DE3745179C2 - Verfahren zum Betreiben von Wirbelschichtöfen - Google Patents
Verfahren zum Betreiben von WirbelschichtöfenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von Klärschlämmen in einem Wirbelschichtofen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wirbelschicht durch ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Rauchgasen erzeugt, daß man die Klärschlämme mit einer geringeren Luftmenge verbrennt als stöchiometrisch notwendig wäre und daß man in Abhängigkeit eines vorgegebenen Sauerstoffgehaltes im Rauchgas zusätzlich Verbrennungsluft oberhalb der Wirbelschicht in den Wirbelschichtofen einleitet.
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben von Wirbelschichtöfen,
insbesondere im Teillastbereich.
Wirbelschichtöfen eignen sich insbesondere zum Verbrennen homogener,
heizwertarmer Brennstoffe. Der Ausbrand dieser Brennstoffe ist selbst bei niedrigem
Luftüberschuß und relativ niedrigen Temperaturen (ca. 850°C) aufgrund der hohen
Durchmischung im Wirbelbett sehr gut. Als konstruktiver Vorteil kommt hinzu, daß
die Öfen selbst ohne bewegte Teile ausgeführt werden können.
Aus der DE 29 43 558 A1 ist ein Verfahren zum Verarbeiten von Klärschlamm oder
von ähnlichem Material bekannt, bei dem das mechanisch vorentwässerte Material
zumindest teilweise in einem Wirbelschichtkessel verbrannt wird und mindestens ein
Teil der bei der Verbrennung erzeugten Wärme für das Trocknen benutzt wird.
In der DE 35 32 281 A1 werden ein Verfahren zur NOx-Reduzierung in den Abgasen
von einem Wirbelschichtkessel sowie eine dafür geeignete Anordnung beschrieben,
bei dem die Temperatur der Abgase des Wirbelbettkessels durch Wärmetausch
abgesenkt werden, der von den Abgasen mitgeführte Staub gesammelt und
abgeschieden wird und ein Teil der vom Staub befreiten Abgase mit erwärmter
Verbrennungsluft gemischt und in den Wirbelbettkessel eingeführt wird.
Nachteilig bei bekannten Verfahren ist die Verwendung von Verbrennungsluft als
Fluidisierungsgas. Die
Fludisierungsgasmenge laßt sich bei einer fest vorgegebenen Wirbelbettgröße nur
in einem engen Bereich variieren, mit der Folge, daß bei geringer Brennstoffzufuhr
mehr Luft für die Fluidisierung in den Ofen gebracht werden muß, als für die
Verbrennung notwendig wäre. Der Verbrennungswirkungsgrad wird mit steigendem
Luftüberschuß schlechter.
Die Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die Verbrennung mit einer
Verbrennungsluftmenge zu fahren, die unabhängig von der Brennstoff- und
Fluidisierungsgasmenge ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
man die Wirbelschicht durch ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Rauchgasen
aus der Verbrennung erzeugt, die temperatur- und mengengeregelt zurückgeführt
werden.
Der Anteil der Verbrennungsluft im Gemisch kann in Abhängigkeit vom CO-Gehalt
im Rauchgas unmittelbar über der Wirbelschicht eingestellt werden. Zum
vollständigen Ausbrand der Rauchgase kann über der Wirbelschicht
(Nachbrennzone) zusätzlich Verbrennungsluft eingeleitet werden, und zwar in
Abhängigkeit vom O2-Gehalt im Rauchgas, das den Wirbelschichtofen verläßt. Die
hierbei entstehende Wärme muß gegebenenfalls durch Kühlen der Nachbrennzone
abgeführt werden.
Die Vorteile des Verfahrens sind darin zu sehen, daß die Verbrennung in der
Wirbelschicht mit einem Verhältnis von tatsächlich zugeführter zu stöchiometrisch
notwendiger Verbrennungsluftmenge ≦ 1, also auch reduzierend gefahren werden
kann. Letzteres hat den Vorteil, daß Brennstoffe mit elementar gebundenem
Stickstoff, z. B. Eiweißverbindungen in Klärschlämmen aus biologischen
Abwasserreinigungsanalgen, mit wesentlich geringerer NOx-Bildungsrate verbrannt
werden können. Auf eine Entstickungsanlage für die Rauchgase kann somit
verzichtet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Das Anfahren eines Wirbelschichtofens, sowie die Aufrechterhaltung der
Wirbelschicht, insbesondere bei wechselnder Brennstoffzufuhr ist allgemein
bekannt, so daß hierauf nicht eingegangen werden muß. Für die Aufrechterhaltung
der Wirbelschicht im Wirbelschichtofen (1) ist je nach Größe des vorgegebenen
Wirbelbettes eine bestimmte Menge Fluidisierungsgas erforderlich. Dieses wird bei
(9) mittels Gebläse (6) dem Ofen (1) zugeführt. Die für die Verbrennung
erforderliche Luftmenge wird in Abhängigkeit vom CO-Gehalt im Rauchgas, der
unmittelbar über der Wirbelschicht gemessen wird, ermittelt. Regler (11) mit CO-
Analysenmeßstelle regelt die Luftklappe (2) in der Verbrennungsluftleitung (12).
Das Fluidisierungsgas besteht aus Verbrennungsluft und Rauchgas, das durch die
Verbrennung anfällt und zurückgeführt wird. Je nach Temperatur im
Wirbelschichtofen wird kaltes und/oder heißes Rauchgas zurückgeführt. Kaltes
Rauchgas wird über Leitung (16) zurückgeführt. Der Mengenregler (13) in der
Fluidisierungsgasleitung (12a) regelt über Klappe (3) die Menge des
rückzuführenden kalten Rauchgases, dem in Abhängigkeit von der Temperatur im
Ofen (1) heißes Rauchgas zugemischt werden kann. Der Temperaturregler (14)
regelt über Klappe (4) in der Leitung (15) die Menge des zuzumischenden heißen
Rauchgases. Zwischen Gebläse (6) und Mischstelle (17) von Verbrennungsluft und
Rauchgas kann ein Temperaturbegrenzer (18) angeordnet sein, der bei
Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur des Fluidisierungsgases die
Stellung der Klappe (4) in Leitung (15) begrenzt. Das Rauchgas wird dem Ofen (1)
über Leitung (10) entnommen. Bevor das Rauchgas in die Wärmetauscher
(Abhitzeverwerter) (20) mit nachgeschaltetem Staubabscheider (21) gelangt, zweigt
von Leitung (10) Leitung (15) für Rauchgas ab, das heiß in den Ofen zurückgeführt
werden soll. In dieser Leitung kann ebenfalls ein Staubabscheider (22) angeordnet
sein.
Brennstoffe, die elementaren Stickstoff enthalten, werden zweckmäßig mit einer
geringeren Luftmenge verbrannt als stöchiometrisch notwendig wäre, um die
Bildung von NOx zu unterdrücken. Um die Rauchgase vollständig auszubrennen,
wird in Abhängigkeit eines vorgegebenen Sauerstoffgehaltes im den Ofen
verlassenden Rauchgas zusätzlich Verbrennungsluft über Leitung (23) mittels
Gebläse (8) oberhalb des Wirbelbettes in den Ofen geleitet. Die bei dieser
Nachverbrennung entstehende Wärme kann gegebenenfalls durch Kühlung in an
sich bekannter Weise abgeführt werden. Regler (7) mit O2-Analysenmeßstelle regelt
Klappe (5), die in Leitung (23) stromaufwärts vom Gebläse (8) angeordnet ist. (19)
deutet die Brennstoffzufuhr an.
Claims (3)
1. Verfahren zum Verbrennen von Klärschlämmen in einem Wirbelschichtofen,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Wirbelschicht durch ein Gemisch aus
Verbrennungsluft und Rauchgasen erzeugt, daß man die Klärschlämme mit
einer geringeren Luftmenge verbrennt als stöchiometrisch notwendig wäre
und daß man in Abhängigkeit eines vorgegebenen Sauerstoffgehaltes im
Rauchgas zusätzlich Verbrennungsluft oberhalb der Wirbelschicht in den
Wirbelschichtofen einleitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase
temperatur- und mengengeregelt in die Verbrennungsluft zurückgeführt
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil
der Verbrennungsluft im Gemisch in Abhängigkeit vom CO-Gehalt im
Rauchgas unmittelbar über der Wirbelschicht eingestellt wird.
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- 1987-02-06 DE DE3703568A patent/DE3703568C2/de not_active Expired - Fee Related
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