DE3625397A1 - Nachbrennkammer hinter einem verbrennungsofen einer verbrennungseinrichtung fuer chemischen abfall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachbrennerkammer hinter einem Verbrennungsofen einer Verbrennungseinrichtung für chemischen Abfall der im Oberbegriff genannten Art. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben der Nachbrennkammer.

Durch die Zeitschrift "Energie- und Technik", Heft 3/74, Seite 7, ist eine Anlage bekannt, die der Verbrennung von Rückständen aus Altölen mit Zusätzen von Pigmenten, Lackharzen und ähnlichen Stoffen dient. Hierbei ist die Verbrennungskammer an ihrer Stirnseite mit einem Vergasungsbrenner ausgerüstet; die Luftbeimischung erfolgt derart, daß die Feuerraumtemperatur ca. 1100°-1300° beträgt.

Bei der Verbrennung von Askarelen, chlorierten Kohlenwasserstoffen, Altölen u. dgl. müssen diese derart verbrannt werden, daß eine Dioxin-Bildung vermieden wird, wozu die Verbrennungstemperatur mindestens 1200°C betragen muß. Dabei treten Spitzentemperaturen bis zu 1400°C auf. Durch diese hohen Temperaturen wird insbesondere der dem Verbrennungsofen benachbarte, bei einer stehenden Nachbrennkammer der Fußabschnitt, besonders stark beansprucht, und das Mauerwerk unterliegt einem hohen Verschleiß.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nachbrennkammer der genannten Gattung zu schaffen, bei der diese Nachteile unter Berücksichtigung der notwendigen Verweilzeit in der Nachbrennkammer und der erforderlichen Zuführung von Sauerstoff vermieden werden, um einen möglichst vollständigen Ausbrand der Schadstoffe zu erreichen. Dies soll mit einfachen Mitteln erreicht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Verbesserung und Weiterentwicklung der Merkmale des Hauptanspruches. - Der Verfahrensunteranspruch gibt eine vorteilhafte Art des Betreibens der Nachbrennkammer wieder.

Die Erfindung geht davon aus, daß das Zusammentreffen der Flamme der manchmal verschiedenen Verbrennungsprodukte auf möglichst kleinem Raum, d. h. am Fuß der Nachbrennkammer und in Nähe des Eintritts der Gase aus dem Verbrennungsofen, der vorzugsweise ein Drehrohrofen ist, und dem Schlackeaustrag erfolgt. Durch die Neigung der Brenner wird ein längerer Flammenweg als bisher in diesem genannten unteren Raum geschaffen, wobei eine gute Durchmischung und Durchlüftung mit Sauerstoff der Produktgase gegeben ist. Ferner bietet die Erfindung auch den Vorteil, den Verbrennungsofen, d. h. den Drehrohrofen, mit niedrigeren Verbrennungstemperaturen fahren zu können, während die Verbrennung der eingedüsten flüssigen, pastösen oder gasförmigen Abfallprodukte in einer Hochlei­ stungsbrennzone der Nachbrennkammer erfolgen kann. Die Nachbrennkammer weise in der Regel einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt auf, kann jedoch auch eine andere geometrische Gestalt besitzen.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Nachbrennkammer dargestellt und zwar zeigen

Fig. 1 und 2 in Vertikalschnitten und verschiedenen Ebenen eine erste Ausführungsform einer Nachbrennkammer,

Fig. 3 eine weitere Form einer Nachbrennkammer nach der Erfindung und

Fig. 4 schematisch eine mögliche Anordnung der Brenner in der unteren Hälfte der im Querschnitt quadratischen Nachbrennkammer.

Die mit der allgemeinen Bezugsziffer 1 versehene stehende Nachbrennkammer in den Zeichnungen weist einen unteren Abschnitt 2 und einen Verweilzeitabschnitt 3 auf, an den sich der obere waagerechte Abschnitt 4 anschließt, der zu dem Strahlungsteil eines Abhitzekessels z. B. führt. In die annähernd waagerechte Öffnung 5 des unteren Abschnitts 2 der Nachbrennkammer, die gegenüber der Horizontalen leicht geneigt ist, ragt das hintere Ende eines Drehrohr­ ofens 6, dessen Neigung der Achsneigung der Öffnung 5 entspricht. In unmittelbarer Nähe des Austrittsendes 7 des Drehrohrofens ist in dem Boden 8 der Nachbrennkammer der Schlackeaustrag 9 vorgesehen.

Die vier Wände der im Querschnitt quadratischen Nachbrenn­ kammer weisen in der unteren Hälfte der Nachbrennkammer Vergasungsbrenner 10 für die flüssigen chemischen Abfallprodukte auf, deren Achse 11 gegen die Längsmittel­ achse L hin geneigt ist. Die Neigung kann hierbei zwischen 30 und 60° betragen. - Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, können die Brenner 10 in unterschiedlicher Höhe angeordnet sein. Allen Brennern ist gemeinsam, den zuzuführenden Chemieabfall und deren Flammen in dem Raum um die Stelle 12 oder etwas unter- oder oberhalb davon zu konzentrieren, so daß oberhalb der Linie 13 der besagte Verweilzeitabschnitt 3 gebildet wird, in dem die Gase eine Nachverbrennungszeit haben.

An der Innenseite der Wände 14 der Brennkammer kann die flüssige Schlacke entlanglaufen, ohne in die Vergasungs­ brenner oder die trichterartigen Brenneröffnungen 15 einzudringen und im Falle der Nichtzuführung von flüssigem Abfall durch eine oder mehrere Brenner diese oder die trichterartigen Zuführungen zu verstopfen. Durch die Neigung der Brenner wird auch die jeweils gegenüberliegende Mauerpartie des Abschnittes 2 durch die heiße Flamme beaufschlagt. Hierbei wird die beaufschlagte Fläche gering gehalten und auf dem unteren Teil des Abschnitts 2 konzentriert. Aufgrund der hohen Temperatur sich ergebender Verschleiß des Mauerwerks bleibt daher auf diesen Teil der Kammer 1 beschränkt.

Die aus dem Drehrohrofen 6 austretenden Gase können zunächst eine relativ niedrige Temperatur besitzen, werden aber in dem Abschnitt 2, in Sonderheit etwa auf Höhe der Stelle 12 auf jene Temperatur gebracht, die eine Dioxin- Bildung vermeidet, wozu die lange Verweilzeit in dem Abschnitt 3 der Fachbrennkammer hinzutritt, die einen vollständigen Ausbrand der Schadstoffe gewährleistet. Aufgrund der Schrägstellung der Brenner wird ein langer Flammenweg erzeugt; ferner sorgt die Schrägstellung der Brenner für eine intensive Durchmischung der eingedüsten, zu verbrennenden Schadstoffe.

In Fig. 4 ist eine weitere Möglichkeit der Stellung der gegenüber der Längsachse L der Nachbrennkammer geneigten Brenner dargestellt. Die Brenner, deren Längsachse in Fig. 4 mit den Bezugszeichen 11 a versehen sind, sind in dargestelltem Beispiel paarweise mit unterschiedlichem Neigungswinkel gegenüber der Innenwand angeordnet. So sind beispielsweise die beiden Brenner 11 a′ im Uhrzeigersinn mit einem Winkel a<90° dargestellt, so daß eine leichte kreisende Strömungsbewegung in Richtung des Pfeiles 16 bewirkt wird. Diese Strömung kann der Strömung 17 entgegen­ gerichtet sein, die durch die Stellung der beiden Brenner 11 a′′ entsteht; im Bereich 18 tritt daher eine gesteigerte Turbulenz ein. Jede andere Stellung der Brenner gegen die Innenwand 19 der Verbrennungskammer kann gewählt werden, um eine gute Turbulenz und Durchmischung der zugegebenen flüssigen Chemieabfälle mittels der Brenner 11 zu erreichen. Öffnungen 20 in den Seitenwänden im Abschnitt 2 erlauben die ausreichende Zufuhr von Sauerstoff.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 weist der untere Bereich der Nachbrennkammer 51 die gleiche Ausbildung auf, wie der untere Abschnitt 2 der Nachbrennkammer nach Fig. 1. Der Drehrohrofen 6 ragt durch die Öffnung 55, und das Drehrohrende 7 ist über dem Schlackeaustrag 9 zu erkennen, das in dem Boden 58 vorgesehen ist.

Auch weist die Nachbrennkammer in gleicher Weise die Brenner 10 auf, die die Anordnung wie die Brenner der Ausführung nach Fig. 1 haben. An den unteren Abschnitt 52 nach Fig. 3 schließt sich ein verjüngter Verweilzeit­ abschnitt 53 an, der durch eine Querschnittsverjüngung bei 60 erreicht wird. Hierdurch erhalten die in Richtung des Teiles K strömenden Gase eine erhöhte Geschwindigkeit und eine größere Reynold'sche Zahl. - An den nach unten gerichteten Abschnitt 61 der Nachbrennkammer schließt sich wiederum ein Abhitzekessel an.

Die Brenner 10 an den verschiedenen Wänden der Nachbrenn­ kammer können unterschiedlich beaufschlagt werden. So kann beispielsweise der dem Schlackenaustrag 9 gegenüberliegende Brenner 110 (Fig. 1 und 3) stärker beaufschlagt werden als die Brenner der anderen Wandseiten, wie auch die einzelnen Brenner mit unterschiedlichen flüssigen Abfallstoffen beaufschlagbar sind.

Claims (8)

1. Nachbrennkammer hinter einem Verbrennungsofen einer Verbrennungseinrichtung für chemischen Abfall u. dgl., mit in den Kammerseitenwänden angeordneten, in das Innere der Kammer gerichteten Brennern zum Eindüsen flüssiger, pastöser oder gasförmiger Abfälle, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (10, 110) im wesentlichen in der unteren, der Einmündung der Gase aus dem Verbrennungsofen (6) in die Kammer (1) und dem Schlackenaustrag (9) benachbarten Kammerhälfte (2) konzentriert und in einem Neigungswinkel von 30-60° zur Kammerlängsachse (L) nach unten gerichtet sind.

2. Nachbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalebene der Brenner (10, 110) einen Winkel (α) abweichend von 90° mit der Kammerwand (19) einschließt.

3. Nachbrennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (10, 110) paar- oder gruppenweise in gegeneinander gerichteten Vertikalebenen angeordnet sind.

4. Nachbrennkammer nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (11) der Brenner der am Schlackenaustrag (9) gegenüberliegen­ den Wand auf den Schlackenaustrag gerichtet oder ungefähr gerichtet ist.

5. Nachbrennkammer nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (10) der Nachbrennkammer (1) ausschließlich im unteren Kammerabschnitt (2) angeordnet sind.

6. Nachbrennkammer nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) sich oberhalb der Brenner (10) verjüngt.

7. Nachbrennkammer nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenneröffnung (15) in der Kammerwand (14) sich trichterartig erweitert.

8. Verfahren zum Betreiben der Nachbrennkammer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schlackenaustrag (9) gegenüberliegenden Brenner (110) stärker beaufschlagt werden als die Brenner auf Höhe des Schlackenaustrages.