EP0409225A2 - Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines aus thermisch abbaubaren und thermisch beständigen Stoffen zusammengesetzten Materials - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for the thermal treatment of a material composed of thermally degradable and thermally resistant substances.
- the feed material is heated in a preheating zone and transported to a combustion zone, in which it is ignited in an ignition zone with several burners, the organic constituents being burned out and thermally aftertreated in a burnout zone with a further burner.
- the feed material is cooled and leaves the sintering belt furnace as a mineral substance cleaned of organic contaminants and can be used again as a raw material in a manufacturing process of e.g. B. mineral fibers are returned.
- a sintering belt is used to transport the feed material, which circulates endlessly in a substantially closed sintering belt furnace and consists of a high-temperature-resistant, air-permeable grid.
- burners are arranged below the sintering belt, which direct hot gases directly from below onto the sintering belt or the feed material thereon.
- the main advantages of a sintering belt furnace compared to a conventional rotary kiln are that the thermal treatment is carried out in a completely gas-tight system, the air flow being carried out so that there is always a low vacuum in the system, which means that the entire sintering belt system is hermetic to the environment is sealed.
- Another important advantage of a sintering belt furnace is that it is also possible to switch it off for a short time and to start up again without additional waiting times.
- hot exhaust air is drawn off from the combustion zone and the cooling zone and used for preheating in the preheating zone, the preheating air in the preheating zone flowing through the feed material from top to bottom.
- the exhaust air is drawn off and fed to a first heat exchanger via a fan and then released to a device for thermal post-combustion, where the heated exhaust gases are freed from organic, predominantly gaseous components.
- the exhaust air stream from the thermal post-combustion is again passed through the first heat exchanger to a filter and a scrubber before it is released to a chimney by a fan, so that gaseous acidic components are reduced with the aid of sodium hydroxide solution or hydrated lime before they are released into the ambient air be delivered.
- a second heat exchanger heated by the exhaust air flow from the thermal afterburning, is connected to a blower which guides fresh air through the heat exchanger and, controlled by flaps, directs it to the burners in the combustion zone and to the preheating zone.
- the air is guided in the sintering belt furnace in such a way that the system has a slight negative pressure.
- preheated burner supply air is thus fed to the burner and preheated supply air mixed with the exhaust air flow is blown into the preheating zone of the sintering belt furnace.
- the combustion temperature or the oxygen content in the combustion chamber of the sintering belt furnace must be set so that burning of the material is avoided but gasification of the thermally degradable materials of the material is achieved.
- the energy requirement of the system is reduced in the known device by appropriate air routing and by heat recovery, but the hot smoke gases extracted from the combustion zone and the cooling zone serve exclusively to heat the preheating zone, while the combustion zone is supplied with preheated burner supply air.
- preheated burner supply air which consists exclusively of fresh air, which is heated by a heat exchanger led from the exhaust air stream of the thermal afterburning. Since the heat exchanger that heats the fresh air is connected downstream of the heat exchanger that heats the exhaust gases supplied to the thermal post-combustion, only a relatively small heat input into the burner supply air is possible.
- a sintering belt furnace for the thermal treatment of shaped articles consisting of raw phosphates which has several burners arranged above the sintering belt.
- a plurality of suction devices are provided in suction chambers at equal distances from one another, which are connected via a manifold to a suction fan which directs the hot combustion gases in drying chambers to predry the material.
- the burners of the known sintering belt furnace consist of a combustion chamber which extends perpendicular to the longitudinal extent of the sintering belt and essentially over the entire width of the sintering belt and a burner nozzle which emits the hot air from the combustion chamber over the entire width of the sintering belt.
- the burners are fixed in a wall of the sintering belt furnace and connected to a fuel supply line and an air supply.
- the other end of the burner floats freely in the combustion chamber of the sintering belt furnace, since the strong heat development in the combustion chamber of the sintering belt furnace during operation and the corresponding cooling when the sintering belt furnace is switched off result in considerable changes in the length of the metal burner and thus if the free end of the burner were attached to the opposite side wall of the sintering belt furnace, considerable stresses would occur.
- the heating of the feed material located on the sintering belt is required over the entire width of the sintering belt in order to achieve a uniform thermal treatment of the feed material, but on the other hand the burners have a considerable weight and can therefore only be carried out for a limited length for reasons of stability limits the width of the sintering belt and thus the sintering belt furnace, which also limits the throughput of the sintering belt furnace.
- the present invention has for its object to provide a device of the type mentioned that an optimal efficiency and a high through-heating of the material to be treated rate with optimal thermal treatment of the material with uniform burnout and minimal dust emissions guaranteed, the construction of a compact and preferably portable system is possible and with high stability of the burner and a large width of the sintering belt or the sintering belt furnace, the burner can be monitored and compliance with a specified Guaranteed temperature levels.
- the solution according to the invention ensures optimum efficiency and a high throughput rate with optimal thermal treatment of the material with uniform burnout and minimal dust emissions. This makes it possible to build a compact and preferably portable system and, with high stability of the burners and a large width of the sintering belt or the sintering belt furnace, monitoring of the burners is ensured and compliance with a predetermined temperature level is ensured.
- An advantageous development of the solution according to the invention is characterized in that the amount and / or composition of the combustion air supplied to the burners is regulated as a function of the amount of oxygen detected by a measuring device arranged in the area of the burners.
- the regulation of the combustion air supplied to the burners as a function of the oxygen content of the exhaust gases enables optimization of the operation, since this determines the thermal treatment of the material as a function of the material composition and the exhaust gas stream to be filtered is given an easy-to-dispose composition.
- An advantageous development of the invention is characterized in that the burners are directly supplied with a fuel-primary air mixture via a primary air flap valve and a fuel control valve and via a mixing device arranged in the combustion chamber of the burners, a secondary air flow which is controlled by means of a secondary air flap valve is controlled, the opening of which is regulated as a function of the amount of oxygen detected in the furnace chamber of the sintering belt furnace by means of a measuring device.
- the nitrogen oxide content of approx. 75% can be eliminated and the total amount of exhaust air can be reduced in accordance with the reduced NO2 content.
- An advantageous development of the solution according to the invention is characterized in that the mixing device is arranged in front of the flame outlet opening of the burner and that the secondary air flow enters the mixing device radially perpendicular to the flame outlet direction and that the primary air flap valve and the fuel control valve are connected to a compound controller .
- the main function of the combustion chamber is that in the case of different hydrocarbons in the material to be thermally treated, the corresponding amount of air is added or reduced, which is done via the O2 control on the secondary air.
- This secondary air control has proven to be particularly important in connection with the composite control of the fuel-primary air mixture for a uniform burnout of the material to be thermally treated.
- An advantageous development of the solution according to the invention is characterized in that the supply of secondary air is throttled with increasing oxygen content in the combustion chamber of the sintering belt furnace.
- An advantageous embodiment is characterized in that several burners and suction devices distributed over the sintering belt are arranged in the immediate vicinity of at least some of the burners, that the burners are arranged above and below the sintering belt, and that in the case of burners arranged above the sintering belt, the associated suction device is located below of the sintered belt and, in the case of burners arranged below the sintered belt, the associated suction device is arranged above the sintered belt.
- the hot air flow is forced through the material located on the sintering belt and the flue or pollutant hot gases provided with organic contaminants are detected immediately above or below the burner flame, i.e. at the highest temperature, and derived for further use.
- the design of the solution according to the invention thus makes it possible to extract the flue or harmful gases at the point of origin for heat dissipation in each burner setting zone and thus to use the impact heat present in the sintering belt furnace in a targeted manner.
- This on the one hand further improves the efficiency of the system and, at the same time, there is the possibility of increasing the throughput rate of the material to be treated, since a targeted temperature control is created, which is a prerequisite for the material to be thermally treated not burning on the one hand and thermally on the other is treated so intensively that the organic compounds to be removed are detached from the material in the shortest possible time.
- the high throughput rate in connection with an optimal efficiency creates the prerequisite for the fact that a compact plant for the thermal treatment, for example of contaminated soils, can be created, which in one Container design is transportable and thus allows installation in places where such contaminated floors must be disposed of.
- An advantageous development of the solution according to the invention is characterized in that the measuring device for detecting the amount of oxygen in the respective combustion chamber is arranged above the burners or in the suction devices.
- both the combustion process of the material to be treated and the composition of the exhaust air can be controlled in a targeted manner.
- the hot smoke gases discharged via the suction device are mixed with the fresh air heated via a heat exchanger and fed to the burners as heated primary and / or secondary combustion air.
- Another significant advantage of this arrangement is that a high proportion of hot smoke gases is maintained in the sintering belt furnace, so that the overall oxygen proportion is low, thereby preventing the material to be thermally treated from burning out. This also results in the possibility of temperature control at a high temperature level, so that the intensity during the treatment of the material to be thermally treated is increased.
- the hot smoke gases discharged via the suction device are mixed with the fresh air heated via a heat exchanger and fed to the burners as heated primary and / or secondary combustion air.
- An advantageous further development of the solution according to the invention is characterized in that the heated combustion air is fed to a device for thermal afterburning, the burner of which is fed with combustion air, the composition or amount of which is regulated by a control device as a function of the exhaust gases emitted by the device for thermal afterburning .
- the control of the combustion air supplied to the burners of the thermal afterburning chamber enables an exact adjustment of the composition of the exhaust air of the thermal afterburning chamber depending on the O2 detection.
- An advantageous embodiment is characterized in that the smoke hot gases discharged via the suction devices are directed via a first smoke gas fan into the rear part of a nozzle belt dryer in the running direction of a nozzle belt, are suctioned off again there and are conducted via a second smoke gas fan into the front part of the nozzle belt dryer, there are suctioned off again and released to at least one cyclone, in which solids are separated from gases and the latter are discharged via a main flue gas fan and a flue gas heat exchanger to the device for thermal post-combustion, while the solids are returned to the sintering belt of the sintering belt furnace that the Device for thermal post-combustion is connected to the smoke exhaust pipe of the cyclone and is supplied with fresh air and the exhaust gases via a fresh air fan, the fresh air heat exchanger and a combustion air fan Device for thermal post-combustion via the fresh air heat exchanger for heating the fresh air via the flue gas heat exchanger to a filter, the output of which is connected via a clean
- the preheating of the material to be treated is shifted exclusively into the nozzle belt dryer, which is fed by a mixture of hot smoke gases and heated fresh air, while the actual thermal treatment is also included in the sintering belt furnace in the burnout, afterburning and cooling zone high intensity.
- the heat energy still contained in the smoke hot gases extracted at the point of origin is used intensively before the smoke hot gases are passed through heat exchangers for thermal afterburning.
- This configuration further improves the efficiency, since the pure hot gases emerging from the device for thermal afterburning are first passed through the fresh air heat exchanger, so that a high heat input into the fresh air to be heated is ensured. Only then is heat released to the flue gas or harmful gas directed for thermal post-combustion.
- suction devices are connected to a collecting duct, which is connected to the outlet of the fresh air heat exchanger and is connected to a secondary air collecting duct, from which individual secondary air lines lead to the burners and which also leads via the combustion air fan the burner of the device for thermal post-combustion is connected, with a primary air manifold branching off behind the combustion air fan, which leads directly to the individual burners and that the nozzle belt dryer is arranged above the sintering belt furnace and branches off from the collecting duct a vertical shaft, from which a smoke hot gas line leads to the rear part of the nozzle belt dryer via the first flue gas fan.
- An advantageous embodiment is characterized in that the burners guided through a side wall of the sintering belt furnace are supported on the opposite side wall of the sintering belt furnace by means of support devices which are variable in length in the longitudinal direction of the burner, wherein the support means consist of a first tube connected to the free end of the combustion chamber of the burner and a second tube guided through the other side wall of the sintering belt furnace and connected to the side wall, which are movably supported one inside the other, and that the support means with sensor devices for detecting the Operating status of the burner are connected.
- This embodiment of the invention enables a stable support of the burner taking into account the changes in length of the burner in the event of temperature changes and at the same time a substantial increase in the combustion chamber of the sintering belt furnace by widening the combustion chamber and thus the sintering belt.
- the support device is used to hold sensors for burner and temperature monitoring and temperature control.
- the sensor device can advantageously be integrated into the support device in such a way that interference is switched off and at the same time protection of the sensor device against aggressive gases during the thermal treatment of contaminated materials and against the high temperatures during the thermal treatment is provided.
- the design of the support device from tubes which are displaceably mounted one inside the other creates a stable and at the same time space-saving arrangement of the support device, the free interior of the tubes which are movably mounted one inside the other being usable for arranging and accommodating and shielding the sensor devices.
- the sensor device for detecting the operating state of the burners consists of a photocell for flame monitoring of the burners, which is arranged inside the tubes which are movably mounted one inside the other.
- the sensor device for detecting the operating state of the burner consists of a thermal sensor which is guided through the other side wall of the sintering belt furnace and is arranged directly on the outer wall of the combustion chamber of the burner.
- the thermal sensor advantageously extends approximately up to half into the combustion chamber along the outer wall of the combustion chamber of the burners, so that temperature monitoring can be carried out over a wide range of the width of the sintered belt. If the desired setpoint temperature is maintained in the area in which the thermal sensor is located, it can generally be assumed that the Combustion chamber of the burner adjacent area the set temperature is maintained.
- the photocell for flame monitoring is aligned with a mixing basket which is arranged in front of the flame outlet opening of the burner and which has a cross section which widens continuously from the flame outlet opening of the burner to the combustion chamber, the wall of the Mixing basket contains openings through which secondary air is led.
- the main function of the combustion chamber is to supply the corresponding amount of air with different hydrocarbons in the material to be thermally treated increased or reduced, which is done via an O2 control of the secondary air.
- This secondary air control in connection with the composite control of the fuel-primary air mixture has proven to be particularly important for a uniform burnout of the material to be thermally treated.
- the supply of secondary air is throttled and, in the case of necessary different amounts of energy per kilogram of material to be treated and the resulting different oxygen values in the sintering belt furnace, optimal control of the burnout by rain
- the amount of secondary air supplied to the burners is carried out as a function of the oxygen content in the combustion chamber of the sintering belt furnace.
- FIG. 1 The schematic plan view shown in FIG. 1 of a compact system for the thermal treatment of a material composed of thermally degradable and thermally resistant substances is limited to the essential functional parts for the thermal treatment and does not show the conveying devices necessary for introducing the composite material and for discharging the cleaned substances.
- a sintering belt furnace 10 provided for the thermal treatment of the material is arranged below a nozzle belt dryer 50, into which the material to be treated is introduced and, after predrying and preheating, falls into the sintering belt furnace 10, from which the thermally treated and organic material-free material can be removed.
- the sintering belt furnace 10 has a sintering belt running in the longitudinal direction of the sintering belt furnace 10, and several burners are arranged at right angles to its running direction and are connected to a primary air shaft 60 and a secondary air shaft 61 via a primary and secondary line. In the immediate area of the burners, suction devices 41 to 48 are arranged, which are connected via feed lines to a collecting shaft 40 which is connected to a vertical shaft 80.
- the vertical shaft 80 is on the one hand via a flue gas supply line 63 with the nozzle belt dryer 50 and others on the one hand connected via a fresh air line 70 to a fresh air heat exchanger 91, to which fresh air is supplied via a fresh air fan 105.
- the vertical shaft 80 or collecting duct 40 is connected via a combustion air line 62 to a combustion air fan 103, which feeds combustion air to a device for thermal afterburning 94.
- a supply line branches off from the combustion air line 62 to the primary air collecting shaft 60.
- the flue gases or harmful gases extracted by the nozzle belt dryer 50 are fed via a line 64 to a cyclone 150, in which solids are separated from gaseous substances and the solids are fed again to the sintering belt furnace 10 via a line 65, while the gaseous substances are fed via a line 67 and a flue gas fan 104 are fed to a flue gas heat exchanger 93, from which they are fed to the device for thermal afterburning 94 via a further flue gas heat exchanger 92 and a flue gas line 69.
- the flue gases are subjected to a thermal post-combustion and are conducted via the fresh air heat exchanger 91 for heating the fresh air drawn in via the fresh air fan 105 and for heating the flue gases via the flue gas heat exchangers 92 and 93.
- the flue gas heat exchanger 93 is connected on the output side to a clean gas line 68, which leads to an exhaust gas chimney 180 via a filter 160, a clean gas fan 106 and a washer 170 leads to which another fresh air fan 109 is connected for ventilation of the exhaust gas fireplace 180.
- An emergency flap 161 can also be used on the clean gas line 68 for emergency ventilation, in the event that the system has to be ventilated in the event of an interruption in operation.
- the intensive use of the hot smoke gases and the arrangement of a nozzle belt dryer 50 directly in the area of a sintering belt furnace 10 and by connecting the individual units in series for the thermal treatment of the material and the dissolved flue gases enables a very compact structure, so that, for example, according to the representation according to FIG. 1, three areas I, II, III can be combined, each of which is assigned to a construction and transport unit.
- the section shown in FIG. 2 through a side wall of the sintering belt furnace 10 illustrates the arrangement and configuration of the burners.
- the burner 2 arranged below the top chord of the sintering belt 20 is connected to a fuel line 81 and a primary air line 602.
- a control valve 35 is arranged in the fuel line 81 and a flap valve 39 is arranged in the primary air line 602, both of which are connected to a compound controller 36 which controls the fuel-primary air mixture for a uniform burnout of the material to be thermally treated.
- the secondary air is collected in a collecting shaft 61 arranged below the sintering belt furnace 10 and led via a secondary air line 612 to a mixing basket 32 which is arranged in front of the outlet opening of the burner 2.
- the mixing basket 32 has a cross section which widens continuously from the burner outlet opening to the combustion chamber 31 of the burner 2, i.e. in longitudinal section a frustoconical shape.
- the wall of the mixing basket 32 is provided with numerous openings 33, circular in the exemplary embodiment shown, through which the secondary air supplied via the secondary air line 612 is supplied to the flame area of the burner 2.
- a control valve 37 arranged in the secondary air line 612 regulates the secondary air supplied to the mixing basket 32 as a function of the oxygen value detected in the furnace chamber 100 with a measuring device 300.
- control valve 37 is in the Secondary air line 612 is adjusted by a motor, so that different amounts of secondary air are set as a function of the gas conditions in the furnace chamber 100.
- the main function of the combustion chamber 31 of the burner 2 is to increase or decrease the amount of air supplied to different hydrocarbons in the material to be thermally treated, which is done via the O2 control on the secondary air.
- This secondary air control in connection with the composite control of the fuel-primary air mixture has proven to be particularly important for a uniform burnout of the material to be thermally treated.
- Both the primary air and the secondary air contain a lot of smoke and contain a small amount of oxygen, so that the thermal treatment of the material on the sintering belt 20 is possible without a large supply of oxygen, which prevents the material from burning out, so that high temperatures are possible without the material is changed in such a way that reuse is impossible.
- FIGS. 3 and 4 A complete detailed representation of a system for the thermal treatment of a material composed of thermally degradable and thermally resistant substances, for example for the thermal treatment of contaminated soils, is shown in FIGS. 3 and 4.
- the functioning of the device according to FIGS. 1 and 2 is to be explained in more detail on the basis of this detailed representation.
- FIG. 3 The longitudinal section shown in FIG. 3 through a sintering belt system with a nozzle belt dryer 50, a sintering belt furnace 10, two cyclones 150, 151 and a mixer 120 shows a feed device 111 to which the material to be thermally treated is placed, for example by means of a shovel loader, over a reel 110 , in which it is shredded, for example, using a cutting knife.
- the shredded material is conveyed by means of the conveyor belt 111 into an entry opening on the top of the nozzle belt dryer 50.
- the nozzle belt dryer 50 there is a conveyor belt 51, on which the material to be thermally processed is transported in the direction of the arrow past two reels 54, 55 to a discharge opening.
- the preheater air dryer 50 is flowed through with preheated air and hot smoke gases, which are pressed into the nozzle belt dryer 50 by means of a first flue gas fan 101 and, after being recirculated, are passed to an exhaust gas opening by means of a second flue gas fan 102. Material falling from the conveyor belt 51 is also guided in the direction of the discharge opening of the nozzle belt dryer 50 by means of a discharge screw 52.
- the gases or dust particles and suspended matter released from the suction opening to line 64 are passed to two cyclones 150, 151 connected in series, in which the gaseous components of the exhaust gases are separated from the solid parts, the latter being led via lines 65, 66 to discharge screws 114 and from there be directed into the entry opening of the sintering belt furnace 10.
- the gaseous components separated from the solid components leave the cyclones 150, 151 via a smoke exhaust pipe 67.
- the thermally pretreated material passing through the entry opening of the sintering belt furnace 10 arrives at a sintering belt 20, with which it is transported in the direction of the arrow through several thermal zones according to FIG. 1 to a discharge opening.
- a sintering belt 20 with which it is transported in the direction of the arrow through several thermal zones according to FIG. 1 to a discharge opening.
- the burners 1 to 8 are arranged in a line for reasons of better illustration, but their configuration within the sintering belt furnace 10 corresponds to an arrangement corresponding to FIG. 1.
- Material falling from the sintering belt 20 is also conveyed towards the discharge opening by means of a screw 9 arranged at the bottom of the sintering belt furnace 10, where the thermally treated material is conveyed by means of two discharge screws 112 to a mixer 120, in which the material is cooled and moistened.
- the mixer 120 is additionally connected to a fresh water line 84 and a line 83 for heated domestic water and, via a condensate pump 121, to a condensate container 122, into which suction is extracted from the mixer 120 condensate.
- the material conveyed, cooled and moistened by the mixer 120 is finally discharged via a conveyor belt 113 as a cleaned, reusable material.
- the burners 1 to 8 are supplied via a fuel line 81, for example, with liquid gas from a gas container 130 via an evaporator 131.
- the primary air lines of the burners 1 to 8 are combined in a manifold 60, while the secondary air lines are connected to a manifold 61 via actuators.
- the secondary air line 61 branches off from a collecting line 70, which leads to the first flue gas fan 101 via an actuator.
- the hot smoke gases within the sintering belt furnace 10 are, as shown in FIG. detected at the respectively assigned burners 1 to 8 and passed via a manifold 40 to the first flue gas fan 101.
- the hot smoke gases derived from the impingement heat are introduced directly via the smoke gas fan 101 into the nozzle belt dryer 50 for preheating the material to be thermally treated and mixed with an adjustable proportion of heated fresh air via the line 70.
- the formation of the primary and secondary air, which are supplied via the manifolds 60 and 61, is explained in more detail below with reference to the illustration in FIG. 4.
- the exhaust gas freed from suspended solids and solids reaches a smoke via the flue gas line 69 Gas fan 104, which sucks the exhaust gas from the nozzle belt dryer 50 via the cyclones 150, 151 and leads via two series-connected flue gas heat exchangers 92, 93 to the device for thermal afterburning 94.
- the flue gas heat exchangers 92, 93 the flue or harmful gas is heated before being input into the device for thermal afterburning 94, so that the flue or harmful gases can be completely burned in the device for thermal afterburning 94.
- Fresh air is drawn in from the environment via a fresh air fan 105 and passed through a fresh air heat exchanger 91, in which the fresh air drawn in is heated by the pure hot gases coming from the device for thermal afterburning 94.
- the heated fresh air is conducted via a line 70 to the secondary air manifold 61 on the one hand and, on the other hand, via a combustion air fan 103 to the device for thermal afterburning 94 and to the primary air manifold 60, so that the primary air via the manifold 60 to the burners 1 to 8 with increased pressure is fed.
- the combustion air reaches the burner of the thermal afterburning 94, which is additionally supplied with liquid gas as fuel via the line 81.
- the pure hot gases leaving the device for thermal afterburning 94 are first of all via the fresh air heat exchanger 91 in order to release high thermi shear energy to the fresh air drawn in via the fresh air fan 105 and for heating the flue or harmful gases before being fed to the device for thermal afterburning 94 through the flue gas heat exchangers 92, 93.
- the exhaust air passes through a clean gas fan 106 and a Venturi nozzle 107 to a scrubber 170, in which the gaseous, acidic constituents such as SOx, MOx, HF1 remaining in the exhaust air behind the filter 160 , HCl can be reduced by means of dosed sodium hydroxide solution or hydrated lime.
- the resulting wash water sludge can be dried with the help of the heat content of the exhaust gas stream via a heat exchanger 95, so that only a dry substance is obtained for further disposal.
- a static mixer 171 which is additionally connected to a large fresh air fan 109, the cleaned exhaust gas flow reaches the chimney 180, from where the exhaust gas flow which is negligibly contaminated is released into the ambient air.
- the solid particles filtered out of the filter 160 are delivered via a rotary valve 116 and a screw conveyor 117 to an intermediate storage container 118, from which they are removed at certain time intervals and delivered to an extinguishing mixer 119, which is additionally subjected to a cement slurry at the same time intervals.
- the de Ponierbare residual material can either be reused or landfilled.
- the scrubber 170 additionally has a scrubber circulation pump 172, with which washing water is supplied to the Venturi nozzle 107 or is discharged to the mixer 120 according to FIG. 4 as heated service water. Fresh water is supplied to the monitor 170 via a fresh water collecting line 84 or is delivered to the heat exchanger 95.
- Liquid lime is dispensed in a precisely dimensioned dose to the pure hot gas in the clean gas line 68 via a container 140 via a metering screw 115, so that acidic constituents are already chemically neutralized.
- an oxygen flap can also be switched on, which is opened in the event of a business interruption, so that no pollutants reach the ambient air via the chimney 180 even in an emergency.
- FIG. 5 shows a side view of the sintering belt furnace 10 in the region of the burner arrangement and illustrates the arrangement of the individual burners 1 to 8 and the suction device lines 41 to 49 below and above a sintering belt 20, which rotates between two deflection rollers and carries the material to be treated on the upper belt side, which is fed through an opening in the upper side of the sintering belt furnace 10 from the nozzle belt dryer or from one with the cyclone 150 according to FIG. 1 connected discharge screw reaches the sintering belt 20.
- the burners 1 to 8 are arranged in a burnout zone AU, a afterburning zone N and a cooling zone AB above and below the sintering belt 20.
- a first burner 1 is arranged above the sintering belt 20, which is followed by a burner 2 below the sintering belt 20 in the running direction of the sintering belt 20, which is indicated by an arrow.
- This is followed in the burnout zone AU by two burners 3, 4 arranged above the sintering belt 20, which are followed in the afterburning zone N by a burner 5 below the sintering belt, which is followed by a burner 6 above the sintering belt 20.
- Burners 7, 8 are also arranged in the cooling zone in the running direction of the sintering belt 20 below and above the sintering belt.
- the openings of suction devices 41 to 49 are provided, the last suction device in the transport direction is arranged in the cooling zone of the sintering belt furnace 10 above the sintering belt 20.
- the arrangement of the suction device 41 to 49 in the immediate area of the burners 1 to 8 allows the thermal energy given off by the burners 1 to 8 to be detected again immediately after the thermal treatment of the material located on the sintering belt 20, and thus the Optimal use of impact heat and further use.
- FIG. 6 The section shown in FIG. 6 through a side wall of the sintering belt furnace 10 along the line A-A according to FIG. 2 illustrates the arrangement and configuration of the burners and the suction devices.
- the burner 2 arranged below the sintering belt 20 is connected to a fuel line 81 and a primary air line 602.
- a control valve 35 is arranged in the fuel line 81 and a flap valve 39 is arranged in the primary air line 602, both of which are connected to a compound controller 36 which controls the fuel-primary air mixture for a uniform burnout of the material to be thermally treated.
- the secondary air is collected in a collecting shaft 61 arranged below the sintering belt furnace 10 and led via a secondary air line 612 to a mixing basket 32 which is arranged in front of the outlet opening of the burner 2.
- the mixing basket 32 has a cross section which widens continuously from the burner outlet opening to the combustion chamber 31, ie in the longitudinal section it has a frustoconical shape.
- the wall of the mixing basket 32 is provided with numerous openings 33, circular in the exemplary embodiment shown, through which the secondary air supplied via the secondary air line 612 is supplied to the flame area of the burner 2.
- a control valve 37 arranged in the secondary air line 612 regulates the secondary air supplied to the mixing basket 32 as a function of the oxygen value detected in the furnace chamber 100.
- the control valve 37 in the secondary air line 612 is adjusted by a motor, so that different amounts of secondary air are set depending on the gas conditions in the furnace chamber 100.
- the main function of the furnace chamber is to supply the corresponding amount of air with different hydrocarbons in the material to be thermally treated increased or reduced, which is done via the O2 control on the secondary air.
- This secondary air control in connection with the composite control of the fuel-primary air mixture has proven to be particularly important for a uniform burnout of the material to be thermally treated.
- Both the primary air and the secondary air contain a lot of smoke and contain a small amount of oxygen, so that the thermal treatment of the material on the sintering belt 20 is possible without a large supply of oxygen, which prevents the material from burning out, so that high temperatures are possible without the material is changed in such a way that reuse is impossible.
- a suction device 42 which is connected at its other end to a collecting shaft 40 into which all further suction devices according to FIG. 5 open.
- the cross section shown in FIG. 7 through a sintered belt furnace 10 shows the hermetically sealable furnace chamber 100, which is formed by side walls 11, 12 and a cover plate 13 and a base plate 18.
- the inside of the furnace wall is provided with heat-resistant insulation 24, for example a ceramic fiber mat.
- the inner wall of the furnace chamber 100 can also be covered with a steel plate, so that the heat-resistant insulation 24 is located between this combustion chamber cover and the side walls 11, 12 or the cover plate 13 or base plate 18.
- a sintered belt 20 running perpendicularly to the plane of the drawing in the manner of a conveyor belt is actuated by a drive which consists of a drive motor 14 which is arranged on a drive bracket 16 and which drives the axis of a drive drum 21 located in the furnace chamber 100 via a chain wheel connection 15.
- the drive drum 21 has a cam gripper band 23 which engages in the sintered band 20.
- the drive drum 21 is supported by support rollers 22.
- the sintering belt furnace 10 is supported on supports 17 which have additional holding rails 19 at their lower end for fastening the system.
- An exhaust pipe 41 leads the hot smoke gases resulting from the combustion to a further thermal treatment or to increase the thermal efficiency mixed with outside air back into the combustion chamber via the burners as primary or secondary air.
- FIG. 8 shows an enlarged cross section through the furnace chamber 100 in the region of the sintering belt 20, on the upper side of which the feed material is applied.
- Burners 2, 3 are arranged above and below the sintering belt 20 at predetermined intervals from the sintering belt 20 and at predetermined intervals along the sintering belt 20.
- the burners 2, 3 are supplied with fuel via a line 81 and with preheated primary air via a line 602 and have a combustion chamber 30, a combustion chamber 31 and burner nozzles 34 for the hot air.
- the lower burner 2 is arranged below the sintering belt 20 carrying the material or because of the design of the sintering belt 20 as an endless belt between the belt carrying the material and the return belt.
- the distance between the lower burner and the sintering belt 20 is less than that of the upper burner 3.
- a secondary air line 612 is provided for supplying heated secondary air.
- the lower burner 2 Since the lower burner 2 must be arranged between the upper and lower beams of the rotating sintering belt 20 in order to heat the material located on the sintering belt 20 below the upper belt of the sintering belt 20 and because of the limited space available between the upper belt and the lower belt of the Sintered belt 20 an immediate, ie at a right angle to the sintering belt 20 outlet nozzle of the lower burner 2 would lead to burning of the material located on the sintering belt 20, the outlet nozzle 34 of the lower burner 2 is directed at an acute angle to the sintering belt 20, so that from the Exiting nozzle 34 of the lower burner 2 emerging hot gases impinge on the sintering belt 20 at an acute angle, ie a larger distance is created between the outlet surface of the outlet nozzle 34 of the lower burner 2 and the sintered belt 20.
- the lower burner 2 preferably has 2 outlet nozzles 34 directed at the sintering belt 20 at an acute angle.
- outlet nozzle 34 of the upper burner is directed at a right angle onto the sintering belt 20, so that the hot gases emerging from the upper burner 3 strike the sintering belt 20 at a right angle.
- the upper burner 3 can also have outlet nozzles 34 which point at an acute angle to the Sintering belt 20 are directed.
- outlet nozzles 34 arranged laterally offset from this outlet nozzle 34 can be provided, which are directed at an acute angle onto the sintering belt 20 so that those from the upper burner 3 escaping hot gases also strike the material on the sintering belt 20 at an acute angle.
- a perforation can be provided in the outer wall of the combustion chambers 31 on the top and bottom of the combustion chambers 31 of the upper and / or lower burner 2, 3.
- the configuration of the exit holes of the exit nozzles 34 i.e. the location of the arrangement of the outlet nozzles 34 in the outer wall of the combustion chambers 31, their size and mutual distance can be chosen freely depending on the required boundary conditions, so that the hot gases emerging from the outlet nozzles 34 at the desired angle and at the desired distance from the sintering belt 20 impinge on the material located on the sintering belt 20.
- the burners 2, 3 are fastened in one side wall 11 of the sintering belt furnace 10 and are each supported in the other side wall 12 by means of a support device 25, 26.
- a stable arrangement of the burners 2, 3 in the furnace chamber 100 of the sintering belt furnace 10 is ensured even with long lengths of the burners 2, 3, so that the sintering belt 20 can be significantly widened compared to previously known systems, whereby the total throughput of the plant, ie the thermal treatment of material applied to the sintering belt 20 per unit time, can be increased significantly.
- the stable attachment of the burner 2, 3 in the furnace chamber 100 is ensured even with strong temperature changes, since the support devices 25, 26 bring about a length compensation, so that even with large temperature differences of more than 500 ° C., the tensioner-free attachment of the burner 2, 3 in Sinter belt furnace is guaranteed.
- the support devices 25, 26 Due to the special design of the support devices 25, 26, the possibility of accommodating detection devices for monitoring the function and temperature of the burners 2, 3 is simultaneously created, the configuration of the support devices 25, 26 being designed such that the burner 2 also with long lengths , 3 reliable monitoring is guaranteed.
- FIG. 9 shows an enlarged cross section through the furnace chamber 100 of a sintering belt furnace 10 in the region of a burner 3, the combustion chamber 31 of which is provided on its outer wall with hot air outlet holes 34, which in the exemplary embodiment shown are arranged in the lower region of the outer wall of the combustion chamber 31.
- the burner 3 is connected to a fuel line 81 and a primary air line 602.
- a control valve and a flap valve can be arranged in the primary air line 602, both of which can be connected to a compound controller which controls the fuel-primary air mixture for a uniform burnout of the material to be thermally treated.
- the secondary air is led via a secondary air line 612 to a mixing basket 32 which is arranged in front of the outlet opening of the burner 3.
- the mixing basket 32 has a cross section which widens continuously from the burner outlet opening to the combustion chamber 31 of the burner 3, i.e. in longitudinal section a frustoconical shape.
- the wall of the mixing basket 32 is provided with numerous openings 33, circular in the exemplary embodiment shown, through which the secondary air supplied via the secondary air line 612 is supplied to the flame area of the burner 2.
- a control valve arranged in the secondary air line 612 can regulate the secondary air supplied to the mixing basket 32 as a function of the oxygen value detected in the furnace chamber 100 with a measuring device 300.
- control valve in the secondary air line 612 is adjusted by a motor, so that different amounts of secondary air are set depending on the gas conditions in the furnace chamber 100.
- the main function of the combustion chamber 31 of the burner 2 is to increase or decrease the amount of air supplied to different hydrocarbons in the material to be thermally treated, which is done via the O2 control on the secondary air.
- This secondary air control in connection with the composite control of the fuel-primary air mixture has proven to be particularly important for a uniform burnout of the material to be thermally treated.
- Both the primary air and the secondary air contain a lot of smoke and contain a small amount of oxygen, so that the thermal treatment of the material on the sintering belt 20 is possible without a large supply of oxygen, which prevents the material from burning out, so that high temperatures are possible without the material is changed in such a way that reuse is impossible.
- the burner 3 is fastened on the side of the combustion chamber 30 in one side wall 11 of the sintering belt furnace 10 and is supported on the other side wall 12 of the sintering belt furnace 10.
- the support device consists of two tubes 25, 26 which are pushed into one another and can be moved relative to one another, of which one tube 25 is fastened to the end face of the combustion chamber 31 of the burner 3.
- the pipe 25 can be attached to the end face of the burner 3, for example by welding.
- the other tube 26 is firmly connected to the side wall 12 of the sintering belt furnace 10, for example by welding to the side wall 12 or by a corresponding screw.
- the connection of the two pipes 25, 26 overlaps to such an extent that firm support of the burner 3 on the side wall 12 opposite the combustion chamber 30 is ensured.
- a photocell 27 is inserted into the tube 26 connected to the side wall 12 and is connected via a line 28 to a control, regulating and monitoring device of the sintering belt furnace.
- the photocell 27 is aligned with the flame formed in the combustion chamber 30 of the burner 3 as a result of the central arrangement of the tubes 25, 26 of the support device which can be moved into one another.
- the tubes 25, 26 serve to shield the photocell 27 from the effects of stray radiation, so that the photocell 27 receives only light from the flame of the burner 3 and, in the absence of the flame, a corresponding signal via the line 28 to the control, regulating and monitoring device of the sintering belt furnace 10.
- a thermal sensor can be inserted into the nested pipes 25, 26 and record the temperature in the combustion chamber 31 of the burner 3.
- the thermal sensor 29 is arranged next to the support device and extends from the side wall 12 in the furnace chamber 100 of the sintering belt furnace 10 along the outer wall of the combustion chamber 31 in the region of the outlet holes 34.
- a corresponding length of the thermal sensor 29 ensures that the temperature in the critical area of the burner 3 is detected, since the temperature naturally drops from the combustion chamber 30 to the opposite end face of the burner 3.
- both the flame temperature and the duty cycle of the burner 3 can be controlled accordingly.
- connection of the support device to the sensor devices enables stable operation and compliance with the desired parameters even with a large width of the sintered belt 20. This also ensures an increase in throughput that a targeted treatment of material to be treated thermally takes place so that malfunctions can be excluded.
- the embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiment specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown, even in the case of fundamentally different types.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines sich aus thermisch abbaubaren und thermisch beständigen Stoffen zusammensetzenden Materials nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Aus der DE-OS 35 24 902 ist ein Sinterbandofen zur thermischen Aufarbeitung von mit organischen Verbindungen verunreinigten mineralischen Stoffen bekannt, bei dem die vorher zerkleinerten Stoffe in dem Sinterbandofen erhitzt und gezündet werden, wodurch die organischen Verunreinigungsbestandteile oxidativ zerstört werden.
- Dazu wird das Aufgabegut in einer Vorwärmzone aufgeheizt und in eine Brennzone transportiert, in der es in einer Zündzone mit mehreren Brennern gezündet wird, wobei die organischen Inhaltsstoffe ausgebrannt und in einer Ausbrennzone mit einem weiteren Brenner thermisch nachbehandelt werden.
- In einer an die Ausbrennzone anschließenden Kühlzone wird das Aufgabegut abgekühlt und verläßt als von organischen Verunreinigungen gereinigter mineralischer Stoff den Sinterbandofen und kann als Rohstoff erneut in einen Herstellungsprozess von z. B. mineralischen Fasern zurückgeführt werden.
- Zum Transport des Aufgabegutes wird ein Sinterband verwendet, das in einem im wesentlichen geschlossenen Sinterbandofen endlos umläuft und aus einem hochtemperaturbeständigen, luftdurchlässigen Gitter besteht.
- Zur Vorwärmung des Aufgabegutes bzw. zur Zündung der thermischen Nachverbrennung sind unterhalb des Sinterbandes weitere Brenner angeordnet, die Heißgase unmittelbar von unten auf das Sinterband bzw. das darauf befindliche Aufgabegut richten.
- Die wesentlichen Vorteile eines Sinterbandofens gegenüber einem herkömmlichen Drehrohrofen bestehen darin, daß die thermische Behandlung in einem vollkommen gasdicht abgeschlossenen System durchgeführt wird, wobei die Luftführung so durchgeführt wird, daß in der Anlage stets ein geringer Unterdruck herrscht, wodurch die gesamte Sinterbandanlage hermetisch gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.
- Ein weiterer wesentlicher Vorteil eines Sinterbandofens besteht darin, daß auch ein kurzzeitiges Abstellen sowie erneutes Anfahren ohne zusätzliche Wartezeiten möglich ist.
- Bei der bekannten Vorrichtung wird aus der Brennzone sowie der Kühlzone heiße Abluft abgezogen und zur Vorwärmung in der Vorwärmezone verwendet, wobei die Vorwärmluft in der Vorwärmezone das Aufgabegut von oben nach unten durchströmt. Im unteren Bereich der Vorwärmezone wird die Abluft abgezogen und über ein Gebläse einem ersten Wärmetauscher zugeführt und daran anschließend an eine Einrichtung zur thermischen Nachverbrenung abgegeben, wo die aufgeheizten Abgase von organischen, vorwiegend gasförmigen Bestandteilen befreit werden.
- Der Abluftstrom aus der thermischen Nachverbrennung wird erneut über den ersten Wärmetauscher zu einem Filter und einem Wäscher geführt, bevor er über einen Ventilator an einen Kamin abgegeben wird, so daß gasförmige saure Bestandteile mit Hilfe von Natronlauge oder Kalkhydrat reduziert werden, bevor sie an die Umgebungsluft abgegeben werden.
- Ein zweiter vom Abluftstrom aus der thermischen Nachverbrennung erwärmter Wärmetauscher ist mit einem Gebläse verbunden, das Frischluft durch den Wärmetauscher führt und über Klappen gesteuert zu den Brennern in der Brennzone sowie zur Vorwärmzone leitet. Um die Sinterbandanlage hermetisch gegen die Umgebung abzudichten, wird die Luftführung im Sinterbandofen so durchgeführt, daß in der Anlage ein geringer Unterdruck herrscht.
- Bei der bekannten Vorrichtung wird somit vorgewärmte Brenner-Zuluft dem Brenner zugeführt sowie vorgewärmte Zuluft vermischt mit dem Abluftstrom in die Vorwärmzone des Sinterbandofens eingeblasen. Dabei besteht keine Möglichkeit, den Verbrennungsvorgang im Brennraum des Sinterbandofens in Abhängigkeit von den Gasverhältnissen im Sinterbandofen zu regeln, die zu einem wesentlichen Teil von der Art und Zusammensetzung des thermisch zu behandelnden Materials abhängen. Um einen gleichmäßigen Ausbrand des aus thermisch abbaubaren und thermisch beständigen Stoffen zusammengesetzten Materials zu erzielen, muß die Verbrennungstemperatur bzw. der Sauerstoffgehalt im Brennraum des Sinterbandofens so eingestellt werden, daß ein Verbrennen des Materials vermieden aber eine Vergasung der thermisch abbaubaren Stoffe des Materials erzielt wird.
- Zusätzlich wird bei der bekannten Vorrichtung durch entsprechende Luftführung und durch Wärmerückgewinnung der Energiebedarf der Anlage verringert, jedoch dienen die aus der Brennzone und der Kühlzone abgesaugten Rauch-Heißgase ausschließlich zur Erwärmung der Vorwärmzone, während die Brennzone mit vorgewärmter Brenner-Zuluft versorgt wird, die ausschließlich aus Frischluft besteht, die über einen aus dem Abluftstrom der thermischen Nachverbrennung geleiteten Wärmetauscher erwärmt wird. Da der die Frischluft erwärmende Wärmetauscher dem Wärmetauscher nachgeschaltet ist, der die der thermischen Nachverbrennung zugeführten Abgase erwärmt, ist nur ein verhältnismäßig geringer Wärmeeintrag in die Brennerzuluft möglich.
- Aus der DE-AS 1 167 317 ist ein Sinterbandofen zur thermischen Behandlung von aus Rohphosphaten bestehenden Formlingen bekannt, der mehrere oberhalb des Sinterbandes verteilt angeordnete Brenner aufweist. Unterhalb des Sinterbandes sind in gleichen Abständen zueinander mehrere Absaugeinrichtungen in Saugkammern vorgesehen, die über eine Sammelleitung mit einem Sauggebläse verbunden sind, das die heißen Verbrennungsgase in Trockenkammern zum Vortrocknen des Materials leitet.
- Die Brenner des bekannten Sinterbandofens bestehen aus einer senkrecht zur Längserstreckung des Sinterbandes und sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Sinterbandes erstreckenden Brennkammer und einer Brennerdüse, die die Heißluft aus der Brennkammer über die gesamte Breite des Sinterbandes abgibt. Die Brenner sind in einer Wand des Sinterbandofens befestigt und mit einer Treibstoffzuleitung sowie einer Luftzufuhr verbunden. Das andere Ende der Brenner schwebt frei im Brennraum des Sinterbandofens, da durch die starke Hitzeentwicklung im Brennraum des Sinterbandofens im Betrieb sowie die entsprechende Abkühlung beim Abstellen des Sinterbandofens erhebliche Längenänderungen der metallischen Brenner die Folge sind und somit bei einer Befestigung des freien Endes der Brenner an der gegenüberliegenden Seitenwand des Sinterbandofens erhebliche Spannungen auftreten würden.
- Beim Betrieb eines derartigen Sinterbandofens insbesondere zur thermischen Behandlung eines sich aus thermisch abbaubaren und thermisch beständigen Stoffen zusammensetzenden Materials ist es wegen der gezielten Temperaturführung entlang der Strecke des Sinterbandes von wesentlicher Bedeutung, daß die über die Länge des Sinterbandes verteilt angeordneten Brenner zuverlässig arbeiten und die der jeweiligen Zone zugeordnete Temperatur mit nur geringen Abweichungen halten. Bei der bekannten Sinterbandanlage erfolgt die Temperatureinstellung im Brennraum des Sinterbandofens empirisch, ohne daß eine exakte Temperaturregelung und Brennerüberwachung möglich ist.
- Da die Erwärmung des auf dem Sinterband befindlichen Aufgabegutes über die gesamte Breite des Sinterbandes gefordert wird, um eine gleichmäßige thermische Behandlung des Aufgabegutes zu erzielen, andererseits aber die Brenner ein erhebliches Gewicht aufweisen und aus Stabilitätsgründen somit nur in begrenzter Länge ausgeführt werden können, ist auch die Breite des Sinterbandes und damit des Sinterbandofens begrenzt, was den Durchsatz des Sinterbandofen ebenfalls begrenzt.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei der Erwärmung des zu behandelnden Materials einen optimalen Wirkungsgrad und eine hohe Durch satzrate bei optimaler thermischer Behandlung des Materials mit gleichmäßigem Ausbrand und minimalen Staubemissionen gewährleistet, den Aufbau einer kompakten und vorzugsweise transportablen Anlage ermöglicht und bei hoher Stabilität der Brenner und einer großen Breite des Sinterbandes bzw. des Sinterbandofens eine Überwachung der Brenner ermöglicht und die Einhaltung eines vorgegebenen Temperaturniveaus gewährleistet.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.
- Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet bei der Erwärmung des zu behandelnden Materials einen optimalen Wirkungsgrad und eine hohe Durchsatzrate bei optimaler thermischer Behandlung des Materials mit gleichmäßigem Ausbrand und minimalen Staubemissionen. Dadurch bedingt ist der Aufbau einer kompakten und vorzugsweise transportablen Anlage möglich und bei hoher Stabilität der Brenner und einer großen Breite des Sinterbandes bzw. des Sinterbandofens eine Überwachung der Brenner sichergestellt sowie die Einhaltung eines vorgegebenen Temperaturniveaus gewährleistet.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Menge und/oder Zusammensetzung der den Brennern zugeführten Verbrennungsluft in Abhängigkeit von der von einer im Bereich der Brenner angeordneten Meßeinrichtung erfaßten Sauerstoffmenge geregelt wird.
- Die Regelung der den Brennern zugeführten Verbrennungsluft in Abhängigkeit von dem Sauerstoffgehalt der Abgase ermöglicht eine Optimierung des Betriebs, da dadurch die thermische Behandlung des Materials in Abhängigkeit von der Materialzusammensetzung bestimmt und der zu filternde Abgasstrom eine leicht zu entsorgende Zusammensetzung erhält.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß den Brennern unmittelbar ein Brennstoff-Primärluft-Gemisch über ein Primärluft-Klappenventil und ein Brennstoff-Regelventil sowie über eine im Brennraum der Brenner angeordnete Mischeinrichtung ein Sekundärluftstrom geregelt zugeführt wird, der mittels eines Sekundärluft-Klappenventils gesteuert wird, dessen Öffnung in Abhängigkeit von der in der Ofenkammer des Sinterbandofens mittels einer Meßeinrichtung erfaßten Sauerstoffmenge geregelt wird.
- Diese Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung schafft einen gleichmäßigen Ausbrand des aus thermisch abbaubaren und thermisch beständigen Stoffen zusammengesetzten Materials in Abhängigkeit von der Materialzusammensetzung, wobei bei unterschiedlichen Kohlewasserstoffen im Material die Sekundärluftmenge so gesteuert wird, daß gleichbleibende Verbrennungsbedingungen im Brennraum des Sinterbandofens herrschen. Dabei werden die Brenner selbst nur mit einem Brennstoff-Primärluft-Gemisch versorgt, während der Sekundärluftstrom steuerbar in Abhängigkeit von den Gasverhältnissen im Brennraum des Sinterbandofens veränderbar ist. Dabei wird eine optimale Durchmischung der Se kundärluft mit der aus dem Brenner austretenden Flamme erreicht, so daß eine feinfühlige Steuerung der Gasverhältnisse im Sinterbandofen möglich ist.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die den Brennern zugeführte Verbrennungsluft aus reinem Sauerstoff besteht.
- Dadurch kann der Stickoxid-Anteil von ca. 75% entfallen und die gesamte Abluftmenge entsprechend dem verringerten NO₂-Gehalt reduziert werden.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung vor der Flammen-Austrittsöffnung der Brenner angeordnet ist und daß der Sekundärluftstrom senkrecht zur Flammenaustrittsrichtung radial in die Mischeinrichtung eintritt und daß das Primärluft-Klappenventil und das Brennstoff-Regelventil mit einem Verbundregler verbunden sind.
- Dadurch wird eine gezielte Zufuhr von Sekundärluft in die Brennkammer der Brenner möglich, während die Flammensteuerung über die zugeführte Primärluft/Brennstoffmischung erfolgt, so daß ein äußerst gleichmäßiger Ausbrand erzielt wird.
- Die Hauptfunktion der Brennkammer besteht darin, daß bei unterschiedlichen Kohlewasserstoffen im thermisch zu behandelnden Material die entsprechende Luftmenge verstärkt oder vermindert zugeführt wird, was über die O₂-Steuerung an der Sekundärluft erfolgt. Diese Sekundärluftregelung hat sich in Verbindung mit der Verbundregelung des Brennstoff-Primärluftgemisches als besonders bedeutsam für einen gleichmäßigen Ausbrand des thermisch zu behandelnden Materials erwiesen.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen LÖsung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmendem Sauerstoffgehalt im Brennraum des Sinterbandofens die Zufuhr der Sekundärluft gedrosselt wird.
- Infolge der notwendigen unterschiedlichen Energiemengen pro Kilogramm zu behandelnden Materials und den daraus resultierenden unterschiedlichen Sauerstoffwerten im Sinterbandofen kann eine optimale Steuerung des Ausbrands durch Regelung der den Brennern zugeführten Sekundärluftmenge in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Brennraum des Sinterbandofens durchgeführt werden. Bei zunehmenden Sauerstoffgehalt wird die Sekundärluftmenge pro Zeiteinheit verringert, während bei abnehmenden Sauerstoffgehalt die Sekundärluftmenge kontinuierlich vergrößert wird.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere über das Sinterband verteilt angeordnete Brenner und Absaugeinrichtungen in unmittelbarer Nähe zumindest eines Teils der Brenner angeordnet sind, daß die Brenner oberhalb und unterhalb des Sinterbandes angeordnet sind und daß bei oberhalb des Sinterbandes angeordneten Brennern die zugehörige Absaugeinrichtung unterhalb des Sinterbandes und bei unterhalb des Sinterbandes angeordneten Brennern die zugehörige Absaugeinrichtung oberhalb des Sinterbandes angeordnet ist.
- Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Absaugeinrichtungen wird der Heißluftstrom durch das auf dem Sinterband befindliche Material gedrückt und die mit organischen Verunreinigungen versehenen Rauch- oder Schadstoff-Heißgase werden unmittelbar oberhalb bzw. unterhalb der Brennerflamme, also am Ort höchster Temperatur erfaßt und zur Weiterverwendung abgeleitet.
- Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ermöglicht es somit, die Rauch- oder Schadgase am Entstehungsort zur Wärmeabfuhr in jeder Brennereinstellzone abzusaugen und somit die im Sinterbandofen vorhandene Prallhitze gezielt zu verwenden. Dadurch wird zum einen der Wirkungsgrad der Anlage weiter verbessert und es besteht gleichzeitig die Möglichkeit, die Durchsatzrate von zu behandelnden Material zu erhöhen, da eine gezielte Temperatursteuerung geschaffen wird, die Voraussetzung dafür ist, daß das thermisch zu behandelnde Material einerseits nicht verbrennt und andererseits thermisch so intensiv behandelt wird, daß die zu beseitigenden organischen Verbindungen in kürzestmöglicher Zeit vom Material abgelöst werden.
- Dadurch werden minimale Staub- und Schadgasemissionen aus dem Sinterbandofen sichergestellt, was eine Entlastung der nachgeschalteten Filter bzw. eine erhebliche Verringerung von Schadstoffen mit sich bringt.
- Die hohe Durchsatzrate in Verbindung mit einem optimalen Wirkungsgrad schafft die Voraussetzung dafür, daß eine kompakte Anlage zur thermischen Behandlung bspw. von kontaminierten Böden geschaffen werden kann, die in einer Containerbauweise transportabel ist und somit die Aufstellung an Orten zuläßt, wo derartige kontaminierte Böden entsorgt werden müssen.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Erfassung der Sauerstoffmenge im jeweiligen Brennraum oberhalb der Brenner bzw. in den Absaugeinrichtungen angeordnet ist.
- Durch die Brennersteuerung mit einer aus reinem Sauerstoff oder normaler Außenluft bzw. einem Außenluft-SauerstoffGemisch bestehenden Verbrennungsluft in Abhängigkeit von der O₂-Erfassung im jeweiligen Brennraum oberhalb der Brenner, d.h. in einem Kanal, wo die Abluft abgesaugt wird, kann sowohl der Verbrennungsvorgang des zu behandelnden Materials als auch die Zusammensetzung der Abluft gezielt gesteuert werden.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung werden die über die Absaugeinrichtung abgeleiteten Rauch-Heißgase mit über einen Wärmetauscher erhitzter Frischluft vermischt den Brennern als erhitzte primäre und/oder sekundäre Verbrennungsluft zugeführt.
- Auf diese Weise werden die am Entstehungsort abgesaugten Rauch-Heißgase unmittelbar wieder den Brennern als Sekundär- und/oder Primärluft zugeführt, so daß kurze Wege gewährleistet sind, die den Aufbau einer kompakten Anlage ermöglichen und darüber hinaus geringe Wärmeverluste bedingen.
- Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß ein hoher Anteil an Rauch-Heißgasen im Sinterbandofen eingehalten wird, so daß der Sauerstoffanteil insgesamt gering ist, wodurch ein Ausbrennen des thermisch zu behandelnden Materials verhindert wird. Dadurch ergibt sich gleichzeitig die Möglichkeit einer Temperatursteuerung auf hohem Temperaturniveau, so daß die Intensität bei der Behandlung des thermisch zu behandelnden Materials erhöht wird.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung werden die über die Absaugeinrichtung abgeleiteten Rauch-Heißgase mit über einen Wärmetauscher erhitzter Frischluft vermischt den Brennern als erhitzte primäre und/oder sekundäre Verbrennungsluft zugeführt.
- Auf diese Weise werden die am Entstehungsort abgesaugten Rauch-Heißgase unmittelbar wieder den Brennern als Sekundär- und/oder Primärluft zugeführt, so daß kurze Wege gewährleistet sind, die den Aufbau einer kompakten Anlage ermöglichen und darüber hinaus geringe Wärmeverluste bedingen.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Verbrennungsluft einer Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung zugeführt wird, deren Brenner mit Verbrennungsluft gespeist wird, deren Zusammensetzung oder Menge über eine Regeleinrichtung in Abhängigkeit von den von der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung abgegebenen Abgasen geregelt wird.
- Da nach gesetzlichen Bestimmungen der O₂-Gehalt der Abluft exakt definiert sein muß, ermöglicht die Steuerung der den Brennern der thermischen Nachbrennkammer zugeführten Verbrennungsluft in Abhängigkeit von der O₂-Erfassung eine genaue Einstellung der Zusammensetzung der Abluft der thermischen Nachbrennkammer.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die über die Absaugeinrichtungen abgeleiteten Rauch-Heißgase über einen ersten Rauchgasventilator in den in Laufrichtung eines Düsenbandes hinteren Teil eines Düsenbandtrockners geleitet werden, dort erneut abgesaugt und über eine zweiten Rauchgasventilator in den vorderen Teil des Düsenbandtrockners geleitet, dort erneut abgesaugt und an mindestens ein Zyklon abgegeben werden, in dem Feststoffe von Gasen getrennt und letztere über einen Haupt-Rauchgasventilator sowie einen Rauchgas-Wärmetauscher an die Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung abgegeben werden, während die Feststoffe auf das Sinterband des Sinterbandofens zurückgeführt werden, daß die Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung mit der RauchAbgasleitung des Zyklons verbunden ist und über einen Frischluftventilator, den Frischluft-Wärmetauscher und einen Verbrennungsluftventilator gesteuert mit Frischluft gespeist wird, und die Abgase der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung über den Frischluft-Wärmetauscher zur Erwärmung der Frischluft über den Rauchgas-Wärmetauscher an einen Filter abgegeben werden, dessen Ausgang über einen Reingasventilator, eine Venturidüse mit einem Wäscher verbunden ist, dessen Ausgang gereinigtes Gas über einen statischen Mischer an einen Emissionskamin abgibt, daß der Ausgang des Wäschers über einen Wärmetauscher mit dem statischen Mischer verbunden ist, durch den dem Wäscher zugeführtes Frischwasser erwärmt wird und daß der Boden des Filters über eine Zellradschleuse und eine Förderschnecke mit einem Zwischenlager-Behälter verbunden ist, von dem in vorgebbaren Zeitintervallen Abfallstoffe entnommen und einem Löschmischer zugeführt werden, der zusätzlich mit einer Zementschlempeleitung verbunden ist und dem ein deponierfähiger Reststoff entnehmbar ist.
- Durch die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung wird die Vorwärmung des zu behandelnden Materials ausschließlich in den Düsenbandtrockner verlagert, der durch eine Mischung aus Rauch-Heißgasen und erhitzter Frischluft gespeist wird, während im Sinterbandofen in der Ausbrenn-, Nachbrenn- und Abkühlzone die eigentliche thermische Behandlung mit hoher Intensität erfolgt. Gleichzeitig wird die in den am Entstehungsort abgesaugten Rauch-Heißgasen noch enthaltene Wärmeenergie intensiv genutzt bevor die Rauch-Heißgase über Wärmetauscher geleitet zur thermischen Nachverbrennung geführt werden.
- Diese Ausgestaltung verbessert weiterhin den Wirkungsgrad, da die aus der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung austretenden Rein-Heißgase zunächst über den Frischluft-Wärmetauscher geleitet werden, so daß ein hoher Wärmeeintrag in die zu erhitzende Frischluft gewährleistet ist. Erst anschließend erfolgt eine Wärmeabgabe an das zur thermischen Nachverbrennung geleitete Rauch- oder Schadgas.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtungen mit einem Sammelkanal verbunden sind, der an dem Ausgang des Frischluft-Wärmetauschers angeschlossen und mit einem Sekundärluft-Sammelkanal verbunden ist, von dem einzelne Sekundärluftleitungen zu den Brennern führen und der über den Verbrennungsluftventilator mit dem Brenner der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung verbunden ist, wobei hinter dem Verbrennungsluftventilator eine Primärluft-Sammelleitung abzweigt, die unmittelbar zu den einzelnen Brennern führt und daß der Düsenbandtrockner oberhalb des Sinterbandofens angeordnet ist und vom Sammelkanal ein senkrechter Schacht abzweigt, von dem eine Rauch-Heißgasleitung über den ersten Rauchgasventilator zum hinteren Teil des Düsenbandtrockners führt.
- Diese Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ermöglicht einen extrem kompakten Aufbau der gesamten Anlage bei gleichzeitiger optimaler Energieausnutzung, da die Sammelkanäle eine verbesserte Isolation ermöglichen und eine Durchmischung von Frischluft und Rauch-Heißgasen unmittelbar in den Sammelkanälen erfolgt. Auf diese Art und Weise kann ein gedrängter Aufbau bewerkstelligt werden und dabei infolge der optimalen thermischen Luftführung ein hoher Durchsatz erzielt werden.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine Seitenwand des Sinterbandofens geführten Brenner mittels in Längsrichtung der Brenner längenveränderlicher Abstützeinrichtungen an der gegenüberliegenden Seitenwand des Sinterbandofens abgestützt sind, wobei die Abstützeinrichtungen aus einem mit dem freien Ende der Brennkammer der Brenner verbundenen ersten Rohr und einem durch die andere Seitenwand des Sinterbandofens geführten und mit der Seitenwand verbundenen zweiten Rohr bestehen, die gegeneinander beweglich ineinander gelagert sind, und daß die Abstützeinrichtungen mit Sensoreinrichtungen zur Erfassung des Betriebszustandes der Brenner verbunden sind.
- Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht eine stabile Abstützung der Brenner unter Berücksichtigung der Längenänderungen der Brenner bei Temperaturänderungen und gleichzeitig eine wesentliche Vergrößerung des Brennraums des Sinterbandofens durch Verbreitern des Brennraumes und damit des Sinterbandes.
- Gleichzeitig wird die Abstützeinrichtung zur Aufnahme von Sensoren für eine Brenner- und Temperaturüberwachung sowie eine Temperaturregelung eingesetzt. Dabei kann vorteilhafterweise die Sensoreinrichtung so in die Abstützeinrichtung integriert werden, daß Störeinflüsse ausgeschaltet werden und gleichzeitig ein Schutz der Sensoreinrichtung vor aggressiven Gasen bei der thermischen Behandlung von kontaminierten Materialien und vor den hohen Temperaturen bei der thermischen Behandlung gegeben ist.
- Die Ausgestaltung der Abstützeinrichtung aus ineinander verschieblich gelagerten Rohren schafft eine stabile und gleichzeitig platzsparende Anordnung der Abstützeinrichtung, wobei der freie Innenraum der ineinander beweglich gelagerten Rohre zur Anordnung und Unterbringung sowie Abschirmung der Sensoreinrichtungen verwendbar ist.
- Demzufolge ist eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes der Brenner aus einer Fotozelle zur Flammenüberwachung der Brenner besteht, die im Innern der ineinander beweglich gelagerten Rohre angeordnet ist.
- Da die Fotozelle auf die Brennkammer der Brenner ausgerichtet und durch die Rohre gegen seitlich einfallendes Licht geschützt ist, kann eine exakte Flammenüberwachung durchgeführt werden, wobei sowohl bei einem kontinuierlichen Betrieb der Brenner ein permanentes Vorhandensein der Brennerflammen festgestellt werden kann als auch bei einem intermittierenden Betrieb der Brenner jeweils dann die Flammenbildung erfaßt werden kann, wenn eine übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung das Einschalten des Brenners meldet.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung besteht die Sensoreinrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes der Brenner aus einem durch die andere Seitenwand des Sinterbandofens geführten Thermofühler, der unmittelbar an der Außenwand der Brennkammer der Brenner angeordnet ist. Der Thermofühler reicht vorteilhafterweise etwa bis zur Hälfte in den Brennraum entlang der Außenwand der Brennkammer der Brenner hinein, so daß eine Temperaturüberwachung über einen weiten Bereich der Breite des Sinterbandes durchgeführt werden kann. Wird in dem Bereich, in dem sich der Thermofühler befindet, die gewünschte Sollwerttemperatur eingehalten, so kann grundsätzlich davon ausgegangen werden, daß auch in dem der Brennkammer der Brenner benachbarten Bereich die eingestellte Temperatur eingehalten wird.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fotozelle zur Flammenüberwachung auf einen vor der Flammen-Austrittsöffnung der Brenner angeordneten Mischkorb ausgerichtet ist, der einen von der Flammen-Austrittsöffnung der Brenner sich kontinuierlich zur Brennkammer erweiternden Querschnitt aufweist, wobei die Wand des Mischkorbs Öffnungen enthält, durch die Sekundärluft geführt wird.
- Dadurch wird bei gezielter Zufuhr von Sekundärluft in die Brennkammer der Brenner eine Flammenüberwachung möglich, wobei die Flammensteuerung über die zugeführte Primärluft/Brennstoffmischung erfolgt. Dabei besteht die Hauptfunktion der Brennkammer darin, bei unterschiedlichen Kohlewasserstoffen im thermisch zu behandelnden Material die entsprechende Luftmenge verstärkt oder vermindert zuzuführen, was über eine O₂-Steuerung der Sekundärluft erfolgt. Diese Sekundärluftregelung hat sich in Verbindung mit der Verbundregelung des Brennstoff-Primärluftgemisches als besonders bedeutsam für einen gleichmäßigen Ausbrand des thermisch zu behandelnden Materials erwiesen.
- Dabei wird mit zunehmendem Sauerstoffgehalt im Brennraum des Sinterbandofens die Zufuhr der Sekundärluft gedrosselt und bei notwendigen unterschiedlichen Energiemengen pro Kilogramm zu behandelnden Materials und den daraus resultierenden unterschiedlichen Sauerstoffwerten im Sinterbandofen eine optimale Steuerung des Ausbrands durch Rege lung der den Brennern zugeführten Sekundärluftmenge in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Brennraum des Sinterbandofens durchgeführt.
- Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:
- Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine Anlage zur thermischen Behandlung von Materialien;
- Figur 2 einen Schnitt durch eine Seitenwand des Sinterbandofens;
- Figuren 3 und 4 einen detaillierten Anlagenplan einer Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Materialien;
- Figur 5 eine schematische Seitenansicht eines Sinterbandofens mit mehreren Brennern und Absaugeinrichtungen;
- Figur 6 einen Schnitt durch eine Seitenwand des Sinterbandofens gemäß Figur 2 entlang der Linie A-A;
- Figur 7 einen Querschnitt durch einen Sinterbandofen;
- Figur 8 einen vergrößerten Querschnitt durch den Brennraum eines Sinterbandofens mit oberhalb und unterhalb des Sinterbandes angeordneten Brennern und
- Figur 9 eine vergrößerte, detaillierte Darstellung eines Brenners gemäß Figur 2.
- Die in Figur 1 dargestellte schematische Draufsicht auf eine Kompaktanlage zur thermischen Behandlung eines aus thermisch abbaubaren und thermisch beständigen Stoffen zusammengesetzten Materials ist auf die wesentlichen Funktionsteile zur thermischen Behandlung beschränkt und zeigt nicht die zum Einbringen des zusammengesetzten Materials sowie zum Austragen der gereinigten Stoffe notwendigen Fördereinrichtungen.
- Ein zur thermischen Behandlung des Materials vorgesehener Sinterbandofen 10 ist unterhalb eines Düsenbandtrockners 50 angeordnet, in den das zu behandelnde Material eingegeben wird und nach der Vortrocknung und Vorwärmung in den Sinterbandofen 10 fällt, dem das thermisch behandelte und von organischen Verbindungen befreite Material entnommen werden kann.
- Der Sinterbandofen 10 weist ein in Längserstreckung des Sinterbandofens 10 umlaufendes Sinterband auf, quer zu dessen Laufrichtung mehrere Brenner verteilt angeordnet sind, die über eine Primär- und Sekundärleitung mit einem Primärluftschacht 60 und einem Sekundärluftschacht 61 verbunden sind. Im unmittelbaren Bereich der Brenner sind Absaugeinrichtungen 41 bis 48 angeordnet, die über Zuleitungen mit einem Sammelschacht 40 verbunden sind, der an einen senkrechten Schacht 80 angeschlossen ist.
- Der senkrechte Schacht 80 ist einerseits über eine Rauchgaszuleitung 63 mit dem Düsenbandtrockner 50 und anderer seits über eine Frischluftleitung 70 mit einem Frischluftwärmetauscher 91 verbunden, dem Frischluft über einen Frischluftventilator 105 zugeführt wird.
- Der senkrechte Schacht 80 bzw. Sammelkanal 40 ist über eine Verbrennungsluftleitung 62 mit einem Verbrennungsluftventilator 103 verbunden, der Verbrennungsluft einer Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 zuführt. Von der Verbrennungsluftleitung 62 zweigt eine Zuleitung zum Primärluft-Sammelschacht 60 ab.
- Die vom Düsenbandtrockner 50 abgesaugten Rauchgase oder Schadgase werden über eine Leitung 64 einem Zyklon 150 zugeführt, in dem Feststoffe von gasförmigen Stoffen getrennt und die Feststoffe über eine Leitung 65 erneut dem Sinterbandofen 10 zugeführt werden, während die gasförmigen Stoffe über eine Leitung 67 und einen Rauchgasventilator 104 einem Rauchgaswärmetauscher 93 zugeführt werden, von dem aus sie über einen weiteren Rauchgaswärmetauscher 92 und eine Rauchgasleitung 69 der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 zugeführt werden.
- In der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 werden die Rauchgase einer thermischen Nachverbrennung unterzogen und zur Aufwärmung der über den Frischluftventilator 105 angesaugten Frischluft über den Frischluftwärmetauscher 91 sowie zur Erwärmung der Rauchgase über die Rauchgaswärmetauscher 92 und 93 geleitet. Der Rauchgaswärmetauscher 93 ist ausgangsseitig mit einer Reingasleitung 68 verbunden, die über einen Filter 160, einen Reingasventilator 106 und einen Wäscher 170 zu einem Abgaskamin 180 führt, an den ein weiterer Frischluftventilator 109 zur Durchlüftung des Abgaskamins 180 angeschlossen ist.
- An die Reingasleitung 68 kann zusätzlich eine Notklappe 161 zur Notlüftung eingesetzt werden, für den Fall, daß bei einer Betriebsunterbrechung die Anlage durchlüftet werden muß.
- Wie Figur 1 zeigt, kann durch die intensive Ausnutzung der Rauch-Heißgase sowie durch die Anordnung eines Düsenbandtrockners 50 unmittelbar im Bereich eines Sinterbandofens 10 und durch eine entsprechende Hintereinanderschaltung der einzelnen Aggregate zur thermischen Behandlung des Materials und der gelösten Rauchgase sehr kompakt aufgebaut werden, so daß bspw. entsprechend der Darstellung gemäß Figur 1 drei Bereiche I, II, III zusammengefaßt werden können, die jeweils einer Bau- und Transporteinheit zugeordnet sind. Dadurch läßt sich eine mobile Anlage erstellen, bei der die drei transportfähigen Anlagenteile I, II, III an den Ort des Anfalls zu behandelnden Materials transportiert werden können.
- In Ergänzung zu diesen drei Transporteinheiten ist lediglich ein zusätzlicher Container zur Aufnahme der Steuer- und Regeleinrichtungen als Warte erforderlich und gegebenenfalls ein zusätzliches Notstromaggregat, das jedoch mit einer der drei Anlageteile verbunden werden kann.
- Der in Figur 2 dargestellte Schnitt durch eine Seitenwand des Sinterbandofens 10 verdeutlicht die Anordnung und Konfiguration der Brenner.
- Der unterhalb des Obergurtes des Sinterbandes 20 angeordnete Brenner 2 ist mit einer Brennstoffleitung 81 und einer Primärluftleitung 602 verbunden. In der Brennstoffleitung 81 ist ein Regelventil 35 und in der Primärluftleitung 602 ein Klappenventil 39 angeordnet, die beide mit einem Verbundregler 36 verbunden sind, der das Brennstoff-Primärluft-Gemisch für einen gleichmäßigen Ausbrand des thermisch zu behandelnden Materials regelt.
- Die Sekundärluft wird in einem unterhalb des Sinterbandofens 10 angeordneten Sammelschacht 61 gesammelt und über eine Sekundärluftleitung 612 zu einem Mischkorb 32 geführt, der vor der Austrittsöffnung des Brenners 2 angeordnet ist. Der Mischkorb 32 weist einen sich kontinuierlich von der Brenneraustrittsöffnung zur Brennkammer 31 des Brenners 2 erweiternden Querschnitt, d.h. im Längsschnitt eine kegelstumpfförmige Form auf.
- Die Wand des Mischkorbes 32 ist mit zahlreichen, im dargestellten Ausführungsbeispiel kreisförmigen Öffnungen 33 versehen, durch die die über die Sekundärluftleitung 612 zugeführte Sekundärluft dem Flammenbereich des Brenners 2 zugeführt wird. Ein in der Sekundärluftleitung 612 angeordnetes Stellventil 37 regelt dabei die dem Mischkorb 32 zugeführte Sekundärluft in Abhängigkeit von dem in der Ofenkammer 100 mit einer Meßeinrichtung 300 erfaßten Sauerstoffwert.
- Je nach erfaßtem O₂-Wert in der Ofenkammer 100 des Sinterbandofens 10 und dem an einem Gas- oder Temperaturregler 400 eingestellten Sollwert wird das Stellventil 37 in der Sekundärluftleitung 612 motorisch verstellt, so daß unterschiedliche Sekundärluftmengen in Abhängigkeit von den Gasverhältnissen in der Ofenkammer 100 eingestellt werden.
- Dabei besteht die Hauptfunktion der Brennkammer 31 des Brenners 2 darin, bei unterschiedlichen Kohlewasserstoffen im thermisch zu behandelnden Material die entsprechende Luftmenge verstärkt oder vermindert zuzuführen, was über die O₂-Steuerung an der Sekundärluft erfolgt. Diese Sekundärluftregelung hat sich in Verbindung mit der Verbundregelung des Brennstoff-Primärluftgemisches als besonders bedeutsam für einen gleichmäßigen Ausbrand des thermisch zu behandelnden Materials erwiesen.
- Sowohl die Primärluft als auch die Sekundärluft sind stark rauchgashaltig und enthalten einen geringen Sauerstoffanteil, so daß die thermische Behandlung des auf dem Sinterband 20 befindlichen Materials ohne größere Sauerstoffzufuhr möglich ist, was ein Ausbrennen des Materials verhindert, so daß hohe Temperaturen möglich sind, ohne daß das Material so verändert wird, daß eine Wiederverwendung ausgeschlossen ist.
- Eine komplette Detaildarstellung einer Anlage zur thermischen Behandlung eines sich aus thermisch abbaubaren und thermisch beständigen Stoffen zusammensetzenden Materials, bspw. zur thermischen Behandlung kontaminierter Böden, ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt. An Hand dieser Detaildarstellung soll die Funktionsweise der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 näher erläutert werden.
- Der in Figur 3 dargestellte Längsschnitt durch eine Sinterbandanlage mit einem Düsenbandtrockner 50, einem Sinterbandofen 10, zwei Zyklonen 150, 151 und einem Mischer 120 zeigt eine Aufgabevorrichtung 111, auf die das thermisch zu behandelnde Material bspw. mittels eines Schaufelladers über eine Haspel 110 gegeben wird, in der es bspw. mittels Schneidemesser zerkleinert wird. Das zerkleinerte Material gelangt mittels des Förderbandes 111 in eine Eintragsöffnung auf der Oberseite des Düsenbandtrockners 50.
- Im Düsenbandtrockner 50 befindet sich ein Förderband 51, auf dem das thermisch zu bearbeitende Material in Pfeilrichtung an zwei Haspeln 54, 55 vorbei bis zu einer Austragsöffnung transportiert wird. Der Düsenbandtrockner 50 wird mit vorerhitzer Luft und Rauch-Heißgasen durchströmt, die mittels eines ersten Rauchgasventilators 101 in den Düsenbandtrockner 50 gedrückt und nach erneuter Umwälzung mittels eines zweiten Rauchgasventilators 102 zu einer Abgasöffnung geleitet werden. Vom Förderband 51 fallendes Material wird mittels einer Austragsschnecke 52 ebenfalls in Richtung auf die Austragsöffnung des Düsenbandtrockners 50 geleitet.
- Die aus der Absaugöffnung an die Leitung 64 abgegebenen Gase bzw. Staubteile und Schwebstoffe werden zu zwei hintereinandergeschalteten Zyklonen 150, 151 geleitet, in denen die gasförmigen Bestandteile der Abgase von den Feststoffteilen getrennt werden, wobei letztere über Leitungen 65, 66 zu Austragsschnecken 114 geführt und von dort in die Eintragsöffnung des Sinterbandofens 10 geleitet werden.
- Die von den Feststoffteilen getrennten gasförmige Bestandteile verlassen die Zyklone 150, 151 über eine Rauch-Abgasleitung 67.
- Das durch die Eintragsöffung des Sinterbandofens 10 gelangende, thermisch vorbehandelte Material gelangt auf ein Sinterband 20, mit dem es in Pfeilrichtung durch mehrere thermische Zonen gemäß Figur 1 zu einer Austragsöffnung transportiert wird. In den verschiedenen thermischen Zonen befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel acht Brenner 1 bis 8, die jeweils oberhalb oder unterhalb des Obergurtes des Sinterbandes 20 angeordnet sind, auf dem sich das zu behandelnde Material befindet, während der Untergurt den Bandrücklauf bildet.
- In der Darstellung gemäß Figur 3 sind die Brenner 1 bis 8 aus Gründen der besseren Darstellbarkeit in einer Linie angeordnet, ihre Konfiguration innerhalb des Sinterbandofens 10 entspricht jedoch einer der Figur 1 entsprechenden Anordnung. Vom Sinterband 20 fallendes Material wird mittels einer am Boden des Sinterbandofens 10 angeordneten Schnecke 9 ebenfalls in Richtung zur Austragsöffnung gefördert, wo das thermisch behandelte Material mittels zweier Austragsschnecken 112 zu einem Mischer 120 gefördert wird, in dem das Material abgekühlt und befeuchtet wird.
- Der Mischer 120 ist zusätzlich mit einer Frischwasserleitung 84 und einer Leitung 83 für erwärmtes Brauchwasser sowie über eine Kondensatpumpe 121 mit einem Kondensatbehälter 122 verbunden, in den aus dem Mischer 120 abgesaug tes Kondensat geleitet wird. Das durch den Mischer 120 geförderte, abgekühlte und befeuchtete Material wird schließlich über ein Förderband 113 als gereinigtes, wiederverwendbares Material abgegeben.
- Die Brenner 1 bis 8 werden über eine Brennstoffleitung 81 bspw. mit Flüssiggas aus einem Gasbehälter 130 über einen Verdampfer 131 versorgt.
- Die Primärluftleitungen der Brenner 1 bis 8 sind in einer Sammelleitung 60 zusammengefaßt, während die Sekundärluftleitungen über Stellorgane mit einer Sammelleitung 61 verbunden sind. Die Sekundärluftleitung 61 zweigt von einer Sammelleitung 70 ab, die über ein Stellorgan zum ersten Rauchgasventilator 101 führt.
- Die Rauch-Heißgase innerhalb des Sinterbandofens 10 werden gemäß Figur 1 am Entstehungsort, d.h. an den jeweils zugeordneten Brennern 1 bis 8 erfaßt und über eine Sammelleitung 40 zum ersten Rauchgasventilator 101 geleitet. Auf diese Weise werden die aus der Prallhitze abgeleiteten Rauch-Heißgase unmittelbar über den Rauchgasventilator 101 in den Düsenbandtrockner 50 zum Vorwärmen des thermisch zu behandelnden Materials eingeleitet und mit einem einstellbaren Anteil an erhitzter Frischluft über die Leitung 70 vermischt. Die Bildung der Primär- und Sekundärluft, die über die Sammelleitungen 60 und 61 zugeführt werden, wird nachstehend an Hand der Darstellung gemäß Figur 4 näher erläutert.
- Gemäß Figur 4 gelangt das von Schweb- und Feststoffen befreite Abgas über die Rauchgasleitung 69 zu einem Rauch gasventilator 104, der das Abgas aus dem Düsenbandtrockner 50 über die Zyklone 150, 151 absaugt und über zwei hintereinandergeschaltete Rauchgas-Wärmetauscher 92, 93 zu der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 führt. In den Rauchgas-Wärmetauschern 92, 93 wird das Rauch- oder Schadgas vor der Eingabe in die Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 erhitzt, so daß in der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennnung 94 eine vollständige Verbrennung der Rauch- oder Schadgase erfolgen kann.
- Über einen Frischluftventilator 105 wird Frischluft aus der Umgebung angesaugt und über einen Frischluft-Wärmetauscher 91 geleitet, in dem die angesaugte Frischluft durch die aus der Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 gelangenden Rein-Heißgase erhitzt wird.
- Die erhitzte Frischluft wird über eine Leitung 70 einerseits zur Sekundärluft-Sammelleitung 61 und anderseits über einen Verbrennungsluftventilator 103 zur Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 und zur Primärluft-Sammelleitung 60 geleitet, so daß die Primärluft über die Sammelleitung 60 mit erhöhtem Druck den Brennern 1 bis 8 zugeführt wird.
- Gleichzeitig gelangt die Verbrennungsluft zum Brenner der thermischen Nachverbrennung 94, dem zusätzlich über die Leitung 81 Flüssiggas als Brennstoff zugeführt wird.
- Die die Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 verlassenden Rein-Heißgase werden zunächst über den Frischluftwärmetauscher 91 zur Abgabe von hoher thermi scher Energie an die über den Frischluftventilator 105 angesaugte Frischluft sowie zur Erwärmung der Rauch- oder Schadgase vor der Zufuhr zur Einrichtung zur thermischen Nachverbrennung 94 durch die Rauchgas-Wärmetauscher 92, 93 geleitet.
- Über einen Filter 160, in dem die Abluft mechanisch gereinigt wird, gelangt die Abluft über einen Reingasventilator 106 und eine Venturidüse 107 zu einem Wäscher 170, in dem die in der Abluft hinter dem Filter 160 verbleibenden gasförmigen, sauren Bestandteile wie SOx, MOx, HFl, HCl mittels dosierter Natronlauge oder Kalkhydrat reduziert werden.
- Der anfallende Waschwasserschlamm kann mit Hilfe des Wärmeinhalts des Abgasstromes über einen Wärmetauscher 95 getrocknet werden, so daß nur eine Trockensubstanz zur weiteren Entsorgung anfällt. Über einen statischen Mischer 171, der zusätzlich mit einem großen Frischluftventilator 109 verbunden ist, gelangt der gereinigte Abgasstrom an den Kamin 180, von wo aus der vernachlässigbar mit Schadstoffen versehene Abgasstrom an die Umgebungsluft abgegeben wird.
- Die aus dem Filter 160 herausgefilterten Feststoffteile werden über eine Zellradschleuse 116 und eine Förderschnecke 117 an einen Zwischenlagerbehälter 118 abgegeben, aus dem sie in bestimmten Zeitintervallen entnommen und an einen Löschmischer 119 abgegeben werden, der zusätzlich mit einer Zementschlempe in gleichen Zeitintervallen beaufschlagt wird. Der den Löschmischer 119 verlassende de ponierfähige Reststoff kann entweder wiederverwendet oder deponiert werden.
- Der Wäscher 170 weist zusätzlich eine Wäscher-Umwälzpumpe 172 auf, mit der Waschwasser der Venturidüse 107 zugeführt bzw. als erwärmtes Brauchwasser an den Mischer 120 gemäß Figur 4 abgegeben wird. Frischwasser wird dem Wächer 170 über eine Frischwasser-Sammelleitung 84 zugeführt bzw. an den Wärmetauscher 95 abgegeben.
- Über einen Behälter 140 wird Flüssigkalk über eine Dosierschnecke 115 in exakt bemessenen Dosen an das Rein-Heißgas in der Reingasleitung 68 abgegeben, so daß saure Bestandteile bereits chemisch neutralisiert werden.
- In die Verbindung zwischen dem Rauchgas-Wärmetauscher 93 und dem Filter 160 kann zusätzlich eine Sauerstoffklappe eingeschaltet werden, die für den Fall der Betriebsunterbrechung geöffnet wird, so daß auch im Notfall keine Schadstoffe über den Kamin 180 an die Umgebungsluft gelangen.
- Durch die intensive Nutzung der im Sinterbandofen anfallenden Rauch-Heißgase auf kürzestem Wege wird der Gesamtwirkungsgrad der Anlage deutlich erhöht, wobei die Prallhitze am Ort des Entstehens abgeleitet und unverzüglich der Ablage wieder auf kürzestem Wege zugeführt wird.
- Figur 5 zeigt eine Seitenansicht des Sinterbandofens 10 im Bereich der Brenneranordnung und verdeutlicht die Anordnung der einzelnen Brenner 1 bis 8 und der Absaugeinrich tungen 41 bis 49 unterhalb und oberhalb eines Sinterbandes 20, das zwischen zwei Umlenkrollen umläuft und auf der oberen Bandseite das zu behandelnde Material trägt, das über eine Öffnung in der Oberseite des Sinterbandofens 10 vom Düsenbandtrockner bzw. von einer mit dem Zyklon 150 gemäß Figur 1 verbundenen Austragsschnecke auf das Sinterband 20 gelangt.
- Die Brenner 1 bis 8 sind in einer Ausbrennzone AU, einer Nachbrennzone N und einer Abkühlzone AB oberhalb und unterhalb des Sinterbandes 20 angeordnet. In der Ausbrennzone ist ein erster Brenner 1 oberhalb des Sinterbandes 20 angeordnet, dem in Laufrichtung des Sinterbandes 20, die durch einen Pfeil angezeigt ist, ein Brenner 2 unterhalb des Sinterbandes 20 folgt. Es folgen in der Ausbrennzone AU zwei oberhalb des Sinterbandes 20 angeordnete Brenner 3, 4, denen in der Nachbrennzone N ein Brenner 5 unterhalb des Sinterbandes folgt, dem sich ein Brenner 6 oberhalb des Sinterbandes 20 anschließt.
- In der Abkühlzone sind ebenfalls in Laufrichtung des Sinterbandes 20 unterhalb und oberhalb des Sinterbandes Brenner 7, 8 angeordnet.
- Im unmittelbaren Bereich der Brenner 1 bis 8 jeweils unterhalb oder oberhalb des Sinterbandes 20 sind - je nachdem, ob die Brenner 1 bis 8 unterhalb oder oberhalb des Sinterbandes 20 angeordnet sind - die Öffnungen von Absaugeinrichtungen 41 bis 49 vorgesehen, wobei die in Transportrichtung letzte Absaugeinrichtung in der Abkühlzone des Sinterbandofens 10 oberhalb des Sinterbandes 20 angeordnet ist.
- Die Anordnung der Absaugeinrichtung 41 bis 49 im unmittelbaren Bereich der Brenner 1 bis 8 gestattet es, die von den Brennern 1 bis 8 abgegebene thermische Energie nach der thermischen Behandlung des auf dem Sinterband 20 befindlichen Materials unmittelbar am Ort des Entstehens wieder zu erfassen und damit die Prallhitze optimal auszunutzen und weiterzuverwenden.
- Der in Figur 6 dargestellte Schnitt durch eine Seitenwand des Sinterbandofens 10 entlang der Linie A-A gemäß Figur 2 verdeutlicht die Anordnung und Konfiguration der Brenner sowie der Absaugeinrichtungen.
- Der unterhalb des Sinterbandes 20 angeordnete Brenner 2 ist mit einer Brennstoffleitung 81 und einer Primärluftleitung 602 verbunden. In der Brennstoffleitung 81 ist ein Regelventil 35 und in der Primärluftleitung 602 ein Klappenventil 39 angeordnet, die beide mit einem Verbundregler 36 verbunden sind, der das Brennstoff-Primärluft-Gemisch für einen gleichmäßigen Ausbrand des thermisch zu behandelnden Materials regelt.
- Die Sekundärluft wird in einem unterhalb des Sinterbandofens 10 angeordneten Sammelschacht 61 gesammelt und über eine Sekundärluftleitung 612 zu einem Mischkorb 32 geführt, der vor der Austrittsöffnung des Brenners 2 angeordnet ist. Der Mischkorb 32 weist einen sich kontinuierlich von der Brenneraustrittsöffnung zur Brennkammer 31 erweiternden Querschnitt, d.h. im Längsschnitt eine kegelstumpfförmige Form auf.
- Die Wand des Mischkorbes 32 ist mit zahlreichen, im dargestellten Ausführungsbeispiel kreisförmigen Öffnungen 33 versehen, durch die die über die Sekundärluftleitung 612 zugeführte Sekundärluft dem Flammenbereich des Brenners 2 zugeführt wird. Ein in der Sekundärluftleitung 612 angeordnetes Stellventil 37 regelt dabei die dem Mischkorb 32 zugeführte Sekundärluft in Abhängigkeit von dem in der Ofenkammer 100 erfaßten Sauerstoffwert. Je nach erfaßtem O₂-Wert in der Ofenkammer 100 des Sinterbandofens 10 wird das Stellventil 37 in der Sekundärluftleitung 612 motorisch verstellt, so daß unterschiedliche Sekundärluftmengen in Abhängigkeit von den Gasverhältnissen in der Ofenkammer 100 eingestellt werden.
- Dabei besteht die Hauptfunktion der Ofenkammer darin, bei unterschiedlichen Kohlewasserstoffen im thermisch zu behandelnden Material die entsprechende Luftmenge verstärkt oder vermindert zuzuführen, was über die O₂-Steuerung an der Sekundärluft erfolgt. Diese Sekundärluftregelung hat sich in Verbindung mit der Verbundregelung des Brennstoff-Primärluftgemisches als besonders bedeutsam für einen gleichmäßigen Ausbrand des thermisch zu behandelnden Materials erwiesen.
- Sowohl die Primärluft als auch die Sekundärluft sind stark rauchgashaltig und enthalten einen geringen Sauerstoffanteil, so daß die thermische Behandlung des auf dem Sinterband 20 befindlichen Materials ohne größere Sauerstoffzufuhr möglich ist, was ein Ausbrennen des Materials verhindert, so daß hohe Temperaturen möglich sind, ohne daß das Material so verändert wird, daß eine Wiederverwendung ausgeschlossen ist.
- Unmittelbar oberhalb des Förderbandes 20 und des Brenners 2 ist eine Öffnung für eine Absaugeinrichtung 42 angeordnet, die an ihrem anderen Ende mit einem Sammelschacht 40 verbunden ist, in den sämtliche weiteren Absaugeinrichtungen gemäß Figur 5 einmünden.
- Wie Figur 6 verdeutlicht, ist eine unmittelbare thermische Verbindung zwischen der von dem Brenner 2 abgegebenen thermischen Energie und der Absaugeinrichtung 42 gegeben, so daß die durch das Aufgabegut gelangte Prallhitze unmittelbar am Entstehungsort abgesaugt wird, und in jeder Brennereinstellzone zur Vorwärmung genutzt werden kann.
- Der in Figur 7 dargestellte Querschnitt durch einen Sinterbandofen 10 zeigt die hermetisch abdichtbare Ofenkammer 100, die durch Seitenwände 11, 12 sowie ein Deckblech 13 und ein Bodenblech 18 gebildet wird. Zur Vermeidung von Wärmestrahlungsverlusten ist die Ofenwand innen mit einer hitzebeständigen Isolierung 24 bspw. einer Keramikfasermatte versehen. Wahlweise kann die Innenwand der Ofenkammer 100 zusätzlich mit einem Stahlblech abgedeckt sein, so daß sich die hitzebeständige Isolierung 24 zwischen dieser Brennraumabdeckung und den Seitenwänden 11, 12 bzw. dem Deckblech 13 bzw. Bodenblech 18 befindet.
- Ein senkrecht zur Zeichenebene nach Art eines Förderbandes umlaufendes Sinterband 20 wird von einem Antrieb betätigt, der aus einem auf einer Antriebskonsole 16 angeordneten Antriebsmotor 14 besteht, der über eine Kettenradverbindung 15 die Achse einer in der Ofenkammer 100 befindlichen Antriebstrommel 21 antreibt. Die Antriebstrommel 21 weist ein Nockengreiferband 23 auf, das in das Sinterband 20 eingreift. Die Antriebstrommel 21 wird von Tragrollen 22 gestützt.
- Der Sinterbandofen 10 ist auf Stützen 17 gelagert, die an ihrem unteren Ende zusätzliche Halteschienen 19 zur Befestigung der Anlage aufweisen. Eine Abgasleitung 41 führt die aus der Verbrennung resultierenden Rauch-Heißgase zu einer weiteren thermischen Behandlung oder zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades vermischt mit Außenluft zurück in den Brennraum über die Brenner als Primär- oder Sekundärluft.
- Figur 8 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch die Ofenkammer 100 im Bereich des Sinterbandes 20, auf dessen Oberseite das Aufgabegut aufgebracht wird. Oberhalb und unterhalb des Sinterbandes 20 sind in vorgegebenen Abständen zum Sinterband 20 und in vorgegebenen Abständen entlang des Sinterbandes 20 Brenner 2, 3 angeordnet.
- Die Brenner 2, 3 werden über eine Leitung 81 mit Brennstoff und über eine Leitung 602 mit vorgewärmter Primärluft versorgt und weisen einen Brennraum 30, eine Brennkammer 31 sowie Brennerdüsen 34 für die Heißluft auf.
- Wie Figur 8 verdeutlicht, ist der untere Brenner 2 unterhalb des das Material tragenden Sinterbandes 20 bzw. wegen der Ausführung des Sinterbandes 20 als Endlosband zwischen dem das Material tragenden Band und dem Rücklaufband angeordnet. Dabei ist der Abstand des unteren Brenner vom Sinterband 20 geringer als der des oberen Brenners 3.
- Zusätzlich ist eine Sekundärluftleitung 612 durch zur Zufuhr von erhitzter Sekundärluft vorgesehen.
- Da der untere Brenner 2 zwischen dem Ober- und Unterzug des umlaufenden Sinterbandes 20 angeordnet werden muß, um das auf dem Sinterband 20 befindliche Material unterhalb des Oberzuges des Sinterbandes 20 zu erhitzen und wegen des begrenzten, zur Verfügung stehenden Raumes zwischen dem Oberzug und Unterzug des Sinterbandes 20 eine unmittelbar, d.h. in einem rechten Winkel auf das Sinterband 20 gerichtete Austrittsdüse des unteren Brenners 2 zu einem Verbrennen des auf dem Sinterband 20 befindlichen Materials führen würde, ist die Austrittsdüse 34 des unteren Brenners 2 unter einem spitzen Winkel auf das Sinterband 20 gerichtet, so daß die aus der Austrittsdüse 34 des unteren Brenners 2 austretenden Heißgase unter einem spitzen Winkel auf das Sinterband 20 auftreffen, d.h. ein größerer Abstand zwischen der Austrittsfläche der Austrittsdüse 34 des unteren Brenners 2 und dem Sinterband 20 geschaffen wird. Zur besseren Erwärmung des auf dem Sinterband 20 befindlichen Materials weist der untere Brenner 2 vorzugsweise 2 unter einem spitzen Winkel auf das Sinterband 20 gerichtete Austrittsdüsen 34 auf.
- Demgegenüber ist die Austrittsdüse 34 des oberen Brenners unter einem rechten Winkel auf das Sinterband 20 gerichtet, so daß die aus dem oberen Brenner 3 austretenden Heißgase unter einem rechten Winkel auf das Sinterband 20 auftreffen.
- Alternativ hierzu kann auch der obere Brenner 3 Austrittsdüsen 34 aufweisen, die unter einem spitzen Winkel auf das Sinterband 20 gerichtet sind. In gleicher Weise können zusätzlich zu einer unter einem rechten Winkel auf das Sinterband 20 gerichteten Austrittsdüse 34 seitlich von dieser Austrittsdüse 34 versetzt angeordnete Austrittsdüsen 34 vorgesehen werden, die unter einem spitzen Winkel auf das Sinterband 20 gerichtet sind, so daß die aus dem oberen Brenner 3 austretenden Heißgase zusätzlich auch unter einem spitzen Winkel auf das auf dem Sinterband 20 befindliche Material auftreffen.
- Gemäß Fig. 9 kann anstelle von schlitzförmigen Austrittsdüsen 34 eine Lochung in der Außenwand der Brennkammern 31 an der Ober- und Unterseite der Brennkammern 31 des oberen und/oder unteren Brenners 2, 3 vorgesehen werden. Die Konfiguration der Austrittslöcher der Austrittsdüsen 34, d.h. der Ort der Anordnung der Austrittsdüsen 34 in der Außenwand der Brennkammern 31, deren Größe und gegenseitiger Abstand können je nach den geforderten Randbedingungen frei gewählt werden, so daß die aus den Austrittsdüsen 34 austretenden Heißgase unter dem gewünschten Winkel und in dem gewünschten Abstand zum Sinterband 20 auf das auf dem Sinterband 20 befindliche Material auftreffen.
- Wie Figur 8 verdeutlicht, sind die Brenner 2, 3 in der einen Seitenwand 11 des Sinterbandofens 10 befestigt und jeweils in der anderen Seitenwand 12 mittels einer Abstützeinrichtung 25, 26 abgestützt. Auf diese Weise ist eine stabile Anordnung der Brenner 2, 3 in der Ofenkammer 100 des Sinterbandofens 10 auch bei großen Längen der Brenner 2, 3 gewährleistet, so daß das Sinterband 20 gegenüber vorbekannten Anlagen wesentlich verbreitert werden kann, womit der Gesamtdurchsatz der Anlage, d.h. die thermische Aufbereitung von auf das Sinterband 20 aufgebrachtem Material pro Zeiteinheit wesentlich erhöht werden kann.
- Die stabile Befestigung der Brenner 2, 3 in der Ofenkammer 100 ist auch bei starken Temperaturänderungen gewährleistet, da die Abstützeinrichtungen 25, 26 einen Längenausgleich bewirken, so daß selbst bei großen Temperaturunterschieden von mehr als 500°C eine spannungsfreie Befestigung der Brenner 2, 3 im Sinterbandofen gewährleistet ist.
- Durch die spezielle Ausgestaltung der Abstützeinrichtungen 25, 26 wird gleichzeitig die Möglichkeit der Unterbringung von Erfassungseinrichtungen zur Überwachung der Funktion und Temperatur der Brenner 2, 3 geschaffen, wobei die Konfiguration der Abstützeinrichtungen 25, 26 so gestaltet ist, daß auch bei großen Längen der Brenner 2, 3 eine zuverlässige Überwachung gewährleistet ist.
- Dies soll anhand der detaillierten Darstellung gemäß Figur 9 näher erläutert werden.
- Figur 9 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch die Ofenkammer 100 eines Sinterbandofens 10 im Bereich eines Brenners 3, dessen Brennkammer 31 an ihrer Außenwand mit Heißluft-Austrittslöchern 34 versehen ist, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im unteren Bereich der Außenwand der Brennkammer 31 angeordnet sind.
- Der Brenner 3 ist mit einer Brennstoffleitung 81 und einer Primärluftleitung 602 verbunden. In der Brennstoffleitung 81 kann ein Regelventil und in der Primärluftleitung 602 ein Klappenventil angeordnet werden, die beide mit einem Verbundregler verbindbar sind,der das Brennstoff-Primärluft-Gemisch für einen gleichmäßigen Ausbrand des thermisch zu behandelnden Materials regelt.
- Die Sekundärluft wird über eine Sekundärluftleitung 612 zu einem Mischkorb 32 geführt, der vor der Austrittsöffnung des Brenners 3 angeordnet ist. Der Mischkorb 32 weist einen sich kontinuierlich von der Brenneraustrittsöffnung zur Brennkammer 31 des Brenners 3 erweiternden Querschnitt, d.h. im Längsschnitt eine kegelstumpfförmige Form auf.
- Die Wand des Mischkorbes 32 ist mit zahlreichen, im dargestellten Ausführungsbeispiel kreisförmigen Öffnungen 33 versehen, durch die die über die Sekundärluftleitung 612 zugeführte Sekundärluft dem Flammenbereich des Brenners 2 zugeführt wird. Ein in der Sekundärluftleitung 612 angeordnetes Stellventil kann dabei die dem Mischkorb 32 zugeführte Sekundärluft in Abhängigkeit von dem in der Ofenkammer 100 mit einer Meßeinrichtung 300 erfaßten Sauerstoffwert regeln.
- Je nach erfaßtem O₂-Wert in der Ofenkammer 100 des Sinterbandofens 10 und dem an einem Gas- oder Temperaturregler eingestellten Sollwert wird das Stellventil in der Sekundärluftleitung 612 motorisch verstellt, so daß unterschiedliche Sekundärluftmengen in Abhängigkeit von den Gasverhältnissen in der Ofenkammer 100 eingestellt werden.
- Dabei besteht die Hauptfunktion der Brennkammer 31 des Brenners 2 darin, bei unterschiedlichen Kohlewasserstoffen im thermisch zu behandelnden Material die entsprechende Luftmenge verstärkt oder vermindert zuzuführen, was über die O₂-Steuerung an der Sekundärluft erfolgt. Diese Sekundärluftregelung hat sich in Verbindung mit der Verbundregelung des Brennstoff-Primärluftgemisches als besonders bedeutsam für einen gleichmäßigen Ausbrand des thermisch zu behandelnden Materials erwiesen.
- Sowohl die Primärluft als auch die Sekundärluft sind stark rauchgashaltig und enthalten einen geringen Sauerstoffanteil, so daß die thermische Behandlung des auf dem Sinterband 20 befindlichen Materials ohne größere Sauerstoffzufuhr möglich ist, was ein Ausbrennen des Materials verhindert, so daß hohe Temperaturen möglich sind, ohne daß das Material so verändert wird, daß eine Wiederverwendung ausgeschlossen ist.
- Der Brenner 3 ist auf der Seite der Brennraums 30 in der einen Seitenwand 11 des Sinterbandofens 10 befestigt und an der anderen Seitenwand 12 des Sinterbandofens 10 abgestützt. Die Abstützeinrichtung besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei ineinandergeschobenen und gegeneinander verschieblichen Rohren 25, 26 von denen das eine Rohr 25 an der Stirnseite der Brennkammer 31 des Brenners 3 befestigt ist. Die Befestigung des Rohres 25 an der Stirnfläche des Brenners 3 kann bspw. mittels Schweißung erfolgen.
- Das andere Rohr 26 ist fest mit der Seitenwand 12 des Sinterbandofens 10 verbunden, bspw. durch Verschweißung mit der Seitenwand 12 oder durch eine entsprechende Verschraubung. Die Verbindung beider Rohre 25, 26 überlappt so weit, daß eine feste Abstützung des Brenners 3 an der dem Brennraum 30 gegenüberliegenden Seitenwand 12 gewährleistet ist.
- In das mit der Seitenwand 12 verbundene Rohr 26 ist eine Fotozelle 27 eingesteckt, die über eine Leitung 28 mit einer Steuer-, Regel- und Überwachungseinrichtung des Sinterbandofens verbunden ist. Die Fotozelle 27 ist auf die im Brennraum 30 des Brenners 3 gebildete Flamme ausgerichtet infolge der zentralen Anordnung der ineinander verschieblichen Rohre 25, 26 der Abstützeinrichtung.
- Gleichzeitig dienen die Rohre 25, 26 zu einer Abschirmung der Fotozelle 27 gegenüber Streueinflüssen, so daß die Fotozelle 27 ausschließlich Licht von der Flamme des Brenners 3 empfängt und bei Ausbleiben der Flamme ein entsprechendes Signal über die Leitung 28 zur Steuer-, Regel- und Überwachungseinrichtung des Sinterbandofens 10 abgibt.
- In gleicher Weise oder zusätzlich kann ein Thermofühler in die ineinandergelagerten Rohre 25, 26 eingesetzt werden und die Temperatur in der Brennkammer 31 des Brenners 3 erfassen.
- In dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Thermofühler 29 jedoch neben der Abstützeinrichtung angeordnet und erstreckt sich von der Seitenwand 12 in der Ofenkammer 100 des Sinterbandofens 10 entlang der Außenwand der Brennkammer 31 im Bereich der Austrittslöcher 34.
- Durch eine entsprechende Länge des Thermofühlers 29 wird sichergestellt, daß die Temperatur im kritischen Bereich des Brenners 3 erfaßt wird, da naturgemäß die Temperatur vom Brennraum 30 zur gegenüberliegenden Stirnfläche des Brenners 3 abfällt.
- Durch entsprechende Steuerung und Regelung der Brennertemperatur und der Erfassung des Temperaturistwertes mittels des Thermofühlers 29 kann sowohl die Flammentemperatur als auch die Einschaltdauer des Brenners 3 entsprechend gesteuert werden.
- Die Verbindung der Abstützeinrichtung mit den Sensoreinrichtungen ermöglicht neben einer Erhöhung der Stabilität des Brenners 3 bei gleichzeitiger Vergrößerung der Länge des Brenners 3 einen stabilen Betrieb und das Einhalten gewünschter Parameter auch bei einer großen Breite des Sinterbandes 20. Dadurch wird bei einer Erhöhung des Durchsatzes gleichzeitig gewährleistet, daß eine gezielte Behandlung von thermisch zu behandelndem Material erfolgt, so daß Fehlfunktionen ausgeschlossen werden können.
- Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.
Claims (20)
dadurch gekennzeichnet,
daß die von den einzelnen am Sinterband (20) angeordneten Brennern (1 bis 8) abgegebene Temperatur und/oder die Zusammensetzung der den einzelnen Brennern (1 bis 8) zugeführten Verbrennungsluft in Abhängigkeit von einem an das zu behandelnde Material angepaßten Temperaturkurvenverlauf entlang des Sinterbandes (20) und der Zusammensetzung der bei der thermischen Behandlung anfallenden Abgase gesteuert und geregelt wird.
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