DE3915992A1 - Process for the reduction of nitrogen oxides - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Reduktion des Gehaltes an Stickstoff oxiden in Abgasen, welche beim Verbrennen eines Brenn gutes entstehen, das während des Verbrennungsprozes ses entlang einer Verbrennungsstrecke geführt wird, einer Anlage zum Verbrennen eines Brenngutes, wel ches beim Verbrennen entlang einer Verbrennungs strecke über mindestens eine Luftverteilvorrichtung ge führt wird, einer Müllverbrennungsanlage, einem Kohle kraftwerk sowie mit Anwendungen des Verfahrens.The present invention is concerned with a Process for reducing the nitrogen content oxides in exhaust gases, which are produced when burning a burner good emerge that during the combustion process it is guided along a combustion path, a plant for burning a combustible material, wel ches when burning along a combustion stretch over at least one air distribution device a waste incineration plant, a coal power plant and with applications of the method.
Stickstoffoxide, oder auch NO x oder Stickoxide ge nannt, werden im wesentlichen bei den verschieden sten Arten von Verbrennungsprozessen und -opera tionen gebildet und finden sich in den Abgasen resp. sog. Rauchgasen dieser Prozesse. Es handelt sich dabei u.a. um NO, NO2, N2O4, NO3, N2O3 und N2O5. Diese Verbindungen, insbesondere die Gemische von NO und NO2, auch rote Gemische oder nitrose Gase genannt, sind enorm giftig und können auch in ge ringsten Konzentrationen zu Atembeschwerden füh ren. Im weiteren verbinden sich die Stickstoff oxide mit der Luftfeuchte und bilden, in Wasser ge löst, sowohl salpetrige Säure wie auch Salpeter säure. Diese Säuren führen dann einerseits zum sog. sauren Regen und anderseits zu enormen Korrosions schäden an Gebäuden, Straßen, Fahrzeugen usw.Nitrogen oxides, or also called NO x or nitrogen oxides, are essentially formed in the most diverse types of combustion processes and operations and can be found in the exhaust gases or. so-called flue gases from these processes. These include NO, NO 2 , N 2 O 4 , NO 3 , N 2 O 3 and N 2 O 5 . These compounds, especially the mixtures of NO and NO 2 , also called red mixtures or nitrous gases, are enormously toxic and can lead to breathing difficulties even in low concentrations. Furthermore, the nitrogen oxides combine with the air humidity and form in water dissolves both nitrous acid and nitric acid. These acids then lead to acid rain on the one hand and enormous corrosion damage to buildings, roads, vehicles etc. on the other.
Um diese enorme Umweltbelastung durch Stickstoff oxide aus Abgasen einzudämmen, wurden die verschie densten Techniken und Verfahren entwickelt. Es han delt sich dabei einerseits um Behandlungsmethoden der Abgase selbst, wobei die Stickstoffoxide durch Auswaschen oder Sprühabsorption aus den Abgasen ent fernt werden. Weiter besteht die Möglichkeit der Reduktion der Stickstoffoxide in Stickstoff, was mittels geeigneter Katalysatoren erwirkt werden kann. Insbesondere diese letztgenannte Methode wird in den sog. Auto-Katalysatoren durchgeführt.To this enormous environmental pollution caused by nitrogen To contain oxides from exhaust gases, the various developed most techniques and processes. It han on the one hand, there are treatment methods the exhaust gases themselves, with the nitrogen oxides Wash out or spray absorption from the exhaust gases be removed. There is also the possibility of Reduction of nitrogen oxides in nitrogen what can be obtained by means of suitable catalysts. This latter method in particular is described in the so-called auto-catalysts performed.
Im Gegensatz dazu wird mittels sog. Primärmaß nahmen die Bildung der Stickstoffoxide bereits bei der Verbrennung gar nicht erst zugelassen, indem beispielsweise der Verbrennungsdüse eines Ölbren ners anstelle von reiner Luft als sog. Verbrennungs luft ein Abgas/Luftgemisch zugeführt wird, um die Brennintensität und damit die Verbrennungstempera tur zu reduzieren. Diese Reduktion der Verbrennungs temperatur kann auch durch Wassereindüsung, Dampf einblasung oder durch Zugabe von Additiven an die Verbrennungsdüse erreicht werden.In contrast, using so-called primary measure already increased the formation of nitrogen oxides the combustion is not even allowed by for example the combustion nozzle of an oil burner ners instead of pure air as so-called combustion air an exhaust gas / air mixture is supplied to the Burning intensity and thus the combustion temperature reduce tur. This reduction in combustion temperature can also be caused by water injection, steam injection or by adding additives to the Combustion nozzle can be reached.
In bezug auf diese Verbrennungstemperaturreduktion muss man wissen, daß die Bildung von Stickstoff oxiden nur bei sehr hohen Temperaturen möglich ist, da es sich bei der Bildung von Stickstoffoxiden um stark endotherme Reaktionen handelt.With regard to this reduction in combustion temperature one has to know that the formation of nitrogen oxides is only possible at very high temperatures, because nitrogen oxides are formed strongly endothermic reactions.
Nach der Gleichung von Van′t Hoff findet man, daß bei endothermen Reaktionen (d.h. chemische Reaktio nen, die Energie aufnehmen) die Gleichgewichtskon stante mit steigender Umgebungstemperatur zunimmt, d.h. daß diese Reaktion mit zunehmender Umgebungs temperatur wahrscheinlicher wird. Die Bildung von NO x , wie beispielsweise NO, NO2, N2O3 usw., ist enorm endotherm, so daß diese Reaktionen bei Raumtemperatur und auch bei leicht erhöhten Temperaturen nicht ein setzen. So benötigt beispielsweise die Herstellung von 1 Mol NO2 bei 25°C aus Sauerstoff und Stickstoff 11′570 cal. Die Bildung eines Mol NO benötigt sogar 20′850 cal. Aus diesen Zahlen wird sofort deutlich, daß die Bildung von Stickstoffoxiden nur bei sehr hohen Temperaturen möglich ist. So wurde beispiels weise gefunden, daß die Ausbeute an NO beim Zusam menführen von Stickstoff und Sauerstoff bei 1500°C nur 0,4% beträgt, bei 3000°C aber bereits 5%. (Angaben aus K. Denbigh, Prinzipien des chemischen Gleich gewichtes).According to Van't Hoff's equation, it is found that in endothermic reactions (ie chemical reactions that absorb energy) the equilibrium constant increases with increasing ambient temperature, ie that this reaction becomes more likely with increasing ambient temperature. The formation of NO x , such as NO, NO 2 , N 2 O 3 etc., is enormously endothermic, so that these reactions do not set in at room temperature or even at slightly elevated temperatures. For example, the production of 1 mole of NO 2 at 25 ° C from oxygen and nitrogen requires 11'570 cal. The formation of one mole of NO even requires 20'850 cal. From these numbers it is immediately clear that the formation of nitrogen oxides is only possible with very high temperatures is possible. For example, it was found that the yield of NO when merging nitrogen and oxygen at 1500 ° C is only 0.4%, but at 3000 ° C already 5%. (Information from K. Denbigh, principles of chemical equilibrium).
Aus dem oben Geschilderten wird nun klar, daß ober halb einer bestimmten Schwellentemperatur die Bil dung von Stickstoffoxiden aus Stickstoff und Sauer stoff, welche aus der Verbrennungsluft stammen, stark zunimmt. Insbesondere bei größeren Müllverbrennungs anlagen oder Kohlekraftwerken, wo teilweise bei der Verwendung von Brenngütern mit einem hohen Brenn wert Verbrennungstemperaturen von mehr als 1700°C in den Flammspitzen erreicht werden, ist die Bildung dieser Stickstoffoxide signifikant. Eben bei diesen genannten Anlagetypen hat es sich gezeigt, daß die oben erwähnten Maßnahmen zur Verminderung des Stick stoffoxidausstoßes entweder sehr teuer oder nicht realisierbar sind. Zum einen sind Waschprozesse und Absorption bei den enormen Abgasmengen sehr teuer und beeinflussen die Wirtschaftlichkeit derartiger Großanlagen entscheidend.From the above it is now clear that upper half a certain threshold temperature the bil formation of nitrogen oxides from nitrogen and acid substance that comes from the combustion air, strong increases. Especially with larger waste incinerators plants or coal-fired power plants, some of which at Use of firing goods with a high firing worth combustion temperatures of more than 1700 ° C to be reached in the flame tips is education of these nitrogen oxides significantly. With these mentioned plant types, it has been shown that the above-mentioned measures to reduce the stick oxide emissions either very expensive or not are realizable. On the one hand there are washing processes and Absorption with the enormous amounts of exhaust gas very expensive and affect the economy of such Large systems crucial.
Zum andern haben die sog. Primärmaßnahmen, wie Bei mischen von Abgasen zur Verbrennungsluft, Einspritzen von Wasser zum Brenngut, aufgrund der Art und Weise, wie sie eingesetzt wurden, nicht zum gewünschten Erfolg geführt. Insbesondere bei Müllverbrennungs anlagen mit stark unterschiedlichem Brenngut mit verschiedensten Brennwerten wurden diese Primärmaß nahmen derart eingesetzt, daß die Anlagen innerhalb kürzester Zeit verrußten, in den Dampfregistern der Abgaszüge starke Nachbrände zu Schäden führten und letztlich der Anfall an Asche wegen ungenügender Verbrennung des Mülls groß war.On the other hand, the so-called primary measures, such as with mixing exhaust gases to combustion air, injection from water to fuel, because of the way how they were used, not to the desired one Success led. Especially with waste incineration plants with very different firing materials This primary measure became the most diverse calorific values used in such a way that the facilities within soot in the steam registers the exhaust flues caused severe afterburns and ultimately the attack of ashes due to insufficient Burning the garbage was great.
Es hat sich gezeigt, daß diese Primärmaßnahmen, welche bei Brennern und Gasturbinen mit örtlich ge zielter kurzzeitiger oder explosionsartiger Ver brennung innerhalb eines begrenzten Brennraumes wir kungsvoll sind, auf Großanlagen mit einer ent lang einer Strecke ablaufenden Verbrennung, welche zudem über eine längere Zeitspanne abläuft, nicht ohne weiteres übertragbar sind.It has been shown that these primary measures, which in the case of burners and gas turbines with ge targeted short-term or explosive ver combustion within a limited combustion chamber are full of excitement on large systems with an ent along a route incineration which also expires over a longer period of time, not are readily transferable.
Trotzdem aber muß der Stickstoffoxidanteil in Ab gasen, speziell in Großverbrennungsanlagen, wie Müllverbrennungsanlagen oder Kohlekraftwerken, wei ter stark vermindert werden, ohne daß die Wirt schaftlichkeit dieser Anlagen wesentlich beeinflußt wird. Der Gesetzgeber fordert stets tiefere Stick stoffoxid- oder NO x -Werte in den Abgasen, um die Umweltbelastung weiter zu vermindern. Nevertheless, the nitrogen oxide content in gases, especially in large incineration plants, such as waste incineration plants or coal-fired power plants, must be greatly reduced without significantly affecting the economic viability of these plants. Legislators are always demanding lower nitrogen oxide or NO x values in the exhaust gases in order to further reduce the environmental impact.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, ein Verfahren zur Reduktion von Stickstoff oxiden in Abgasen vorzuschlagen, mittels welchem der Stickstoffoxidanteil speziell in Anlagen redu ziert wird, wo ein Brenngut unterschiedlichster Zu sammensetzung und mit unterschiedlichen Brennwerten während des Verbrennungsprozesses, welcher über eine Zeitspanne und nicht explosionsartig abläuft, ent lang einer Verbrennungsstrecke geführt wird.It is therefore a task of the present inventor dung, a process for the reduction of nitrogen propose oxides in exhaust gases, by means of which the nitrogen oxide content especially in plants redu is adorned where a firing material of the most varied types composition and with different calorific values during the combustion process, which has a Time span and does not explode, ent is led along a combustion path.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Wortlaut, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method according to the wording, preferably after at least one of the claims, in particular according to claim 1, solved.
Zur Reduktion der Stickstoffoxide in Abgasen wird vorgeschlagen, daß beim Verbrennen eines Brenngu tes, welches während des Verbrennungsprozesses ent lang der Verbrennungsstrecke geführt wird, die Sauer stoffmenge durch die entlang der Verbrennungsstrecke zugeführte Verbrennungsluft örtlich derart variiert wird, daß an keiner Stelle der Strecke die Verbren nungstemperatur im wesentlichen einen Maximalwert übersteigt, bei welchem die Bildung von Stickstoff oxiden einsetzt.To reduce the nitrogen oxides in exhaust gases proposed that when burning a Brenngu tes, which ent during the combustion process along the combustion route, the Sauer amount of substance through along the combustion route Combustion air supplied varies locally in such a way is that at no point on the route is the cremation temperature essentially a maximum value at which the formation of nitrogen uses oxides.
Grundsätzlich ist diese Variierung der Sauerstoff menge durch zwei Maßnahmen möglich. Zum einen kann dies erreicht werden, indem der Sauerstoffgehalt in der entlang der Verbrennungsstrecke zugeführten Verbrennungsluft örtlich variiert wird. Zum andern kann die pro Zeiteinheit zugeführte Verbrennungs luftmenge entlang der Verbrennungsstrecke örtlich variiert werden, wodurch auch bei bleibender Zu sammensetzung der Verbrennungsluft die Sauerstoff menge variiert wird.Basically, this variation is the oxygen quantity possible through two measures. For one, can this can be achieved by the oxygen content in the supplied along the combustion route Combustion air is varied locally. To change can the combustion supplied per unit of time Local air volume along the combustion path can be varied, which means that the composition of the combustion air the oxygen amount is varied.
Erfindungsgemäß wird zum Erreichen der ersten Maß nahme vorgeschlagen, daß der Sauerstoffgehalt in der zugeführten Verbrennungsluft örtlich durch Bei mischen eines gegenüber Luft sauerstoffärmeren Gas gemisches oder Gases entlang der Verbrennungsstrecke reduziert wird, um an diesem Ort hohe Verbrennungs temperaturen weitgehendst zu verhindern und damit die Bildung von Stickstoffoxiden weitgehendst zu verhindern. Bei dem gegenüber Luft sauerstoffärmeren Gasgemisch handelt es sich vorzugsweise um zurück geführte Rauchgase, welche beim Verbrennen entstehen.According to the invention, the first dimension is reached proposed that the oxygen content in of the supplied combustion air locally by Bei mix a gas with less oxygen than air mixture or gas along the combustion path is reduced to high combustion at this location prevent temperatures as much as possible and thus the formation of nitrogen oxides largely prevent. The one with less oxygen than air The gas mixture is preferably back guided smoke gases, which arise during combustion.
Dabei wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Verbrennungstemperatur an keiner Stelle der Verbren nungsstrecke im wesentlichen den Wert von ca. 1300°C in den Flammenspitzen übersteigt. Dabei wird vorzugs weise darauf geachtet, daß die Verbrennungstempera tur mindestens entlang eines Teils der Verbrennungs strecke nahezu konstant gehalten wird.It is proposed according to the invention that the Combustion temperature at no point of combustion distance essentially the value of approx. 1300 ° C in the flame tips. It is preferred wisely ensured that the combustion temperature at least along part of the combustion distance is kept almost constant.
Da das Brenngut bei Beginn des Verbrennungsprozesses einen relativ hohen Brennwert besitzt, wird vorzugs weise am Anfang der Verbrennungsstrecke die Beauf schlagung der Verbrennungsluft mit zurückgeführten Rauchgasen hochgehalten und entlang der Verbren nungsstrecke vermindert. Because the kiln at the start of the combustion process has a relatively high calorific value, is preferred the Beauf at the beginning of the combustion section Beat the combustion air with recirculated Flue gases held up and along the cremation distance is reduced.
Handelt es sich beim Verbrennungsgut beispielsweise um feuchten Müll oder um kaltes Verbrennungsgut, so werden die Rauchgase an einer Anfangszone der Verbrennungsstrecke vorzugsweise zum Trocknen und/ oder zum Erwärmen des Brenngutes diesem zugeführt. Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von erwärm ter reiner Frischluft zum Trocknen eines nassen Brenn gutes die Verbrennung nach erfolgter Trocknung zu einem gewissen Zeitpunkt aufgrund des hohen Sauer stoffgehaltes der Frischluft schlagartig einsetzt, wodurch sofort aufgrund des hohen Brennwertes des Gutes sehr hohe Temperaturen erreicht werden und somit die Gefahr der Bildung von NO x besteht. Wei ter vorteilhaft bei der Verwendung von zurückgeführ ten Rauchgasen ist die Tatsache, daß dieses ja be reits erwärmt ist und somit bestens zum Trocknen geeignet ist.If the combustion material is, for example, moist waste or cold combustion material, the flue gases are preferably fed to the combustion zone at an initial zone for drying and / or heating the combustion material. It has been shown that when using warm, pure fresh air to dry a wet firing product, the combustion suddenly begins after drying at a certain point due to the high oxygen content of the fresh air, which immediately leads to very high temperatures due to the high calorific value of the product become and thus there is a risk of formation of NO x . Wei ter advantageous in the use of recirculated flue gases is the fact that this is already heated and is therefore ideal for drying.
Um aber das Brenngut entlang der Verbrennungsstrecke vollständig zu verbrennen, wird weiter vorgeschla gen, daß an einer Endzone der Verbrennungsstrecke die Verbrennungsluft im wesentlichen aus reiner Luft mit einem entsprechend hohen Sauerstoffgehalt be steht. Da das Brenngut in dieser Endzone nur noch einen stark reduzierten Brennwert umfaßt, besteht keine Gefahr mehr von zu hohen Temperaturen in den Flammspitzen. Im wesentlichen verglüht das Brenngut nur noch in dieser Endzone.But around the kiln along the combustion path Burning completely is suggested gene that at an end zone of the combustion section the combustion air essentially consists of pure air with a correspondingly high oxygen content stands. Since the kiln only in this end zone includes a greatly reduced calorific value no more danger of too high temperatures in the Flame tips. Essentially, the kiln burns up only in this end zone.
Um eine möglichst gute und effiziente Durchführung der Verbrennungsluft durch das Brenngut zu gewähr leisten, wird weiter vorgeschlagen, daß das Brenn gut entlang der Verbrennungsstrecke über eine oder mehrere Luftverteilvorrichtungen, wie beispielsweise einen oder mehrere Verbrennroste oder Düsenböden für Wirbelschicht, geführt wird. Dabei ist weiter vorgesehen, daß die Verbrennungsstrecke in minde stens zwei Verbrennungszonen unterteilt wird, wobei an jeder Verbrennungszone die Verbrennungsluft durch mindestens je eine separate Luftzone zugeführt wird. Die Zusammensetzung der Verbrennungsluft kann in jeder Luftzone individuell gewählt werden, wobei dann die Verbrennungsluft mit der gewünschten Zu sammensetzung, resp. mit dem gewünschten Sauerstoff gehalt durch die Luftverteilvorrichtung in das Brenn gut geführt wird, welches sich in der entsprechenden Verbrennungszone der Verbrennungsstrecke befindet.To ensure the best possible and efficient implementation to guarantee the combustion air through the firing material afford, it is further proposed that the Brenn well along the combustion route over one or several air distribution devices, such as one or more combustion grates or nozzle bases for fluidized bed. Here is further provided that the combustion path in min at least two combustion zones is divided, whereby the combustion air through each combustion zone at least one separate air zone is supplied. The composition of the combustion air can be in each air zone can be selected individually, whereby then the combustion air with the desired Zu composition, resp. with the desired oxygen contained in the kiln by the air distribution device is well managed, which is in the corresponding Combustion zone of the combustion section is located.
Weiter wird vorgeschlagen, daß beidseitig der Ver teilvorrichtungen mindestens teilweise entlang der Verbrennungsstrecke Seitenwandungen angeordnet wer den, durch welche Verbrennungsluft als sog. Primär luft in das Brenngut oder als sog. Sekundärluft in die das Brenngut verlassenden Rauchgase zugeführt wird.It is also proposed that the Ver sub-devices at least partially along the Combustion section side walls arranged who by which combustion air as so-called primary air into the firing material or as so-called secondary air in the flue gases leaving the kiln are fed becomes.
Weiter wird vorgeschlagen, daß auch diese durch die Seitenwandungen zugeführte Verbrennungsluft in ihrer Zusammensetzung entlang der Verbrennungsstrecke örtlich variiert werden kann, wobei sie vorzugsweise im wesentlichen der Zusammensetzung der entsprechen den Verbrennungsluft entspricht, die an derselben Stelle der Verbrennungsluft durch den Rost in das Brenngut geführt wird. It is further proposed that this too the combustion air supplied in the side walls their composition along the combustion route can be varied locally, preferably essentially correspond to the composition of the corresponds to the combustion air on the same Place the combustion air through the grate in the Firing material is guided.
Zur Steuerung der Zusammensetzung der Verbrennungs luft, resp. des Sauerstoffgehaltes in der Verbren nungsluft wird weiter vorgeschlagen, daß die Ver brennungstemperaturen des Brenngutes entlang der Verbrennungsstrecke gemessen werden. Dies kann einer seits durch thermische Messelemente geschehen, wel che entlang der Verbrennungsstrecke angeordnet werden, oder aber optisch durch Messen der Helligkeit der Flamme, resp. der Flammspitzen, aus welcher auf die jeweiligen Temperaturen in der Flamme oder in den Flammspitzen geschlossen werden kann. Wird an einer Stelle der Verbrennungsstrecke eine zu hohe Verbren nungstemperatur gemessen, so wird der Sauerstoff gehalt der Verbrennungsluft, welche der Verbrennungs zone zugeführt wird, in welcher diese Stelle liegt, so weit reduziert, daß die Temperatur unter den geforderten Maximalwert absinkt. Dadurch wird er reicht, daß die an dieser Stelle eingesetzte mög liche Bildung von NO x -Gasen im wesentlichen wieder verunmöglicht wird.To control the composition of the combustion air, respectively. of the oxygen content in the combustion air is further proposed that the combustion temperatures of the material to be measured along the combustion path. This can be done on the one hand by thermal measuring elements which are arranged along the combustion path, or optically by measuring the brightness of the flame, respectively. the flame tips from which the respective temperatures in the flame or in the flame tips can be deduced. If too high a combustion temperature is measured at one point in the combustion zone, the oxygen content of the combustion air, which is supplied to the combustion zone in which this point is located, is reduced to such an extent that the temperature drops below the required maximum value. As a result, it is sufficient that the possible formation of NO x gases used at this point is essentially impossible again.
In einem weiteren Verfahren wird vorgeschlagen, daß die das Brenngut verlassenden Rauchgase in einem Feuerraum oder in einer Mischstrecke durch Sekundär luft aus einer oder mehreren ersten Einlassdüsen vermischt und/oder verwirbelt wird. Das so entstan dene Luft/Rauchgasgemisch wird in einer dem Feuer raum und/oder der Mischstrecke nachfolgenden Gas ausbrandzone durch Zuführen weiterer Sekundärluft aus einer oder mehreren zweiten Einlaßdüsen nahezu vollständig ausgebrannt. Dieses Ausbrennen der Rauch gase ist notwendig, daß keine Nachbrände in den nachfolgenden Rohrzügen entstehen, um Beschädigungen in den Rohrzügen zu vermeiden.Another procedure proposes that the flue gases leaving the fuel in one Furnace or in a mixing section by secondary air from one or more first inlet nozzles is mixed and / or swirled. This is how it came about The air / flue gas mixture is in a fire space and / or gas following the mixing section burnout zone by supplying additional secondary air almost from one or more second inlet nozzles completely burned out. This burning out the smoke gases is necessary that no afterburns in the subsequent pipe runs arise to damage to avoid in the pipe runs.
Dabei wird vorgeschlagen, daß die Sekundärluft aus den ersten Einlaßdüsen vorzugsweise wenigstens teil weise aus zurückgeführten Rauchgasen besteht und daß die Sekundärluft aus den zweiten Einlaßdüsen nahezu reine Luft ist. Aufgrund des hohen Sauerstoff gehaltes der Sekundärluft aus den zweiten Einlaß düsen wird ein vollständiges Ausbrennen der Rauch gase gewährleistet.It is proposed that the secondary air out the first inlet nozzles preferably at least partially as consists of recirculated flue gases and that the secondary air from the second inlet nozzles is almost pure air. Because of the high oxygen content of the secondary air from the second inlet The smoke will completely burn out gases guaranteed.
Entsprechend den erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Anlage zum Verbrennen eines Brenngutes vorge schlagen, in welcher beim Verbrennen eines Brenn gutes entlang einer Verbrennungsstrecke über minde stens eine Luftverteilvorrichtung, wie beispielsweise einem Verbrennungsrost, Abgase gebildet werden, die im wesentlichen frei von Stickstoffoxiden sind. Die Anlage zeichnet sich dadurch aus, daß die Zufuhr der Verbrennungsluft durch die Vorrichtung entlang der Strecke in mindestens zwei voneinander getrennten Luftzonen erfolgt und in jeder Luftzone Mischvorrich tungen angeordnet sind, um Frischluft und zurückge führte, beim Verbrennen entstandene Rauchgase in jedem x-beliebigen Verhältnis miteinander zu mischen, wodurch aufgrund der unterschiedlichen Zusammen setzung der Verbrennungsluft, resp. der unterschied liche Sauerstoffgehalt in der Verbrennungsluft, die Verbrennungstemperatur über jeder Luftzone separat gesteuert werden kann. Damit kann die Verbrennungs temperatur entlang der ganzen Strecke unter einem kritischen Wert gehalten werden, welcher für die Bildung von Stickstoffoxiden maßgebend ist. In einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anlage wird weiter vorgeschlagen, daß seitlich zu den Ver teilvorrichtungen, resp. zum Verbrennungsrost, Seiten wandungen angeordnet sind, wobei in den Seitenwan dungen Luftzuführungen oder Luftdüsen für das Ein blasen von Verbrennungsluft angeordnet sind. Wiederum sind Mischvorrichtungen vorgesehen, durch welche die Zusammensetzung der durch die Seitenwandungen eingeführten Verbrennungsluft örtlich variiert werden kann.According to the method of the invention a plant for burning a combustible is featured in which when burning a burner good along a combustion route over minde least an air distribution device, such as a combustion grate, exhaust gases are formed are essentially free of nitrogen oxides. The System is characterized in that the supply the combustion air through the device the route in at least two separate sections Air zones and mixing device in each air zone lines are arranged to fresh air and zurückge led to smoke gases generated during combustion to mix any ratio, whereby due to the different together setting of the combustion air, respectively. the difference Liche oxygen content in the combustion air, the Combustion temperature over each air zone separately can be controlled. So that the combustion temperature along the whole route under one critical value is kept, which for the Formation of nitrogen oxides is decisive. In a Design variant of the system according to the invention it is further proposed that laterally to the Ver partial devices, respectively. to the combustion grate, sides walls are arranged, being in the Seitenwan air supply or air nozzles for the in blowing combustion air are arranged. In turn are provided mixing devices through which the composition of the through the side walls imported combustion air can be varied locally can.
In einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungs gemäßen Anlage wird vorgeschlagen, daß an der Durch gangszone vom Feuerraum in eine Gasausbrandzone, welche im wesentlichen einen runden Querschnitt auf weist und welche im wesentlichen durch eine sog. Mischstrecke gebildet wird, entlang der Peripherie des Querschnittes erste Einlaßdüsen für Sekundär luft angeordnet werden. Diese ersten Einlaßdüsen können entweder nahezu horizontal in einer Ebene liegend angeordnet werden oder aber schraubenförmig entlang der Wandung gegeneinander versetzt auf ver schiedenen Niveaus. Die Einlaßrichtung der Einlaß düsen ist in derselben Umfangrichtung weisend ange winkelt zur jeweiligen Tangente der Rundung, um durch tangentiales Einblasen der Sekundärluft eine Wirbel strömung in den den Feuerraum entweichenden Rauch gasen zu erzeugen. Vorzugsweise sind diese ersten Düsen dann in einer Ebene liegend angeordnet, wenn der Feuerraum niedrig ist, und vorzugsweise dann spiralenförmig angeordnet, wenn es sich um einen hohen Feuerraum handelt.In a further embodiment of the invention According plant is proposed that at the through passage zone from the combustion chamber into a gas burnout zone, which is essentially a round cross-section points and which essentially by a so-called Mixing section is formed along the periphery the cross section of the first inlet nozzles for secondary air can be arranged. These first inlet nozzles can either be almost horizontal in one plane can be arranged horizontally or helically offset against each other along the wall on ver different levels. The inlet direction of the inlet nozzles are pointing in the same circumferential direction angles to the respective tangent of the curve to pass through blowing the secondary air tangentially into a vortex flow into the smoke escaping the combustion chamber to produce gases. These are preferably the first Nozzles arranged in a plane if the firebox is low, and preferably then arranged in a spiral if it is a high combustion chamber.
Weiter wird vorgeschlagen, daß in analoger Weise oberhalb der ersten Düsen weitere zweite Einlaß düsen für Sekundärluft angeordnet werden, durch welche im wesentlichen sauerstoffreiche Verbrennungsluft in den von den ersten Düsen erzeugten Wirbel einge führt wird, um ein nahezu vollständiges Ausbrennen der Rauchgase zu ermöglichen. Diese zweiten Einlaß düsen können wiederum entweder in einer Ebene lie gend oder spiralenförmig gegeneinander versetzt an geordnet werden, wobei deren Einblasrichtung vorteil haft in gleiche Richtung wie der bereits erzeugte Wirbel weist.It is further proposed that in an analogous manner another second inlet above the first nozzles nozzles for secondary air are arranged through which essentially oxygen-rich combustion air into the vortex generated by the first nozzles leads to an almost complete burnout to allow the flue gases. This second inlet nozzles can either lie in one plane offset or offset in a spiral be ordered, the direction of their blowing advantageous in the same direction as the one already created Vertebra points.
Zur Erzeugung dieser Wirbelströmung ist es vorteil haft, wenn der Querschnitt beim Ausgang des Feuer raumes, in der Mischstrecke und beim Beginn des ersten Zuges nahezu rund ausgebildet ist.It is advantageous to generate this vortex flow stuck when the cross section at the exit of the fire room, in the mixing section and at the beginning of the first Zug is almost round.
Weiter wird vorgeschlagen, daß, dem ersten Zug nach geschaltet, ein Zyklonfilter angeordnet wird, in welchem grobe, schwach giftige Festpartikel aus den Rauchgasen ausgeschieden werden. Der Zyklonfilter wird dabei vorzugsweise derart angeordnet, daß die in der Mischstrecke erzeugte Wirbelströmung sich im Zyklonfilter fortsetzt, wodurch das Ausscheiden der Festpartikel begünstigt wird. Es hat sich ge zeigt, daß die giftigen Substanzen in Rauchgasen, wie beispielsweise Schwermetalle, Stickoxide usw., an Feinstpartikeln haften und nicht an den Grob teilen. Diese relativ ungiftigen Grobteile können anschließend wieder dem Brenngut zugeführt werden.It is also proposed that, after the first train switched, a cyclone filter is arranged in which coarse, weakly toxic solid particles from the Flue gases are excreted. The cyclone filter is preferably arranged such that the vortex flow generated in the mixing section in the cyclone filter continues, causing the elimination the solid particle is favored. It has happened shows that the toxic substances in flue gases, such as heavy metals, nitrogen oxides etc., adhere to the finest particles and not to the coarse share. These relatively non-toxic coarse parts can then be fed back to the kiln.
Zum Ausscheiden der hoch giftigen Feinstpartikel wird weiter die Anordnung eines weiteren Zyklon filters vorgeschlagen, welcher vorzugsweise den Rohr zügen nachgeschaltet wird in einem Bereich, wo die Rauchgase nur noch ca. 300°C Wärme aufweisen. Durch diese apparativen Maßnahmen kann erreicht werden, daß der Anfall von hoch giftigen Substanzen auf ein Minimum reduziert wird.For excreting the highly toxic fine particles will continue the arrangement of another cyclone Filters suggested which preferably the tube trains will follow in an area where the Flue gases only have a heat of approx. 300 ° C. By these equipment measures can be achieved that the accumulation of highly toxic substances is reduced to a minimum.
Die oben erwähnten Verfahren und Anlagen eignen sich insbesondere in Müllverbrennungsanlagen oder in Kohle kraftwerken.The processes and systems mentioned above are suitable especially in waste incineration plants or in coal power plants.
Die erfindungsgemäßen Verfahren und Anlagen bleiben aber nicht auf diese beiden Anwendungsgebiete be schränkt, sondern sind überall dort einsetzbar, wo ein Brenngut nicht stationär örtlich innerhalb eines kleinen, beschränkten Feuerraumes verbrannt wird, sondern entlang einer Verbrennungsstrecke geführt und verbrannt wird.The methods and systems according to the invention remain but do not apply to these two areas of application limits, but can be used wherever a kiln is not stationary locally within a small, limited firebox is burned, but led along a combustion route and is burned.
Anschließend wird die Erfindung beispielsweise an hand der Verwendung in Müllverbrennungsanlagen unter Bezug auf Figuren weiter erläutert.The invention is then followed, for example hand use in waste incineration plants Further explained with reference to figures.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 in Längsrichtung schematisch dargestellt eine erfindungsgemäße Verbrennungs strecke einer Müllverbrennungsanlage, Fig. 1 is illustrated schematically in the longitudinal direction of a combustion according to the invention route a waste incineration plant,
Fig. 2 schematisch dargestellt eine Müllverbren nungsanlage mit der erfindungsgemäßen Zufuhr der Verbrennungsluft, Fig. 2 shows schematically a Müllverbren drying plant according to the invention with the supply of the combustion air,
Fig. 3-5 graphisch dargestellt die Zumischung zurückgeführter Rauchgase in die Ver brennungsluft, Fig. 3-5 graphically illustrated the mixing recirculated flue gases combustion air in the Ver.
Fig. 6 die Verbrennungsstrecke im Querschnitt mit der Zuleitung der Verbrennungsluft durch Seitenwände, Fig. 6 shows the combustion distance in the cross section of the supply line of the combustion air by side walls,
Fig. 7 schematisch dargestellt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsvariante einer Verbrennungsstrecke mit Feuer raum und erstem Zug einer Müllverbren nungsanlage mit der Zufuhr der Verbren nungsluft, Fig. 7 schematically space a further embodiment of the invention a combustion path with fire and first train Müllverbren a drying plant with the supply of the combustion air,
Fig. 8 eine weitere erfindungsgemäße Ausfüh rungsvariante, detaillierter dargestellt, Figure 8 is approximately variant. Exporting a further invention, shown in more detail,
Fig. 9 den Querschnitt der Mischstrecke gemäss Linie A-A aus Fig. 8 und Fig. 9 shows the cross section of the mixing section along line AA of Fig. 8 and
Fig. 10 schematisch dargestellt die dem ersten Zug erfindungsgemäß nachgeschalteten Zyklonfilter. Fig. 10 shows schematically the cyclone filter downstream of the first train according to the invention.
In Fig. 1 ist in Längsrichtung schematisch dargestellt eine erfindungsgemäß ausgestattete Verbrennungs strecke einer Müllverbrennungsanlage. Dabei wird Müll 1, wobei es sich beispielsweise um kommunalen oder industriellen, feuchten oder trockenen Abfall handeln kann, in einer Zulieferzone 2 zugeführt und auf eine Verbrennungsstrecke 3, bestehend aus einem Verbrennungsrost, gegeben. Der Müll durchläuft nun als brennendes Gut 5 die Verbrennungsstrecke 3 und verläßt diese am Schluß in Form von Asche 7, wel che in einem Auffanggefäß in einer Entaschungszone 8 aufgefangen und weggeführt wird.In Fig. 1 is shown schematically in the longitudinal direction a combustion route equipped according to the invention of a waste incineration plant. In this case, garbage 1 , which may be municipal or industrial, moist or dry waste, for example, is fed into a supply zone 2 and placed on a combustion path 3 consisting of a combustion grate. The garbage now passes through the combustion zone 3 as a burning material 5 and leaves it at the end in the form of ash 7 , which is collected in a collecting vessel in a deashing zone 8 and carried away.
Die für die Verbrennung verantwortliche Verbren nungsluft wird von unten durch den Rost 3 zugeführt, und zwar durch die voneinander unabhängigen Luft zonen 11-16, welche je durch einen Auffangtrichter für die Asche 4 gebildet werden, in welchem die durch den Rost fallende Asche aufgefangen wird. Die Luft zonen 11-16 werden je durch eine Zufuhrleitung von einem Mischventil 19 mit Verbrennungsluft gespeist, in welchem Mischen von Frischluft 17 und zurückgeführ ten Rauchgasen 18 erfolgt. Die Mischeinstellung in den Ventilen 19 ist individuell wählbar.The combustion air responsible for the combustion is fed from below through the grate 3 , namely through the independent air zones 11-16 , which are each formed by a collecting funnel for the ashes 4 , in which the ash falling through the grate is collected . The air zones 11-16 are each fed by a supply line from a mixing valve 19 with combustion air, in which mixing of fresh air 17 and returning smoke gases 18 takes place. The mixing setting in the valves 19 can be selected individually.
Wenn nun der Müll 1 auf den Verbrennungsrost 3 ge geben wird, wird er zunächst im Bereich oberhalb der Luftzone 11 getrocknet, entgast und anschlie ßend, je nach Sauerstoffzufuhr, vergast oder ver brannt. Je nach Brennwert des Mülls resp. des nun verbrennenden Gutes 5 kann die Verbrennung sehr in tensiv einsetzen, wodurch sich starke und sehr helle Flammen 6 entwickeln. Insbesondere in den Flammen spitzen, wo die Flamme am hellsten, fast weiß ist, ist die Verbrennungstemperatur am höchsten. Ent sprechend ist hier die Gefahr von Bildung von Stick stoffoxiden am grössten. Durch Drosselung des Sauer stoffgehaltes in der zugeführten Verbrennungsluft, in dem mehr zurückgeführte Rauchgase 18 beigemischt werden, kann das Feuer gedrosselt werden und damit auch die Höchsttemperaturen in den Flammspitzen. Damit wird die Bildung von Stickstoffoxiden weit gehendst verhindert.If the garbage 1 is now on the combustion grate 3 ge, it is first dried in the area above the air zone 11 , degassed and then, depending on the oxygen supply, gasified or burned ver. Depending on the calorific value of the waste or of the now burning material 5 can use the combustion very intensively, as a result of which strong and very bright flames 6 develop. The combustion temperature is highest, especially in the flames where the flame is brightest, almost white. Accordingly, the greatest danger here is the formation of nitrogen oxides. By throttling the oxygen content in the supplied combustion air, in which more recirculated flue gases 18 are admixed, the fire can be throttled and thus also the maximum temperatures in the flame tips. This largely prevents the formation of nitrogen oxides.
Das Brenngut 5 durchläuft anschließend die Verbren nungsstrecke über die weiteren Luftzonen 12-16, wo bei die Zusammensetzung der Verbrennungsluft in den einzelnen Zonen je nach der Brennintensität, resp. der Flammenbildung bei der Verbrennung, eingestellt wird. Aufgrund des immer noch hohen Brennwertes des Brenngutes 5 oberhalb Luftzone 12 ist hier der Rauch gasanteil immer noch hoch, währenddem im Endbereich, wegen des dann bereits tiefen Brennwertes, weniger Rauchgase in den Zonen 15 und 16 der Verbrennungs luft beigemischt werden. Hier ist es sogar wichtig, daß möglichst viel Sauerstoff dem Brenngut zuge führt wird, damit dieses auch vollständig verbrennt.The combustible 5 then passes through the combustion section over the other air zones 12-16 , where the composition of the combustion air in the individual zones depending on the burning intensity, respectively. flame formation during combustion. Due to the still high calorific value of the firing material 5 above air zone 12 , the smoke gas content is still high here, while in the end area, because of the already low calorific value, fewer flue gases in zones 15 and 16 of the combustion air are added. Here it is even important that as much oxygen as possible is supplied to the firing material so that it burns completely.
Die Sauerstoffdrosselung entlang der Verbrennungs strecke 3 ist auch dadurch zu erreichen, daß die Zufuhrmenge der Verbrennungsluft vermindert wird. Allerdings hat es sich gezeigt, daß bei zu kleinem Verbrennungsluftdurchsatz durch den Verbrennungs rost die Kühlung des Rostes zu gering ist. Aufgrund zu hoher Temperaturen am Rost beginnt das Brenngut oder die Schlacke zu schmelzen und dringt in den Rost ein, was unerwünscht ist. Der somit geforderte hohe Verbrennungsluftdurchsatz kann aber mit vorge schlagenem, variierbarem Zumischen von Rauchgasen 18 zur Verbrennungsluft an der ganzen Verbrennungs strecke 3 beibehalten werden.The throttling of oxygen along the combustion route 3 can also be achieved in that the supply quantity of the combustion air is reduced. However, it has been shown that if the combustion air throughput is too small, the cooling of the grate is too low due to the combustion grate. Due to excessive temperatures on the grate, the kiln or slag begins to melt and penetrates the grate, which is undesirable. The high combustion air throughput thus required can, however, be maintained with pre-proposed, variable admixing of flue gases 18 to the combustion air on the entire combustion route 3 .
In Fig. 2 ist schematisch eine Müllverbrennungs anlage mit der erfindungsgemäßen Zufuhr der Ver brennungsluft dargestellt. Dabei entspricht die Zu fuhr des Mülls 1 in einer Zufuhrzone 2, die Durch führung des Brenngutes 5 entlang der Verbrennungs strecke 3, sowie die Zufuhr der Verbrennungsluft durch die Luftzonen 11-16 in etwa der Darstellung von Fig. 1. Ein Unterschied besteht darin, daß die Verbrennungsstrecke in drei voneinander abgestufte Verbrennungsroste 3 unterteilt ist.In Fig. 2, a waste incineration plant with the supply of combustion air according to the invention is shown schematically. The supply of garbage 1 in a feed zone 2 , the passage of the combustible material 5 along the combustion route 3 , and the feed of the combustion air through the air zones 11 - 16 roughly correspond to the illustration in FIG. 1. A difference is that that the combustion section is subdivided into three combustion grates 3 which are graded from one another.
Oberhalb der Verbrennungsstrecke 3 angeordnet ist der Feuerraum 21, durch welchen die die Flammen 6 verlassenden Rauchgase in eine sog. Mischstrecke 22 a geführt werden. Peripher in der Wandung dieser Mischstrecke 22 a sind zwei Gruppen von Zuführdüsen 31 und 32 angeordnet, für die Zufuhr von Sekundär luft. Der Querschnitt dieser Mischstrecke 22 a ist vorzugsweise kreisrund ausgebildet. An die Misch strecke 22 a angeschlossen ist eine Gasausbrandzone oder erster Zug 22 angeordnet, in welcher die mit Sekundärluft vermischten Rauchgase noch vollständig ausgebrannt werden. Entlang der dem ersten Zug nach folgend angeordneten weiteren Züge, in Form eines Wärmetauschers 23 dargestellt, werden die Rauchgase zu einem Filter oder Entstauber 24 geführt, wo Fest partikel und Flugasche aus den Rauchgasen ausfiltriert werden. Die den Entstauber verlassenden Rauchgase, oder nun auch Abgase genannt, können weiter gege benenfalls zum Beheizen von sog. Fernheizungen ver wendet werden, oder aber verlassen die Müllverbren nungsanlage beispielsweise durch ein Hochkamin (nicht dargestellt).The combustion chamber 21 is arranged above the combustion zone 3 , through which the flue gases leaving the flames 6 are guided into a so-called mixing zone 22 a . Peripherally in the wall of this mixing section 22 a , two groups of feed nozzles 31 and 32 are arranged, for the supply of secondary air. The cross section of this mixing section 22 a is preferably circular. Connected to the mixing section 22 a is a gas burnout zone or first train 22 , in which the flue gases mixed with secondary air are still completely burned out. Along the further trains arranged after the first train, shown in the form of a heat exchanger 23 , the flue gases are guided to a filter or deduster 24 , where solid particles and fly ash are filtered out of the flue gases. The flue gases leaving the deduster, or now also called exhaust gases, can also be used for heating so-called district heating, or leave the waste incineration plant, for example, by means of a chimney (not shown).
Ein Teil der den Entstauber verlassenden Rauch- oder Abgase werden über eine Leitung 25 abgezogen und über ein Rauchgasgebläse 18 a in die Rohrleitungen 18 geführt, wo die zurückgeführten Rauchgase zum Beimischen in primäre Verbrennungsluft oder in die Sekundärluft für die Düsen 31 und 32 verwendet werden. Die Beimischung in die primäre Verbrennungsluft für die Luftzonen 11-16 erfolgt in den Ventilen 19. Die Zumischung der zurückgeführten Rauchgase in die Sekun därluft für die Düsen 31 und 32 erfolgt im Misch ventil 33, welches im weiteren durch Frischluft 34 über ein Frischluftgebläse 34 a gespeist wird.Part of the smoke or exhaust gases leaving the deduster are drawn off via a line 25 and guided via a flue gas blower 18 a into the pipes 18 , where the recirculated flue gases are used for admixing in primary combustion air or in the secondary air for the nozzles 31 and 32 . The admixture in the primary combustion air for the air zones 11-16 takes place in the valves 19 . The admixture of the returned flue gases in the secondary air for the nozzles 31 and 32 takes place in the mixing valve 33 , which is fed further by fresh air 34 via a fresh air blower 34 a .
Die während des Verbrennens des Brenngutes 5 durch die Luftzonen 11-16 zugeführte Verbrennungsluft wird analog dem zu Fig. 1 Geschilderten mit zurückgeführ ten Rauchgasen 18 beaufschlagt. Die Zusammensetzung der Sekundärluft in den Düsen 31 und 32 wird der art gewählt, daß ein vollständiges Ausbrennen der die Flammen 6 verlassenden Rauchgase in der Misch zone 22 a und in der Gasausbrandzone 22 gewährleistet ist. Dabei ist es notwendig, daß die den Feuer raum verlassenden Rauchgase noch mindestens eine Temperatur von ca. 800°C aufweisen. Der Sauerstoff gehalt und damit der Anteil der Frischluft 34 in den Düsen 31 und 32 wird dann so gewählt, daß beim Ausbrennen der Rauchgase die Verbrennungstempera turen kaum je den maximalen Bereich von ca. 1100°C bis 1300°C übersteigen. Die möglicherweise bereits im ersten Zug 22 angeordneten Rohrleitungen für die Wärmeaufnahme aus den Rauchgasen sind in Fig. 2 nicht dargestellt. Die durch Leitung 25 zurückgeführten Rauchgase könnten ebenfalls vor dem Entstauber 24 abgezogen werden, doch es hat sich gezeigt, daß Flugasche und Festpartikel in den Rauchgasen zu Ver stopfungen im Gebläse 18 a führen können.The combustion air supplied through the air zones 11-16 during the combustion of the combustion material 5 is acted upon with recycled flue gases 18 analogously to that described in FIG. 1. The composition of the secondary air in the nozzles 31 and 32 is of the type selected that a complete burnout of the flue gases leaving the flame zone 6 in the mixing and a 22 is ensured in the Gasausbrandzone 22nd It is necessary that the flue gases leaving the combustion chamber still have at least a temperature of approx. 800 ° C. The oxygen content and thus the proportion of fresh air 34 in the nozzles 31 and 32 is then selected so that the combustion temperatures hardly ever exceed the maximum range of approximately 1100 ° C. to 1300 ° C. when the flue gases are burned out. The pipes possibly already arranged in the first train 22 for the heat absorption from the flue gases are not shown in FIG. 2. The returned through line 25 flue gases could also be deducted before the deduster 24 , but it has been shown that fly ash and solid particles in the flue gases can lead to blockages in the blower 18 a .
In den Fig. 3 bis 5 sind drei mögliche Beispiele der prozentualen Anteile der zurückgeführten Rauch gase in der Verbrennungsluft in den Luftzonen 11-16 dargestellt. Dabei wird von der Annahme ausgegangen, daß die Zufuhr der Verbrennungsluft entlang der sechs Luftzonen konstant ist.In the Figs. 3 to 5 show three possible examples the percentages are of the recirculated flue gases into the combustion air in the air zones 11-16 illustrated. It is assumed that the supply of combustion air is constant along the six air zones.
Im weiteren ist zu bemerken, daß die drei darge stellten Beispiele eine Momentanaufnahme zeigen, da ja die Zusammensetzung des Mülls ständig ändert und somit auch die Zusammensetzung der Verbrennungs luft in den einzelnen Luftzonen ständig variieren kann. Es handelt sich also mehr um Anschauungsbei spiele, um die erfindungsgemäße Idee des Variie rens der Zusammensetzung der Verbrennungsluft entlang der Verbrennungsstrecke zu verdeutlichen.It should also be noted that the three Darge provided examples show a snapshot since the composition of the garbage is constantly changing and thus the composition of the combustion air in the individual air zones vary constantly can. So it's more about illustrative examples games to the inventive idea of the Variie along the composition of the combustion air to illustrate the combustion route.
Fig. 3 stellt eine typische Beaufschlagung mit zu rückgeführten Rauchgasen beim Verbrennen von Müll mit einem relativ hohen Brennwert dar. Fig. 3 shows a typical exposure to flue gases to be returned when burning waste with a relatively high calorific value.
Fig. 4 zeigt demgegenüber eine typische Beaufschla gung mit zurückgeführten Rauchgasen beim Verbrennen von Müll mit einem relativ tiefen Brennwert. Fig. 4 shows, in contrast, a typical exposure with recirculated flue gases when burning waste with a relatively low calorific value.
Fig. 5 schlußendlich zeigt die Beaufschlagung der Verbrennungsluft mit zurückgeführten Rauchgasen beim Verbrennen von feuchtem Müll. Fig. 5 finally shows the exposure of the combustion air with recirculated flue gases when burning wet waste.
Bei allen drei Figuren zeigt sich, daß die Beauf schlagung entlang der Verbrennungsstrecke weitge hendst abnehmend ist, daß es aber durchaus vor kommen kann, daß in einer nachfolgenden Verbren nungsluftzufuhrzone die Beaufschlagung höher sein kann als in der vorangegangenen.All three figures show that the Beauf striking along the combustion route is decreasing, but that is definitely the case that can come in a subsequent burning air supply zone, the exposure to be higher can than in the previous one.
Zu Fig. 5 ist noch zu bemerken, daß das feuchte Brenngut deshalb vorzugsweise mit zurückgeführten Rauchgasen getrocknet wird, weil einerseits die zu rückgeführten Rauchgase erhöhte Temperatur aufweisen und zudem beim Trocknungspunkt des Brenngutes keine unkontrollierte Feuerentwicklung einsetzt.To Fig. 5 is also to be noted that the humid combustible material therefore preferably is dried with recirculated flue gases, because the one hand have increased to recirculated flue gas temperature, and also does not use any uncontrolled fire development in the drying of the firing point.
In Fig. 6 ist die Verbrennungsstrecke im Querschnitt mit der Zuleitung von Sekundärluft durch Seiten wände dargestellt. Seitlich zum Verbrennungsrost 3 angeordnet sind die beiden Seitenwände 41. In den beiden Seitenwänden 41 angeordnet sind je obere und untere Einlaßdüsen 42 und 43, durch welche die Se kundärluft eingeblasen werden kann. Der Vorteil des Anbringens von Seitenwandungen liegt einerseits dar in, daß das verbrennende Gut 5 nicht seitlich vom Rost wegfallen kann und zudem die seitlichen Strah lungsverluste verringert werden können. Das Zufüh ren von Sekundärluft durch die Seitenwandungen 41 hat einerseits den Vorteil, daß sich weniger Schlacke oder Aschepartikel an den Wandungen festsetzen, und zudem besteht die Möglichkeit, teilweise die Ver brennung und die Zusammensetzung der über der Flamme liegenden Rauchgase zu beeinflussen.In Fig. 6 the combustion section is shown in cross section with the supply of secondary air through side walls. The two side walls 41 are arranged laterally to the combustion grate 3 . Arranged in the two side walls 41 are upper and lower inlet nozzles 42 and 43 , through which the secondary air can be blown in. The advantage of attaching side walls is on the one hand in that the burning material 5 can not drop laterally from the grate and also the lateral radiation losses can be reduced. The supply of secondary air through the side walls 41 has the advantage, on the one hand, that less slag or ash particles adhere to the walls, and there is also the possibility of partially influencing the combustion and the composition of the flue gases lying above the flame.
Die Zusammensetzung der durch die Einlaßdüsen 42 und 43 eingeführten Sekundärluft kann entweder ent lang der ganzen Verbrennungsstrecke 3 konstant ge halten werden, oder aber sie kann ebenfalls zonen weise durch mehr oder weniger Zumischen von zurück geführten Rauchgasen variiert werden.The composition of the secondary air introduced through the inlet nozzles 42 and 43 can either be kept constant along the entire combustion path 3 , or else it can also be varied in zones by more or less admixing of recirculated flue gases.
In Fig. 7 dargestellt ist ebenfalls eine Verbren nungsstrecke 3 einer Müllverbrennungsanlage mit dem darüber liegenden Feuerraum 21 und einer Gasaus brandzone 22. In Fig. 7 sind nun die Seitenwandun gen 41 im Längsschema dargestellt, und zwar entlang der Verbrennungsstrecke oberhalb der Luftzonen 11-14. Seitenwandungen 41 werden vorteilhafterweise ent lang demjenigen Teil der Verbrennungsstrecke 3 an geordnet, wo hohe Flammentwicklung möglich ist. Wei ter zu erkennen in Längsrichtung, durch je einen Strich schematisch dargestellt, sind die beiden Ein laßdüsen 42 und 43. Die längsausgedehnten Einlaß düsen 42 und 43 werden je durch ein Dosierventil 48 mit Sekundärluft gespeist. Die Dosierventile 48 ihrerseits werden von einer Mischventilvorrich tung 46 gespeist, zu welcher einerseits Frisch luft 45 und anderseits zurückgeführte Rauchgase 18 zugeführt werden. In Fig. 7 is also a combus tion 3 a waste incineration plant with the overlying combustion chamber 21 and a gas fire zone 22nd In Fig. 7 the Seitenwandun are now shown gen 41 in the longitudinal scheme, along the track above the combustion air zones 11 - 14 results. Side walls 41 are advantageously arranged along that part of the combustion section 3 where high flame development is possible. Wei ter recognizable in the longitudinal direction, schematically represented by a dash, the two A laßdüsen 42 and 43rd The longitudinally extended inlet nozzles 42 and 43 are each fed by a metering valve 48 with secondary air. The metering valves 48 in turn are fed by a mixing valve device 46 , to which fresh air 45 on the one hand and flue gases 18 which are returned on the other hand are supplied.
Weiter angeordnet in Fig. 7 sind zwei Temperatur fühler 47, und zwar einer im Bereich oberhalb der beiden Luftzufuhrzonen 11 und 12 und der andere ober halb der Luftzufuhrzonen 13 und 14. Aufgrund der von den beiden Fühlern 47 gemessenen Temperaturen wird nun einerseits die Zusammensetzung der Ver brennungsluft in den Zufuhrzonen 11-16 durch Variie ren der Einstellungen der Mischvorrichtungen 19 ein gestellt und anderseits die Zusammensetzung der Se kundärluft, welche durch die Seitenwandungen 41 über die Düsen 42 und 43 eingeblasen wird. Je nach Tem peratur ist im übrigen auch die Einstellung der Do sierventile 48 variierbar.Next arranged in Fig. 7, two temperature sensors 47, namely a in the region above the two air supply zones 11 and 12 and the other upper half of the air supply zones 13 and 14. Due to the temperatures measured by the two sensors 47 , on the one hand the composition of the combustion air in the supply zones 11-16 is set by varying the settings of the mixing devices 19 and on the other hand the composition of the secondary air which flows through the side walls 41 via the nozzles 42 and 43 is blown. Depending on the temperature, the setting of the Doier valves 48 is also variable.
Es ist durchaus möglich, pro Luftzufuhrzone einen Temperaturfühler anzuordnen, um eine möglichst exakte Steuerung der Verbrennungsluftzusammensetzung zu erreichen. Anderseits aber hat es sich gezeigt, daß aufgrund von zwei gemessenen Temperaturen im wesent lichen auf einen typischen Temperaturverlauf entlang der ganzen Verbrennungsstrecke 3 geschlossen werden kann. Es hängt im wesentlichen davon ab, wie unter schiedlich die Zusammensetzung des zu verbrennenden Mülls ist. Es ist ebenfalls möglich, im Bereich der Mischstrecke 22 a einen weiteren Temperaturfühler anzuordnen, um die Einstellung der Mischvorrich tung 33 zu variieren und damit die Zusammensetzung der Sekundärluft, welche durch die Düsen 31 und 32 eingeblasen wird, zu steuern.It is entirely possible to arrange a temperature sensor for each air supply zone in order to achieve the most exact possible control of the combustion air composition. On the other hand, it has been shown that, based on two measured temperatures, a typical temperature profile along the entire combustion path 3 can be concluded. It essentially depends on how different the composition of the waste to be incinerated is. It is also possible to arrange a further temperature sensor in the region of the mixing section 22 a in order to vary the setting of the mixing device 33 and thus to control the composition of the secondary air which is blown in through the nozzles 31 and 32 .
In Fig. 8 ist wiederum derselbe Ausschnitt einer Müllverbrennungsanlage wie in Fig. 7 dargestellt. In Fig. 8 the same section of a waste incineration plant shown in Fig. 7 is again shown.
Fig. 8 ist allerdings insbesondere in bezug auf für Müllverbrennungsanlagen wesentliche Merkmale detail lierter ausgestaltet, und zudem sind weitere erfin dungsgemäße Ausführungsmöglichkeiten der Zufuhr der Verbrennungsluft dargestellt. Fig. 8 is, however, in particular with regard to essential features for waste incineration plants designed in more detail, and in addition, other inventive design options for supplying the combustion air are shown.
Die Zufuhrzone 2 besteht im wesentlichen aus einem Trichter 2 a, einem Absperrschieber 2 b und einer För dereinheit 2 c. Der durch die Zulieferzone 2 zuge führte Müll (nicht dargestellt) wird nun auf die Verbrennungsstrecke, bestehend aus mehreren Rosten 3, gegeben. Die Roste 3 sind gelagert, treppenförmig dargestellt, wobei sie durch Bewegungen, z.B. gegen seitig in Längsrichtung verschiebbar, eine Förder bewegung des Brenngutes entlang der Verbrennungs strecke erzeugen. Unterhalb der Verbrennungsroste 3 angeordnet sind die trichterförmigen Luftzufuhr zonen 11-16, welche gleichzeitig je einen Asche trichter 4 bilden. Die Aschetrichter 4 sind je in ein mit Wasser gefülltes Aschebecken 4 a eingetaucht, wodurch gewährleistet ist, daß von unten keine Luft zufuhr in die Aschetrichter möglich ist. Die Zufuhr von Frischluft 17, resp. zurückgeführten Rauchgasen 18 in die Luftzufuhrzonen 11-16 erfolgt über die beiden Dosierventile 19 a und 19 b. In den Luftzufuhr zonen 11, 13 und 15 sind weiter sog. Überfallzonen 49 vorgesehen, wodurch die Verbrennungsluft dieser Luftzufuhrzonen auch am Anfang der entsprechenden Verbrennungsstrecke in Längsrichtung zur Verbren nungsstrecke eingeblasen werden kann. The feed zone 2 consists essentially of a funnel 2 a , a gate valve 2 b and a För dereinheit 2 c . The waste supplied through the supply zone 2 (not shown) is now placed on the incineration line, consisting of several grates 3 . The grids 3 are mounted, shown in a step-like manner, whereby they generate a conveying movement of the material to be burned along the combustion path by movements, for example displaceable relative to one another in the longitudinal direction. Arranged underneath the combustion grates 3 are the funnel-shaped air supply zones 11-16 , which at the same time each form an ash funnel 4 . The ash funnel 4 are each immersed in a water basin 4 a , which ensures that no air supply from below is possible in the ash funnel. The supply of fresh air 17 , respectively. recirculated flue gases 18 into the air supply zones 11-16 take place via the two metering valves 19 a and 19 b . In the air supply zones 11 , 13 and 15 so-called hold-up zones 49 are further provided, whereby the combustion air of these air supply zones can also be blown in at the beginning of the corresponding combustion path in the longitudinal direction to the combustion path.
Weiter angeordnet sind Seitenwandungen 41, mit den entsprechenden, in Längsrichtung ausgebildeten Ein laßdüsen 42, 43. In der gemäß Fig. 8 dargestellten Ausführungsvariante wird die Zusammensetzung der Sekundärluft in den Einlaßdüsen 42 und 43 ebenfalls über die Dosierventile 19 a und 19 b eingestellt, wo durch in den Seitenwandungen die Zusammensetzung der Sekundärluft der Zusammensetzung der Primär luft in den entsprechenden, darunter liegenden Zu fuhrzonen entspricht. Durch weiter angeordnete Do sierventile 48 ist im weiteren die Zufuhrmenge der Sekundärluft steuerbar. Über den Zufuhrzonen 11 und 12 dargestellt ist je ein Temperaturfühler 47 angeordnet, wodurch in jeder Zufuhrzone die Zusam mensetzung der Verbrennungsluft aufgrund der über dieser Zone gemessenen Temperatur eingestellt werden kann.Further arranged are side walls 41 , with the corresponding longitudinally formed inlet nozzles 42 , 43 . In the embodiment shown in FIG. 8, the composition of the secondary air in the inlet nozzles 42 and 43 is also set via the metering valves 19 a and 19 b , where in the side walls the composition of the secondary air of the composition of the primary air in the corresponding, below Corresponds to driving zones. By further arranged Doier valves 48 , the supply amount of secondary air can be controlled. Shown above the feed zones 11 and 12 , a temperature sensor 47 is arranged, whereby the composition of the combustion air can be adjusted in each feed zone on the basis of the temperature measured over this zone.
Auf die Darstellung der weiteren vier Temperatur fühler wurde aus Übersichtsgründen verzichtet.On the representation of the other four temperature sensor was omitted for reasons of clarity.
Die Speisung der an der Mischstrecke 22 a angeord neten Einlaßdüsen 31 und 32 mit Sekundärluft ist, im Gegensatz zur Darstellung in Fig. 7, individuell einstellbar. Die Zusammensetzung der Sekundärluft 35 a für die Düsen 31 wird über die Mischvorrich tung 33 a eingestellt und die Zusammensetzung der Sekundärluft 35 b über die Mischvorrichtung 33 b. Die Aufgabe der Düsen 31 besteht vor allem darin, eine Wirbelströmung 51 in den den Feuerraum verlassen den Rauchgasen zu erzeugen. Aus diesem Grunde be steht die Sekundärluft 35 a für die Düsen 31 weit gehendst aus zurückgeführten Rauchgasen 18. Die Auf gabe der Düsen 32 besteht demgegenüber weitgehendst darin, sekundäre Verbrennungsluft in den Wirbel 51 einzuführen, um ein vollständiges Verbrennen der Rauchgase zu erwirken. Aus diesem Grunde besteht die Sekundärluft 35 b für die Düsen 32 weitgehendst aus reiner Frischluft 34.The supply of the inlet nozzles 31 and 32 arranged at the mixing section 22 a with secondary air, in contrast to the illustration in FIG. 7, can be set individually. The composition of the secondary air 35 a for the nozzles 31 is set via the mixing device 33 a and the composition of the secondary air 35 b via the mixing device 33 b . The main task of the nozzles 31 is to generate a swirling flow 51 into the flue gases leaving the combustion chamber. For this reason, the secondary air 35 a for the nozzles 31 is largely from recirculated flue gases 18th In contrast, the task of the nozzles 32 consists largely in introducing secondary combustion air into the vortex 51 in order to achieve a complete combustion of the flue gases. For this reason, the secondary air 35 b for the nozzles 32 largely consists of pure fresh air 34 .
In Fig. 8 schematisch im Aufriß dargestellt ist der Querschnitt 22 b der Mischstrecke 22 a, resp. des ersten Zuges 22, welcher vorteilhafterweise rund ist.In Fig. 8 is shown schematically in elevation, the cross section 22 b of the mixing section 22 a , respectively. of the first train 22 , which is advantageously round.
Die die Verbrennungsstrecke 3 verlassende Asche (nicht dargestellt) fällt in ein Auffanggefäß in der Ent aschungszone 8. Ebenso wird die im Wasser der Asch becken 4 a aufgefangene Asche durch Fördereinrich tungen ausgeschöpft und der Entaschungszone 8 zuge führt. In der Entaschungszone 8 wird die angefallene Asche z.B. über Fördereinrichtungen einem nicht ge zeigten Aschenbunker zugeführt.The ash (not shown) leaving the combustion zone 3 falls into a collecting vessel in the ash removal zone 8 . Likewise, the ash collected in the water of the ash 4 a is exhausted by conveyor devices and leads to the ash removal zone 8 . In the ash removal zone 8 , the ashes obtained are fed, for example, via conveyors to an ash bunker not shown.
In Fig. 9 ist in einer Aufsicht der Querschnitt der Mischstrecke 22 a im Querschnitt gemäß der Linie A-A aus Fig. 8 dargestellt. Die nahezu in einer Ebene liegenden Einlaßdüsen 31 werden über eine Leitung 35 a mit Sekundärluft gespeist. Die Einblasrich tung der Düsen 31 verläuft, in dieselbe Richtung weisend, tangential angewinkelt, so daß in der Misch strecke 22 a eine Wirbelströmung 51 erzeugt wird. Die Anordnung der Düsen 31 muß dabei nicht zwin gend in einer Ebene sein, sondern sie kann auch spi ralenförmig sein, wobei die Düsen gegeneinander ver setzt schraubenförmig angeordnet sind. Letztere An ordnung ist immer dann vorteilhaft, wenn ein hoher Feuerraum vorhanden ist.In FIG. 9, the cross section of the mixing section 22 a is shown in a cross section along the line AA from FIG. 8. The inlet nozzles 31 lying almost in one plane are fed with secondary air via a line 35 a . The Einblasrich device of the nozzles 31 extends, pointing in the same direction, tangentially angled, so that in the mixing section 22 a, a vortex flow 51 is generated. The arrangement of the nozzles 31 does not have to be compulsory in one plane, but it can also be spiral-shaped, the nozzles being arranged helically against one another. The latter arrangement is always advantageous when there is a high combustion chamber.
Die Anordnung der Düsen 32 zum Einblasen vorzugs weise von Frischluft, zum Verbrennen der Rauchgase, ist analog derjenigen der in Fig. 9 gezeigten Anord nung der Düsen 31.The arrangement of the nozzles 32 for blowing in preferably fresh air, for burning the flue gases, is analogous to that of the arrangement of the nozzles 31 shown in FIG. 9.
Fig. 10 zeigt schematisch dargestellt die Anord nung von zwei Zyklonfiltern, zum Ausscheiden von Festpartikeln und Flugasche aus den den ersten Zug 22 verlassenden Rauchgasen. Fig. 10 shows a schematic representation of the arrangement of two cyclone filters for separating solid particles and fly ash from the flue gases leaving the first train 22 .
Direkt dem ersten Zug 22 nachgeschaltet ist ein er ster Zyklonfilter 55, in welchem grobe Festpartikel 53 ausgeschieden werden. Über eine Rückführvorrich tung 54 können diese groben Festpartikel wieder dem Feuerraum 21 zugeführt werden. Bei den Festparti keln 53 handelt es sich um weitgehendst ungiftige Substanzen, da die hochgiftigen Schwermetalle, Stick oxide, Schwefelwasserstoffe usw. an Feinstpartikeln, resp. der sog. Flugasche, anhaften und so mit den den Zyklon entweichenden Rauchgasen weitergeführt werden.Directly downstream of the first train 22 is a cyclone filter 55 , in which coarse solid particles 53 are separated out. Via a Rückführvorrich device 54 , these coarse solid particles can be returned to the combustion chamber 21 . The Festparti keln 53 are largely non-toxic substances, since the highly toxic heavy metals, nitrogen oxides, hydrogen sulfide, etc. on fine particles, respectively. the so-called fly ash, adhere and continue with the flue gases escaping the cyclone.
Der Zyklonfilter 55 wird vorzugsweise derart dem ersten Zug 22 nachgeschaltet, daß die in der Misch strecke 22 a, resp. im ersten Zug 22 erzeugte Wirbel strömung 51 ebenfalls im Zyklon 55 ausgenützt werden kann. The cyclone filter 55 is preferably connected to the first train 22 in such a way that the route 22 a in the mixing, respectively. in the first train 22 generated vortex flow 51 can also be used in the cyclone 55 .
Den weiteren Zügen 23 nachgeschaltet wird ein wei terer Zyklonfilter 56, in welchem die hochgiftigen Feinstpartikel, resp. die Flugasche 57 ausgeschie den werden. Dieser hochgiftige Ausfall 57 kann über eine Abführvorrichtung 58 zur Entsorgung abgeführt werden. Die den Zyklon 56 entweichenden Rauchgase werden schlußendlich dem Entstauber 24 zugeführt.The other trains 23 is followed by a white tere cyclone filter 56 , in which the highly toxic fine particles, respectively. the fly ash 57 are excreted. This highly toxic failure 57 can be discharged via a discharge device 58 for disposal. The flue gases escaping from the cyclone 56 are finally fed to the deduster 24 .
Durch die Anordnung dieser beiden Zyklonfilter 55 und 56 kann erreicht werden, daß der Anfall an hoch giftigen Abfällen aus Abgasen von Müllverbrennungs anlagen auf ein Minimum reduziert wird. Dadurch werden selbstverständlich auch die Entsorgungs kosten der hochgiftigen Abfälle reduziert.By arranging these two cyclone filters 55 and 56 can be achieved that the accumulation of highly toxic waste from waste gases from waste incineration plants is reduced to a minimum. Of course, this also reduces the disposal costs of the highly toxic waste.
Die in den Fig. 1 bis 10 dargestellten Ausführungs varianten der Erfindung anhand einer Verbrennungs strecke resp. anhand von Schemata einer Müllver brennungsanlage bleiben nicht auf diese beschränkt, sondern lassen sich auf irgendwelche Verbrennungs prozesse übertragen, wo ein x-beliebiges Brenngut entlang einer Verbrennungsstrecke geführt wird. Er wähnt sei hier nur ein Kohlekraftwerk, wo Kohle ent lang einer Verbrennungsstrecke vergast resp. ver brannt wird.The execution variants of the invention shown in FIGS . 1 to 10 using a combustion route, respectively. on the basis of diagrams of a waste incineration plant are not limited to these, but can be transferred to any combustion processes where any kind of combustible material is guided along a combustion path. He thinks it is only a coal-fired power station where coal is gasified or burned along a combustion path. is burned.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |