DE4206825A1 - Verfahren und feuerraumausbildung zum verbrennen von brennstoffen, abfallstoffen oder einem gemisch hiervon - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum optimalen Verbrennen von konventionellen Brennstoffen, Abfallstoffen oder Gemischen hiervon. Sie hat auch eine Feuerraumausbildung für eine Kessel- und/oder Verbrennungsanlage für derartige Brennstoffe und/oder Abfallstoffe zum Gegenstand.

Die Auflagen des Gesetzgebers hinsichtlich neuer Emissions­ grenzwerte, wie sie in der Bundesrepublik Deutschland beispielsweise durch die 17. Bundesemissionsschutzverordnung zum Ausdruck kommen, stellen besonders hohe Anforderungen im Hinblick auf eine Reduzierung von feuerungsabhängigen Schadstoffen wie CO, Gesamt C, NO_x und Dioxine dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahrenstechnik aufzuzeigen, mit der eine optimale Nachverbrennung und damit eine Senkung der Emissionsgrenzwerte erreicht bzw. diese Grenzwerte unterschritten werden.

Hierzu geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Verbrennen von konventionellen Brennstoffen, Abfallstoffen oder einem Gemisch hiervon mit einem Feuerraum und einem darunter liegenden Rost, wobei die Feuerraumgase vom Rost dem ersten Rauchgaszug zugeführt werden.

Erreicht wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß Rauchgase mit Temperaturen um 1000°C und 7 bis 11% O₂ bei kontrolliertem Unterdruck abgesaugt werden, im Bereich des Ansaugortes Frischluft mitangesaugt wird, das Rauchgasluftgemisch auf eine Temperatur unter 400°C bei einem O₂-Gehalt von ca. 15-18% O₂ je nach Absaugtemperatur gebracht wird und dieses Rauchgasluftgemisch unter Abstand zur Absaugstelle mit hoher Geschwindigkeit als Sekundärluft in den Feuerraum eingeblasen wird. Die Angabe "um 1000°C" ist ein Richtwert und kann je nach Anwendungsfall 900°C bis 1000°C betragen. Die besondere zirkulierende Sekundärlufteindüsung trägt dazu bei, den Ausbrand wesentlich zu verbessern und die feuerungsabhängigen Schadstoffe zu reduzieren.

Durch beide Maßnahmen, nämlich das Absaugen und das Einblasen des Rauchgasluftgemisches unter einem bestimmten Abstand als Sekundärluft, wird ein Impuls zu einer Wirbelbildung gegeben. Die Eindringtiefe der Sekundärlufteindüsung wird verglichen mit der üblichen Sekundärluftzuführung erheblich vergrößert.

Eine starke Verwirbelung bis tief in den Feuerraum wird erreicht.

Eine intensive Nachverbrennung von noch brennbaren Bestand­ teilen durch den relativ hohen O₂-Gehalt im Rauchgasluft­ gemisch wird erzielt.

Die Vorteile der Verfahrenstechnik einer solchen zirkulierenden Sekundärlufteindüsung liegen vor allen Dingen darin, daß eine starke Verwirbelung bis tief in den Feuerraum und eine Verhinderung der Strähnenbildung der Rauchgase erreicht wird.

Gleichzeitig wird eine Rauchgasrückführung realisiert, die bekanntlich eine Verringerung der NO_x-Produktion und eine Reduzierung der NO_x-Emission zur Folge hat.

Der Ausbrand wird wesentlich verbessert, da CO und Gesamt C nachverbrannt werden. Außerdem stellt sich eine intensive Zerstörung der Dioxinmoleküle durch die optimale Verwirbelung und Beseitigung von Strähnen ein.

Das Temperaturprofil im Feuerraum wird vergleichmäßigt, die nachgeschalteten Wärmeaustauschflächen, insbesondere Überhitzer, werden mit einer annähernd gleichmäßigen Rauchgastemperatur angeströmt, was für die Verfahrens­ regelung und den Wärmeübergang erhebliche Vorteile bringt.

Vorzugsweise wird soweit im Abstand unterhalb der Rauchgasabsaugstelle eingeblasen, daß sich eine Verstärkung der Verwirbelung im Feuerraum einstellt.

Vorzugsweise können Absaugung und Einblasung so gefahren werden, daß sie gemeinsam zur Wirbelbildung und zum Vergrößern der Eindringtiefe des Sekundärluftstroms beitragen.

Nach einer anderen Ausführungsform kann im Abstand unterhalb der Rauchgaslufteindüsung die Absaugung der Rauchgase von ca. 1000°C vorgenommen werden, wobei vor dem Gebläse Frischluft angesaugt und das Rauchgasluftgemisch auf eine Temperatur unter 400°C mit etwa 15-18% O₂ gebracht wird.

Hierbei kann das Rauchgasluftgemisch unter einem Abstand derart oberhalb der Absaugung eingedüst werden, daß sich eine einwandfreie Sekundärluftverwirbelung einstellt.

Durch eine geeignete Zuordnung der Absaugung und der Eindüsung im entsprechenden horizontalen oder vertikalen Abstand zueinander wird für einen Impuls zur Wirbelbildung gesorgt.

Bei der Feuerraumausbildung für eine Kessel- und/oder Verbrennungsanlage für konventionelle Brennstoffe und/oder Abfallstoffe ist ein Ansaugteil für heiße Rauchgase eine erhebliche Sekundärluftwirbelbildung veranlassenden Abstand einer Rauchgaslufteindüsung vorgesehen, wobei eine Luftbeimischung im Bereich des insbesonderen keramischen Ansaugteils vorgesehen ist.

Zweckmäßig ist das Ansaugteil entweder oberhalb oder seitlich der Eindüsungsausbildung vorgesehen.

Das Ansaugteil kann aber auch unter einem eine Sekundärluftwirbelverstärkung veranlassenden Abstand unterhalb der Eindüsausbildung vorgesehen sein.

Schließlich kann eine Rauchgaseindüsung und -absaugung im Nachverbrennungsbereich "Feuerraumaustritt" und im Strömungsbereich der Rauchgasabführung, insbesondere auch in den nachgeschalteten zügen, vorgesehen werden.

Als Druckerhöhungsgebläse finden vorzugsweise Radialgebläse mit einer Temperaturbeständigkeit bis 400°C Verwendung. Es können auch Axialgebläse eingesetzt werden.

Beispielsweise Ausführunmgsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben werden. Diese zeigt in

Fig. 1 eine erste Ausführungsform mit oberer Abgasabsaugung und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform mit unterer Rauchgasabsaugung.

Fig. 1 zeigt die Feuerraumausbildung 10 einer beliebigen Verbrennungs- oder Kesselanlage. Die Feuerraumausbildung geht in den ersten Zug 16 einer wenigstens einen Zug aufweisenden Kesselanlage über. Die Erfindung ist aber auf eine Anlage mit Rost nicht beschränkt.

Im Bereich der Wandungen 16 ist im Übergangsbereich zwischen Rauchgaseindüsung 26 vorgesehen.
dem breiten Feuerraum und dem ersten Zug eine

Unter erheblichen Abstand im Bereich des ersten Zuges oberhalb dieser Rauchgaslufteindüsung ist eine Rauchgasabsaugung 18 vorgesehen. Die Absaugung erfogt über ein Gebläse 22. Ein Ansaugteil 28 saugt das ca. 1000°C heiße Rauchgas ab, mischt beispielsweise im Bereich der Feuerraumwandung Luft, nach der Darstellung aus zwei Leitungen 30 und saugt dieses Rauchgasluftgemisch über ein Gebläse 22, drückt es über die Leitung 24 aus und läßt es bei erheblicher Geschwindigkeit bei 26 tief in den Feuerraum ausströmen (Eindüsung). Die Luftzumischung ist derart, daß das Gebläse 22 nicht überlastet wird und die Rauchgaslufteindüsung unter 400°C mit einem O₂-Gehalt von 15-18% erfolgt.

Wie man sieht, stellt sich aufgrund der Zuordnung von Absaugung und Eindüsung und dem Abstand zwischen Absaugung und Eindüsung eine erhebliche Wirbelbildung (Sekundärluftwirbelbild) ein, was zu einer optimalen Verbrennung führt.

Nach einer anderen in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind für gleiche Dinge die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.

Hier erfolgt die Rauchgasabsaugung unter erheblichen Abstand oberhalb der Rauchgaslufteindüsung.

Die Rauchgasabsaugung erfolgt z. B. bei 1000°C bei 50 über das Ansaugteil 52, das wieder aus Keramik beispielsweise bestehen kann.

Im Ansaugteil erfolgt eine Luftbeimischung 53. Nach der Darstellung wird aus zwei Ansaugkrümmern über ein einziges Rohr Luft dem Ansaugteil zugeführt. Das Gebläse 56 saugt in ähnlicher Weise wie vorher dieses Rauchgasluftgemisch, das mittlerweile durch die Luftzumischung auf unter 400°C abgekühlt und auf 15-18% O₂ angereichert wurde, über ein Gebläse 56 ab und drückt es über die Leitung 58 in den Feuerraum. Bei 60 tritt die eingedüste Luft aus und geht weit in den als erweiterten Feuerraum dienenden Zug hinein. Die obengenannten Vorteile werden voll erreicht.

Der Abstand von Entnahmestelle zu Einblasstelle ist geeignet, und zwar so bemessen, daß der Impuls für Verstärkung der Verwirbelung im Feuerraum und damit eine bessere Durchmischung des Rauchgasstromes sorgt.

Es ist auch möglich, zur Reduzierung der NO_x und zur Reduzierung der Temperatur Wasser einzudüsen. Dies erfolgt beim Ansaugen bzw. Absaugen der Rauchgase. Die Rauchgase von 1000°C beispielsweise werden durch das Wasser temperaturmäßig reduziert. Hierbei wird die vermutete Eigenschaft des Wasserdampfs, NO_x zu reduzieren, ausgenutzt.

Das Wasser kann an sich an einer geeigneten Stelle eingeblasen werden. Man wird es mit dem vermutlich besten Wirkungsgrad wegen der stärksten Vermischung an dem Ort einblasen (beispielsweise mit 28 in Fig. 1 bzw. 52 in Fig. 2 gezeigt), wo die heißen Rauchgase auf die Frischluftbeimischung treffen.

Statt Wasser kann man aber auch andere Zusatzstoffe in gelöster Form, wie Ammoniak, Harnstoff und deren Salze in das Gemisch einspritzen.

Selbstverständlich ist es nicht ausgeschlossen, die Flüssigkeit direkt in die abgesaugten Rauchgase, direkt in beigemischte Frischluft oder gegebenenfalls auch nach der Mischstelle einzuführen. Dies kann mit den in der Mischtechnik bekannten Einrichtungen geschehen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Verbrennen von konventionellen Brennstoffen, Abfallstoffen oder einem Gemisch hiervon in einem Feuerraum, wobei die Feuerraumgase über wenigstens einen Zug oder mehreren Zügen dem Fuchs zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Rauchgase mit insbesondere ca. 1000°C und etwa 7-11% O₂ bei kontrolliertem Unterdruck abgesaugt werden, im Bereich des Ansaugortes Frischluft mitangesaugt wird, das Rauchgasluftgemisch auf eine Temperatur von insbesondere unter 400°C bei einem O₂-Gehalt von 15-18% O₂ eingestellt wird und dieses Rauchgas-Luftgemisch unter Abstand zur Absaugstelle mit hoher Geschwindigkeit als Sekundärluft eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß soweit im Abstand unterhalb der Rauchgasabsaugstelle eingeblasen wird, daß sich eine Verstärkung der Verwirbelung im Feuerraum einstellt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Absaugung und Eindüsung so gefahren werden, daß sie gemeinsam zur Wirbelbildung und zur Vergrößerung der Eindringtiefe der Sekundärlufteindüsung beitragen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand unterhalb der Rauchgaslufteindüsung Rauchgase von ca. 1000°C abgesaugt werden und vor dem Gebläse Frischluft bis zu einer Temperatur des Rauchgasluftgemisches von unter 400°C und 15-18% O₂ angesaugt wird (Fig. 1).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgasluftgemisch unter Abstand derart oberhalb der Absaugung eingedüst wird, daß sich eine einwandfreie Sekundärluftverwirbelung einstellt (Fig. 2).

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zuordnung der Absaugung und der Eindüsung im Abstand zueinander zwangsweise für einen Impuls zur Wirbelbildung gesorgt wird.

7. Feuerraumausbildung für Kessel und/oder Verbrennungs­ anlagen für konventionelle Brennstoffe und/oder Abfallstoffe, gekennzeichnet durch einen Ansaugteil (52; 28) für heiße Rauchgase sowie unter einem eine erhebliche Sekundärluftwirbelbildung verlassenden Abstand eine Rauchgaslufteindüsung, wobei eine Luftbeimischung im Bereich des insbesondere keramischen Ansaugteils (28; 52) vorgesehen ist.

8. Feuerraumausbildung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugteil erheblich oberhalb der Eindüsausbildung vorgesehen ist (Fig. 1).

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugteil unter einem eine Sekundärluftwirbelverstärkung veranlassenden Abstand unterhalb der Eindüsausbildung vorgesehen ist (Fig. 2).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch Rauchgaslufteindüsung und Rauchgasabsaugung im Nachverbrennungsbereich "Feuerraumaustritt" und im Strömungsbereich der Rauchgasführung insbesondere im ersten Zug.

11. Kessel mit einer Feuerraumausbildung nach einem der Ansprüche 7 bis 10.