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Vorrichtung zur Vorwärmung der Verbrennungsluft von Müllverbrennungsanlagen
und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung Der 'Verbrennung minderwertigen . Mülls
stehen große technische Schwierigkeiten entgegen. Der geringe Heizwert, der häufig
goo bis iooo kcal (unterer Heizwert) unterschreitet, bedingt besondere Maßnahmen,
um einen ungestörten Verbrennungsvorgang aufrechtzuerhalten. Man hat deshalb Schacht-und
Kammeröfen entwickelt, welche es ermöglichen,. infolge besonderer Maßnahmen auch
heizwertarme Müllsorten ohne Zusatzbrennstoff zu verbrennen. Unter diesen besonderen
Maßnahmen steht die Verwendung von Düsenrosten, vor allem aber die Anwendung einer
hohen Erhitzung der Verbrennungsluft obenan. Für die Erhitzung der Verbrennungsluft
sind sowohl sogenannte Strömungswinderhitzer mit großer Oberfläche, an die die Wärme
der vorbeiströmenden Abgase im wesentlichen durch Berührung abgegeben wird, als
auch Strahlungserhitzer angewendet oder vorgeschlagen worden. Strahlungserhitzer,
z. B. solche, bei denen Eisenbalken mit eingegossenen Kanälen für die. Verbrennungsluft
die Decke einer dem Müllverbrennungsofen unmittelbar angeschlossenen Flugstaub-
und Nachverbrennungskammer bilden, haben gegenüber dem Strömungserhitzer den Vorteil
größerer Lebensdauer, während der Strömungserhitzer einen wirksameren Wärmeaustausch
ermöglicht. Beide Winderhitzerkonstruktionen müssen, wenn es sich um die Verbrennung
von Müll mit niedrigem Heizwert handelt, sehr große Abmessungen erhalten, weil der
Wärmeaustausch zwischen den - in diesem Falle verhältnismäßig kalten - Abgasen und
der vorzuwärmenden Luft sehr ungünstig verläuft. Ferner unterscheiden sich die Abgase
von Müllverbrennungsöfen dadurch von denen aller anderen Feuerungen, daß ihre Temperaturen
ständigen Schwankungen unterworfen sind. Diese Schwankungen entstehen dadurch, daß
das frisch in den Verbrennungsofen eingeführte Müll, das meistens chargenweise aufgegeben
wird, zunächst einen großen Teil der Wärme aus den Abgasen für seine Trocknung und
Vorwärmung verbraucht. Während der Trocknung und Vorwärmung sind also die Abgase
des Müllverbrennungsofens verhältnismäßig kalt. Erst wenn das frisch aufgegebene
Müll selbst in Brand gerät, steigt ihre Temperatur wesentlich. Besonders stark sind
diese Schwankungen bei minderwertigem Müll. Diese Schwankungen in der Temperatur
der Abgase wirken sich natürlich auch auf die Lufterhitzung aus, wenn die Abgase
zur #"orwärmung der Verbrennungsluft benutzt werden. Um die hieraus entstehenden
Nachteile
zu beseitigen, wird erfindungsgeniiiß für die @'orwärinung
der Verbrenmingsluft eine Einrichtung benutzt, bei der eine im Kreislauf einlaufende
Flüssigkeit die Wärine der Abgase in einem Würmeaustauscher aufnimmt und an die
Luft in einem von diesem Wärmeaustauscher getrennten Vorwärmer wieder abgibt. Als
ini Kreislauf durch den Wärme= austauscher und die Luftvorw:irmung geführte Flüssigkeit
kann Wasser benutzt werden. Zweckmäßiger ist es, eine Flüssigkeit mit höherem Siedepunkt
zu verwenden.
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Bei dieser Einrichtung gelingt es, eine gute und gleichmäßige Luftvorwä
rmung selbst in den Fällen zu erzielen, in denen z. B. infolge nicht stetiger Beschickung
und aus ähnlichen Gründen recht erhebliche Schwankungen in der Temperatur der Abgase
auftreten, die man mit anderen Einrichtungen, z. B. Rauchgasvorwärinern, nicht ausgleichen
kann. Aber auch in den Fällen, wo diese Schwankungen nicht so groß sind, ist die
Erfindung vorteilhaft, weil die Heizflächen, die dem Strom der stark korrodierenden
Müllverbrennungsgase ausgesetzt sind, verhältnismäßig klein gehalten werden können
und stark gekühlt sind.
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Die Vorteile, die die Verwendung einer Flüssigkeit gegenüber einem
Gas beim Wärmeaustausch bietet, sind bekannt. Die Anwendung dieser Maßnahme auf
die Winderhitzung bei Müllverbrennungsanlagen ist neu.
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Bei Dampfkesselanlagen hat man -schon die Wärme der Feuergase für
die Lufterhitzung dadurch ausgenutzt, daß die Wärme der Heizgase an Wasser und die
im Wasser aufgespeicherte Wärme an die Verbrennungsluft übertragen wurde. Die Feuergase
durchströmten einen Wasservorwärmer, und es wurde das Wasser aus dem Wasservorwärmer,
bevor es auf Siedetemperatur erhitzt war, in die Heizkörper des Luftvorwärmers geleitet.
Dort gab es einen Teil seiner Wärme ab, uni dann wieder in den Wasservorwärmer geleitet
und von diesem seinem eigentlichen Verwendungszweck zugeführt zu werden. Der Wasservorwärmer
lag hierbei im Zuge der Feuergase hinter dem Dampfkessel. Nach der Erfindung wird
jedoch bei ;Müllverbrennungsöfen die Winderhitzung begünstigt auf Kosten der weiteren
Ausnutzung der in den Feuergasen enthaltenen Wärme zur Dampferzeugung. Demgemäß
ist erfindungsgernä ß der Wä rmeaustauscher so angeordnet, daß er von den Abgasen
des Müllverbrennungsofens durchströmt wird, bevor diese für die Dampferzeugung ausgenutzt
worden sind.
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Die Zeichnung, die in schematischer Darstellung zwei Ausführungsformen
der Erfindung veranschaulicht. diene zur weiteren Erläuterung. In Fig. i sind ini
Zuge der Abgase eines 1lüllverbrennungsofens a, z. B. in einem gleichzeitig als
Flugaschenkanuner dienenden Raume, von Flüssigkeit durchströmte Heizrohre b eingebaut.
Die Flüssigkeit, die in b einen Teil der Wärme der Abgase aufnimmt, wird vermittels
einer Pumpe e den Heizrohren c zugeführt, welche im Zuge der für die Verbrennung
bestimmten Luft liegen. Nach Abgabe der Wärme an den Luftstrom d durchströmt die
Flüssigkeit erneut die Heizrohre b.
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Vorteilhaft ist es, die Flüssigkeitsbewegung so zu regeln, daß beim
Durchgang durch die Rohre b der Siedepunkt erreicht wird, so daß die Flüssigkeit
zur Verdampfung koninit und in den. Rohren c die verdampfte Flüssigkeit wieder kondensiert
wird (Fig. a). In diesem Falle ist die Wärmeübertragung günstiger, da an der von
der Flüssigkeit berührten Seite sowohl in den Rohren b wie in denen von c die Wärmeübertragung
durch eine siedende bäw. kondensierende Flüssigkeit erfolgt. Gegenüber der Luftvorwärmung
mit unmittelbar beheizten Lufterhitzern hat die Einschaltung des Flüssigkeitskreislaufs
gemäß der Erfindung den Vorteil, daß in dem Weg der Abgase nur noch etwa die halbe
Heizfläche und weniger zur Erreichung der gleichen Leistung notwendig ist, da der
Wärmeübergang von der Wandung an die Flüssigkeit außerordentlich' leicht vonstatten
geht und für die Beinessung des Heizkörpers daher praktisch außer Betracht gelassen
werden kann. Allerdings steht dem gegenüber, daß für den Wärmeaustausch .zwischen
Flüssigkeit und Luft ein besonderer Heizkörper anzuordnen ist. Dessen Heizflächen
sind jedoch dem Einfluß der Abgase entzogen und lassen sich deshalb einfacher konstruieren
als im Abgasstrom liegende Winderhitzer. Im einzelnen ist diese Einrichtung so ausgebildet,
daß die Flüssigkeit aus dem Wärmeaustauscher in aufsteigendem Strome in einen Speicher
geführt wird. .Hierin findet. die Trennung von Flüssigkeit und Dampf statt. Der
Dampf strömt zum Luftvorwärnier, wird darin kondensiert und gelangt als Kondensat
wieder in den Wärmeaustauscher, während die Flüssigkeit, die im Speicher zurückbleibt,
eine zusätzliche gute Reserve für den Ausgleich von Schwankungen. in der Temperatur
der lliillverbrennungsgase darstellt.
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Es ist bei der Anordnung gemäß der Erfindung möglich, jede für die
U'inderhitzung praktisch erforderliche Temperatur zu erreichen, ohne daß die Nachteile
der beiderseits von Gasen berührten Winderhitzer oder der Strahlungserhitzer in
Erscheinung treten. Man kann nicht mir Windtemperaturen erreichen, die im Siedebereich
des «'asserdarnpfes liegen, sondern man kann nämlich auch durch geeignete Wahl der
Flüssigkeit,
z. B. durch an sich bekannte Anwendung von
7 geeigneten Salzlösungen oder ineralöl, von , von besonders hochhitzebeständigen
Flüssigkeiten, wie Diphenyloxyd, oder von flüssigen Metallen als Wärmeträger, darüber
hinaus noch den Erhitzungsgrad so hoch treiben, wie es durch die Bedürfnisse der
betreffenden Anlagen jeweils gerade bedingt ist.
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Es hängt von dem Heizwert des Mülls ah, wie hoch man die Windtemperatur
treiben muß, um* die notwendige Beschleunigung des Verbrennungsvorganges bz«:' der
Tortrocknung des Mülls zu bewirken. Selbstverständlich kann man auch in einfacher
Weise Vorkehrungen treffen, um Heizwertschwankungen auszugleichen, wie sie z. B.
während der und durch die verschiedenen Jahreszeiten bedingt sind. Dies geschieht
beispielsweise dadurch, daß man entweder den Erhitzer ganz oder teilweise abschaltbar
macht oder je nach Wahl mit verschiedenen Umlaufflüssigkeiten betreibt.
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Besonders vorteilhaft erscheint die Verbindung des Flüssigkeitskreislaufwinderhitzers
gemäß der Erfindung mit einen Strahlungswinderhitzer. Der Strahlungslufterhitzer
ist hinsichtlich seiner Bauart bewährt und -läßt sich vorteilhaft in die für minderwertiges
Müll gebräuchlichen Öfen eingliedern. Er ermöglicht eine wirtschaftliche Arbeitsweise,
solange die Ofenabmessungen innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden. In dem
Fall, wo es sich um ein besonders heizwertarmes.Nfüll handelt, kann man nun erfindungsgemäß
die Verbrennungsluft nacheinander in einem Flüssigkeitskreislauferhitzer und in
einem Strahlungserhitzer erwärmen, wobei der Strahlungserhitzer zweckmäßig ebenfalls
als organischer Teil der Gesamtkonstruktion angeordnet wird.
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Der Luftvorwärmer gemäß der Erfindung kann dabei auch noch ausgleichend
auf den Betrieb des vor- oder nachgeschalteten zusätzlichen Winderhitzers wirken,
der nicht nach den Grundsätzen gemäß der Erfindung ausgebildet ist, d. h. Schwankungen
in der Temperatur der in derartigen Winderhitzern vorgewärmten Verbrennungsluft
können durch die gleichzeitige Anwendung des Luftvorwärmers gemäß der Erfindung
noch wesentlich verringert werden.
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Es kann auch noch die Anordnung so getroffen werden, daß der wärmeaufnehmende
Wärmeaustauscher, der auch in diesem Falle im Abgasstrom der Verbrennungsanlage
angeordnet sein kann, unabhängig von der Müllverbrennung durch eine besondere Wärmeduelle
ständig oder zeitweise beheizbar ist. Diese Ausbildung erweist sich als zweckmäßig
bei der Inbetriebnahme von Anlagen nach vorübergehenden Stillständen oder unter
anderen ähnlichen Bedingungen, um möglichst schnell die volle Leistung des Verbrennungsofens
zu erreichen.
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Es sei ferner darauf hingewiesen, daß es unter Umständen vorteilhaft
sein kann, bei Anlagen, welche aus mehreren Einheiten von Verbrennungsöfen bestehen,
einen gemeinsamen, zurWärmeaufnahme dienendenWärmeaustauscher anzuordnen, der die
aufgenommene Wärme auf zur Wärmeabgabe dienende Einzelwärmeaustauscher verteilt,
welche in den Luftzuleitungen der einzelnen Ofeneinheiten angeordnet sind.