DE2810455B2

DE2810455B2 - Vorrichtung für die Mischung der staubhaltigen Verbrennungsgase in einem Strömungskanal einer Verbrennungsanlage, insbesondere einer Müllverbrennungsanlage

Info

Publication number: DE2810455B2
Application number: DE2810455A
Authority: DE
Inventors: Janos Zuerich Goemoeri (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1980-01-10
Also published as: FR2391424A1; CA1094393A; NL7804124A; US4213403A; GB1604322A; DE2810455A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Mischung der staubhaitigen Verbrennungsgase, vorzugsweise mit zugeführter Kaltluft, in einem zwischen dem Kessel und der Gasreinigu.igsvorrichtung angeordneten Strömungskanal einer Verbrennungsanlage, insbesondere Müllverbrennungsanlage.

Bei derartigen Anlagen, in welchen beispielsweise feste Brennstoffe, z. B. Müll oder Kohle oder flüssige Brennstoffe, wie z. B. öl oder Gase verbrannt werden, entstehen heiße staubhaltige Verbrennungsgase von beispielsweise 800—1000° C.

Diese heißen Gase durchströmen einen Kessel oder einen Wärmeaustauscher und geben ihre Wärme an die Kesselröhren bzw. an die wärmeübertragenden Flächen ab.

Im allgemeinen weisen die Verbrennungsgase am Kesselaustritt wesentliche Temperaturdifferenzen auf. Bekanntlich treten örtliche Kondensationserscheinungen auf, sobald innerhalb des Verbrennungsg «stromes

ίο der Taupunkt stellenweise unterschritten wird.

Hierdurch entstehen mittels der gleichzeitigen Schwefelabscheidung in der Anlage Korrosionen. Es ist weiterhin z. B. aus der DE-OS 21 05 973 bekannt, den im Kessel nicht genügend abgekühlten Verbrennungsgasen Kaltluft zuzuführen vor ihrem Eintritt in die Gasreinigungsvorrichtung. Diese Vorrichtung kann z.B. ein Elektrofilter, ein Rauchgaswäscher oder ein einen Katalyten enthaltender Reaktor sein.
Durch die Zufuhr von Kaltluft kann eine längere »Reisezeit« der Gesamtanlage erreicht werden, um Hochtemperatur-Korrosionen an den dem Kessel nachgeschalteten Aggregaten, wie z. B. einem Elektrofilter zu vermeiden. Jedoch konnte bei den bisher üblichen Anlagen keine zufriedenstellende Durchmischung der Verbrennungsgase mit der Kaltluft erreicht werden. Die Folge davon war eine sogenannte »Strähnenbildung» im Gasstrom.

Zwar hat man schon versucht, diese Inhomogenitäten im Gasstrom durch Anordnung von Lochblechen oder Schikanen im Verbrennungskanal zwischen Kessel und Gasreinigungsvcrrichtung auszugleichen. Jedoch genügten diese Maßnahmen, wie die Praxis zeigte, nicht für eine ausreichende Durchmischung der Verbrennungsgase mit der Kaltluft, so daß eine Strähnenbildung nicht vermieden werden konnte und somit die »Reisezeit« der Gesamtanlage relativ kurz war. Unter »Reisezeit« wird die Zeit zwischen dem Anfahren und dem Abstellen der Anlage, z. B. zu Revisionszwecken verstanden.

Außerdem treten hohe Druu'k Verluste auf, die Lochbleche oder Schikanen werden rasch durch Ablagerungen des von den Verbrennungsgasen geführten Flugstaubes verstopft.
Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, eine homogene Temperaturverteilung der Verbrennungsgase sowie eine homogene Konzentrationsverteilung der Komponenten der Verbrennungsgase zu erreichen.

Bei Anlagen, in welchen vor dem Eintritt der Verbrennungsgasp. in die Gasreinigungsvorrichtung nach Kaltluft zugeführt wird, ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, eine wesentlich längere Reisezeit derartiger Anlagen von beispielsweise 2000 Std und mehr zu erreichen und zwar dadurch, daß auch bei relativ hoher Austrittstemperatur der Verbrennungsgase aus dem Kessel von ca. 280-300°C die Anlage nicht mehr stillgesetzt werden muß, um eine Beschädigung der nachgeschalteten Gasreinigungsvorrichtung zu vermeiden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit Hilfe einer im Kennzeichen des Anspruchs 1 definierten Mischvorrichtung gelöst.

Eine solche erfindungsgemäß angewendete Mischvorrichtung hat während des Betriebes einerseits nur einen geringen Druckabfall und sorgt andererseits für eine ausgezeichnete Homogenisierung der Temperatur und der Konzentration der Verbrennungsgase.

Durch die Homogenisierung der Temperatur wird es ermöglicht, daß die Temperatur der Verbrennungsgase

bei ihrem Eintritt in die Gasreinii[ungsvorrichtung über dem Taupunkt liegt

Wider Erwarten hat es sich auch gezeigt, daß diese Mischvorrichtungen während des Betriebes nicht verstopft werden, was man zunächst annahm. Die Praxis hat ergeben, daß an den Unterdruck erzeugenden Eintrittskanten der Mischvorrichtungen entstehende Staubablagerungen immer wieder weggeblasen werden.

Als Mischvorrichtungen, die in der Fachsprache mit »statischen Mischern« bezeichnet werden, können vorteilhaft z.B. folgende, für andere Mischprozesse bekannte Vorrichtungen dienen:

Vorteilhaft kann die Mischvorrichtung aus geriffelten Lamellen bestehen, weiche sich gegenseitig mit ihren Riffelungsrücken berühren, und daß die Riffelungen von ι s benachbarten Lamellen gegeneinander einen Winkel einschließen.

Bei einer anderen Ausführungsform weist die Mischvorrichtung ebene Flächenelemente auf, die mit zueinander etwa parallelen, flächigen Leitelementen verbunden sind, die einen Winkel gegen die ebenen Flächenelemente einschließen, so daß dio einzelnen Strömungskanäle einerseits von den ebenen Flächenelementen und andererseits von je zwei benachbarten Leitelementen begrenzt sind.

Weiterhin kann auch die Mischvorrichtung aus tafelartig ausgeführten Lagen mit etwa parallel nebeneinanderliegenden und miteinander befestigten Röhren gebildet sein, wobei die Röhren von jeweils mindestens zwei benachbarten Tafeln gegeneinander einen Winkel einschließen und durch öffnungen miteinander in Verbindung stehen.

Es ist auch möglich, eine Mischvorrichtung einzusetzen, welche Lagen aus Streifenelementen aufweist, und die Streifenelemente von zwei benachbarten Lagen sich kreuzen und mit ihren Kanten aufeinanderstellen. Bei einem kreisförmigen Querschnitt des Strömungskanals besitzen die Lagen eine elliptische Formgebung, wobei die Lagen zueinander und zur Achse des Strömungskanals geneif t angeordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstcllungsweise eine Müllverbrennungsanlage. In den

Fig. 2 bis 5 sind verschiedene Ausführungsformen von statischen Mischvorrichtunger perspektivisch dargestellt.

An den Ofenkessel 1 in F i g. 1 ist ein Einfülltrichter 2 für Müll angeschlossen. Im oberen Teil des Ofenkessels ist schematisch eine Kesseltrommiil 3 dargestellt, so Unterhalb des Rostes la wird von eine:m Gebläse 4 Luft in den Ofen gefördert. An den Ofenkessel 1 ist ein Gaskanal 5 für die Wegführung der staubhaitigen Verbrennungsgase angeschlossen.

Durch eine Zuführung 6 wird Kaltluft, z. B. Umgebungsluft den Verbrennungsgasen beigemischt. Im Falle daß keine Kaltluft beigemischt wird, ist der Stutzen 6 verschlossen. Im Kanal 5 ist hinter der Kaltluftzuführung eine aus zwei Einheiten Ta und Tb bestehende, statische Mischvorrichtung angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen diese Einheiten aus Lagen, die als geriffelte Lamellen ausgebildet sind, welche sich gegenseitig mit ihren Riffelungsrücken berühren und wobei die Riffelungen von benachbarten Lamellen 10 gegeneinander einen Winkel einschließen (vergl. F i g. 2).

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, verlaufen die Riffelungen der benachbarten Lamellen derart, daß sich die Richtungen der Riffelungen von je zwei benachbarten Lamellen kreuzen.

In F i g. 1 sind die beiden Einheiten 7a und 7b hintereinander angeordnet und gegeneinander um einen Winkel von 90° versetzt

In den Strömungskanälen der Mischereinheiten wird das aus Verbrennungsgasen und Kaltluft bestehende Gasgemisch in einzelne Ströme aufgespalten, die relativ zueinander verschoben werden, so daß sich Inhomogenitäten bezüglich der Temperaturunterschiede ausgleichen.

Hierdurch wird bewirkt, daß das Gasgemisch über den Eintrittsquerschnitt des Elektrofilters 8 mit einer gleichmäßigen Temperatur in diesen einströmt Damit wird eine Zerstörung des Elektrofilters vermieden, da er nicht mehr von Teilströmen mit höherer Temperatur beaufschlagt wird.

Aus dem Elektrofilter werden die gereinigten Abgase von einem Saugzuggebläse 9 in einen nicht dargestellten Kamin gefördert

Die Reisezeit der Anlage k«nn mit Hilfe der Erfindung beträchtlich verlängert weiden. Wenn die Temperatur der Verbrennungsgase am Kanalaustritt eine bestimmte Temperatur von beispielsweise ca. 280—300⁰C erreicht hat muß der Ofenkessel nicht mehr abgestellt werden.

Das Ende der Reisezeit wird nicht mehr durch zu hohe Verbrennungsgastemperaturen bestimmt Die Anlage muß z. B. erst dann abgestellt werden, wenn das Saugzuggebläse 9 den Unterdruck im Feuersystem (erhöhter Kesselwiderstand infolge Ablagerungen) nicht mehr aufrecht halten kann.

In Fig.3 ist ein Ausschnitt aus einem Paket für den Einsatz in einem kreiszylindrischen Kana< dargestellt. Die beiden Lagen 12a und 12b sind hierbei aus Strömungskanäle 13 freilassenden Blechstreifen 14 zusammengefügt wobei sich die beiden benachbarten Lagen in den Auflagestellen 14£> der Kanten 14a berühren und dort miteinander beispielsweise verschweißt sind.

Die in F i g. 4 perspektivisch dargestellte Mischeinheit stellt eine abgewandelte Ausführungsform gegenüber Fig. 1 dar. Bei diesem Einbauelement weisen die einzelnen Lagen ebene Flächenelemente ?0 auf, die beispielsweise aus Blech oder Kunststoff bestehen. Mit beiden Oberflächen der Elemente 20 sind unter einem Winkel, vorzugsweise von 90°, zur Ebene der Elemente abstandsweise Leitelemente 21, z. B. Blechstreifen, verbunden, z. B. durch Schweißung oder Lötung. Benachbarte Schichten der Einheit sind — wie aus der Zeichnung ersicht'ich — derart angeordnet, daß sich die Leitelemente gegenseitig an den Kreuzungsstel'°n berühren.

F ig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Mischereinheit, bei welcher jede Lage 22 aus einer Tafel 23 nebeneinander litgender und aneinander befestigter Röhren 24 gebildet ist, wobei die Röhren sich in Längsrichtung berühren und gegen die Längsachse der Schichten um einen Winkel geneigt sind und öffnungen 25 aufweisen.

Analog zu Fig.2 und 4, bei welchen sich die geriffelten Lamellen bzw. die Leitelemeiite von benachbarten Schichten gegenseitig an den Kreuzungsstellen berühren, schließen im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Rnhrachsen von benachbarten Schichten einen Winkel miteinander ein, und die die Strömungskanäle bildenden Röhren stehen durch die öffnungen 25 miteinander in Verbindung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für die Mischung der staubhaitigen Verbrennungsgase, vorzugsweise mit zugeführter Kaltluft, in einem zwischen dem Kessel und der Gasreinigungsvorrichtung angeordneten Strömungskanal einer Verbrennungsanlage, insbesondere Müllverbrennungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischvorrichtung (7a; Tb) mit Hilfe von Leitelementen (10; 14; 20, 21; 23, 24) Strömungskanäle für die Aufteilung des Hauptstromes der Verbrennungsgase in mehrere Teilströme gebildet sind, wobei die Strömungskanäle in mindestens zwei Gruppen unterteilt sind, und sich die parallel zueinander verlaufenden Strömungskanäle von benachbarten Gruppen kreuzen, derart, daß die die Strömungskanäle durchsetzenden Teilströme von benachbarten Gruppen mindestens an den Kreuzungsstellen miteinander in Kontakt stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung (7a; Tb) aus geriffelten Lamellen (10) besteht, welche sich gegenseitig mit ihren Riffelungsrücken berühren und daß die Riffelungen von benachbarten Lamellen gegeneinander einen Winkel einschließen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung (7a; Tb) ebene Flächenelemente (20) aufweist, die mit zueinander etwa parallelen flächigen Leitelementen (21) verbunden sind, die einen Winkel gegen die ebenen Flächende, iente einschließen, so daß die einzelnen Strömungskanäle einersei's von den ebenen Flächeneiernenten (20) und andererseits von je zwei benachbarten Leitelementen ("I) begrenzt sind.

4. Vorrichtung nach Ansppruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung (7a; 7b) aus tafelartig ausgeführten Lagen (23) mit etwa parallel nebeneinanderliegenden und miteinander befestigten Röhren (24) gebildet ist, und die Röhren (24) von jeweils mindestens zwei benachbarten Tafeln (23) gegeneinander einen Winkel einschließen und durch Öffnungen (25) miteinander in Verbindung stehen,

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung (7a; Tb) aus Lagen (12a, \6b)aus Streifenelementen (14) besteht, und die Streifenelemente (14) von zwei benachbarten Lagen (12a, \2b) sich kreuzen und mit ihren Kanten (14a^aufeinanderstehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (12a, 126; bei einem kreisförmigen Querschnitt des Strömungskanals (5) eine elliptische Formgebung besitzen und daß die Lagen (12a, \2b) zueinander und zur Achse des Strömungskanals (5) geneigt angeordnet sind.