1. Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein verbessertes Verfahren zur Verbrennung
von feuchtem Abfall.
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Der Terminus "feuchter Abfall", wie
hier angewandt, gilt hauptsächlich für
Industrieabfall aus
Lebensmittelfabrikationsanlagen; zum Beispiel
Abfall aus Gerste und Hopfen von Brauereien,
sogenannter "Treber", oder Kaffeesatz,
Orangenrückstände oder Teeblätter als Abfall aus
den jeweiligen Konservenfabriken. Diese Fabriken
sondern auch Schlämme und andere Abfallprodukte ab,
die unter die Kategorie "feuchte Abfälle" fallen;
diese Abfallprodukte werden in gleicher Weise
behandelt.
2. Beschreibung des Standes der Technik
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Die oben beschriebenen Abfälle und
Schlämme wurden üblicherweise als Futter oder
Dünger verwendet und stellten deswegen kein Problem
dar. Dennoch wurden in jüngerer Zeit durch
gesteigerte Produktion mehr Abfälle und Schlämme
erzeugt, aber es werden auch weitgehend
Billigimporte von Futter und Dünger genutzt.
Demzufolge ist zwischen Angebot und Nachfrage ein
Ungleichgewicht eingetreten und so ein großer
Überhang an diesen Abfällen entstanden. Dieser
Überhang muß als Industrieabfall verarbeitet
werden, aber die vorhandenen Verarbeitungsverfahren
sind nicht zufriedenstellend.
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Die billigste Verarbeitung ist die
Verwendung des Abfalls zur Land-Verfüllung oder
dessen Versenkung im Meer, aber offensichtlich sind
dieser Verfahrensweise Grenzen gesetzt.
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Verschiedene Verfahren zur
effektiven Verwendung deser Abfälle sind entwickelt
worden, aber der Mangel an deren Wirtschaftlichkeit
hat einige nicht praktikabel gemacht und andere
können das Problem aufgrund der markteigenen
Grenzen nicht lösen.
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Deshalb sind Versuche unternommen
worden, um das Problem durch vollständige
Verbrennung des feuchten Abfalls zu lösen, wobei
Wärmeenergie genutzt wird, die in einem
Verbrennungsofen erzeugt wird. Die erzeugte
Wärmeenergie wird wie bei einem Dampfkessel oder
dergleichen genutzt. Eine übliche Einrichtung zur
Verbrennung des feuchten Abfalls ist ein
einschichtiger Wirbelbettofen, bestehend aus einer
Verbrennungskammer mit einem perforierten Boden zur
Luftverteilung, auf dem ein Wirbelbett aus einem
fluidisierten Heizmedium aus Feststoffpartikeln,
wie etwa Quarzsand, durch die über den Verteiler
eingeblasene Luft entsteht, und einer Luftkammer
die unterhalb der Verbrennungskammer mit dem
Verteiler anschließt. Die Verbrennungskammer
besitzt eine Öffnung für das Einbringen des
feuchten Abfalls, die Luftkammer ist mit einem
Zusatzbrenner und einer Zuluftöffnung ausgestattet,
um zusätzlich Brennstoff durch den Brenner zu
verbrennen und um das fluidisierte Heizmedium über
dem Verteiler zu verwirbeln und den feuchten Abfall
zu verbrennen.
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In einem solchen einschichtigen
Wirbelbettofen wird der feuchte Abfall vollständig
verbrannt, das heißt, der gesamte Abfall wird in
der einzigen Verbrennungskammer mit Hilfe des
Zusatzbrennstoffes verbrannt und zwar so, daß ein
Teil des feuchten Abfalls in der Wirbelschichtzone
und der Rest in einer höhergelegenen Zone der
Brennkammer verbrannt wird.
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Mit einem solchen Einschicht-
Wirbelbettofen würde bei Verbrennung des gesamten
feuchten Abfalls in der einzigen Brennkammer, und
zwar stationär, wie gewünscht, genügend
Wärmeenergie vom Abfall selbst erzeugt werden, um
den feuchten Abfall zu trocknen, und um das
Wirbelbett auf einer Temperatur von 800ºC oder
höher zu halten, und zwar mit Hilfe der Verbrennung
von Zusatzbrennstoff. Dennoch bedeutet die
Verbrennung des gesamten feuchten Abfalls, daß der
Abfall für längere Zeit im Wirbelbett bleiben muß,
mit dem Ergebnis, daß die Verbrennungsabgase mit
sehr geringer Gasgeschwindigkeit abgezogen werden
müßen. Deshalb muß die Fläche des perforierten
Bodens der Brennkammer stark vergrößert werden, und
damit muß der Einschicht-Wirbelbettofen
verhältnismäßig groß gebaut werden.
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Um dem Nachteil der Notwendigkeit
für einen großen Ofen zu begegnen, kann zum
Beispiel angenommen werden, daß der Ofen für die
Verbrennung von 70% des feuchten Abfalls in einem
einzelnen Wirbelbett bei gesteigerter
Gasgeschwindigkeit ausgelegt und gefahren wird. In
diesem Fall würde die Temperatur des Einschicht-
Wirbelbetts beispielsweise auf 600ºC gesenkt
werden, wobei diese Temperatur nicht hoch genug
wäre, um die in Betracht gezogenen 70% des feuchten
Abfalls im Wirbelbett durch Verbrennung von
Zusatzbrennstoff zu verbrennen. Als Ergebnis
hiervon würde die Temperatur des Wirbelbetts wegen
der unvollständigen Verbrennung des Abfalls
herabgesetzt und schließlich würde der
Verbrennungsprozess gezwungenermaßen zum Stillstand
gekommen sein.
-
In Verbindung hiermit wird auch
angenommen, daß, selbst wenn im Gegensatz zum oben
Gesagten, eine 70% Verbrennung in der Wirbelschicht
bei hoher Gasgeschwindigkeit wie oben beschrieben
stattfindet, in der oberen Zone der Brennkammer
höchstens etwa 15% des Abfalls durch die in der
unteren Wirbelbettzone erzeugte Wärmeenergie der
70% Verbrennung des Abfalls und der Verbrennung dem
Zusatzbrennstoffs in der Luftkammer verbrannt
werden könnten. Demzufolge würde ein Problem
entstehen, wie der Rest, 15%, des unverbrannten
Abfalls außerhalb des Ofens verarbeitet werden
soll; die Verarbeitung des restlichen Abfalls aus
dem Ofen würde schwierig sein.
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Ferner wird der feuchte Abfall
gewöhnlich durch eine pneumatische Förderanlage in
die Brennkammer eingebracht und es entsteht dann
ein Problem mit der pneumatischen Förderung, wenn
der feuchte Abfall einen hohen Wassergehalt
aufweist, indem der feuchte Abfall wegen der
großen Eigenviskosität des feuchten Abfalls an der
Innenfläche der Förderleitung haftet und als
weitere Folge der Transport des Abfalls in der
Leitung immer mehr behindert wird, bis schließlich
die Leitung mit dem anhaftenden Abfall verstopft
ist, und der Abfall nicht mehr in die Brennkammer
gefördert werden kann.
-
Weiterhin kann der übliche
Verbrennungsofen des Einschicht-Wirbelbett-Typs
nicht mit Wärmerückgewinnungssystemen
einschließlich Röhren für Wärmetauscher in der
Brennkammer versehen werden, obgleich die erzeugte
Wärmeenergie aus dem Ofen selbst mit beträchtlich
höherem Wirkungsgrad gewonnen werden könnte unter
der Annahme, daß eine Wärmerückgewinnung in der
Brennkammer vorhanden wäre, gegenüber einer
Wärmerückgewinnung durch Einrichtungen außerhalb
des Ofens. Das ist so, weil die Wärmerückgewinnung
aus der Brennkammer mit hohem Wirkungsgrad die
Verbrennung des gesamten feuchten Abfalls im
Einschicht-Wirbelbettofen verhindern würde.
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Es sei angemerkt, daß es einen
bekannten Mehrschicht-Wirbelbettofen gibt, bei den
Kohlenstaub verbrannt wird, um Wärmeenergie für
einen Dampfkessel oder dergleichen zu erzeugen oder
in einem Gasgenerator, bei dem Kohle zur Erzeugung
von verschiedenen Gasen und Schwerölen gecrackt
wird.
-
Ein weiterer Mehrschicht-Wirbelbett-
Verbrennungsapparat ist in der U.K. Patentanmeldung
No.
GB-2 034 445A. beschrieben. Dieser Apparat kann für
die Verbrennung von feuchtem Abfall verwendet
werden. Der Apparat besteht aus zwei
Wirbelbettkammern, die übereinander liegen.
Fluidisiergas wird durch den Boden der unteren
Wirbelbettkammer eingespeist. Das zur Verbrennung
vorgesehene Material wird in die untere Kammer
eingebracht, und für die Verbrennung ist eine
Luftzufuhr vorgesehen. Abgase des ersten
Wirbelbetts gelangen durch den Boden der oberen
Wirbelbettkammer zur Bildung des zweiten
Wirbelbetts. Die Verbrennung in der unteren
Wirbelbettkammer wird in Gegenwart von zur
vollständigen Verbrennung ausreichendem Sauerstoff
durchgeführt. Für die weitere Verbrennung in der
oberen Wirbelbettkammer wird Sauerstoff über eine
getrennte Luftzufuhr herbeigeschafft. Der
beschriebene Apparat und das Verfahren sind dennoch
nicht gut genug für die Verbrennung von feuchtem
Abfall mit hohem Wassergehalt.
- ZUSAMMENFASSUNBG DER ERFINDUNG -
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
ist die Bereitstellung eines Arbeitsverfahrens zur
Verbrennung des gesamten feuchten Abfalls mit Hilfe
von Zusatzbrennstoff entsprechend dem bisherigen
Stand der Technik, das aber die auftretenden
Probleme des Standes der Technik bei Verarbeitung
von feuchtem Abfall mit kontinuierlich hoher
Beschickung löst.
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Demzufolge ist ein Ziel der
vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines
verbesserten Verfahrens zur Verbrennung von
feuchtem Abfall bei kontinuierlich hoher
Beschickung, welches billiger ist als das nach dem
Stand der Technik, weniger Zusatzbrennstoff
verbraucht und einfach arbeitet.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten
Verfahrens zur Wärmerückgewinnung bei Verbrennung
von feuchtem Abfall und Zusatzbrennstoff mit
höherem Wirkungsgrad gegenüber dem Stand der
Technik und ohne Behinderung einer stetigen
Verbrennung des in den Apparat eingebrachten,
feuchten Abfalls.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten
Verfahrens zur sanften Verbrennung von feuchtem
Abfall bei Sicherstellung einer kontinuierlichen
Beschickung eines solchen kompakten Apparates.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird ein Arbeitsverfahren zur Verbrennung von
feuchtem Abfall mit Einsatz von Zusatzbrennstoff in
einer Brennkammer mit Wirbelbett und darin
gebildeten Feststoffpartikeln bereitgestellt,
umfassend:
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(a) Die Bildung von mindestens drei
vertikal in Reihe übereinander benachbarten
Kammerzonen, von denen zwei oder mehrere Zonen
perforierte Böden aufweisen und die mit einem
fluidisierten Heizmedium von Feststoffpartikeln
versehen sind, welches Medium fluidisiert wird, um
ein Wirbelbett auf jedem perforierten Boden mittels
Gasen aufzubauen, die kontinuierlich von unten in
die Zone eingeleitet werden;
-
(b) das kontinuierliche Einleiten von
Luft in die Kammer, um eine Verbrennung und
Wirbelbettbildung zu bewirken, wobei das
entstandene Gas aus einer obersten Wirbelbettzone
durch die angrenzenden Zonen und den zugehörigen,
perforierten Böden abgezogen wird;
-
(c) das kontinuierliche Zuführen von
feuchtem Abfall in eine dazwischenliegende Primär-
Wirbelbettzone;
-
(d) das kontinuierliche Einleiten von
Zusatzbrennstoff in die untere, kein Wirbelbett
aufweisende Zone, um eine Verbrennung mit einem
Teil der zugeführten Luft zu bewirken, wodurch
durch eine Kombination dieser zugeführten Luft, der
Abfallzufuhr und der Fluidisierung des
partikelförmigen Heizmediums Wärmeenergie erzeugt
wird, um den zugeführten Abfall zu trocknen und den
getrockneten Abfall in dieser dazwischenliegenden
Primär-Wirbelbettzone teilweise zu verbrennen,
wobei der Rest dieses Abfalls in Form von
unverbrannten Kohlenstoffpartikeln mit einer
Korngröße vorliegt, die klein genug ist, um nach
oben durch die perforierten Böden zu fliegen, wobei
Kohlenstoffpartikel dazu gezwungen werden, sich als
dieser dazwischenliegenden Primär-Wirbelbettzone in
eine oder mehrere der oberen Wirbelbettzonen zu
bewegen und darin zu verbrennen,
-
dadurch gekennzeichnet, daß:feuchter
Abfall, der nicht mehr als 60% Wasser enthält und
eine Korngröße von nicht mehr als 30 mm hat, in
diese dazwischenliegende Primär-Wirbelbettzone
zugeführt wird, wobei die in die untere, keine
Wirbelschicht aufweisende Zone zugeführte Luft
ausreicht, um die Verbrennung des Abfalls in den
darauf folgenden Wirbelbettzonen zu bewirken, wobei
in den folgenden Wirbelbettzonen keine zusätzliche
Luft dem Verbrennungsprozeß zugeführt wird, so daß
diese teilweise Verbrennung in dieser
dazwischenliegenden Primär-Wirbelbettzone in
Gegenwart von genügend Sauerstoff erfolgt, der aus
dieser unteren, keine Wirbelschicht aufweisenden
Zone zugeführt wird, um damit eine ausreichende
Wärmeenergie in Kombination mit der durch den
zusätzlichen Brennstoff erzeugten Wärmeenergie zu
erzeugen, um den einen hohen Wasseranteil
aufweisenden Abfall zu trocknen und die
Weiterführung dieser teilweisen Verbrennung des
Abfalls sicherzustellen, und daß diese
Kohlenstoffpartikel vollständig in einer oder
mehreren dieser oberen Wirbelbettzonen in Gegenwart
von ausreichendem Sauerstoff vollständig verbrannt
werden, der aus dieser dazwischenliegenden Primär-
Wirbelbettzone zugeführt wird.
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Vorzugsweise enthält das Verfahren
eine Wärmerückgewinnung der in der obersten
Wirbelbettzone erzeugten Wärmeenergie.
-
Vorzugsweise wird eine Menge
innerhalb eines Bereichs von 70% bis 80% der
Abfallmenge in diese dazwischenliegende Primär-
Wirbelbettzone eingebracht und dort verbrannt,
wobei der unverbrannte Rest des Abfalls abgezogen
und eine oder mehrere der Wirbelbettzonen gebracht
wird.
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Vorzugsweise wird das Wirbelbett
dieser dazwischenliegenden Primär-Wirbelbettzone
auf einer Temperatur von 700ºC bis 900ºC gehalten.
-
Vorzugsweise wird der feuchte Abfall
stetig in diese dazwischenliegende Primär-
Wirbelbettzone in einer Menge von 300 bis
500kg/Std.x m² zugeführt.
-
In einem Apparat zur Durchführung
des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens für
einer spezifischen, feuchten Abfall, der relativ
einfach verbrannt werden kann, werden drei Zonen
gebildet: diese Zonen sind eine kein Wirbelbett
aufweisende Zone, in der der Zusatzbrennstoff
verbrannt wird; eine dazwischenliegende
Wirbelbettzone, in der der feuchte Abfall teilweise
verbrannt wird; und eine oberste Wirbelbettzone, in
der der Rest des eingebrachten Abfalls im
wesentlichen verbrannt wird, und in der die
Wärmerückgewinnung erfolgt.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung für einen anderen,
spezifischen Abfall, der relativ schwer zu
verbrennen ist, werden vorzugsweise vier oder, so
erforderlich, mehr Zonen gebildet: diese Zonen sind
eine kein Wirbelbett aufweisende Zone, in der der
Zusatzbrennstoff verbrannt wird; eine
dazwischenliegende Wirbelbettzone, in der der
feuchte Abfall teilweise verbrannt wird; eine oder
mehrere obere Wirbelbettzonen, in denen der Rest
des eingebrachten Abfalls im wesentlichen verbrannt
wird; und eine oberste Wirbelbettzone, in der die
Wärmerückgewinnung erfolgt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Figur 1 ist eine schematische
Seitenansicht eines Zweischicht-Wirbelbett-
Verbrennungsapparats zur Durchführung des
vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens,
-
Figur 2 ist eine Ansicht
entsprechend der von Figur 1 und zeigt einen
Dreischicht-Wirbelbett-Verbrennungsapparat zur
Durchführung des vorliegenden erfindungsgemäßen
Verfahrens,
-
Figur 3 ist eine Ansicht
entsprechend der von Figur 2 und zeigt einen
weiteren Dreischicht-Wirbelbett-Verbrennungsapparat
zur Durchführung des vorliegenden erfindungsgemäßen
Verfahrens;
-
Figur 4 ist teilweise im Schnitt
eine Vorderansicht eines Schneckenförderers für den
Apparat nach den Figuren 1, 2 und 3,
-
Figur 5 ist eine Draufsicht des
Schneckenförderers nach Figur 4;
-
Figur 6 ist eine Querschnitt-
Darstellung desSchneckenförderers gemäß der Linie
VI-VI von Figur 4; und
-
Figur 7 ist eine schematische
Darstellung eines Verbrennungs-Systems mit dem
Apparat nach Figur 3.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezugnehmend auf Figur 1 ist der
Apparat zur Durchführung des vorliegenden
erfindungsgemäßen Verfahrens ein Zweischicht-
Wirbelbett Typ zur Verbrennung von feuchtem Abfall
mittels eines Zusatzbrennstoffs. Der Apparat ist
vom Kolonnen-Typ mit drei benachbarten Kammern, das
heißt einer untersten Kammer 1, Luftkammer
genannt; einer oberen Kammer 2, dazwischenliegende
Primär-Brennkammer genannt; und einer obersten
Kammer 3, Sekundär-Brennkammer genannt. Diese
Kammern sind durch plattenähnliche Gasverteiler
voneinander getrennt, von denen jeder den Boden der
oberen Kammer und die Decke der unteren,
benachbarten Kammer bildet. Die Verteiler bestehen
aus perforierten Böden 11 und 25, die mit Rohren 10
und 23 versehen und die vertikal in den
Durchbrüchen und daraus herausragend angeordnet
sind. Die oberen Enden der Rohre 10 und 23 besitzen
flache Abdeckungen 13 und 26. Die Abschnitte der
aus den perforierten Böden 11 und 25 herausragenden
Rohre 10 und 23 sind am Umfang perforiert. Mit den
Zahlen 12 und 24 sind die Wärmetauscherrohre
bezeichnet, die in den Verteilern angeordnet sind.
Die Luftkammer 1 ist mit einem Zusatzbrenner 4
ausgestattet, der sich von der Seitenwand in die
Kammer erstreckt, die eine Lufteinlaßöffnung 7
unterhalb des Brenners 4 zur Luftzufuhr hat. Die
Perforationen der Rohre 10 und 23 sind groß genug,
um nicht nur Gase sondern auch unverbrannte
Kohlenstoffpartikel und Asche des verbrannten,
feuchten Abfalls in die obere Kammer, d. h. die
Sekundärbrennkammer 3, hindurchströmen zu lassen,
wohingegen das weiter unten erwähnte Fluidisier-
und Heizmedium für die Feststoffpartikel nicht
durch die Perforationen der Rohre gelangen soll.
Mit 8 wird eine Luftquelle bezeichnet, mit 9 ein
Luftventil zur Dosierung des Luftdurchsatzes, mit 5
eine Brennstoffquelle für die Versorgung des
Brenners 4 mit Schweröl oder Brenngas, mit 6 eine
Dosiervorrichtung für den Durchsatz von
Zusatzbrennstoff und mit 20 eine Anzahl von
Thermometern, die zum Teil in der Primär-
Brennkammer 2 zur Temperaturmessung der in
derPrimärkammer erzeugten Zonen angebracht sind.
Die gemessenen Temperaturen werden mit
Vorgabewerten eines Temperatur-Sollwertgebers 21 in
einem Komparator 22 verglichen. Der Komparator 22
erzeugt Signale, die an die Brennstoff-
Dosiervorrichtung 6 und die Luft-
Dosiervorrichtungen 9 weitergegeben werden, so daß
die Luft- und Brennstoff-Durchsätze so geregelt
werden, um die Temperatur und die Verbrennung in
der Primär-Brennkammer 2 auf dem gewünschten Stand
zu halten.
-
Die Primär- und Sekundär-
Brennkammern enthalten Fluidisier- und Heizmedien
14 und 28 aus Feststoffpartikeln, die zum Beispiel
aus Quarzsand mit einer durchschnittlichen Größe
von 0.6 mm bestehen. Die Medien 14 und 28 in den
Brennkammern 2 und 3 werden mittels des durch die
Verteiler zugeführten Rauchgases einschließlich
Luft zur Wirbelbettbildung 15 und 27 fluidisiert.
In Verbindung hiermit verhindern die Abdeckungen 13
und 26 der Verteiler, daß die Partikel des
fluidisierten Heizmediums einen ungestörten
Durchgang des Gases und und der unverbrannten
Kohlenstoffpartikel oder Ascheteilchen, die in
einer unteren Kammer entstehen, in die benachbarte,
obere Kammer behindern. Sobald die
Wirbelbettschichten erzeugt sind, werden
entsprechend anschließend in den Primär- und
Sekundär-Brennkammern 2 und 3 Verbrennungszonen 16
und 29 gebildet.
-
Ein Schneckenförderer 18 ist an
einer Seitenwand der Verbrennungsraumzone 16 an die
Primär-Brennkammer 2 angeschlossen, um feuchten
Abfall 17 zur Verbrennung in die Primär-
Verbrennungszone 2 zu fördern. In diesem Apparat
gelangt der feuchte Abfall in die
Verbrennungsraumzone 16 und wird dann verstreut und
innerhalb der Primär-Brennkammer 2 mit Rauchgas
fluidisiert. Der Schneckenförderer 18 hat einen
Bunker (nicht abgebildet), in dem der feuchte,
kleingeschnitzelte Abfall gelagert wird, bevor er
dem Schneckenförderer 18 zugeführt wird.
-
Eine Abgasöffnung 31 ist auf die
Sekundär-Brennkammer 3 gesetzt und mit der
Verbrennungszone 29 und einer Abgasführung 32 mit
Staubfilter und Kamin verbunden.
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Gemäß den Figuren 4, 5, und 6 ist
der Schneckenförderer vom Zwillingsschnecke-Typ
wobei jede Schnecke aus einer Längswelle mit einer
Anzahl von radial und axial auf Abstand gesetzten
Schaufeln 39 besteht. Alternativ können die
Zwillingsschnecken aus Schraubenwellen bestehen.
Jede Schneckenwelle 35 ist in einem länglichen
Gehäuse untergebracht und auf einer Seite in einem
Doppellager 36 innerhalb des Gehäuses und auf der
anderen Seite ebenfalls in einem Doppellager 37
außerhalb des Gehäuses relativ zum Gehäuse drehbar
gelagert. Die Zwillingsschnecken sind parallel
zueinander angeordnet, sodaß die Schaufeln der
einen Schnecke bei Drehung in die entsprechenden
Schaufeln der anderen Schnecke eingreifen und damit
die Förderung des feuchten Abfalls 17 aus dem
Bunker durch das Gehäuse 19 in die Primär-
Brennkammer 2 bewirken. Mit 19a ist eine
Gehäuseöffnung zum Bunker mit einer zwischen Bunker
und Fördereinrichtung 18 liegenden (nicht
dargestellten) Vorrichtung zur Durchsatzregelung
des Abfalls bezeichnet, und mit 19b ist ein Ausgang
aus dem Gehäuse in die Kammer 2 bezeichnet. Das
eine Ende einer jeden Schneckenwelle 35 auf der
Einfüll-Seite des Gehäuses 19 ist an einen Antrieb
mit Reduziergetriebe 41 über eine Kupplung 40 und
ein vor dem Doppellager 37 liegendes
Stirnradgetriebe 38, das in die
Zwillingsschneckenwellen 35 eingreift,
angeschlossen. In dieser Anordnung treibt der
Antrieb mit Reduziergetriebe 41 die
Zwillingsschneckenwellen 35 über die Kupplung 40
und das Stirnradgetriebe 38 zur synchronen Drehung
an.
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Wie in Figur 5 dargestellt ist das
Gehäuse 17 auf einer Seite an der Ofenwand des
Apparates abgestützt und auf der anderen Seite über
die Stützkonstruktion 42a auf dem Grundrahmen 42.
Der Reduzierantrieb 41 und die Lagerstütze 37a
ruhen gemeinsam auf dem Grundrahmen 41.
-
Wenn der Häcksel des feuchten
Abfalls 17 kontinuierlich aus dem Bunker durch den
Schneckenförderer 18 in die Primär-Kammer 2
gefördert wird, werden die Abfallstückchen mit dem
partikelförmigen Heizmedium zusammengebracht und
mit der aus Luftkammer 1 durch den Gas-Verteiler
zugeführte Luft fluidisiert. Während dieser
Fluidisierung wird der feuchte Abfall getrocknet
und mit Hilfe des Zusatzbrennstoffs in der
Luftkammer 1 verbrannt.
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Quarzsand wird vorzugsweise als
Fluidisier- und Heizmedium verwendet, da dieser
eine genügend große Wärmekapazität hat, um in der
Primär-Brennkammer 2 leicht eine bestimmte Soll-
Temperatur aufrechtzuerhalten. und bei
Fluidisierung eine gleichmäßige Zerstreuung des
Häcksels aus feuchtem Abfall im Wirbelbett 15 zu
bewirken, beim Verbrennungsprozess die Asche aus
dem Abfall auszutreiben, sodaß der Abfall mit
Sicherheit mit dem Rauchgas in Kontakt kommt und
damit eine kontinuierliche Verbrennung
sichergestellt ist.
-
Weiterhin wird, sobald der Häcksel
aus frischem, feuchtem Abfall zunächst in die obere
Zone 16 der Primär-Brennkammer 2 eingebracht wird,
dieser durch das Rauchgas zusammen mit dem
Zwillings-Schneckenförderer 18 in dieser Zone
zerstreut. Der frische, feuchte Abfall, der über
dem Wirbelbett 15 zerstreut ist, wird dann der
Strahlung einschließlich der langwelligen Infrarot-
Strahlung ausgesetzt, die durch die heißen
Quarzsandpartikel mit einer Temperatur von 700ºC
bis 900ºC erzeugt wird und zwar mit dem Effekt, daß
Teile des feuchten Abfalls zum Trocknen gebracht
werden, bevor sie in das Wirbelbett fallen.
Dieser durch Strahlung herbeigeführte
Trocknungsprozess unterstützt in der Primär-
Brennkammer 2, besonders im Wirbelbett 15 ,die
wirkungsvolle Verbrennung des darin eingebrachten,
feuchten Abfalls.
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Eine angemessene Anzahl von im
Abstand angeordneter Wärmetauscherrohre 30 sind
seitlich und senkrecht im Inneren der obersten oder
Sekundär-Brennkammer 3 angebracht und ragen
horizontal hinein. Diese Wärmetauscherrohre sind
mit Wasser als flüssigem Wärmemedium gefüllt, um
die Wärmeenergie, die durch Verbrennung von Abfall
und Zusatzbrennstoff mit Luft erzeugt wurde, in der
Form von heißem Wasser und/oder Dampf wirkungsvoll
zurückzugewinnen.
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Bei dem Apparat, der die Fluidisier-
und Heizmedien , mit 14 und 28 bezeichnet, aus
Quarzsand in angemessenen Mengen in der Primär- und
Sekundär-Brennkammern 2 bzw.3 aufweist, wird der
Zusatzbrenner 4 bei kontinuierlich zugeführtem
Brennstoff gezündet, um eine kontinuierliche
Verbrennung von Brennstoff und Luft zu erreichen,
wobei die Luft kontinuierlich in die Luftkammer 1
aus der Lufteinlaßöffnung 7 zugeführt wird, um die
Fluidisier-und Heizmedien 14 und 28 so zum
Fluidisieren zu bringen, daß die
Wirbelbettschichten 15 und 27 in den Primär- und
Sekundär-Brennkammern 2 und 3 entstehen, und der
über die Abgasöffnung 31 entsorgt wird. Nachdem das
Wirbelbett 15 auf eine vorgegebene, hohe Temperatur
erhitzt wurde, wird mit der kontinuierlichen Zufuhr
von Häcksel des feuchten Abfalls 17 in die Primär-
Brennkammer 2 begonnen. In einem stationären
Zustand wird die Zufuhr von Abfall, von
Zusatzbrennstoff und von Luft so geregelt, daß das
Wirbelbett 15 in der Primär-Brennkammer 2 erhitzt
und auf einer Temperatur von 750ºC bis 900ºC
gehalten wird, wobei folgender Effekt erzielt wird.
Der gesamte, eingebrachte, feuchte Abfall wird
getrocknet und dann mit Luft soweit verbrannt, daß
ein vorbestimmter Teil des getrockneten Abfalls,
zum Beispiel 70% davon, vollständig mit der Luft im
Wirbelbett 15 verbrannt sind, und ein weiterer Teil
des getrockneten Abfalls, zum Beispiel 10% davon,
vollständig mit Luft in der Verbrennungsraumzone 13
verbrannt wird, während der Rest des Abfalls
unverbrannte Kohlenstoffpartikel bildet, die klein
genug sind, um durch die Perforation des
Gasverteilers nach oben zu fliegen. Der Rest, zum
Beispiel 20% des Abfalls in Form von unverbranntem
Kohlenstoff, wird durch die Luft zusammen mit den
produzierten Gasen und der Asche gezwungen, aus der
Primär-Brennkammer 2 in die Sekundär-Brennkammer 3
zu strömen. In der Sekundär-Brennkammer 3 wird der
Abfall als unverbrannte Kohlenstoffpartikel
zusammen mit der Luft im Wirbelbett 27 und der
Verbrennungszone 29 verbrannt mit dem Ergebnis, daß
der feuchte Abfall 17 schließlich vollständig mit
der Luft in den Brennkammern 2 und 3 mittels
Zusatzbrennstoff verbrannt wird.
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Angenommen, daß entgegen der
vorliegenden Erfindung eine vollständige
Verbrennung des Abfalls nur in der
dazwischenliegenden Primär-Brennkammer 2 bewirkt
wird, und zwar bei demselben Abfalldurchsatz,
Luftdurchsatz und Zusatzbrennstoffdurchsatz wie
gemäß der vorliegenden Erfindung, das heißt eine
80% Verbrennung in der dazwischenliegenden Primär-
Brennkammer 2 und eine 20% Verbrennung in der
Sekundär-Brennkammer 3, ist zu bermerken, daß das
produzierte Abgas mit sehr geringer
Gasgeschwindigkeit oder Oberflächengeschwindigkeit
aus der dazwischenliegenden Primär-Brennkammer 2
abgezogen werden muß, zum Beispiel mit einem
Viertel der Gasgeschwindigkeit, wie sie
erfindungsgemäß erreicht wird. Um mit einer so
geringen, angenommenen Gasgeschwindigkeit bei
demselben Luftdurchsatz wie bei der vorliegenden
Erfindung fertig zu werden, muß die Bodenfläche des
Wirbelbetts 2 oder der perforierte Boden der
Primär-Brennkammer 2 entsprechend vergrößert
werden, wodurch der Apparat in der horizontalen
Querschnittsfläche erweitert werden muß. Weiterhin
muß ein spezifisches Heizmedium aus
Feststoffpartikeln festgelegt werden, sodaß bei
geringer Gasgeschwindigkeit mit dem festgelegten
Medium ein stabiles Wirbelbett auf einem
vergrößerten Boden gebildet werden kann.
-
In dem Apparat nach vorliegender
Erfindung würde der Verbrennungswirkungsgrad bei
einer Verbrennung von nur 80% des feuchten Abfalls,
und bei dem 20% des unverbrannten Abfalls abgezogen
werden, sehr niedrig sein. Dennoch wird gemäß
vorliegender Erfindung dieser 20% Anteil von
unverbranntem Abfall aus Kohlenstoffpartikeln in
der Sekundär-Brennkammer 3 verbrannt, und dabei
wird ein sehr großer Verbrennungswirkungsgrad
erzielt, wobei der Rückstand fast dem Umfang des
Aschegehalts des feuchten Abfalls entspricht.
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Entsprechend der vorliegenden
Erfindung wird ausreichende Wärmeenergie durch eine
Verbrennung von Zusatzbrennstoff mittels des
Brenners 4 in der Luftkammer 1 in Verbindung mit
feuchtem Abfall in einem stationärem Zustand
erzeugt, um den feuchten Abfall zu trocknen und ihn
dann zum Teil in der dazwischenliegenden Primär-
Brennkammer 2 und zum Teil in der Sekundär-
Brennkammer 3 zu verbrennen. Das Heizmedium der
Feststoffpartikel, die die Wirbelbettschichten 15
und 27 in den Primär- und Sekundärbrennkammern 2
und 3 bilden, hält die Wärmeenergie in den
Verbrennungskammern in einem solchen Ausmaß, das
ausreicht, um die Temperaturen aufrechtzuerhalten,
die erforderlich sind, um den feuchten Abfall
vollständig bei einem festgelegten Abfalldurchsatz
zu verbrennen. Ferner beschleunigen die
fluidisierten Partikel die Verbrennung durch
positiven Kontakt mit dem Abfall, sodaß hierdurch
die Beseitigung der Asche aus dem Abfall mit
Sicherheit während des Verbrennungsprozesses
erreicht wird.
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Entsprechend wird in dem oben
beschriebenen Apparat kontinuierlich Wärmeenergie
neben der, die notwendig ist, um die Temperaturen
in den Brennkammern für die Verbrennung des Abfalls
zu halten, bei stetiger Zufuhr von Abfall erzeugt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die
überschüssige Wärme hauptsächlich aus der obersten
Kammer oder der dazwischenliegenden Sekundär-
Brennkammer 3 durch Wärmetauscherrohre mit Wasser
als Warmeträger zurückgewonnen und zum Teil an die
Sekundär-Brennkammer 3 abgegeben. Etwas
überschußwärme wird aus den Gasverteilern in den
Primär- und Sekundär-Brennkammern zurückgewonnen,
in denen Abschnitte der oben erwähnten
Wärmetauscherrohre 30 angeordnet sind, nämlich die
Rohre 12 und 23. Das Heizmedium der in der
Sekundärbrennkammer 3 fluidisierten
Feststoffpartikel unterstützt nicht nur die
Verbrennung des Abfalls sondern auch die
Rückgewinnung der überschußwärme auf Grund des
positiven Kontakts mit den Wärmetauscherrohren, die
in der Sekundär-Brennkammer 3 angeordnet sind. In
Verbindung damit kann gemäß der vorliegenden
Erfindung die überschußwärme kontinuierlich in Form
von Warmwasser oder Dampf wiedergewonnen werden,
wobei die Abgase kontinuierlich aus der
Abgasöffnung 31 strömen, nachdem die Wärmeenergie
aus den Gasen durch die Wärmetauscherrohre 30
zurückgewonnen wurde. Zum Beispiel wird ein
Wärmeübergangswert von nicht weniger als 250
kcal/m² Std. Cº bei der erfindungsdgemäßen
Verbrennung erreicht.
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Die Primär-Brennkammer 2 kann mit
Wärmetauscherrohren wie die Sekundär-Brennkammer 3
ausgestattet werden, jedoch wird vorzugsweise ein
beträchtlicher Anteil von Wärmeenergie aus der
Primär-Brennkammer 2 nicht zurückgewonnen werden,
da die Primär-Brennkammer 2 den feuchten Abfall mit
einen relativ großen Anteil an Wärmeenergie zur
vollständigen Trocknung des Abfalls versorgen muß.
Die Wärmerückgewinnung sollte in der Sekundär-
Brennkammer 3 stattfinden, da die Verbrennung des
Abfalls in der Sekundär-Brennkammer 3 abgeschlossen
wird.
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Es ist anzumerken, daß da der
Apparat den überschuß an Wärmeenergie mit großem
Wirkungsgrad zurückgewinnen kann, dieser
vorzugsweise in einem Dampfkessel oder
Heißwassererzeuger, in den die Wärmetauscherrohre 30
geführt sind, benutzt werden kann.
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Was den feuchten Abfall betrifft,
beträgt der Wassergehalt von Kaffeesatz 60% bis
70%, und Orangenrückstände, Abfallstoffe aus
Brauereien, nämlich Treber, und Teeblätter haben
einen Wassergehalt jeweils von 70% bis 90%. Schlamm
hat einen Wassergehalt von 70% bis 80%. Dieser
feuchte Abfall hat nämlich einen großen
Wassergehalt und eine hohe Viskosität. In
Verbindung damit wird der
Zwillingsschneckenförderer 18 benutzt, um den
feuchten Abfall einfach, kontinuierlich und glatt
in den Apparat einzubringen und zwar mittels der
Zwillingswellen mit den Schaufeln 39 und mit dem
Resultat, daß der Apparat in dauerhafter Weise
betrieben werden kann. Jede dieser Zwillingswellen
kann schraubenförmige Gewinde oder Formbleche oder
integrierte, schraubenförmige Bleche anstelle der
Schaufeln 39 nach Figur 4 und 6. Vornehmlich wird
der Schneckenförder-Typ ausgelegt im Hinblick auf
die Art und Eigenschaften des zu verbrennenden,
feuchten Abfalls.
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In Hinblick auf die Größe des
Apparats gemäß der vorliegenden Erfindung werden
die horizontalen Querschnittsflächen bei den
Kammern 1, 2 und 3 bei demselben Abfalldurchsatz
vorteilhaft verkleinert, und somit wird der Apparat
relativ klein und kompakt.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen einen
Apparat mit Dreischicht-Wirbelbetten von
Feststoffpartikeln; Figur 1 zeigt einen Apparat mit
Zweischicht-Wirbelbetten.
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In den Figuren 2 und 3 bezeichnen
gleiche Zahlen der Figur 1 diegleichen Komponenten
oder Teile. Die wesentlichen Unterschiede der
Anordnung der Apparate nach den Figuren 2 und 3
bestehen darin,daß die Apparate gemäß den Figuren 2
und 3 eine zusätzliche, obere Brennkammer 60 in
Reihe hinter der Luftkammer 1, der Primär-
Brennkammer 2 und der Sekundär-Brennkammer 3
entsprechend denen des Apparats nach Figur 1 haben.
Diese zusätzliche Kammer 60 ist die oberste Kammer,
in der Wärmetauscherrohre 55 teilweise angeordnet
sind,während die Sekundär-Brennkammer 3 nach Figur
2 und 3 keine Wärmetauscherrohre hat. Die
zusätzliche Brennkammer 60 entspricht nämlich der
Sekundär-Brennkammer 2 nach Figur 1, insofern als
diese einen Gasverteiler, der aus einem
perforierten Boden 52 besteht, aufweist, mit dem
Heizmedium aus Feststoffpartikeln 53, mit Rohren 50
und Abdeckungen 57, und dessen Heizmedium durch das
Abgas zur Bildung eines Wirbelbetts 54 fluidisiert
wird. Der perforierte Boden 52 besitzt Teile 51 der
Wärmetauscherrohre 55, die den Rohrleitungen 11 und
24 in den Primär- und Sekundärbrennkammern 2 und
entsprechen.
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Mit den beiden Apparaten nach den
Figuren 2 und 3 wird der feuchte Abfall in der
Primär-Brennkammer 2 getrocknet und zum Teil
verbrannt, wie m it dem Apparat nach Figur 1, und
der Rest des Abfalls mit den unverbrannten
Kohlenstoffpartikeln wird hauptsächlich in der
Sekundär-Brennkammer 3 und der dann noch
verbliebene Rest des Abfalls in einer Form von
Kohlenstoffpartikeln wird in der obersten oder
dritten Brennkammer 60 verbrannt. Diese Apparate
werden vorzugsweise verwendet, wenn der feuchte
Abfall nicht relativ leicht zu verbrennen ist.
Ferner sind diese Apparate dann von Vorteil, wenn
in der Sekundär-Brennkammer 3 unverbrannte
Kohlenstoffpartikel als restlicher Abfall aus der
Primär-Brennkammer 2 verbrannt werden und im
wesentlichen keine Wärmeenergie aus der Sekundär-
Brennkammer zurückgewonnen wird und somit der
restliche Abfall effizienter als in der Sekundär-
Brennkammer 2 nach Figur 1 verbrannt wird. Ein
weiterer Vorteil ist, daß in der obersten Kammer
oder dritten Brennkammer 60 die erzeugte
Wärmeenergie ohne die Notwendigkeit zur
Abfallverbrennung, wodurch einiges an erzeugter
Wärmeenergie erforderlich wäre, zurückgewonnen
werden kann. In dieser Hinsicht sind die Apparate
nach den Figuren 2 und 3 mit einer stärkeren
Wärmerückgewinnung als der nach Figur 1
ausgestattet, um die Wärmeüberschußenergie
effizienter zurückzugewinnen.
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Gemäß Figur 2 ist der Apparat mit
einer Wärmerückgewinnungsanlage zur
Wärmerückgewinnung in Form von Warmwasser
ausgestattet, die Wärmetauscherrohre 55, die in der
obersten Kammer 60 angeordnet sind, und ein Gehäuse
80 a aufweist, welches die oberste Kammer 60
überdeckt, um einen umgebenden Raum 81 zu bilden.
Die Warmerückgewinnungsanlage enthält ein
Rohrleitungssystem 70, das als Elemente davon die
Rohrleitungen 12, 24 und 51 in den perforierten
Böden 11, 25 und 52, die Rohre 55 in der obersten
Kammer 60 und im umgebenden Raum 81 bildet. Mit 70a
wird ein Einlaß des Rohrleitungssystems bezeichnet,
in den Wasser als flüssiger Wärmeträger eingespeist
wird; 70b ist ein Auslaß des Rohrleitungssystems,
um Warmwasser an Verbrauchseinrichtungen abzugeben.
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Ein Abgasazslaß 31 ist in der
obersten Kammer 60 vorgesehen und führt aus dem
Gehäuse 80 durch den umgebenden Raum 81 heraus.
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Der Apparat nach Figur 2 ist
offensichtlich als Heißwasserboiler ausgelegt. Die
Rohre 55 können sich quer in das Innere der
obersten Kammer 60 erstrecken und münden am anderen
Ende in den umgebenden Raum 81, um die Wirkung der
Wärmerückgewinnung zu verbessern. Es sei angemerkt,
daß die Rohre 55 weggelassen werden können,wenn
diese nicht erforderlich sind. Alternativ kann der
Apparat zu einem Dampfkessel modifiziert werden,
bei dem die Wärmerückgewinnung ein Rohrleitungsnetz
ohne das Gehäuse 80 ist, wobei die Rohre 55 mit dem
Einlaß und Auslaß des Rohrnetzes 70a und 70b
verbunden sind.
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Der Apparat kennzeichnet sich durch
eine große Verbrennungslast oder Ofenkapazität aus.
Im allgemeinen kann ein Ofen oder Kessel vom
Einschicht-Wirbelbett Typ, in dem feuchter Abfall
verbrannt wird, eine größere Verbrennungskapazität
als ein Kessel ohne Wirbelbett dank einer großen
Beschickungsgeschwindigkeit mit Abfall haben; aber
der Kessel erfordert eine Gas-
Oberflächengeschwindigkeit, die groß genug ist , um
ein Fluidisier- und Heizmedium zu fluidisieren. Die
hohe Oberflächengeschwindigkeit des Gases läßt die
meisten unverbrannten Kohlenstoffpartikel, die
beträchtlich groß sind und deshalb den
Verbrennungswirkungsgrad verringern, aus dem
Apparat strömen.
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Im Gegensatz dazu ermöglicht es der
beschriebene Kessel, der entsprechend der
vorliegenden Erfindung betrieben wird, daß der
Abfall mit hoher Verbrennungslast verbrannt wird,
ohne den Verbrennungswirkungsgrad zu verringern, da
ein Sekundär-Wirbelbett gebildet ist, um die
durchströmenden Kohlenstoffpartikel darin
einzufangen.
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Zum Beispiel hat der sogenannte
"Treber" eine spezifische Wärme von 5131
kcal/kgtrocken, und sein fester Teil enthält 48.86%
Kohlenstoff, 6.61% Wasserstoff, 37.14% Sauerstoff,
3.23% Stickstoff, 0.58% Schwefel und 3.28% Asche
und der Wassergehalt reicht von 75% bis 83%.
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Für den naßen Treber mit 75%
Wassergehalt kann ein Dreischicht-Wirbelbett Typ
nach vorliegender Erfindung gemäß Figur 2 betrieben
werden, um einen Verbrennungswirkungsgrad von nicht
weniger als 99% zu erreichen, eine Ofenbeladung von
nicht weniger als 400 kg/Std.x m² und ein NOx Wert
von mehr als 150 ppm (ein Umrechnungswert berechnet
bei 6% O&sub2;-Gehalt) unter folgender, optimalen
Bedingung:
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Sauerstoffkonzentration der Abgase
7.0 bis 8.0 Trocken-Vol.-%
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Temperatur des Primär-Wirbelbetts
750º bis 800ºC
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Tiefe des Sandbetts zur Bildung des
Primär-Wirbelbetts im Ruhezustand,
nicht weniger als 250 mm
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Tiefe des Sandbetts zur Bildung des
Sekundär-Wirbelbetts im Ruhezustand,
nicht weniger als 100 mm
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Die Verbrennungsbedingungen werden
unter Berücksichtung der Vorschriften zur
Luftverschmutung bestimmt, wonach die Entstehung
von NOx bei Verbrennung auf einen bestimmten Wert
begrenzt ist, obgleich sich der ergebende NOx-Wert
erhöht, sobald zur Vergrößerung des
Verbrennungswirkungsgrades eine höhere Wirbelbett-
Temperatur und Sauerstoffkonzentration benötigt
wird.
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Ein Kessel mit Dreischicht-
Wirbelbett wie in Figur 2 abgebildet wurde
konstruiert, wobei jeder Wirbelbett-Boden 0.8 m²
Fläche (rechteckig) aufweist, die Primär-
Brennkammer 2000 mm und die Sekundär-Brennkammer
1500 mm hoch sind, und der Ofen unter folgenden
Bedingungen gefahren wurde und ein Gesamt-
Verbrennungswirkungsgrad von 99.6% erreicht wurde.
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Tiefe der Sandschicht im
Ruhezustand in der Primär-
Brennkammer 300mm
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Tiefe der Sandschicht im
Ruhezustand in der Sekundär-
Brennkammer 100mm
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Temperatur im Primär-Wirbelbett
800ºC
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Sauerstoffkonzentration der Abgase
7.5 Trocken-Vol-%
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Ofenbeladung oder Kapazität
430 kg/Std.x m²
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Der Gesamt-Verbrennungswirkungsgrad
teilt sich wie folgt auf die Primär- und Sekundär-
Brennkammern auf:
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74.5% im Primär-Wirbelbett
-
10.0% in der oberen Raumzone der
Primär-Kammer
-
84.5% zusammen, in der Primär--
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74.5% im Primär-Wirbelbett
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10.0% in der oberen Raumzone der
Primär-Kammer
-
84.5% zusammen, in der Primär-
Verbrennungszone
-
15.1% in der Sekundär-Wirbelbettzone
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Sobald die Ofenbeladung unter die
oben genannten und realisierten Bedingungen von 430
kg/Std.x m² auf 300 kg/Std.x m² reduziert wurde,
betrug der Gesamt-Verbrennungswirkungsgrad nicht
weniger als 99.9% bei einem lokalen Wirkungsgrad
von nicht weniger als 82% im Primär-Wirbelbett.
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Wie oben erläutert kann die
vorliegende Erfindung einen großen
Verbrennungswirkungsgrad bei hoher Ofenbeladung,
das heißt bei hohem Abfall-Durchsatz, erzielen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Abfall-
Durchsatz von 300 bis 500 kg/Std.x m² betragen.
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Der Apparat entsprechend Figur 3
stellt einen Dampfkessel mit einer
Wärmerückgewinnungsanlage ähnlich der nach Figur 2
dar, wobei die gleichen Zahlen die gleichenselben
Teile und Komponenten wie in Figur 2 bedeuten. Die
Unterschiede in der Anordnung der
Wärmerückgewinnungsanlage gemäß den Figuren 2 und 3
sind die , daß die Wärmerückgewinnungsanlage nach
Figur 3 ein Rohrleitungssystem 70 mit einer
zusätzlichen Rohrleitung 70c und einer Umwälzpumpe
500 in Verbindung mit den anderen
Rohrleitungsabschnitten zur Bildung eines
Wasserrecyclingsystems aufweist; die
Wärmerückgewinnungsanlage 70 nach Figur 2 bildet
aber kein derartiges Wasserrecyclingsystem,
stattdessen sind in dem Gehäuse 80 nach Figur 3 ein
Dampfwasser-Abscheider 90, der an der Decke des
Gehäuses 80 aufgehängt ist, und ein Dampfauslaß 82
oben auf dem Gehäuse 80 vorgesehen, der mit dem
Dampfwasser-Abscheider anstelle des
Warmwasserauslaßes 70b nach Figur 2 verbunden ist.
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In dem Dampfkessel nach Figur 3 wird
die Wärmeenergie als gesättigter Dampf mit einem
Druck von zum Beispiel 10 kg/cm² aus dem
Dampfwasser-Abscheider gewonnen. Der umgebende Raum
81 bildet eine untere mit Wasser gesättigte Zone
und eine obere Dampfzone, in der der Abscheider 90
liegt. Dampfblasen werden in den
Wärmetauscherrohren 55 erzeugt und steigen in die
Dampfzone durch die Wasserzone auf. Im Abscheider
90 wird der Dampf vollständig vom gesättigtem,
heißen Wasser, das vom Dampf mitgerissen wird,
getrennt und am Dampfauslaß 82 abgezogen; das
abgeschiedene Wasser fließt in die Wasserzone
zurück.
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Die im Inneren der obersten Kammer
60 querliegenden Rohre 55 sind vorzugsweise mit
einem Neigungswinkel zur Horizontalen zum Beispiel
von 5º bis 45º verlegt, so daß die natürliche
Konvektion der Abgase und des fluidisierten
Heizmediums der Feststoffpartikel in der obersten
Kammer benutzt werden kann, um die Wärmeenergie
effektiv aus den Abgasen und den Partikeln des
Heizmediums zurückzugewinnen.
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Die Rohre können mit Rippen versehen
werden, um den Wärmerückgewinnungswirkungsgrad zu
erhöhen.
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Der oben beschriebene Dreischicht-
Wirbelbett-Typ-Dampfkessel nach Figur 3 ist mit
weiteren Einrichtungen versehen, um eine
vollständige Kesselanage, wie in Figur 7 gezeigt,
zu bilden.
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Das Kesselanlagesystem gemäß Figur 7
besteht aus dem Kesselgestell 100 mit dem Apparat
nach Figur 3, einschließlich des Bunkers für
feuchten Abfall 400 und der Umwälzpumpe 500, einem
Lufterhitzer 300 mit einem Gebläse 200 für die
Luftzufuhr zum Kessel, einem Staubabscheider 600
und einem Aschebunker 700.
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In dem Kesselsystem, das nach
vorliegender Erfindung betrieben wird, wird Luft
über den Lufterhitzer mit dem Gebläse 200
zugeführt, wobei die Luft mit den Abgasen aus dem
Kessel 100 aufgeheizt wird. Die erhitzte Luft wird
zur Verbrennung des Schweröls als Zusatzbrennstoff
und für die Fluidisierung des Heizmediums aus
Feststoffpartikeln zur Bildung des Dreischicht-
Wirbelbetts in den Kessel eingeblasen; Frischwasser
wird in das Wärmetauscher-Rohrleitungsnetz des
Kessels eingspeist, und der feuchte Abfall wird aus
dem Bunker 400 dem Kessel über den
Schneckenförderer 18 zugeführt. Das Abgas wird
durch den Lufterhitzer geführt, wobei etwas an
Wärmeenergie mit der Frischluft zurückgewonnen
wird, und dann in einen Zyklon-Staubabscheider 600,
wo der Staub, der meist aus Asche besteht, die von
den Abgasen mitgerissen wird, von den Gasen
getrennt wird und in den Aschebunker 700 fällt; die
abgetrennten Gase werden über den Kamin in die
Atmospähre abgeführt. Der im Kessel 100 mit dem
Dampfwasser-Abscheider 90 erzeugte Dampf wird an
Verbrauchseinrichtungen abgegeben.
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Eine konventionelle Kesselanlage
enthält einen Kessel und eine Dampftrommel, um
Dampf aus dem gesättigtem, heißen Wasser
abzuscheiden, wobei der Dampf mit dem
mitgerissenen, heißen Wasser im Kessel entsteht und
in die Dampftrommel geleitet wird. Die Dampftrommel
muß nämlich nach dem Stand der Technik vorgesehen
sein, was aber für die Kesselanlage nach Figur 7
nicht notwendig ist.
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In diesem Zusammenhang ist die
beschriebene Kesselanlage insoweit von Vorteil, als
der Kessel 100 nach den Figuren 3 und 7 kompakt und
klein und eine Dampftrommel nicht notwendig ist und
damit die Kesselanlage als Ganzes kompakt und klein
ist. Eine Einrichtung zur Funktionsausübung wie mit
der Dampftrommel ist beim Apparat nach Figur 3
vorgesehen. Mit anderen Worten ersetzen das
Gehäuse 80, der Abscheider 90 und die oberste
Kammer 60 zusammen die Dampftrommel im Kessel
selbst, und so erfordert die Kesselanlage mit dem
Dreischicht-Wirbelbett Apparat nach vorliegender
Erfindung entsprechend Figur 3 weniger
Rohrleitungen mit Wärmeisolation, ist kompakt und
somit wird die Fläche für die Aufstellung der
Kesselanlage reduziert und die Anlage einfach.