten Form können die Stufen mit ihren Windkästen auch innerhalb eines Stützrahmens angeordnet werden, der seinerseits mittels Klammern an der unteren Kante des Ofenbodens befestigt und absenkbar ist, so daß sich die einzelnen Stufen mit ihren Windkästen auch leicht nach Absenkung des Stützrahmens ausbauen und austauschen lassen.

Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform des Bodens mit unterschiedlich hohen Stufen wird ein weiterer Vorteil erzielt, indem es zu einem vertikalen Kreislauf der Wirbelbettmasse mit den Schlämmen kommt, so daß die Aufbereitungs- und Verbrennungsbedingungen begünstigt sind. Schließlich besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die Aufteilung des Bodens in einzelne Stufen zu einer Heraufsetzung und vor allem Differenzierung der Eigenschwingungsfrequenzen des Bodens führt, so daß während des Betriebes Störungen, die sonst durch Resonanzschwingungen eines geschlossenen Bodens auftreten können, vermieden werden, Insbesondere wird dies dadurch erreicht, daß die Eigenschwingungsfrequenzen der einzelnen Stufen voneinander abweichen, so daß niemals alle Stufen gleichzeitig zum Schwingen kommen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wirbelschichtofen für die Verbrennung von teilweise entwässertem Schlamm, bestehend aus einem von einer Aufschüttung feuerfester Körner gebildeten Wirbelbett, das mittels durch Bodendüsen zugeführter Luft zu fluidisieren ist, wobei oberhalb des Bodens an einer Stelle eine Austragöffnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Bodenfläche (1) unterschiedliche Höhen besitzt, die von der der Austragöffnung (2) gegenüberliegenden Seite (3) des Ofens ausgehend in Richtung auf die Austragöffnung (2) niedriger werden.

2. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (1) in einzelne, unterschiedlich hohe Stufen (4,5,6) unterteilt ist, die sich quer zur Richtung zwischen Austragöffnüng (2) und gegenüberliegender Seite (3) erstrecken.

3. Wirbelschichtofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenflächen in Richtung auf die Austragöffnung (2) geneigt sind.

4. Wirbelschichtofen nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die höheren Stufen die ihnen folgenden, tieferen Stufen überdecken.

5. Wirbelschichtofen nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils aufeinanderfolgende Stufen einen Höhenunterschied von etwa 20 mm haben.

6. Wirbelschichtofen nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen einen Neigungswinkel bis zu 3° besitzen.

7. Wirbelschichtofen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Schlammeintrag eine Öffnung (8, 9) in Nähe des am höchsten liegenden Teiles des Bodens (1) vorgesehen ist.

8. Wirbelschichtofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung (9) für den Schlammeintrag in der Wandung (28) des Wirbelbettes befindet. -to

9. Wirbelschichtofen nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen einer Überdeckung und der Oberfläche der nächst niedrigeren Stufe wenigstens eine Freiblasöffnung (10,11) befindet. «

10. Wirbelschichtofen nach den Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stufen (4, 5, 6) bildenden Bodenteile aus mit Innenrippen (12,13) verstärktem Stahlblech bestehen und daß unter jeder von ihnen in an sich bekannter Weise ein getrennter Windkasten (14,15,16) vorgesehen ist.

11. Wirbelschichtofen nach den Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (4, 5, 6) von einem Bodengestell (20, 21, 22) aufgenommen sind, das mittels einer ringförmigen Klammer (26) unterstützt ist, die am unten offenen Ofengefäß gehalten ist.

12. Wirbelschichtofen nach den Ansprüchen 2 bis 11. dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen mit voneinander abweichenden Eigenschwingungsfrequenzen ausgebildet sind.