EP2085693A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen fester Brennstoffe - Google Patents

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EP2085693A2
EP2085693A2 EP09450013A EP09450013A EP2085693A2 EP 2085693 A2 EP2085693 A2 EP 2085693A2 EP 09450013 A EP09450013 A EP 09450013A EP 09450013 A EP09450013 A EP 09450013A EP 2085693 A2 EP2085693 A2 EP 2085693A2
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EP
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cyclone
combustion
chamber
nozzles
air
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Anton Maggale
Egon Ruß
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Individual
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • 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
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    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • F23L9/02—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel  by discharging the air above the fire
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/26—Biowaste

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for burning solid fuels.
  • Known devices for burning solid fuels usually have a grate on which the fuel to be burned is burned.
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus of the type mentioned, with which at low operating costs, a problem-free thermal utilization of agricultural and forestry biomasses and special fuels, such as waste wood, waste from the paper industry and rejects, is possible.
  • An advantage of the method and apparatus according to the invention is that the primary combustion (feed grate) and the secondary combustion (cyclone combustion) are spatially separated.
  • the primary combustion can be operated in a reducing atmosphere. As a result, a significant reduction of environmentally harmful nitrogen oxides is possible.
  • the drying of the fuel and the subsequent primary combustion can be carried out in a controlled ember bed.
  • the burning on a feed grate has significant advantages over a pure fluidized bed combustion, which among other things lower air velocities at the grate is to call.
  • the invention results in the advantage that the raw dust content is already minimized in the primary region.
  • the cyclone combustion is arranged vertically above the primary zone designed as a feed grate firing.
  • the specially shaped entry into the cyclone chamber and tangentially arranged air nozzles for the secondary air and the circulation caused thereby result in an advantageous rotation of the flue gases.
  • This rotational movement of the flue gases pushes (heavy) dust particles outwards where they burn and fall back down into the primary zone.
  • the combustion process that takes place in the cyclone combustion and is dynamically influenced by the tangential forces and gravity enables a complete burning of the fly ash.
  • this embodiment can be carried out in a device having a combustion chamber for burning solid fuels, in particular agricultural and forestry biomass, and special fuels, wherein a primary combustion is carried out in a chamber with a grate, and a secondary combustion is carried out as cyclone combustion, which is characterized in that in the cyclone chamber several nozzles / nozzles for the entry of air and that the nozzle blocks / nozzles are aligned tangentially or at least approximately tangentially to the cyclone chamber.
  • the invention allows the tangential or substantially tangential air streams (from the nozzles) to control the tangential velocity during cyclone combustion to achieve optimum combustion. All this can lead to the advantageous reduction of the raw dust content in the exhaust gases (flue gas).
  • the chamber for the cyclone combustion is arranged vertically above the primary zone designed as a feed grate firing.
  • the method according to the invention may be distinguished by the fact that the primary combustion is carried out as feed grate firing.
  • the method according to the invention may be distinguished by the fact that the primary combustion enters the cyclone combustion through a connection opening.
  • the method according to the invention can be characterized in that air is blown into the cyclone combustion in different directions.
  • the method according to the invention can be characterized in that air is blown into the cyclone combustion in tangential or in substantially tangential streams.
  • the method according to the invention can be characterized in that the tangential velocity in the cyclone combustion is set by selecting the speed of the air streams.
  • the method according to the invention may be characterized in that air is blown into the cyclone combustion from at least two nozzles.
  • the method according to the invention may be characterized in that air is alternately injected into the cyclone combustion from two nozzle sticks arranged distributed over the circumference of the chamber of the cyclone combustion, the two nozzle sticks being diametrically opposed to one another.
  • the method according to the invention may be distinguished by the fact that the directions of the air streams emerging from the two nozzles are parallel but opposite to each other.
  • the method according to the invention may be characterized in that air is alternately injected, with equal or different intensity, from nozzles of a set of two sets of nozzles into the cyclone combustion, the air streams emerging from the nozzles of the two sets being oppositely tangential or in the opposite direction Essentially tangentially aligned.
  • the method according to the invention may be characterized in that air is injected simultaneously, with equal or different intensity, from nozzles of a set of two sets of nozzles into the cyclone combustion, the air streams emerging from the nozzles of the two sets being oppositely tangential or in the opposite direction Essentially tangentially aligned.
  • the method according to the invention can be characterized in that the air streams are injected in one direction and speed into the cyclone combustion, that the cyclone combustion is performed turbulent.
  • the method according to the invention may be distinguished by the fact that the air streams are blown into the cyclone combustion in one direction and speed, and that the cyclone combustion is carried out in the form of a fluidized bed.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be distinguished by the fact that the chamber for the advancing grate firing is assigned a device for supplying solid fuels.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be distinguished in that the transition between the chamber for the feed grate firing and the cyclone chamber for the cyclone combustion has a smaller cross-sectional area compared to the cross-sectional area of the cyclone chamber.
  • the inventive device proposed for carrying out the method according to the invention may be characterized in that the cyclone chamber for cyclone combustion with distance from the connection opening between chamber for Vorschubrostfeuerung and Zyklonhunt for cyclone combustion an inwardly facing, inwardly projecting rib, in particular an annular rib , having.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention can be characterized in that at least one nozzle for the entry of air opens in the cyclone chamber for the cyclone combustion.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention can be characterized in that the at least one nozzle for the introduction of air into the cyclone chamber for the cyclone combustion opens tangentially into the region between the connection opening and the rib.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be distinguished in that the at least one nozzle opens at a small distance above the connection opening.
  • the proposed device according to the invention for carrying out the method according to the invention may be characterized in that in the cyclone chamber several nozzles / nozzles for the entry of air and that the nozzle blocks / nozzles are aligned tangentially or at least approximately tangentially to the cyclone chamber.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention can be characterized in that a feed grate is provided in the combustion chamber for the primary combustion, to which a device for supplying solid fuels is assigned.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be distinguished in that the transition between the combustion chamber for the primary combustion and the cyclone chamber has a smaller cross-sectional area than the cross-sectional area of the interior of the cyclone chamber.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be characterized in that the cyclone chamber for cyclone combustion with a distance from the connection opening between the combustion chamber for the primary combustion and the cyclone chamber for cyclone combustion, an inwardly facing, inwardly projecting rib, in particular an annular rib having.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be distinguished in that the cyclone chamber for the cyclone combustion is designed as a projection-free cylinder.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be characterized in that the nozzle nozzles / nozzles for the introduction of air into the cyclone chamber open tangentially.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be distinguished by the fact that two pairs are provided with two nozzle bars which are diametrically opposed to one another.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be distinguished by the fact that the axes of the openings of the nozzle blocks are aligned parallel to a diameter line lying between two nozzle bars.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention can be characterized in that the nozzle rods are connected to supply lines for air supply such that either the nozzle blocks of one pair or the nozzle blocks of the other pair are exposed to air.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be characterized in that the nozzle sticks are connected to supply lines for air supply, that the nozzle sticks of the one pair and the nozzle sticks 31 of the other pair simultaneously with air, optionally with air of different intensity , are acted upon.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be characterized in that in the wall of the cyclone chamber a first set of nozzles, which are oriented approximately tangentially, on the one hand, and a second set of nozzles, which are aligned approximately tangentially to the cyclone chamber, on the other hand, are provided and that the nozzles of the first set and the nozzles of the second set are aligned in opposite directions.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be characterized in that nozzle blocks / nozzles are arranged at different altitudes in the cyclone chamber.
  • the device according to the invention proposed for carrying out the method according to the invention may be distinguished by the fact that several pairs of nozzle sticks are distributed over the height of the cyclone chamber.
  • FIG. 1 a device for burning solid fuels and in the Fig. 2 to 5
  • FIG. 1 a device for burning solid fuels
  • Fig. 2 to 5 In schematic horizontal sections embodiments of inventive cyclone chambers are shown.
  • a plant according to the invention has in the in Fig. 1 embodiment shown, two basic components, a combustion chamber 1 and a cyclone chamber 5.
  • a feed grate 3 is provided in the burner chamber 1, in which the Vorschubrostfeuerung is executed.
  • the cyclone chamber 5 is arranged, in which the cyclone combustion takes place.
  • the cyclone chamber 5 has a vertical axis 7 and is arranged at the upper end 9 of the combustion chamber 1 for the Vorschubrostfeuerung.
  • a feed 13 which can operate continuously or discontinuously and, for example, a mechanical supply by means of hydraulic Stoker or screw conveyors, fed.
  • the kiln 11 slides down along the feed grate 3 while it is burning.
  • the transition 15 between the combustion chamber 1 with the Vorschubrostfeuerung and the cyclone chamber 5 for the cyclone combustion is formed in the embodiment with reduced cross section to ensure in the cyclone chamber 5, an advantageous flow of smoke or carbonization from the feed grate firing in the vertical cyclone combustion.
  • the section 17 of the larger diameter cyclone chamber 5 terminates at the top with a further Einschürung 23, to which a second, extended portion 25 connects at the top.
  • the purified flue gases from the cyclone chamber 5 can also escape upwards.
  • a considerable advantage of the method according to the invention and the device according to the invention is that, thanks to the special arrangement and operation of the nozzles (cf. Fig. 2 to 5 ) in the cyclone chamber 5 of a fluidized bed can form similar conditions, wherein substances in the fluidized bed from below by transfer from the burner chamber 1, in which the Vorschubrostfeuerung is performed, and deducted smoke or combustion gases through the lateral outlet 21 (or up) become.
  • FIGS. 2 and 3 In the in the FIGS. 2 and 3 In the embodiment shown in FIG. Fig. 1 ) for forming a cyclone combustion in the cyclone chamber 5, four nozzle blocks 30 and 31 for supplying air are provided.
  • the nozzle sticks 30 and 31 are aligned so that the axes of their mouths and thus the air streams emerging from them are aligned parallel to a diameter line 32 which is provided between adjacent nozzle bars 30 and 31, that is, the air streams from the nozzle sticks 30 and 31 entering the cyclone chamber 5 substantially tangentially.
  • either the pair with the nozzle sticks 30 (FIG. Fig. 3 ) or the pair with the nozzle sticks 31 (FIG. Fig. 2 ) is exposed to air, so that once a direction of rotation of the cyclone in a clockwise direction ( Fig. 3 ) and in the other case, a counterclockwise direction ( Fig. 2 ).
  • two sets of nozzles namely nozzles 40 and nozzles 41 are provided in the region of the cyclone chamber 5, which are arranged, for example, at different heights (one above the other) in the wall of the cyclone chamber 5.
  • the nozzles 40 and 41 are aligned substantially tangentially to the inner wall of the cyclone chamber 5, so that during operation of the nozzles 40, a rotational movement of the cyclone in a clockwise direction (FIG. Fig. 4 ) or when applying the nozzles 41, a rotational movement of the cyclone counterclockwise ( Fig. 5 ).
  • the parameters of the combustion in the cyclone chamber 5 can be set so that optimum combustion is achieved. This also ensures that the raw dust content in the flue gas is reduced. Finally, there is also an advantage that a cleaning of the fire box can be achieved.
  • a device which has a burner chamber 1, in which a feed grate firing is performed as a primary combustion on a feed grate 3. Above the burner chamber 1, a cyclone chamber 5 is arranged, in which a cyclone combustion is performed.
  • the cyclone chamber 5 is a chamber with a substantially vertical axis 7, which is connected to an opening at the upper end 9 of the burner chamber 1.
  • cyclone chamber 5 In the cyclone chamber 5 is achieved by tangentially through nozzle rods 30, 31 or nozzles 40, 41 air supplied a rotational movement of the flue gases and solids contained therein, whereby the solids are pressed to the outside and optionally, if they do not burn in the cyclone combustion, back into the burner chamber 1 fall. Purified flue gases are withdrawn from the top and / or sides of the cyclone chamber 5.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Verbrennen fester Brennstoffe, insbesondere Biomassen, wird eine Vorrichtung verwendet, die eine Brennerkammer (1) besitzt, in der auf einen Vorschubrost (3) eine Vorschubrostfeuerung als Primärverbrennung ausgeführt wird. Oberhalb der Brennerkammer (1) ist eine Zyklonkammer (5) angeordnet, in welcher eine Zyklonverbrennung ausgeführt wird. Die Zyklonkammer (5) ist eine Kammer mit im Wesentlichen lotrechter Achse (5) , die an eine Öffnung am oberen Ende (9) der Brennerkammer (1) angeschlossen ist. In der Zyklonkammer (5) wird durch tangential über Düsenstöcke (30, 31) oder Düsen (40, 41) zugeführte Luft eine Drehbewegung der Rauchgase und in dieser enthaltener Feststoffe erreicht, wodurch die Feststoffe nach außen gedrückt werden und gegebenenfalls, wenn sie nicht in der Zyklonverbrennung verbrennen, zurück in die Brennerkammer (1) fallen. Gereinigte Rauchgase werden oben und/oder seitlich aus der Zyklonkammer (5) abgezogen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbrennen fester Brennstoffe.
  • Bekannte Vorrichtungen zum Verbrennen fester Brennstoffe besitzen in der Regel einen Rost, auf dem der zu verbrennende Brennstoff verbrannt wird.
  • Problematisch bei den bekannten Feuerungsanlagen ist es, dass land- und forstwirtschaftliche Biomasse nur bedingt einer thermischen Nutzung durch Verbrennen zugeführt werden konnten.
  • Ein zusätzliches Problem besteht darin, dass eine Sekundärverbrennung nur bedingt möglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit denen bei geringen Betriebskosten eine problemlose thermische Nutzung von land- und forstwirtschaftlichen Biomassen und Sonderbrennstoffen, wie Altholz, Abfälle aus der Papierindustrie und Spuckstoffe, möglich ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren, das die Merkmale von Anspruch 1 aufweist und mit einer Vorrichtung, welche die Merkmale von Anspruch 14 aufweist.
  • Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass die Primärverbrennung (Vorschubrost) und die Sekundärverbrennung (Zyklonverbrennung) räumlich getrennt erfolgen. Die Primärverbrennung kann in reduzierender Atmosphäre betrieben werden. Dadurch ist eine erhebliche Reduktion der umweltschädigenden Stickoxide möglich.
  • Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Kombination aus Vorschubrostfeuerung und eine vertikale Zyklonverbrennung (Wirbelschichtverbrennung) vorliegt, bei der die Primärverbrennung auf einem Vorschubrost stattfindet, ergibt sich ein günstiger Verlauf der Verbrennung mit geringem Anfall an umweltbelastenden Abfallstoffen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können insbesondere auch feste, langflammige und vor allem ligninhältige Brennstoffe verbrannt werden.
  • In einer Ausführungsform kann durch großzügige Dimensionierung der Rostkonstruktion das Trocknen des Brennstoffes und die nachfolgende Primärverbrennung in einem kontrollierten Glutbett ausgeführt werden.
  • Das Verbrennen auf einem Vorschubrost hat wesentliche Vorteile gegenüber einer reinen Wirbelschichtfeuerung, worunter unter anderem geringere Luftgeschwindigkeiten am Rost zu nennen ist.
  • Dabei ergibt sich in einer Ausführungsform bei der Erfindung der Vorteil, dass der Rohstaubgehalt bereits im Primärbereich minimiert wird.
  • Mit Vorteil ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass über der als Vorschubrostfeuerung ausgebildeten Primärzone, die Zyklonverbrennung vertikal angeordnet ist.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ergeben der speziell geformte Eintritt in die Zyklonkammer und tangential angeordnete Luftdüsen für die Sekundärluft und die dadurch bewirkte Zirkulation ein vorteilhaftes Drehen der Rauchgase. Durch diese Rotationsbewegung der Rauchgase werden (schwere) Staubteilchen nach außen gedrückt, wo sie verbrennen und wieder nach unten in die Primärzone fallen.
  • Der in der Zyklonverbrennung ablaufende, dynamisch durch die Tangentialkräfte und Schwerkraft beeinflusste Verbrennungsprozess ermöglicht ein vollständiges Verbrennen der Flugasche.
  • Zusätzlich ergibt sich durch die hohe Turbulenz im Bereich der vertikalen Zyklonverbrennung eine gute Vermischung der Schwelgase mit Sauerstoff, wodurch das Verbrennen mit einem sehr geringen Restsauerstoff und damit hohem feuerungstechnischen Wirkungsgrad betrieben werden kann.
  • Durch den Selbstreinigungseffekt der vertikal angelegten Kammer, in welcher die Zyklonverbrennung ausgeführt wird, wird das Ablagern von Flugasche verhindert.
    In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in die Zyklonverbrennung Luft in unterschiedlichen Richtungen eingeblasen wird.
  • Gemäß der Erfindung kann diese Ausführungsform in einer Vorrichtung mit einer Brennkammer zum Verbrennen fester Brennstoffe, insbesondere land- und forstwirtschaftlicher Biomasse, sowie Sonderbrennstoffe, ausgeführt werden, wobei eine Primärverbrennung in einer Kammer mit einem Rost ausgeführt wird, und eine Sekundärverbrennung als Zyklonverbrennung ausgeführt wird, die sich dadurch auszeichnet, dass in der Zyklonkammer mehrere Düsenstöcke/Düsen für den Eintritt von Luft münden und dass die Düsenstöcke/Düsen zur Zyklonkammer tangential oder wenigstens annähernd tangential ausgerichtet sind.
  • Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise ebenso wie durch die erfindungsgemäße Anordnung und Wahl der Düsen, durch die Luft in den Bereich der, vorzugsweise vertikalen, Zyklonverbrennung eingeblasen wird, hat man es mit einfachen Mitteln einerseits in der Hand, die Zyklonverbrennung turbulent oder in Form einer Wirbelschicht zu betreiben, und andererseits besteht die Möglichkeit die Bedingungen der Sekundärverbrennung im Zyklon zu optimieren.
  • Überdies erlaubt es die Erfindung durch die tangentialen oder im Wesentlichen tangentialen Luftströme (aus den Düsen) die tangentiale Geschwindigkeit bei der Zyklonverbrennung zu regeln, um eine optimale Verbrennung zu erreichen. Die alles kann zum vorteilhaften Verringern des Rohstaubgehaltes in den Abgasen (Rauchgas) führen.
  • Mit Vorteil ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass über der als Vorschubrostfeuerung ausgebildeten Primärzone, die Kammer für die Zyklonverbrennung vertikal angeordnet ist.
  • Insgesamt ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber konventionellen Vorschubrostfeuerungsanlagen eine erhebliche Reduktion der Betriebskosten.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass die Primärverbrennung als Vorschubrostfeuerung ausgeführt wird.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass die Primärverbrennung durch eine Verbindungsöffnung in die Zyklonverbrennung eintritt.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass in die Zyklonverbrennung Luft in unterschiedlichen Richtungen eingeblasen wird.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass in die Zyklonverbrennung Luft in tangentialen oder in im Wesentlichen tangentialen Strömen eingeblasen wird.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass die tangentiale Geschwindigkeit bei der Zyklonverbrennung durch Wahl der Geschwindigkeit der Luftströme eingestellt wird.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass Luft in die Zyklonverbrennung aus wenigstens zwei Düsen eingeblasen wird.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass Luft abwechselnd aus zwei von vier über den Umfang der Kammer der Zyklonverbrennung verteilt angeordneten Düsenstöcken, wobei die zwei Düsenstöcke einander diametral gegenüberliegen, in die Zyklonverbrennung eingeblasen wird.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass die Richtungen der Luftströme, die aus den zwei Düsen austreten, zueinander parallel jedoch entgegengesetzt sind.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass Luft abwechselnd, mit gleicher oder unterschiedlicher Intensität, aus Düsen eines Satzes von zwei Sätzen von Düsen in die Zyklonverbrennung eingeblasen wird, wobei die aus den Düsen der beiden Sätze austretenden Luftströme entgegengesetzt tangential oder im Wesentlichen tangential ausgerichtet sind.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass Luft gleichzeitig, mit gleicher oder unterschiedlicher Intensität, aus Düsen eines Satzes von zwei Sätzen von Düsen in die Zyklonverbrennung eingeblasen wird, wobei die aus den Düsen der beiden Sätze austretenden Luftströme entgegengesetzt tangential oder im Wesentlichen tangential ausgerichtet sind.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass die Luftströme in einer Richtung und Geschwindigkeit in die Zyklonverbrennung eingeblasen werden, dass die Zyklonverbrennung turbulent ausgeführt wird.
  • In einer Ausführungsform kann sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnen, dass die Luftströme in einer Richtung und Geschwindigkeit in die Zyklonverbrennung eingeblasen werden, dass die Zyklonverbrennung in Form einer Wirbelschicht ausgeführt wird.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass der Kammer für die Vorschubrostfeuerung eine Vorrichtung zum Zuführen von festen Brennstoffen zugeordnet ist.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass der Übergang zwischen der Kammer für die Vorschubrostfeuerung und der Zyklonkammer für die Zyklonverbrennung einen gegenüber der Querschnittsfläche der Zyklonkammer kleinere Querschnittsfläche aufweist.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass die Zyklonkammer für die Zyklonverbrennung mit Abstand von der Verbindungsöffnung zwischen Kammer für Vorschubrostfeuerung und Zyklonkammer für die Zyklonverbrennung eine nach innen weisende, nach innen vorspringende Rippe, insbesondere eine Ringrippe, aufweist.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass in der Zyklonkammer für die Zyklonverbrennung wenigstens eine Düse für den Eintritt von Luft mündet.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass die wenigstens eine Düse für das Zuführen von Luft in die Zyklonkammer für die Zyklonverbrennung in den Bereich zwischen der Verbindungsöffnung und der Rippe tangential einmündet.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass die wenigstens eine Düse mit geringem Abstand über der Verbindungsöffnung mündet.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass in der Zyklonkammer mehrere Düsenstöcke/Düsen für den Eintritt von Luft münden und dass die Düsenstöcke/Düsen zur Zyklonkammer tangential oder wenigstens annähernd tangential ausgerichtet sind.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass in der Brennkammer für die Primärverbrennung ein Vorschubrost vorgesehen ist, dem eine Vorrichtung zum Zuführen von festen Brennstoffen zugeordnet ist.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass der Übergang zwischen der Brennkammer für die Primärverbrennung und der Zyklonkammer eine gegenüber der Querschnittsfläche des Inneren der Zyklonkammer kleinere Querschnittsfläche aufweist.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass die Zyklonkammer für die Zyklonverbrennung mit Abstand von der Verbindungsöffnung zwischen der Brennkammer für die Primärverbrennung und der Zyklonkammer für Zyklonverbrennung eine nach innen weisende, nach innen vorspringende Rippe, insbesondere eine Ringrippe, aufweist.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass die Zyklonkammer für die Zyklonverbrennung als vorsprungfreier Zylinder ausgebildet ist.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass die Düsenstöcke/Düsen für das Zuführen von Luft in die Zyklonkammer tangential einmünden.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass zwei Paare mit zwei einander diametral gegenüberliegender Düsenstöcke vorgesehen sind.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass die Achsen der Mündungen der Düsenstöcke parallel zu einer zwischen zwei Düsenstöcken liegenden Durchmesserlinie ausgerichtet sind.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass die Düsenstöcke mit Versorgungsleitungen für Luftzufuhr derart verbunden sind, dass entweder die Düsenstöcke des einen Paares oder die Düsenstöcke des anderen Paares mit Luft beaufschlagbar sind.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass die Düsenstöcke mit Versorgungsleitungen für Luftzufuhr derart angeschlossen sind, dass die Düsenstöcke des einen Paares und die Düsenstöcke 31 des anderen Paares gleichzeitig mit Luft, gegebenenfalls mit Luft unterschiedlicher Intensität, beaufschlagbar sind.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass in der Wand der Zyklonkammer ein erster Satz Düsen, die annähernd tangential ausgerichtet sind, einerseits, und ein zweiter Satz Düsen, die annähernd tangential zur Zyklonkammer ausgerichtet sind, andererseits, vorgesehen sind und dass die Düsen des ersten Satzes und die Düsen des zweiten Satzes in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass in der Zyklonkammer Düsenstöcke/Düsen in unterschiedlichen Höhenlagen angeordnet sind.
  • In einer Ausführungsform kann sich die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch auszeichnen, dass mehrere Paare Düsenstöcke über die Höhe der Zyklonkammer verteilt angeordnet sind.
  • Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen, in welcher in Fig. 1 eine Vorrichtung zum Verbrennen fester Brennstoffe und in den Fig. 2 bis 5 in schematischen horizontalen Schnitten Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Zyklonkammern gezeigt sind.
  • Eine erfindungsgemäße Anlage besitzt in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zwei grundsätzliche Bauteile, eine Brennkammer 1 und eine Zyklonkammer 5. In der Brennerkammer 1, in welcher die Vorschubrostfeuerung ausgeführt wird, ist ein Vorschubrost 3 vorgesehen. Über der Brennerkammer 1 ist die Zyklonkammer 5 angeordnet, in der die Zyklonverbrennung stattfindet. Dabei hat die Zyklonkammer 5 eine lotrechte Achse 7 und ist am oberen Ende 9 der Brennkammer 1 für die Vorschubrostfeuerung angeordnet.
  • In der Brennerkammer 1 mit der Vorschubrostfeuerung wird Brenngut 11 über eine Zuführung 13, die kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeiten kann und beispielsweise eine mechanische Zuführung mittels Hydraulikstoker oder Förderschnecken sein kann, zugeführt. Das Brenngut 11 gleitet entlang des Vorschubrostes 3 nach unten, während es verbrennt.
  • Der Übergang 15 zwischen der Brennkammer 1 mit der Vorschubrostfeuerung und der Zyklonkammer 5 für die Zyklonverbrennung ist in dem Ausführungsbeispiel mit reduziertem Querschnitt ausgebildet, um in der Zyklonkammer 5 eine vorteilhafte Strömung der Rauch- bzw. Schwelgase aus der Vorschubrostfeuerung in die vertikale Zyklonverbrennung zu gewährleisten.
  • Im Bereich des unteren erweiterten Abschnittes 17 der Zyklonkammer 5 münden mehrere Düsen in die Zyklonkammer 5 tangential ein, durch welche Luft zugeführt wird, welche die Rauchgase und die in diesen enthaltenen Staubteilchen bei der Zyklonverbrennung in eine Drehbewegung um die lotrechte Achse 7 der Zyklonkammer 5 versetzen.
  • Der Abschnitt 17 der Zyklonkammer 5 mit größerem Durchmesser endet oben mit einer weiteren Einschürung 23, an die sich oben ein zweiter, erweiterter Abschnitt 25 anschließt.
  • Durch die Drehbewegung der Rauchgase und der in diesen enthaltenen Staubteilchen in der Zyklonkammer 5, werden Staubteilchen nach außen gedrückt, wo sie verbrennen und nach unten oder zurück in die Brennerkammer 1 der Primärzone (Vorschubrostfeuerung) fallen. Die von Staubteilchen und sonstigen festen Anteilen gereinigten Rauchgase treten aus der Zyklonkammer 5, in welcher die Zyklonverbrennung stattfindet, seitlich aus. Da obere Ende der Zyklonkammer 5, in welchem die Zyklonverbrennung stattfindet, ist geschlossen, kann aber für Wartungs- oder Reinigungsarbeiten mit einem öffenbaren Deckel 19 ausgebildet sein, wobei auch ein Schauglas zum Beobachten des Verbrennungsvorganges denkbar ist.
  • In einer abgeänderten (nicht gezeigten) Ausführungsform können die gereinigten Rauchgase aus der Zyklonkammer 5 auch nach oben hin austreten.
  • Ein erheblicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass sich dank der besonderen Anordnung und Betrieb der Düsen (vgl. Fig. 2 bis 5) in der Zyklonkammer 5 einer Wirbelschicht ähnliche Verhältnisse ausbilden können, wobei Stoffe in der Wirbelschicht von unten durch Übertritt aus der Brennerkammer 1, in welcher die Vorschubrostfeuerung ausgeführt wird, zugeführt und Rauch- oder Verbrennungsgase durch den seitlichen Auslass 21 (oder nach oben) abgezogen werden.
  • Bei der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform sind im Bereich 17 (Fig. 1) für das Ausbilden einer Zyklonverbrennung in der Zyklonkammer 5 vier Düsenstöcke 30 und 31 zum Zuführen von Luft vorgesehen. Die Düsenstöcke 30 und 31 sind so ausgerichtet, dass die Achsen ihrer Mündungen und damit die aus ihnen austretenden Luftströme zu einer Durchmesserlinie 32, die zwischen benachbarten Düsenstöcken 30 und 31 vorgesehen ist, parallel ausgerichtet sind, d.h. das die Luftströme aus den Düsenstöcken 30 und 31 in die Zyklonkammer 5 im Wesentlichen tangential eintreten.
  • Bei der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform wird entweder das Paar mit den Düsenstöcken 30 (Fig. 3) oder das Paar mit den Düsenstöcken 31 (Fig. 2) mit Luft beaufschlagt, so dass sich einmal eine Drehrichtung des Zyklons im Uhrzeigersinn (Fig. 3) und im anderen Fall eine Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn (Fig. 2) ergibt.
  • Bei der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsform sind im Bereich der Zyklonkammer 5 zwei Sätze von Düsen, nämlich Düsen 40 und Düsen 41 vorgesehen, die beispielsweise in unterschiedlichen Höhen (übereinander) in der Wand der Zyklonkammer 5 angeordnet sind.
  • Die Düsen 40 und 41 sind zur Innenwand der Zyklonkammer 5 im Wesentlichen tangential ausgerichtet, so dass sich bei Betrieb der Düsen 40 eine Drehbewegung des Zyklons im Uhrzeigersinn (Fig. 4) bzw. beim Beaufschlagen der Düsen 41 eine Drehbewegung des Zyklons entgegen dem Uhrzeigersinn (Fig. 5) ergibt.
  • Bei den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 einerseits, sowie der Fig. 4 und 5 andererseits ist auch in Betracht gezogen, dass übereinander mehrere Paare von Düsenstöcken 30 und 31 sowie Sätze von Düsen 40 und 41 in verschiedenen Höhen der Zyklonkammer 5 angeordnet sind.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung und die Beaufschlagung von Düsenstöcken 30, 31 bzw. Düsen 40, 41 mit Luft ergeben sich beim Ausführen des Verfahrens der Erfindung ebenso wie beim Betrieb der Vorrichtung der Erfindung erhebliche Vorteile beim Nachverbrennen im Zyklon in der Zyklonkammer 5, da die Drehrichtung umgedreht werden kann, einerseits, und durch Wahl der Stärke/Geschwindigkeit, mit der Luft aus den Düsenstöcken 30, 31 bzw. Düsen 40, 41 austritt auch eine Einstellung der Art des Zyklons, nämlich turbulent oder eine reine Wirbelschicht, andererseits.
  • Durch Ändern der Tangentialgeschwindigkeit in der Zyklonkammer 5 können die Parameter der Verbrennung in der Zyklonkammer 5 so eingestellt werden, dass eine optimale Verbrennung erzielt wird. So wird auch erreicht, dass in dem Rauchgas der Rohstaubgehalt verringert wird. Schließlich ergibt sich auch ein Vorteil, dass eine Reinigung der Feuerbox erreicht werden kann.
  • Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie folgt beschrieben werden:
  • Bei einem Verfahren zum Verbrennen fester Brennstoffe, insbesondere Biomassen, wird eine Vorrichtung verwendet, die eine Brennerkammer 1 besitzt, in der auf einen Vorschubrost 3 eine Vorschubrostfeuerung als Primärverbrennung ausgeführt wird. Oberhalb der Brennerkammer 1 ist eine Zyklonkammer 5 angeordnet, in welcher eine Zyklonverbrennung ausgeführt wird. Die Zyklonkammer 5 ist eine Kammer mit im Wesentlichen lotrechter Achse 7, die an eine Öffnung am oberen Ende 9 der Brennerkammer 1 angeschlossen ist. In der Zyklonkammer 5 wird durch tangential über Düsenstöcke 30, 31 oder Düsen 40, 41 zugeführte Luft eine Drehbewegung der Rauchgase und in dieser enthaltener Feststoffe erreicht, wodurch die Feststoffe nach außen gedrückt werden und gegebenenfalls, wenn sie nicht in der Zyklonverbrennung verbrennen, zurück in die Brennerkammer 1 fallen. Gereinigte Rauchgase werden oben und/oder seitlich aus der Zyklonkammer 5 abgezogen.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Verbrennen fester Brennstoffe, insbesondere land- und forstwirtschaftlicher Biomasse, sowie Sonderbrennstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass eine Primärverbrennung in einer Kammer mit einem Rost ausgeführt wird und dass eine Sekundärverbrennung als Zyklonverbrennung ausgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärverbrennung als Vorschubrostfeuerung ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zyklonverbrennung oberhalb der Primärverbrennung mit im Wesentlichen lotrechter Achse der Drehbewegung ausgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zyklonverbrennung Luft in tangentialen oder in im Wesentlichen tangentialen Strömen eingeblasen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Luft abwechselnd aus zwei von vier über den Umfang der Kammer der Zyklonverbrennung verteilt angeordneten Düsenstöcken, wobei die zwei Düsenstöcke einander diametral gegenüberliegen, in die Zyklonverbrennung eingeblasen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Luft abwechselnd, mit gleicher oder unterschiedlicher Intensität, aus Düsen eines Satzes von zwei Sätzen von Düsen in die Zyklonverbrennung eingeblasen wird, wobei die aus den Düsen der beiden Sätze austretenden Luftströme entgegengesetzt tangential oder im Wesentlichen tangential ausgerichtet sind.
  7. Vorrichtung zum Ausführen der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Kammer (1), in der ein Rost (3) für das Ausführen einer Vorschubrostfeuerung vorgesehen ist, und durch eine Zyklonkammer (5) mit lotrechter Achse (7), in welcher eine Zyklonverbrennung ausgeführt wird, wobei die Zyklonkammer (5) für die Zyklonverbrennung und die Kammer (1) mit der Vorschubrostfeuerung durch eine Verbindungsöffnung (15) miteinander in Verbindung stehen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (15) zwischen der Kammer (1) für die Vorschubrostfeuerung und der Zyklonkammer (5) für die Zyklonverbrennung einen gegenüber der Querschnittsfläche der Zyklonkammer (5) kleinere Querschnittsfläche aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zyklonkammer (5) wenigstens eine Düse für den Eintritt von Luft mündet.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Düse für das Zuführen von Luft in die Zyklonkammer (5) für die Zyklonverbrennung in den Bereich (17) zwischen der Verbindungsöffnung (15) und der Rippe (23) tangential einmündet.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zyklonkammer (5) mehrere Düsenstöcke/Düsen (30, 31; 40, 41) für den Eintritt von Luft münden und dass die Düsenstöcke/Düsen (30, 31; 40, 41) zur Zyklonkammer (5) tangential oder wenigstens annähernd tangential ausgerichtet sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer (1) für die Primärverbrennung ein Vorschubrost (3) vorgesehen ist, dem eine Vorrichtung (13) zum Zuführen von festen Brennstoffen (11) zugeordnet ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zyklonkammer (5) für die Zyklonverbrennung als vorsprungfreier Zylinder ausgebildet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenstöcke/Düsen (30, 31; 40, 41) für das Zuführen von Luft in die Zyklonkammer (5) tangential einmünden.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Mündungen der Düsenstöcke (30/31) parallel zu einer zwischen zwei Düsenstöcken (30/31) liegenden Durchmesserlinie (32) ausgerichtet sind.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand der Zyklonkammer (5) ein erster Satz Düsen (40), die annähernd tangential ausgerichtet sind, einerseits, und ein zweiter Satz Düsen (41), die annähernd tangential zur Zyklonkammer (5) ausgerichtet sind, andererseits, vorgesehen sind und dass die Düsen (40) des ersten Satzes und die Düsen (41) des zweiten Satzes in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind.
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