EP0497089A2 - Verfahren zur Temperaturregulation in Müllverbrennungsanlagen - Google Patents

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EP0497089A2
EP0497089A2 EP92100083A EP92100083A EP0497089A2 EP 0497089 A2 EP0497089 A2 EP 0497089A2 EP 92100083 A EP92100083 A EP 92100083A EP 92100083 A EP92100083 A EP 92100083A EP 0497089 A2 EP0497089 A2 EP 0497089A2
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Peter Dipl.-Ing. Nüesch
Hans-Joachim Dipl.-Ing. Kümmel
Gert Dr.-Ing. Lautenschlager
Wolfram Dr.-Ing. Schnabel
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Noell Abfall- und Energietechnik GmbH
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    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/14Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2202/00Combustion
    • F23G2202/10Combustion in two or more stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/00001Exhaust gas recirculation

Definitions

  • the invention relates to a method for regulating the temperature of furnaces in the gradual combustion in waste incineration plants with substoichiometric air supply below the grate and further air supply above the grate.
  • the 17th Federal Immission Control Ordinance requires compliance with a flue gas temperature of 850 ° C for a flow duration of 2 seconds from the last air injection into the boiler. With an average flue gas speed of 5 m / sec. this corresponds to a required flue gas temperature of 850 ° C 10 m above the last air supply. Under favorable conditions, a temperature reduction of 150 ° C can be expected at this distance, so that a temperature of 1,000 ° C and higher must prevail in the area of the last air supply. The combustion of the waste incineration plants must then reach an internal temperature of ⁇ 1,000 ° C. The simultaneous demand for the flawless operation of the furnace makes it necessary to dissipate heat in the furnace via water-cooled combustion chambers.
  • the permissible cladding thickness through refractory material is very limited. If the cladding is too thick, it can cause unwanted firing and operation form disturbing wall approaches. If the cladding is too low, compliance with the required flue gas temperature is made more difficult. When the system is in operation, the combustion chamber outlet temperatures of> 850 ° C can hardly be reached due to the resulting radiation-related high heat dissipation in the combustion chamber of up to 30% of the total heat.
  • the technical problem of the invention is therefore in waste incineration plants with substoichiometric air supply below the grate and further air supply above the grate to reduce the heat degradation by radiation while avoiding build-up in the furnace and shifting the heat content over a larger volume of flue gas into the convection heating surface of the boiler.
  • the technical problem of the invention is solved in that 10 to 30 vol .-% of the total flue gas is recirculated and blown directly into the furnace above the garbage bed.
  • the flue gas is recirculated after flowing through the boiler and a first cleaning stage.
  • the recirculation can be controlled with a fire optimization control in coordination with the gradual combustion.
  • the flue gases are blown into the furnace on all sides.
  • the blowing in can take place over the grate length above side wall panels and over the grate width by means of separate nozzles in a secondary air bar.
  • the opening nozzles of the flue gas supply can be changed in horizontal and vertical inclination.
  • the opening nozzles of the flue gas supply can be designed as square or circular nozzles, the free cross section of which can be changed by changing inserts. A total of up to ten openings per side are provided. As a result, the free flow cross section of the square or circular nozzles can be changed.
  • the missing stoichiometric proportion of air is preferably preheated via side wall panels and then supplied above the grate.
  • the amount of flue gas used to reduce the combustion chamber temperatures is blown in above the plate air in such a way that intensive mixing still takes place within the combustion chamber during the combustion process.
  • the amount of flue gas is supplied from the side, the supply being carried out obliquely downwards into the combustion chamber. Through the flue gas recirculation, the temperature profile is evened out and thermal misalignment is largely reduced. At the same time, the oxygen content is also reduced and the overall thermal efficiency of the furnace is improved by the method according to the invention.
  • the amount of flue gas fed into the furnace is substituted partly the combustion air / cooling air entered via side wall panels depending on the calorific value of the waste.
  • the recirculated flue gas quantity is a maximum of 50 vol.% Of the side wall air supplied, corresponding to 10 to 30 vol.% Of the total flue gas.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Temperaturregulation von Feuerungen bei der stufenweisen Verbrennung von Müllverbrennungsanlagen mit unterstöchiometrischer Luftzuführung unterhalb des Feuerungsrostes und weiterer Luftzuführung oberhalb des Feuerungsrostesbeschrieben, wobei 10 bis 30 Vol-% des gesamten Rauchgases rezirkuliert und direkt in die Feuerung oberhalb des Müllbettes eingeblasen werden.

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist ein verfahren zur Temperaturregulation von Feuerungen bei der stufenweisen Verbrennung in Müllverbrennungsanlagen mit unterstöchiometrischer Luftzuführung unterhalb des Feuerungsrostes und weiterer Luftzuführung oberhalb des Feuerungsrostes.
  • Die stetig steigenden Müllmengen und die Tatsache, daß zahlreiche Mülldeponien inzwischen ihre Kapazitätsgrenzen erreicht haben, führen dazu, daß die Errichtung und der Betrieb von Müllverbrennungsanlagen mehr und mehr forciert wird. Die bei der Müllverbrennung anfallenden Immissionen sollen durch die in der Bundesimmissionsschutzverordnung vorgeschriebenen Maßnahmen auf ein Minimum reduziert werden.
  • So fordert die 17. Bundesimmissionsschutzverordnung die Einhaltung einer Rauchgastemperatur von 850°C für eine Strömungsdauer von 2 Sekunden ab der letzten Lufteindüsung im Kessel. Bei einer durchschnittlichen Rauchgasgeschwindigkeit von 5 m/sek. entspricht dies einer geforderten Rauchgastemperatur von 850°C noch 10 m oberhalb der letzten Luftzufuhr. Unter günstigen Voraussetzungen ist auf dieser Distanz mit einem Temperaturabbau von 150°C zu rechnen, so daß im Bereich der letzten Luftzufuhr eine Temperatur von 1.000°C und höher herrschen muß. Die Feuerung der Müllverbrennungsanlagen muß dann eine Innentemperatur von ≧ 1.000°C erreichen. Die gleichzeitige Forderung nach ansatzfreiem Betrieb der Feuerung macht eine Wärmeabführung in der Feuerung über wassergekühlte Feuerräume notwendig. Die zulässige Abkleidungsstärke durch Feuerfestmaterial ist sehr begrenzt. Bei zu starker Abkleidung können sich unerwünschte, die Feuerung und den Betrieb störende Wandansätze bilden. Bei zu geringer Abkleidung wird die Einhaltung der geforderten Rauchgastemperatur erschwert. Bei in Betrieb befindlichen Anlagen sind bei ansatzfreiem Betrieb Feuerraumausstrittstemperaturen von > 850°C durch den sich ergebenden strahlungsbedingten hohen Wärmeabbau im Feuerraum von bis 30% der Gesamtwärme kaum erreichbar.
  • Das technische Problem der Erfindung liegt daher darin, in Müllverbrennungslagen mit unterstöchiometrischer Luftzuführung unterhalb des Feuerungsrostes und weiterer Luftzuführung oberhalb des Feuerungsrostesden Wärmeabbau durch Strahlung zu mindern bei gleichzeitiger Vermeidung einer Ansatzbildung in der Feuerung und Verschiebung des Wärmeinhalts über ein größeres Rauchgasvolumen in die Konvektionsheizfläche des Kessels. Diese Maßnahmen sollen dazu führen, daß die von der Bundesimmissionsschutzverordnung geforderte Einhaltung einer Rauchgastemperatur von 850°C bei 2 Sekunden Dauer ab der letzten Lufteindüsung eingehalten wird.
  • Das technische Problem der Erfindung wird dadurch gelöst, daß 10 bis 30 Vol.-% des gesamten Rauchgases rezirkuliert und direkt in die Feuerung oberhalb des Müllbettes eingeblasen werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Rauchgas nach dem Durchströmen durch den Kessel und einer ersten Reinigungsstufe rezirkuliert. Die Rezirkulation kann mit einer Feueroptimierungsregelung in Abstimmung mit der stufenweisen Verbrennung geregelt werden.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Rauchgase allseitig in die Feuerung eingeblasen werden. Das Einblasen kann über der Rostlänge oberhalb von Seitenwandplatten und über der Rostbreite mittels separater Düsen in einem Sekundärluftbalken erfolgen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Öffnungsdüsen der Rauchgaszuführung in horizontaler und vertikaler Neigung veränderbar. Weiterhin können zur Erreichung einer ausreichenden Eindringtiefe die Öffnungsdüsen der Rauchgaszuführung als quadratische bzw. kreisförmige Düsen ausgebildet sein, deren freier Querschnitt durch wechselnde Einsätze veränderbar ist. Insgesamt sind etwa bis zu zehn Öffnungen pro Seite vorgesehen. Dadurch ist der freie Strömungsquerschnitt der quadratischen oder kreisförmigen Düsen veränderbar.
  • Entscheidend für die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß das zurückgeführte Rauchgas direkt in die Feuerung eingeblasen wird. Dadurch werden die in der Feuerung entstehenden hohen Temperaturen gesenkt und der Wärmeinhalt über ein größeres Rauchgasvolumen verschoben.
  • Bei der Feuerung, die mittels unterstöchiometrischer Luftzuführung unterhalb des Feuerungsrostes arbeitet und dadurch eine Vergasung der brennbaren Müllbestandteile erzielt, wird der fehlende stöchiometrische Luftanteil vorzugsweise über Seitenwandplatten vorgewärmt und dann oberhalb des Feuerungsrostes zugeführt. Die zur Minderung der Feuerraumtemperaturen benutzte Rauchgasmenge wird oberhalb der Plattenluft eingeblasen und zwar so, daß eine intensive Vermischung noch innerhalb des Feuerraums während des Verbrennungsvorganges erfolgt. Die Rauchgasmenge wird dabei von der Seite zugeführt, wobei die Zuführung schräg nach unten in den Feuerraum erfolgt. Durch die Rauchgasrezirkulation wird gleichzeitig das Temperaturprofil vergleichmäßigt und damit thermische Kesselschieflagen weitgehend vermindert. Gleichzeitig wird auch der Sauerstoffgehalt abgesenkt und der gesamte Wärmewirkungsgrad der Feuerung durch das erfindungsgemäße Verfahren verbessert.
  • Die in die Feuerung zugeführte Rauchgasmenge substituiert teilweise die über Seitenwandplatten eingegebene Verbrennungsluft/Kühlluft je nach Heizwert des Mülls. Dabei beträgt die rezirkulierte Rauchgasmenge maximal 50 Vol.-% der zugeführten Seitenwandluft, entsprechend 10 bis 30 Vol-% des gesamten Rauchgases.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Temperaturregulation von Feuerungen bei der stufenweisen Verbrennung in Müllverbrennungsanlagen mit unterstöchiometrischer Luftzuführung unterhalb des Feuerungsrostes und weiterer Luftzuführung oberhalb des Feuerungsrostes, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 30 Vol.-% des gesamten Rauchgases rezirkuliert und direkt in die Feuerung oberhalb des Müllbettes eingeblasen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas nach dem Durchströmen durch den Kessel und einer ersten Reinigungsstufe rezirkuliert wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasrezirkulation mit einer Feueroptimierungsregelung geregelt wird.
  4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase allseitig in die Feuerung eingeblasen werden.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einblasen über der Rostlänge oberhalb von Seitenwandplatten und über der Rostbreite über separate Öffnungen in einem Sekundärluftbalken erfolgt.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsdüsen der Rauchgaszuführung in horizontaler und vertikaler Neigung veränderbar sind.
  7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Strömungsquerschnitt in quadratischen bzw. kreisförmigen Düsen für die Rauchgaszuführung durch Wechseln von Einsätzen im Düsenquerschnitt veränderbar ist.
EP92100083A 1991-02-01 1992-01-04 Verfahren zur Temperaturregulation in Müllverbrennungsanlagen Revoked EP0497089B1 (de)

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27W Patent revoked

Effective date: 19990706

NLR2 Nl: decision of opposition
APAH Appeal reference modified

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