DE4100415C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Ascheteilchen aus dem Rauchgasstrom einer Feuerung, insbesondere Müllverbrennungsanlage, bei dem Ascheteilchen mit mindestens einer Lage von sich im wesentlichen quer zur Rauchgasströmung erstreckenden Ascheabscheideprofilen aus dem Rauchgasstrom entnommen werden.

Aus der GB 20 46 886 A bzw. der EP 1 03 613 B1 ist der Einbau von lagenweise angeordneten Abscheideprofilen in einem dem Feuerraum nachgeschalteten Rauchgaszug bekannt.

Aus der DE 36 40 377 C2 ist die Anordnung von Ascheabscheideprofilen am oberen Ende eines Wirbelschichtreaktors bekannt. In beiden Fällen sind die Fangrinnenabscheider in einen Temperaturbereich deutlich unterhalb des Ascheerweichungspunktes angeordnet, damit sie nur die trockenen Ascheteilchen erfassen und gleichzeitig ableiten können.

Gerade bei der Verbrennung von Müll fallen Ascheteilchen mit einem sehr niedrigen Erweichungspunkt an, so daß auch bei Rauchgastemperaturen in einem niedrigen Temperaturbereich, von z. B. 700 bis 800°C, noch klebrige Ascheteilchen vorhanden sind, die zu Anbackungen an den nachgeschalteten Heizflächen und anderen nachgeschalteten Aggregaten führen können. Es wäre daher von Vorteil, wenn derartig weiche Ascherückstände abgeschieden werden könnten, bevor der Rauchgasstrom die Nachschaltheizflächen erreicht.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, mit dem ein Abscheiden weicher Ascheteilchen möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß weiche Ascheteilchen in den Abscheideprofilen agglomeriert und die an den Abscheideprofilen anhaftenden nicht erstarrten Ascheschichten mechanisch in vorgegebenen Zeitabständen von den Abscheideprofilen zumindest teilweise abgekratzt werden.

Durch die Abscheidung der weichen Ascheteilchen vor den üblicherweise vorhandenen Nachschaltheizflächen verringert sich die korrosive Belastung der Nachschaltheizflächen. Durch die geringere Aschebeladung und die damit verbundene geringere Ablagerung auf den Heizflächen kann ein besserer Wärmeübergang an den Heizflächen erreicht werden.

Es ist somit auch nicht erforderlich, daß die Rauchgase in dem Strahlraum der Feuerung so weit abgekühlt werden müssen, um eine unterhalb des Ascheerweichungspunktes liegende Temperatur aufzuweisen. Der Strahlraum vor den Berührungsheizflächen könnte somit kleiner gebaut werden.

Da mit den weichen Ascheteilchen auch ein wesentlicher Teil der trockenen Ascheteilchen agglomeriert und abgeschieden wird, kann unter Umständen auch eine Entlastung der den Nachschaltheizflächen eventuell nachgeschalteten DeNox- Reaktoren, Elektrofilter, Luftvorwärmer oder dergleichen erreicht werden.

Die Aschesammelprofile werden durch den kontinuierlichen Rauchgasstrom hauptsächlich an ihrer Anströmseite mit einer Ascheschicht überzogen. Je nach Aschegehalt des Brennstoffes bzw. des Mülls, der Länge des Abreinigungsintervalles und der wirksamen Abscheideprofilfläche wird sich eine agglomerierte Ascheschicht bestimmter Dicke aufbauen.

Hierbei ist es von Vorteil, wenn auf der Oberfläche der Abscheideprofile eine gewisse Restschicht an agglomerierter Asche verbleibt. Es ist nämlich zu erwarten, daß durch das Rauchgas herangetragene Ascheteilchen auf oder an einer bereits klebrigen Ascheschicht sehr gut anhaften.

Die von der Oberfläche des Abscheideprofiles abgeschälte Ascheschicht fällt durch ihr großes Eigengewicht in einen unter den Profilen vorgesehenen Aschetrichter und wird von dort ausgetragen, z. B. in einen Naßentascher.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur bei Rost- oder Drehofenfeuerungen für Müllverbrennungsanlagen eingesetzt werden, sondern auch bei mit anderen Brennstoffen gefeuerten Feuerungsanlagen für die Energieerzeugung. Bei den dort eingesetzten Brennstoffen kann die Erweichungstemperatur allerdings höher liegen, z. B. im Bereich von 1200 bis 1300°C, so daß unter Umständen die Abscheideprofile gekühlt werden müßten. Zu einem bevorzugten Einsatzgebiet könnte auch die Heißgasentstaubung für Druckkohlenstaubfeuerungen in einem GUD-Kraftwerk sein.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Vorrichtung zur Abscheidung von Ascheteilchen aus den Rauchgasen einer Feuerung, insbesondere Müllverbrennungsanlage, mit einem Feuerraum, mindestens einer Lage von nebeneinander angeordneten Ascheabscheideprofilen und nachgeschalteten Heizflächen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.

Erfindungsgemäß ist bei einer solchen Vorrichtung vorgesehen, daß die Abscheideprofillage im Rauchgastemperaturbereich der Ascheerweichung angeordnet ist und den Abscheideprofilen mindestens eine relativ zum Profil längs verschiebbare Kratzplatte zugeordnet ist.

Es ist möglich, daß jedem Abscheideprofil eine gesonderte Kratzplatte zugeordnet ist. Eine vereinfachte Bauart wird jedoch erreicht, wenn mindestens zwei Abscheideprofilen eine gemeinsame Kratzplatte zugeordnet ist. Vorzugsweise ist allen Abscheideprofilen der Vorrichtung eine gemeinsame Kratzplatte zugeordnet. Auch bei einer einzigen Kratzplatte können mehrere Lagen gegeneinander versetzter Profile sicher durch eine Kratzplatte hindurchgeführt und von dieser abgereinigt werden.

Es wird bevorzugt, daß die Abscheideprofile sich entgegen der Rauchgasströmung öffnende Fangrinnen von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt sind, es können auch ebene Bleche zum Einsatz kommen.

Da es für die mechanische Kratzreinigung nur darauf ankommt, eine Relativbewegung zwischen den Abscheideprofilen und der oder den Kratzplatten zu erzeugen, sind zwei grundsätzlich verschiedene Anordnungen möglich. Zum einen können die Abscheideprofile in Längsrichtung verschiebbar angeordnet sein, während die mindestens eine Kratzplatte außerhalb des Rauchgasstromes stationär angeordnet ist, zum anderen können die Abscheideprofile stationär angeordnet sein, während die mindestens eine Kratzplatte längs der Abscheideprofile verschiebbar ist. Bei der letzteren Anordnungsvariante ist es von Vorteil, wenn die mindestens eine Kratzplatte in Ruhestellung in einem Strömungstotraum angeordnet ist, so daß sie in Ruhestellung nicht fortlaufend mit weichen Ascheteilchen beaufschlagt wird.

Um die bereits angesprochene dünne Schicht während des Betriebes auf dem Abscheideprofil aufrechtzuerhalten, ist es von Vorteil, wenn das Abscheideprofil eine entsprechend gestaltete Öffnung in der Kratzplatte mit vorgegebenem Spiel durchsetzt.

Wenn man davon ausgeht, daß die klebrigen weichen Ascheteilchen wegen ihrer Massenkräfte durch die Rauchgasströmung in das Aschesammelprofil hineingeschleudert werden, während die Rauchgase selbst die Profile umströmen, kann es von Vorteil sein, zur Beschleunigung der Rauchgasströmung vor der mindestens einen Lage von Abscheideprofilen stromauf derselben eine Lage von Strömungsbeschleunigungsprofilen versetzt anzuordnen, um den auf das Innere der Aschesammelprofile gerichteten Impuls zu vergrößern.

Bei stationären Abscheideprofilen ist es zweckmäßig, daß die Kratzplatte oder die Kratzplatten mittels länglicher Antriebselemente, die mindestens eine der den Rauchgasstrom begrenzenden Wandungen durchsetzen, verschiebbar sind. Als Antriebselemente können z. B. verschiebbare Zug- und Schubstangen oder Drehspindeln verwendet werden.

Um den Abkratzvorgang zu erleichtern, kann es zweckmäßig sein, der jeweiligen Öffnung in der Kratzplatte eine Zusatzschneide zuzuordnen.

Schließlich ist es möglich, gekühlte Abscheideprofile und Kratzplatten zu verwenden. Die Kühlung darf aber nicht zu einer Erstarrung der agglomerierten Schicht führen. Konstruktiv bieten sich hier Rohr-Steg-Rohr-Konstruktionen, Hohlprofile, Schweißkonstruktionen an, die in einen Kühlmittelkreislauf, insbesondere den Dampf-Wasser- Kreislauf der Müllverbrennungsanlage, eingebunden sind.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch eine Müllverbrennungsanlage mit einer ersten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt auf eine von fangrinnenartige Abscheideprofile durchsetzte Kratzplatte längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine als Teilschnitt dargestellte Aufsicht in Blickrichtung der Pfeile IIIa-IIIa und bzw. IIIb- IIIb in der Fig. 2,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch ein Abscheideprofil mit agglomerierter Ascheschicht,

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch ein Abscheideprofil und eine Kratzplatte zur Erläuterung des Abschälvorganges,

Fig. 6 einen Teilschnitt längs der Linie VI-VI in der Fig. 5 zur Erläuterung des Spiels zwischen Abscheideprofil und Kratzplatte,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, bei der stationären Abscheideprofilen zwei bewegliche Katzplatten zugeordnet sind,

Fig. 8 eine Anordnung, bei der zwei stationären Kratzplatten bewegliche Abscheideprofile zugeordnet sind und

Fig. 9 eine Seitenansicht vergleichbar Fig. 2, wobei einer Lage von Ascheabscheideprofilen eine Lage von Strömungsbeschleunigungsprofilen vorgeschaltet ist.

In den Fig. 1 bis 6 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer Müllverbrennungsanlage MVA mit Rostfeuerung dargestellt. Die mit Asche beladenen Rauchgase steigen im ersten Zug 2 auf, werden in einen zweiten Zug 3 umgelenkt und aus diesem in einen dritten Zug 4 mit Nachschaltheizflächen 5 eingelenkt. Am unteren Ende des Zuges 4 und vor den Nachschaltheizflächen 5 erstreckt sich zwischen der Rückwand 3a des zweiten Zuges 3 und der Rückwand 4a des dritten Zuges ein Fangrinnenabscheider 6 im Temperaturbereich von 700-800°C. Der Fangrinnenabscheider 6 besteht gemäß Fig. 2 aus in zwei Lagen 7 und 8 versetzt angeordneten fangrinnenartigen Abscheideprofilen 9, die einen im wesentlichen U- förmigen Querschnitt aufweisen. Die Abscheideprofil öffnen sich entgegen der vertikal aufwärts gerichteten Rauchgasströmung RG nach unten. Teigige Ascheteilchen, die mit der aufwärtsgerichteten Rauchgasströmung RG gegen die in Lagen 7 und 8 versetzt angeordneten Abscheideprofil 9 geführt werden, werden in die nach unten offene Seite der Abscheideprofil 9 geschleudert, während die Rauchgase selbst die Abscheideprofil umströmen. Die Teilchen lagern sich in einer Schicht A, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, im wesentlichen auf der Innenfläche der einzelnen Abscheideprofil ab, d. h. sie werden an dem Abscheideprofil agglomeriert. Um die agglomerierte Schicht A von Zeit zu Zeit zu entfernen, ist eine Kratzplatte 10 vorgesehen, die von allen Abscheideprofilen 9 durchsetzt ist. Zu den Abscheideprofilen 9 gehören auch Halbprofile 9′, die in der Lage 8 randständig angeordnet sind, wie dieses aus der Fig. 2 ersichtlich ist. In der Kratzplatte 10 sind (vgl. Fig. 6) entsprechend der Geometrie der Abscheideprofile Öffnungen 11 ausgebildet. Das Spiel 11′ zwischen der Kratzplatte 10 und den Abscheideprofilen 9, 9′ ist so gewählt, daß ein ausreichender Abkratzeffekt erzielt wird, jedoch eine agglomerierte Schicht geringer Schichtdicke verbleibt. Durch das Spiel 11′ sind auch Wärmebewegungen möglich.

Die Abscheideprofile 9, 9′ sind in Tragplatten 12 und 13 gelagert, die über örtliche Auflager 14 bzw. 15 und Haltehaken 16 bzw. 17 wärmebeweglich an der Rückwand 3a bzw. der Rückwand 4a gehalten sind.

Für die Verschiebung der Kratzplatte 10 längs der Abscheideprofile 9 bzw. 9′ erstrecken sich zwei Vorschubspindeln 18 und 19 von außen durch die Rückwand 4a in den Kessel hinein, wobei sie die Tragplatten 12 und 13 durchsetzen. An der Kratzerplatte 10 sind Gewindeschlösser 20 und 21 vorgesehen, in die die Spindeln eingreifen. An den freien Enden der Gewindespindel 18 bzw. 19 sind Kegelräder 22 bzw. 23 angeordnet, die mit entsprechenden auf einer gemeinsamen Welle 26 angeordneten Kegelrädern 24 bzw. 25 kämmen. Die Welle 26 wird über eine Untersetzung 27 von einem unsteuerbaren Antriebsmotor 28 angetrieben. Wie aus der Fig. 3 ersichlich ist, sind den beiden Endlagen der Kratzplatte 10 über Brücken 29 betätigbare Endschalter bzw. Umkehrschalter 30 zugeordnet, die auf eine Steuereinheit 31 einwirken.

Wenn ein Kratzen des Abscheiders erforderlich ist, wird die Steuereinheit 31 aktiviert und die Kratzplatte aus der in den Fig. 1 und 3 gezeigten seitlichen Ruhestellung in die andere Stellung verfahren und von dort wieder in die Ruhestellung.

Die Kratzplatte 10 ist an ihren Längskanten mit Abwinkelungen 10a bzw. 10b versehen, die einstückig mit dem Plattenblech ausgebildet sein können oder mit dem Plattenblech verschweißt sind. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, dienen die Abwinkelungen dazu, in der Ruhestellung der Agglomeriervorrichtung ein Hinterströmen der Kratzplatte durch das aufsteigende Rauchgas zu vermeiden.

Um die Wärmedehnung der Abscheideprofile 9, 9′ zulassen zu können, ist es von Vorteil, wenn die Abscheideprofile 9, 9′ entsprechend geformte Öffnungen in den Tragplatten 12 und 13 frei durchsetzen. Es ist jedoch durchaus möglich, daß die Abscheideprofile an einer der Tragplatten angeheftet sind. Die von der Kratzplatte von den Abscheideprofilen entfernte Schlacke A fällt infolge ihres Eigengewichtes entgegen der aufsteigenden Strömung des Rauchgases RG im Zug 4 nach unten und kann über einen Trichterauslaß 32 abgezogen werden.

In der Fig. 2 ist durch die gestrichelte Linie dargestellt, daß die Kratzplatte 10 auch durch zwei voneinander getrennte Kratzplatten 10′ bzw. 10′′ ersetzt werden kann, falls dieses erforderlich ist. Es ist auch möglich, jedem Abscheideprofil eine gesonderte Kratzplatte zuzuordnen. In diesem Falle verkompliziert sich jedoch der Antrieb.

Weiterhin ist durch die strichpunktierte Linie in Fig. 5 dargestellt, daß gegebenenfalls an der Kratzplatte 10 für jede Abscheideprofil eine Zusatzschneide 33 vorgesehen sein kann, um das Abschälen der Schlackeschicht A durch die auftretende Pflugwirkung zu verbessern.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 erstrecken sich zwischen zwei die aufsteigende Strömung des Rauchgases RG begrenzenden Wänden 34 und 35 Abscheideprofile 36. Auf den Abscheideprofilen sind zwei Kratzplatten 37 und 38 angeordnet, die von ihren seitlichen Ruhestellungen im wesentlichen über die Hälfte der Profillänge der Abscheideprofile 36 nach innen verschiebbar sind. Hierfür sind durch Antriebe 39 verschiebbare Vorschubgestänge 40 vorgesehen. Zunächst wird die Kratzplatte 37 bis in ihre Endstellung 37′ vorgeschoben und dann zurückgezogen. Danach fährt die Kratzplatte 38 bis zu ihrer Vorschubstellung 38′ vor. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Abscheideprofile insgesamt abgereinigt werden. Die herunterfallende Asche wird durch einen Trichter abgeführt.

Bei der in der Fig. 8 gezeigten Ausführungsform sind durch die die Strömung des Rauchgases RG begrenzenden Wände 41 und 42 Abscheideprofile 43 derart durchgeführt, daß sie in der Fig. 8 nach links bzw. rechts durch außerhalb der Wände 41 und 42 feststehend angeordnete Kratzbleche 44 und 45 geschoben werden können. Der hierfür erforderliche Antrieb ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die Kratzbleche 44; 45 dienen gleichzeitig zur Lagerung der Abscheideprofile 43. Die bei Verschiebung der Abscheideprofile 43 nach links bzw. nach rechts abgekratzte Asche fällt in hierfür vorgesehene Entaschungseinrichtungen 46 bzw. 47. Hierbei kann über in Fig. 8 bei 46a bzw. 47a schematisch dargestellte Düsen Wasser auf den Abkratzbereich gesprüht werden, um den Abschälvorgang durch Versprödung der Asche zu unterstützen. Die Anordnung gemäß Fig. 8 ist insbesondere für den Einsatz bei höheren Rauchgastemperaturen geeignet.

Die Abscheideprofile können in mehreren Lagen angeordnet sein, wie dies z. B. in der Fig. 2 dargestellt ist. In der Fig. 9 wird einer Lage von Abscheideprofilen 9 eine Lage von Beschleunigungsprofilen 48 in Rauchgasströmung gesehen versetzt vorgeschaltet, um die Rauchgasströmung zu beschleunigen, damit die Ascheteilchen mit höherem Impuls auf die Abscheideprofile fliegen. Es ist zu erwarten, daß hierdurch der Ascheteilchenstrom konzentriert wird, so daß eine Lage von Abscheideprofilen 9 ausreichen könnte. Es ist vorgesehen, daß das zugeordnete Kratzblech 10 auch von den Beschleunigungsprofilen 48 durchsetzt wird, um deren Abreinigung zu gewährleisten.

Claims (12)

1. Verfahren zur Abscheidung von Ascheteilchen aus dem Rauchgasstrom einer Feuerung, insbesondere Müllverbrennungsanlage, bei dem Ascheteilchen mit mindestens einer Lage von sich im wesentlichen quer zur Rauchgasströmung erstreckenden Ascheabscheideprofilen aus dem Rauchgasstrom entnommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß weiche Ascheteilchen in den Abscheideprofilen agglomeriert und die an den Abscheideprofilen anhaftenden nicht erstarrten Ascheschichten mechanisch in vorgegebenen Zeitabständen von den Abscheideprofilen zumindest teilweise abgekratzt werden.

2. Vorrichtung zur Abscheidung von Ascheteilchen aus den Rauchgasen einer Feuerung, insbesondere Müllverbrennungsanlage, mit einem Feuerraum, mindestens einer Lage von nebeneinander angeordneten Ascheabscheideprofilen und nachgeschalteten Heizflächen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideprofillage (7; 8) im Rauchgastemperaturbereich der Ascheerweichung angeordnet ist und den Abscheideprofilen (9; 36; 43) mindestens eine relativ zum Profil längs verschiebbare Kratzplatte (10; 37, 38; 44, 45) zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideprofile (7; 8) sich entgegen der Rauchgasströmung öffnende Fangrinnen von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Abscheideprofil eine gesonderte Kratzplatte zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Abscheideprofilen (9) eine gemeinsame Kratzplatte (10) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideprofile (43) in Längsrichtung verschiebbar angeordnet sind, während die mindestens eine Kratzplatte (44; 45) außerhalb des Rauchgasstromes stationär angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideprofile (9; 36) stationär angeordnet sind, während die mindestens eine Kratzplatte (10; 37; 38) längs der Abscheideprofile verschiebbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Kratzplatte (10) in Ruhestellung in einem Strömungstotraum angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheideprofil (9) eine entsprechend gestaltete Öffnung (11) in der Kratzplatte (10) mit vorgegebenem Spiel (11′) durchsetzt.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung der Rauchgasströmung vor der mindestens einen Lage von Abscheideprofilen (9) stromauf derselben eine Lage von Strömungsbeschleunigungsprofilen (48) versetzt angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kratzplatte oder die Kratzplatten mittels länglicher Antriebselemente (18; 19), die mindestens eine der den Rauchgasstrom begrenzenden Wandungen (4a) durchsetzten, verschiebbar sind.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2-11, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweiligen Öffnung (11) in der Kratzplatte eine Zusatzschneide (33) zugeordnet ist.