DE9211554U1 - Combustion chamber design for burning fuels, waste materials or a mixture thereof - Google Patents
Combustion chamber design for burning fuels, waste materials or a mixture thereofInfo
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Description
Feuerraumausbildung zumFirebox training for
Verbrennen von Brennstoffen, Abfallstoffen oder einem Gemisch hiervonBurning of fuels, waste materials or a mixture thereof
Die Erfindung betriff t eine Vorrichtung zum optimalenThe invention relates to a device for optimal
Verbrennen voa konventionellen Brennstoffen, Abfallstoffen oder Gemischen hiervon. Sie hat auch eine Feuerraumausbildung für eine Kessel- und/oder Verbrennungsanlage für derartige Brennstoffe und/oder 1^ Abfallstoffe zum Gegenstand.Combustion of conventional fuels, waste materials or mixtures thereof. It also covers the design of a combustion chamber for a boiler and/or combustion plant for such fuels and/or waste materials.
Die Auflagen des Gesetzgebers hinsichtlich neuer Emisssionsgrenzwerte, 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 und Dioxine dar.The legislator's requirements regarding new emission limits, as expressed in the Federal Republic of Germany, for example, by the 17th Federal Emissions Protection Ordinance, represent particularly high requirements with regard to the reduction of combustion-related pollutants such as CO, total C, NO and dioxins.
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.The invention is based on the object of demonstrating a process technology with which optimal afterburning and thus a reduction in the emission limits can be achieved or these limits can be undercut.
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 Feuer raumgase vom RostFor this purpose, the invention is based on a method for burning conventional fuels, waste materials or a mixture thereof with a combustion chamber and a grate underneath, whereby the combustion chamber gases from the grate
dem ersten Rauchgaszug zugeführt werden. 30fed to the first flue gas pass. 30
Erreicht wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß Rauchgase mit Temperaturen um 10000C und 7 bis 11% O2 bei kontrolliertem Unterdruck abgesaugt werden, im Bereich des Ansaugortes Frischluft mitangesaugt wird, das 3^ Rauchgasluftgemisch auf eine Temperatur unter 4000C beiThe above-mentioned object is achieved according to the invention by extracting flue gases with temperatures around 1000 0 C and 7 to 11% O 2 at controlled negative pressure, sucking in fresh air in the area of the suction point, heating the 3 ^ flue gas-air mixture to a temperature below 400 0 C at
einem O2-Gehalt von ca. 15 - 18% O„ 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 10000C ist ein Richtwert und kann je nach Anwendungsfall 9000C bis 10000C betragen. Die besondere zirkulierende Sekundarlufteindusung trägt dazu bei, den Ausbrand wesentlich zu verbessern und die feuerungsabhängigen Schadstoffe zu reduzieren. 10an O 2 content of approx. 15 - 18% O" depending on the extraction temperature and this flue gas-air mixture is blown into the combustion chamber at a distance from the extraction point at high speed as secondary air. The specification "around 1000 0 C" is a guide value and can be 900 0 C to 1000 0 C depending on the application. The special circulating secondary air injection helps to significantly improve the burnout and reduce the combustion-related pollutants. 10
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 !5 Sekundarlufteindusung wird verglichen mit der üblichen Sekundärluftzuführung erheblich vergrößert.Both measures, namely the extraction and the injection of the flue gas-air mixture at a certain distance as secondary air, give an impulse to the formation of vortices. The penetration depth of the secondary air injection is considerably increased compared to the usual secondary air supply.
Eine starke Verwirbelung bis tief in den Feuerraum wird erreicht. 20A strong turbulence is achieved deep into the combustion chamber. 20
Eine intensive Nachverbrennung von noch brennbaren Bestandteilen durch den relativ hohen O2~Gehalt im Rauchgasluftgemisch wird erzielt.An intensive afterburning of still combustible components is achieved by the relatively high O 2 content in the flue gas-air mixture.
dIq vorteile der Verfahrenstechnik einer solchen zirkulierenden Sekundarlufteindusung liegen vor allen Dingen darin, daß eine starke Verwirbelung bis tief in den Feuerraum und eine Verhinderung der Strähnenbildung der The advantages of the process technology of such a circulating secondary air injection are above all that a strong turbulence deep into the combustion chamber and a prevention of the formation of streaks of the
Rauchgase erreicht wird. 30Flue gases are reached. 30
Gleichzeitig wird eine Rauchgasrückführung realisiert, die bekanntlich eine Verringerung der NO -Produktion und eine Reduzierung der NO -Emission zur Folge hat.At the same time, flue gas recirculation is implemented, which is known to result in a reduction in NO production and a reduction in NO emissions.
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.The burnout is significantly improved because CO and total C are burned afterward. In addition, the dioxin molecules are intensively destroyed by the optimal swirling and removal of strands.
Das Temperaturprofil im Feuerraum wird vergleichmäßigt, die nachgeschalteten Wärmeaustauschflächen, insbesondere überhitzer, werden mit einer annähernd gleichmäßigen 1^ Rauchgastemperatur angeströmt, was für die Verfahrensregelung und den Wärmeübergang erhebliche Vorteile bringt. The temperature profile in the combustion chamber is made uniform, the downstream heat exchange surfaces, in particular superheaters, are supplied with an almost uniform 1 ^ flue gas temperature, which brings considerable advantages for process control and heat transfer.
Vorzugsweise wird soweit im Abstand unterhalb der Rauchgasabsaugstelle eingeblasen, daß sich eine Verstärkung der Verwirbelung im Feuerraum einstellt.Preferably, the air is blown in at a distance below the flue gas extraction point so that the turbulence in the combustion chamber is increased.
Vorzugsweise können Absaugung und Einblasung so gefahren werden, daß sie gemeinsam zur Wirbelbildung und zum Vergrößern der Eindringtiefe des Sekundärluftstroms beitragen.Preferably, extraction and injection can be operated in such a way that they jointly contribute to the formation of vortices and to increasing the penetration depth of the secondary air flow.
Nach einer anderen Ausführungsform kann im Abstand unterhalb der Rauchgaslufteindüsung die Absaugung der Rauchgase von ca. 10000C vorgenommen werden, wobei vor dem Gebläse Frischluft angesaugt und das Rauchgasluftgemisch auf eine Temperatur unter 4000C mit etwa 15 - 18% O- gebracht wird.According to another embodiment, the exhaust of the flue gases at a temperature of approximately 1000 ° C can be carried out at a distance below the flue gas air injection, whereby fresh air is sucked in before the fan and the flue gas air mixture is brought to a temperature below 400 ° C with approximately 15 - 18% O-.
Hierbei kann das Rauchgasluftgemisch unter einem Abstand derart oberhalb der Absaugung eingedüst werden, daß sich 3^ eine einwandfreie Sekundärluftverwirbelung einstellt.In this case, the flue gas-air mixture can be injected at a distance above the extraction point in such a way that perfect secondary air turbulence is achieved.
Durch eine geeignete Zuordnung der Absaugung und der Eindüsung im entsprechenden horizontalen oder vertikalen Abstand zueinander wird für einen Impuls zur Wirbelbildung gesorgt.By appropriately allocating the suction and the injection at the appropriate horizontal or vertical distance from each other, an impulse for vortex formation is provided.
Bei der Feuerraurnausbildung für eine Kessel- und/oder Verbrennungsanlage für konventionelle Brennstoffe und/oder Abfallstoffe ist ein Ansaugteil für heiße Rauchgase sowie eine erhebliche Sekundärluftwirbelbildung veranlassenden Abstand einer Rauchgaslufteindüsung vorgesehen, wobei eine Luftbeimischung im Bereich des insbesonderen keramischen Ansaugteils vorgesehen ist.In the combustion chamber design for a boiler and/or combustion plant for conventional fuels and/or waste materials, an intake part for hot flue gases and a distance of a flue gas air injection causing considerable secondary air vortex formation is provided, whereby air admixture is provided in the area of the in particular ceramic intake part.
Zweckmäßig ist das Ansaugteil entweder oberhalb oder seitlich der Eindüsungsausbildung vorgesehen.The intake part is conveniently located either above or to the side of the injection formation.
Das Ansaugteil kann aber auch unter einem eine Sekundärluftwirbel verstärkung veranlassenden Abstand unterhalb der Eindüsausbildung vorgesehen sein. 15The intake part can also be provided at a distance below the injection formation that causes a secondary air vortex amplification. 15
Schließlich kann eine Rauchgaseindüsung und -absaugung im Nachverbrennungsbereich "Feuerraumaustritt" und im Strömungsbereich der Rauchgasabführung, insbesondere auch in den nachgeschalteten Zügen, vorgesehen werden. 20Finally, flue gas injection and extraction can be provided in the post-combustion area "combustion chamber outlet" and in the flow area of the flue gas discharge, especially in the downstream flues. 20
Als Druckerhöhungsgebläse finden vorzugsweise Radialgebläse mit einer Temperaturbeständigkeit bis 4000C Verwendung. Es können auch Axialgebläse eingesetzt werden.Radial fans with a temperature resistance of up to 400 ° C are preferably used as pressure booster fans. Axial fans can also be used.
2^ Beispielsweise Ausführunmgsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben werden. Diese zeigen in 2 ^ Examples of embodiments of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. These show in
Fig. 1 eine erste Ausführungsform mit oberer Abgasabsaugung undFig. 1 a first embodiment with upper exhaust gas extraction and
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform mit unterer Rauchgasabsaugung.Fig. 2 a second embodiment with lower smoke gas extraction.
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.Fig. 1 shows the combustion chamber design 10 of any combustion or boiler system. The combustion chamber design merges into the first flue 16 of a boiler system having at least one flue. However, the invention is not limited to a system with a grate.
Im Bereich der Wandungen 16 ist im Übergangsbereich zwischen
dem breiten Feuerraum und dem ersten Zug eine Rauchgaseindüsung 26 vorgesehen.
10In the area of the walls 16, a flue gas injection 26 is provided in the transition area between the wide combustion chamber and the first flue.
10
Unter erheblichen Abstand im Bereich des ersten Zuges oberhalb dieser Rauchgaslufteindusung ist eine Rauchgasabsaugung 18 vorgesehen. Die Absaugung erfogt über ein Gebläse 22. Ein Ansaugteil 28 saugt das ca. 10000C 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 Rauchgaslufteindusung unter 4000C mit einem O2~Gehalt von 15 - 18% erfolgt.A flue gas extraction system 18 is provided at a considerable distance in the area of the first flue above this flue gas air injection. The extraction takes place via a fan 22. An intake part 28 extracts the flue gas at a temperature of approx. 1000 ° C, mixes air in the area of the combustion chamber wall, for example, from two lines 30 as shown, and sucks this flue gas air mixture via a fan 22, pushes it out via line 24 and lets it flow out at a considerable speed at 26 deep into the combustion chamber (injection). The air is mixed in such a way that the fan 22 is not overloaded and the flue gas air injection takes place below 400 ° C with an O 2 content of 15 - 18%.
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 optimalenAs can be seen, due to the allocation of suction and injection and the distance between suction and injection, a considerable vortex formation (secondary air vortex pattern) occurs, which leads to an optimal
Verbrennung führt.
30combustion.
30
Nach einer anderen in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind für gleiche Dinge die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.According to another embodiment shown in Fig. 2, the same reference numerals have been used for the same things.
-&dgr;&igr; Hier erfolgt die Rauchgasabsaugung unter erheblichen Abstand oberhalb der Rauchgaslufteindüsung.-&dgr;&igr; Here the flue gas extraction takes place at a considerable distance above the flue gas air injection.
Die Rauchgasabsaugung erfolgt z.B. bei 10000C bei 50 über das Ansaugteil 52, das wieder aus Keramik beispielsweise bestehen kann.,The smoke gas extraction takes place at 1000 0 C at 50 via the intake part 52, which can again be made of ceramic, for example.
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 4000C abgekühlt und auf 15 - 18% O- 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.Air is added 53 in the intake section. According to the illustration, air is fed to the intake section from two intake manifolds via a single pipe. The blower 56 sucks this flue gas-air mixture, which has now been cooled to below 400 0 C by the air addition and enriched to 15 - 18% O-, in a similar way to before, via a blower 56 and pushes it into the combustion chamber via the line 58. The injected air exits at 60 and goes far into the draft, which serves as an extended combustion chamber. The above-mentioned advantages are fully achieved.
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.The distance between the extraction point and the injection point is suitable and is dimensioned in such a way that the impulse increases the turbulence in the combustion chamber and thus ensures better mixing of the flue gas flow.
Es ist auch möglich, zur Reduzierung der NO und zur Reduzierung der Temperatur Wasser einzudüsen. Dies erfolgt beim Ansaugen bzw. Absaugen der Rauchgase. Die Rauchgase von 10000C beispielsweise werden durch das Wasser temperaturmäßig reduziert. Hierbei wird die vermutete Eigenschaft des Wasserdampfs, NO zu reduzieren,It is also possible to inject water to reduce the NO and to reduce the temperature. This is done when the flue gases are sucked in or sucked out. The flue gases of 1000 0 C, for example, are reduced in temperature by the water. This makes use of the presumed property of water vapor to reduce NO.
ausgenutzt.exploited.
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. gezeigt), wo die heißen Rauchgase auf die Frischluftbeimischung treffen.The water can be blown in at any suitable location. It will probably be blown in with the best efficiency due to the strongest mixing at the location (for example, shown at 28 in Fig. 1 or 52 in Fig.) where the hot flue gases meet the fresh air admixture.
Statt Wasser kann man aber auch andere Zusatzstoffe in gelöster Form, wie Ammoniak, Harnstoff und deren Salze in das Gemisch einspritzen.Instead of water, other additives in dissolved form, such as ammonia, urea and their salts, can also be injected into the mixture.
Selbstverständlich ist es nicht ausgeschlossen, dieOf course, it is not impossible that
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. 10Liquid is to be introduced directly into the extracted flue gases, directly into the mixed fresh air or, if necessary, after the mixing point. This can be done using the equipment known in mixing technology. 10
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Publications (1)
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Country Status (1)
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| DE (1) | DE9211554U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19628741A1 (en) * | 1996-07-17 | 1998-01-22 | Sbw Sonderabfallentsorgung Bad | Cremation procedures |
-
1992
- 1992-03-04 DE DE9211554U patent/DE9211554U1/en not_active Expired - Lifetime
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| DE19628741A1 (en) * | 1996-07-17 | 1998-01-22 | Sbw Sonderabfallentsorgung Bad | Cremation procedures |
| DE19628741C2 (en) * | 1996-07-17 | 1999-11-04 | Sbw Sonderabfallentsorgung Bad | Cremation procedures |
| US6382110B1 (en) | 1996-07-17 | 2002-05-07 | Messr. Griesheim Gmbh | Cremation method |
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