EP0815394B2 - Verbrennungsanlage - Google Patents

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EP0815394B2
EP0815394B2 EP96905650A EP96905650A EP0815394B2 EP 0815394 B2 EP0815394 B2 EP 0815394B2 EP 96905650 A EP96905650 A EP 96905650A EP 96905650 A EP96905650 A EP 96905650A EP 0815394 B2 EP0815394 B2 EP 0815394B2
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EP
European Patent Office
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grate
combustion
zone
combustion chamber
smelting
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EP96905650A
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EP0815394B1 (de
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Theodor Koch
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/14—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
    • F23G5/16—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/085—High-temperature heating means, e.g. plasma, for partly melting the waste
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/08—Cooling thereof; Tube walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G2202/10—Combustion in two or more stages
    • F23G2202/104—Combustion in two or more stages with ash melting stage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2203/00—Furnace arrangements
    • F23G2203/101—Furnace arrangements with stepped or inclined grate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G2206/10—Waste heat recuperation reintroducing the heat in the same process, e.g. for predrying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/30—Solid combustion residues, e.g. bottom or flyash

Definitions

  • the present invention relates to a device according to the preamble of claim 1 and a Method for operating such a device.
  • Firing systems can actually differentiate into two categories.
  • the first category are the so-called Grate firing systems. Such are suitable for fixed Fuels such as household waste, industrial waste, Coal etc. These fuels are made on a Rust burned.
  • a first phase the fuel dried and degassed. Some of this is already happening in the feed zone of the plant. This process is caused by the radiation from the combustion chamber and triggered by adding preheated air. Likewise the fuel is also ignited here its surface due to the flame radiation from the combustion chamber. The main combustion now takes place in a second phase instead, taking the dried fuel fully ignites (not only on the surface). In this Phase is now more air than in the first phase fed.
  • solid Carbon instead of gaseous products which through the firebox into the afterburner respectively get the flue gas exhaust.
  • the fuel is supplied Air volume controlled or customized. This adjustment there are limits, however, because the additional feed Air also serves to cool the grate and usually with high-calorific fuel Excess air for precisely these reasons has to be worked.
  • the final phase then takes place the remaining combustion takes place. Not yet completely burned out fuel, i.e. the combustion residue, for example pressed paper, coarse substances and remaining solid carbon here for combustion resp. to burn out. Because here as little heat loss as possible should occur the residual combustion is carried out as completely as possible only one should be appropriate here small amount of air can be supplied (due to the risk of cooling of the combustion residue).
  • the phases shown here are in the Usually also locally separated in the incineration plant made, conventionally, for example a moving grate, which slowly runs out of fuel transported forward in the combustion chamber. ever the transitions of the phases depend on the type of fuel flowing or not recognizable at all, in particular at high fuel calorific values.
  • incinerators include the melting process, such as rotary tube or Melting chambers.
  • the rotary tube systems are especially for the combustion of chemical Solid, pasty or liquid waste suitable. These last two types of waste cannot be used in grate firing systems as they are not stored on the conventional grate or can be transported.
  • In the melting process become those from the combustion process remaining residues melted. This happens through heat exchange between the residues and the hot smoke gases from the combustion process in the rotary tube or the melting chamber.
  • the afterwards remaining slag is usually one water-cooled detoxifier fed and solidified there to a glazed granulate, which due to easily deposit its water insolubility leaves.
  • Residues from incinerators of the first category are melted, although one very high energy intake is necessary as these residues be brought in cold and first must be heated.
  • Such systems are suitable due to their low throughput bad for burning big ones Amounts of fuel, such as house and / or commercial waste. It can also be added combustion air supplied poorly through such Press garbage, which has the consequence that they melt required combustion temperatures not always or cannot be reliably reached.
  • the object of the present invention was now in providing an incinerator which with a high throughput too solid and / or pasty fuels can burn and can melt the combustion residue.
  • the afterburner can now on a grate incinerator on the last one Rust area, in conventional systems the burnout area, sufficiently high temperatures reached to the combustion residues here too melt. This ensures that the remaining Residue as a liquid and / or pasty slag is obtained, which is cooled, for example, in a water bath can be, as in rotary kiln melting is known.
  • a cooled slag contains now residual heavy metal residues in water-insoluble, glazed form and has only a very slight Proportion of combustible residual material. such Slags can now be deposited easily.
  • Such an arrangement according to the invention is particularly suitable Device for the combustion of Household and commercial waste.
  • FIGS. 1 to 3 Types of grate combustion systems shown schematically. Basically, all of these systems have a feed device 1 with which the fuel 2 is brought into the furnace. The facilities usually have a grate 3 and one Burnout grate 4 on. The fuel 2 is thereby through devices on grate 3 and 4 itself in the direction the slag fall opening 5 transported.
  • known movable grates such as roller grates, Slide-back grids, counter-slide grids or counter-slide grids used.
  • the afterburning chamber 6 is in countercurrent firing, as shown in Figure 1, arranged right at the beginning of the combustion chamber 7. This causes the flue gases to move against the direction of movement of the fuel 2 only partially over this be managed.
  • the direct current firing according to FIG. 3 brings no significant improvement in this regard.
  • the afterburning chamber 6 is still a little bit further shifted in the material flow direction, here essentially only the combustion chamber 7 ' the actual combustion zone by means of a Edge 8 protruding combustion chamber easily completed becomes.
  • the burnout grate 4, however, is also here not or only slightly from the hot smoke gases affects the combustion zone.
  • the arrangement according to the invention now leads here the combustion chamber 7, as for example in FIG. 4 shown in longitudinal section to the desired result.
  • the combustion chamber 7 to behind the burnout grate 4 is formed, and preferably in this area is also narrowed, the hot flue gases passed over the combustion residues 2 '.
  • the narrowing causes an additional heating of this Combustion residues, among others through additional heat radiation from the combustion chamber walls, with which for the melting of these residues 2 'required temperature can only be reached.
  • the combustion chamber is preferably in Direction of flue gas flow with swirling edges 9 provided, which leads to a swirling of the flue gases to lead. This swirling also leads to a better, i.e. homogeneous high flue gas temperature, which is reached in the afterburning chamber 6.
  • additional high-calorie fuel for example Coal dust
  • This can preferably via feed openings, which are in a Level 10 between the grate 3 and the Burnout grate 4 are arranged.
  • This will add heat further increased. So that in the combustion residues 2 'residual fuel still contained (Combustible material, carbon) at only a low or even lack of additional air supply, which from are fed through the burnout grate 4 below can be gasified and oxidized.
  • Such an additional Air supply would the combustion residues 2 ' remove heat again, which is why this is actually undesirable is.
  • this burnout grate 4 is preferably inclined, preferably about 20 ° from the horizontal, and preferably also concave in cross section. In order to the slag flows in the middle of the burnout grate 4 against the slag fall opening 5.
  • the melting process can be dispensed with is preferably provided according to the invention, the grids 3, 4 through cooling channels in the grates themselves cool.
  • the cooling can be gaseous or liquid coolant.
  • the burnout grate 4 Due to the arrangement of the Combustion chamber, the burnout grate 4 actually becomes Melting rust.
  • the advantage of the molten slag is, as already explained above, in the practically complete Burnout of the material, the destruction of toxic substances such as dioxin and furans, immobilization of pollutants such as heavy metal as well as the Reduction of the specific volume of combustion residues even compared to a burnout.
  • Injection nozzles 11 are provided for blowing in flue gas. These nozzles face in front of their nozzle openings Plates 12, preferably made of ceramic material on. A swirl is created by these plates 12 of the blown fumes, resulting in a good one Gas burnout and self-cleaning of the nozzles 11 leads. Without such swirling, the nozzles would in a short time due to the soot particles contained in the flue gas clog. In the further course, as usual, the gas burnout and the required oxygen content ensure secondary air through the nozzles 11 ' added.
  • Such an inventive Device can be used universally for the combustion of all Fuels are used, being by the first The area with the rust combustion has a very high throughput achieved especially for solid fuels can be.
  • the walls 7 'of the combustion chamber 7 be made of chilled masonry, as can also be seen in FIG. 4.
  • Cooling air can now be passed through these channels and optionally the combustion chamber 7 be supplied as combustion air. This is particularly so then advantageous if a fuel 2 with low calorific value must be burned, at which heat loss through the combustion chamber walls 7 ' should be prevented so that the melting of the Slag is favored.
  • the temperature of the walls 7 ' i.e. the masonry
  • the temperature value should be just below the Melting temperature of the on the walls for deposition arriving fly ash resp. Slag parts kept become.
  • higher temperatures in the combustion chamber 7 than this Slag melting temperature achieved.
  • a melting of the fly ash resp. Prevents slag.
  • the melted slag would make the masonry very badly affected. Due to the adjustability this temperature can also affect the thickness the slag layer can be adjusted, preferably only a very thin layer of slag is aimed for.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung.
Bekannte derartige Vorrichtungen, d.h. Verbrennungs- resp. Feuerungsanlagen lassen sich eigentlich in zwei Kategorien unterscheiden.
Die erste Kategorie stellen die sogenannten Rost-Feuerungsanlagen dar. Solche eignen sich für feste Brennstoffe, wie beispielsweise Hausmüll, Industriemüll, Kohle etc. Diese Brennstoffe werden auf einem Rost verbrannt. In einer ersten Phase wird der Brennstoff getrocknet und entgast. Dies erfolgt teilweise bereits in der Beschickungszone der Anlage. Dieser Vorgang wird durch die Strahlung des Feuerraumes und durch Zugabe von vorgewärmter Luft ausgelöst. Ebenfalls erfolgt hier auch die Zündung des Brennstoffes an seiner Oberfläche infolge der Flammstrahlung des Feuerraumes. In einer zweiten Phase findet nun die Hauptverbrennung statt, wobei der getrocknete Brennstoff vollständig zündet (nicht nur an der Oberfläche). In dieser Phase wird nun mehr Luft als in der ersten Phase zugeführt. Dabei findet hier die Umsetzung von festem Kohlenstoff zu gasförmigen Produkten statt, welche durch den Feuerraum in die Nachbrennkammer resp. den Rauchgasabzug gelangen. In diesem Ofenabschnitt herrschen hohe Temperaturen. Je nach Heizwert des Brennstoffes wird in dieser Phase die Zufuhr der Luftmenge gesteuert resp. angepasst. Dieser Anpassung sind jedoch Grenzen gesetzt, da die zusätzlich zugeführte Luft auch zur Kühlung des Rostes dient und gerade bei hochkalorischem Brennstoff in der Regel mit Luftüberschuss aus eben diesen genannten Gründen gearbeitet werden muss. Als letzte Phase findet anschliessend die Restverbrennung statt. Der noch nicht vollständig ausgebrannte Brennstoff, d.h. der Verbrennungsrückstand, beispielsweise gepresstes Papier, grobe Stoffe und restlicher fester Kohlenstoff, gelangt hier zur Verbrennung resp. zum Ausbrand. Da hier ein möglichst geringer Wärmeverlust auftreten soll, damit die Restverbrennung möglichst vollständig durchgeführt werden kann, sollte hier auch nur eine entsprechend kleine Luftmenge zugeführt werden (wegen Abkühlungsgefahr des Verbrennungsrückstandes).
Die hier dargestellten Phasen werden in der Regel in der Verbrennungsanlage auch örtlich getrennt vorgenommen, herkömmlicherweise beispielsweise auf einem beweglichen Rost, welcher den Brennstoff langsam in der Brennkammer vorwärts transportiert. Je nach Art des Brennstoffes sind die Übergänge der Phasen fliessend oder gar nicht erkennbar, insbesondere bei hohen Brennstoff-Heizwerten.
Der Nachteil dieser ersten Kategorie von Verbrennungsanlagen liegt insbesondere darin, dass die in fester Form anfallenden Verbrennungsrückstände sich aufgrund ihrer Wasserlöslichkeit nicht auf einfache Weise deponieren lassen. Ebenfalls weisen diese Rückstände noch einen verhältnismässig hohen Anteil an unverbranntem Material auf, und die darin enthaltenen Schwermetalle sind nicht immobilisiert. Dies liegt daran, dass in der Ausbrandzone kein Schmelzen des Restbrennstoffes und der Rückstände erfolgt.
In die zweite Kategorie von Verbrennungsanlagen gehören die Schmelzverfahren, wie Drehrohroder Schmelzkammern. Insbesondere die Drehrohranlagen sind besonders für die Verbrennung von chemischen Abfällen in fester, pastöser oder flüssiger Form geeignet. Gerade diese beiden letzten Abfallformen können nicht in Rost-Feuerungsanlagen verwendet werden, da sie nicht auf dem herkömmlichen Rost gelagert oder transportiert werden können. Beim Schmelzverfahren werden die aus dem Verbrennungsprozess übrigbleibenden Rückstände geschmolzen. Dies erfolgt durch Wärmeaustausch zwischen den Rückständen und den heissen Rauchgasen aus dem Verbrennungsprozess im Drehrohr oder der Schmelzkammer. Die danach verbleibende Schlacke wird einem in der Regel wassergekühlten Entschlacker zugeführt und erstarrt dort zu einem verglasten Granulat, welches sich aufgrund seiner Wasserunlöslichkeit leicht deponieren lässt. In solchen Anlagen können beispielsweise auch Rückstände von Verbrennungsanlagen der ersten Kategorie geschmolzen werden, wobei allerdings eine sehr hohe Energiezufuhr notwendig ist, da diese Rückstände in kaltem Zusand eingebracht werden und zuerst aufgeheizt werden müssen.
Derartige Anlagen, insbesondere Drehrohranlagen, eignen sich aufgrund ihrer geringen Durchsatzleistung schlecht für die Verbrennung von grossen Brennstoffmengen, wie beispielsweise von Haus- und/ oder Gewerbemüll. Ebenfalls lässt sich die zusätzlich zugeführte Verbrennungsluft schlecht durch solchen Müll pressen, was zur Folge hat, dass die zum Schmelzen erforderlichen Verbrennungstemperaturen nicht immer oder nicht zuverlässig erreicht werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, eine Verbrennungsanlage bereitzustellen, welche bei einer grossen Durchsatzleistung auch feste und/oder pastöse Brennstoffe verbrennen kann und den Verbrennungsrückstand schmelzen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Kennzeichen nach Anspruch 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Brennkammer resp. der Nachbrennkammer können nun auf einer Rostverbrennungsanlage auf dem letzten Rostbereich, bei herkömmlichen Anlagen dem Ausbrandbereich, genügend hohe Temperaturen erreicht werden, um die Verbrennungsrückstände hier zu schmelzen. Damit wird erreicht, dass der übrigbleibende Rückstand als flüssige und/oder pastöse Schlacke anfällt, welche beispielsweise in einem Wasserbad abgekühlt werden kann, wie dies bei Drehrohr-Schmelzofen bekannt ist. Eine solche abgekühlte Schlacke enthält nun Restschwermetallrückstände in wasserunlöslicher, verglaster Form und weist nur noch einen sehr geringen Anteil an brennbarem Restmaterial auf. Derartige Schlacken können nun problemlos deponiert werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 16 dargelegt.
Erfindungsgemäss wird für den Betrieb der Vorrichtung ein Verfahren nach den Ansprüchen 17 bis 21 vorgeschlagen.
Insbesondere eignet sich eine solche erfindungsgemässe Vorrichtung für die Verbrennung von Haushalt- und Gewerbeabfällen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen
  • Fig. 1 den schematischen Längsschnitt einer herkömmlichen Rostfeuerungsanlagen mit Gegenstromfeuerung;
  • Fig. 2 den schematischen Längsschnitt einer herkömmlichen Rostfeuerungsanlage mit Mittelstromfeuerung;
  • Fig. 3 den schematischen Längsschnitt einer herkömmlichen Rostfeuerungsanlage mit Gleichstromfeuerung;
  • Fig. 4 den schematischen Längsschnitt einer erfindungsgemässen Feuerungsanlage;
  • Fig. 5 den schematischen Längsschnitt einer erfindungsgemässen Feuerungsanlage mit Drehrohr.
    • In den Figuren 1 bis 3 sind die drei bekannten Typen von Rostfeuerungsanlagen schematisch dargestellt. Grundsätzlich weisen alle diese Anlagen eine Aufgabevorrichtung 1 auf, mit welcher das Brennmaterial 2 in die Feuerungsanlage eingebracht wird. Die Anlagen weisen in der Regel einen Feuerungsrost 3 und einen Ausbrandrost 4 auf. Das Brennmaterial 2 wird dabei durch Vorrichtungen am Rost 3 und 4 selbst in Richtung der Schlackenfallöffnung 5 transportiert. Beispielsweise werden hierfür bekannte bewegliche Roste wie Walzenroste, Rückschubroste, Gegenschubroste oder Gegenüberschubroste eingesetzt. Die Nachbrennkammer 6 ist bei der Gegenstromfeuerung, wie in Figur 1 dargestellt, gleich am Anfang des Brennraumes 7 angeordnet. Dies führt dazu, dass die Rauchgase entgegen der Bewegungsrichtung des Brennmaterials 2 nur teilweise über dieses geführt werden. Allerdings gelangen die heissesten Rauchgase aus dem eigentlichen Haupverbrennungsbereich (durch Pfeile über dem Brennmaterial 2 angedeutet) praktisch direkt in die Nachbrennkammer 6. Dabei wird dem Verbrennungsrückstand 2' auf dem Ausbrandrost 4 Wärme entzogen. Damit wird kein Schmelzen des Verbrennungsrückstandes 2' auf dem Nachbrennrost 4 ermöglicht, und die in die Schlackenfallöffnung 5 gelangenden Rückstände 2' weisen noch einen relativ hohen Anteil an brennbarem Material auf und sind überdies noch flüssigkeitslöslich. Derartige Abfälle können nicht einfach deponiert werden, sondern sind als Sonderabfälle gesondert zu handhaben; sie können demnach gegebenenfalls nochmals separat, beispielsweise in separaten Drehofen, verbrannt werden.
    Dieselbe Problematik tritt auch bei der Mittelstromfeuerung auf, welche schematisch in Figur 2 dargestellt ist. Dabei ist die Nachbrennkammer 6 in der Mitte der Roste 3,4 angeordnet. Auch hier können die Rückstände 2' auf dem Ausbrandrost 4 nicht geschmolzen werden.
    Auch die Gleichstromfeuerung nach Figur 3 bringt diesbezüglich keine wesentliche Verbesserung. Hier ist zwar die Nachbrennkammer 6 noch ein wenig weiter in Materialflussrichtung verschoben angeordnet, wobei hier im wesentlichen nur der Brennraum 7' über der eigentlichen Verbrennungszone mittels einer in den Brennraum hineinragenden Kante 8 leicht abgeschlossen wird. Der Ausbrandrost 4 wird hingegen auch hier nicht oder nur geringfügig von den heissen Rauchgasen der Verbrennungszone tangiert.
    Hier führt nun die erfindungsgemässe Anordnung der Brennkammer 7, wie beispielsweise in Figur 4 im Längsschnitt dargestellt, zum gewünschten Resultat. Indem der Brennraum 7 bis hinter den Ausbrandrost 4 ausgebildet wird, und in diesem Bereich vorzugsweise auch noch verengt wird, werden die heissen Rauchgase über die Verbrennungsrückstände 2' geführt. Die Verengung bewirkt noch eine zusätzliche Erwärmung dieser Verbrennungsrückstände, unter anderem auch durch zusätzliche Wärmeabstrahlung der Brennraumwände, womit die für das Schmelzen dieser Rückstände 2' erforderliche Temperatur erst erreicht werden kann.
    Bevorzugterweise ist der Brennraum in Rauchgasstromrichtung hin mit Verwirbelungskanten 9 versehen, welche zu einer Verwirbelung der Rauchgase führen. Diese Verwirbelung führt ebenfalls zu einer besseren, d.h. homogenen hohen Rauchgastemperatur, welche in der Nachbrennkammer 6 erreicht wird.
    Vorzugsweise ist erfindungsgemäss vorgesehen, zwischen dem Feuerungsrost 3 und dem Ausbrandrost 4 zusätzlich hochkalorischen Brennstoff, beispielsweise Kohlenstaub, zuzugeben. Dies kann vorzugsweise über Zuführöffnungen erfolgen, welche in einer Stufe 10 zwischen dem Feuerungsrost 3 und dem Ausbrandrost 4 angeordnet sind. Damit wird die Wärmezufuhr weiter erhöht. Damit kann der in den Verbrennungsrückständen 2' noch enthaltene Restbrennstoff (Brennbares Material, Kohlenstoff) bei nur geringer oder gar ausbleibender zusätzlicher Luftzufuhr, welche von unten durch den Ausbrandrost 4 zugeführt werden kann, vergast und oxydiert werden. Eine solche zusätzliche Luftzufuhr würde den Verbrennungsrückständen 2' wieder Wärme entziehen, weshalb dies eigentlich unerwünscht ist. Die in Form von flüssiger Schlacke anfallenden Verbrennungsrückstände gelangen anschliessend über die Schlackenfallöffnung 5 in einen beispielsweise wassergefüllten Entschlacker und erstarren zu einem glasartigen Granulat. Dieses Granulat ist nun wasserunlöslich, weist praktisch keinen Restbrennstoff mehr auf und kann daher problemos deponiert werden.
    Damit nun die flüssige Schlacke auf dem Ausbrandrost 4 zur Schlackenfallöffnung 5 gelangen kann, ohne dabei nach unten in den Zuluftbereich zu fallen, ist dieser Ausbrandrost 4 vorzugsweise geneigt, vorzugsweise ca. 20° aus der Horizontalen, und vorzugsweise auch im Querschnitt konkav ausgebildet. Damit fliesst die Schlacke in der Mitte des Ausbrandrostes 4 gegen die Schlackenfallöffnung 5 hin.
    Damit die Roste 3,4 durch die grosse Wärme nicht zu schnell verschleissen oder zerstört werden, und dabei trotzdem auf zusätzliche Luftzufuhr für die Verbrennung resp. den Schmelzvorgang verzichtet werden kann, ist vorzugsweise erfindungsgemäss vorgesehen, die Roste 3,4 durch Kühlkanäle in den Rosten selbst zu kühlen. Die Kühlung kann dabei durch gasförmige oder flüssige Kühlmittel erfolgen. Durch die Wahl des Kühlmittels und auch dessen Temperatur kann einerseits die Zerstörung oder grosser Verschleiss des Rostes 3,4 verhindert werden und andererseits auch Einfluss auf den Verbrennungsprozess im Hauptverbrennungsbereich genommen werden. Damit ist nun auch möglich, eine angenähert konstante stöchiometrische Verbrennung in diesem Bereich zu erreichen, welche auch die heissesten Rauchgase entwickelt. Bei herkömmlichen Rostfeuerungen kann dies nicht gewährleistet werden, da die Zusatzluft auch noch zur Kühlung der Roste 3,4 dient. Dies führt gerade bei hochkalorischen Brennstoffen dazu, dass dort die Verbrennung mit Luftüberschuss erfolgen muss, um den Rost 3,4 genügend zu kühlen.
    Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Brennkammer wird der Ausbrandrost 4 eigentlich zum Schmelzrost. Der Vorteil der geschmolzenen Schlacke liegt, wie bereits vorgängig dargelegt, im praktisch vollständigen Ausbrand des Materials, der Zerstörung von giftigen Stoffen wie Dioxin und Furanen, der Immobilisierung von Schadstoffen wie Schwermetall sowie der Reduktion des spezifischen Volumens der Verbrennungsrückstände selbst im Vergleich zu einem Ausbrand.
    Um nun in der Nachbrennkammer 6 den in diesem Bereich geforderten restlichen Gasausbrand in jedem Fall zu erreichen, sind weiter erfindungsgemäss Einblasdüsen 11 für das Einblasen von Rauchgas vorgesehen. Diese Düsen weisen vor ihren Düsenöffnungen Platten 12, vorzugsweise aus keramischem Werkstoff auf. Durch diese Platten 12 wird eine Verwirbelung der eingeblasenen Rauchgase erzielt, was zu einem guten Gasausbrand und Selbstreinigung der Düsen 11 führt. Ohne eine solche Verwirbelung würden die Düsen in kurzer Zeit durch die im Rauchgas enthaltenen Russpartikel verstopfen. Im weiteren Verlauf wird wie üblich, um den Gasausbrand und den geforderten Sauersoffgehalt sicherzustellen, Sekundärluft über die Düsen 11' zugegeben.
    Damit nun mit dieser Vorrichtung auch noch flüssige Stoffe verbrannt werden können, ist es erfindungsgemäss vorgesehen, im Anschluss an den Ausbrandrost 4 noch ein Drehrohr 13 anzuordnen, wie aus Figur 5 ersichtlich ist. Damit können nun durch entsprechend angeordnete Speiseöffnungen 14 flüssige Brennstoffe direkt in dieses Drehrohr 13 eingebracht und dort verbrannt werden. Der grosse Vorteil dabei ist darin zu sehen, dass durch die erfindungsgemässe Führung der heissen Rauchgase aus dem Brennraum 7 über den Ausbrand- resp. Schmelzrost 4 in das Drehrohr 13 in diesem gleich zu Beginn sehr hohe Temperaturen erreicht werden können. Damit kann auch die Länge des Drehrohres 13 im Vergleich zu herkömmlichen Drehrohranlagen viel kürzer ausfallen. Insbesondere können auch pastöse oder feste Brennstoffe mit einem sehr kleinen Heizwert kurt vor dem Drehrohr 13 auf den Schmelzrost 4 aufgebracht werden. Diese werden dann dort sehr schnell getrocknet und entgast und gelangen anschliessend bereits sehr heiss in das Drehrohr 13 zum Schmelzen. Eine derartige erfindungsgemässe Vorrichtung kann universell für die Verbrennung aller Brennstoffe eingesetzt werden, wobei durch den ersten Bereich mit der Rostverbrennung ein sehr hoher Durchsatz insbesondere auch für feste Brennstoffe erzielt werden kann.
    Schliesslich können die Wände 7' des Brennraumes 7 aus gekühltem Mauerwerk aufgebaut sein, wie ebenfalls auf Figur 4 ersichtlich ist. Dabei sind im Mauerwerk beispielsweise Luftkanäle vorhanden. Durch diese Kanäle kann nun Kühlluft geführt werden und gegebenenfalls anschliessend dem Brennaum 7 als Verbrennungsluft zugeführt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Brennmaterial 2 mit niedrigem Heizwert verbrannt werden muss, bei welchem ein Wärmeverlust durch die Brennraumwände 7' verhindert werden soll, damit das Schmelzen der Schlacke begünstigt wird.
    Die Temperatur der Wände 7', d.h. des Mauerwerks, wird vorzugsweise durch eine entsprechend geregelte oder gesteuerte Zuführung der Kühlluft innerhalb eines vorbestimmten Wertes gehalten. Dieser Temperaturwert soll erfindungsgemäss knapp unter der Schmelztemperatur der an den Wänden zur Ablagerung gelangenden Flugaschen- resp. Schlackenteile gehalten werden. Gerade bei Brennmaterial 2 mit hohem Heizwert werden mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung höhere Temperaturen im Brennraum 7 als diese Schlackenschmelztemperatur erzielt. Durch eine entsprechende Abkühlung der Brennraumwände wird ein Schmelzen der Flugasche resp. Schlacke verhindert. Die geschmolzene Schlacke würde das Mauerwerk sehr stark in Mitleidenschaft ziehen. Durch die Einstellbarkeit dieser Temperatur kann überdies die Dicke der Schlackenschicht eingestellt werden, vorzugsweise wird eine nur sehr dünne Schlackenschicht angestrebt.

    Claims (21)

    1. Vorrichtung für die Verbrennung von festem und/oder pastösem Material (2), welche eine Materialzuführung (1), einen Feuerungs- und Ausbrandrost (3,4), Mittel für die Zufuhr von Verbrennungsluft auf den Rostbereich, eine über wenigstens einem Bereich des Rostes angeordnete Brennkammer (7) sowie eine damit verbundene Nachbrennkammer (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (7) geschlossen über dem gesamten Rostbereich (3,4) angeordnet ist und erst nach dem von der Materialzuführung (1) entfernten Ende des Rostbereiches (3,4) in die Nachbrennkammer (6) mündet, wobei der Feuerungs- und Ausbrandrost (3, 4) wenigstens in zwei Bereiche aufgeteilt ist, einem ersten Verbrennungsbereich (3) und einem nachfolgenden Schmelzbereich (4).
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost (3,4) Transportmittel für die Förderung des Brennmaterials (2) aufweist.
    3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (7) vor der Einmündung in die Nachbrennkammer (6) mindestens eine Verwirbelungskante (9), welche gegen den Rostbereich (3,4) gerichtet ist, aufweist.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (7) über dem Schmelzbereich (4) einen kleineren Querschnitt, vorzugsweise eine geringere Höhe, aufweist als über dem Verbrennungsbereich (3).
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost im Verbrennungsbereich (3) wenigsten 5° aus der Horizontalen gegen die Nachbrennkammer (6) hin geneigt ist.
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost (4) im Schmelzbereich wenigstens 5°, vorzugsweise 25°, aus der Horizontalen gegen die Nachbrennkammer (6) hin geneigt ist.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost zwischen dem Verbrennungsbereich (3) und dem Schmelzbereich (4) eine Stufe (10) aufweist.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost im Schmelzbereich (4) stärker aus der Horizontalen geneigt ist als der Rost im Verbrennungsbereich (3).
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost im Schmelzbereich (4) im Querschnitt konkav ausgebildet ist.
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Rostes (3,4) Kühlkanäle für die Aufnahme von Kühlmittel aufweist.
    11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur primären Materialzuführung (1) wenigstens eine weitere Materialzuführung vorgesehen ist, welche innerhalb des Rostbereiches (3,4) angeordnet ist.
    12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine zusätzliche Materialzuführung zwischen dem Verbrennungs- (3) und dem Schmelzbereich (4) vorgesehen ist.
    13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nachbrennkammer (6) Einblasdüsen (11) für die Zuführung von Sekundärluft und/oder rezykliertem Rauchgas angeordnet sind, welche vor ihren Austrittsöffnungen Platten (12), vorzugsweise aus keramischem Werkstoff, aufweisen.
    14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Feuerungs- (3) und Ausbrandrost (4) ein Drehrohr (13) vorgesehen ist, und dass die Nachbrennkammer (6) erst nach diesem Drehrohr (13) angeordnet ist, wobei die Austrittsöffnung der Brennkammer (7) derart angeordnet ist, dass die darin erzeugten Rauchgase vollständig durch das Drehrohr (13) geführt werden, bevor sie in die Brennkammer (7) gelangen.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (14) zum Einbringen von flüssigem Brennstoff durch die Brennkammer (7) in das Drehrohr (13) vorgesehen sind.
    16. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass
      Brennmaterial (2) mittels einer Zuführungseinrichtung (1) auf den Anfang des Rostes (3) gebracht wird,
      dass das Brennmaterial (2) mittels beweglicher Teile des Rostes (3,4) von der Zuführungseinrichtung (1) weg durch den Brennraum (7) transportiert wird,
      wobei durch Zuführung von Zusatzluft wenigstens im ersten Rostbereich (3) eine annähernd stöchiometrische Verbrennung erzielt wird,
      dass das Rauchgas in der Brennkammer (7) über den Rostbereich (3,4) bis an sein Ende und erst danach zur Nachbrennkammer (6) geführt wird.
    17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im hinteren Rostbereich (4) hochkalorischer Brennstoff, vorzugsweise staubförmig, flüssig oder granulatförmig auf die Verbrennungsrückstände zugeführt werden, um den Schmelzvorgang in diesem Bereich (4) zu unterstützen.
    18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass Flugasche auf die im hinteren Rostbereich (4) befindlichen Verbrennungsrückstände (2') zugegeben werden.
    19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumwände (7') auf eine vorbestimmte Temperatur gekühlt werden und die Kühlluft nach Durchströmen der Brennraumwände (7') als Verbrennungsluft in den Brennraum (7) geführt werden.
    20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumwände (7') durch gesteuerte oder geregelte Zuführung von Kühlluft auf einer Temperatur gehalten werden, welche nur geringfügig kleiner, vorzugsweise höchstens 50°, ist als die Schmelztemperatur des an den Brennraumwänden zur Ablage gelangenden Flugasche- oder Schlackenmaterials.
    21. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für die Verbrennung von Haushaltund Gewerbeabfällen und Schmelzen der Verbrennungsrückstände.
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