DE2536832C3 - Verfahren zum Einbinden von Flugstaub in der Feuerung von Schmelzkammerkesseln und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbinden von Flugstaub in der Feuerung von Schmelzkemmerkesseln, bei dem der im Rauchgas mitgeführte Flugstaub in einem Filter ausgeschieden und in die Brennkammer des Kessels zurückgeführt wird, und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einem derartigen Verfahren bzw. einer derartigen Einrichtung gemäß dem betriebsinternen Stand der Technik der Erfinder werden die im Flugstaub noch enthaltenen brennbaren Bestandteile verbrannt, um die dabei frei werdende Wärme nutzbar zu machen. Die mineralischen Bestandteile des Flugstaubes werden zum Schmelzen gebracht und als Schlacke aus dem Kessel abgeführt.

Nachteilig ist es dabei, daß sich die Menge des umlaufenden Flugstaubes erfahrungsgemäß stetig vergrößert. Dieser Flugstaub überlastet die üblicherweise benutzten Filter, so daß der Staubgehalt im Rauchgas hinter dem Filter ansteigt. Damit verschlechtert sich auch der Wirkungsgrad des Staubfilters.

Die Erfindung geht davon aus, daß das Anwachsen der umlaufenden I lugstaubmenge eine Folge der unvollkommenen Verbrennung des im Flugstaub zusammen mit den mineralischen Bestandteilen vorkommenden Kohlenstoffes ist. Sie hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, bei dem Verfahren bzw. der Einrichtung der eingangs beschriebenen Art die Menge des umlaufenden Flugstaubes zu vermindern, um den Filterwirkungsgrad zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der ausgeschiedene Flugstaub vor dem Einbinden zerkleinert wird.

Überraschenderweise wird damit das angestrebte Ziel bereits erreicht. Die Menge des umlaufenden Flugstaubes ist wesentlich verringert, so daß das Filter entlastet ist und bei gleichem Filterwirkungsgrad weniger Flugstaub im Rauchgas beläßt.

Durch das Zerkleinern wird eine bessere Verbrennung der brennbaren Bestandteile des Flugstaubes erreicht Das beruht darauf, daß, wie mikroskopische Untersuchungen zeigen, die unverbrannten Bestandteile des Flugstaubes überwiegend in Form von sogenanntem Blähkoks vorliegen. Dabei handelt es sich um ein körniges Gemenge, dessen Körner eine dicht gesinterte Oberfläche aufweisen, welche zumindest teilweise auch aus mineralischen Bestandteilen besteht. Darauf beruht die bemerkenswerte Reaktionsträgheit dieser Körner, die gemäß der der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis ursächlich für die Verhinderung einer schnellen und vollständigen Verbrennung dieser Bestandteile ist. Andererseits lassen sich diese Körner, die im Flugstaub in einer Größe von etwa 0,1—0,5 mm vorliegen, leicht zerdrücken und dadurch zerkleinern. Dann entstehen Partikeln kleinerer Größenordnungen. Die Oberfläche dieser Partikeln ist wegen der in den Ausgangskörnern enthaltenen Poren stark zerklüftet. Darauf beruht offenbar die sehr große Reaktionsfreudigkeit der Partikeln, die nach der Rückführung in die Brennkammer vollständig verbrennen. Die mitgeführten mineralischen Bestandteile fallen als Schlacke aus.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert auch dann noch gute Ergebnisse, wenn der Brennkammer Kohle in gröberen Kornfraktionen zugeführt wird, die nach der Verbrennung größere Körner im Flugstaub bilden. Auch diese Körner lassen sich nach Zerkleinerung ohne weiteres in der Feuerung des Schmelzkammerkessels einbinden, wobei ihr verhältnismäßig hoher Anteil an unverbrannten Bestandteilen vollständig verbrennt.

Der Hauptvorteil der Erfindung liegt in der Verminderung des Staubauswurfes, die von der durch die Erfindung möglichen Verbesserung des Filterwirkungsgrades herrührt, und in der dadurch möglichen Verminderung der Umweltbelastung. Vorzugsweise soll der im Filter ausgeschiedene Flugstaub im Luftstrom zum Kessel transportiert, vorher aber gegen ein Prallblech gelenkt werden. Die brennbare Bestandteile enthaltenden Körner werden an dem Prallblech wie in einer Prallmühle zertrümmert, während die stabileren mineralischen Partikeln zum überwiegenden Teil unversehrt bleiben.

Die Körner, welche die brennbaren Bestandteile enthalten, zerfallen in sehr feine Partikeln mit Korngrößen von etwa 0,01 mm.

Es ist bereits bekannt (DE-PS 9 72 840), bei der Rückführung von unterschiedlich gekörnten Flugkoksmengen mit Hilfe eines Siebes oder einer Stufenrutsche den feineren Anteil des Flugkokses von einer gröberen Fraktion abzutrennen und die beiden Fraktionen an unterschiedlichen Stellen des Feuerraumes wieder einzuführen. Dieses Verfahren hilft zwar, die in den üblichen pneumatischen Förderanlagen oft auftretenden Verstopfungen zu vermeiden und arbeitet auch mit einem geringeren Energieaufwand; das bekannte Verfahren vermindert jedoch die Menge des umlaufen-

den Flugstaubes nicht oder nur unwesentlich.

Eine wesentliche Verbesserung des neuen Verfahrens wird dadurch erreicht, daß der ausgeschiedene Flugstaub auf eine über der Zündtemperatur der brennbaren Bestandteile liegende Temperatur aufgeheizt wird Dann nämlich genügen schon relativ kurze Verweilzeiten der Partikeln in der Brennkammer bis zur vollständigen Verbrennung der brennbaren Bestandteile bzw. bis zum Erreichen des Fließpunktes der mineralischen Bestandteile, die in den Schmelzfluß übergehen. Beim Erreichen der Zündtemperatur verbrennen nämlich die im Luftstrom mitgeführten kleineren Partikeln sehr schnell, wobei die dabei entstehende Wärme zur Aufheizung der größeren Partikeln auf die Zündtemperatur bzw. die Fließtemperatur der mineralischen Bestandteile dient

Vorzugsweise soll der Flugstaub auf eine Temperatur von etwa 1200⁰C aufgeheizt werden, weil dann auch die mineralischen Bestandteile eine so hohe Temperatur besitzen, daß nach Eintritt der Partikel in die Brennkammer bis zum Erreichen der Fließtemperatur der mineralischen Bestandteile nur etwa 1 Sekunde benötigt wird. Verweilzeiten von 1 Sekunde in der Brennkammer lassen sich aber stets einhalten.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung auch durch die im Kennzeichen des Anspruchs 5 angegebenen Merkmale gelöst. Ii: der Düse wird der Luftstrom mit dem mitgeführten Flugstaub auf eine so hohe Geschwindigkeit gebracht, daß nach dem Auftreffen des Flugstaubes auf die Prallplatte die beschriebenen Körner des Flugstaubes zerfallen.

Es ist zweckmäßig, im Förderrohr einen Tauchbrenner vorzusehen, mit dessen Hilfe Luft und Flugstaub aufgeheizt werden. Da die Aufheizung von Luft und Flugstaub nicht unmittelbar erfolgt, sondern einige Zeit beansprucht, empfiehlt es sich, das Förderrohr hinter der Düse zu einer Reaktionskammer zu erweitern, die über eine weitere Düse in die Brennkammer mündet. Die Reaktionskammer sollte dabei so ausgebildet sein, daß Verweilzeiten für den Flugstaub in der Reaktionskammer von etwa 5 Sekunden erreicht werden. Die der Brennkammer vorgeschaltete Düse ist zweckmäßig so auszubilden, daß in ihr die Luft und der Flugstaub auf eine Geschwindigkeit von etwa 30 m/s beschleunigt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel in einer Prinzipskizze darstellenden Zeichnung erläutert.

Die Rauchgase des Schmelzkammerkesseis 1 werden über eine Abgasleitung 2 zu einem Elektrofilter 3 geführt. Im Elektrofilter 3 wird der im Rauchgas enthaltene Flugstaub abgeschieden. Der Wirkungsgrad des Eiektrofilters 3 beträgt etwa 99%, so daß nur 1% des im Rauchgas mitgeführten Flugstaubes durch den an den Elektrofilter 3 anschließenden Kamin 4 entweicht.

Der im Elektrofilter 3 abgeschiedene Flugstaub wird von einem Luftstrom aufgenommen und durch ein Förderrohr 5 transportiert. Im Förderrohr 5 befinde! sich ein Tauchbrenner 6, der dazu dient. Luft und Flugstaub auf eine Temperatur von etwa 1200° C aufzuheizen. Da diese Temperatur bereits über der Zündtemperatur der unverbrannten Bestandteile im Flugstaub liegt, setzt die Verbrennung des Flugstaubes, insbesondere der feineren Partikeln des Flugstaubes, bereits im Förderrohr 5 ein. Das Förderrohr 5 verengt sich zu einer Düse 7, der ein Prallblech 8 nachgeschaltet ist, gegen das der Flugstaub gelenkt wird. Beim Aufprall auf das Prallblech 8 zerfallen die Granulate des Fluystaubes, die aus porigen Körpern mit gesinterter Oberfläche bestehen, zu kleinen Partikeln, die eine reaktionsfreudige Oberfläche besitzen.

An die Düse 7 schließt sich ein Reaktionsrohr 3 an, in dem sich die Verbrennung und weitere Aufheizung des Flugstaubes fortsetzt. Das Reaktionsrohr 9 ist so ausgebildet, daß der Flugstaub etwa 5 Sekunden darin verweilt. Diese Zeit reicht aus, um alle Bestandteile des Flugstaubes auf die entsprechende Temperatur aufzuheizen, so daß die Partikeln des Flugstaubes, nachdem sie in einer am Ende des Reaktionsrohres 9 angeordneten Düse 10 auf Geschwindigkeiten um 30 m/s beschleunigt worden sind und in die Brennkammer 11 gelangen, in kurzer Zeit vollständig verbrennen, während die mineralischen Bestandteile des Flugstaubes aus der Brennkammer 11 in einen Schlackenfang 12 fallen, aus dem sie abgeführt werden.

Bei einem Schmelzkammerkessel 1, bei dem pro Std. etwa 10 t Flugstaub anfallen, benötigt man für den Transport dieses Flugstaubes etwa 10 000 NmVh Förderluft, die zugleich auch als Verbrennungsluft dient. Diese Mengen lassen sich in einem Förderrohr 5 mit einer Nennweite von 600 mm transportieren und in einer Düse 7 mit einer Nennweite von 150 mm auf etwa 50 m/s beschleunigen, so daß die Granulate des Flugstaubes beim Auftreffen auf die Prallplatte 8 zerkleinert werden. Um hinreichende Verweilzeiten im anschließenden Reaktionsrohr 9 zu erhalten, besitzt das Reaktionsrohr 9 bei einer Länge von 10 m eine Nennweite von 3000 mm. Damit ergeben sich Geschwindigkeiten von etwa 2 m/s im Reaktionsrohr 9. Die vor der Brennkammer 11 angeordnete Düse 10 besitzt eine Nennweite von 800 mm, so daß die Förderluft zusammen mit den Partikeln des Flugstaubes auf eine Geschwindigkeit von etwa 30 m/s beschleunigt wird. Aggregate dieser Größe können ohne weiteres mit feuerfesten Steinen ausgekleidet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einbinden von Flugstaub in der Feuerung von Schmelzkammerkesseln, bei dem der im Rauchgas mitgeführte Flugstaub in einem Filter ausgeschieden und in die Brennkammer des Kessels zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgeschiedene Flugstaub vor dem Einbinden zerkleinert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgeschiedene Flugstaub im Luftstrom transportiert und gegen ein Prallblech gelenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgeschiedene Flugstaub auf eine über der Zündtemperatur der brennbaren Bestandteile liegende Temperatur aufgeheizt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugstaub auf eine Temperatur von

etwa 1200° C aufgeheizt wird. to

5. Einrichtung an Schmelzkammerkesseln zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 mit einem in der Abgasleitung des Kessels angeordneten Filter, durch den der im Rauchgas mitgeführte Flugstaub ausgeschieden wird, und einem vom Filter zur Brennkammer des Kessels führenden Förderrohr für den ausgeschiedenen Flugstaub, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Förderrohr (5) eine Düse (7) und hinter der Düse (7) eine Prallplatte (8) angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Förderrohr (5) ein Tauchbrenner (6) vorgesehen ist

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderrohr (5) hinter der Düse (7) zu einer Reaktionskammer (9) erweitert ist, die über eine weitere Düse (10) in die Brennkammer (11) mündet.