DE2449798A1

DE2449798A1 - Wirbelschichtofen fuer die verbrennung von teilweise entwaessertem schlamm

Info

Publication number: DE2449798A1
Application number: DE19742449798
Authority: DE
Inventors: Erhard Albrecht; Heinz Eberhardt
Original assignee: Rheinstahl AG
Current assignee: Rheinstahl AG
Priority date: 1974-10-19
Filing date: 1974-10-19
Publication date: 1976-04-29
Also published as: DE2449798C2

Description

Wirbelschichtofen für die Verbrennung von teilweise entwässertem Schlamm Die Erfindung bezieht sich auf einen Wirbelschichtofen für die Verbrennung von teilweise entwässertem Schlamm, bestehend aus einem von einer Aufschüttung feuerfester Körner gebildeten Wirbelbett mit von unten erfolgender Luftzuführung für die Erzeugung des Wirbelbettes und teilweise Deckung des Bedarfs an Verbrennungsluft, und mit von oben erfolgender Schlammeinspeisung, sowie mit einer oberhalb der Wirbelschicht befindlichen, im Querschnitt vergrößerten Verbrennungszone, deren Höhe durch die Zufuhr weiterer Verbrennungsluft begrenzt ist, an die sich eine Nachverbrennungszone anschließt, wobei die Verbrennungszone oben mit einer etwa horizontalen Ofendecke abgeschlossen ist, die an einer Stelle eine Oeffnung für den Ansatz einer mit erheblich kleinerem Querschnitt ausgeführten Nachbrennkammer mit an ihrem Eingang befindlicher Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft besitzt Ein Wirbelschichtofen dieser Art ist in der nicht zum Stande der Technik zählenden Patentanmeldung P 23 56 048.9 beschrieben. Danach läßt sich einerseits die Förderhöhe für den teilweise entwässerten Schlamm begrenzen, da die Vorrichtungen zur Einbringung des Schlamms auf der Ofendecke angeordnet werden können. Man kann dabei zu einer sehr gleichmäßigen Beaufschlagung des Wirbelbettes mit dem aufgegebenen Schlamm kommen, der im Wirbelbett trocknet, zerrieben, teilweise verbrannt, vergast und verascht wird. Die verhältnismäßig geräumige Verbrennungskammer gewährleistet einen weitgehenden Ausbrand der dem Wirbelbett entweichenden, brennbaren Gase, für deren Verbrennung eine Luftzuführung von der Wandung der Verbrennungskammer her erfolgt. Die mit erheblich kleinerem Querschnitt aufgesetzte Nachbrennkammer dient nicht lediglich der Nachverbrennung der die Verbrennungszone verlassenden Gase, sondern auch als Voraussetzung für eine Rückgewinnung der Verbrennungswärme, was unter energiewirtschaftlicher Sicht wünschenswert ist.
Zu diesem Zweck wird die Nachbrennkammer auch alsStrahlungsrekuperator ausgebildet, zumal sich in der Gasströmung der Nachbrennkammer Staubpartikel befinden, die in besonderem Maße einen Wärmeübergang durch Strahlung ermöglichen.
Durch diese Wärmerückgewinnung wird wiederum die Abgastemperatur herabgesetzt, so daß sich die Bedingungen für eine abschließende Entstaubung verbessern. Eine vollständige Verbrennung wird in der Nachbrennkammer durch die an ihrem Eingang befindliche Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strömungsverhältnisse bei dem vorgeschlagenen Ofen dahingehend zu beeinflussen, daß sich hieraus eine verbesserte ,etriebsweise ergibt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß für die Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft Düsen vorgesehen sind, die schräg abwärts in Richtung auf das unter der Nachbrennkammer befindliche Wirbelbett gerichtet sind. Die mit Hilfe derartiger Düsen zugeführte sekundäre Verbrennungsluft bildet im Bereich der Verbrennungskammer größräumige Wirbel aus, die sich in besonderem Maße für den im Interesse der physikalischen und chemischen Reaktionen erforderlichen Stoffaustausch eignen, da sie die in die Verbrennungskammer eintretenden Stoffströme wirkungsvoll miteinander vermischen. Darüberhinaus bildet sich aber auch noch am Eingang in die Nachbrennkammer eine Wirbelströmung aus, die noch dadurch begünstigt werden kann, daß man die Düsen weiterhin tangential zur Nachbrennkammer ausrichtet, Es kommt somit zu einer Verlängerung der Reaktionswege entlang der genannten Strömungen und damit auch zu einer weiteren Vervollständigung der Reaktionen, was wiederum zu einer wesentliche besseren Ausnutzung der Nachbrennkammer zum Zwecke der Vorwärmung von Verbrennungsluft oder anderen Stoffen führt. Die vorgeschlagene Anordnung der Düsen für die sekundäre Verbrennungsluft wird noch dadurch verbessert, daß man den Neigungswinkel der Düsen verstellbar wählt, Auf diese Weise kann man einen Neigungswinkel einstellen, bei dem sich die bestmöglichen Betriebswerte für unterschiedliche Betriebsbedingungen einstellen lassen.
Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf den neuen Wirbelschichtofen, während Fig, 2 eine seitliche Ansicht desselben wiedergibt.
Bei der Draufsicht gemäß Fig. 1 erkennt man zwei Halbkreisbögen 1 und 2, die an die jeweils gestrichelt wiedergegebenen Rechteckseiten 3 und 4 angesetzt sind. Durch diese geometrische Form ist die Verbrennungskammer im wesentlichen in einem horizontalen Querschnitt definiert. Im Bereich der Halbkreisbögen erkennt man Öffnungen 5, die dem Einbau der in Fig. 2 schematisch dargestellten Aufheizbrenner 9 dienen.
Im mittleren Bereich des Rechteckabschnittes ist der Querschnitt 8 der in Fig. 2 erkennbaren Nachbrennkammer 19 vorgesehen. Zu dessen beiden Seiten sind in der Ofendecke 6 Öffnungen 7 für die Einbringung eines verbrennungsfähigen Schlamms vorgesehen. Weiterhin sind in der Ofendecke 6 zeichnerisch nicht wiedergegebene, kleinere Öffnungen für die Aufnahme der Düsen 10 und 11 angebracht, durch welche die sekundäre Verbren:;ungsluft einströmt.
In Fig. 2 erkennt man das Wirbelbett 12 sowie die sich daran anschließende Verbrennungskammer 13. Das Wirbelbett 12 wird mit Hilfe von erhitzter Luft aufrechterhalten, die in Pfeilrichtung 14 in eine Luftkammer 15 gelangt, von welcher aus Düsen 16 in das Wirbelbett 12 führen. Die zugeführte Luft ist zuvor in zeichnerisch nicht dargestellter Weise im Rekuperator erhitzt worden und dient somit nicht nur zur mechanischen Erzeugung des Wirbelbettes, sondern gleichzeitig zu dessen Aufheizung.
Bevor der Schlamm durch die in der Ofendecke 6 befindlichen Öffnungen 7 aufgegeben wird, wird er in den schematisch dargestellten Zentrifugen éntwAssert. Nachdem die Verbrennungskammer 13 mit Hilfe des Aufheizbrenners 8 auf die vorgesehene Reaktionstemperatur gebracht wurde, verbrehnt das bei der Behandlung des Schlamms im Wirbelbett 12 entstehende Gas in der Verbrennungskammer unter Zufuhr von Verbrennungsluft, die über die Düsen 18 in die Verbrennungskammer eintritt. Auch diese Verbrennungsluft ist zweckmäßig zuvor im Rekuperator erhitzt worden, so daß in der Verbrennungskammer 13 eine Temperatur von 800 bis 900C aufrechterhalten werden kann. Sofern dies durch die Schlammverbrennung nicht möglich ist, wird mit Hilfe von in das Wirbelbett einmündenden Lanzen Zusatzbrennstoff eingebracht, bis die Bedingungen für die Aufrecht erhaltung der Temperatur durch die Schlammverbrennung wieder hergestellt sind.
Für die vorliegende Erfindung ist die Anordnung der Düsen 10,11 wesentlich, die, wie man Fig. 2 entnehmen kann, schräg abwärts in Richtung auf das unter der Nachbrennkammer 19 befindliche Wirbelbett 12 gerichtet sind. Dank der in dieser Form zugeführten sekundären Verbrennungsluft kommt es zur Ausbildung großräumiger Wirbelzonen 10' und 11', die in der beschriebenen Weise die Reaktionsabläufe in der Verbrennungskammer begünstigen und sich im Hinblick auf die Betriebsweise der Nachbrennkammer 19 zum Zwecke der Wärmerückgewinnung sehr günstig auswirken. Die erzeugten Abgase sind somit beim Verlassen der Verbrennungskammer 13 praktisch ausgebrannt. Für ihre vollständige Verbrennung ist derjenige Anteil an sekundärer Verbrennungsluft, der von den Düsen 10,11 ausgehend unmittelbar nach oben strömt, ausreichend, Durch die in Fig. 2 nach oben gerichteten, gekrümmten Pfeile soll dieser Strömungsverlauf veranschaulicht werden. Eine noch bessere Ausnutzung gelingt durch die gleichzeitig tangential bezüglich der Nachbrennkammer 19 vorgesehene Anordnung der Düsen 10,11.
Für den Austrag aus dem Wirbelbett 12 ist in dessen unterem Bereich ein Austragstutzen 20 vorgesehen. Die Wandfläche des Wirbelbettofens ist an dieser Stelle schräg ausgebildet, gleichfalls an der Stelle des Eintrittes der Aufheizbrenner 9. Auf die Notwendigkeit, die genannten Abschrägungen einzuhalten, wurde im übrigen in der Patentanmeldung P 23 56 058,9 hingewiesen. Wenngleich in Fig. 2 die Düsen 10,11, die Aufheizbrenner 9 und die Düsen 18 alle in einer vertikalen Ebene erscheinen, sind sie in der Praxis zweckmäßig in gegeneinander versetzten vertikalen Ebenen vorgesehen.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Wirbelschichtofens besteht noch darin, daß die aus der Wirbelchicht hochgeschleuderten gröberen Partikel, die in der Regel einen noch nicht ausgebrannten Kern besitzen, durch die vertikale Strömung stets wieder nach unten in das Wirbelbett zurückgeführt werden. Somit können auch die auf diese Weise in das Wirbelbett zurückgeführten gröberen Partikel vollständig der Verbrennung unterzogen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

.1.Wirbelschichtofen für die Verbrennung von teilweise entwässertem Schlamm, bestehend aus einem von einer Aufschüttung feuerfester Körner gebildeten Wirbelbett mit von unten erfolgender Luftzuführung für die Erzeugung des Wirbelbettes und teilweise Deckung des Bedarfs an Verbrennungsluft, und mit von oben erfolgender Schlammeinspeisung, sowie mit einer oberhalb der Wirbelschicht befindlichen, im Querschnitt vergrößerten Verbrennungszone, deren Höhe durch die Zufuhr weiterer Verbrennungsluft begrenzt ist, an die sich eine Nachverbrennungszone anschließt, wobei die Verbrennungszone oben mit einer etwa horizontalen Ofendecke abgeschlossen ist, die an einer Stelle eine Öffnung für den Ansatz einer mit erheblich kleinerem Querschnitt ausgeführten Nachbrennkammer mit an ihrem Eingang befindlicher Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft besitzt, dadurch gekennzeichnet, daR für die Zuführung von sekundärer Verbrennungsluft Düsen (10,11) vorgesehen sind, die schräg abwärts in Richtung auf das unter der Nachbrennkammer (19) befindliche Wirbelbett (12) gerichtet sind.
2. Wirbelschichtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (10,11) weiterhin tangential zum Querschnitt (8) der Nachbrennkammer (19) ausgebildet sind.
3. Wirbelschichtofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (10,11) noch innerhalb der Ofendecke(6)dicht vor der Einmdndung der Nachbrennkammer (19) eingesetzt sind.
4. Wirbelschichtofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel der Düsen (10,11) verstellbar sind.