DE3713395A1 - Verbrennungsanlage fuer stark chlorhaltige brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsanlage für stark chlorhaltige Brennstoffe mit einer Verbrennungseinrichtung, einem dieser rauchgasseitig nachgeschalteten Abhitzedampfer­ zeuger, einer Rauchgasreinigungsanlage, einer Einrichtung zur Wiederaufheizung der der Rauchgasreinigungsanlage entströmenden Rauchgase, einem fremdbeheizten Endüberhitzer und einem Kamin.

Hinter bekannten Rauchgasreinigungsanlagen treten die Rauchgase infolge der Naßwäsche mit einer Temperatur aus, die zwischen 50 und 70°C liegt. Darüber hinaus sind die Rauchgase wasserdampf­ gesättigt. Um einerseits den für die Rauchgase nötigen Auftrieb zu erhalten und um andererseits Wasserdampffahnen aus dem Schorn­ stein zu vermeiden, ist es erforderlich, die die Rauchgasrei­ nigungsanlage verlassenden Rauchgase wieder auf Temperaturen zwischen 100 und 140°C aufzuheizen. Hierzu ist es bekannt, die Rauchgase durch im Rauchgaskanal angeordnete, vorzugsweise mit Erdgas oder aber auch mit Leichtöl gespeisten Flächen- bzw. Muffelbrennern wieder aufzuheizen. Für diese Wiederaufheizung der Rauchgase werden etwa 10% der Energie des Hauptbrennstoffs benötigt. Das hat zur Folge, daß sich der thermische Gesamt­ wirkungsgrad der Verbrennungsanlage verschlechtert und die Be­ triebskosten merklich steigen.

Zur Wiederaufheizung der Rauchgase ist es ebenfalls bekannt, Wärmetauscher in den Rauchgaskanal hinter der Rauchgasreinigungs­ anlage einzubauen, die entweder mit Dampf beheizt werden oder über ein Wärmetransportmedium Wärme aus einem weiteren im Rauchgaskanal vor der Rauchgasreinigungsanlage eingebauten Wärmetauscher abzapfen und diese Wärme zur Wiederaufheizung der Rauchgase verwenden.

Solche Wärmetauscheranlagen sparen zwar die Kosten für den sekundären Brennstoff, verteuern dafür aber die Investitions­ kosten und verringern wegen des Wärmebedarfs ebenfalls den Gesamtwirkungsgrad der Verbrennungsanlage.

Bei Verbrennungsanlagen für stark chlorhaltige Brennstoffe, wie beispielsweise Müll oder aus Müll gewonnenes Schwelgas sowie andere chlorhaltige Brennstoffe, wie sie unter anderem in der chemischen Industrie anfallen, darf die Temperatur von Metall­ oberflächen, wie z.B. von Wärmetauscherrohren, nicht über 350°C steigen, weil oberhalb dieser Temperatur die Hochtempe­ ratur-Chlorkorrosion stark zunimmt. Um mit solchen Anlagen dennoch höhere Dampfdrücke und Temperaturen erreichen zu können, ist es bereits bekannt, den Endüberhitzer für den Dampf aus dem Abhitzedampferzeuger heraus zu nehmen und separat mit einem anderen, weitgehend chlorfreien Brennstoff auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Verbrennungs­ anlage für stark chlorhaltige Brennstoffe einen Weg zu weisen, um den Wirkungsgradverlust und die Mehrkosten bei der Wiederauf­ heizung der Rauchgase hinter der Rauchgasreinigungsanlage zu minimieren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind den Ansprüchen 2 bis 8 zu entnehmen.

Infolge Beheizung des Endüberhitzers mit einem fossilen Brenn­ stoff, der keiner Rauchgasreinigung bedarf, kann das Rauchgas des Endüberhitzers unmittelbar dem Rauchgas, das die Rauchgas­ reinigungsanlage verläßt, beigemischt werden. Dies bringt den großen Vorteil mit sich, daß die gesamte fühlbare Wärme der den Endüberhitzer verlassenden Rauchgase ungeschmälert in das Rauch­ gas, das die Rauchgasreinigungsanlage verläßt, eingeführt wer­ den kann. Auf diese Weise kann ohne aufwendige Bauelemente eine merkliche Wiederaufheizung der Rauchgase hinter der Rauchgasrei­ nigungsanlage erreicht werden.

Die Flexibilität der Anlage läßt sich erhöhen, wenn in erfinde­ rischer Weiterbildung eine weitere Wiederaufheizung der Rauch­ gase hinter der Rauchgasreinigungsanlage zusätzlich zur Bei­ mischung der Rauchgase des fremdbeheizten Endüberhitzers erfolgt. Hierdurch kann die Heizleistung bei Anfahrvorgängen und in solchen Fällen, in denen wegen großer Luftfeuchtigkeit die Auf­ heizung der Rauchgase erhöht werden muß, ohne Einflußnahme auf die Heizleistung im Endüberhitzer nachgeregelt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:

die Figur eine schematische Darstellung der Verbrennungsanlage.

In der Figur erkennt man den Aufbau der Verbrennungsanlage 1. Sie enthält eine hier symbolisch dargestellte Verbrennungs­ einrichtung 2, die aus einem Drehrohr 17 für chlorhaltige Fest­ brennstoffe 4 mit Nachverbrennungsraum 18 bestehen kann, mit einem zusätzlichen Brenner 3 für chlorhaltige Flüssigbrennstoffe 15, eine rauchgasseitig nachgeschaltete Abhitzedampferzeugeran­ lage 5, eine rauchgasseitig an der Abhitzedampferzeugeranlage angeschlossene Rauchgasreinigungsanlage 6, eine der Rauchgas­ reingigungsanlage nachgeschaltete Rauchgaszumischstation 7, eine Flächen- bzw. Muffelbrenneranlage 8, ein Saugzuggebläse 9 und einen am Saugzuggebläse angeschlossenen Kamin 10. Im Ab­ hitzedampferzeuger 5 ist der Hochdruckvorüberhitzer 11 zeichne­ risch angedeutet. An den Hochdruckvorüberhitzer 11 ist abdampfseitig ein separater Hochdruckendüberhitzer 12 angeschlossen. Dieser Hochdruckendüberhitzer wird über einen Erdgasbrenner 13 beheizt. Abgasseitig ist der Hochdruckendüberhitzer 12 an die Rauchgas­ zumischungsstation 7 angeschlossen.

Beim Betrieb der Verbrennungseinrichtung 2, wenn im Drehrohr feste chlorhaltige Abfallstoffe 4 oder direkt Sondermüll und im Brenner 3 chlorhaltige Flüssigbrennstoffe oder das Schwelgas aus einer mit Hausmüll betriebenen Pyrolysetrommel (nicht dargestellt) verbrannt werden, darf die Oberflächentemperatur von Metalloberflächen im Abhitzedampferzeuger 5 einen vorgege­ benen Wert von etwa 350°C nicht überschreiten. Oberhalb dieses Wertes muß mit Hochtemperaturchlorkorrosion gerechnet werden. Dies würde besonders die Heizrohre des Abhitzedampferzeugers und hier insbesondere jene des Hochdruckendüberhitzers ge­ fährden. Bei der Erzeugung von Dampf müßte das entweder zur Begrenzung des Druckes oder zu einer unzureichenden Überhitzung des Dampfes führen. Daher ist beim Ausführungsbeispiel der für etwa 26 bar und max. 320°C ausgelegte Hochdruckvorüberhitzer 11 der Abhitzedampferzeugeranlage an einen separaten Hochdruck­ endüberhitzer 12 angeschlossen, der mit einem schadstofffreien sekundären Brennstoff, im Ausführungsbeispiel mit Erdgas be­ feuert wird. In diesem Hochdruckendüberhitzer 12 wird der Hoch­ druckdampf auf 420°C überhitzt. Die die Abhitzedampferzeuger­ anlage 5 verlassenden Rauchgase gelangen von dort in die Rauch­ gasreinigungsanlage 6, wo sie in an sich bekannter Weise gerei­ nigt werden. Wegen der dabei vorgenommenen Naßwäsche verlassen die Rauchgase die Rauchgasreinigungsanlage mit ca. 60°C. Diese Temperatur reicht nicht aus, um den nötigen Auftrieb zu errei­ chen und reicht auch nicht aus, um Wasserdampffahnen hinter dem Kamin zu vermeiden. Hinter der Rauchgasreinigungsanlage strömt daher das gereinigte, feuchte Rauchgas in die Rauchgaszumischungs­ stufe 7, wo ca. 500°C heißes Rauchgas, das dem Hochdruckend­ überhitzer 12 entströmt, beigemischt wird.

Die Beimischung der Rauchgase des Hochdruckendüberhitzers 12, reicht infolge ihrer geringeren Menge in vielen Fällen nicht ganz aus, um die erforderliche Aufheizung der der Rauchgasrei­ nigungsanlage 6 mit etwa 60°C entströmenden Rauchgase auf 100 bis 140°C, wie sie am Kamineintritt erforderlich sind, zu bewirken. Daher ist hinter der Rauchgaszumischungsstufe 7 eine Flächen- bzw. Muffelbrenneranlage 8 im Rauchgaskanal 14 einge­ baut. Diese Flächen- bzw. Muffelbrenneranlage 8 wird über Erd­ gas oder Leichtöl gespeist. Sie heizt die Rauchgase auf die erforderlichen 100 bis 140°C auf. Die Menge des hier verbran­ nten Erdgases wird über einen Meßfühler am Kamineingang derge­ stalt gesteuert, daß die jeweils gewählte Solltemperatur, z.B. 130°C, erreicht wird.

Es ist ein großer Vorteil dieser Anlage, daß infolge der Hei­ zung des Hochdruckendüberhitzers mit einem Brennstoff, dessen Abgase keiner weiteren Rauchgasreinigung bedürfen, wie bei­ spielsweise mit Erdgas, diese Rauchgase unmittelbar, d.h. ohne weiteren Temperaturverlust, wie er beispielsweise bei einer Rauchgasreinigung oder bloßen Entstaubung unvermeidlich wäre, zur Wiederaufheizung der Rauchgase der Verbrennungseinrichtung 2 hinter der Rauchgasreinigungsanlage 6 herangezogen werden können. Darüber hinaus belastet die dafür notwendige Rauchgas­ zumischungsstation 7 die Investitionskosten nur wenig. Die Flächen- bzw. Muffelbrenneranlage 8 hinter der Rauchgaszu­ mischungsstation 7 braucht daher nur noch jene weitere Aufhei­ zung der Rauchgase vorzunehmen, die erforderlich ist, um den erforderlichen Auftrieb im Kamin zu erzeugen und die Wasser­ dampffahne aus dem Kamin heraus zu vermeiden. Sie kann über die Meßfühler 16 so gesteuert werden, daß sie unabhängig von den Betriebsbedingungen der Anlage nur jene genannte Differenz­ leistung erbringt. Durch diese Schaltung läßt sich der Energie­ bedarf für die Wiederaufheizung der Rauchgase hinter einer Rauchgasreinigungsanlage 6 um ca. 30% verringern und der Gesamtwirkungsgrad der Verbrennungsanlage um ca. 3% erhöhen.

Claims (8)

1. Verbrennungsanlage für stark chlorhaltige Brennstoffe mit einer Verbrennungseinrichtung, einem dieser rauchgasseitig nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger, einer Rauchgasreini­ gungsanlage, einer Einrichtung zur Wiederaufheizung der der Rauchgasreinigungsanlage entströmenden Rauchgase, einem fremdbeheizten Endüberhitzer und einem Kamin, dadurch gekennzeichnet, daß der fremdbeheizte Endüberhitzer (12) mit einem fossilen Brennstoff geheizt wird, der keiner Rauchgasreinigung bedarf und das Abgas des Endüberhitzers dem der Rauchgasreinigungs­ anlage (6) entströmenden Rauchgas beigemischt wird.

2. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Wiederaufheizung der Rauchgase hinter der Rauchgasreinigungsanlage (6) zusätzlich zu der Beimischung der Rauchgase des fremdbeheizten Endüberhitzers (12) erfolgt.

3. Verbrennungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Wiederaufheizung der Rauchgase ein fossiler Brennstoff eingesetzt wird.

4. Verbrennungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der fossile Brennstoff in einer Flächen- bzw. Muffelbrennanla­ ge (8) verbrannt wird, die im Strömungskanal (14) der Rauch­ gase hinter jener Stelle (7) eingesetzt ist, an der die Rauch­ gase des Endüberhitzers (12) den Rauchgasen der Verbrennungs­ einrichtung (2) zugemischt werden.

5. Verbrennungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Wiederaufheizung ein Wärmetauscher in dem die Rauchgasreinigungsanlage verlassenden Rauchgaskanal vor Zu­ mischung der Rauchgase des Endüberhitzers eingebaut ist.

6. Verbrennungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher vom Wärmetransportmedium her mit einem weiteren Wärmetauscher verbunden ist, der den der Rauchgasreini­ gungsanlage zuströmenden Rauchgasen Wärme entzieht.

7. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als fossiler Brennstoff Erdgas benutzt wird.

8. Verbrennungsanlage nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als fossiler Brennstoff Leichtöl benutzt wird.