-
Schmelzkammerfeuerung zum Ausbrennen von Flugkoks und Schmelzen von
Flugasche Die Erfindung betrifft eine Schmelzkammerfeuerung zum Verbrennen von Flugkoks
und Schmelzen von Flugasche mit zusätzlicher Beheizungder Brennkammer und Abfluß
flüssiger Schlacke in ein Wasserbad.
-
Zur Gewinnung eines hochwertigen Brennstoffes aus der bei kohlenstaubbefeuerten
Kesselanlagen abgefangenen, in Spülgruben oder auf Halden gelagerten Flugasche unter
gleichzeitiger Nutzbarmachung der in Form von Kohlenstoff in der Flugasche aufgespeicherten
beachtlichen Wärmemengen hat man bereits vorgeschlagen, die Flugasche einem Schmelzprogramm
zu unterziehen. Hierbei wird ein Bruchteil des in der Flugasche enthaltenen Kohlenstoffes
für das Einschmelzen verbraucht, während der größte Teil des Kohlenstoffes als nutzbare
Wärme zur Verfügung steht. Die vom Kohlenstoffüberschuß befreite Schlacke wird im
Wasserbad granuliert, wobei der sogenannte Schlackensand in etwa Getreidekorngröße
erhalten wird, der zahlreiche Verwendungsmöglichkeiten bietet.
-
Bei einer bekannten Schmelzanlage wird die Flugasche auf einem Sinterband
geschmolzen. Diese Anlage hatte aber den Nachteil, daß große Trockenräume und infolge
der langsamen Verbrennung des Kohlenstoffes große Verbrennungsräume erforderlich
waren, die hohe Anlagekosten und einen großen Platzbedarf bedingten. Auch wurde
bei dieser Anlage die Abwärme nicht ausgenutzt, dieselbe entweicht ungenutzt ins
Freie, was sehr unwirtschaftlich ist.
-
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist auch bereits vorgeschlagen worden,
die abgefangene Flugasche in einer feststehenden oder drehbaren
Schmelzkammer
einzuschmelzen und diese unmittelbar an den Feuerraum einer Dampfkesselanlage anzuschließen.
Hierbei soll die Schmelzkammer durch eine zusätzliche Wärmequelle, z. B. eine Kohlenstaubflamme,
Gas- oder Ölbrenner, beheizt und die die Schmelzkammer verlassende Flamme in den
Feuerraum des Dampferzeugers eingeführt werden.
-
Diese Ausführung hat jedoch ebenfalls eine Reihe von Nachteilen: Durch
die notwendige Verbindung der Schmelzkammer mit dem Heizraum der Kesselanlage ist
die Aufstellung des Flugascheschmelzofens in unmittelbarer Nähe des Kessels bedingt.
Die Schmelzanlage kann daher nur aufgestellt werden, wenn für sie genügend Platz
vorhanden ist. Abgesehen hiervon dürfte aber auch die Aufstellung der Schmelzanlage
den zur Verfügung stehenden Raum beengen und den Kesselbetrieb stören.
-
Ein weiterer Nachteil besteht auch darin, daß das Schmelzen einer
in einer festen oder auch drehbaren Kammer gelagerten, kompakten Masse mit großen
Schwierigkeiten verbunden ist und auch einen völlig ungenügenden Ausbrand des Verbrennlichen
in der Masse zur Folge hat, so daß der Wirkungsgrad des Schmelzofens nur gering
ist.
-
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist auch bereits vorgeschlagen worden,
die Schmelzofenanlage an einer von der Kesselanlage weiter entfernt liegenden Stelle
zu errichten und mit den heißen Schmelzofenabgasen einen besonderen Kessel, Speisewasservorwärmer
oder Verbrennungslufterhitzer zu beheizen, um auf diese Weise die zurückgewonnene
Abgaswärme für die Kesselanlage nutzbar zu machen. Gemäß diesem Vorschlag ist auch
bereits eine Verbrennung des Kohlenstoffes durch Einführung der Flugasche von oben
in die Schmelzkammer mittels Streudüsen ins Auge gefaßt worden, so daß die Kohlenstoff-
und Aschenteilchen in der Schwebe verbrannt bzw. geschmolzen werden.
-
Zweck der Erfindung ist es, eine Flugaschenschmelzanlage zu schaffen,
bei welcher nicht nur die obenerwähnten Nachteile und Schwierigkeiten beseitigt
sind, sondern auch der Schmelz- und Verbrennungsvorgang wesentlich verbessert wird.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Schmelzofen im wesentlichen
aus zwei über-oder nebeneinanderliegenden, geräumigen, durch einen senkrechten bzw.
waagerechten Verbindungskanal miteinander verbundenen Kammern besteht, von welchen
eine den Schmelzraum für die mit vorgewärmter Trägerluft eingeblasenen Aschenteilchen,
die andere den Abscheideraum für die mit der flüssigen Schlacke aus der Schmelzkammer
austretenden heißen Abgase bildet, und daß unterhalb der Schmelzkammer eine mit
dieser durch einen seitlichen Kanal in Verbindung stehende, mit Koks oder einem
anderen Brennstoff beheizbare Heizkammer eingebaut ist.
-
Bei dieser Ausführung gemäß der Erfindung, die den jeweiligen Platzverhältnissen
entsprechend entweder unmittelbar mit der Dampfkesselanlage verbunden oder auch
entfernt von derselben aufgestellt werden kann, wird die mit vorgewärmter Träger-bzw.
Verbrennungsluft und gegebenenfalls mit Kohlenstaub zusätzlich vermischte Flugasche
durch ein Düsenrohr gegen eine auf den Kammerboden abgestützte Prallplatte geschleudert,
von welcher aus die Flugaschenteilchen unter mehrmaliger Umlenkung und Zurücklegung
eines sehr langen Weges in der Schwebe verbrannt und geschmolzen werden, worauf
die flüssige Schlacke zusammen mit den Abgasen in die Abscheidekammer abgeführt
werden.
-
Die in der Abscheidekammer sich von den flüssigen Schlackenteilchen
absondernden heißen Abgase werden zweckmäßig zur Beheizung eines Wasservorwärmers
oder Lufterhitzers oder eines beliebigen anderen Wärmeaufnehmers nutzbar gemacht,
wobei ein Teil der erhitzten Luft für die Flugaschenvortrocknung bzw. als Trägerluft
verwendet werden kann.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen gemäß der Erfindung ausgebildeten schachtartigen
Flugaschenschmelzofen im Aufriß und Abb. 2 den Gegenstand der Abb. i in einem waagerechten
Schnitt nach Linie A-A.
-
In der Zeichnung ist mit i die aus hochfeuerfesten Steinen bestehende
Brennkammer bezeichnet, welche im oberen Teil eine geräumige Schmelzkammer g von
quadratischem oder rechteckigem Querschnitt umschließt. Die Schmelzkammer 9 wird
nach oben durch die gemauerte Decke .2 und nach unten durch einen schräg verlaufenden
Zwischenboden 3 begrenzt, unter welchem sich ein Heizraum 17 befindet, der
durch die Tür 18 von außen zugänglich ist und mit Koks oder einem anderen Brennstoff
beheizt werden kann.
-
Den unteren Teil des Ofens bildet eine geräumige Kammer 23 mit abgeschrägtem
Boden 24., welche in den Fuchs 6 übergeht und im vorderen Teil durch eine mittlere
senkrechte Querwand ig in zwei Räume i i unterteilt ist, die beiderseits der Querwand
ig nach oben verlängert sind und die Schmelzkammer 9 mit der Kammer 23 verbinden,
in welcher die flüssigen Aschenteilchen von den Verbrennungsgasen abgesondert werden.
Die linke Seitenwand der Brennkammerummauerung ist in einem gewissen Abstand unterhalb
der Decke 2 in die Schmelzkammer 9 vorgezogen und bildet mit ihrer abgeschrägten
Oberfläche 21 an höchster Stelle der Schmelzkammer 9 eine Nische q.. Der vorgezogene
Mauerteil 25 erstreckt sich von der Vorderwand 26 der Brennkammer bis zur Rückwand
27 und wird in der Mitte durch die bereits erwähnte senkrechte Querwand ig abgestützt,
die mit einer dachförmigen Oberkante 22 unterhalb des vorgezogenen Mauerwerkes 25
bis an den Schmelzkammerboden 3 vorspringt.
-
Der Zwischenboden 3 ist an der Oberfläche mit einer ebenen oder nach
vorn und hinten aufgebogenen Prallplatte 8 abgedeckt, welche an der linken Seite
durch die Querwand 16 derart begrenzt wird,
daß zwischen der Prallplatte
8 und den sie überragenden Teil der Querwand ein Auffangbecken 15 für die flüssig
gewordene Flugasche gebildet wird, die über die Oberkante der Querwand 16 in die
senkrechten Kanäle i i abfließen kann.
-
Die Schmelzkammer 9 steht durch einen breiten Schlitz io zwischen
Zwischenboden 3 und der rechten Ofenwand mit dem darunter befindlichen Heizraum
17 in Verbindung.
-
In der Querwand i9 sind zwei Kanäle 7 und 14 ausgespart, von welchen
der obere etwas schräg nach unten verlaufende Kanal 7 zur Zuführung der mit Heißluft
und gegebenenfalls zusätzlichem Kohlenstaub vermischten Flugasche und der untere
waagerechte Kanal 14 zur Einführung von Heißluft dient. Eine weitere Einführung
von Heißluft in die Schmelzkammer 9 ist an der rechten Seite des Ofens mittels der
Heißluftdüse 13 vorgesehen, während in den Heizraum 17 Verbrennungsluft mittels
der Leitung 12 eingeblasen werden kann.
-
Bei Inbetriebnahme der Schmelzkammerfeuerung wird der Heizraum 17
mit Koks, Holz, Papier u. dgl. beheizt. Außerdem kann auf der Prallplatte 8 Koks
angehäuft werden, der mittels einer Kohlenstaubflamme, durch den Kanal 7 unterhalten,
entzündet wird, wobei gleichzeitig durch den Kanal 14 und der Leitung 12 Heißluft
in den Ofen eingeblasen wird.
-
Sobald die Feuerung auf die gewünschte Betriebstemperatur gebracht
ist, wird der Kanal 7 auf Flugasche umgestellt, welche mit Heißluft hoher Pressung
gegen die Prallplatte 8 geschleudert wird. Inzwischen ist das Feuer im Heizraum
17 ausgebrannt. Die durch Leitung 12 zugeführte Verbrennungsluft wird in diesem
Raum durch Strahlung und Leitung von den allseitig mit heißen Gasen umspülten Wänden
hocherhitzt und entweicht durch den seitlichen Schlitz io mit großer Geschwindigkeit
in den Schmelzraum 9.
-
Bereits beim Aufprall auf die schräge Prallplatte 8 wird ein Teil
der Flugasche geschmolzen. Die hierbei geschmolzenen Teilchen sammeln sich am unteren
Ende der Prallplatte hinter der Mauer 16 und bilden ein Schlackenbad, das beim Überfließen
über die Oberkante der Mauer 16 durch die senkrechten Kanäle i i in den Abscheideraum
23 gelangt, wo die geschmolzene Flugasche an tiefster Stelle in das Wasserbad 5,
zu Schlackensand granuliert, abgezogen wird.
-
Die noch nicht geschmolzenen Teilchen werden auf der Prallplatte zerstäubt
und mit den Verbrennungsgasen nach der rechten Seitenwand abgelenkt, wo sie von
der aus dem Schlitz io mit großer Geschwindigkeit hochsteigenden heißen Verbrennungsluft
nach oben mitgerissen werden. Im oberen Teil der Schmelzkammer 9 werden die Verbrennungsgase
und Flugaschenteilchen durch die schräg nach oben gerichtete Heißluftdüse 13 gegen
die Decke 2 und an dieser entlang in die Nische q. getrieben, wo die Verbrennungsgase
nach unten abgelenkt werden, um dann in zwei getrennten Strömen beiderseits der
Querwand i9 in die beiden senkrechten Kanäle ii einzutreten. Infolge dieser Ausgestaltung
der Schmelzkammer werden die Verbrennungsgase gezwungen, einen sehr großen Weg durch
die Schmelzkammer 9 bzw. die Feuerung zurückzulegen, auf welchem die von den Gasen
mitgerissenen verbrennbaren und unverbrennbaren Teilchen genügend Zeit finden, in
der Schwebe vollständig auszubrennen bzw. geschmolzen zu werden.
-
Der Querschnitt der beiden senkrechten Kanäle i i ist am unteren Ende
durch je einen Mauervorsprung 2o verengt, was zur Folge hat, daß die Verbrennungsgase
mit den mitgeführten geschmolzenen Aschenteilchen mit großer Geschwindigkeit in
die Kammer 23 eintreten. Die schweren flüssigen Aschenteilchen behalten hierbei
die Fallrichtung bei, während die heißen Gase beim Eintritt in die Kammer 23 nach
dem Fuchs 6 abgesaugt werden und sich von der flüssigen Schlacke trennen. Letztere
fließt dann über den schrägen Boden der Kammer 23 zum Wasserbad 5, wo sie granuliert
und ständig nach außen abgezogen wird.
-
Mit dem Schmelzofen gemäß der Erfindung werden etwa 9811/o der Flugasche
in flüssiger Form zurückgewonnen. Hiervon werden etwa io11/o unmittelbar von dem
Schlackenbad 16 abgefangen und beim Überlauf über die Mauer 16 durch die Kanäle
i i der Abscheidekammer 23 zugeführt, während etwa go°/o der Flugasche in der Schwebe
geschmolzen und dann als Schlackensand abgeführt werden.
-
Auch die in der Flugasche enthaltenen Wärmeeinheiten in Form von Kohlenstoff
können zum großen Teil wiedergewonnen werden, wobei ein Teil für innere Arbeit -
Erzeugung von Schmelzwärme -, ein Teil für äußere Arbeit - Erhitzung eines Wärmeaufnehmers
- verbraucht wird.
-
Zum Beispiel können die in den Fuchs 6 eintretenden Abgase zur Beheizung
eines an den Fuchs angeschlossenen Lufterhitzers verwendet werden, wobei die erhaltene
Heißluft entweder für den Betrieb des Schmelzofens selbst oder für andere Zwecke
nutzbar gemacht werden kann. An Stelle eines Lufterhitzers kann auch ein Wasservorwärmer
oder ein besonderer Kessel oder eine Kombination derartiger Wärmeaufnehmer von den
Abgasen beheizt werden.
-
Um die Haltbarkeit der feuerfesten Ausmauerung durch Verwendung von
kleinen Mauerflächen zu erhöhen, kann gegebenenfalls die Schmelzofenanlage gemäß
der Erfindung durch eine zellenartige Unterteilung der Schmelzkammer in mehrere
Brennkammereinheiten gegliedert sein. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der
Schmelzofenbetrieb der jeweils anfallenden Aschenmenge angepaßt werden kann. Außerdem
kann bei Ausfall einer Brennkammereinheit ein in Reserve stehender Schmelzofen in
Betrieb genommen werden.
-
Die Brennkammer kann nach dem Hochheizen mittels Fremdwärme (Koksfeuer,
Kohlenstaubfeuer, Kesselfeuergase) mit Flugasche, Trägerkaltluft und kalter Zusatzluft
betrieben werden, wodurch höchste Aschenschmelzleistungen gewährleistet werden.
Wird keine Schmelzleistung gefordert, so kann der Ofen mittels der Fremdwärme
auf
Temperatur gehalten werden. Das Mauerwerk wird dadurch geschont, und es besteht
eine stetige Betriebsbereitschaft. Es ist weiterhin gleichgültig, ob die Zusatzwärme
als Kohlenstaub, Kesselfeuergase mit Heißluft in die Aschenzuleitung oder in den
Vorfeuerraum zugegeben wird.
-
Man hat es also in der Hand, bei gleichbleibender Ofentemperatur sich
der anfallenden Aschenmenge anzupassen, wobei die ganze Schmelzkammerbatterie (Zellen)
das ganze Jahr hindurch betriebsbereit und betriebssicher ist. Die Konstanthaltung
der Brennkammertemperatur kann mit Hilfe eines im Fuchs eingebauten Thermostaten
geregelt werden, welcher z. B. bei Temperaturrückgang eine kleine Menge Kohlenstaubzusatz
einregelt oder bei der höchsten Aschenschmelzleistung eine weitere Zelle automatisch
für den Schmelzbetrieb zuschaltet, so daß für die gesamte Anlage keine Wartung notwendig
ist.
-
Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf das vorstehend beschriebene
und in der Zeichnung dargestellte Beispiel beschränkt. An Stelle einer schachtartigen
Schmelzkammerfeuerung kann auch eine liegende Schmelzkammerausführung gewählt werden,
bei welcher der Schmelzraum und der Abscheideraum nebeneinander angeordnet und durch
einen waagerechten Kanal miteinander verbunden sind.