DE3127499C1 - Emissionsarme Feuerung für Abfälle, insbesondere Hausmüll - Google Patents

Description

• Die Erfindung löst die gesamte Aufgabenstellung auch mit einem unteren Feuerraum engen Querschnittes und einem darüber angeordneten Feuerraum mit mehrfachem Querschnitt, sowie einer Nachbrennkammer für die Schwelgase, einem nicht mit Einsatzmaterial gefüllten Trichter zwischen beiden Feuerräumen und einer gasdichten Einfüllschleuse über dem oberen Feuerraum durch einen kühlbaren, beweglichen Rost am Boden des als Entgasungsreaktor mit Festbettschüttung ausgebildeten oberen Feuerraumes und einem darunter angeordneten, den Querschnitt trichterförmig verengenden Sammelraum zum unteren, einen wesentlich kleineren Querschnitt aufweisenden Feuerraum, der als Festbett- oder Fließbett-Feuerung für die durch den beweglichen Rost zerkrümelten Schwelkoksreste ausgebildet ist.
• Zwar sind trichterförmige Sammelräume ohne Einsatzmaterial auch aus den Druckschriften: US-PS 3843339 und GB-PS 1289 143 bekannt und eine gasdichte Zellenschleuse über dem oberen Feuerraum sowie eine Nachbrennkammer für die Schwelgase sind aus der GB-PS 12 89 143 zu entnehmen, - beide Druckschriften gehen jedoch von ganz anderen Voraussetzungen aus. In beiden Fällen ist der obere Feuerraum eine Wirbelschicht und deshalb eine Emissionsquelle für Flugasche.
• Die Erfindung geht grundsätzlich von einem 3stufigen Verbrennungsvorgang aus, wobei die drei Stufen klar voneinander abgegrenzt und jede für sich im gewünschten Verfahrensablauf regelbar ist Die drei Stufen des Verbrennungsvorganges laufen wie folgt ab: 1. In dem unteren Feuerraum mit engem Querschnitt wird der kohlenstoffhaltige Verschwelungsrest, (der durch den beweglichen Rost zerkrümelte Schwelkoks), in einer Wirbelschicht oder einem Festbett über einem mechanisch bewegbaren Rost vollständig ausgebrannt.
• Eine Temperaturregelung ist durch bekannte Maßnahmen, eine Temperaturbegrenzung zB. durch in die Feuerung integrierte Wasserrohre des Abhitzekessels möglich.
• IL In dem darüberliegenden Entgasungsreaktor mit mehrfachem Querschnitt wird das Einsatzmaterial, z. B.
• grob zerkleinerter und von Eisen und grobem Inertmaterial befreiter Hausmüll, durch die heißen Verbrennungsgase der darunter stattfindenden Schwelkoksverbrennung entgast bzw. verschwelt III. In einer Nachbrennkammer werden die in der Festbettschüttung des Entgasungsreaktors von Flugstaubpartikeln abgefilterten Schwelgas mit erst hier zugesetzter Sekundärluft restlos ausgebrannt Nur diese erfindungsgemäße Anordnung erlaubt die weitgehende Verhinderung aller drei in der Aufgabenstellung genannten Emissionen ohne zusätzliche Rauschgasreinigungsanlagen bzw. die Vermeidung der Emissionsquellen in der Feuerung.
• Neben der Möglichkeit eine niedrige Verbrennungstemperatur bei der Schwelkoksverbrennung einzustellen bzw. zu regeln erlaubt nur die Anordnung des oberen Feuerraumes als Entgasungsreaktor mit Festbettschüttung die Abfilterung der Flugstaubpartikel von der unteren Feuerung wie in einem Schüttschichtfilter, selbst wenn die untere Feuerung für den Schwelkoks als Wirbelschichtfeuerung mit starker Flugstaubbildung vorgesehen ist Nur der bewegliche, ggf. kühlbare Rost unter dem Entgasungsreaktor erlaubt eine eindeutige Trennung der Vorgänge: Verschwelung oben und Resteverbrennung unten. Nur durch den nicht mit Einsatzmaterial gefüllten trichterförmigen Sammelraum zwischen beiden Feuerräumen wird eine Brückenbildung in der starken Verengung des Querschnitts von oben nach unten verhindert Auch um derartige Brückenbildungen zu verhindern ist der Rost unter dem oberen, als Entgasungsreaktor ausgebildeten Feuerraum notwendig. Um das durch Verschwelung verkohlte und versprödete Einsatzmaterial durch den trichterförmigen Sammelraum in den unteren Feuerraum »rieseln« zu lassen ist eine Beweglichkeit des Rostes erforderlich und zusätzliche Mittel wie Stacheln oder Stifte, die bei einer Bewegung des Rostes oder der Roststäbe die untere Schicht des verkohlten Einsatzmaterials »zerkrümeln« und dadurch zwischen den Roststäben hindurchrieseln zu lassen.
• Es ist natürlich zweckmäßig eine als »Schüttschichtfilter« wirksame Festbettschüttung im Entgasungsreaktor immer in gleicher Schütthöhe zu halten. Deshalb können mechanische Mittel zur Vergleichmäßigung und Regelung der Schichthöhe im Entgasungsreaktor vorgesehen werden.
• Damit extrem leichte und flugfähige Partikel im Einsatzmaterial, z.B. Papierblätter oder Folien nicht direkt in die Nachbrennkammer fliegen und nach deren unerwünschtem Ausbrand in der Nachbrennkammer für praktisch staubfreies Schwelgas Flugasche erzeugen, kann es zweckmäßig sein, einen grobmaschigen, ev.
• umlaufenden Filter zwischen dem Sammelraum für das Schwelgas über dem Entgasungsreaktor und einem Kanal zur Nachbrennkammer anzuordnen.
• Die Figur erläutert die Erfindung an einem Schema-Beispiel: Der untere Feuerraum 1 mit engem Querschnitt wird durch einen Drehrost 2 nach unten abgeschlossen, durch den die Verbrennungsluft 3 in den Feuerraum 1 eintritt Darunter befindet sich der nur durch einen Pfeil 4 angedeutete Aschensammelraum. Anstelle des Drehrostes 2 kann auch ein anderer Entschlackungsrost oder ein perforierter Wirbelschicht-Boden treten.
• Die Verschwelungsreste 5 (zerkrümelter Schwelkoks) füllen den Feuerraum 1 nur zum Teil seiner gesamten Höhe aus, besonders wenn es sich um eine Wirbelschichtfeuerung handelt. Über dem Feuerraum 1 ist ein kegel- oder pyramidenförmiger Sammelraum 6 angeordnet Darin rieseln die Verschwelungsreste 5 herunter in den verjüngten Feuerraum 1.
• Der Sammelraum 6 ist nach oben durch einen mechanisch bewegbaren und ggf. kühlbaren Rost 7 abgedeckt Im Figurenbeispiel besteht dieser Rost 7 aus bestifteten Rohren, die um einen gewissen Winkelbetrag schwenkbar sind. Über dem Rost 7 liegt in dem Entgasungsreaktor 8 als Festbett 9 das Einsatzmaterial 10. Die von unter durch den Rost 7 und das Einsatzmaterial 10 streichenden Verbrennungsgase der Schwelkoksverbrennung im Feuerraum 1 entgasen bzw.
• verschwelen das Einsatzmaterial 10 im Entgasungsreaktor 8.
• Um eine gleichmäßige Schichthöhe des Festbettes 9 über dem Rost 7 im Entgasungsreaktor 8 zu gewährleisten, können entsprechende mechanische Mittel 11 vorgesehen werden. Im Figurenbeispiel ist eine umlaufende Kratzerkette angedeutet. In den Sammelraum 12 für das Schwelgas über dem Festbett 9 kann von oben eine gasdichte Einfüllschleuse münden, die im Figurenbeispiel durch den Pfeil 13 angedeutet ist Das Einsatzmaterial kann auch von der Seite in das Festbett 9 eingetragen werden, z. B. durch eine oder mehrere Förderschnecken.
• Aus dem Sammelraum 12 für das Schwelgas führt ein Kanal 14 in die Nachbrennkammer 15. Gegen flugfähige Partikel im Einsatzmaterial kann vor dem Kanal 14 ein grobmaschiger, ggf. umlaufender Filter angeordnet werden (nicht dargestellt). In die Nachbrennkammer 15 kann die Sekundärluft für den restlosen Ausbrand der Schwelgase beispielsweise durch Düsen 16 eingeleitet werden. Der Nachbrennkammer 15 kann in bekannter Weise ein Abhitzekessel nachgeschaltet werden.
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Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Emissionsarme Feuerung für Abfälle, insbesondere Hausmüll, mit einem unteren Feuerraum engen Querschnittes und einem darüber angeordneten oberen Feuerraum mit mehrfachem Querschnitt und einem nicht mit Einsatzmaterial gefüllten Trichter zwischen beiden Feuerräumen sowie einer gasdichten Einfüllschleuse für das Einsatzmaterial und einer Nachbrennkammer für die Schwelgase g e k e n n -z e i c h n e t durch einen kühlbaren, beweglichen Rost (7) am Boden des als Entgasungsreaktor (8) mit Festbettschüttung (9) ausgebildeten oberen Feuerraumes über einem den Querschnitt verengenden, trichterförmigen Sammelraum (6) ohne Einsatzmaterial, wobei der im Querschnitt engere untere Feuerraum (1) als Festbett- oder Fließbett-Feuerung für die bei der Verschwelung im Entgasungsreaktor (8) versprödeten und vom beweglichen Rost (7) zerkleinerten (zerkrümelten) Verschwelungsreste (5) ausgebildet ist.
2. 2. Feuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mechanische Mittel (11) zur Vergleichsmäßigung der Schichthöhe der Festbettschüttung (9) im Entgasungsreaktor (8).
3. 3. Feuerung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen grobmaschigen, ggf. umlaufenden Filter zwischen dem Sammelraum (12) für das Schwelgas und einem Kanal (14) zur Nachbrennkammer (15).

   Die Erfindung betrifft eine emissionsarme Feuerung für Abfälle, insbesondere für Hausmüll oder für hausmüllähnliche Gewerbeabfälle.

   Folgende Emissionen durch das Rauchgas von Müllverbrennungsanlagen sollen vermieden oder auf ein tolerierbares Minimum abgesenkt werden: 1. Die Emission chlorierter Kohlenwasserstoffe (HCI oder chlorierte polycyclische Kohlenwasserstoffe) Chlor wird bei der Verbrennung frei durch die Zersetzung chlorierter Kunststoffe (PVC) sowie durch Kochsalz aus Küchenabfällen.

   Erwünschte Bindungen von Chlor an alkalische Aschebestandteile und alkalische Zusätze (z. B. Kalkpulver) zersetzen sich wieder bei höherer Temperatur (etwa oberhalb 900° K).

   Polycyclische Kohlenwasserstoffverbindungen (sog.

   Aromate) bilden sich vorzugsweise bei höheren Verbrennungs- oder Verschwelungstemperaturen (etwa oberhalb 1000°K).

   2. An feinstem Flugstaub gebundene Schwermetallsalze Bei Temperaturen oberhalb etwa 1000 bis 1200"K verdampfen viele Schwermetallsalze und kondensieren anschließend an feinsten Flugstaubpartikeln, die zu einem großen Teil nicht mehr durch Staubabscheider aus dem Rauchgas entfernt werden können.

   3. Flugstäube bzw. Flugasche allgemein Bei jeder Verbrennung entsteht Flugasche, besonders hoch ist die Konzentration bei Wirbelschicht- oder Einblasfeuerungen.

   Die Aufgabe der Erfindung liegt in der weitgehenden Verhinderung der Entstehung und Emission dieser Schadstoffe in der Feuerung, so daß aufwendige Rauchgasreinigungsanlagen (Waschanlagen, E.-Filter etc.) erübrigt und die dafür erforderlichen Kosten eingespart werden können.

   Für die unter 1. und 2. genannten Schadstoff-Emissionen ist eine Absenkung der Verbrennungstemperatur auf Werte unter ca. 900"K so lange erforderlich, bis vom Einsatzmaterial nur noch ausgebrannte Asche übrig ist.

   Dabei können frei werdende Halogene in alkalische Asche-Bestandteile oder alkalische Zusätze (z. B. Kalk) gebunden werden. Polycyclische Kohlenwasserstoffe bilden sich in diesem Temperaturbereich bei der Verschwelung praktisch noch nicht, nur durch die thermische Spaltung einiger Kunststoffe können geringe Mengen frei werden. Schwermetallsalze verdampfen bei diesen Temperaturen noch nicht und verbleiben in der Asche.

   Die unter 3. genannten Staubemissionen können nur verhindert oder stark eingeschränkt werden, wenn die Schwelgase vor deren Ausbrand in einer Nachbrennkammer, gefiltert werden.

   Die Erfindung geht von der DE-OS 2321 423 aus.

   Darin ist ein Wirbelbett für festen Abfall beschrieben.

   Ein oberer Wirbelschichtreaktor größeren Querschnittes ist über einem unteren Wirbelschichtreaktor wesentlich kleineren Querschnittes angeordnet, offenbar in der Erkenntnis, daß nach einer Verschwelung des Einsatzmaterials zu Schwelkoks eine erhebliche Volumenreduktion stattgefunden hat. Wie bei einem Glimmbrand von Holzkohle findet in einem »kompakteren« Feuerraum bei nur schwacher Verwirbelung ein besserer Ausbrand des Schwelkokses statt. Die trichterförmige Verteilerplatte zwischen beiden Wirbelschichtreaktoren ist eigentlich der gasdurchlässige Boden für die obere Wirbelschicht. Die Trichterform ist gewählt, damit schwere Teile in der Asche auf diesem Wirbelbett-Boden zur Mitte und dort nach unten gleiten. Sie gelangen mit der Achse an den Boden des unteren Wirbelschichtreaktors und werden von dort periodisch über eine Zellenschleuse ausgetragen.

   Die Aufgabe gemäß 1. und 2. könnte mit dieser bekannten Vorrichtung gelöst werden, wenn in die Wirbelschichten integrierte Wasserrohre des Abhitzekessels die Feuerraum-Temperaturen niedrig halten.

   Bekannt ist diese Verfahrenstechnik von Wirbelschichtfeuerungen für ballaststoffreiche Kohle zur Einbindung von Schwefel in Asche und Kalkzusätze.

   Die Aufgabe gemäß 3. ist mit dieser bekannten Anordnung nicht lösbar, gerade bei Wirbelschichtfeuerungen wird besonders viel Flugasche aufgewirbelt.