DE4026876C2 - Einrichtung an einem Schachtofen zur Bildung eines zum Einblasen in die Oxidationszone des Schachtofens bestimmten Gemisches aus Verbrennungsluft und Industriestaub - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an einem Schachtofen zur Bildung eines zum Einblasen in die Oxidationszone des Schachtofens bestimmten Gemisches aus Verbrennungsluft und brennbare Bestandteile, wie Furan-, Urethan und Phenolharze enthaltenden Industriestaub, unter Verwendung eines sauerstoffhaltigen Hilfsgases zur Unterstützung des Mischvorganges.

Große Mengen von besonders gefährlichem Industriestaub, im folgenden kurz mit Staub bezeichnet, fallen beispielsweise bei der Aufbereitung und Regenerierung von Formsand in Gießereien an. Er enthält Kunstharze, die dem Formsand als Bindemittel beigemischt wurden und möglichst umweltschonend entsorgt werden müssen.

In der EP 0 336 485 wird hierzu der Vorschlag gemacht, den Staub in einem Schachtofen mit einer definierten Oxidationszone zu verbrennen. Hierbei handelt es sich um eine der Roheisenerzeugung dienende Anlage, in die der Staub durch die Injektordüse einer Einblaseeinrichtung in die Verbrennungsluft führende Leitung eingebracht und mit der Luft über Einblasdüsen in den Schachtofen transportiert wird. Von großem Nachteil ist dabei die Ausbildung einer laminaren Strömung hinter der Einmündung der Injektordüse. Hierbei legt sich der Staub an der Rohrwand der Verbrennungsluftleitung an, wodurch diese zunehmend verstopft. Die Einblasdüsen setzen sich zu. Hinzu kommt, daß sich die Oxidationszone, in der die Verbrennung des Staubes erfolgt, unmittelbar an der Einmündungsstelle der Verbrennungslufteinblasdüse in den Schachtofen befindet. Sie ist von birnenförmiger Gestalt und beschränkt sich auf ein verhältnismäßig geringes Volumen. Folge davon ist ein konzentriertes Auftreffen des Staubes auf den glühenden Koks, wodurch die Umsetzung des Staubes in brennbares Gas behindert und ein kontinuierlicher Betrieb der Anlage wegen Zusetzung der Kokszwischenräume gestört wird. Eine weitere Zufuhr von Verbrennungsluft wird dadurch mehr und mehr unterbrochen.

Die US 45 66 393 beschreibt einen Brenner für verhältnismäßig grobe Feststoffe, wie gehackte Holzschnitzel. Diese fallen über eine Schütte in den Verbrennungsluftstrom, werden von diesem mitgerissen und im wesentlichen hinter der Mündung der Schütte mit ihm gemischt. Innerhalb der Schütte findet dagegen keine Vermischung statt. Damit entspricht die bekannte Verbrennungsanlage im wesentlichen der Verbrennungsanlage gemäß der EP 0 336 485.

Ein Hinweis auf die erfindungsgemäße Aufbereitung eines Luft-Staub-Gemisches ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.

Die Aufgabe der Erfindung wird darin erblickt, eine Einblasvorrichtung für eine Schachtofen- Verbrennungsanlage anzugeben, die den Staub in der gesamten Oxydationszone zumindest etwa gleichmäßig verteilt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch eine vor einer Mischstelle für die brennbaren Bestandteile und der Verbrennungsluft gelegene Mischkammer, in der die brennbaren Bestandteile mit Druckluft zu einem Gemisch vermischt werden, und eine das gebildete Gemisch aus der Mischkammer in ein Rohr mit Verbrennungsluft blasende Einblaseeinrichtung, die ein Einblasrohr umfaßt, in welchem im Vergleich zur Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft in der Oxidationszone eine größere Strömungsgeschwindigkeit herrscht und das im Abstand von der Innerwand des Rohres und unmittelbar in der Nähe des Schachtofeneintritts des Rohres mündet.

Aufgrund der vorgeschlagenen Maßnahmen tritt ein relativ dichtes Gemisch aus Luft und Staub mit hoher Geschwindigkeit in die Oxidationszone ein. Eine Vermischung mit der Verbrennungsluft findet dabei jedoch im wesentlichen nicht statt. Vielmehr wirkt die Verbrennungsluft in gewissem Maß als Isolierung, die einen Teil des Staubes während seines Durchgangs durch die Zwischen­ räume im Koks vor dem frühzeitigen Verdampfen bewahrt. Mit größerer Verweildauer in der Oxidationszone dringt aber dieser Teil des Staubes weiter als bisher in die Oxidationszone vor und erschließt so erheblich größere Reaktionsflächen im glühenden Koks mit einer entsprechend geringen spezifischen Flächenbelastung durch den Staub. Ein Verkleben der Kokszwischenräume durch den Staub selbst bei einem höheren Staubdurchsatz ist nicht zu befürchten.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung gehen aus den übrigen Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 die Schnittansicht eines Schachtofens mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bildung eines Luft-Staub-Gemisches und zum Einblasen des Gemisches in die Oxidationszone des Schachtofens,

Fig. 2 die im unteren Bereich des Schachtofens angeordnete Einrichtung in einem größeren Maßstab,

Fig. 3 eine Schnittansicht der Mischkammer gemäß Fig. 4 nach der Linie A-B und

Fig. 4 eine Teilschnittansicht einer Mischkammer.

Aufbau des Schachtofens gemäß Fig. 1 und 2

Der zuunterst gelegene Teil des Schachtofens 1 ist der Schachtofenboden 1a, hier mit integriertem Syphon. Mit 2 ist der Ofenschacht und mit 3 der Schlagpanzer (Trichter zum Einfüllen von Brennmaterial u. a.m.) bezeichnet, der beim Einfüllen die Ofenschachtauskleidung gegen mechanische Beschädigungen schützen soll. Eine Kühleinrichtung und deren Beschickungs­ öffnungen bzw. eine Kühlluftzufuhr ist mit 4 angedeutet.

Durch die Beschickungsöffnung 4 wird bei Bedarf Metall und Koks nachgefüllt. Pos. 5 stellt den Abgaskamin mit Absaugstutzen 5a dar.

Mit 6 ist ganz allgemein eine Einrichtung bezeichnet, mittels der über sechs gleichmäßig über den Umfang des Schachtofens 1 verteilte Rohre 6a (Fig. 2) die für den Betrieb des Schachtofens 1 benötigte Verbrennungsluft in die Oxidationszone 20 eingebracht wird. Mit 7 sind ganz allgemein die erfindungsgemäßen Mischkammern 10a mit der Förderschnecke 11 und Einblaseeinrichtungen 9a (Fig. 2) für den zu verbrennenden Staub bezeichnet. Jedes Rohr 6a ist dabei mit einer Einblaseeinrichtung 9a bestückt, wobei jede Einblaseeinrichtung 9a mit einer zugeordneten Mischkammer 10a zusammenwirkt. Eine Einblasvorrichtung für Sekundärluft ist mit 8 angedeutet.

Aufbau der Mischkammern 10a gemäß Fig. 3 und 4

Das Gehäuse 12 einer jeden Mischkammer 10a ist nach oben hin durch einen Deckel 13 abgeschlossen, in dem ein Schneckenförderer 11 für den zu verbrennenden Staub gelagert ist. Im unteren Bereich der Mischkammer 10a befindet sich eine Einblaseeinrichtung 9a, die aus einer in die Mischkammer 10a hineinführenden Druckluftlanze 14 mit Druckluftanschlußstutzen 15 und einem die Mischkammer 10a verlassenden Einblasrohr 18 besteht.

Funktion

Im unteren Teil des Ofenschachtes 2 wird eine ca. 1,5 m hohe Zone glühenden Kokses (Oxidationszone) unterhalten. Durch eine Zufuhrsteuerung der über die Einrichtung 6 herangeführten Verbrennungsluft kann die Temperatur und Höhe der Oxidationszone 20 exakt gesteuert werden.

Das Abgas wird unter- und oberhalb der Beschickungsöffnung 4 entnommen und einer Gasreinigung zugeführt. Dabei wird das Abgas auf unterschiedliche Weise auf die Austrittstemperatur um 350°C abgekühlt und/oder einer Nachverbrennung in einem Wärmetauscher (Rekuperator) zugeführt.

Der steuerbare Stetigförderer 11 ist mit den sechs Mischkammern 10a verbunden, im Deckel 13 der Mischkammer gelagert und fördert die anteilige Staubmenge durch die Deckelöffnung 16 bzw. Schneckenrohröffnung 17 bzw. durch den veränderbaren Querschnitt einer Vibrationsrinne in die Mischkammer. Durch die Druckluftlanze 14 strömt Luft mit relativ hoher Geschwindigkeit in die Mischkammer 10a ein und verursacht starke Verwirbelungen bzw. Vermischungen von Luft und Staub.

Die mit hoher Geschwindigkeit einströmende Luft schießt aus der Druckluftlanze 14 auch weiter geradeaus in Richtung Einblasrohr 18 der Einblaseinrichtung 9a und nimmt das Luft-Staub- Gemisch mit in die Verbrennungsluftzufuhr. Das Einblasrohr 18 mündet zweckmäßig unmittelbar am Ofeneintritt. Dadurch wird das Ablagern von Staub in der Verbrennungsluftzufuhreinrichtung verhindert.

Die Verteilung des Staubes in der Oxidationszone bzw. in den Zwischenräumen des glühenden Kokses ist dadurch optimal. Der im Staub enthaltene Kunststoff kann nicht örtlich zu Verbackungen führen.

Die Fördermengenregelung des Stetigförderers durch Änderung der Schneckendrehzahl bzw. Verändern des Vibrationsrinnenquerschnittes ist erforderlich, da die Zusammensetzung des Staubes nicht konstant ist und die Einbringmenge dem Temperaturniveau der Oxidationszone im Ofen angepaßt werden muß.

Die Verstellung der Druckluftlanze 14 ist notwendig, um je nach Zusammensetzung des Staubes die günstigste Gemischbildung regeln zu können.

Im Verbrennungsprozeß (Temperaturen oberhalb von 1600°C) werden die Kunststoffverbindungen verbrannt, bei eventuellem Sauerstoffmangel werden sie in kleinstmolekulare, gasförmige Bestandteile, z. B. Methan, gecrackt (Zerstörung der großen Kohlenwasserstoffmolekühle). Durch eine Sekundärlufteinblasung 8, ähnlich angeordnet wie die Verbrennungsluftzufuhr 6, wird eine zusätzliche Verbrennung der im aufsteigenden Gas enthaltenen brennbaren Bestandteile, wie Kohlenmonoxid und evtl. noch unverbrannte Crackprodukte von Kunstharzen, z. B. Methan, erreicht.

Claims (4)

1. Einrichtung an einem Schachtofen zur Bildung eines zum Einblasen in die Oxidationszone des Schachtofens bestimmten Gemisches aus Verbrennungsluft und brennbare Bestandteile, wie Furan-, Urethan und Phenolharze enthaltenden Industriestaub, unter Verwendung eines sauerstoffhaltigen Hilfsgases zur Unterstützung des Mischvorganges, gekennzeichnet durch eine vor einer Mischstelle für die brennbaren Bestandteile und der Verbrennungsluft gelegene Mischkammer (10a), in der die brennbaren Bestandteile mit Druckluft zu einem Gemisch vermischt werden, und eine das gebildete Gemisch aus der Mischkammer (10a) in ein Rohr (6a) mit Verbrennungsluft blasende Einblaseeinrichtung (9a), die ein Einblasrohr (18) umfaßt, in welchem im Vergleich zur Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft in der Oxidationszone (20) eine größere Strömungsgeschwindigkeit herrscht und das im Abstand von der Innenwand des Rohres (6a) und unmittelbar in der Nähe des Schachtofeneintritts des Rohres (6a) mündet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischbildung in der Mischkammer (10a) durch Steuerung der Zufuhr der zu entsorgenden brennbaren Bestandteile und/oder Steuerung der Zufuhr der Druckluft beeinflußbar ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (10a) mittels eines in seiner Fördermenge regelbaren Stetigförderers (11) beschickbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckluftlanze (14) zur Regelung der Gemischbildung verstellbar ist.