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Verfahren und Vorrichtung zum Eintragen pastösen oder klumpigen
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Gutes in einen Wirbelschichtofen, insbesondere zum Eintragen von Klärschlamm
Wirbelschichtöfen haben sich bei der Verbrennung von Klärschlämmen und andere, durch
hohe Wasseranteile gekennzeichnete feinkörnige Stoffe, die pastös oder in Form zusammenhängender
Klumpen anfallen, gegenüber anderen Verbrennungsöfen als überlegen erwiesen. Demgemäß
bedient man sich bei der Verbrennung solcher Stoffe, bei denen es sich in aller
Regel um Abfallstoffe handelt, der bekannten Wirbelschichtöfen.
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Bei einer bekannt gewordenen Verbrennungsanlage wird das zu verbrennende
Gut mittels eines Trogkettenförderers herangeführt und von oben her in einen Wirbelschichtofen
eingetragen.
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Soweit es sich um klurpiges Brenngut handelt, sind dabei ..tückgrößen
von eta 20 cm Kantenlänge beobachtet worden, während bei pastösem Gut, insbesondere
bei Klärschlämmen, Fladenbildungen beachtlicher Größenordnung auftraten.
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Beim Einfallen der feuchten Klumpen oder Fladen .-.ird der Verbrennungsgang
im Ofen nachteilig beeinflußt, weil das feuchte Gut vom Bettmaterial des Ofens sogleich
umhüllt und infolge der Temperaturdifferenz zwischen Gut und Bettmaterial dem Wirbelbett
Wärme entzogen wird. Diese Wärme wird zunächst zur Verdampfung und Überhitzung der
im zu verbrennenden Gut enthaltenen Feuchtigkeit verbraucht. Das aufgegebene Material
wird dadurch getrocknet und soweit aufgewärmt, bis die Zündtemperatur erreicht ist.
Danach tritt die Verbrennung ein. Der vor der Verbrennung stattfindende Trocknungsvorgang
bewirkt jedoch, daß das feinkörnige Grundmaterial in das Einzelkorn oder kleinere
Agglomeratgruppen aufgelöst wird und ein Teil dieses Materials unverbrannt oder
teilverbrannt aus der Wirbelschicht ausgetragen wird. Oberhalb der ;,irbelschicht
findet dann in den heißen Gasen eine Nachverbrennung statt, die sich durch hohe
Temperaturen im Ofenschacht, d.h. oberhalb
der Wirbelschicht, bemerkbar
macht. Durch den infolge Verdampfung des ir: eingetraenen Gut enthaltenen Wassers
laufenden Wärmeentzug aus der Wirbelschicht sinkt die Bettemperatur, was zu einer
VerlangsamunG der VerbrennungWsgeschwincligkeit führt. Dies hat wiederum zur Folge,
daß ein Größerer Anteil von nicht- oder teilverbranntem Gut aus der Schicht ausgeblasen
wird und im Ofenraw7.l, also oberhalb der Wirbelschicht, verbrennt. Dabei können
die Temperaturen im Ofenraum so weit steigen, daß durch Temperaturagglomeration
von im Abgas befindlichen Stäuben und Aschen Ansätze im Ofen, in den Gasleitungen
und den nachgeschalteten Kühlern auftreten.
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Angesichts dieser Mängel des Standes der Technik besteht das Ziel
der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens, und einer für dessen
Durchführung geeigneten Vorrichtung, zum Eintragen derartiger Stoffe in einen Wirbelschichtofen
in solcher Weise, daß die Verbrennung ohne Störung des Ofenganges und ohne unzulässig
hohe Temperaturen im Ofenraum über dem Wirbelbett gelingt.
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Hinsichtlich des Verfahrens ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß das zu verbrennende Gut beim bzw. unmittelbar vor dem Einbringen in
den Ofenraum zerkleinert und in diesem Zustand auf parabelförmigen Bahnen über der
Wirbelschicht
des Ofens in diesen eingetragen wird, wobei durch
Wahl der Höhe des Eintragpunktes oberhalb der Schicht und der Wurfprabel eine Einstellung
der Flugzeit bis zum Erreichen der Wirbelschicht und damit eine Einstellung der
Trocknung des Gutes im Ofenraum über der Wirbelschicht erfolgt. Als zweckmäßig hat
sich dabei erwiesen, das Gut schräg aufwärts gerichtet in den Ofenraum einzutragen.
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Bei der Erfindung kommt es mithin darauf an, durch Zerkleinerung des
zu verbrennenden Gutes die im Ofenraum über dem Wirbelbett den heißen Gasen ausgesetzte
Oberfläche des Gutes zu vergrößern, durch den Einwurf des zerkleinerten Gutes auf
bogenförmigen, je nach Erfordernis einstellbaren Wurfbahnen die Verweildauer des
Gutes oberhalb des Wirbelbettes im Ofenraum zu erhöhen, wodurch ein seitlich längerer
Gas-Feststoffkontakt und damit eine wünschenswerte Vortrocknung erzielt werden,
und eine möglichst großflächige Verteilung des Aufgabegutes über den gesamten Ofenraum
zu erzielen. Durch die oberhalb des Wirbelbettes eintretende Trocknung des Gutes
wird der Ofenraum infolge laufenden Wärmeentzugs intensiv gekühlt.
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Ferner tritt eine wünschenswerte Erhöhung der Temperatur des Wirbelbettes
ein, weil letzterem vorgetrocknetes Gut zugeführt wird. Auf diese Weise gelingt
es, die Temperaturen im Ofenraum über dem Wirbelbett unter jenen kritischen Grenzen
zu halten, bei der es zu Agglomerationen der Ache kommen kann.
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Die der Verfahrensdurchführung dienende Vorrichtung ist durch die
Ausbildung als in vertikalem Abstand von der Wirbelschicht im Bereich einer seitlichen
Eintragöffnung am Ofen angebrachten Wurfbeschicker gekennzeichnet. Bei einer zweckmäßigen
Ausführungsform ist der Wurfbeschicker mit einem mit Mitteln zur Zerkleinerung des
Gutes versehenen, umlaufenden Schleuderrad ausgerüstet. Bei einer anderen Ausführungsform
ist die Einwurfrichtung des Wurfbeschickers schräg aufwärts in den Ofenraum gerichtet.
Bei einer nochmals anderen Ausführungsform ist das Schleuderrad auf einem Teil seines
Umfanges von einem der Schleuderradumlaufbahn angepaßten Gehäuse mit einer sich
zum Ofenraum hin und in die Eintragöffnung hineinerstreckenden und so gerichteten
Abwurfkante versehen, daß eine an letztere gelegte Tangente schräg aufwärts in den
Ofenraum verläuft.
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Zur Gewährleistung einer möglichst großflächigen Verteilung des Aufgabegutes
über den gesamten Ofenraum ist es, nach einem ausgestaltenden Merkmal, zweckmäßig,
die das Schleuderrad seitlich begrenzenden Gehäusewandungen des Wurfbeschickers
zum Ofenraum hin divergierend zu gestalten und die Förderrichtungen zumindest der
diesen Wandungen benachbarten Eintragmittel des Schleuderrades gleichfalls divergierend
auszurichten.
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Desweiteren kann das Schleuderrad mit in Umfangsrichtung gegeneinander
versetzt angeordneten Wurrschaufeln versehen oder auch in der Art einer mit Schlägern
ausgerüsteten Walze ausgebildet sein. Derartige Zerkleinerungsmittel können auch
in dem das Schleuderrad auf einem Teil seines Umfanges umschließenden Gehäuse vorgesehen
sein. Schließlich hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Wurfbeschicker oder zumindest
Teile davon so anzuordnen, daß sie von heißen Ofengasen beaufschlagt sind, wodurch
ein direkter Wärmeübergang vom Ofenabgas auf das Aufgabegut bei gleichzeitiger Kühlung
des Wurfbeschickers durch das Aufgabegut erreicht wird.
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Im folgenden sollen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
der Stand der Technik und die Erfindung näher erläutert werden. In schematischen
Ansichten zeigen: Fig. 1 einen Wirbelschichtofen mit herkömmlicher Eintragung des
zu verbrennenden Gutes in einem Vertikalschnitt Fig. 2 einen Wirbelschichtofen in
einer Ansicht wie Fig. 1, jedoch mit einer erfindungsgemäßen Eintragvorrichtung
in Form eines Wurfbeschickers und Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Wuifbeschicker
für sich allein in einer perspektivischen Ansicht.
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Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Wirbelschichtofen 10 wird dasüber
einem Anströmboden 11 mit (nur angedeuteten) Durchströmöffnungen 12 befindliche
Wirbelbett 13 aus einem darunter befindlichen Windkasten 14 in bekannter Weise durch-Essen
und über dem Wirbelbett 13 befindet sich der von den heißen Verbrennungsgasen durchströmte
Ofenraum 15. Aufbau und Funktionsweise solcher Wirbelschichtöfen sind bekannt, so
daß es insoweit keiner weiteren Erläuterungen bedarf.
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Die mit ihren dem Anströmboden 11 benachbarten Abschnitten das Wirbelbett
13 umschließenden Wandungen 16 des Ofenraums sind im Abstand über dem Wirbelbett
13 durchbrochen und durch diese Durchbrechung erstreckt sich ein schräg abwärts
gerichtetes Eintragrohr 17 in den Ofenraum 15 hinein, durch das das in Form von
beispielsweise Klumpen auftretende Gut unter Schwerkraft in den Ofenraum eingegeben
wird. Dabei durchfällt das Gut den Ofenraum und gelangt alsbald in das in vertikalem
Abstand unter der Eintragöffnung befindliche Wirbelbett.
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Der in Fig. 2 dargestellte Wirbelschichtofen 20 unterscheidet sich
in seinem Aufbau grundsätzlich nicht von dem vorstehend in Verbindung mit Fig. 1
erläuterten >irbelschichtofen mit herkömmlicher Guteintragung. Im Unterschied
zu der bekannten Guteintragung gemäß Fig. 1 ist dem in Fig. 2 veranschaulichten
Wirbelschichtofen
20 jedoch im Bereich einer die Wandungen 26 des Ofenraums 25 durchbrechenden Eintragöffnung
als Eintragvorrichtung ein Wurfbeschicker 27 zugeordnet, dessen Aufbau unten noch
näher beschrieben werden soll. Das diesem Wurfbeschicker 27 in bekannter Weise zugeführte
Gut 28 wird beim Eintragen durch den Wurfbeschicker zerkleinert und/oder über des
gesamten Querschnitt des Ofenraums 25 verteilt auf bogenförmigen Flugbahnen 30 in
den Ofenraum eingeworfen. Durch schräg nach oben gerichteten Einwurf des zerkleinerten
und fein verteilten Gutes wird in Abhängigkeit von der gewählten Wurfparabel die
Verweilzeit des Gutes in dem von heißen Ofengasen durchströmten Ofenraum 25 in wünschenswerter
Weise gegenüber den Direkteinwurf beim Ofen gemäß Fig. 1 verlängert, so daß ein
intensiver Gas-Feststoffkontakt vor der Einführung des zu verbrennenden Gutes in
das Wirbelbett und damit eine wünschenswerte Guttrocknung bei gleichzeitiger Kühlung
des Ofenraums infolge fortlaufenden Wärmeentzugs erreicht werden.
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Auf diese Weise gelingt eineebenfalls wünschenswerte Absenkung der
Temperatur im Ofenraum oberhalb des vom Windkasten 24 durch die Durchströmöffnungen
22 des Anströmbodens durchströmten Wirbelbettes 23 und die Einbringung gut vorgetznkneten
Gutes in das Wirbelbett, wodurch Ascheagglomerationen im Ofenraum über dem Wirbelbett
vermieden und die Verbrennungstemperatur im Wirbelbett selbst erhöht und damit die
Verbrennung stabilisiert werden.
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er in lPig. 3 für sich allein in einer perspektivischen sicht veranschaulichte
Wurfbeschicker 27 besitzt ein bogenförmiges GLhäuse 32, das mittels eines eine eintragöffnung
33 urischließenden, umlaufenden Flanschs 34 im Bereich der Eintragöffnung 29 in
den den Ofenraum 25 umschließenden Wandungen 26 an den Wirbelschichtofen 20 fest
angeschlossen ist. Imine demgegenüber um etwa 900 versetzte, nach oben weisende
Einfüllöffnung 35 ist gleichfalls von eine umlaufenden Randflansch 36 umschlossen,
der dem Anschluß nicht weiter dargestellter Mittel zum Zuführen des einzutragenden
Gutes zum Wurfbeschicker dient. Innerhalb des Gehäuses 27 ist ein in Richtung des
Pfeils 37 mit einstellbarer Umlaufgeschwindigkeit drehbares Schleuderrad 38 an0eordnet,
das in axialem Abstande voneinander und über den Umfang verteilt angeordnet mehrere
Einwurfschaufeln 39 besitzt. Im Bereich der Unterkante der Eintragöffnung 33 des
Gehäuses ist in dieses ein der Umlaufbahn der Einwurfschaufeln 39 angepaßtes Führungsblech
40 eingesetzt, das sich über die von dem umlaufenden GehäuserandSlansch 34 aufgespannte
Ebene in die Sintragöffnung 29 in der Ofenwand 26 hineinerstreckt und eine leicht
aufwärts gerichtete hbwurfkante 41 aufweist, so daß eine an die Einwurfkante angelegte
Tangente schräg aufwärts gerichtet in den Ofenraum hineinverläuft.
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Beim Eintragen klumpigen Gutes 28, wie in cien Fig. 2 und 3 dargestellt,
erfährt dieses Gut ii bereich des Schleuderrades eine intensive Zerkleinerung in
der Weise, daß das vor Schleuderrad durch die Eintragöffnung 33 des Gehäuses und
die öffnung 29 in den OfenraumwandunC?'en 26 eingeworfene Gut auf vorbestimmte Stückgrößen
reduziert ist. Dadurch wird eine wünschenswerte Vergrößerung der Oberflächen beim
eingetragenen Gut und damit eine Intensivierung des Gas-Teststoffkontaktes im Ofenraum
erreicht
Durch die Formgebung des Einwurfbleches 40 mit nach oben, vom Wirbelbett 23 des
Ofens 20 weg gerichteter Abwurfkante 41, werden die Wurfbahnen des zerkleinerten
Gutes schräg nach oben verlaufend festgelegt, so daß dadurch eine im Vergleich zurn
Direl;teinwurf erhöhte Verweilzeit des eingetragenen Gutes im heißen Ofenraum erreicht
wird. Auch dadurch gelingt eine Erhöhung der Trocknung des eingetragenen Gutes,
bevor dieses in das den unteren Abschluß des Ofenraums 25 bildende Wirbelschichtbett
23 gelangt.