DE4420294C2 - Abfallverbrennungsofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abfallverbrennungsofen mit einer Brennkammerwand mit Röhren, die mit zwei Lagen aus feuerfesten, keramischen Steinen, Massen oder Formteilen verkleidet ist.

Eine derartige Verkleidung eines Abfallverbrennungsofens ist in dem DE-GM 90 17 334 beschrieben. Als erste Lage wird eine Wärmeisolationsschicht aus Schamotte verwendet. Als zweite Lage sind Platten aus einer SiC-Keramik vorgesehen. Die Platten sind von Ankern der Brennkammerwand gehalten.

Eine andere Verkleidung einer kühlbaren Brennkammerwand eines Abfallverbrennungsofens ist in der DE 41 15 714 A1 beschrieben. Dort sind Röhrenblöcke, bevorzugt aus SiC-Keramik, mit der Wand vermörtelt und an Ankern gehalten. Der Mörtel soll einen guten Wärmefluß zwischen den Röhrenblöcken und den Röhren gewährleisten.

Diese Brennkammerwandverkleidungen haben jedoch verschiedene Nachteile.

SiC-Material hat zwar eine gute Wärmeleitfähigkeit, ist aber relativ teuer und im Hochtemperaturbereich nur wenig korrosionsbeständig. Da die Platten oder Röhrenblöcke direkt der Feuerraumseite zugewandt sind, verschleißen sie relativ schnell und müssen nach einiger Zeit ausgetauscht werden. Sie sind auch relativ aufwendig gestaltet, was die Kosten weiter erhöht.

In der DE 41 19 993 A1 ist eine Ofenauskleidung für einen Ofen der Brenntechnik beschrieben. Die DE 27 27 314 B2 beschreibt ein Auskleidungsteil für einen metallurgischen Ofen. Bei Abfallverbrennungsöfen einerseits und metallurgischen Öfen oder Brennöfen andererseits bestehen ganz unterschiedliche Betriebsbedingungen und damit unterschiedliche Anforderungen an die Verkleidung. Bei Abfallverbrennungsöfen soll die durch die Verbrennung entstehende Wärme an der Brennkammerwand nutzbringend abgeführt werden, wogegen bei Brennöfen und metallurgischen Öfen die Wärme im Ofeninneren genutzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Abfallverbrennungsofen der eingangs genannten Art vorzuschlagen, dessen Verkleidung durch eine besondere Kombination im keramischen Aufbau den Verfahrensgegebenheiten im Ofen besser standhält und geringere Kosten verursacht.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die aus einer hochwärmeleitenden Keramik bestehende erste Lage ist direkt an der Brennkammerwand angebracht oder auf die Brennkammerwand aufgebracht. Sie schützt die gewöhnlich mit Wasser gekühlte und aus Blech bestehende Brennkammerwand vor Korrosionen und verbessert die Wärmeübertragung. Der Korrosionsschutz ist besonders wichtig, weil sonst aggressive Gase, beispielsweise Chlor, bei verfahrenstechnisch bedingten Druck- und Temperaturschwankungen durch die zweite Lage an die Brennkammerwand gelangen könnten.

Die zweite Lage weist eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine hohe chemische und Verschlackungs-Beständigkeit auf und bildet die eigentliche, im Ofeninneren frei liegende Verschleißschicht.

Sie ist in der Regel aus einfachen, kostengünstigen Keramiken aufgebaut, ohne besondere Ansprüche an die Temperaturwechselbeständigkeit oder die Wärmeleitfähigkeit oder die Gasdichtigkeit. Sie hat die Aufgabe, die hochwärmeleitenden und meist hochwertigen Keramiken der ersten Lage vor Schlackenangriffen und hohen Temperaturen zu schützen.

Durch den einfachen Aufbau ist die zweite Lage bei Verschleiß kostengünstig und schnell zu erneuern.

Durch die gute Wärmeleitfähigkeit der ersten Lage wird die mittlere Temperatur in der zweiten Lage gesenkt. Damit wird diese thermisch geringer belastet und erreicht höhere Standzeiten.

Durch die Verkleidung der Brennkammerwand des erfindungsgemäßen Abfallverbrennungsofens wird es außerdem ermöglicht, gegebenenfalls mit höheren Prozeßtemperaturen zu fahren.

Mittels der beschriebenen Verkleidung ist es beispielsweise möglich, einen bestehenden Ofen für die Verbrennung bzw. Vergasung von ursprünglich nicht vorgesehenen Stoffen zu verwenden. In einem mit der Verkleidung versehenen Ofen lassen sich dann beispielsweise PVC-Abfälle allein oder zusammen mit Kohle vergasen.

Durch die hochwärmeleitende Schicht hinter der eigentlichen Verschleißlage entsteht somit - insbesondere bei Wasserkühlung - ein im Verschleiß regulierbares Feuerfest- Zustellungssystem, wobei die erste Lage stets belassen werden kann und nur die zweite Lage (die eigentliche Verschleißlage) gegebenenfalls zu erneuern ist.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung besteht die erste Lage aus einem SiC- Keramik-Material mit mindestens 50 Gew.-% SiC. Ein solches Material ist unter dem Handelsnamen Carsit der Anmelderin marktbekannt. Beispielsweise wird Carsit SiC 75H bzw. SIC 90 P verwendet.

Je nach Anwendungsfall kann die erste Lage aber auch aus einem C- Keramikmaterial mit mindestens 80 Gew.-% C bestehen. Ein solches Material ist unter dem Handelsnamen Carburit marktbekannt. Beispielsweise wird Carburit GP verwendet.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung besteht die zweite Lage aus einem Keramikmaterial mit mindestens 50 Gew.-% Al₂O₃. Durch verschlackungsbeständige Zusätze, wie Teer oder Chromoxid oder Chromit, wird die Verschleißbeständigkeit der zweiten Lage weiter verbessert.

Ein solches Material ist unter den Handelsnamen Resistal bzw. Durital marktbekannt. Beispielsweise wird Resistal SK 60 C bzw. KR 85 C oder Durital AR 90 verwendet.

Die Wärmeleitfähigkeit des Keramikmaterials der ersten Lage ist vorzugsweise höher als die des Keramikmaterials der zweiten Lage.

Die Brennkammerwand kann Anker aufweisen. Diese können je nach Anwendungsfall in der ersten Lage und/oder in der zweiten Lage enden.

Auch hier ist eine höhere thermische Verwendbarkeit von metallischen Ankern als sonst üblich gegeben, da über die erste Lage mehr Wärme abgeführt wird.

Die zweite Lage kann aus feuerfesten Steinen oder Formteilen aufgebaut sein, die mörtellos frei aneinandergestellt sind. Ein solcher Aufbau führt zu einer hohen Temperaturwechselbeständigkeit der zweiten Lage, weil sich die Steine oder Formteile bei Temperaturschwankungen frei gegeneinander bewegen können. Es entstehen also in den Steinen oder Formteilen, insbesondere beim Anfahren oder Abfahren des Ofens, keine Risse. Dies selbst dann nicht, wenn das Material der Steine oder Formteile an sich nicht besonders temperaturwechselbeständig ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Die Figur zeigt eine Verkleidung an einer gekühlten Brennkammerwand in einer perspektivischen Teilansicht.

Eine Brennkammerwand 1 aus Stahlblech weist eine Vielzahl von Röhren 2 auf, durch die Kühlwasser strömt. Die Brennkammerwand 1 kann auch als Doppelmantel ausgebildet sein. Die Brennkammerwand 1 umschließt einen etwa zylindrischen Ofeninnenraum 3, dessen vertikale Achse mit A bezeichnet ist.

Auf die Brennkammerwand 1 ist als erste Lage 4 eine keramische SiC-Masse, beispielsweise Carsit SiC 85 H, aufgebracht. An der Brennkammerwand 1 ist eine Vielzahl von Ankern 5 angeordnet, die innerhalb der ersten Lage 4 enden und diese an der Brennkammerwand 1 halten.

Die erste Lage 4 dichtet bei eventuellen Hinterströmungen der zweiten Lage die Brennkammerwand (1) ab und schützt diese vor Korrosion.

Ofeninnenseitig ist die erste Lage 4 mit Steinen zugestellt, die eine zweite Lage 6 bilden. Die Steine stehen auf Stoß frei aufeinander bzw. nebeneinander. Die Fugen 7 zwischen ihnen sind mörtellos und klein, da die Steine dicht aneinander bzw. aufeinander stehen. Im Bedarfsfall können die Steine mit einer nicht näher dargestellten Nut-Feder-Gestaltung ineinandergreifen.

Die Steine bestehen aus einer hochtonerdehaltigen Keramik. Sie weisen eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine hohe chemische Beständigkeit gegen die bei der Verbrennung entstehenden Gase und Schmelzen auf. Beispielsweise bestehen die Steine aus Resistal SK 60 C.

Sie können auch hoch-chromoxidhaltig, chemisch gebunden als auch teergetränkt oder ähnliches sein.

Claims (9)

1. Abfallverbrennungsofen mit einer Brennkammerwand (1) mit Röhren (2), die mit zwei Lagen (4, 6) aus feuerfesten, keramischen Steinen, Massen oder Formteilen verkleidet ist, wobei die erste Lage (4) aus einem hochwärme­ leitenden, keramischen Material besteht, das die Brennkammerwand (1) gegen korrosive Gase schützt, und die zweite Lage (6) eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine hohe chemische und Verschlackungs- Beständigkeit aufweist und als auswechselbare Verschleißschicht ausgebildet ist.

2. Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 1, bei dem die erste Lage (4) aus einem SiC-Keramikmaterial mit mindestens 50 Gew.-% SiC besteht.

3. Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 1, bei dem die erste Lage (4) aus einem C-Keramikmaterial mit mindestens 80 Gew.-% C besteht.

4. Abfallverbrennungsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, bei dem die zweite Lage (6) aus einem Keramikmaterial mit mindestens 50 Gew.-% Al₂O₃ besteht.

5. Abfallverbrennungsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Keramikmaterial der zweiten Lage (6) verschlackungsbeständige Zusätze enthält.

6. Abfallverbrennungsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Keramikmaterial der zweiten Lage (6) eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit aufweist, als das Keramikmaterial der ersten Lage (4).

7. Abfallverbrennungsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Brennkammerwand (1) Anker (5) vorgesehen sind, die in der ersten Lage (4) und/oder in der zweiten Lage (6) enden.

8. Abfallverbrennungsofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steine oder Formteile der zweiten Lage (6) mörtellos frei aneinandergestellt sind.

9. Abfallverbrennungsofen nach Anspruch 8, bei dem die Steine oder Formteile der zweiten Lage (6) über Nut-Feder- Gestaltungen ineinandergreifen.