DE3408308C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 4.

Es ist aus beispielsweise der DE-PS 21 04 485 ein Müllverbrennungs­ ofen mit einem Fluidbett aus körnigem inertem Material mit einem von oben bis in den Bereich der Fluidbettoberfläche reichenden Müllaufgabeschacht und einer hierzu diametral gegenüberliegend am Fluidbettgrund angeordneten Austragsöffnung für das entstehende Gemisch aus Bettmaterial und Asche bekanntgeworden, bei dem unterhalb des Rostes aufeinanderfolgend mehrere vom Bereich des Aufgabeschachtes bis zur Austragsöffnung mit Duckluft steigenden Druckes beaufschlagbare Verbrennungsluftzufuhrkammern sowie in der Brennkammer - ausgehend vom Bereich der Austragsöffnung - Leitbleche für die Rückströmung der obenliegenden Schicht des Bettmaterials zum Müllaufgabeschacht vorgesehen sind. Es soll hierdurch - abgesehen von der von der Verbrennungsluft bewirkten Fluidisierung des Granulatbettes - eine von einer möglichen Zwangsneigung des Fluidbettrostes unabhängige Umwälzbewegung des Fließbettes erreicht werden.

Die bekannten Verbrennungsanlagen dieser Art haben einige erhebliche Nachteile. Einer der wesentlichsten Nachteile besteht in der ungenügenden Rgulierbarkeit der Verbrennungsluft in Abhängigkeit von dem Sauerstoff­ bedarf bzw. den Wärmeinhaltsstoffen in dem Sinne, daß das Fluidbett zur Erhaltung der Fluidisierung und der Umwälzung einen bestimmten Mindest­ durchsatz an Druckluft erfordert, und zwar unabhängig von den verbrennungstechni­ schen Notwendigkeiten. Die Folge hiervon ist einerseits eine ständige übermäßige Abkühlung des Fluidbettes, die in vielen Fällen - etwa bei der Verbrennung von Hausmüll - zur Erhaltung der erforderlichen Verbren­ nungstemperatur eine Zusatzheizung erforderlich macht. Andererseits fällt auch unter dem Einfluß des großen Luftdurchsatzes die Abluft mit Tempera­ turen an, die eine technische Nutzung unter wirtschaftlichen Bedingungen nicht ermöglicht.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Einrichtungen be­ steht darin, daß die Aschebestandteile sich homogen mit dem Fluidbettma­ terial vermischen und - bei gleichzeitiger Aufgabe von frischem Bett­ material - gemeinsam abgezogen werden müssen, wobei eine Trennung beider Bestandteile wegen ihrer sehr ähnlichen Korngrößenstruktur auch außerhalb der Anlage ebenfalls nicht ohne weiteres möglich ist. Das Material wird daher in den meisten Fällen als Verlustmaterial verworfen, was einen zusätzlichen Aufwand bedingt, zumal es sich bei den Fluidbett-Materialien um speziell für diesen Zweck nach Struktur und Korngröße ausgesuchte und daher teure Materialien handelt.

Das gleiche gilt für den aus der DE-AS 11 89 670 bekanntgewordenen Wirbelschichtofen, bei dem die Roststäbe lotrecht oder nahezu lotrecht gestellt und in entsprechend gerichtete Schwingungen versetzt sind. Es wird hierdurch zwar eine verbesserte Fluidisierung des Bettmaterials, nicht jedoch eine Möglichkeit zur Steuerung des Bettes bzw. der Verbren­ nung in Abhängigkeit von den jeweils eingesetzten Materialien bzw. den jeweils eintretenden Temperaturbedingungen erreicht.

Bei dem aus der DE-OS 32 00 194 bekanntgewordenen Schachtofen, wird eine Lockerung des Bettes mit Hilfe von durch Druck­ luft von Zeit zu Zeit aufgebrachten Druckstößen erreicht. Die Fluidisierung eines Bettes und insbesondere dessen Regelung nach den jeweils vorherrschenden äußeren Verbrennungsbe­ dingungen wird weder angestrebt noch erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 4 zu schaffen, die eine verbesserte Führung des Verbrennungsvorganges, insbe­ sondere der Fluidbett- und Abgastemperaturen sowei des Ascheaustrages er­ möglichen. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 4 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Durch die Erfindung ist ein Verfahren zur Verbrennung von Materialien in der Wirbelschicht geschaffen, mit dessen Hilfe eine Umwälzung des fluidisierten Bettes in einer Walze und die Regelung der Fluidbettumwäl­ zungen mittels einer unabhängigen, d. h. weder von den Strömungsbedingun­ gen der Luft beeinflußten noch die Verbrennung unmittelbar beeinflussen­ den Energie erfolgt, wobei die Geschwindigkeit der Umwälzung ohne Rück­ sicht auf die Fluidisierungsbedingungen ausschließlich an den von der Verbrennung gestellten Anforderungen ausgerichtet werden kann. Es können somit die zugeführte Verbrennungsluftmenge optimal auf die Brennstoff­ heizwerte des eingebrachten Materials eingestellt und die Bett- und Abgastemperaturen auf die erforderlichen oder gewünschten Werte geregelt werden, wodurch weiterhin einerseits eine Zusatzbeheizung während des laufenden Betriebes in praktisch allen Fällen entbehrlich und darüber hinaus andererseits die Möglichkeit zur Rückgewinnung der bei der Ver­ brennung anfallenden Wärme eröffnet wird.

Es hat sich schließlich als besonders vorteilhaftes Ergebnis der Erfindung gezeigt, daß durch die Fluidisierung des Granulat­ bettes mittels - hochfrequenter - Schwingungen erstmals eine unmittelbare Trennung der Bettmaterialien und der Aschebestandteile in verschiedene Schichten im Ofen und das getrennte Austragen der Asche aus dem Ofen ohne wesentliche Mitführung von Bettmaterial möglich ist, wobei die der Fluidisierung dienenden Mittel, nämlich die die einströmende Luft in Pulsation versetzenden Schwinger an einer außerhalb des Wärmeeinflusses des Ofens selbst liegenden Stelle angebracht werden können. Für diese Trennung bedarf es lediglich der entsprechenden Einstellung der Schwingung nach Wellenlänge, Amplitude und Frequenz in Abhängigkeit von dem spezifischen Gewicht und der Korngröße der eingesetzten bzw. anfal­ lenden Materialien. Es wird auf diese Weise eine wesentliche Verlängerung der Standzeit des eingesetzten Granulats und damit eine weitere Erhöhung der Wirtschaftlichkeit erzielt.

Die Erfindung wird anhand der Zeich­ nung nachstehend erläutert.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Vorrichtung zur Verbrennung fester oder flüssiger Materialien besteht aus einer Brennkammer 1 mit Rost 2, einer unterhalb des Rostes 2 gelegenen Luftzuführung 3 sowie wei­ teren im Bereich der Brennkammerwand bzw. Brennkammerdecke gelegenen Zuführungen 4, 5, 6, über die das zu verbrennende Abfallmaterial zuge­ führt wird. Die eine der Brennkammerwände 11 ist unter Bildung einer De­ flektorwand 12 eingezogen ausgebildet, in der die der Zuführung von Sekundärluft dienende Leitung 7 mündet. Das Granulatbett 13 dient als Verbrennungsvermittler. Die gebildete Asche wird über den Austrag 8 und das gebildete Abgas über die Abgasabführung 9 - teilweise zur Vorwärmung der Primärluft im Gegenstrom zur Luftzuführungsleitung 3 - ausgetragen.

Der Luftzuführungskanal 3 teilt sich in zu einzelnen Verbrennungs­ zonen führenden Abzweigleitungen 3 A, 3 B, 3 C, in denen jeweils ein mecha­ nisch, elektrisch oder elektromagnetisch, betätigter Schwinger oder mehrere derartige Schwinger 15 angeordnet ist (sind), mit dessen (deren) Hilfe die zuströmende Verbrennungsluft in pulsierende Schwingung versetzt wird. Die Schwingungsgeneratoren werden hierbei vorteilhaft von hydrau­ lischen Impulsgeneratoren gebildet, mit deren Hilfe die zuströmende Ver­ brennungsluft - in den einzelnen Abzweigleitungen unabhängig voneinander regelbar - in pulsierende Schwingung versetzt wird. In den Luftzuführungskanälen 3 A bis 3 C ist unterhalb des Rostes eine Einrichtung zur Führung der Verbrennungsluft vorgesehen, mit deren Hilfe die in das Bett 13 einströmende Luft nach Menge, Strömungsgeschwindigkeit und Strö­ mungsrichtung gesteuert werden kann. Sie besteht im dargestellten Beispiel aus einem Profilstabrost 16, dessen Stäbe sich parallel zu den Schlitzen des Rostes 2 erstrecken und einzeln senkrecht zur Rostebene verstellbar sind. Es können auf diese Weise sowohl die Temperatur als auch die Verbrennungsgeschwindigkeit als auch die Abgasführung als auch schließlich der Ascheaustrag beliebig nach den jeweils erforderlichen Gegebenheiten gesteuert werden. Es sind schließlich an der der Umführung des Fluidbettes dienenden Deflektorwand 12 und in dem in der Deflektorwand 12 mündenden Luftzuführungskanal 7 jeweils weitere hydraulische Impulsgeber 17, 18 angeordnet, mit deren Hilfe zur weiteren Regelung der Bettumwälzung bzw. Materialtrennung die Deflektorwand selbst oder die dem Fluidbett zuströmende Sekundärluft in Schwingung versetzt werden können. Es können auf diese Weise sowohl die Temperatur als auch die Verbrennungsgeschwindigkeit als auch die Abgasführung als auch schließlich der Ascheaustrag beliebig nach den jeweils erforderlichen Gegebenheiten gesteuert werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Verbrennung fester und flüssiger Materialien, insbesondere Haus- oder Industriemüll, mittels eines durch Schwingungen fluidisierten Granulatbettes in einer Brennkammer mit Rost, über den die zur Verbrennung erforderliche Luft in die Brennkammer eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Rost eingeführte Verbrennungsluft und ggf. durch die Brennkammerwand in die Brennkammer eingebrachte Sekundär­ luft in Schwingungen einer zur Fluidisierung des Bettmaterials genügenden Frequenz versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Fluidisierung und Fluidbettregulierung dienenden Schwingungen mit Hilfe von einem oder mehreren hydraulischen Impulsgeneratoren erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fluidisierung des Fluidbettes sowie dessen Regulierung mittels mechanisch erzeugter Schwingungen von mehr als 1000 Hz er­ folgt.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einer Brennkammer mit Rost, einer unterhalb des Rostes gelegenen Luftzuführung sowie weiteren im Bereich der Brennkammerwand bzw. Brennkammerdecke gelegenen Zuführun­ gen, über die das Verbrennungsmaterial und gegebenenfalls Sekundärluft in die Brennkammer eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Luftzuführungskanal (3) in zu einzelnen Verbrennungszonen führenden Ab­ zweigleitungen (3 A, 3 B, 3 C) teilt, in denen jeweils ein mechanisch, elek­ trisch oder elektromagnetisch, betätigter Schwinger oder mehrere derar­ tige Schwinger (15) angeordnet ist (sind), mit dessen (deren) Hilfe die zustömende Verbrennungsluft in pulsierende Schwingung versetzt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammerwand eine der Umführung des Fluidbettes dienende Deflektor­ wand (12) bezw. Deflektorplatte vorgesehen ist, in der eine mit einem Schwinger (18) versehene Sekundärluftleitung (7) mündet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der (den) Luftzuführungskammer(n) unterhalb des Rostes (3) eine Einrichtung (16) zur Führung der Verbrennungsluft vorgesehen ist, mit deren Hilfe die in das Granulatbett (13) einströmende Luft nach Menge, Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung gesteuert werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung zur Führung der Verbrennungsluft von einem Rohr- oder Profil­ stabrost gebildet ist, dessen Rohre bzw. Stäbe (16) sich parallel zu den Schlitzen des Rostes (2) erstrecken und der in seiner Gesamtheit senk­ recht zur Rostebene verstellbar und um eine sich parallel zu den Rost­ stäben erstreckende Achse schwenkbar in der Luftzuführungskammer angeord­ net ist.