DE2449798C2 - Wirbelschichtofen für die Verbrennung von teilweise entwässertem Schlamm - Google Patents

Description

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Ein derartiger Wirbelschichtofen bildet den Gegenstand des nicht zum Stand der Technik zählenden, älteren Patentes 23 56 058. Bei einem derartigen Wirbelschichtofen läßt sich die Förderhöhe für den teilweise entwässerten Schlamm dadurch begrenzen, daß die Vorrichtungen zur Einbringung des Schlamms auf der Ofendecke angeordnet werden können. Somit läßt sich auch das Wirbelbett mit dem aufgegebenen Schlamm gleichmäßig beaufschlagen, der dort getrocknet, 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 als Strahlungsrekuperator ausgebildet, zumal sich in der Gasströmung der

der Nachbrennkammer befindliche Wirbelbett gerichtet sind. Die mit Hilfe derartiger Düsen zugeführte weitere Verbrennungsluft bildet im Bereich der Verbrennungskammer großräumige 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 Stoffs'röme wirkungsvoll miteinander vermischen. Darüber hinaus bildet sich aber auch noch am Eingang in die Nachbrennkammer eine Wirbelströmung aus, die noch dadurch begünstigt werden kann, da3 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 wesentlichen besseren Ausnutzung der Nachbrennkammer zum Zwecke der Vorwärmung von Verbrennungsluft oder anderen Stoffen führt. Die vorgeschlagene Anordnung der Düsen für die weitere Verbrennungsluft wird noch dadurch verbessert, daß man den Neigungswinkel der Düsen verstellbar wählt. Auf diese Weise kann man einen Neigungswinkel

Nachbrennung Staubpartikel befinden, die in besonde- 65 einstellen, bei dem sich die bestmöglichen Betriebswerte

rem Maße einen Wärmeübergang durch Strahlung für unterschiedliche Betriebsbedingungen einstellen

ermöglichen. Durch diese Wärmerückgewinnung wird lassen.

wiederum die Abgastemperatur herabgesetzt, so daß Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird

auf die Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf den neuen Wirbelschichtofen, während

F i g. 2 eine seitliche Ansicht desselben wiedergibt
Bei der Draufsicht gemäß F i g. 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 F i g. 2 schematisch dargestellten Aufheizbrenner 9 dienen. Im mittleren Bereich des Rechteckabschnittes ist der Querschnitt 8 der in F i g. 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 IO und 11 angebracht, durch welche die weitere Verbrennungsluft einströmt

In Fig.2 erkennt man das Wirbeibett 12 sowie die sich daran anschließende Verbrennungskammer 13. Das Wirbelbett 12 wird mit Hilfe von erhitzter Luft aufrechterhalten, die in Pfeilrichtung 14 in einer Luftkammer 15 gelangt von welcher aus Düsen 16 in das Wirbelbett 12 führen. Die züge führte 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 17 entwässert Nachdem die Verbrennungskammer 13 mit Hilfe des Aufheizbrenners 9 auf die vorgesehene Reaktionstemperatur gebracht wurde, verbrennt 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 900⁰C 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 Aufrechterhaltung der Temperatur durch die Schlammverbrennung wieder hergestellt sind.

Für die vorliegende Erfindung ist die Anordnung der Düsen 10,11 wesentlich, die wie man F i g. 2 entnehmen kann, schräg abwärts in Richtung auf das unter der Nachbrennkammer 19 befindliche Wirbelbett 12 gerichtet sind. Dank der in dieser Form zugeführten weiteren 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 weiterer Verbrennungsluft der von den Düsen 10, 11 ausgehend unmittelbar nach oben strömt ausreichend. Durch die in F i g. 2 nach oben gerichteten, gekrümmten Pfeile ioll 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, wird im übrigen im Patent 23 56 058 hingewiesen. Wenngleich in F i g. 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: IO 15 sich die Bedingungen für eine abschließende Entstaubung verbessern. Eine vollständige Verbrennung wird in der Verbrennungskammer durch die an ihrem Eingang befindliche Zuführung von weiterer Verbrennungsluftgewährleistet Neben Wirbelschichtöfen mit Nachbrennkammern sind nach dem Stand der Technik gemäß der CH-PS 440 527 auch Wirbelschichtöften für die Schlammbehandlung ohne Nachbrennkammer bekannt gewesen, bei denen ein Teil der Verbrennungsluft von unten und ein Teil als sekundäre Verbrennungsluft mittels die Wände des Ofengefäßes durchsetzender Düsen eingebracht wird. Der Eintrag des Schlamms erfolgt dabei entweder durch ein zentrales, die Ofendecke durchsetzendes Fallrohr, wobei auf der Ofendecke eine Horizontalförderung des Schlamms mittels einer Schnecke aus einem Schlammbunker vorgesehen ist In Abweichung hiervon kann der Schlamm auch mittels einer seitlich in das Ofengefäß eindringenden Förderschnecke eingebracht werden, wobei dann die Decke des Ofengefäßes gewölbt ausgeführt ist und einen zentralen Rauchgasabzug aufweist Weiterhin sind Nachbrennkammern für die Rauchgasbehandlung nach der GB-PS 7 73 171 bekannt, die ihrerseits noch mit eigenen Brennern ausgebildet sind, so daß stets Flammgase für die Rauchgasbehandlung zur Verfügung stehen. Die Zuführung weiterer Verbrennungsluft am Eingang der Nachbrennkammer findet hierbei aber nicht statt Ausgehend vom einleitend beschriebenen Wirbelschichtofen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Strömungsverhältnisse mit der Zielsetzung einer verbesserten Betriebsweise zu beeinflussen. Zur Lösung dieser Aufgabenstellung dient der Vorschlag gemäß Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1, der noch durch die Vorschläge der Unteransprüche 2 und 3 weiterentwickelt wird. Demnach erfolgt die Zuführung der weiteren Die Erfindung bezieht sich auf einen Wirbelschicht- Verbrennungsluft über noch innerhalb der Ofendecke ofen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeich- 40 dicht vor Einmündung der Nachbretuikammer befindlineten Art ehe Düsen, die schräg abwärts in Richtung auf das unter d bk bfidih

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 sekundärer Verbrennungsluft begrenzt ist, an die sich eine Nachverbrennungszone anschließt, wobei die Nachverbrennungszone 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 weiterer Verbrennungsluft besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung weiterer Verbrennungsluft Düsen (iO, i t) noch innerhalb der Ofendecke (6) dicht vor der Einmündung der Nachbrennkammer (19) eingesetzt 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, da." die Neigungswinkel der Düsen (10,11) verstellbar sind.