DE2419586A1 - Verfahren zum verbrennen von geringwertigen brennstoffen wie wasserhaltigem abfalloel etc - Google Patents

Description

• Verfahren zum Verbrennen von geringwertigen Brennstoffen wie wasserhaltigem Abfallöl etc.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbrennung von geringwertigen Brennstoffen wie wasserhaltigem Abfallöl, Schlamm etc. in einem Ofen mit fluidizierter Schicht (Wirbelschicht) aus feuerfesten Partikeln, wobei der Brennstoff durch Zufuhr von Primärluft in unterstöchiometrischer Menge im wesentlichen vergast wird und sich die weitere Verbrennung der Gase durch Zufuhr von Sekundär luft in einem Verbrennungsraum über die fluidizierte Schicht vollzieht. Als feuerfeste Partikeln kann z.B. Quarzsand verwendet werden.
• Die Primärluft wird unter der Sandschicht zugeführt und wird zur Fluidizierung des Sandes verwendet. Der Brennstoff kan z.B. auf die Oberfläche des Sandschichtes zugeführt werden. Die starke Wirbelungsbewegung, die in einer solchen fluidizierten Schicht erreicht wird, macht das System zur Verbrennung von geringwertigen Brennstoffen wohlgeeignet.
• Damit sich die Verbrennung in gewünschter Weise in zwei Stufen vollzieht, d.h. mit im-wesentlichen nur einer Vergasung in der Sandschicht und einer weiteren Verbrennung im darüberliegenden Verbrennungsraum muss die Menge Primärluft, die der Sandschicht zugeführt wird, geringer sein als der für vollständige Verbrennung des zugeführten Brennstoffes benötigte stöchiometrischen Menge entsprechend. Die Menge der Primärluft kann z.B. 0,8 Mal die stöchiometrische Menge sein, aber auch tiefere Werte können in Betracht kommen. Damit sich der Vergasungsprozess optimal vollziehen soll, dürfte die Sandschicht-Temperatur etwa 9000C sein. Es ist dies eine tiefere Temperatur als wenn sich ein grösserer Teil der Verbrennung in der Sandschicht vollzogen hätte. Bei der weiteren Verbrennung im Verbrennungsraum des Fluidizierungsschicht-Reaktors bekommt man eine wesentlich höhere Temperatur, während dessen die Temperatur in der fluidizierten Schicht also auf etwa 4000C gehalten werden kann. Es ist dies u.a. von Bedeutung für die Lebensdauer der feuerfesten Partikeln in der fluidizierten Schicht. Die teilweise Verbrennung, die sich in der fluidizierten Schicht vollzieht, ist auf der anderen Seite nicht hinreichend um eine Temperatur von etwa 9000C in der Schicht beizubehalten. Das Wärmegleichgewicht muss deshalb mittels einer Vorwärmung der Primärluft auf eine Temperatur von etwa 300 - 5000C herbeigebracht werden.
• Zweck der vorliegenden Erfindung ist zu einem Verfahren zu gelangen, das ein Erreichen der gewünschten Zweistufen-Verbrennung erlaubt, mit im wesentlichen lediglich einer Vergasung in der fluidizierten Schicht und einer Temperatur darin auf etwa 9000C oder tiefer, indem die Primärluft der Schicht in unterstöchiometrischer Menge von etwa 0,8 oder weniger hinzugeführt wird, wobei eine gute Fluidizierung der Sandschicht aufrechtgehalten wird, um in dieser Weise die gewünschte Verbrennung darin sicherzustellen.
• Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Fluidizierungsgas ein Gemisch von teils Luft und teils rezirkulierten heissen Verbrennungsgasen vom Verbrennungsraum verwendet wird, und zwar in einer Menge, die die für das Wärmegleichgewicht notwendige Erwärmung der Gemisches und die für die Fluidizierung notwendige Gasmenge ergibt.
• Dadurch, dass die Primärluft mit Verbrennungsgas vermischt wird bekommt man ein Gas mit reduziertem Oxygeninhalt, und gleichzeitig wird die Temperatur gesteigert. Bei einer gegebenen Oxygenmenge kann in dieser Weise grössere Gasmengen zugeführt werden, was eine gute Fluidizierung der Sandschicht ergibt. Weiter werden indirekte Wärmewechsler zur Vorwärmung der Primärluft überflüssig, weil diese durch direktes Mischen mit den Verbrennungsgasen vorgewärmt wird. Dies ermöglicht optimale Betriebsverhältnisse auszusuchen mit einer erwünschten Fluidizierung und einem Wärmegleichgewicht das die erwünschte Temperatur in der Sandschicht gibt.
• Die Verbrennungsgase können mit Hilfe von einem eigenen Ventilator rezirkuliert werden, durch welchen die Mischung von Primärluft und Verbrennungsgase hindurchgeht. In diesem Fall muss ein Ventilator verwendet werden, der die Temperatur des Gasgemisches aushält. Es ist auch möglich die Verbrennungsgase mit Hilfe von einem durch die Primärluft angetriebenen Ejektor zu rezirkulieren. In diesem Fall ist der Ventilator vor dem Ejektor angeordnet, und arbeitet so mit Luft von Umgebungstemperatur. Dadurch wird zwar der Druckabfall etwas grösser und der Kraftbedarf entsprechend hoch.
• Die Erfindung wird nun unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben.
• Fig 1 ist eine schematische Skizze über einen Verbrennungsofen oder Fluidizierungsschicht-Reaktor zum Verbrennen von geringwertigen Brennstoffen, mit einem Ventilator zur Rezirkulation der Verbrennungsgase.
• Fig. 2 zeigt einen entsprechenden Verbrennungsofen mit einem Ejektor zur Rezirkulation der Verbrennungsgase.
• Der in Fig. 1 gezeigte Fluidizierungsschicht-Reaktor 1 zur Verbrennung von z.B. Abfallöl umfasst die für Fluidizierungsschicht-Reaktoren gewöhnlichen Elemente, und zwar ein Windkammer 2, eine Gasverteilplatte 3, ein Reaktionsraum oder Verbrennungsraum 4 und ein Auslass 5 für die Abgase. Auf der Gasverteilplatte 3 ist eine Schicht 6 von z.B. Quarzsand angeordnet. Der Brennstoff, z.B. wasserhaltiges Abfallöl wird in die Sandschicht 6 z.B. durch eine schematisch angedeutete Rohrleitung 7 hineingeführt. Fluidizierungsgas von hinreichender Menge und Druck zum Fluidizieren der Sandschicht 6 wird der Windkammer 2 durch einen Einlass 8 zugeführt. Der gewünschte Druck im Fluidizierungsgas wird von einem Ventilator 9 hervorgebracht.
• Die Fluidizierungsgase werden dem Ventilator 9 durch eine Rohrleitung 10 hinzugeführt, die teils durch eine Abzweigleitung 11 mit dem Reaktor- oder Verbrennungsraum 4 und teils durch eine Rohrleitung 12 mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
• Im oberen Teil des Verbrennungsraumes sind Zufuhrrohrleitungen 13 für Sekundärluft schematisch angedeutet.
• Im Betrieb wird der Ventilator 9 teils Verbrennungsgase durch die Abzweigrohrleitung 11 und teils Luft durch die Rohrleitung 12 heransaugen, wobei das Verhältnis zwischen Verbrennungsgas und Luft mit Hilfe von einer Klappe oder andere in den Rohren angeordnete Regulierorgane reguliert werden kann Das Gasgemisch wird durch den Einlass 8 in die Windkammer 2 hinein und weiter durch die Gasverteilplatte 3 hinaufgeführt. Dieses Gasgemische dient so als Fluidizierungsgas für die Sand schicht 6 und gleichzeitig als Primärluft für die erwünschte Verbrennung (Vergasung) in der fluidizierten Schicht. Die Temperatur der Fluidizierungsgase kann z.B. etwa 5000C sein und die Temperatur in der Schicht 6 kann auf etwa 9000C gehalten werden.
• Im Verbrennungsraum 4 vollzieht sich eine weitere Verbrennung der Gase bei Temperaturen von 10000C oder höher. Für diese Verbrennung wird durch die Einlässe 13 Sekundärluft hinzugeführt. Die vorzugsweise vollständig verbrannte Abgase werden durch den Auslass 5 hinausgeführt.
• Im Ausführungsbeispiel in Fig 2 sind die Rohrleitungen 10 und 12 sowie der Ventilator 9 durch einen Ejektor 14 ersetzt, der mit Luft von einem nicht gezeigten Hochdruckventilator angetrieben wird. Der Ejektor 14 ist der Rohrleitung 11 vom Reaktorraum 4 direkt angeschlossen, und die Luft saugt deshalb Verbrennungsgase vom Reaktorraum in gewünschter Menge mit. Auch hier kann in der Rohrleitung 11 Regulierorgane zur Einstellung des Mischverhältnisses angeordnet sein.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   Verfahren zum Verbrennen von geringwertigen Brennstoffen wie wasserhaltigem Abfallöl, Schlamm etc. in einem Ofen (1) mit einer fluidizierten Schicht (6) aus feuerfesten Partikeln, wobei der Brennstoff durch Zufuhr von Primärluft in unterstöchiometrischer Menge im wesentlichen vergast wird und sich die weitere Verbrennung der Gase durch Zufuhr von Sekundärluft in einem Verbrennungsraum (4) über die fluidizierte Schicht (6) vollzieht, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluidizierungsgas ein Gemisch von teils Luft und teils rezirkulierten heissen Verbrennungsgasen vom Verbrennungsraum (4) verwendet wird, und zwar in einer Menge, die die für das Wärmegleichgewicht notwendige Erwärmung des Gemisches und die für die Fluidizierung notwendige Gasmenge ergibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rezirkulation von Verbrennungsgasen von einem Ventilator (9) bewirkt wird, der auf der Saugseite teils mit der Atmosphäre und teils mit dem Verbrennungsraum (4) verbunden ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rezirkulation der Verbrennungsgase von einem Ejektor (14) bewirkt wird, der von der Primärluft angetrieben wird. Leerseite