EP1331443A1 - Vorrichtung zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage - Google Patents

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EP1331443A1
EP1331443A1 EP02025622A EP02025622A EP1331443A1 EP 1331443 A1 EP1331443 A1 EP 1331443A1 EP 02025622 A EP02025622 A EP 02025622A EP 02025622 A EP02025622 A EP 02025622A EP 1331443 A1 EP1331443 A1 EP 1331443A1
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screw
area
screw conveyor
secondary fuels
lock
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Johannes Dipl.-Ing. Starzinsky
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Shw Storage & Handling Solutions GmbH
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SCHWAEBISCHE HUETTENWERKEGMBH
Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
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    • F23G5/444—Waste feed arrangements for solid waste
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    • F23G2205/12—Waste feed arrangements using conveyors
    • F23G2205/121—Screw conveyor
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/08—Screw feeders; Screw dischargers

Definitions

  • the invention relates to a device for introducing secondary fuels into an incinerator.
  • Secondary fuels are heterogeneous bulk materials that are used in addition to primary solid (e.g. coal), liquid (e.g. heating oil) or gaseous (e.g. Natural gas) fuels are fed to an incinerator. It can wood chips, wood chips, dusts and fibrous materials, but also household waste shredded plastic parts act in waste incineration plants or similar incinerators to be disposed of.
  • primary solid e.g. coal
  • liquid e.g. heating oil
  • gaseous fuels e.g. Natural gas
  • the invention has for its object a device for the introduction of To create secondary fuels in an incinerator using the above mentioned disadvantages do not occur.
  • a device be proposed, in which the leakage of Smoke gases or fire from the firebox are safely prevented and that Plant area upstream of the combustion chamber can be safely partitioned off.
  • This advantages achieved with the invention are based on the use of a Lock designed screw conveyor, which in the following also as "Snail sluice” should be called.
  • This snail sluice carries the heterogeneous, pourable secondary fuels and ensures at the same time appropriate design of the screw for the secondary materials have the optimal consistency during their promotion.
  • the helix angle of the screw changes from the recording area of the Snail lock to a subsequent compression area to one steeper angle, i.e. an area with reduced screw pitch, which means a bulk plug is generated in this area, which has a corresponding Tightness against smoke gases from the combustion chamber, but also against the Conveying air generated.
  • the loosened secondary substances leave the snail lock a tapered end area in which they are swept away by conveying air which is fed through the central screw tube. That forms tapered mouthpiece of the snail lock in interaction with the injector tube an injector nozzle that from the screw spiral discarded material in the air flow and enters it in the combustion chamber.
  • the pressure of the conveying air is set so that the back pressure from the Boiler is surely overcome, which also helps that none Flue gases from the combustion chamber can enter the screw lock.
  • the secondary fuels are fed through an upstream conveyor and Dosing element placed on the screw lock. You can do this, for example a silo discharge screw, a conveyor belt, a screw conveyor or as TKS designated conveyors are used.
  • This upstream delivery and metering device reduces the secondary fuels fall down into the inlet shaft of the snail lock, which acts as a fuel reservoir serves.
  • its fill level can be determined using a fill detector be monitored so that according to the level of the fuel in the Chute additional secondary fuels to be refilled or the Refill is ended.
  • the snail In the receiving area of the Snail lock, the snail has different slopes with one such wing diameter that there is a 100% degree of filling Snail lock results in this area.
  • the snail sluice is also designed as a belt snail can be a full screw according to a preferred embodiment used, where a helically wound sheet directly onto the central one Screw tube is welded on.
  • the amount of entry output by the screw lock can be very precisely regulate the speed of the screw conveyor. Because the secondary fuels continuously output from the screw lock and in the Conveying air flow entrained, there is an almost pulsation-free Entry in the combustion chamber of the incinerator.
  • This screw lock can be used for all pneumatically conveyable bulk goods use, as they occur in particular in waste incineration. Due to the required low conveyor speeds of the material and therefore low rotation speed of the screw conveyor results in low wear Version that can achieve a pressure shock resistance of up to 10 bar.
  • the conveying air is still additional primary fuel, e.g. Coal dust, added by this snail lock in addition can be supplied with the secondary fuels.
  • primary fuel e.g. Coal dust
  • the snail lock can also be used as an Security unit are used and replaces the usual Units such as cellular wheel sluice, slide systems and swing flaps.
  • Such a snail lock has a robust, compact and low-wear construction, as it is especially for the transport of waste important is. You can easily on existing incineration plants be retrofitted.
  • the screw lock is arranged horizontally and has a housing 12, a screw tube 16, a Full screw 18 and a vertical chute 14 through which Standard slide 15 can be closed.
  • This chute 14 will be the secondary fuels schematically indicated in the figure via a shown, upstream conveyor and metering device supplied.
  • the chute 14 serves as a fuel reservoir and does not contain one Fill indicator shown to monitor the level of the secondary fuels in the chute 14.
  • the actual snail lock is excluded from the receiving area 24 the housing 12, the central screw tube 16 and the screw 18.
  • the central screw tube 16 serves as a feed tube for optionally with a primary fuel displaced conveying air, which according to an inlet 20 on the the representation in the figure on the left side of the screw lock 10 is fed becomes.
  • a compression area 26 in which the screw 18 a has reduced screw pitch which means the gaps between the individual courses of the screw 18 become smaller. This leads to generation of a bulk plug in this compression area 26, which as a kind Check valve against flue gases from the combustion chamber is used.
  • the compression region 26 is followed again in the conveying direction Secondary fuels a loosening area 28 in which the slope of the Worm gear is increased, so that a significantly higher delivery volume between Two adjacent worm threads are created, which is an expansion of the Allows bulk goods.
  • the worm 18 is welded onto the central worm tube 16, which, like explained, also serves as a feed pipe for the conveying air.
  • the loosening area 28 is connected in the conveying direction Secondary fuels at a tapered mouthpiece 30, which in the figure is referred to as the "funding area”. In this area, it becomes the Snail lock 10 emerging, loosened material through the direction the arrows conveyed through the screw tube 16 conveyed air and in introduced the furnace.
  • Hot gas valve 32 is provided, which in particular in emergencies Snail lock 10 separates from the incinerator.
  • the conveying area forms one Injector nozzle, which the material ejected by the screw helix 18 into the Takes up the conveying air flow and enters it into the combustion chamber.
  • the pressure of the Conveying air set so that the back pressure from the combustion chamber is safe is overcome.
  • a secondary air flow is branched off from the central worm tube, which as Is supplied to the mouthpiece 30 under air and at the bottom of the mouthpiece 30 a fluidizing layer that forms the friction between the secondary fuels and the mouthpiece 30 is reduced and thus supports the promotion.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage, mit einen als Schleuse ausgestalteten Schneckenförderer und einem zentralen Schneckenrohr, das als Zuführrohr für ein Fördergas, insbesondere Förderluft dient <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage.
Unter Sekundärbrennstoffen versteht man heterogene Schüttstoffe, die neben den primären festen (z. B. Kohle), flüssigen (z. B. Heizöl) oder gasförmigen (z.B. Erdgas) Brennstoffen einer Verbrennungsanlage zugeführt werden. Dabei kann es sich um Holzspäne, Holzschnitzel, Stäube und Faserstoffe, Hausmüll aber auch zerkleinerte Kunststoffteile handeln, die in Müllverbrennungsanlagen oder ähnlichen Verbrennungsanlagen entsorgt werden sollen.
Bei der Einbringung solcher Sekundärbrennstoffe ist neben der kontinuierlichen, gleichmäßigen Transportbewegung dieses heterogenen Materials ein wichtiger Gesichtspunkt die erforderliche Abdichtung, die gewährleisten muss, dass weder Rauchgase noch Funken bzw. Flammen aus dem Brennraum in die Einbringvorrichtung gelangen können.
Bei den Anlagen nach dem Stand der Technik wird dies durch eine Folge von Aggregaten erreicht, deren Hauptbestandteile zwei Zellradschleusen mit Leckluftabsaugung sind, die mit einem Passstück, einem Kompensator, zwei Übergabeschurren mit Leckluftabsaugung, einem weiteren Kompensator, einem Heißgasschieber und einem Fallschaft kombiniert sind, der zu einer gekühlten Stopfschnecke führt. Die Bauhöhe dieser Anlage von dem Eingangs-Passstück bis zum Heizgasschieber beträgt etwa 4 m, so dass sowohl der Platzbedarf als auch der Kostenaufwand für diese Aggregate extrem hoch ist.
Trotzdem kommt es immer wieder zu Schwierigkeiten, weil zwar die eingesetzten Zellradschleusen mit engen Toleranzen arbeiten und damit den Austritt von Rauchgasen oder Feuer aus dem Feuerraum verhindern sowie den vorgeschalteten Anlagenbereich abschotten sollten; bereits nach einigen Einsatz-Tagen können jedoch diese engen Toleranzen nicht mehr eingehalten werden, insbesondere wegen des extrem abrasiven Charakters der Sekundärbrennstoffe, so dass bereits nach kurzem Gebrauch die Gefahr besteht, dass Rauchgase oder Feuer aus dem Feuerraum in die Einbringvorrichtung eintreten können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten. Insbesondere soll eine Vorrichtung vorgeschlagen werden, bei der auch nach längerem Gebrauch der Austritt von Rauchgasen oder Feuer aus dem Feuerraum sicher verhindert und der dem Feuerraum vorgeschaltete Anlagenbereich sicher abgeschottet werden.
Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht.
Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf der Verwendung eines als Schleuse ausgestalteten Schneckenförderers, der im folgenden auch als "Schneckenschleuse" bezeichnet werden soll. Diese Schneckenschleuse führt die heterogenen, schüttfähigen Sekundärbrennstoffe zu und sorgt gleichzeitig durch entsprechende Ausgestaltung der Schnecke dafür, dass die Sekundärstoffe während ihrer Förderung die jeweils optimale Konsistenz haben.
So ändert sich der Steigungswinkel der Schnecke vom Aufnahmebereich der Schneckenschleuse zu einem anschließenden Verdichtungsbereich zu einem steileren Winkel, also einem Bereich mit reduzierter Schneckensteigung, wodurch in diesem Bereich ein Schüttgutpfropfen erzeugt wird, der eine entsprechende Dichtigkeit gegenüber Rauchgasen aus dem Feuerraum, aber auch gegenüber der Förderluft erzeugt.
In einem an den Verdichtungsbereich anschließenden Auflockerungsbereich erhöht sich die Gewindesteigung der Schnecke wieder, d.h., der Steigungswinkel nimmt zu, so daß zwischen zwei Gängen der Schnecke ein deutlich größeres Volumen zur Verfügung steht, das eine Expansion des Materials ermöglicht.
Die aufgelockerten sekundären Stoffe verlassen die Schneckenschleuse über einen konisch zulaufenden Endbereich, in dem sie von Förderluft mitgerissen werden, die über das zentrale Schneckenrohr zugeführt wird. Dabei bildet das konisch zulaufende Mundstück der Schneckenschleuse im Zusammenspiel mit dem Schneckenrohr eine Injektordüse, die das von der Schneckenwendel abeworfene Material in den Luftstrom aufnimmt und in den Feuerraum einträgt.
Dabei wird der Druck der Förderluft so eingestellt, dass der Gegendruck aus dem Kessel sicher überwunden wird, was ebenfalls dazu beiträgt, dass keine Rauchgase aus dem Feuerraum in die Schneckenschleuse eindringen können.
Die Sekundärbrennstoffe werden über ein vorgeschaltetes Förder- und Dosierorgan auf die Schneckenschleuse aufgegeben. Dazu kann beispielsweise eine Silo-Austrageschnecke, ein Förderband, eine Förderschnecke oder der als TKS bezeichnete Förderer verwendet werden.
Dieses vorgeschaltete Förder- und Dosierorgan läßt die Sekundärbrennstoffe nach unten in den Einfallschacht der Schneckenschleuse fallen, der als Brennstoff-Reservoir dient. Zu diesem Zweck kann seine Füllhöhe mittels eines Füllmelders überwacht werden, so dass entsprechend dem Füllstand des Brennstoffes in dem Einfallschacht weitere Sekundärbrennstoffe nachgefüllt werden oder die Nachfüllung beendet wird.
In dem unter dem Einfallschacht befindlichen Aufnahmebereich der Schneckenschleuse hat die Schnecke unterschiedliche Steigungen mit einem solchen Flügeldurchmesser, dass sich ein 100 %-iger Füllgrad der Schneckenschleuse in diesem Bereich ergibt.
Obwohl die Schneckenschleuse im Prinzip auch als Bandschnecke ausgestaltet werden kann, wird nach einer bevorzugten Ausführungsform eine Vollschnecke verwendet, bei der ein schraubenförmig gewundenes Blech direkt auf das zentrale Schneckenrohr aufgeschweißt wird.
Die von der Schneckenschleuse ausgegebene Eintragmenge lässt sich sehr exakt über die Drehzahl des Schneckenförderers regeln. Da die Sekundärbrennstoffe kontinuierlich von der Schneckenschleuse ausgegeben und in dem Förderluftstrom mitgerissen werden, ergibt sich eine nahezu pulsationsfreie Eintragung in den Feuerraum der Verbrennungsanlage.
Der Austritt von Rauchgasen oder Feuer aus dem Feuerraum in die Schnecke kann durch den oben erläuterten Verdichtungsbereich verhindert werden, der gleichzeitig auch zur Abschottung des vorgeschalteten Anlagenbereiches gegen Rauchgase oder Feuer dient.
Diese Schneckenschleuse lässt sich für alle pneumatisch förderbaren Schüttgüter einsetzen, wie sie insbesondere bei der Müllverbrennung anfallen. Aufgrund der erforderlichen geringen Fördergeschwindigkeiten des Materials und der deshalb geringen Drehgeschwindigkeit der Förderschnecke ergibt sich eine verschleißarme Ausführung, die bis zu 10 Bar Druckstoßfestigkeit erreichen kann.
Für viele Anwendungsfälle wird der Förderluft noch zusätzlicher Primärbrennstoff, z.B. Kohlestaub, zugesetzt, der durch diese Schneckenschleuse noch zusätzlich mit den Sekundärbrennstoffen beaufschlagt werden kann.
Aufgrund der erläuterten Konstruktion gibt es keine Entstaubung oder Leckluftrückführung, und wegen der geringen Transportgeschwindigkeit der Sekundärbrennstoffe durch die Schneckenschleuse in Verbindung mit der tolerierbaren Verformung des Materials wird nur wenig Wärme erzeugt, so dass keine zusätzliche Kühlung des Eintragbereiches erforderlich ist. Dies führt wiederum dazu, dass es auch bei leicht schmelzenden Sekundärbrennstoffen nicht zu einer Verklebung am Schneckenmund kommt.
Die erzielte Einsparung an Platzbedarf ist beträchtlich, da die oben erläuterten, bisher eingesetzten Aggregate eine Fallhöhe von etwa 4 m sowie verschiedene, zum Teil extrem kostspielige Komponenten umfassen, die nun durch eine einzige, tief bauende und vergleichsweise preisgünstige Förderschnecke ersetzt werden.
Mit dieser Schneckenschleuse können alle üblichen Verbrennungsanlagen beschickt werden, wie beispielsweise Wirbelschichtfeuerung, Schachtöfen, Rostfeuerungen und Drehrohröfen. Die Schneckenschleuse kann auch als Zuteilund Sicherheitsaggregat eingesetzt werden und ersetzt dabei die üblichen Aggregate wie Zellradschleuse, Schiebersysteme und Pendelklappen.
Eine solche Schneckenschleuse hat einen robusten, kompakten und verschleißarmen Aufbau, wie er insbesondere für den Transport von Müll sehr wichtig ist. Sie kann problemlos an bestehenden Verbrennungsanlagen nachgerüstet werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende, schematische Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur einen vertikalen Schnitt durch eine Schneckenschleuse zeigt.
Die allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Schneckenschleuse ist horizontal angeordnet und weist ein Gehäuse 12, ein Schneckenrohr 16, eine Vollschnecke 18 und einen vertikalen Einfallschacht 14 auf, der durch einen Standardschieber 15 verschlossen werden kann. Diesem Einfallschacht 14 werden die in der Figur schematisch angedeuteten Sekundärbrennstoffe über ein nicht dargestelltes, vorgeschaltetes Förder- und Dosierorgan zugeführt.
Der Einfallschacht 14 dient als Brennstoff-Reservoir und enthält einen nicht gezeigten Füllmelder zur Überwachung des Füllstandes der Sekundärbrennstoffe in dem Einfallschacht 14.
Durch entsprechende Auslegung der Steigung der Schnecke 18 in dem Aufnahmebereich 24 der Schneckenschleuse unter dem Einfallschacht 14 in Verbindung mit einem angepassten Durchmesser der Schnecke 18 in diesem Bereich wird gewährleistet, dass der Aufnahmebereich der Schneckenschleuse 10 unter dem Einfallschacht immer vollständig, also 100 %-ig gefüllt ist.
An den Aufnahmebereich 24 schließt sich die eigentliche Schneckenschleuse aus dem Gehäuse 12, dem zentralen Schneckenrohr 16 und der Schnecke 18 an. Das zentrale Schneckenrohr 16 dient als Zuführrohr für gegebenenfalls mit einem primären Brennstoff versetzte Förderluft, die über einen Einlass 20 auf der gemäß der Darstellung in der Figur linken Seite der Schneckenschleuse 10 eingespeist wird.
Auf dieser Seite befindet sich auch das Antriebsaggregat zur Drehung des zentralen Schneckenrohrs 16 und damit der Schnecke 18 über einen Elektromotor 22.
An den Aufnahmebereich 24 der Schneckenschleuse 10 schließt sich in Förderrichtung der Sekundärbrennstoffe, also gemäß der Darstellung in der Figur nach rechts, ein Verdichtungsbereich 26 an, in dem die Schnecke 18 eine reduzierte Schneckensteigung hat, wodurch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Gängen der Schnecke 18 kleiner werden. Dies führt zur Erzeugung eines Schüttgutpfropfens in diesem Verdichtungsbereich 26, der als eine Art Rückschlagventil gegenüber Rauchgasen aus dem Feuerraum dient.
Auf den Verdichtungsbereich 26 folgt wieder in Förderrichtung der Sekundärbrennstoffe ein Auflockerungsbereich 28, in dem die Steigung der Schneckengänge erhöht ist, so dass ein deutlich höheres Fördervolumen zwischen zwei benachbarten Schneckengängen entsteht, was eine Expansion des Schüttgutes ermöglicht.
Die Schnecke 18 ist auf das zentrale Schneckenrohr 16 aufgeschweißt, das, wie erläutert, auch als Zuführrohr für die Förderluft dient.
An den Auflockerungsbereich 28 schließt sich in Förderrichtung der Sekundärbrennstoffe ein konisch zulaufendes Mundstück 30 an, das in der Figur als "Förderbereich" bezeichnet wird. In diesem Bereich wird das aus der Schneckenschleuse 10 austretende, aufgelockerte Material durch die in Richtung der Pfeile durch das Schneckenrohr 16 zugeführte Förderluft mitgerissen und in den Feuerungsraum eingeführt.
Zwischen diesem Förderbereich 30 und dem eigentlichen Feuerungsraum ist ein Heißgasschieber 32 vorgesehen, der insbesondere in Notfällen die Schneckenschleuse 10 von der Verbrennungsanlage abtrennt.
Der konisch zulaufende, als Mundstück 30 der Schneckenschleuse 10 dienende Förderbereich bildet im Zusammenwirken mit dem Schneckenrohr 16 eine Injektordüse, die das von der Schneckenwendel 18 abgeworfene Material in den Förderluftstrom aufnimmt und in den Feuerraum einträgt. Dabei wird der Druck der Förderluft so eingestellt, dass der Gegendruck aus dem Feuerungsraum sicher überwunden wird.
Aus dem zentralen Schneckenrohr wird ein Neben-Luftstrom abgezweigt, der als Unterluft dem Mundstück 30 zugeführt wird und am Boden des Mundstücks 30 eine Fluidisierschicht bildet, die die Reibung zwischen den Sekundärbrennstoffen und dem Mundstück 30 verringert und damit die Förderung unterstützt.
Bezugszeichenliste
10
Schneckenförderer / Schneckenschleuse
12
Gehäuse
14
Einfallschacht
15
Standardschieber
16
Schneckenrohr
18
SChnecke
20
Luftanschluss
22
Elektromotor
24
Aufnahmebereich
28
Auflockerungsbereich
30
Mundstück / Förderbereich
32
Heißgasschieber

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage, gekennzeichnet durch einen als Schleuse ausgestalteten Schneckenförderer (10) mit einem zentralen Schneckenrohr (16), das als Zuführrohr für ein Fördergas, insbesondere Förderluft dient.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenförderer (10) als Vollschnecke ausgestaltet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenförderer (10) einen vertikalen Einfallschacht (14) hat, der als Brennstoff-Reservoir dient.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einfallschacht (14) ein Füllmelder angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung sowie der Durchmesser der Schnecke (18) in einem Aufnahmebereich (24) unter dem Einfallschacht (14) so ausgelegt sind, dass ein 100 %-iger Füllgrad der Förderschnecke in dem Aufnahmebereich (24) gewährleistet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenförderer (10) einen Verdichtungsbereich mit einer reduzierten Schneckensteigung hat.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verdichtungsbereich (26) in Förderrichtung der Sekundärbrennstoffe hinter dem Aufnahmebereich (24) befindet.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenförderer (10) einen Auflockerungsbereich (28) mit erhöhter Schneckensteigung aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflockerungsbereich (28) in Förderrichtung der Sekundärbrennstoffe hinter dem Verdichtungsbereich (26) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckenförderer (10) einen konisch zulaufenden Mundbereich (30) aufweist, in dem die aufgelockerten Sekundärbrennstoffe von der Förderluft aus dem zentralen Schneckenrohr (16) mitgerissen werden.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Schneckenrohr (16) ein Neben-Gasstrom abgezweigt und dem Boden des Mundstücks (30) als Unterluft zugeführt wird.
EP02025622A 2002-01-23 2002-11-19 Vorrichtung zur Einbringung von Sekundärbrennstoffen in eine Verbrennungsanlage Expired - Lifetime EP1331443B1 (de)

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