DE2360374B2

DE2360374B2 - Abfallverbrennungsofen mit Wirbelschichtverbrennung

Info

Publication number: DE2360374B2
Application number: DE19732360374
Authority: DE
Inventors: Jacques Fontenay-Sous-Bois Becuwe; Gustave Eaubonne Stahl
Original assignee: Rhone-Progil Sa Courbevoie Hauts- De-Seine (frankreich)
Current assignee: Rhone-Progil Sa Courbevoie Hauts- De-Seine (frankreich)
Priority date: 1972-12-05
Filing date: 1973-12-04
Publication date: 1975-10-16
Also published as: IE39744L; JPS506177A; IE39744B1; NL7316589A; DK132352B; CA1007519A; BE808208A; GB1450907A; BR7309500D0; DE2360374A1; LU68936A1; FR2209074A1; IT1000197B; FR2209074B1; DK132352C

Description

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Die Erfindung betrifft einen Abfallverbrennungsofen mit Wirbelschichtverbrennung in einem stehenden, schachtförmigen Verbrennungsraum, in dem der eingebrachte Abfall in einer Wirbelschicht aus körnigem Inertstoff unter Luftzufuhr von unten verbrannt wird, wobei die Verbrennungsluft gleichzeitig als Trägergas für die Wirbelschicht vorgesehen ist und der Abgasaustritt zusammen mit Inertstoff am oberen Ende des Verbrennungsraumes erfolgt, der Inertsloff von den Abgasen getrennt und wieder in den Verbrennungsraum eingegeben wird, und wobei der Abfallverbrennungsofen gekühlt ist.

Ein derartiger Verbrennungsofen ist aus der Zeitschrift für Cheimie-Ingenieur-Technik, Heft 11, 1968, S. 509 bis 515, bekannt. Bei dem dort beschriebenen Abfallverbrennungsofen wird der Abfall im Verbrennungsraum zusammen mit körnigem Inertstoff in einer Wirbelschicht mit nach oben erfolgender Austragung verbrannt, wobei die den Verbrennungsraum oben verlassenden Verbrennungsprodukte und die sich mit ihnen bewegenden Teilchen des nicht verbrennenden, körnigen Inertstoffes durch einen Zyklon geleitet werden, in dem die festen Bestandteile von den gasförmigen Bestandteilen getrennt werden und die festen Bestandteile dem Verbrennungsraum anschließend wieder zugeführt werden. Wenn die bei der Verbrennung des Abfalls in dem Verbrennungsraum entstehenden Temperaturen über der vorgesehenen Betriebstemperatur des Ofens liegen, ist vorgesehen, die entstehende überschüssige Wärme durch Kühlen abzuführen.

Aus der CH-PS 4 56 822 ist ein Abfallverbrennungsofen mitWirbelschichiverbrennungbekannt, bei dem der Abfall in einer Wirbelschicht mit genau definierter Oberfläche und überwiegendem Bettaustrag verbrannt wird und die nicht verbrannten Teilchen zusammen mit dem zur Aufrechterhaltung der Wirbelschicht vorgesehenen Inertsioff nach unten aus dem Verbrennungsraum abgeführt werden. Die dem Verbrennungsraum auf diese Weise entnommenen Feststoffe gelangen anschließend in eine aufrecht verlaufende und oberhalb der Wirbelschicht in den Verbrennungsraum mündende Rohrleitung die von unten her derart mit Zuluft beaufschlagt ist. daß der körnige Inertstoff vom Zuluftstrom mitgeführt und dem Verbrennungsraum erneut zugeführt wird, während die gröberen, nicht verbrannten Abfallteile die Rohrleitung nach unten verlassen. Bei diesem Abfallverbrennungsofen ist keine Nutzwärmeerzeugung vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abfallverbrennungsofen zu schaffen, bei dem ein möglichst großer Teil der entstehenden Verbrennungswärme als Nutzwärme abgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Abfallverbrennungsofen der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der von den Abgasen getrennte Inertstoff in einem besonderen Gefäß außerhalb des Verbivnnungsraumes in einer zweiten, nur aus Inertstoff bestehenden Wirbelschicht Wärme an ein Kühlelement abgibt und daß die Dichte der zwei'en Wirbelschicht größer ist als die der Wirbelschicht im Verbrennungsraum.

Der dadurch erzielte technische Fortschritt einer hohen Nutzwärmeerzeugung kommt dadurch zustande, daß die im Verbrennungsraum entstehende Wärme von dem den Verbrennungsraum nach oben verlassenden Inertstoff aufgenommen und während der Verweilzeit dieses inertstoffes in der zweiten Wirbelschicht an das darin eingebettete Kühlelement abgegeben wird. Die große Dichte der zweiten Wirbelschicht, die vorzugsweise eine Wirbelschicht mit definierter Oberfläche ist, gewährleistet eine weitgehende Wärmeabgabe des Iner;stoffes an das Kühlelement, bevor der Inertstoff der Brennkammer im Kreislauf erneut zugeführt wird und dort durch die Abfallverbrennung wiederum aufgeheizt wird.

Vorteilhaft ist, den Abfallverbrennungsofen derart auszubilden, daß der gekühlte Inertstoff von der Oberseite der zweiten Wirbelschicht dem unteren Bereich des Verbrennungsraumes über eine Rohrleitung zuführbar ist. Der aus dem Verbrennungsraum kommende, heiße Inertstoff wird an die zweite Wirbelschicht dabei in deren mittlerem Bereich aus einem Rohr abgegeben und verweilt dann so lange in der zweiten Wirbelschicht, bis er an deren Oberfläche gelangt, von wo aus er dem unteren Bereich des Verbrennungsraums zugeführt wird. Der Inertstoff muß also auf seinem Kreislauf von der Wirbelschicht im Verbrennungsraum über die zweite Wirbelschicht wieder zur Wirbelschicht in den Verbrennungsraum jeweils die ganzen Wirbelschichthöhen durchlaufen, so daß er im Verbrennungsraum vollständig auf die Verbrennungstemperatur des Abfalls aufgeheizt wird und in dem besonderen Gefäß außerhalb des Verbrennungsraumes die im Verbrennungsraum aufgenommene Wärme weitgehend an das Kühlelement abgibt.

Neben dem damit erreichten Iwnen ihermischen Wirkungsgrad des Abfallverbrennungsofens in bezug auf die Erzeugung von an das Kühlelement abgegebener Nutzwärme weist der Abfallverbrennungsofen folgende weiteren hauptsächlichen Vorteile auf:

Das besondere Gefäß, in dem der Wärmeaustausch erfolgt, ist frei von korrodierenden Verbrennungsgasen oder Verbrennungsrückständen, so daß sich sein Einsatz auch über längere Beiriebszeiten hinweg erstrecken

Für die zweite Wirbelschicht, in dem die Nuizwärme abgegeben wird, ist wegen deren großer Dichte nur ein geringer Trägerluftstrom erforderlich, so daß der Inertstoif dadurch nur wenig abgekühlt wird.

In der Praxis hat sich je nach Art des verbrannten Abfalls bzw. Mülls und des verwendeten kernigen Inertstoffes, der beispielsweise Sand oder Kies, Schamott, zerbröckelte Scnlacke, Kalk, Bauxit oder Korund sein kann, oder aus Teilchen bestehen kann, die je nach dem Betrieb des Ofens mit kleinen Mengen nicht abgetrennter Asche vermischt sind, das Arbeiten mit folgenden Werten gut bewährt:

Temperatur im Verbrennungsraum etwa 700 bis 1000°, Druck im Bereich der Wirbelschicht im Verbrennungsraum zwischen I und 6 bar. Dichte der Wirbelschicht im oberen Bereich, in dem die Teilchen des körnigen Inertstoffes nicht mehr beschleunigt werden 5 bis 100 kg/m³, Dichte im unleren Bereich der Wirbelschicht im Verbrennungsraum zwischen 50 und 300 kp/m³. Geschwindigkeit des Verwirbelungsgases in der Wirbelschicht im Verbrennungsraum etwa 5 bis 25 m/s, Dichte der zweiten Wirbelschicht zwischen 500 und 1400 kp/m³. Geschwindigkeit des Verwirbelungsgases in der zweiten Wirbelschicht zwischen 0,2 und 1,5 m/s.

Bei einem Abfallverbrennungsofen industriellen Maßstabs ist es vorteilhaft, in der zweiten Wirbelschicht mit einer Temperatur zu arbeiten, die nicht nur die Abfuhr der Verbrennungswärme ermöglicht, sondern auch die Rückgewinnung dieser Wärme, beispielsweise in Form von unter hohem Druck stehenden Wasserdampf mit Hilfe eines mit Wasser gefüllten Rohrsatzes, der durch diese zweite Wirbelschicht geführt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand einer schematischen Zeichnung erläutert, die eine Abfallverbrennungsanlage mit einem Abfallverbrennungsofen darstellt.

Gemäß der Figur weist die Abfallverbrennungsanlage einen rohrförmigen Verbrennungsraum A mit einem konischen Boden ohne Rost auf, an der folgende Teile angebracht sind:

Im oberen Bereich des konischen Bodens eine Rohrleitung 1, die die Zufuhr von nicht brennbaren körnigen Inert stoffen, die die Wirbelschicht bilden, ermöglicht; in etwa gleicher Höhe ein Rohr 2, das an einen Trichter 3 angeschlossen ist und über das vorgetrockneter, zu verbrennender Abfall mittels einer Schnecke in den Verbrennungsraum A eingeleitet wird.

In den unteren Bereich des Verbrennungsraums A mündet ein Rohr 4, das mit einem Verdichter 5 verbunden ist, über den Luft zum Verwirbeln und zum Befördern des inerten Feststoffes eingeleitet werden kann.

In den unteren Bereich des Verbrennungsraums A mündet weiter ein Brenner 6, der die Einstellung der Temperatur im Inneren des Verbrennungsraumes A erlaubt. Unterhalb des Verbrennungsraumes A ist eine Schleusenkammer 7 angeordnet, mit der über Schieber nicht brennbarer Abfall hoher Dichte abgeführt werden kann.

In seinem oberen Bereich mündet der Verbrennungsraum A in einen Gas-Feststoffabscheider 8, in dem Asche abgeschieden wird, die anschließend in einem Fliehkraftabscheider oder einem Staubfänger 9 festgehalten und dann über ein Rohr 10 abgegeben wird.

Der nach oben aus dem Verbrennungsraum A abgegebene körnige Inertstoff sowie die nicht aus dem Abgas abgeschiedene Asche sinken durch einen Rohrschenkel 1! in ein von einem getrennten, abgeschlossenen Behälter gebildetes Gefäß B. An diesem insgesamt zylindrisch ausgebildeten Gefäß B sind folgende Teile angebracht: von oben her ein Laderohr 12 zum Beladen mit dem körnigen inertstoff, im unteren Bereich ein Rost zur Verteilung von Zuluft, die über ein Rohr 13 aus dem Verdichter 5 zugeführt wird, im mittleren Bereich ein Rohrsatz von Kühlelementen 14, die von Wasser oder Dampf durchströmt werden und in die im Gefäß B befindliche Wirbelschicht eintauchen sowie die Rohrleitung 1, die den obersten Bereich des Gefäßes B mit dem konischen Bereich des Verbrennungsraums A verbindet und durch die der strömende, abgekühlte Inertstoff mit nicht brennbaren, kleinen Abfallstoffen und feiner Asche zusammen mit der dem Gefäß B zugeführten Zuluft in die Wirbelschicht des Verbrennungsraums A zurückkehren.

Die Anlage weist weiter eine Vorrichtung auf, mittels der die Verbrennungsgase nutzbringend eingesetzt werden können. Die Verbrennungsgase verlassen den Staubfänger 9 über ein Druckminderventil 15. Der größere Teil der Verbrennungsgase wird anschließend in eine Reinigungsvorrichtung 16 geleitet.

Im Betrieb des Ofens erfolgt die Verbrennung der Abgase in einer Wirbelschicht mit relativ geringer Dichte, in der der Abfall schnell und ohne großen Luftüberschuß sowie in einem geringen Brennkammervolumen und bei einer die Bildung von Stickstoffoxyden vermeidenden Temperatur vollständig verbrennt.

Sehr leichter Abfall mit einem großen Oberflächen-Volumen-Verhältnis wird im Verbrennungsraum A nach oben getragen und verbrennt im wesentlichen im Bereich geringster Dichte der Wirbelschicht;

Sehr schwerer Abfall (Ktes, Glas, Metallteile) fällt rasch in die Schleusenkammer 7, von wo er kontinuierlich oder diskontinuierlich abgezogen wird.

Abfall mittlerer Dichte (Zellulose in verschiedenen Formen, Kautschuk, Plastik, Holz) verbrennt zunächst im mittleren Bereich der Wirbelschicht und steigt dann nach oben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abfallverbrennungsofen mit Wirbelschichtverbrennung in einem stehenden, schachtförmigen Verbrennungsraum, in dem der eingebrachte Abfall in einer Wirbelschicht aus körnigem Inertstoff unter Luftzufuhr von unten verbrannt wird, wobei die Verbrennungsluft gleichzeitig als Trägergas für die Wirbelschicht vorgesehen ist und der Abgasaustrilt zusammen mit Inertstoff am oberen Ende des Verbrennungsraumes erfolgt, der Inertstoff von den Abgasen getrennt und wieder in den Verbrennungsraum eingegeben wird, und wobei der Abfailverbrennungsofen gekühlt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Abgasen getrennte Inertstoff in einem besonderen Gefäß (B) außerhalb des Verbrennungsraumes (A) in einer zweiten, nur aus Inertstoff bestehenden Wirbelschicht Wärme an ein Kühlelement (14) abgibt, und daß die Dichte der zweiten Wirbelschicht größer ist als die der Wirbelschicht im Verbrennungsraum (A).

2. Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gekühlte Inertstoff von der Oberseite der zweiten Wirbelschicht dem unteren Bereich des Verbrennungsraumes (A) über eine Rohrleitung (1) zuführbar ist.