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Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung eines
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Verbundbrennstoffs aus öl und Kohlenstaub Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zum Verbrennen eines Verbundbrennstoffs aus öl und Kohlenstaub.
Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Hinsichtlich der Lage der Energieversorgung und des Energieverbrauchs
in den klassischen Industriestaaten plädiert man immer mehr zumindest für eine sektoral
verstärkte Nutzung der Kohle zur Deckung des Energiebedarfs. Es bestehen jedoch
angesichts der relativ bequemen Verwendung von öl und Gas für die Verwendung von
Rohle insbesondere zu Zwecken der Gebäudeheizung beim Verbraucher Widerstände.
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Bei den herkömmlichen Verwendungsformen der Kohle erfordert nämlich
deren Lagerung beim Verbraucher relativ viel Raum.
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Im übrigen sind Beschickung und Entnahme aus dem Lager vergleichsweise
aufwendig. Ferner sind Lagerung, Feuerung und
Abfallbeseitigung
(Asche, Schlacke) mit unvermeidlicher Schmutz ausbreitung. verbunden. Schließlich
ist der personelle Aufwand zur Bedienung einer Kohlefeuerstätte bei den herkömmlichen
Kohleformen relativ groß (Zwang zur häufigen Beschickung, Reinigung, Rückstandsbeseitigung).
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Um den vorstehend genannten Problemen wenigstens teilweise zu begegnen,
wurde es bereits ins Auge gefaßt, zum Zwecke der Gebäudeheizung einen Verbundbrennstoff
aus Kohlenstaub und öl zu verwenden. Ein derartiger Verbundbrennstoff ist fluide,
woraus sich grundsätzlich für ihn zumindest weitgehend die entsprechenden Vorteile
wie bei öl oder Gas als Heizbrennstoff ergeben können.
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Zum Zwecke einer Verwendung eines Verbundbrennstoffs aus Kohlenstaub
und öl wurden bereits Versuche angestellt, wozu man in einen ölbefeuerten Ofen Kohlenstaub
mit Luft getrennt einblies.
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Bei diesem Verbrennungsverfahren ist es jedoch von Nachteil, daß der
Kohlenstaub praktisch erst bei der Verbrennung dem öl beigemischt wird, so daß sämtliche
vorhergehenden Verfahrensschritte zur Herstellung und Lagerung des Verbundbrennstoffs
mit der pulverisierten Kohle durchzuführen sind, was beispielsweise zu ständiger
Staubentwicklung führt und eine getrennte Lagerung und einen getrennten Transport
der beiden Komponenten des Verbundbrennstoffs bis in die Flamme hinein erfordert.
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Somit ergibt sich auch an der Verbrennungsvorrichtung selbst ein erhöhter
Aufwand.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches
und wirksames Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Verbrennen des Verbundbrennstoffs
aus öl und Kohlenstaub zu schaffen, welche diese Nachteile vermeiden und bei welchen
sich insbesondere eine weiter verbesserte Herstellung, ein erleichteter Transport
sowie eine erleichterte Lagerung und eine vereinfachte Verbrennung des Verbundbrennstoffs
aus öl und Kohlenstaub ergeben.
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Diese Aufgabe wird in verfahrungsgemäßer Hinsicht erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß man den Verbundbrennstoff als vorgemischten öl-Kohle-Brei in
eine Verbrennungsvorrichtung einbringt und verbrennt. Gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zerstäubt man vor der Verbrennung
den öl-Kohle-Brei mittels Luft. Bei einer anderen besonders vorteilhaften Ausbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens verdampft man vor der Verbrennung den flüssigen
Anteil aus dem öl-Kohle-Brei mittels regenerativ vorgewärmter Luft in eine gasförmige
Komponente.
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Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet mit einfachen Mitteln, nämlich
der Verwendung eines vorgemischten öl-Kohle-Breis zur Verbrennung, die aufgezeigten
Probleme. Da das öl und der Kohlenstaub grundsätzlich so früh wie möglich, insbesondere
bereits beim Mahlen der Kohle zu Kohlenstaub, miteinander vermischt werden können,
kann eine praktisch staubfreie Handhabung
des Verbundbrennstoffs
bis zu dessen Verbrennung erfolgen.
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Hieraus ergeben sich eine erleichterte Herstellung, ein erleichteter
Transport sowie eine erleichterte Lagerung des Verbundbrennstoffs. Ein weiterer
besonderes wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die Vereinfachung der Verbrennungsvorrichtung,
in welcher ja nicht erst die beiden Komponenten (öl einerseits und Kohlenstaub andererseits)
zusammengeführt werden müssen.
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Bei ausreichender Zähigkeit des öl-Kohle-Breis dürfte sich im übrigen
keine merkliche Entmischung des Verbundbrennstoffs während dessen Transport und
Lagerung ergeben. Beim Transport und bei der Lagerung des öl-Kohle-Breis kann auf
einfache Weise, beispielsweise auch auf das Container-Prinzip, zurückgegriffen werden.
Bei den bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchen vor
der Verbrennung des öl-Kohle-Breis mittels Luft zerstäubt bzw. der flüssige Anteil
aus dem öl-Kohle-Brei mittels vorgewärmter Luft in eine gasförmige Komponente verdampft
wird, ergibt sich mit einfachen Mitteln eine merkliche Verbessserung der Verbrennung.
Ferner folgt aus der Zerstäubung der Feststoff-Komponente, daß die Verbrennungsrückstände
vollkommen mit den Verbrennungsabgasen fortgeführt werden.
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Eine nochmals weitere Verbesserung der Verbrennung ergibt sich, wenn
man gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal die sich nach dem Verdampfen des flüssigen
Anteils ergebende Feststoff-Komponente des öl-Kohle-Breis vor der Verbrennung mittels
eines Gemischs aus Luft und verdampfter Komponente zerstäubt.
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Dabei kann man die gasförmige und die Feststoff-Komponente jeweils
separat oder gemeinsam verbrennen.
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In vorrichtungsgemäßer Hinsicht erfolgt die Aufgabenlösung durch einen
Verbrennungsraum im wesentlichen horizontal hindurchtretenden Transport- und Verbrennungsrost
zur Aufnahme des öl-Kohle-Breis, wobei unterhalb des Transport-und Verbrennungsrosts
ein Zuführraum für gegebenenfalls vorgewärmte Verbrennungsluft sowie gegebenenfalls
für verdampfte Komponente angeordnet ist. Eine derartige Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist besonders einfach aufgebaut und kann kontinuierlich
betrieben werden Sie eignet sich grundsätzlich zur Durchführung sämtlicher erfindungsgemäßer
Verfahrensvarianten. Die Rückstandsbeseitigung kann mit üblichen Mitteln je nach
Duchführung des Verbrennungsverfahrens auf einfache Weise erfolgen, wobei man unter
anderem auch die Rückstandsbeseitigung durch alleiniges Herausfiltern aus den Abgasen
vornehmen kann Zum Zwecke einer einfachen Anwendung einzelner oben beschriebener
Ausführungen des erfindungsgemäßen Verbrennungsverfahrens ist der Verbrennungsraum
mit Vorteil mittels einer im wesentlichen bis zum Transport- und Verbrennungsrost
verlaufenden ersten Trennwand in zwei voneinander getrennte Teilräume aufgeteilt.
Entsprechend kann vorteilhafterweise der unterhalb des Transport- und Verbrennungsrosts
befindliche Zuführraum durch eine im wesentlichen bis zum Transport- und Verbrennungsrost
verlaufende,
in derselben Ebene wie die erste Trennwand liegende zweite Trennwand in zwei voneinander
getrennte Teilzuführräume aufgeteilt sein. Diese Ausführungsformen ermöglichen grundsätzlich
eine getrennte Verbrennung der gasförmigen und der Feststoff-Komponente.
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Gemäß einer anderen Ausbildung der erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung
kann der Zuführraum jedoch auch einfach nach unten durch eine, vorzugsweise gebogene,
Umlenkwand abgeschlossen sein, wobei die vorgewärmte Verbrennungsluft von oben durch
den in Bewegungsrichtung des Transport- und Verbrennungsrosts ersten Teilraum des
Verbrennungsraums in den Zuführraum einführbar ist. Hierdurch wird eine gemeinsame
Verbrennung der gasförmigen und der Feststoff-Komponente ermöglicht.
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Eine gemeinsame Verbrennung der gasförmigen und Feststoff-Komponente
ist jedoch auch möglich, wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal die erste Trennwand
vom Transport- und Verbrennungsrost aus nur -bis zu einer nicht der Gesamthöhe des
Verbrennungsraums entsprechenden Höhe verläuft, oberhalb welcher die äußeren Seitenwände
des Verbrennungsraums nach innen geneigt sind.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtungen
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung
zur Verbrennung des öl-Kohle-Breis ohne vorherige Zerstäubung oder Verdampfung des
flüssigen Anteils, Fig. 2 eine erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung zur Verbrennung
des öl-Kohle-Breis bei vorheriger Zerstäubung dieses, Fig. 3 eine erfindungsgemäße
Verbrennungsvorrichtung, in welcher vor der Verbrennung des öl-Kohle-Breis der flüssige
Anteil verdampft wird und die gasförmige und die Feststoff-Komponente separat verbrannt
werden, Fig. 4 eine erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung, in welcher vor der
Verbrennung des öl-Kohle-Breis der flüssige Anteil verdampft wird und die gasförmige
und die Feststoff-Komponente gemeinsam verbrannt werden, Fig. 5 eine erfindungsgemäße
Verbrennungsvorrichtung, in welcher vor der Verbrennung die Flüssigkeit des öl-Kohle-Breis
verdampft wird, die Feststoff-
Komponente zusätzlich zerstäubt
wird und die gasförmige und die Feststoffkomponente separat verbrannt werden, Fig.
6 eine erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung, in welcher vor der Verbrennung
ein Verdampfen der Flüssigkeit des öl-Kohle-Breis sowie ein zusätzliches Zerstäuben
der Feststoff-Komponente stattfindet und die gasförmige Komponente und die Feststoff-Komponente
gemeinsam verbrannt werden, und Fig. 7 eine erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung,
in welcher eine vorherige Verdampfung der Flüssigkeit des Ol-Kohle-Breis sowie eine
zusätzliche Zerstäubung der Feststoff-Komponente erfolgt und die gasförmige und
die Feststoff-Komponente gemeinsam verbrannt werden.
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Vor der Beschreibung der Zeichnungsfiguren im einzelnen wird zunächst
auf die nachfolgende Tabelle verwiesen, in welcher die wesentlichen Möglichkeiten
der Verfahrensführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbrennung des durch
einen öl-Kohle-Brei gebildeten Brennstoffgemischs in übersichtlicher Form dargestellt
sind.
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Die erfindungsgemäße Verbrennungseinrichtung weist grundsätzlich in
ihren sämtlichen Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 7 Außenwände 1 auf, welche
einen Verbrennungsraum 2 umschließen. Durch den Verbrennungsraum 2 tritt im wesentlichen
horizontal fortlaufend ein Transport-und Verbrennungsrost 3 hindurch, welcher den
zu verbrennenden bl-Kohle-Brei von einem Zuführrost 4 übernimmt. Unterhalb des Transport-
und Verbrennungsrosts 3 befindet sich ein Zuführraum 5 für gegebenenfalls vorgewärmte
Verbrennungsluft sowie gegebenenfalls für verdampfte Komponente.
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Im übrigen bedeuten übereinstimmend in den Fig. 1 bis 7 a: Verbrennen
b: Zerstäuben c: Verdampfen.
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Im einzelnen wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 vom Zuführraum
5 aus durch Pfeile 6 angedeutete Verbrennungsluft durch den ständig weiterbewegten
Transport- und Verbrennungsrost 3 hindurchgeschickt, auf welchem sich der öl-Kohle-Brei
befindet. Der zuvor gezündete öl-Kohle-Brei verbrennt dabei fortlaufend im Bereich
a innerhalb des Verbrennungsraums 2, aus welchem die Verbrennungsgase nach oben
entweichen.
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Die Verbrennungsrückstände fallen vom Transport- und Verbrennungsrost
3 an dessen in der Zeichnung rechtem Ende herab.
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Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 erfolgt gegenüber der Fig. 1 vor
der Verbrennung des öl-Kohle-Breis noch ein kontinuierliches Zerstäuben dieses mittels
Luft im Bereich b. Durch das vorherige Zerstäuben des Ol-Kohle-Breis wird dessen
Verbrennung verbessert, und die Verbrennungsrückstände gelangen in die Verbrennungsabgase.
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Gemäß den Fig. 2 bis 7 ist der Verbrennungsraum mittels einer im wesentlichen
bis zum Transport- und Verbrennungsrost 3 verlaufenden ersten Trennwand 7 bzw. 7'
in zwei voneinander getrennte Teilräume 2a und 2b bzw. 2a' und 2b' aufgeteilt.
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Ferner ist bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 3, 5 und 6 der
Zuführraum durch eine im wesentlichen bis zum Transport-und Verbrennungsrost 3 verlaufende,
in derselben Ebene wie die erste Trennwand 7 bzw. 7' liegende zweite Trennwand 8
in zwei voneinander getrennte Teilzuführräume 5a und 5b aufgeteilt.
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Hingegen ist bei den Ausbildungen gemäß den Fig. 4 und 7 der Zuführraum
5' nach unten durch eine gebogene Umlenkwand 9 abgeschlossen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird gemäß Pfeil 10 durch
den Zerstäuberraum 5a regenerativ vorgewärmte Luft zu dem auf dem Transport- und
Verbrennungsrost 3 befindlichen öl-Kohle-Brei zugeführt. Da der öl-Kohle-Brei mit
dem Transport
- und Verbrennungsrost 3 fortlaufend in Richtung
nach rechts in der Zeichnung bewegt wird, erfolgt durch die regenerativ vorgewärmte
Luft 10 fortlaufend ein Verdampfen der Flüssigkeit aus dem Ol-Kohle-Brei im Bereich
c. Die sich daraus ergebende gasförmige Komponente verbrennt nach Zündung fortlaufend
im Teilraum 2a im Bereich a. Die auf dem Transprt- und Verbrennungsrost verbrennende
Feststoff-Komponente verbrennt anschließend nach Zündung fortlaufend im Teilraum
2b im Bereich a, wozu durch den Zuführteilraum- 5b ständig Verbrennungsluft 11 zugeführt
wird. Die Verbrennungsrückstände verbleiben am Transport- und Verbrennungsrost 3,
von welchem sie an dessen rechtem Ende ständig herabfallen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird von oben durch den Teilraum
2a hindurch ständig regenerativ vorgewärmte Verbrennungsluft 12 durch den Ol-Kohle-Brei
hindurchgeblasen. Da der Transport- und Verbrennungsrost 3 kontinuierlich in Richtung
nach rechts in der Zeichnung bewegt wird, wird somit die Flüssigkeit des öl-Kohle-Breis
fortlaufend im Bereich c verdampft, wonach die gasförmige Komponente gemäß Pfeil
13 durch den Zuführraum 5' hindurchtritt und unterhalb des Teilraums 2b den Transport
und Verbrenungsrost 3 von unten aus wiederum durchsetzt. Diese gasförmige Komponente
verbrennt gemeinsam mit der auf dem Transport- und Verbrennungsrost 3 verbliebenen
Feststoff-Komponente nach Zündung im Bereich a innerhalb des Teilraums 2b. Die Verbrennungsrückstände
bleiben auf dem Verbrennungsrost zurück,
von welchem sie ständig
von dessen rechtem Ende herabfallen.
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Bei der Ausführung gemäß Fig. 5 wird vom Zuführteilraum 5a aus ständig
regenerativ vorgewärmte Verbrennungsluft durch den Transport- und Verbrennungsrost
und den darauf befindlichen und mit diesem bewegten Ol-Kohle-Brei hindurchgeblasen.
Dadurch wird im Bereich c kontinuierlich die Flüssigkeit aus dem öl-Kohle-Brei verdampft,
und die sich ergebende gasförmige Komponente wird im Bereich a innerhalb des Teilraums
2a nach Zündung verbrannt. Zu der auf dem Transport-und Verbrennungsrost verbleibenden
Feststoff-Komponente des Brennstoffs wird vom Zuführteilraum 5b ständig Verbrennungsluft
15 zugeführt, wobei diese Feststoff-Komponente außerdem im Bereich b laufend zerstäubt
wird Die zerstäubte Feststoff-Komponente wird anschließend im Bereich a innerhalb
des Teilraums 2b verbrannt, wobei auch die Verbrennungsrückstände gemeinsam mit
den Abgasen abströmen.
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Bei der Ausbildung gemäß Fig. 6 verläuft die erste Trennwand 7' vom
Transport- und Verbrennungsrost 3 aus nur bis zu einer nicht der Gesamthöhe des
Verbrennungsraums entsprechenden Höhe, und oberhalb dieser Höhe sind die äußeren
Seitenwände 1' des Verbrennungsraums nach innen geneigt. Da im übrigen verfahrensmäßig
der gleiche Vorgang wie bei der Ausführung gemäß Fig. 5 abläuft, ergibt sich also
hier gegenüber der Fig. 5 lediglich der Unterschied, daß die gasförmige Komponente
und die Feststoff
-Komponente des Verbundbrennstoffs nicht separat,
sondern in einem oberen gemeinsamen Verbrennungsraum 2' gemeinsam verbrennen.
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Schließlich entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 grundsätzlich
dem in Fig. 4 gezeigten. - Gegenüber der Fig. 4 ist jedoch bei der Ausführung nach
Fig. 7 noch zusätzlich ein Zerstäuben der Feststoff-Komponente des Brennstoffs im
Bereich b vorgesehen. Hierdurch wird die Verbrennung noch weiter verbessert, und
die Verbrennungsrckstände treten zusammen mit den Verbrennungsgasen aus der Verbrennungsvorrichtung
heraus und können entsprechend wie auch bei den Ausführungsformen gemäß den Fig.
2, 5 und 6 abgefiltert werden.
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Zu sämtlichen Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 7 sei der Vollständigkeit
halber noch besonders erwähnt, daß die Aufbringung des öl-Kohle-Breis auf dem Transport-
und Verbrennungsrost 3 selbstverständlich so gleichmäßig wie möglich erfolgt.
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Abschließend seien zusammenfassend zu den erfindungsgemäßen Verbrennungsverfahren
und zugehörigen Vorrichtungen nach einige zusammenfassende Bemerkungen gemacht:
Der eigentlichen Verbrennung des öl-Kohle-Breis können ein Verdampfen des flüssigen
Anteils (Fig. 3 bis 7), ein Zerstäuben des Gemischs (Fig. 2) bzw. im Anschluß an
das Verdampfen ein
Zerstäuben der festen Komponente (Fig. 5 bis
7) vorgeschaltet werden.
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Während das Verdampfen vorzugsweise durch entsprechend regenerativ
vorgewärmte Verbrennungsluft durchgeführt wird, kann zum Zerstäuben auch das Gemisch
aus Luft und verdampfter Komponente (Fig. 4 und 7) verwendet werden.
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Folglich ergeben sich die Alternativen einer gemeinsamen (Fig.
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1, 2, 4, 5 und 6) oder separaten (Fig. 3 und 5) Verbrennung der Komponenten
oder aber die Alternativen einer Verbrennung mit oder ohne Kontakt zum Transport-
und Verbrennungsrost.
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Eine Regelung der Verbrennungsvorrichtung kann entweder durch Regulierung
des Luft-Nassenstroms oder des Brennstoffmassenstroms erfolgen.
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L e e r s e i t e