DE4426357A1 - Feuerungsanordnung für feste Brennstoffe wie Müll und Verbrennungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerungsanordnung für feste Brenn­ stoffe wie Müll, mit Aufgaberost, den eigentlichen Roststufen und einem Ausbrennrost.

Weiterhin ist die Erfindung gerichtet auf Verfahren zum Verbren­ nen von festen Brennstoffen wie Müll mit Aufgabezone, Brennzone und Ausbrennzone.

Solche Feuerungsanordnungen sind bekannt und haben sich bewährt. (DE 13 02 142.6; EPP 0 345 285; EP 0 449 911).

Andererseits ist bekannt (EP-B1-0 286 077), ein Verbrennungsver­ fahren so durchzuführen, daß die entstehenden Rauchgase aus dem Feuerraum unter vorheriger Abbremsung an einer Drosselung abge­ zogen werden und dabei die Abbremsung der Rauchgase innerhalb eines symmetrisch zur Achse des Rauchgasabzuges venturirohrartig ausgebildeten Zone vorzunehmen. Für eine solche Abbremsung ist es bekannt, Sekundärluft aus einem Balken in eine Richtung ent­ gegengesetzt zur Strömungsrichtung einzudüsen. Die Eindüsung kann auch auf einer Kreisbahn erfolgen.

Hierzu ist spekulativ ein drehbar innerhalb der Wandungen des Feuerraums gelagerte Düsenbalken genannt. Ein solcher Düsenbal­ ken würde in kurzer Zeit sich durchbiegen und nicht mehr drehen, weil Maßnahmen zu seinem Schutz nicht vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt eine völlig anders geartete Aufgabe zugrun­ de, nämlich im Rauchgaszug, ohne jegliche vorherige Abbremsung, oberhalb des Rostes, insbesondere Stufenschwenkrostes, eine wesentliche Verbesserung des Ausbrandes und damit eine bessere Umweltverträglichkeit der Rauchgase zu erreichen.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß bei einer Feuerungsanordnung der eingangs genannten Art durch eine drehbare, wassergekühlte und schlackenabweisend verkleidete Düsenwalze im Rauchgaszug.

Durch die besondere Ausbildung als Düsenwalze, durch die das Luftrohr optimal gekühlt wird, wird aufgrund der vorzugsweisen langen, radial zur Düsenwalze angeordneten Düsenrohre und/oder Lüfterradschaufeln tief in den Rauchgaszug hinein verwirbelt, und damit wirkungsvoll nachverbrannt.

Diese Düsenwalze kann Luft, Rauchgas, Sorptionsmittel, Reduk­ tionsmittel (insbesondere Ammoniakträger), Wasser und/oder Was­ serdampf, auch gleichzeitig in unterschiedlichen Mischungsver­ hältnissen, zuführen.

Zweckmäßig ist die Düsenwalze im Rauchgaszug oberhalb des Rostes angeordnet. Die Düsenwalze kann die Zuführung der Sekundärluft übernehmen, so daß auf eine gesonderte Eindüsung ggfs. verzich­ tet werden kann.

Vorzugsweise verfügt die Düsenwalze über ein Luftrohr, außerhalb des Luftrohrs über eine Wasserkühlung und außerhalb der Wasser­ kühlung über einen Schamottemantel.

Die Düsenwalze kann mit gegebenenfalls verstellbaren Lüfterrad­ schaufeln oder Düsenrohren ausgestattet sein. Düsenrohre und Luftaustrittsschaufeln können auch am Ende abgewinkelt enden. Der Impuls der austretenden Luft/ des Rauchgases unterstützt den Propellerimpuls der Düsenwalze synergistisch.

Die Austrittsöffnungen können in Form von integrierten Düsen ausgebildet sein.

Die Lüfterradschaufeln können in Form von paddelförmigen Kör­ pern, Peltonrädern oder nach Art von Flugzeugpropellern ausge­ bildet sein.

Das oben genannte Verfahren zum Verbrennen fester Brennstoffe wie Müll der oben angegebenen Art zeichnet sich dadurch aus, daß die entstehenden Rauchgase nach der Hauptverbrennungszone mecha­ nisch verwirbelt werden. Der Vorteil der zusätzlichen Luftzufüh­ rung über die Düsenwalze (kann auch durch Rauchgas ersetzt wer­ den), ermöglicht eine Verminderung der zugeführten Primärluft­ menge, so daß der Gesamtwirkungsgrad einer solchen Feuerungs­ anlage aufgrund des geringeren Rauchgasvolumens erhöht und die Investitionskosten ggfs. gesenkt werden können. Des weiteren kann durch eine Reduzierung der Primärluftmenge eine höhere Verbrennungstemperatur der Brennstoffe eingestellt werden, so daß insbesondere bei Abfallverbrennungsanlagen der Temperatur­ haltebrenner weniger in Betrieb ist und damit wiederum die Be­ triebskosten gesenkt werden können. Die erfindungsgemäße Zufuhr der Luft über die Düsenwalze bzw. des über die Düsenwalze zu­ geführten Rauchgases sichert die abschließende vollkommene Ver­ brennung bei geringeren Luftüberschußzahlen in Verbindung mit dem Einsatz von Reduktionsmitteln wie Ammoniak. Die Verwirbe­ lungsmaßnahme nach der Erfindung sorgt für eine erhebliche Redu­ zierung des Auftretens von NO_x. Durch die Vermeidung von heißen Strähnen geht die Bildung von thermischem NO_x zurück und durch die Eindüsung von Reduktionsmitteln kann das bereits gebildete Stickoxid zu N₂ und H₂O reduziert werden. Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird es möglich, in einem höheren Temperaturbe­ reich die NO_x-Reduktion zu realisieren.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden.

Diese zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Feuerungsanlage gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine sog. Düsenwalze;

Fig. 3 eine Einzelheit im Schnitt durch Fig. 2.

Die Erfindung wird erläutert anhand einer Stufenschwenkrostan­ ordnung. Diese besteht in an sich bekannter Weise aus einer Aufgabeschleuse 1, einem Aufgaberost 2, über den ein Zuteiler 3 aufgibt, zum Beispiel einem Stufenschwenkrost mit Stufen 4 und dem Ausbrennrost 5. Es handelt sich um einen zweizügigen Kessel. Nach dem Ausführungsbeispiel ist erfindungsgemäß eine wasser­ gekühlte und bestampfte Düsenwalze 8 oberhalb des Rostes 4 im Rauchgaszug angeordnet, und zwar etwa im Bereich der sonst übli­ chen Sekundärluft. Der Sekundärluftaustritt befindet sich übli­ cherweise einerseits an einer Stelle unmittelbar hinter der Umlenkung der horizontalen Feuerraumdecke 6 in dem vertikalen Zug und ist mit 7 bezeichnet, andererseits im Bereich der Trenn­ wand zwischen erstem und zweitem Zug, und ist ebenfalls mit 7 bezeichnet, wobei diese zweite gegen den Rost gerichtet ist. Die Funktion der Sekundärlufteindüsung übernimmt nunmehr die Düsen­ walze 8.

Die Rauchgase werden durch das Austreten der Sekundärluft und/oder von Rauchgas aus der sich drehenden Düsenwalze 8 intensiv verwirbelt, so daß sie schließlich die Kesselanlage über die Rauchgasleitung 9 mit geringem oder gar keinem Potential an feuerungsabhängigen Schadstoffen wie CO, NO_x, gesamt C und Dioxi­ nen verlassen, was durch die Auflösung von Strähnen mit Hilfe der Düsenwalze erfolgt.

Fig. 2 zeigt eine drehbare Düsenwalze 8 mit Kühlung und Bestamp­ fung. Diese Düsenwalze 8 liegt zwischen einem Loslager 16 und einem Festlager 15. In die Düsenwalze 8 wird bei 9 Luft einge­ blasen, die über die Düsenrohre 12 oder Lüfterradschaufeln 13, die von der Düsenwalze abgehen, ausgeblasen wird. Die Enden der Düsenrohre 12, die radial von der Düsenwalze 8 abgehen, können in Form von Austrittsöffnungen der Rohre oder in Form von Aus­ trittsdüsen ausgebildet sein. Die Düsen sind im dargestellten Ausführungsbeispiel in den Düsenrohren integriert.

Die Düsenwalze ist wassergekühlt. Das Wasser kann z. B. bei 17 einströmen und mittig durch die Düsenwalze einfließen, wird dann umgelenkt und strömt bei 20 in einem Ringspalt außen zurück. Es kühlt außen die Schamotteschicht (feuerfeste Abkleidung) 14 und hält innen das Luftrohr 30 auf Betriebstemperatur, bevor es bei 18 austritt. Durch diese Kühlung wird die für die Drehbewegung der Düsenwalze erforderliche Festigkeit garantiert. Ein Antrieb, hier in Form eines Riemenantriebs 10, ist vorgesehen. Allgemein ist die Wasserkühlung mit 11 bezeichnet, Düsenrohre sind mit 12 bezeichnet, und Lüfterradschaufeln sind mit 13 bezeichnet. Letz­ tere sind unter einem Winkel angestellt. Von der Düsenwalze aus, wo die Lüfterradschaufeln runden Querschnitt haben, geht der Querschnitt nach außen in einen paddelartigen Querschnitt 13a über. Im dargestellten Ausführungsbeispiel stehen sich immer zwei Lüfterradschaufeln oder Düsenrohre gegenüber. Längs der Düsenwalze sind die Gruppen von Lüfterradschaufeln gegeneinander versetzt angeordnet. Hierdurch wird der Massenausgleich gewähr­ leistet und über den gesamten Querschnitt des Feuerraums eine gleichmäßige Verwirbelungsbeaufschlagung herbeigeführt. Der Anstellwinkel der Lüfterradschaufeln ist mit a bezeichnet.

Eine Einzelheit zeigt Fig. 3. Obwohl versetzt, sind sowohl die Lüfterradschaufeln 13 teilge­ schnitten dargestellt, wie ebenso die Düsenrohre 12 teilge­ schnitten dargestellt sind. Die Wasserzuführung ist mit 19, die ringspaltartige Wasserkühlung mit 20 bezeichnet. Das Ganze wird wieder vom Schamottemantel 14 umgeben. In Fig. 3 erkennt man den Rohrstutzen 32 der in die eigentliche Düsenwalze (das Luftrohr) eingeschweißt und durch den Schamottemantel 14 geschützt ist. Das eigentliche Düsenrohr 34 ist nach der Darstellung in den Rohrstutzen 32 eingeschraubt. Man erkennt bei 36 die integrierte Düse. Die keramische Verkleidung oder Abkleidung ist über das Ende des Düsenrohres hinaus gezogen wie durch das Bezugszeichen 38 deutlich gemacht ist. Der Querschnitt des Düsenrohres 36 am Austritt ist rund.

Wie deutlich in Fig. 2 zu sehen, sind die Lüfterradschaufeln angestellt. Die paddelartigen Lüfterradschaufeln sind ebenfalls in Rohrstutzen 32 eingeschraubt und gehen von einem runden Quer­ schnitt in einen ovalen oder paddelförmigen Querschnitt 13a über. Sie erweitern sich fächerartig. Die Düsenrohre haben bei dem Ausführungsbeispiel eine Länge von 100 mm. Im Ausführungs­ beispiel haben die Lüfterradschaufeln eine Länge von ca. 250 mm.

Vorzugsweise wird die Düsenwalze bei Einsatz von Lüfterrad­ schaufeln und/oder Düsenrohren mit Drehzahlen von mehr als 20 Umdrehungen betrieben.

Claims (18)

1. Feuerungsanordnung für feste Brennstoffe wie Müll, mit Auf­ gaberost, den eigentlichen Roststufen und einem Ausbrennrost, gekennzeichnet durch eine drehbare, wassergekühlte und schlac­ kenabweisend verkleidete Düsenwalze (8) im Rauchgaszug (6).

2. Feuerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenwalze (8) im Rauchgaszug oberhalb des Rostes (4) gelagert ist.

3. Feuerungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenwalze über ein Luftrohr (30), außerhalb des Luftrohrs über eine Wasserkühlung (11) und über einen schlackenabweisenden Schamottemantel (14) verfügt.

4. Feuerungsanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zentrale, achsparallele Kühlwasserzuführung (11), sowie Führung des Kühlwassers in einem Ringspalt (20) zwischen Luftrohr (30) und schlackenabweisender Verkleidung (14).

5. Feuerungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Düsenwalze (8) mit gegebenenfalls verstellbaren luft- und/oder wassergekühlten Lüfterrädern ausge­ stattet ist.

6. Feuerungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Luftrohr radiale Stutzen (32), das sind Rohrstücke insbesondere von mindestens 50 mm Länge mit Luftaustrittsöffnungen, abgehen.

7. Feuerungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Luftaustrittsöffnungen am Ende abgewinkelt sind.

8. Feuerungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net,daß die Rohrstücke mit integrierten Luftausblasdüsen (34; 36) bestückt sind.

9. Feuerungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterradschaufeln in Form von Peltonrädern oder nach Art von Flugzeugpropellern ausgebildet sind.

10. Feuerungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterradschaufeln und/oder Düsenrohre in ein Gewinderohr der Düsenwalze einschraubbar sind, das ggfs. zum Schutz gegen Wärmestrahlung eine keramische Verkleidung tragen kann.

11. Feuerungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Düsenrohre und Lüfterradschaufeln eine Länge von mindestens 50 mm haben.

12. Feuerungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Mauerwerksdurchfüh­ rungen eine eigene Luftkühlung vorgesehen ist.

13. Feuerungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über die Düsen und/oder die Lüfter­ radschaufeln Reduktionsmittel und/oder Sorptionsmittel und/oder Wasser oder Wasserdampf mit Ammoniak ausblasbar ist.

14. Verwendung der Düsenwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Rauchgasverwirbelung in einer Feuerungsanordnung.

15. Verfahren zum Verbrennen von festen Brennstoffen wie Müll mit Aufgabezone, Brennzone und Ausbrennzone, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die entstehenden Rauchgase nach der Hauptverbren­ nungszone mechanisch verwirbelt, insbesondere mit Propellerim­ pulsen beaufschlagt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Verwirbelungszone Luft und/oder Rauchgase ausgebla­ sen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Verwirbelungszone Luft und/oder Rauchgas als Träger­ mittel für Reduktionsmittel und/oder Sorptionsmittel ausgeblasen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit dem Reduktions- oder Sorptionsmittel Wasser oder Wasserdampf ausgeblasen werden.