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Feuerung für stückige Abfallbrennstoffe
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Die Erfindung betrifft eine Feuerung für stückige Abfallbrenn-'stoffe
wie z.B. Holz und dergleichen, insbesondere als Zusatzfeuerung für einen Industriekessel!,
mit einer Brennkammer, einer Brennstoffaufgabe und einem Rauchgasabzug.
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Industriekessel gibt es in verschiedenen Ausführungen. In der holzverarbeitenden
Industrie setzt man z.B. Kessel ein, die für die Verbrennung von Spänen oder Schnitzeln
geeignet sind.
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Die Späne oder Schnitzel werden der Brennkammer automatisch zugeführt,
so daß der Brenner im Dauerbetrieb arbeitet. Selbst wenn die Brennstoffzufuhr zeitweise
unterbrochen wird, verbleiben Glutnester in der Brennkammer, die für die Aufrechterhaltung
hinreichend hoher Temperaturen im Kessel ausreichen.
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Die Aufrechterhaltung bestimmter Temperaturen im Kessel ist deswegen
wichtig, weil bei Einsetzen der Verbrennung die Rauchgase möglichst vollständig
verbrennen sollen, damit sie weitgehend CO-frei und geruchsfrei sind sowie anschließend
in einer nachgeschalteten Rauchgasreinigung von Feststoffen befreit werden können.
Der Zustand der Rauchgase, die den Kessel bzw. die Rauchgasreinigung verlassen,
ist durch einschlägige Bestimmungen festgelegt.
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Daneben fallen in Betrieben, die derartige Industriekessel einsetzen,
aber auch gröbere, stückige Abfallbrennstoffe an, die in dem oben beschriebenen
Industriekessel nicht verbrannt werden können. Diese gröberen Abfallbrennstoffe
werden deshalb in einer gesonderten Feuerung verbrannt. Da-die groben Abfallbrennstoffe
aber nicht in solchen Mengen anfallen, daß ein Dauerbetrieb möglich ist, kühlt diese
zusätzliche Feuerung in den Betriebspausen aus. Das bedeutet, daß zu Beginn und
am Ende einer Feuerungsperiode die Abfallbrennstoffe nur unvollkommen verbrannt
werden und das entstehende Rauchgas
verhältnismäßig große Mengen
an CO und Geruchsstoffen enthält.
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Das gilt auch bei Teillastbetrieb.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Feuerung der eingangs beschriebenen
Gattung so zu gestalten, daß auch bei intermittierendem Betrieb oder bei Teillastbetrieb
eine möglichst vollständige Verbrennung erfolgt und das Rauchgas weitgehend CO-
und geruchsfrei ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Rauchgasabzug wenigstens
einen Krümmer aufweist und daß hinter dem Krümmer eine Nachbrennzone mit einer temperaturgeregelten
Beheizung vorgesehen ist.
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Die Nachbrennzone im Rauchgasabzug wird von ihrer Regelung stets auf
einer Temperatur gehalten, die ausreicht, um die zu Beginn der Heizperiode, bei
Teillastbetrieb und am Ende der Heizperiode anfallenden Rauchgase auf ihre Zündtemperatur
aufzuheizen, so daß diese Rauchgase in oder hinter der Nachbrennzone vollständig
verbrennen. Je nach Art des eingesetzten Abfal lbrennstoffes kann es notwendig sein,
die Nachbrennzone auf Temperaturen von bis zu 800 Grad Celsius aufzuheizen. Die
Aufheizung erfolgt nach Maßgabe der Regelung nur solange und nur dann, wenn die
Temperaturen der die Nachbrennzone durchströmenden Gase geringer ist als die am
Regler eingestellte Zündtemperatur. Die Regelung schaltet die Beheizung ab, wenn
die Rauchgase bereits mit der notwendigen Temperatur in die Nachbrennzone gelangen.
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Der der Nachbrennzone vorgeschaltete Krümmer ist deswegen von Bedeutung,
weil Rauchgase dazu neigen, in Fahnen oder Strähnen abzuziehen und ein Gasstrom,
der einen Krümmer passiert, intensiv verwirbelt wird. Diese Verwirbelung der Rauchgase
fördert nicht nur ihre Durchmischung, sondern sorgt auch dafür, daß eine möglichst
große Anzahl der Gaspartikel auf dem Wege durch die Nachbrennzone mit den aufgeheizten
Wandungen der Nachbrennzone in Berührung kommen und deren Temperatur annehmen. Es
versteht sich, daß der Nachbrennzone auch mehre-
re Krümmer vorgeschaltet
sein können.
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Zweckmäßig sollte die Nachbrennzone eine beheizbare Auskleidung aus
feuerfestem Material aufweisen und sollte in der Auskleidung unmittelbar unter der
Oberfläche auf der Rauchgasseite ein Temperaturmeßfühler angeordnet sein. Dieser
Temperaturmeßfühler wird am günstigsten etwa in der Mitte der Nachbrennzone angeordnet,
damit die Temperaturmessung durch Einflüsse des einströmenden Rauchgases und des
abströmenden Rauchgases möglichst wenig beeinflußt werden. Die Anordnung des Temperaturmeßfühlers
unter der Oberfläche soll den Temperaturmeßfühler vor den gegebenenfalls aggressiven
Rauchgasen schützen.
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Die Auskleidung kann grundsätzlich aus jedem feuerfesten Material
bestehen. Sie kann aus Gußeisen, aus Stein oder auch aus Keramik bestehen.
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Auch für die Beheizung bestehen mehrere Möglichkeiten. Wenn die Auskleidung
elektrisch beheizt ist, können elektrische Heizleiter in die Auskleidung eingebettet
sein. Diese elektrischen Heizleiter wird man so in die Auskleidung einbetten, daß
sie ihre Wärme vorzugsweise zur Rauchgasseite hin abgeben.
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Die Auskleidung kann aber auch mit Gas oder Öl beheizt werden und
dann kann ein Brenner vorgesehen werden, dessen Brennerstrahl zentral in den von
der Auskleidung gebildeten Rauchgasweg gerichtet ist. Dieser Brennerstrahl unterstützt
bei Teil -lastbetrieb auch den Transport der Rauchgase durch die Nachbrennzone,
er sorgt für zusätzliche Verwirbelung der Rauchgase und er heizt nicht nur die Auskleidung,
sondern auch die jeweils durch die Nachbrennzone strömenden Rauchgase direkt auf.
Zweckmäßig wird der Brenner in der Wandung des der Nachbrennzone vorgeschalteten
Krümmers angeordnet, weil dann sein Brennerstrahl in Strömungsrichtung der Rauchgase
verläuft.
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Um die Wirkung des Brenners bzw. des Brennerstrahl s und damit die
Nachverbrennung zu verbessern, kann hinter der Nachbrennzone und in der Flucht des
Brennerstrahl 5 eine Prallplatte angeordnet sein, auf die der Brennerstrahl zusammen
mit den Rauchgasen trifft. Durch die dabei erzwungene Umlenkung werden die Rauchgase
erneut durchwirbelt und durchmischt. Die Prallplatte kann Teil einer Rauchgaswendekammer
sein, die an einem Rauchgasauslaß endet. Eine Rauchgaswendekammer verlängert einerseits
die Nachbrennzone und beruhigt andererseits die Strömung, so daß bereits in diesem
Bereich Flugasche abgeschieden wird.
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Soll diese Feuerung als Zusatzfeuerung für einen Industriekessel eingesetzt
werden, dann ist es vorteilhaft, wenn der Rauchgasauslaß der Zusatzfeuerung an die
Ausbrandzone eines Industriekessel s mit Brennkammer, Ausbrandzone und Rauchgasreinigung
anschließbar ist, weil davon ausgegangen werden kann, daß die die Zusatzfeuerung
verlassenden Rauchgase vollständig ausgebrannt sind und ebenso wie die die Ausbrandzone
des 1 ndustri ekes sel s verlassenden Rauch gase zunächst ihre fühlbare Wärme abgeben
können, bevor sie in die Rauchgasreinigung gelangen.
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Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert; es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt
durch eine Zusatzfeuerung für einen Industriekessel Fig. 2 teilweise eine andere
Ausführung des Gegenstandes nach Figur 1.
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Zu der dargestellten Füllschachtfeuerung gehört eine Brennkammer 1,
die von einem doppelwandigen, wassergefül lten Mantel 2 umgeben ist. Das Kühlwasser
tritt über einen Einlaßstutzen 3 in den Mantel 2 und verläßt diesen über einen Auslaßstutzen
4.
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Oberhalb der Brennkammer 1 befindet sich ein Füllstutzen 5 als Brennstoffaufgabe
für grobe, stückige Abfallbrennstoffe wie z.B. Holz und dergleichen. Der Füllstutzen
5 ist mit einer nicht dargestellten Klappe verschließbar. Ein Zuluftkanal 6 mündet
oben in die Brennkammer 1. Bei der dargestellten Füllschachtfeuerung wird die Verbrennungsluft
über ein Saugzuggebl äse eines nicht dargestellten 1 ndustri ekessel 5 angesaugt,
an den die Füllschachtfeuerung angeschlossen ist. Neben dem Zuluftkanal 7 mündet
in den oberen Teil der Brennkammer 1 noch ein Umluftkanal 7, dessen Einlaß 8 sich
in der Nähe des Füllstutzens 5 befindet, so daß beim Öffnen des Füllstutzens 5 die
Rauchgase nicht aus dem Füllstutzen dringen, sondern von der Umluft in den Umiuftkanal
7 gesaugt werden.
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Der Boden 9 der Brennkammer 1 wird von feuerfestem Material gebildet.
Der Boden 9 ist über eine Reinigungsöffnung 10 zugänzlich.
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An die Brennkammer 1 schließt ein Rauchgasabzug 11 an, der mit feuerfestem
Material 12 ausgekleidet ist. Zum Rauchgasabzug 11 gehören ein Krümmer 13 und eine
daran anschließende Nachbrennzone 14 mit temperaturgeregelter Beheizung.
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Die Nachbrennzone 14 besitzt eine feuerfeste Auskleidung 15 aus Schamottsteinen.
Die Auskleidung 15 ist elektrisch beheizt. Dazu sind elektrische Heizleiter 16 in
die Auskleidung 15 eingebettet. Bei der dargestellten Ausführung sind die Heizleiter
spiralförmig in der Auskleidung 15 verlegt. Andere Auskleidungen sind möglich. Die
Auskleidung 15 selbst ist von feuerfestem Material bzw. Isoliermaterial umgeben,
so daß die von den Heizleitern 16 erzeugte Wärme vorwiegend zur Rauchgasseite hin
abgegeben wird.
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In die Auskleidung 15 ist ferner ein Temperaturmeßfühl .er 17 eingebettet,
der bei der dargestellten Ausführung etwa in der Mitte der Nachbrennzone 14 angeordnet
ist und der dicht unter der rauchgasseitigen Oberfläche der Auskleidung 15 liegt.
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Der Temperaturmeßfühler 17 ist als Ist-Wertgeber eines Reglers 18
ausgebildet, der die Stromzufuhr 19 für die Heizleiter 16 steuert. Zum Regler 18
gehört ein nicht dargestellter, einstellbarer Soll-Wertgeber, an dem die Temperatur
der Nachheizzone 14 in einem Bereich bis etwa 800 Grad Celsius eingestellt werden
kann.
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Der Ausgang 20 des Rauchgasabzuges ist an die Ausbrandzone eines nicht
dargestellten Industriekessels mit Brennkammer, Ausbrandzone und Rauchgasreinigung
angeschlossen.
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Die dargestellte Füllschachtfeuerung arbeitet wie folgt: Solange die
Feuerung nicht in Betrieb ist oder im Anfahrbetrieb oder im Teillastbetrieb arbeitet
und dabei Rauchgastemperaturen entstehen, die unterhalb der am Regler 18 eingestel
1 -ten Soll-Temperatur liegen, ist die Heizung der Auskleidung 15 in der Nachbrennzone
14 eingeschaltet. Die die Brennkammer verlassenden Rauchgase werden im Bereich der
Nachbrennzone bis auf ihre jeweilige Zündtemperatur aufgeheizt, so daß sie vollständig
ausbrennen können und im wesentlichen CO-frei sowie geruchsfrei in den nachgeschalteten
Industriekessel gelangen, in dem sie ihre fühlbare Wärme abgeben und anschließend
gereinigt werden. Wenn die die Brennkammer 1 verlassenden Rauchgase bereits mit
einer über der Soll-Temperatur liegenden Temperatur in die Nachbrennzone gelangen,
schaltet der Regler 18 die Beheizung ab. Auf ihrem Weg von der Brennkammer 1 zur
Nachbrennzone 14 passieren die Rauchgase den Krümmer 13, wo sie in starkem Maße
verwirbelt werden.
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Das führt zu einer intensiven Durchmischung der Rauchgase und dazu,
daß alle Partikel der Rauchgase auf ihrem Wege durch die Nachbrennzone mit der heißen
Auskleidung 15 in Berührung kommen und entsprechend Wärme aufnehmen können.
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Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführung bezeichnen gleiche Bezugszeichen
gleiche Teile. Hier ist die Auskleidung 15 nicht elektrisch, sondern mit einem Gas-
oder Ölbrenner 21
beheizt. Der Brenner 21 ist in einer Wandung
des Krümmers 13 so angeordnet, daß sein Brennerstrahl 22 zentral in den von der
Auskleidung 15 gebildeten Rauchgasweg gerichtet ist. In Strömungsrichtung hinter
der Nachbrennzone 14 befindet sich eine Prallplatte 23, die Teil einer Rauchgaswendekammer
24 ist. Am Ende der Rauchgaswendekammer 24 befindet sich der Ausgang 20.
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Wenn der Regler 18 den Brenner 21 einschaltet, tritt dessen Brennerstrahl
22 durch die zugeordnete Wandung des Krümmers 23 in die Nachbrennzone 14 und heizt
die Auskleidung 15 auf.
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Gleichzeitig werden auch Rauchgase, die durch den Rauchgasabzug 11
strömen, vom Brennerstrahl 22 erfaßt, durchwirbelt und aufgeheizt. Hinter der Nachbrennzone
14 trifft der Brennerstrahl 22 zusammen mit den Rauchgasen auf die Prallplatte 23.
Die dabei erzwungene Umlenkung führt zu erneuter Verwirbelung und Durchmischung,
so daß auch bisher noch nicht verbrannte Bestandteile der aufgeheizten oder heißen
Rauchgase verbrennen können. In der anschließenden Rauchgaswendekammer 24 können
die Rauchgase vollständig ausbrennen und sich beruhigen, so daß bereits ein Teil
der mitgeführten Flugasche ausfällt. Anschließend gelangen die Rauchgase durch den
Ausgang 20 wie oben beschrieben in den nachgeschalteten Industriekessel. Die Verwirbelung
der Rauchgase wird durch ein am Anfang der Nachbrennzone 14 angeordnetes Turbulenzgitter
25 verbessert.
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