EP1647770A2 - Verfahren zur Beeinflussung der Eigenschaften von Verbrennungsrückständen aus einer Verbrennungsanlage - Google Patents

Verfahren zur Beeinflussung der Eigenschaften von Verbrennungsrückständen aus einer Verbrennungsanlage Download PDF

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EP1647770A2
EP1647770A2 EP05021820A EP05021820A EP1647770A2 EP 1647770 A2 EP1647770 A2 EP 1647770A2 EP 05021820 A EP05021820 A EP 05021820A EP 05021820 A EP05021820 A EP 05021820A EP 1647770 A2 EP1647770 A2 EP 1647770A2
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EP
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combustion
residues
fuel
combustion residues
amount
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EP1647770A3 (de
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Johannes Martin
Oliver Dr. Gohlke
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Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
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    • F23N2229/00—Flame sensors
    • F23N2229/20—Camera viewing

Definitions

  • the invention relates to a method for influencing the properties of combustion residues from an incinerator, in particular a waste incineration plant, in which the fuel is burned on a furnace grate and accumulating ungeschmölzene and / or unsintered combustion residues are fed back into the combustion process.
  • the combustion residues usually come from the ash content of the fuel and fall as a grate ash - often called slag - in the purifier. But it can also be fly ash from the boiler or the exhaust filter system.
  • the Rostaschen can also contain metals, glass or ceramic parts.
  • a method of this kind is known from DE 102 13 788.9 A 1.
  • the combustion control is performed so that in the combustion bed of the main combustion zone, a portion of the combustion residues melts and / or sintered and the non-molten and / or sintered combustion residues are deposited at the end of the combustion process and fed back to the combustion process.
  • Non-molten and / or sintered combustion residues in the form of slag fine fraction have, for example, higher calcium oxide contents and lower iron oxide contents than the average composition of the combustion residues. This means that can be increased by the made according to DE 102 13 788.9 A1 feedback of slag fine fraction of the average lime content of the combustion residues over time.
  • the combustion parameters are to be understood here to be those quantities which are not set directly via control devices but result from the combustion conditions. These include, for example, fuel bed temperature, combustion chamber temperature, steam production and O 2 content in the exhaust gas.
  • the fuel composition (calorific value, Water content, ash content) is considered as a combustion parameter because it can not be directly influenced or adjusted in the case of waste.
  • the object of the invention is to provide a method by means of which the sintering and / or melting process of substantially all solid combustion residues in the fuel bed can be ensured.
  • the selected fractions of the combustion residues have a particle size of 2 mm to 10 mm.
  • scrap metal and in particular iron scrap is used as an additive.
  • This scrap can be recovered from the grate ash by known separation techniques or from an external source.
  • the metal scrap is comminuted prior to addition.
  • the crushed metal scrap can have a grain size of 1 to 20 mm.
  • the combustion or partial combustion of this scrap produces metal oxides and locally strong heat releases, which have an advantageous effect on the melting and sintering behavior impact. This is especially the case when the basicity of the combustion residues is thereby reduced.
  • x is the mole fraction of the oxidic constituent based on an average composition of the combustion residues.
  • a particularly preferred type of recycling is given when the addition of scrap metal is metered so that the basicity B of the combustion residues is between 0.3 and 0.7.
  • a preferred type of metal scrap addition is given when the basicity of the combustion residues is controlled by the intensity of comminution of the scrap added as an aggregate or recycled.
  • the crushing of the metal scrap is intensified if the basicity of the combustion residues is above a predetermined threshold between 0.3 and 0.7.
  • the return of the combustion residues can be carried out directly into the combustion chamber. It is advantageous if the recirculation of the combustion residues takes place on the Feuerungsrost.
  • a particularly preferred type of recycling is given when the recirculation of the combustion residues is carried out on the feed table.
  • the influencing of the combustion process can be carried out in a particularly advantageous manner by observing a significant combustion parameter which can be seen in the position of the burn-out zone. For example, if the burnout zone travels toward the discharge end of the furnace grate, which is a consequence of the decreasing calorific value of the fuel / residue mixture present on the furnace grate, then less combustion residue will be added. In contrast, the amount of combustion residue to be recycled can be increased as the burnout zone migrates toward the feed end.
  • An essential combustion condition is the fuel mass applied per unit time.
  • an important combustion parameter is the fuel calorific value and also the moisture and the ash content of the fuel.
  • the moisture of the fuel can be determined before reaching the combustion chamber, for example, by using a microwave detector, which is arranged in the region of the feed chute for the fuel. At high moisture content decreases with the same composition of the fuel whose calorific value, so that less combustion residues can be led back and vice versa.
  • combustion parameter is the height of the fuel bed temperature and the temperature distribution on the fuel bed. This combustion parameter can z. B. be monitored by means of an infrared camera. Higher temperatures of the fuel bed give the possibility of recycling higher amounts of combustion residues and vice versa.
  • Another essential combustion condition is the amount of combustion air, both the primary and the secondary combustion air amount and optionally the amount of recirculated exhaust gas.
  • Another essential combustion condition is the temperature of the combustion air, which is set by means of an air preheater, for example.
  • the combustion process can be greatly influenced, as can be exerted on the regulation of the oxygen content, a significant influence on the primary combustion and in particular on the Brennbetttemperatur.
  • combustion air supply Another essential combustion condition is the location of the combustion air supply.
  • a particularly sensitive control can be achieved in that the combustion grate is subdivided both in the longitudinal direction and in the transverse direction into several sub-wind zones, which are acted upon by respectively adjusted amounts of primary air and oxygen.
  • Another essential combustion condition with which the combustion process can be significantly influenced is the speed of rusting and the rusting rate Duration of the stoke resulting in the recirculation rate of the fuel within the fuel bed.
  • a reverse slide inclined in the direction of the discharge end in which, for example, every second step of the grate can be moved and the intermediate grate steps are made stationary.
  • the fuel is constantly circulated on its way from the task end to the discharge end, so that fuel parts that were on the top of the fuel bed for a certain length of stay, get down again on the rust, creating a good mixing of already glowing fuel with fresh abandoned fuel in the initial area and good ventilation and loosening in the lower area, towards the discharge end, located area is achieved.
  • the heat release and on the other hand the pollutant emission can be used, which influence these tolerance limits.
  • 1,000 kg of waste, with an ash content of 220 kg, are placed on a grate furnace and thereby burned in such a way that a proportion of 25 to 75% of the incineration residues produced is already converted into completely sintered slag.
  • the total combustion residues, including those already returned are 340 kg. Of these 320 kg fall into a wet slagger, and are deleted in this and discharged.
  • a separation process which includes a screening and optionally a washing process and a magnetic metal deposition, 190 kg of fully sintered inert material and 30 kg of scrap iron are separated.
  • the granules and part of the scrap iron are sent for recycling.
  • the amount of scrap iron that is recycled depends on the basicity of the combustion residues.
  • the combustion system shown schematically in FIG. 2 comprises a feed chute 1 into which the fuel is fed, a feed table 2 with a feed element 3, which conveys the fuel into the combustion chamber 4.
  • 3a designates a controllable drive device which makes it possible to regulate the feed quantity as a function of a combustion parameter.
  • the fuel denoted by 5 falls on a Feuerungsrost 6, which is designed as a back pressure grating and 7 performs Schür Gayen by a drive.
  • the drive 7 acts on the transmission member 8 with which each second grate stage is connected, so that each stationary grate stage is followed by a stationary grate stage.
  • a control device 7a allows a controllable drive in order to be able to regulate the speed of quenching as a function of other combustion parameters.
  • five different sub-chambers 9a - 9e are provided in the longitudinal direction, which also still divided in each case in the transverse direction are so that the primary combustion air can be adjusted in terms of quantity and distribution to the respective requirements on the firing grate.
  • the supply of the primary combustion air via a schematically indicated blower 10 and the control of the amount of combustion air via not shown valves in the individual supply lines 11a - 11e.
  • the control of the amount of combustion air takes place via a control device designated 10a.
  • 12 and 13 are secondary air nozzles, which emanate from a supply line 14 and 15 and introduce secondary air into the combustion chamber 4.
  • the slag and other combustion residues fall into a wet slagger 16, from which they are fed to a separating device 17.
  • the non-sintered or unmelted residual slag is then added via a line 18 in the task area above the feed table 3 the fuel and thus passes back to the Feuerungsrost.
  • the separating device denoted by 17 is intended to symbolize only in a schematic way the separation process explained in connection with Figure 1.
  • An infrared camera 19 monitors the combustion process on the grate 6.
  • a central control unit 20 influences various control devices 3a for the control of the task quantity, 7a for the quenching speed, 10a for the primary air quantity and 21a for the amount of oxygen, which via a distributor 21 the individual primary air chambers 9a -. 9e is supplied.
  • the aim of this method is to re-supply the unmelted or unsintered combustion residues to the combustion process.
  • the control device 3a is influenced via a central control unit 20, for example, in order to control the feed quantity.
  • the control device 10a is controlled via a central control unit 20, for example, in order to control the feed quantity.
  • the control device 10a is controlled via a central control unit 20, for example, in order to control the feed quantity.
  • Another influencing possibility, starting from the central control unit 20, is the ability to influence the control device 7a in order to change the speed of warping.
  • a controller 21a which is also influenced by the control unit 20, regulates the amount of oxygen that can be supplied to the individual sub-chambers 9a - 9e.
  • the control unit 20 regulates the amount of oxygen that can be supplied to the individual sub-chambers 9a - 9e.

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Abstract

Verbrennungsrückstände können im Brennbett (22) von Rostfeuerungsanlagen teilweise geschmolzen und/oder gesintert werden. Durch Rückführung (18) er ungeschmolzenen und/oder ungesinterten Verbrennungsrückstände erhält man ein vollständig gesintertes Inertstoff-Granulat. Zur Regelung (20) dieser Schmelz- und Sinterungsvorgänge wird vorgeschlagen, dass wenigstens einer der nachfolgenden Verfahrensschritte durchgeführt wird: - Die Rückführung wird nur solange und in einer solchen Menge durchgeführt, wie die hierdurch bedingten Veränderungen wesentlicher Verbrennungsparameter in vorher festgelegten Toleranzgrenzen liegen. - Die Verbrennungsbedingungen des Verbrennungsprozesses werden gezielt verändert, um den durch die Rückführung bedingten Veränderungen der Verbrennungsparameter entgegenzuwirken. - Durch die selektive Rückführung geeigneter Fraktionen der Verbrennungsrückstände oder durch die Zugabe von Zuschlagstoffen wird die stoffliche Zusammensetzung der Verbrennungsrückstände so verändert, dass der Schmelz- und/oder Sinterungsvorgang der Verbrennungsrückstände vorteilhaft beeinflusst wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beeinflussung der Eigenschaften von Verbrennungsrückständen aus einer Verbrennungsanlage, insbesondere einer Abfallverbrennungsanlage, bei dem der Brennstoff auf einem Feuerungsrost verbrannt wird und dabei anfallende ungeschmölzene und/oder ungesinterte Verbrennungsrückstände dem Verbrennungsprozess wieder zugeführt werden. Die Verbrennungsrückstände stammen in der Regel aus dem Aschegehalt des Brennstoffes und fallen als Rostasche - häufig auch Schlacke bezeichnet - im Entschlacker an. Es kann sich aber auch um Flugaschen aus dem Kessel oder der Abgasfilteranlage handeln. Die Rostaschen können auch Metalle, Glas oder Keramikanteile beinhalten.
  • Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE 102 13 788.9 A 1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Verbrennungsregelung so geführt, dass im Brennbett der Hauptverbrennungszone ein Teil der Verbrennungsrückstände schmilzt und/oder sintert und die nicht geschmolzenen und/oder gesinterten Verbrennungsrückstände am Ende des Verbrennungsvorganges abgeschieden und dem Verbrennungsvorgang erneut zugeführt werden.
  • Weiterhin ist es aus der EP 0 862 019 B1 bekannt, Flugstäube in den Hochtemperaturbereich des Verbrennungsofens dosiert zurückzuführen, in welchem die Temperatur oberhalb der Schmelz- bzw. Sintertemperatur der Flugstäube liegt. Die Dosierung der Flugasche erfolgt dort in Abhängigkeit von besonderen Verbrennungsbedingungen, bei denen in erhöhtem Maße toxische organische Schadstoffe wie PCDD/PCDF und/ oder Precursor-Verbindungen, d.h. Vorläuferverbindungen von PCDD und PCDF entstehen.
  • Bei diesen Verfahren wird nicht berücksichtigt, dass sich die Rückführung der Verbrennungsrückstände wesentlich auf den Verbrennungsprozess auswirken kann. Von besonderer Bedeutung sind hierbei die Dosierung des Anteils von Verbrennungsrückständen im Brennstoffgemisch sowie die Veränderung der stofflichen Zusammensetzung der Verbrennungsrückstände.
  • Die Rückführung von Verbrennungsrückständen führt zum Beispiel über die Erhöhung des Anteils an Verbrennungsrückständen im Brennstoffgemisch zu einer Erniedrigung der Brennbetttemperatur. Aufgrund der geringeren Brennbetttemperatur wird dann wiederum der Anteil nicht geschmolzener und/oder gesinterter Bestandteile in den Verbrennungsrückständen ansteigen. Wenn nun z.B. entsprechend DE 102 13 788.9 A1 diese Anteile ungeregelt zurückgeführt werden, wird dies zu einer weiteren - in diesem Fall nachteiligen - Erniedrigung der Brennbetttemperatur führen.
  • Darüber hinaus kann sich die stoffliche Zusammensetzung der Verbrennungsrückstände durch deren Rückführung verändern. Nicht geschmolzene und/oder gesinterte Verbrennungsrückstände in Form von Schlacke-Feinfraktion weisen zum Beispiel höhere Calciumoxidgehalte und niedrigere Eisenoxidgehalte als die durchschnittliche Zusammensetzung der Verbrennungsrückstände auf. Das heißt, dass sich durch die entsprechend DE 102 13 788.9 A1 vorgenommene Rückführung von Schlacke-Feinfraktion der mittlere Kalkgehalt der Verbrennungsrückstände mit der Zeit erhöhen kann.
  • Der Schmelz- und/oder Sinterungsvorgang wird bestimmt:
    • einerseits
      durch die stoffliche Zusammensetzung des Brennstoffes und der rückgeführten Verbrennungsrückstände, die wiederum ausschlaggebend für die Schmelztemperatur bzw. die Reaktivität bei Sinterreaktionen ist
    • und andererseits
      durch die Verbrennungsbedingungen, die ausschlaggebend für die Brennbetttemperatur oder andere wesentliche Verbrennungsparameter sind. Die Verbrennungsbedingungen sind bestimmt durch die Zugabemenge des Brennstoffgemisches, den Ort der Zugabe, die Schürung durch den Feuerungsrost sowie die Mengen an Luft, Sauerstoff oder rückgeführtem Abgas und deren Temperatur.
  • Im folgenden wird zwischen den Verbrennungsbedingungen und Verbrennungsparametern unterschieden. Dies ist so zu verstehen, dass die Verbrennungsbedingungen die Einstellungen sind, die man durch Regeleinrichtungen direkt beeinflussen oder einstellen kann. Dies sind z.B. die Menge des zugeführten Brennstoffgemisches (Brennstoffgemisch = Brennstoff + rückgeführte Verbrennungsrückstände), der Ort der Zugabe, sowie die Menge an zugeführter Luft, an zugeführtem Sauerstoff oder rückgeführtem Abgas sowie deren Temperatur.
  • Die Verbrennungsparameter sind hier so zu verstehen, dass dies diejenigen Größen sind, die nicht direkt über Regeleinrichtungen eingestellt werden, sondern sich aus den Verbrennungsbedingungen ergeben. Hierzu zählen z.B. Brennbetttemperatur, Feuerraumtemperatur, Dampfproduktion und 02-Gehalt im Abgas. Auch die Brennstoffzusammensetzung (Heizwert, Wassergehalt, Aschgehalt) wird als Verbrennungsparameter betrachtet, weil diese bei Abfällen nicht direkt beeinflusst oder eingestellt werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe der Sinterungs- und/oder Schmelzvorgang im wesentlichen sämtlicher fester Verbrennungsrückstände im Brennbett sichergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schmelz- und/oder Sintervorgänge im Brennbett nach wenigstens einem der nachfolgenden Verfahrensschritte geregelt werden:
    • die Rückführung wird nur so lange und in einer solchen Menge durchgeführt, solange die hierdurch bedingten Veränderungen wesentlicher Verbrennungsparameter in vorher festgelegten Toleranzgrenzen liegen
    • es werden die Verbrennungsbedingungen des Verbrennungsprozesses gezielt verändert, um den durch die Rückführung bedingten Veränderungen der Verbrennungsparameter entgegen zu wirken
    • es wird durch eine Rückführung ausgewählter Fraktionen der Verbrennungsrückstände die stoffliche Zusammensetzung der Verbrennungsrückstände so verändert, dass der Schmelz- und/oder Sinterungsvorgang der Verbrennungsrückstände beeinflusst wird
    • es wird durch die Zugabe von Zuschlagstoffen die stoffliche Zusammensetzung der Verbrennungsrückstände so verändert, dass der Schmelz- und/oder Sinterungsvorgang der Verbrennungsrückstände beeinflusst wird.
  • Selbstverständlich reicht bereits eine der angegebenen Verfahrensschritte, um die eingangs gestellte Aufgabe zu lösen. Je mehr von diesen Verfahrensschritten gemeinsam zur Anwendung kommen, um so besser gestalten sich die Verbrennungsbedingungen und um so mehr Verbrennungsrückstände können zurückgeführt werden.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weisen die ausgewählten Fraktionen der Verbrennungsrückstände eine Korngröße von 2 mm bis 10 mm auf.
  • Im Zusammenhang mit der Änderung der stofflichen Zusammensetzung kann so vorgegangen werden, dass die Brennbettzusammensetzung auf dem Feuerungsrost dahingehend verändert wird, dass Schmelz- und/oder Sinterungsvorgänge beschleunigt oder bereits bei tieferen Temperaturen ablaufen. Hierzu können Stoffe dem Brennstoff oder den zurückzuführenden Verbrennungsrückständen beigemischt werden, die eine Schmelzpunkterniedrigung bewirken. Dies können SilikatVerbindungen, wie zum Beispiel Borsilikat und ähnliche Verbindungen sein, prinzipiell also bereits für solche Wirkungen bekannte Stoffe.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird Metallschrott und insbesondere Eisenschrott als Zuschlagstoff verwendet. Dieser Schrott kann aus der Rostasche durch bekannte Trennverfahren gewonnen werden oder aus einer externen Quelle stammen.
  • In vorteilhafter Weise wird der Metallschrott vor der Zugabe zerkleinert. Der zerkleinerte Metallschrott kann eine Korngröße von 1 bis 20 mm aufweisen.
  • Durch die Verbrennung oder teilweise Verbrennung dieses Schrottes entstehen Metalloxide und lokal starke Wärmefreisetzungen, die sich vorteilhaft auf das Schmelz- und Sinterungsverhalten auswirken. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Basizität der Verbrennungsrückstände hierdurch verringert wird. Die Basizität kann vereinfacht definiert werden als B = ( X Ca O + X Fe O ) / ( X Si O 2 + X Fe 2 O 3 ) ,
    Figure imgb0001
     wobei x jeweils der Molbruch des oxidischen Bestandteils bezogen auf eine durchschnittliche Zusammensetzung der Verbrennungsrückstände ist. Eine besonders bevorzugte Art der Rückführung ist dann gegeben, wenn die Zugabe von Metallschrott so dosiert wird, dass die Basizität B der Verbrennungsrückstände zwischen 0,3 und 0,7 liegt. Eine bevorzugte Art der Metallschrottzugabe ist gegeben, wenn die Basizität der Verbrennungsrückstände durch die Intensität der Zerkleinerung des als Zuschlagstoff zugegebenen oder rückgeführten Schrottes geregelt wird. In diesem Fall wird beispielsweise die Zerkleinerung des Metallschrottes intensiviert, wenn die Basizität der Verbrennungsrückstände über einem vorgegebenen Grenzwert zwischen 0,3 und 0,7 liegt.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Rückführung der Verbrennungsrückstände direkt in die Brennkammer erfolgen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Rückführung der Verbrennungsrückstände auf den Feuerungsrost erfolgt.
  • Eine besonders bevorzugte Art der Rückführung ist dann gegeben, wenn die Rückführung der Verbrennungsrückstände auf den Aufgabetisch erfolgt. Mit dieser Verfahrensweise ist einerseits eine sehr schnelle Feststellung der Beeinflussung des Verbrennungsprozesses möglich und andererseits gestaltet sich diese Rückführungsart deshalb vorteilhaft, weil auf dem Aufgabetisch noch nicht die hohen Temperaturen herrschen wie in der Hauptverbrennungszone, wodurch die Vorrichtung zur Rückführung keinen hohen Temperaturbelastungen unterliegt.
  • Die Beeinflussung des Verbrennungsprozesses kann in besonders vorteilhafter Weise durch Beobachtung eines wesentlichen Verbrennungsparameters erfolgen, der in der Lage der Ausbrennzone zu sehen ist. Wandert beispielsweise die Ausbrennzone in Richtung auf das Austragsende des Feuerungsrostes, was eine Folge von sinkendem Heizwert des auf dem Feuerungsrost befindlichen Brennstoff-/Rückstandgemisches ist, so wird man weniger Verbrennungsrückstände zuführen. Dagegen kann die Menge der rückzuführenden Verbrennungsrückstände erhöht werden, wenn die Ausbrennzone in Richtung auf das Aufgabeende wandert.
  • Bei der Änderung bzw. Beobachtung wesentlicher Verbrennungsparameter stehen dem Fachmann viele Möglichkeiten zur Verfügung.
  • Eine wesentliche Verbrennungsbedingung ist die je Zeiteinheit aufgegeben Brennstoffmasse. In Verbindung mit der Brennstoffmasse ist ein wesentlicher Verbrennungsparameter der Brennstoffheizwert und auch die Feuchtigkeit sowie der Aschegehalt des Brennstoffes.
  • Sinkt der Brennstoffheizwert, so wird man weniger Verbrennungsrückstände zurückführen und umgekehrt.
  • Die Feuchtigkeit des Brennstoffes kann man schon vor dem Erreichen des Brennraumes ermitteln, indem man zum Beispiel einen Mikrowellendetektor einsetzt, der im Bereich des Aufgabe- bzw. Zuführungsschachtes für den Brennstoff angeordnet wird. Bei hohem Feuchtigkeitsgehalt sinkt bei gleichbleibender Zusammensetzung des Brennstoffes dessen Heizwert, so dass weniger Verbrennungsrückstände zurück-geführt werden können und umgekehrt.
  • Ein weiterer wesentlicher Verbrennungsparameter ist die Höhe der Brennbetttemperatur und die Temperaturverteilung auf dem Brennbett. Dieser Verbrennungsparameter kann z. B. mittels einer Infrarotkamera überwacht werden. Höhere Temperaturen des Brennbettes geben die Möglichkeit zur Rückführung höherer Mengen an Verbrennungsrückständen und umgekehrt.
  • Eine weitere wesentliche Verbrennungsbedingung ist die Verbrennungsluftmenge und zwar sowohl die Primär- als auch die Sekundärverbrennungsluftmenge sowie gegebenenfalls die Menge an rückgeführtem Abgas.
  • Eine weitere wesentliche Verbrennungsbedingung ist die Temperatur der Verbrennungsluft, die beispielsweise mittels eines Luftvorwärmers eingestellt wird.
  • Mit Hilfe der weiteren wesentlichen Verbrennungsbedingung, dem Sauerstoffgehalt der Verbrennungsluft, kann der Verbrennungsprozess stark beeinflusst werden, da über die Regelung des Sauerstoffgehaltes ein deutlicher Einfluss auf die Primärverbrennung und insbesondere auf die Brennbetttemperatur ausgeübt werden kann.
  • Eine weitere wesentliche Verbrennungsbedingung ist der Ort der Verbrennungsluftzuführung. Hier kann eine besonders feinfühlige Regelung dadurch erzielt werden, dass der Verbrennungsrost sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung in mehrere Unterwindzonen unterteilt wird, die mit jeweils angepassten Mengen an Primärluft und Sauerstoff beaufschlagt werden.
  • Eine weitere wesentliche Verbrennungsbedingung, mit welcher der Verbrennungsprozess in bedeutsamer Weise beeinflusst werden kann, ist die Schürgeschwindigkeit des Rostes und die Dauer der Schürung, aus der sich die Umwälzgeschwindigkeit des Brennstoffes innerhalb des Brennbettes ergibt. Hierfür eignet sich insbesondere ein in Richtung auf das Austragsende geneigter Rückschubrost, bei dem beispielsweise jede zweite Roststufe bewegbar und die dazwischenliegenden Roststufen feststehend ausgeführt sind. Bei dieser Bauart wird der Brennstoff bei seinem Weg vom Aufgabeende zum Austragsende ständig umgewälzt, so dass Brennstoffteile, die während einer bestimmten Aufenthaltsdauer auf der Oberseite des Brennbettes lagen, wieder nach unten auf den Rost gelangen, wodurch eine gute Durchmischung von bereits glühendem Brennstoff mit frisch aufgegebenem Brennstoff im Anfangsbereich und eine gute Durchlüftung und Auflockerung im weiter unten, in Richtung auf das Austragsende, gelegenen Bereich erzielt wird.
  • Bei der willkürlichen Festlegung der Toleranzgrenzen, innerhalb derer eine Rückführung von Verbrennungsrückständen durchgeführt wird, kann einerseits die Wärmeentbindung und andererseits die Schadstoffemission herangezogen werden, die diese Toleranzgrenzen beeinflussen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Flussdiagramms und eines Ausführungsbeispieles einer Verbrennungsanlage näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1:
    ein Flussdiagramm eines Basisverfahrens und
    Figur 2:
    eine schematische Darstellung einer Verbrennungsanlage zur Durchführung des Verfahrens.
  • Entsprechend Figur 1 werden 1.000 kg Müll, mit einem Aschegehalt von 220 kg auf eine Rostfeuerung aufgegeben und dabei in einer Weise verbrannt, dass bereits ein Anteil von 25 bis 75 % der anfallenden Verbrennungsrückstände zu vollständig gesinterter Schlacke umgewandelt wird. Die gesamten Verbrennungsrückstände, inklusive derjenigen, die bereits rückgeführt wurden, betragen 340 kg. Davon fallen 320 kg in einen Nassentschlacker, und werden in diesem gelöscht und ausgetragen. Durch ein Trennverfahren, welches eine Siebung und gegebenenfalls einen Waschvorgang sowie eine magnetische Metallabscheidung umfasst, werden 190 kg vollständig gesintertes Inertstoffgranulat sowie 30 kg Eisenschrott abgetrennt. Das Granulat und ein Teil des Eisenschrottes wird der Verwertung zugeführt. Der Anteil an Eisenschrott, der zurückgeführt wird, richtet sich nach der Basizität der Verbrennungsrückstände. In diesem Beispiel werden 10 kg Eisenschrott rückgeführt und 20 kg der Verwertung zugeführt. 110 kg Verbrennungsrückstände, die noch nicht gesintert sind, werden wieder in den Verbrennungsvorgang zurückgeführt. Die mit den Rauchgasen den Feuerraum verlassende Flugasche beträgt 20 kg. Sie wird in diesem Beispiel zu 50 % rückgeführt und zu 50 % einem gesonderten Entsorgungsweg zugeführt.
  • Die in Figur 2 in schematischer Weise dargestellte Verbrennungsanlage umfasst einen Zuführungsschacht 1, in welchen der Brennstoff aufgegeben wird, einen Aufgabetisch 2 mit einem Beschickelement 3, welches den Brennstoff in den Feuerraum 4 hineinbefördert. Mit 3a ist eine regelbare Antriebsvorrichtung bezeichnet, die es gestattet, die Aufgabemenge in Abhängigkeit von einem Verbrennungsparameter zu regeln. Dort fällt der mit 5 bezeichnete Brennstoff auf einen Feuerungsrost 6, welcher als Rückschubrost ausgebildet ist und durch einen Antrieb 7 Schürbewegungen ausführt. Hierzu wirkt der Antrieb 7 auf das Übertragungsglied 8 mit welchem jede zweite Roststufe verbunden ist, so dass auf jede bewegbare Roststufe eine feststehende Roststufe folgt. Eine Regeleinrichtung 7a ermöglicht einen regelbaren Antrieb, um die Schürgeschwindigkeit in Abhängigkeit von anderen Verbrennungsparametern regeln zu können. Bei dem dargestellten Feuerungsrost sind in Längsrichtung fünf unterschiedliche Unterwindkammern 9a - 9e vorgesehen, die auch noch jeweils in Querrichtung unterteilt sind, so dass die Primärverbrennungsluft hinsichtlich der Menge und der Verteilung den jeweiligen Erfordernissen auf dem Feuerungsrost angepasst werden kann. Die Zuführung der Primärverbrennungsluft erfolgt über ein schematisch angedeutetes Gebläse 10 und die Regelung der Verbrennungsluftmenge erfolgt über nicht dargestellte Ventile in den einzelnen Zuführungsleitungen 11a - 11e. Die Regelung der Verbrennungsluftmenge erfolgt dabei über eine mit 10a bezeichnete Regeleinrichtung. Mit 12 und 13 sind Sekundärluftdüsen bezeichnet, die von einer Versorgungsleitung 14 und 15 ausgehen und Sekundärluft in den Feuerraum 4 einführen.
  • Am unteren Ende des Feuerungsrostes fallen die Schlacke und sonstige Verbrennungsrückstände in einen Nassentschlacker 16, aus dem sie einer Trennvorrichtung 17 zugeführt werden. Die nicht gesinterte oder nicht geschmolzene Restschlacke wird dann über eine Leitung 18 in den Aufgabebereich über dem Aufgabetisch 3 dem Brennstoff beigemischt und gelangt somit wieder auf den Feuerungsrost. Die mit 17 bezeichnete Trennvorrichtung soll nur in schematischer Weise den im Zusammenhang mit Figur 1 erläuterten Trennvorgang symbolisieren. Eine Infrarotkamera 19 überwacht den Verbrennungsvorgang auf dem Feuerungsrost 6. Eine zentrale Regelungseinheit 20 beeinflusst verschiedene Regeleinrichtungen 3a für die Regelung der Aufgabenmenge, 7a für die Schürgeschwindigkeit, 10a für die Primärluftmenge und 21a für die Sauerstoffmenge, die über eine Verteileinrichtung 21 den einzelnen Primärluftkammern 9a - 9e zugeführt wird.
  • Die Wirkungsweise wird nachfolgend erläutert:
  • Wie bereits in Verbindung mit Figur 1 beschrieben, ist es Ziel dieses Verfahrens, die ungeschmolzenen oder ungesinterten Verbrennungsrückstände dem Verbrennungsprozess wieder zuzuführen. So wird beispielsweise mittels einer Infrarotkamera 19 das Brennbett beobachtet und dabei die Brennmassenverteilung und die Brennbetttemperatur festgestellt. In Abhängigkeit dieser Verbrennungsparameter wird über eine zentrale Regeleinheit 20 beispielsweise die Regeleinrichtung 3a beeinflusst, um die Aufgabemenge zu regeln. Weiterhin besteht die Möglichkeit, ausgehend von dieser zentralen Regeleinheit die Regeleinrichtung 10a zur Veränderung der Verbrennungsluftmenge zu beeinflussen. Eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit, ausgehend von der zentralen Regeleinheit 20, ist die Beeinflussungsmöglichkeit der Regeleinrichtung 7a um die Schürgeschwindigkeit zu verändern. Eine Regeleinrichtung 21a, die ebenfalls von der Regeleinheit 20 beeinflusst wird, regelt die Sauerstoffmenge, die den einzelnen Unterwindkammern 9a - 9e zugeführt werden kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind selbstverständlich nicht alle Regelungsmöglichkeiten schematisch erfasst, sondern nur einige wenige besonders wichtige Regelungsvorgänge, mit deren Hilfe es möglich ist, den Verbrennungsprozess so zu regeln, dass möglichst viel Verbrennungsrückstände auf den Feuerungsrost wieder zurückgeführt werden können.

Claims (23)

  1. Verfahren zur Beeinflussung der Eigenschaften von Verbrennungsrückständen aus einer Verbrennungsanlage, insbesondere einer Abfallverbrennungsanlage, bei dem der Brennstoff auf einem Feuerungsrost verbrannt wird und dabei anfallende ungeschmolzene und/oder ungesinterte Verbrennungsrückstände dem Verbrennungsprozess wieder zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelz-und/oder Sintervorgänge im Brennbett mit wenigstens einem der nachfolgenden Verfahrensschritte geregelt werden:
    - die Rückführung wird nur solange und in einer solchen Menge durchgeführt, wie die hierdurch bedingten Veränderungen wesentlicher Verbrennungsparameter in vorher festgelegten Toleranzgrenzen liegen
    - es werden die Verbrennungsbedingungen des Verbrennungsprozesses gezielt verändert, um den durch die Rückführung bedingten Veränderungen des Verbrennungsparameters entgegen zu wirken
    - es wird durch eine Rückführung ausgewählter Fraktionen der Verbrennungsrückstände die stoffliche Zusammensetzung der Verbrennungsrückstände so verändert, dass der Schmelz- und/oder Sinterungsvorgang der Verbrennungsrückstände beeinflusst wird
    - es wird durch die Zugabe von Zuschlagsstoffen die stoffliche Zusammensetzung der Verbrennungsrückstände so verändert, dass der Schmelz- und/oder Sinterungsvorgang der Verbrennungsrückstände beeinflusst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewählten Fraktionen der Verbrennungsrückstände eine Korngröße von 2 mm bis 10 mm aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Metallschrott und insbesondere Eisenschrott als Zuschlagstoff verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschrott vor der Zugabe zerkleinert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zerkleinerte Metallschrott eine Korngröße von 1 bis 20 mm aufweist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung der Verbrennungsrückstände direkt in die Brennkammer erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung der Verbrennungsrückstände auf den Feuerungsrost erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung der Verbrennungsrückstände auf den Aufgabetisch erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein wesentlicher Verbrennungsparameter die Lage der Ausbrennzone ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine wesentliche Verbrennungsbedingung die je Zeiteinheit aufgegebene Brennstoffmasse ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein wesentlicher Verbrennungsparameter der Brennstoffheizwert ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein wesentlicher Verbrennungsparameter die Feuchtigkeit des Brennstoffes ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein wesentlicher Verbrennungsparameter die Höhe der Brennbetttemperatur und die Temperaturverteilung auf dem Brennbett ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine wesentliche Verbrennungsbedingung die Verbrennungsluftmenge ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine wesentliche Verbrennungsbedingung die Temperatur der Verbrennungsluft ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine wesentliche Verbrennungsbedingung der Sauerstoffgehalt der Verbrennungsluft ist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine wesentliche Verbrennungsbedingung der Ort der Verbrennungsluftzuführung ist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine wesentliche Verbrennungsbedingung die Schürgeschwindigkeit ist, das heißt die Umwälzgeschwindigkeit des Brennstoffes innerhalb des Brennbettes.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzgrenzen durch die Wärmeentbindung beeinflusst sind.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzgrenzen durch die Schadstoffemission beeinflusst sind.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Menge und Art der Zuschlagstoffe oder der selektiv zurückgeführten Fraktionen von Verbrennungsrückständen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Verbrennungsrückstände gewählt wird.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Menge und Art der Zuschlagstoffe oder der selektiv zurückgeführten Fraktionen von Verbrennungsrückständen in Abhängigkeit von der Basizität der Verbrennungsrückstände gewählt wird.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Basizität oberhalb einer zu wählenden Toleranzgrenze zwischen 0,3 und 0,7 die Menge von zugeführtem oder aus der Rostasche abgeschiedenen und rückgeführten Metallschrottes erhöht wird und entsprechend unterhalb dieser Toleranzgrenze die Menge verringert wird.
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